(57)【要約】  手動コマンドを検出するのに適した少なくとも１つのマスターツール（２）と、少なくとも１つのスレーブマニピュレータ（３）と、１つのスレーブマニピュレータ（３）によってオンに操作される少なくとも１つの手術器具（７０）と、スレーブマニピュレータ（３）を制御するために、手動コマンドに関する情報を含む少なくとも１つの第１のコマンド信号を受信し、少なくとも１つのアクチュエータに第２のコマンド信号を送信するように構成された少なくとも１つの制御ユニット（４）とを含み、手術器具（７０）は、少なくとも１つのジョイントサブアセンブリ（５）を含み、ジョイントサブアセンブリ（５）は、第１のリンク（６）と、第２のリンク（７）と、第３のリンク（８）とを含み、第１のリンク構造体（９）および第２のリンク構造体（１０）は、少なくとも１つの腱接触面（１８）を含み、少なくとも１つの腱接触面（１８）が孔面であることを回避するロボット顕微手術アセンブリ（１）。【選択図】図１８
2020516429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動コマンドを検出するのに適した少なくとも１つのマスターツール（２）と、
少なくとも１つのスレーブマニピュレータ（３）と、
前記１つのスレーブマニピュレータ（３）によって操作される少なくとも１つの手術器具（７０）と、
前記スレーブマニピュレータ（３）を制御するために、前記手動コマンドに関する情報を含む少なくとも１つの第１のコマンド信号を受信し、少なくとも１つのアクチュエータに第２のコマンド信号を送信するように構成された少なくとも１つの制御ユニット（４）と、を含み、
前記手術器具（７０）は、少なくとも１つのジョイントサブアセンブリ（５）を含み、
前記ジョイントサブアセンブリ（５）は、第１のリンク（６）と、第２のリンク（７）と、第３のリンク（８）とを含み、
前記第１のリンク（６）は、第１のリンク構造体（９）から形成され、前記第１のリンク構造体（９）は単一部品であり、
前記第２のリンク（７）は、第２のリンク構造体（１０）から形成され、前記第２のリンク構造体（１０）は単一部品であり、
前記第３のリンク（８）は、第３のリンク構造体（１１）から形成され、前記第３のリンク構造体（１１）は単一部品であり、
前記第１のリンク構造体（９）は、第１のジョイント近位部を形成する第１のリンク遠位部（１２）を含み、前記第２のリンク構造体（１０）は、第１のジョイント遠位部を形成する第２のリンク近位部（１３）を含み、前記第１のリンク遠位部（１２）および前記第２のリンク近位部（１３）は協働して、前記第１のリンク（６）と前記第２のリンク（７）との間に１自由度を提供する第１のジョイント（１４）を少なくとも部分的に形成し、
前記第２のリンク構造体（１０）は、第２のジョイント近位部を形成する第２のリンク遠位部（１５）をさらに含み、前記第３のリンク構造体（１１）は、第２のジョイント遠位部を形成する第３のリンク近位部（１６）を含み、前記第２のリンク遠位部（１５）および前記第３のリンク近位部（１６）は協働して、前記第２のリンク（７）と前記第３のリンク（８）との間に１自由度を提供する第２のジョイント（１７）を少なくとも部分的に形成し、
前記手術器具（７０）は、少なくとも３つの腱を含み、前記少なくとも３つの腱の各腱は、
前記少なくとも１つのアクチュエータ（２５）に接続された腱近位部（２６）と、
前記第２のリンク（７）または前記第３のリンク（８）に固定され、前記第２のリンク（７）または前記第３のリンク（８）上に延在する腱遠位部（２７）と、
前記腱近位部（２６）と前記腱遠位部（２７）との間に延在する腱中間部（２８）と、を含み、
複数の前記腱のうちの少なくとも２つの前記腱中間部（２８）は、前記第１のリンク構造体（９）の前記少なくとも１つの腱接触面（１８）および前記第２のリンク構造体（１０）の前記少なくとも１つの腱接触面（１８）内でのみ前記ジョイントサブアセンブリ（５）と接触し、
前記第１のリンク構造体（９）および前記第２のリンク構造体（１０）は、前記少なくとも１つの腱接触面（１８）を含み、前記少なくとも１つの腱接触面（１８）が孔面であることを回避する、
ロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項２】
前記第１のリンク構造体（９）、前記第２のリンク構造体（１０）、および前記第３のリンク構造体（１１）の各々は、少なくとも１つの腱接触面（１８）を含む、請求項１に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項３】
各腱接触面（１８）は、複数の直線によって形成された罫線面である、および／または、
前記複数の直線はすべてジョイント軸（Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ）に平行である、請求項１または２に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項４】
前記腱接触面（１８）は、前記リンク構造体（９、１０、１１）の外面である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項５】
前記腱接触面（１８）は凸面である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項６】
前記ジョイントサブアセンブリ（５）は手首サブアセンブリであり、前記第１のジョイント（１４）は前記第２のジョイント（１７）に略直交する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項７】
前記ジョイントサブアセンブリ（５）は肘サブアセンブリであり、前記第１のジョイント（１４）は前記第２のジョイント（１７）と略平行である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項８】
少なくとも２つの前記腱は同じ腱接触面に接触する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項９】
前記第１のジョイント（１４）と前記第２のジョイント（１７）のうちの少なくとも一方は：
少なくとも１つのピン（３３）と、前記少なくとも１つのピン（３３）を受け入れるための少なくとも１つのピン座（３４）とを含むピンジョイントである、および／または、
互いにかみ合う対向ジョイント部によって形成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項１０】
前記第１のジョイント（１４）と前記第２のジョイント（１７）のうちの少なくとも一方は：
カムジョイントである、および／または、
ローリングジョイントである、および／または、
ダブル接続ジョイント（３６）である、および／または、
クレビスジョイントである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項１１】
前記第１のリンク（６）と前記第２のリンク（７）のうちの一方は、少なくとも２つの腱接触面（１８）を含み、前記腱（１９）、好ましくは、前記腱中間部（２８）は、少なくとも２つの腱接触面（１８）上で、前記少なくとも２つの腱接触面（１８）の両方と接触したまま滑り、前記少なくとも２つの腱接触面（１８）上に前記１つ以上の滑り経路６５を画定する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項１２】
複数の前記腱の各腱の前記腱中間部（２８）は、前記第１のリンク構造体（９）、前記第２のリンク構造体（１０）、および前記第３のリンク構造体（１１）のうちの少なくとも２つの前記少なくとも１つの腱接触面（１８）内でのみ前記ジョイントサブアセンブリ（５）に接触する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの腱接触面（１８）が、リンク構造体（９または１０または１１）内に貫通孔を画定することを回避する、および／または、
前記少なくとも１つの腱接触面（１８）に直交する法線が、前記少なくとも１つの腱接触面（１８）を含む構造体と交差することを回避する、および／または、
前記腱接触面（１８）がそれ自体に面することを回避する、および／または
前記腱接触面（１８）が、前記腱接触面（１８）を含む前記リンク構造体から前記腱中間部（２８）を離れるように付勢する、および／または、
前記腱接触面（１８）が、１８０度以下の角度にわたって前記腱のうちの１つを包囲する、および／または、
前記腱接触面（１８）が、複数の前記リンク構造体（９、１０、１１）のうちの１つの外面である、および／または、
前記腱接触面（１８）が、複数の前記リンク構造体（９、１０、１１）のうちの１つの妨害部を少なくとも部分的に画定する、および／または、
各腱が、第１の長手側部と第２の反対の長手側部とを含み、前記第１の長手側部と前記第２の長手側部のうちの一方は、複数の前記リンクのうちの少なくとも１つと接触する、言い換えれば、前記第１の長手側部が所与のリンクと接触しているとき、前記第１の長手側部は前記所与のリンクから離れる方向を向いている、および／または、
前記第１の長手側部および前記第２の反対側の長手側部のそれぞれが、互いに分離したままで、略１８０度の角度で前記腱を覆う、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロボット顕微手術アセンブリ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
【０００２】
本発明の目的は、ロボット手術アセンブリである。
【０００３】
特に、本発明は、ロボット顕微手術アセンブリに関する。
【０００４】
本発明は、マスターツールと手術器具とを含むタイプのロボット顕微手術アセンブリに関する。
【０００５】
本発明は、ロボット手術用の手術器具およびスレーブアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００６】
背景技術
【０００７】
マスター・スレーブパラダイムの下でのロボット支援手術またはロボット手術では、外科医は通常、手術器具の動きを制御するためにマスターツールを操作する。マスターツール（「マスター」）は、外科医の手の動きを検出する。マスターツールは、アクチュエータを含むマスターツールマニピュレータに接続して、マスターツールに位置決めと力フィードバックを提供できる。マスターツールは、医療器具または手術器具を操り、内部で関節運動させ、より一般的に操作するアクチュエータを含むスレーブマニピュレータ（「スレーブ」）に結合される。このような医療器具は、スレーブから接続および切断できる。通常、スレーブと医療器具の間に無菌バリアが設けられる。
【０００８】
手術器具を操作する多ジョイントロボットアームを含む手術または顕微手術用のロボットアセンブリは、当分野で知られている。例えば、ＵＳ−７１５５３１６は、ＭＲＩベースの画像収集システムと、各々が（例えば、ＵＳ−７１５５３１６の図７に示されるような）直接的な重力負荷を回避するための鉛直軸を有する３つのローリングジョイントを有し、各々が把持のための運動の内部自由度を備えたそれぞれのエンドエフェクタに接続されている２つのマルチジョイントアームとを含む、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：磁気共鳴映像法）ガイダンスのもとで脳顕微手術を実行するロボットアセンブリを開示している。
【０００９】
また、組織の緊張や吻合縫合などの主要な手術プーリミティブの実行には、人間の手が手首と肘で接合されるのと同様の方法で、手術器具の先端を大きな空間円錐方向に向け、器具をその長手方向軸の周りに回転させ（ロール）、例えば、針把持器具の先端で組織を通して針を導く能力が必要である。
【００１０】
例えば、ＵＳ−６９６３７９２に記載され、より具体的にはＵＳ−６３８５５０９およびＵＳ−２０１４−０１３５７９４による顕微手術用途のために記載されているように、遠隔操作マスタースレーブシステムを含む手術または顕微手術用のロボットアセンブリは一般的に知られており、手術野を乱す連続運動学的連鎖内の複数のジョイントの調整を必要とする手術器具の先端を動かすための運動学的解決策が記載されている。そのような邪魔な効果は、器具の先端を関節接合するジョイントが先端自体からより遠くに離れるにつれてますます顕著になる。さらに、顕微手術システムは、皮膚の表面からわずか１０センチメートルの病変内部の手術部位にあるとき、器具先端の適切な動き、より具体的には適切な向きの変更を許可しない。
【００１１】
ロボット技術の採用は大きな利点をもたらし、器具の高度な小型化と手術野での動きの大きさのスケーリングの両方を可能にし、それゆえ生理的振戦の影響を排除し、手作業を容易にし得る。例えば、顕微手術手順は、例えば、小径血管および神経を含む血管吻合の実行など、生体組織の再構築のいくつかの段階で実行される。このような手順は、外傷性病変または組織の外科的除去によって生じた病変の発生後に解剖学的構造を再構築し、手足の再付着および組織の血管再生を行うために実行され、すべては、表在性病変が存在することを前提に、開腹手術のセットアップで実行される。
【００１２】
顕微手術技術のその他の応用例は、移植手術、脳神経外科手術または血管手術、ならびに眼の周囲および内部、および人工内耳の場合のような内耳における外科手術に見られる。また、心臓バイパスの著名な外科的処置は、冠状動脈の吻合の重要なステップを含む。器具の小型化の必要性はまた、他の手術技術、例えば、腹腔鏡検査および内視鏡検査など、生体組織に対する手術器具の侵襲性を制限することを目的とした最小侵襲手術でも感じられる。腹腔鏡検査に関して、当該技術分野で知られている技術的解決策は、単一切開腹腔鏡手術または単一ポート手術で使用される腹腔鏡器具の直径の十分な小型化を可能にしない。さらに、低侵襲手術（ＭＩＳ）で典型的に使用される内視鏡は、直径が１〜３，２ミリメートルの器具チャネルを有することに注目に値する。このような寸法は、内視鏡器具チャネルを介して利用可能な現在の手術器具の機能を制限し、これは現在のところ典型的には把持動作を可能にするだけである。
【００１３】
ＵＳ−５７１０８７０は、２つの隣接するロボット部材を接続するダブル（二重；ｄｏｕｂｌｅ）接続ジョイントの一例を開示しており、そのようなダブル接続ジョイントは、ダブル接続ジョイントによって接続された２つの隣接するロボット部材に単一の自由度を提供するのに適している。
【００１４】
患者に作用するのに適したジョイントサブアセンブリを含む医療器具は、一般的に当該技術分野で知られている。例えば、ＷＯ−２０１０−００９２２１は、４つの作動ケーブルを使用して、それぞれピッチ、ヨー、グリップの３自由度の運動を提供できる遠位ジョイントサブアセンブリを含むロボット手術器具を示している。そのようなケーブルは、関節接合装置の本体の内部に存在する案内チャネルまたはシースの内側を滑る。
【００１５】
技術的解決策は、案内チャネル表面とその内部を滑動するケーブルとの間の摩擦が、関節接合装置によって達成可能な位置決め精度を制限するため、ロボット関節接合装置の小型化を制限する。当該技術分野で知られているように、医療器具の物理的寸法が小さくなると、体積力に対して支配的になる摩擦などの表面力の関連性の増加に関連する困難が生じる。このような現象は、摩擦力を最小限に抑えると同時に、機構のロストモーションを最小限に抑える解決策に頼る必要がある。
【００１６】
小型化により、駆動部材（腱）の剛性も直径の２乗で低下し、器具の先端を正確に位置決めするための摩擦に打ち勝つことがさらに困難になるため、関節接合装置の位置決め精度の損失は、関節接合器具のさらなる小型化に対する基本的な技術的障害である。さらに、このような解決策には、ピッチおよびヨーリンク、ならびに器具シャフトを、例えば、射出成形や機械加工などの既知の製造方法を使用して小型化するのを非常に困難にし、機械的弱点のいくつかの場所を有する傾向があるケーブルを囲むチャネルおよび案内面を含む腱案内システムが必要である。
【００１７】
手術器具の小型化を簡素化するために、ＷＯ−２０１０−００９２２１は、ケーブルのトルクを作動させるために３自由度に関連する作動腱の終端の数を６から４に減らし、ヨーリンクで終端を迎えたケーブルがピッチリンクに印加するトルクを作動用に利用する有利な機会を示しており（引用文献の図４−Ａを参照）、多くのギアを含む運動機構のおかげで、そのような目的のために、そのようなケーブルを選択的に引っ張ったり解放したりすることを必要とする。さらに、記載されている駆動システムは、作動腱の各端部がウィンチに取り付けられていることを必要とし、ウィンチは腱を選択的に巻き上げて引っ張りを引き起こす。
【００１８】
駆動システムのロストモーションはジョイントでの角度の遊びに変換されるため、ロストモーションが発生することで有名なウィンチおよび歯部などの機械的側面の存在により、小型の関節接合の駆動は困難になり、関節接合装置が小さくなるにつれて、機械的側面は増加する。駆動システムは、摩擦および摩耗をさらに制限するために作動ケーブルに低い予荷重を維持するのにも適していない。
【００１９】
さらに、腱の終端について説明した解決策は、いくつかのセクションで腱をトラップすることを意図した曲がりくねった経路を含む。そのような解決策は、スチールケーブルや、他の方法で必要とされるよりも大きな直径のケーブルなど、そのようなトラッピングに耐えるのに十分な耐性のあるケーブルの使用を必要とする。
【００２０】
例えば、ＵＳ−２００２−１２８６６１は、器具シャフトに設けられたガイド孔を通って導かれる作動ケーブルを示し、作動ケーブルのそれぞれは、その遠位部分で単一のリンクに接触し、しっかりと固定される。さらに類似した一例が、ＵＳ−６６７６６８４に記載されている。
【００２１】
例えば、プーリの側面で得られる、シースまたは案内チャネルの内側で、引っ張られるかまたは押されたときに滑るのに適した手術器具用の作動ケーブルのさらなる例が、ＵＳ−６３７１９５２、ＵＳ−６３９４９９８、およびＷＯ−２０１０−００５６５７に開示されている。
【００２２】
具体的には、後者の文献は、案内チャネルを含むプーリの周りを回るときに交差する軌道を作動ケーブルがたどって、そのようなケーブルが互いに干渉すること、例えば、ある腱を別の腱の上に束ねたり、その上を滑らせたりする場合などに、関節接合装置に動きを伝達する有効性を制限する条件を回避する解決策を開示している。（ＷＯ−２０１０−００５６５７の図４に示すように）器具の直径の半分に近い直径を必然的に有し、リンクに、特にリンクの主構造体に、例えば、器具のシャフトと一体のリンクに、または腱が交差するように導くピッチリンクに取り付けられたアイドルプーリの提供は、小型化の大きな障害である。
【００２３】
さらに、作動ケーブル用のチャネルを実現するための溝および壁の提供は、医療器具または手術器具のシャフトまたはカニューレの直径の小型化に対するさらなる障害である。
【００２４】
ＵＳ−２００３−００３４７４８は、手術器具の直径を５．１ミリメートルまで低減するのに適した解決策を開示している。この器具は、椎骨として機能する一連のディスクの使用を予見し、器具の直径よりも大きい曲げ半径でいくらかの曲げを提供する。
【００２５】
それにもかかわらず、この解決策は、器具の直径の約１倍に拡張できる、つまり、その直径と同様の曲率半径を有するコンパクトなジョイントの実現には適していない。代わりに、これは、例えばピンジョイント、クレビスなどとして実施される、純粋な回転軸で構成される旋回型ジョイントに基づく上記の引用された特許文献に記載された関節接合によって達成可能である。
【００２６】
接合または関節接合装置の小型化に対するさらなる障害は、合理的なプロセスコストで十分な精度で３次元マイクロ機械部品を製造および組み立てるという課題である。サブミリメートルサイズの装置では、先端に比較的大きな力を発生させる必要があるため、例えば工具鋼など、このような構成要素には非常に硬い金属を使用する必要がある。
【００２７】
したがって、その信頼性および安全性を損なうことなく極度の小型化に構造的および機能的に適した、接合または関節接合医療器具、または接合または関節接合装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。
【００２８】
また、多種多様な医療外科療法を実施するのに適した、接合または関節接合医療器具、または接合装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。
【００２９】
そして、耐久性があり、その無菌性または信頼性を損なうことなく定期的なメンテナンスを行うことができる、接合または関節接合医療器具、または接合または関節接合装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。
【００３０】
既知の解決策と比較して製造および組み立てを単純化することを必要とする、接合または関節接合医療器具、または接合装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。
【００３１】
医療器具を小型化する必要性が感じられる。
【００３２】
医療器具の既知の寸法を小さくする必要性が感じられる。
【００３３】
例えば、ＷＯ−２０１４−１５１９５２は、接合装置を形成する複数のリンクを含む医療器具を示し、医療器具は、医療器具のリンクに片持ち支持されて提供されたシャフトに回転可能に支持された複数のプーリに巻き付けられた作動ケーブルを有する。この解決策は、多数の部品によって特徴付けられ、シャフトに設けられたプーリのレイアウトは、医療器具の使用から生じる応力に抵抗するようにシャフトを機械加工することを余儀なくし、したがって、この解決策は、小型化には適さず、実際、この装置は、直径１０ミリメートル未満の大きさにはできなかった。例えば、ＵＳ−６６７６６８４、ＵＳ−２００９−０１１２２３０、およびＵＳ−２００３−１３５２０４に、同様の解決策が示されている。
【００３４】
したがって、医療器具を形成する部品の数を減らす必要性が感じられる。
【００３５】
例えば、ＷＯ−０３−００１９８６は、接合装置を形成する複数の円盤状のリンクを含み、リンクのそれぞれは、作動ケーブルを案内するための複数の孔を含む医療器具を示している。これらの孔は、リンク内に作動ケーブルを保持し、リンクから逸脱することを回避し、リンクの周囲の空間を占有することを回避し、ピンチポイントを作成することを回避し、そのようなシナリオはすべて、例えば安全上の理由から外科手術用途には受け入れられない。孔はまた、作動ケーブルを案内し、作動ケーブルがリンクから離れるときに、リンクに引張力を加える際に有する機械的利点が減少することを回避する。
【００３６】
したがって、この解決策は、そのようなリンク内にマイクロメートルの孔を実装するのは非常に不満足であり、同時に、損傷することなくそのような孔の内部を滑る作動ケーブルを提供することは不満足であるので、小型化には適していない。
【００３７】
したがって、リンク内にマイクロメートルの孔を設けることなく作動ケーブルの正確な案内を得ると同時に、医療器具を形成する部品の数を減らす必要性が感じられる。
【００３８】
例えば、ＵＳ−２００８−１７７２８５は、複数のリンクを含み、いくつかのリンクは、作動ケーブルのたわみを案内するのに適した２つの突出ピンを含む医療器具を開示している。いくつかの観点では満足できるものの、このような解決策はまた、医療器具を構成するリンクの完全性を損なうことなく突出ピンの寸法を小さくすることができないため、小型化には適していない。
【００３９】
したがって、医療器具の構造抵抗、したがって使用時の安全性を損なうことなく、作動ケーブルによって作動する複数のリンクを有する小型の医療器具を提供する必要性が感じられる。
【００４０】
例えば、ＵＳ−２０１６−００５１２７４は、転動要素ジョイントを含み、１〜５ミリメートルの間の器具直径の改善された小型化を提供する手首機構（図１５）を開示している。このような解決策は、作動腱のルーティングのための改善された解決策を提供することができず、作動腱は依然として、リンク部材の孔を通って案内され、これは小型化が困難である。この解決策はまた、上記の孔の入口と出口でケーブルを鋭く曲げる必要があり、これは弱点を作成する。
【００４１】
同様に、ＵＳ−２０１７−００２０６１５は、部品数を減らした手首サブアセンブリ（図５−Ａ）を開示しており、それは、大きな横方向の力を腱に加えてそれらをその経路上に維持するために必要なガイド孔を使用せずに作動腱をルーティングする解決策を提供できず、腱に弱点および摩擦点を作成する可能性がある。
【００４２】
同様に、ＥＰ−２４１５４１８は、手首ジョイントの分離制御に利点を提供するダブル接続ジョイントを含む手首サブアセンブリ（図４および図５）を開示している。この解決策は、作動ケーブルをルーティングするための多数の案内アイドラプーリ、したがって小型化および組み立てが困難な多数の部品の使用に依然として依存している。
【００４３】
同様に、ＵＳ２０１６−０３０２８７６は、第１のリンクを第２のリンクに接続する二重接合ピッチジョイントを含む手首サブアセンブリ（図１および図２）を開示している。提案された解決策には、それぞれリンク１とリンク２の構造体にピンで留められたアイドラプーリ（符号５４と５８）を介してルーティングされ、第３の（ヨー）リンクを作動させる一対の作動腱が含まれる。構造的リンク部材にピンで留められたアイドラプーリの存在は、利用可能なアイドラプーリの最小直径とそれらの内側リング支持体の弱さにより、器具直径の小型化を制限する。
【００４４】
したがって、ロボット手術のために手術器具を小型化する必要性が強く感じられる。
【発明の概要】
【００４５】
解決手段
【００４６】
本明細書に記載される本発明の範囲は、上記のような既知の解決策の限界を克服し、最新技術に関して言及された必要性に対する解決策を提供することである。
【００４７】
この範囲およびその他の範囲は、請求項１に記載のロボット手術アセンブリによって達成される。
【００４８】
いくつかの好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。
【００４９】
図面
【図面の簡単な説明】
【００５０】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照する、例として与えられ、限定することを意図しない好ましい実施形態の以下に報告される説明から明らかになるであろう。
【００５１】
【図１】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリの斜視図であり、スケッチは患者と外科医を描いている。
【００５２】
【図２】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリの斜視図であり、スケッチは患者を描いている。
【００５３】
【図３Ａ】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリのブロック図である。
【００５４】
【図３Ｂ】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリのブロック図である。
【００５５】
【図３Ｃ】一実施形態に係る、ロボット手術アセンブリのブロック図である。
【００５６】
【図４】一実施形態に係る、手術器具に接続されたスレーブマニピュレータの一部の斜視図である。
【００５７】
【図５】一実施形態に係る、手術器具に接続されたスレーブマニピュレータの一部の平面図である。
【００５８】
【図６】一実施形態に係る、手術器具から切断されたスレーブマニピュレータの一部の斜視図である。
【００５９】
【図７】一実施形態に係る、スレーブマニピュレータの一部と手術器具の断面を描いたスケッチである。
【００６０】
【図８】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図であり、いくつかの部品は、明瞭さを追求するために切断されている。
【００６１】
【図９】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００６２】
【図１０】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００６３】
【図１１】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの一部の斜視図である。
【００６４】
【図１２】一実施形態に係る、リンクの斜視図である。
【００６５】
【図１３Ａ】一実施形態に係る、リンクの斜視図である。
【００６６】
【図１３Ｂ】一実施形態に係る、リンクの斜視図である。
【００６７】
【図１４】一実施形態に係る、リンクの斜視図である。
【００６８】
【図１５】一実施形態に係る、リンクの斜視図である。
【００６９】
【図１６】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図であり、腱は示されていない。
【００７０】
【図１７】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの一部の平面図のスケッチであり、腱が示されている。
【００７１】
【図１８】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００７２】
【図１９】一実施形態に係るジョイントサブアセンブリの斜視図であり、ダブル接続ジョイントが示されている。
【００７３】
【図２０】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００７４】
【図２１】図２０に示したジョイントサブアセンブリの分解図であり、明瞭さを追求するために、腱およびピンは示されていない。
【００７５】
【図２２】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリのジョイントの斜視図である。
【００７６】
【図２３】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリのジョイントの斜視図である。
【００７７】
【図２４】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００７８】
【図２５】図２４に示されたジョイントサブアセンブリの一部の斜視図であり、明瞭さを追求するために腱は示されていない。
【００７９】
【図２６】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００８０】
【図２７】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの３つの構成を示すジョイントサブアセンブリの平面図である。
【００８１】
【図２８】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの３つの構成を示すジョイントサブアセンブリの平面図である。
【００８２】
【図２９】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの３つの構成を示すジョイントサブアセンブリの平面図である。
【００８３】
【図３０−３２】いくつかの実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの斜視図である。
【００８４】
【図３３】一実施形態に係る、リンクおよび腱の一部の斜視図である。
【００８５】
【図３４】図３３の矢印ＸＸＸＩＶで示された視点から描かれた、図３３に示されたリンクおよび腱の斜視図である。
【００８６】
【図３５】一実施形態に係るリンクの斜視図である。
【００８７】
【図３６−３７】いくつかの実施形態に係る、明瞭さを追求するための透明部分および少なくとも１つの腱を有するジョイントサブアセンブリを示す平面図である。
【００８８】
【図３８−３９】いくつかの実施形態に係る、明瞭さを追求するための透明部分および１つの腱を有するジョイントサブアセンブリを示す平面図である。
【００８９】
【図４０−４１】いくつかの実施形態に係る、明瞭さを追求するための透明部分および少なくとも１つの腱を有するジョイントサブアセンブリを示す平面図である。
【００９０】
【図４２】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの構成を示す平面図のスケッチであり、腱は総巻き付け角を示す。
【００９１】
【図４３】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの構成を示す平面図のスケッチであり、腱は総巻き付け角を示す。
【００９２】
【図４４】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの構成を示す平面図のスケッチであり、腱は総巻き付け角を示す。
【００９３】
【図４５】一実施形態に係る、ジョイントサブアセンブリの構成を示す平面図のスケッチであり、腱は総巻き付け角を示す。
【００９４】
【図４６】一実施形態に係る、リンクの断面を示すスケッチであり、腱は、局所的な巻き付け角を表す。
【００９５】
【図４７】一実施形態に係る、リンクの断面を示すスケッチであり、腱は、局所的な巻き付け角を表す。
【発明を実施するための形態】
【００９６】
いくつかの好ましい実施形態の詳細な説明
【００９７】
一般的な一実施形態によれば、ロボット顕微手術アセンブリ１は、手動コマンドを検出するのに適した少なくとも１つのマスターツール２と、少なくとも１つのスレーブマニピュレータ３と、少なくとも１つの手術器具７０と、手術器具７０を制御するために、手動コマンドに関する情報を含む少なくとも１つの第１のコマンド信号５９を受信し、第２のコマンド信号６０をスレーブマニピュレータ３内の少なくとも１つのアクチュエータ２５に送信するように構成された少なくとも１つの制御ユニット４とを含む。
【００９８】
一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブ手術器具７０である。一実施形態によれば、手術器具７０は医療器具７０である。
【００９９】
一実施形態によれば、制御ユニット４は、第２のコマンド信号を少なくとも１つのアクチュエータ２５に送信するのに適したアクチュエータ駆動ユニット５８に接続されている。一実施形態によれば、少なくとも１つの制御ユニット４はＣＰＵを含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの制御ユニット４は、少なくとも１つのプロセッサユニットを含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの制御ユニット４は、少なくとも１つのアクチュエータ２５の動作、例えば、少なくとも１つのアクチュエータ２５によって提供される変位および／または加えられる力を検出するのに適した検出システムによって取得された情報に基づいてフィードバック制御回路を提供する。一実施形態によれば、マスターツール２は、外科医３０によって取り扱われるように設計されている。一実施形態によれば、手術器具７０の少なくとも一部は、患者２９の解剖学的構造上で操作するように設計されている。
【０１００】
手術器具７０は、少なくとも１つのジョイントサブアセンブリ５を含む。
【０１０１】
一実施形態によれば、「ジョイントサブアセンブリ」という用語は、手術器具７０のエンドエフェクタの位置を支持するおよび／または手術器具７０のエンドエフェクタの位置を配向するおよび／または手術器具７０のエンドエフェクタの位置を位置決めするおよび／または手術器具７０のエンドエフェクタの位置に影響を与えるのに適したジョイントによって次々に接続された一連のリンクを指す。一実施形態によれば、機能的観点から、ジョイントサブアセンブリは、ロボットまたはメカトロニクス構造の手首関節、肘関節または肩関節であり得る。
【０１０２】
ジョイントサブアセンブリ５はリンクを含む。
【０１０３】
好ましい一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、少なくとも第１のリンク６、第２のリンク７、および第３のリンク８を含む。このように、ジョイントサブアセンブリ５は、少なくとも３つのリンク６、７、８を含む。
【０１０４】
第１のリンク６は、第１のリンク構造体９から形成され、第１のリンク構造体９は単一部品である。
【０１０５】
好ましい一実施形態によれば、用語「単一部品」は、動作状態にあるとき、１つのリンク構造体内で任意の自由度が回避されることを示す。一実施形態によれば、用語「単一部品」は、リンク構造体が、１つのリンク構造体内の任意の自由度を回避するように互いにジョイントされた２つ以上の部品を含むことができることを示す。
【０１０６】
一実施形態によれば、用語「単一部品」は、動作状態にあるとき、２つ以上の部品の相対的な空間的配向が堅くロックされるように互いにジョイントされた２つ以上の部品を含むことができることも示す。
【０１０７】
一実施形態によれば、用語「単一部品」は、リンク構造体がモノブロックであることも示す。
【０１０８】
一実施形態によれば、第２のリンク７は第２のリンク構造体１０から形成され、第２のリンク構造体１０は単一部品である。
【０１０９】
一実施形態によれば、第３のリンク８は、第３のリンク構造体１１から形成され、第３のリンク構造体１１は単一部品である。
【０１１０】
一実施形態によれば、各リンクはリンク構造体で形成される。
【０１１１】
第１のリンク構造体９は、第１ジョイント近位部を形成する第１のリンク遠位部１２を含み、第２のリンク構造体１０は、第１ジョイント遠位部を形成する第２のリンク近位部１３を含む。一実施形態によれば、第１のリンク構造体９の第１のリンク遠位部１２は、クレビスジョイントを形成するのに適した方法で、２つのクレビスプロングを含む。一実施形態によれば、第２のリンク近位部１３は、クレビスジョイントを形成するのに適した方法で、２つのクレビスプロングを含む。
【０１１２】
第１のリンク遠位部１２および第２のリンク近位部１３は協働して、第１のリンク６と第２のリンク７との間に１自由度を提供する第１のジョイント１４を少なくとも部分的に形成する。好ましい一実施形態によれば、第１のリンク６と第２のリンク７との間の１自由度は、第１のジョイント軸Ｘ−Ｘの周りの回転並進自由度であり、好ましくは、回転並進自由度は、第１のジョイント軸Ｘ−Ｘの周りの回転自由度である。
【０１１３】
第２のリンク構造体１０は、第２ジョイント近位部を形成する第２のリンク遠位部１５をさらに含み、第３のリンク構造体１１は、第２ジョイント遠位部を形成する第３のリンク近位部１６を含む。一実施形態によれば、第２のリンク遠位部１５は、クレビスジョイントを形成するのに適した方法で、２つのクレビスプロングを含む。一実施形態によれば、第３のリンク近位部１６は、クレビスジョイントを形成するのに適した方法で、２つのクレビスプロングを含む。
【０１１４】
第２のリンク遠位部１５と第３のリンク近位部１６は協働して、第２のリンク７と第３のリンク８との間に１自由度を提供する第２のジョイント１７を少なくとも部分的に形成する。好ましい一実施形態によれば、第２のリンク７と第３のリンク８との間の１自由度は、第２のジョイント軸Ｙ−Ｙの周りの回転並進自由度であり、好ましくは、回転並進自由度は、第２のジョイント軸Ｙ−Ｙの周りの回転自由度である。
【０１１５】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４および第２のジョイント１７はそれぞれ、１自由度を提供するのに適している。
【０１１６】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４は、第１のジョイント軸Ｘ−Ｘ周りの相対回転を除く全方向において第１のリンク６と第２のリンク７との間の相対運動をロックするのに適している。一実施形態によれば、第２のジョイント１７は、第２のジョイント軸Ｙ−Ｙの周りの相対回転を除く全方向において第２のリンク７と第３のリンク８との間の相対運動をロックするのに適している。
【０１１７】
一実施形態によれば、第１のリンク構造体９、第２のリンク構造体１０、および第３のリンク構造体１１は、運動学的連鎖を形成する。一実施形態によれば、第１のリンク構造体９、第２のリンク構造体１０、および第３のリンク構造体１１は、直列に直接接続されて運動学的連鎖を形成する。
【０１１８】
一実施形態によれば、第１のリンク６は、第２のリンク７に対して隣接するリンクであり、運動学的連鎖内に介在するリンクはない。一実施形態によれば、第２のリンク７は、第１のリンク６と第３のリンク８の両方に対して隣接するリンクである。一実施形態によれば、第３のリンク８は、第２のリンク７に対して隣接するリンクである。一実施形態によれば、第１のリンク構造体９は、第２のリンク構造体１０に対して隣接するリンク構造体である。一実施形態によれば、第２のリンク構造体１０は、第１のリンク構造体９と第３のリンク構造体１１の両方に対して隣接するリンク構造体である。一実施形態によれば、第３のリンク構造体１１は、第２のリンク構造体１０に対して隣接するリンク構造体である。
【０１１９】
一実施形態によれば、運動学的連鎖は、運動学的連鎖の２つ以上の分岐を含むことができる。一実施形態によれば、２つ以上の分岐は、１つのジョイント、例えば第２のジョイント１７から延在する。一実施形態によれば、運動学的連鎖の２つ以上の分岐は、少なくとも１つのリンクを共有する。一実施形態によれば、運動学的連鎖の２つ以上の分岐は、ジョイントサブアセンブリの３つのリンクのうちの少なくとも２つのリンクを共有する。
【０１２０】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４および第２のジョイント１７の各々は、運動学的連鎖内のリンクに、運動学的連鎖内の隣接するリンクに対するジョイント軸周りの回転自由度を提供するように適合された機械的手段を指す。一実施形態によれば、ジョイント軸Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙの各々は、２つの隣接するリンクによって共有される共通ジョイント軸であり、その結果、２つの隣接するリンクは、共通ジョイント軸の周りに一方を他方に対して回転させることができる。一実施形態によれば、第１のジョイント１４は第１のジョイント軸Ｘ−Ｘを画定し、第１のジョイント軸Ｘ−Ｘは、第１のリンク６および第２のリンク７の両方によって共有される共通ジョイント軸であり、その結果、２つの隣接するリンクは、共通のジョイント軸の周りに一方を他方に対して回転させることができる。一実施形態によれば、第２のジョイント１７は第２のジョイント軸Ｙ−Ｙを画定し、第２のジョイント軸Ｙ−Ｙは、第２のリンク７および第３のリンク８の両方によって共有される共通ジョイント軸であり、その結果、２つの隣接するリンクは、共通のジョイント軸の周りに一方を他方に対して回転させることができる。
【０１２１】
一実施形態によれば、少なくとも３つのリンク６、７、８によって形成される運動学的連鎖は、２自由度を有する。
一実施形態によれば、少なくとも３つのリンク６、７、８によって形成される運動学的連鎖は、正確に２自由度を有する。言い換えれば、一実施形態によれば、少なくとも３つのリンク６、７、８によって形成される運動学的連鎖の自由度の総数は２である。一実施形態によれば、第１のリンク６、第２のリンク７、および第３のリンク８によって形成される運動学的連鎖は、正確に２自由度を有する。言い換えると、一実施形態によれば、第１のリンク６、第２のリンク７、および第３のリンク８によって形成される運動学的連鎖の自由度の総数は２である。
【０１２２】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、アクチュエータを含むことを回避する。一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、運動学的連鎖内にアクチュエータを含むことを回避する。一実施形態によれば、リンク間にアクチュエータは設けられない。
【０１２３】
第１のリンク構造体９、第２のリンク構造体１０、および第３のリンク構造体１１のうち少なくとも２つは、少なくとも１つの腱接触面１８を含み、少なくとも１つの腱接触面１８が孔面であることを回避する。言い換えれば、少なくとも１つの腱接触面１８は、リンク構造体９または１０または１１の貫通孔を画定することを回避する。一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８に対する法線または直交線は、少なくとも１つの腱接触面１８を含む構造体との交差を回避する。一実施形態によれば、腱接触面１８は、それ自体と面することを回避する。一実施形態によれば、腱接触面１８は、腱中間面２８を、腱接触面１８を含むリンク構造体から離れるように付勢する。
【０１２４】
一実施形態によれば、腱接触面１８は、１８０度以下の角度にわたって腱の１つを包囲する。一実施形態によれば、腱接触面１８は、リンク構造体９、１０、１１のうちの１つの外面である。一実施形態によれば、腱接触面１８は、リンク構造体９、１０、１１のうちの１つの妨害部（ｅｎｃｕｍｂｅｒ）を少なくとも部分的に画定する。一実施形態によれば、各腱は、第１の長手側部と第２の長手側部とを含み、第１の長手側部と第２の長手側部のうちの一方は、複数のリンクのうちの少なくとも１つと接触している。言い換えれば、第１の長手側部が所与のリンクと接触しているとき、第１の長手側部は、所与のリンクから離れて面している。一実施形態によれば、第１の長手側部および第２の反対側の長手側部の各々は、互いに分離したままで、実質的に１８０°の角度で腱を覆う。
【０１２５】
手術器具７０は、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２を含む。一実施形態によれば、腱は、牽引のみで動作するのに適した作動ケーブルとして作用する。
【０１２６】
手術器具７０は、少なくとも３つの腱を含む。一実施形態によれば、少なくとも３つの腱の各腱は、少なくとも１つのアクチュエータ２５に接続された腱近位部２６と、第２のリンク７または第３のリンク８に固定され、第２のリンク７または第３のリンク８にわたって延在する腱遠位部２７と、腱近位部２６と腱遠位部２７との間に延在する腱中間部２８とを含む。一実施形態によれば、各腱１９の腱遠位部分２７は、それに固定されるリンクの一部の周りに巻き付き、それに固定されるリンク上を滑るのを回避する。
【０１２７】
一実施形態によれば、手術器具７０は、少なくとも４つの腱を含むように別の腱を含み、少なくとも４つの腱のそれぞれの少なくとも１つの中間部２８は、少なくとも１つの腱接触面１８においてのみジョイントサブアセンブリ５と接触する。
【０１２８】
一実施形態によれば、一対の腱は、同じリンクに固定されたそれらの腱遠位部２７を有する。言い換えれば、一対の腱は、拮抗腱として機能するように、同じリンクに固定されている。一実施形態によれば、一対の腱は、拮抗腱として機能するように、それらの腱遠位部２７を共有する。一実施形態によれば、拮抗腱として機能する一対の腱は、単一部品である。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２は、拮抗腱として機能するのに適した第１の一対の腱１９、２０を含む。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２は、拮抗腱として機能するのに適した第２の一対の腱２１、２２を含む。
【０１２９】
一実施形態によれば、一対の腱は、１つの腱として機能するように、同じリンクに固定されたそれらの腱遠位部２７を有する。言い換えると、一対の腱は、１つの腱として平行に機能するように、同じリンクに固定されている。一実施形態によれば、一対の腱は、１つの腱として平行に機能するように、それらの腱遠位部２７を共有する。一実施形態によれば、１つの腱として機能する一対の腱は、単一部品である。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２は、１つの腱として機能するのに適した第１の一対の腱１９、２０を含む。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２は、１つの腱として機能するのに適した第２の一対の腱２１、２２を含む。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２は、拮抗腱として機能するのに適した第３の一対の腱２３、２４を含む。一実施形態によれば、腱１９、２０、２１、２２、２３、２４、３１、３２は、拮抗腱として機能するのに適した第４の一対の腱３１、３２を含む。
【０１３０】
一実施形態によれば、第２のリンク７と第３のリンク８のうちの少なくとも一方は、腱遠位部２７を受け入れるのに適した少なくとも腱固定部４９を含む。一実施形態によれば、第２のリンク７と第３のリンク８のうちの少なくとも一方は、拮抗腱として機能する２つの腱の腱遠位部２７を受け入れるのに適した２つの腱固定部４９を含む。例えば、図３５に示すように、腱１９および２０は、１つの腱として平行に機能する。
【０１３１】
一実施形態によれば、複数の腱のうちの少なくとも２つの、好ましくは複数の腱のうちの各腱の腱中間部２８は、第１のリンク構造体９、第２のリンク構造体１０、および第３のリンク構造体１１のうちの少なくとも２つの少なくとも１つの腱接触面１８でのみジョイントサブアセンブリ５に接触する。
【０１３２】
好ましくは、複数の腱のうちの少なくとも２つの腱の腱中間部２８は、第１のリンク構造体９の少なくとも１つの腱接触面１８および第２のリンク構造体１０の少なくとも１つの腱接触面１８でのみジョイントサブアセンブリ５に接触し、第１のリンク構造体９および第２のリンク構造体１０は、少なくとも１つの腱接触面１８を含み、少なくとも１つの腱接触面１８が孔面であることを回避する。
【０１３３】
これにより、腱を配置するための追加部品の必要性が回避され、部品数とアセンブリの難しさが最小限に抑えられる。さらに、リンク内に内部可動部品を提供することを回避できる。これはまた、ジョイントアセンブリとのさらなる接触からの腱の不必要な摩擦および摩耗を回避する。
【０１３４】
好ましい一実施形態によれば、これにより、各腱の腱中間部２８がジョイントサブアセンブリ５の他の部分と接触することが回避される。一実施形態によれば、各腱の腱中間部２８は、少なくとも１つの腱接触面１８のみにおいてジョイントサブアセンブリと接触する。
【０１３５】
有利には、手術器具７０の特徴のおかげで、ジョイントサブアセンブリ５の寸法を小型化することが可能である。
【０１３６】
一実施形態によれば、第１のリンク構造体９、第２のリンク構造体１０、および第３のリンク構造体１１のそれぞれは、少なくとも１つの腱接触面１８を含む。
【０１３７】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は溝面である。
【０１３８】
一実施形態によれば、複数のリンク構造体のうちの少なくとも１つのリンク構造体は、プーリ、例えばアイドルプーリなど、リンク構造体に関して別個の部品の付属部に接続することができるが、付属部は、複数の腱中間部２８のいずれか１つに接触面を提供することを避ける。
【０１３９】
一実施形態によれば、第１のリンク遠位部１２および第２のリンク近位部１３は、幾何学的結合で協働して、第１のジョイント１４を形成する。一実施形態によれば、第２のリンク遠位部１５および第３のリンク近位部１６は、幾何学的結合で協働して、第２のジョイント１７を形成する。
【０１４０】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４と第２のジョイント１７のうちの少なくとも一方は、旋回ジョイントである。一実施形態によれば、旋回ジョイントは、ジョイント軸Ｘ−ＸまたはＹ−Ｙに機械的旋回を提供するローリング（回転；ｒｏｌｌｉｎｇ）ジョイントである。
【０１４１】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４と第２のジョイント１７のうちの少なくとも一方は、転がりジョイントである。一実施形態によれば、転がりジョイントは、転がり運動が固定ジョイント軸Ｘ−ＸまたはＹ−Ｙの周りで起こるように、それぞれの転がり面上で、リンクのリンク構造体と隣接リンクのリンク構造体との間の転がり接触を提供する。
【０１４２】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４と第２のジョイント１７のうちの少なくとも一方はピンジョイントである。
【０１４３】
一実施形態によれば、ピンジョイントは、少なくとも１つのピン３３と、少なくとも１つのピン３３を受け入れるのに適した少なくとも１つのピン座３４とを含む。一実施形態によれば、ピン３３は、支配的な長手延在部として。
【０１４４】
一実施形態によれば、少なくとも１つのピン３３は、少なくとも１つのピン３３を受け入れる少なくとも１つのピン座３４よりも小さい直径であり、その結果、クリアランスがピン３３とピン座３４との結合に生じる。
【０１４５】
一実施形態によれば、ピン座３４は、リンク構造体９、１０、１１のうちの少なくとも１つによって画定された貫通孔である。
【０１４６】
一実施形態によれば、ピン座３４は、リンク構造体９、１０、１１のうちの少なくとも１つによって画定された空洞である。
【０１４７】
一実施形態によれば、ピン座３４は、少なくとも１つのピン３３よりも狭い空洞口４０を有する空洞であり、空洞口４０は、ピン３３を受け入れるのに適していない。このような空洞は、ピン３３がピン３３の長手延在部と交差する方向にピン座３４を出るのを防ぐ。
【０１４８】
一実施形態によれば、ピン座３４は、ピン座３４に面するピン座境界３５によって画定される。好ましくは、ピン座境界３５は、ピン座３４に受け入れられたピン３３に面するのに適している。
【０１４９】
一実施形態によれば、第１のリンク構造体９の第１のリンク遠位部１２、第２のリンク構造体１０の第２のリンク近位部１３、第２のリンク構造体１０の第２のリンク遠位部１５、および第３のリンク構造体１１の第３のリンク近位部１６のうち少なくとも１つは、ピン３３を受け入れるためのピン座３４を画定するピン座境界３５を含む。
【０１５０】
一実施形態によれば、ピン座境界３５は略円形である。一実施形態によれば、ピン座境界３５は円周の弧を含む。一実施形態によれば、ピン座境界３５は放物面形状を描く。一実施形態によれば、ピン座境界３５は、ピン３３と協働してカム従動子機構を形成するのに適したカム形状を描く。
【０１５１】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４と第２のジョイント１７のうちの少なくとも一方はカムジョイントである。
【０１５２】
一実施形態によれば、第１のジョイント１４と第２のジョイント１７のうちの少なくとも一方は、クレビスジョイントである。一実施形態によれば、クレビスジョイントは、隣接するリンクのリンク構造体の一部、好ましくは円筒状の嵌合部を包囲するリンクのリンク構造体の２つのクレビスプロング５０によって形成される。
【０１５３】
一実施形態によれば、ピン３３は、第１のリンク６および第２のリンク７に対して別個の部品で実現され、第１のリンク遠位部１２および第２のリンク近位部１３によって画定された少なくとも２つのピン座３４にそれぞれ接続され、第１のジョイント１４を形成する。
【０１５４】
一実施形態によれば、ピン３３は、第２のリンク７および第３のリンク８に対して別個の部品で実現され、第２のリンク遠位部１５および第３のリンク近位部１６によって画定された少なくとも２つのピン座３４にそれぞれ接続され、第２のジョイント１７を形成する。
【０１５５】
一実施形態によれば、ピン３３は、リンク６または７または８と一体である。
【０１５６】
一実施形態によれば、ピン３３は、リンク構造体９または１０または１１と一体である。
【０１５７】
一実施形態によれば、少なくとも１つのピン３３は、第１のリンク構造体９と一体であり、第１のリンク遠位部１２から片持ち状に突出する。一実施形態によれば、少なくとも１つのピン３３は、第２のリンク構造体１０と一体であり、第２のリンク近位部１３から片持ち状に突出する。一実施形態によれば、少なくとも１つのピン３３は、第２のリンク構造体１０と一体であり、第２のリンク遠位部１５から片持ち状に突出する。一実施形態によれば、少なくとも１つのピン３３は、第３のリンク構造体１１と一体であり、第３のリンク近位部１６から片持ち状に突出する。
【０１５８】
例えば図１９に示されている一実施形態によれば、第１のジョイントと第２のジョイントのうちの少なくとも一方は、ダブル接続ジョイント３６である。そのようなダブル接続ジョイント３６のおかげで、２つの隣接するリンク間に１自由度を提供することが可能であり、詳細は、先行技術のＵＳ−５７１０８７０に記載されている。一実施形態によれば、ダブル接続ジョイント３６は、複数のリンク構造体のうちの２つに接続された少なくとも１つのヒンジ支柱３７を含む。好ましい一実施形態によれば、ダブル接続ジョイント３６は、２つの対向するヒンジ支柱３７を含む。
【０１５９】
一実施形態によれば、ダブル接続ジョイント３６は、一対のヒンジ支柱３７を介して互いに取り付けられたリンクおよび隣接するリンクによって形成される。一実施形態によれば、リンクおよび隣接リンクは、第１の旋回軸および第２の旋回軸を中心に旋回し、拘束構成要素は、リンクおよび隣接リンクを互いに対して回転するように拘束する。例えば、拘束構成要素は、互いに噛み合う固定された平歯車、または適切に配置された作動ケーブルであり得る。一実施形態によれば、拘束構成要素は、少なくとも１つのヒンジ支柱３７である。
【０１６０】
一実施形態によれば、例えば図２４および図２５に示すように、第１のジョイント１４と第２のジョイント１７のうちの少なくとも一方は、互いに噛み合う対向ジョイント部によって形成される。一実施形態によれば、第１のリンク遠位部分１２は少なくとも１つのジョイント近位溝３８を画定し、第１のリンク遠位部分１３は、少なくとも１つのジョイント遠位歯部３９を含み、ジョイント遠位歯部３９は、ジョイント近位溝３８と協働して第１のジョイント１４を形成する。一実施形態によれば、第２のリンク遠位部分１５は少なくとも１つのジョイント近位溝３８を画定し、第２のリンク遠位部分１６は、少なくとも１つのジョイント遠位歯部３９を含み、ジョイント遠位歯部３９は、ジョイント近位溝３８と協働して第２のジョイント１７を形成する。一実施形態によれば、ジョイント近位溝３８およびジョイント遠位歯部３９の両方は、ジョイント軸に略平行に延在する。
【０１６１】
一実施形態によれば、複数のリンクのうちの少なくとも１つ、好ましくは第３のリンク８は、端子要素４２を受け入れるのに適したＣホルダ部分４１を含む。例えば、端子要素４２は、レーザファイバ、灌注チューブ、吸引チューブ、または組織検知プローブであり得る。
【０１６２】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、手術器具７０のエンドエフェクタの少なくとも一部を形成する。
【０１６３】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は手首サブアセンブリであり、第１のジョイント１４は第２のジョイント１７に略直交する。一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は手首サブアセンブリであり、第１のジョイント軸Ｘ−Ｘは第２のジョイント軸Ｙ−Ｙに略直交する。
【０１６４】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は肘サブアセンブリであり、第１のジョイント１４は第２のジョイント１７と略平行である。一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は肘サブアセンブリであり、第１のジョイント軸Ｘ−Ｘは第２のジョイント軸Ｙ−Ｙに略平行である。
【０１６５】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、別の第３のリンク構造体４４から形成される別の第３のリンク４３を含み、別の第３のリンク構造体４４は単一部品である。
【０１６６】
一実施形態によれば、別の第３のリンク４３の別の第３のリンク構造体４４は、別の第３のリンクジョイント４５を含み、別の第３のリンクジョイント４５は、第２のリンク７の第２のリンク構造体１０の第２のリンク遠位部分１５と協働して、第２のリンク７と別の第３のリンク４３との間に１自由度を提供する第２のジョイント１７の一部を形成する。このようにして、第２のジョイント１７は、第２のリンク７と第３のリンク８との間に１自由度を提供し、第２のリンクと第３のリンク４３との間に１自由度を提供し、結果として第３のリンク８と別の第３のリンク４３との間に１自由度を提供する。
【０１６７】
一実施形態によれば、第３のリンク８は運動学的連鎖の第１の分岐を形成し、別の第３のリンク４３は運動学的連鎖の第２の分岐を形成し、第１の分岐と第２の分岐は第２のジョイント１７で接続される。このように、運動学的連鎖は分岐運動学的連鎖である。
【０１６８】
一実施形態によれば、第３のリンク８および別の第３のリンク４３は、手術器具７０の器具先端部４６を形成する。一実施形態によれば、器具先端部４６は、把持の内部自由度を有する。一実施形態によれば、器具先端部４６は、第２のリンク７に対して少なくとも１つのヨー（ｙａｗ）自由度を有する。
【０１６９】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、少なくとも１つの追加のリンク４７を含む。一実施形態によれば、少なくとも１つの追加のリンク４７は、追加のリンク構造体４８から形成される。一実施形態によれば、追加のリンク構造体４８は、追加のジョイントを形成する隣接するリンクに接続される。例えば、追加のリンク構造体４８は、第３のリンク構造体１１の一部と追加のジョイントを形成することができる。一実施形態によれば、追加のリンク構造体４８は、隣接するさらに追加のリンク構造体に接続されてジョイントを形成する。
【０１７０】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は、複数の直線によって形成された罫線面である。一実施形態によれば、各腱接触面１８は、複数の直線によって形成される罫線面である。一実施形態によれば、複数の直線はすべて、ジョイント軸Ｘ−ＸまたはＹ−Ｙに平行である。好ましくは、複数の直線はすべて、少なくとも１つの腱接触面１８の近くに位置するジョイント軸Ｘ−ＸまたはＹ−Ｙに平行である。
【０１７１】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は凸面である。
【０１７２】
一実施形態によれば、第１の構造体９、第２の構造体１０、および第３の構造体１１のうちの少なくとも１つのリンク構造体は、２つ以上の腱接触面１８を含む。
【０１７３】
一実施形態によれば、２つ以上の腱接触面１８はすべて、その延長部と共に１つの凸状容積を画定する凸状面である。一実施形態によれば、「凸状容積」という文言は、凸状容積内部に選択された一対の点があると仮定したとき、それらの間のより短い直線結合が全体として凸状容積内にあることを意味する。これにより、腱を案内するためにプーリに溝またはチャネルを設けることが回避され、リンク構造体およびジョイントサブアセンブリ５の寸法をさらに小型化することができる。一実施形態によれば、リンクの少なくとも１つのリンク構造体の複数の腱接触面１８はすべて、その延長部と共にリンク構造体のリンク凸殻を画定する。一実施形態によれば、リンク凸殻は、リンクの１つを包む膜内に含まれる体積として定義される。
【０１７４】
一実施形態によれば、手術器具７０は、シャフト５１を含む。
【０１７５】
好ましい一実施形態によれば、第１のリンク６は、シャフト５１に直接接続される。
【０１７６】
一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブマニピュレータ３の一部に取り外し可能に接続されるのに適した少なくとも１つのフレーム５２を含む。一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブマニピュレータ３のアクチュエータコンパートメントに取り外し可能に接続されるのに適した少なくとも１つのフレーム５２を含み、アクチュエータコンパートメントは、モータコンパートメント６９またはモータボックス６９を画定する少なくとも１つのアクチュエータ２５を収容する。一実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータ２５は、スレーブマニピュレータ３の一部内に収容されている。
【０１７７】
一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブマニピュレータ３に取り外し可能に結合されている。
【０１７８】
一実施形態によれば、手術器具７０は、スレーブマニピュレータ３に可逆的に接続されている。
【０１７９】
一実施形態によれば、シャフト５１は、フレーム５２とジョイントアセンブリ５との間に延在する。
【０１８０】
一実施形態によれば、シャフト５１は剛体シャフトである。一実施形態によれば、シャフト５１は、腱の通過を可能にする中空コアを有する。
【０１８１】
一実施形態によれば、シャフト５１は可撓性シャフトである。一実施形態によれば、シャフト５１は、複数の腱のうちの少なくとも１つを案内するチャネルを含む。
【０１８２】
一実施形態によれば、シャフト５１は、フレーム５２に近位で接続され、ジョイントサブアセンブリ５の第１のリンク６に遠位で接続され、管状要素接続部６１を形成する。一実施形態によれば、管状要素接続部６１は剛結合であり、シャフト５１と第１のリンク６との間に任意の自由度を提供することを回避する。一実施形態によれば、管状要素接続部６１は、管状要素ピン座６３に、好ましくは孔に挿入された少なくとも２つの管状要素ピン６２を含む。好ましくは、管状要素ピン座６３は、剛結合を提供するために、少なくとも２つある。一実施形態によれば、シャフトは、第１のリンク６に遠位に接続され、結合は、はんだを含む。
【０１８３】
一実施形態によれば、シャフト５１は、シャフト５１の長手延在軸に略一致する長手シャフト軸ｒ−ｒを画定する。一実施形態によれば、シャフト５１は、長手シャフト軸ｒ−ｒの周りのロールのさらなる自由度をジョイントサブアセンブリ５に提供するように、長手シャフト軸ｒ−ｒの周りに回転して、ジョイントサブアセンブリにロール運動を提供するのに適している。
【０１８４】
一実施形態によれば、第１のリンク構造体９、第２のリンク構造体１０、および第３のリンク構造体１１は、それぞれ通過ペイロード孔を含み、すべての通過ペイロード孔は、１つのペイロード要素６４を受け入れるのに適するように、好ましくは、運動学的連鎖にほぼ沿って延在するように互いにほぼ整列している。一実施形態によれば、ペイロード要素６４は、灌注管、レーザファイバ、焼灼ワイヤ、一対の焼灼ワイヤ、曲げ検知要素のうちの１つであり、ペイロード要素６４が腱である、および／または作動ケーブルとして機能することを回避する。
【０１８５】
一実施形態によれば、腱遠位部分２７はボスを含む。一実施形態によれば、腱遠位部分２７はループを含む。一実施形態によれば、腱遠位部分２７は結び目を含む。一実施形態によれば、腱遠位部２７は、ジョイントサブアセンブリ５の一部に接着される部分を含む。一実施形態によれば、腱遠位部分２７は、リンク６、７、８の一部の周りに複数回巻き付けられる部分を含む。一実施形態によれば、部分は、腱の直径に実質的に等しい曲率半径で巻き付けられる。
【０１８６】
一実施形態によれば、腱近位部２６は、フレーム５２の一部に接着されている。一実施形態によれば、腱は、接着面を最大にするように、その第１の腱近位部２６の周りでストランドに解かれる。
【０１８７】
一実施形態によれば、複数の腱のうちの少なくとも１つ、好ましくは複数の腱のうちの各腱は、もっぱら、腱近位部２６および腱遠位部分２７に印加される引張負荷の下で機能するのに適しており、腱が挟まれるか、チャネル内で横方向に案内されるか、またはシースを含むことを回避する。
【０１８８】
一実施形態によれば、複数の腱のうちの少なくとも１つ、好ましくは複数の腱のうちの各腱は、腱の引張破壊強度の少なくとも半分に等しい大きさの少なくとも２つの負荷を含む負荷サイクルで予め延長されるのに適している。
【０１８９】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３は、手術器具７０に３つのデカルト自由度を提供するのに適した少なくとも１つのマイクロマニピュレータを含む。
【０１９０】
一実施形態によれば、少なくとも１つのアクチュエータ２５は、少なくとも１つの押圧要素５３を含み、手術器具７０は、その近位フレーム５２において、腱に接続された少なくとも１つのプランジャ５４を含み、手術器具７０が、スレーブマニピュレータ３に接続されるときはいつでも、押圧要素５３は、プランジャ５４を押して、プランジャ５４がプランジャ５４に接続された腱の腱近位部２６を偏向させることを決定し、腱の腱遠位部分に接続されたリンクの動きを得るのに適している。
【０１９１】
一実施形態によれば、スレーブマニピュレータ３と手術器具７０との間に無菌バリア５５が挿入される。一実施形態によれば、無菌バリア５５は、スレーブマニピュレータ３の少なくとも１つの押圧要素５３と手術器具７０の少なくとも１つのプランジャ５４との間に挿入される。一実施形態によれば、少なくとも１つのプランジャは、プランジャに接続された腱近位部２６に対してプランジャを付勢するのに適した弾性要素５６に接続される。一実施形態によれば、プランジャ５４は、腱近位部２６に接触する腱接触部分５７を含む。一実施形態によれば、プランジャ５４の腱接触部分５７は、ガイドプーリを含む。一実施形態によれば、腱近位部２６は、複数のプーリによって案内される。
【０１９２】
一実施形態によれば、手術器具７０は、少なくとも第１のリンク６、第２のリンク７、および第３のリンク８を含むジョイントサブアセンブリ５を含む。
【０１９３】
一実施形態によれば、第１のリンク６および第２のリンク７は、第１のリンク６と第２のリンク７との間に自由度を提供する第１のジョイント１４に接続される。
【０１９４】
一実施形態によれば、第２のリンク７および第３のリンク８は、第２のリンク７と第３のリンク８との間に自由度を提供する第２のジョイント１７に接続される。
【０１９５】
一実施形態によれば、手術器具７０は、自由度を動かすための少なくとも１つの腱１９を含む。
【０１９６】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱１９は、少なくとも第２のリンク７に対して第３のリンク８を動かすのに適している。一実施形態によれば、手術器具７０は、自由度を動かすための少なくとも一対の腱１９、２０を含む。一実施形態によれば、一対の腱１９、２０は、少なくとも第２のリンク７に対して第３のリンク８を動かすのに適している。
【０１９７】
好ましい一実施形態によれば、腱１９は、ジョイントサブアセンブリ５に配置されていない少なくとも１つのアクチュエータ２５に接続されるのに適した腱近位部２６と、第３のリンク８に固定された腱遠位部２７と、腱近位部２６と腱遠位部２７との間に延在する腱中間部２８とを含む。例えば、少なくとも１つのアクチュエータ２５は、ジョイントサブアセンブリ５に対して上流に配置されたスレーブマニピュレータ３のアクチュエータコンパートメント６９部分に配置される。
【０１９８】
一実施形態によれば、第１のリンク６と第２のリンク７のうちの少なくとも一方は、少なくとも１つの腱接触面１８を含み、腱１９、好ましくは腱中間部２８は、少なくとも１つの腱接触面１８上を、少なくとも１つの腱接触面１８と接触したまま滑り、少なくとも１つの腱接触面１８上に１つ以上の滑り経路６５を画定する。このように、少なくとも１つの腱接触面１８は腱滑り面６６である。
【０１９９】
好ましい一実施形態によれば、第１のリンク６および第２のリンク７のいずれかの少なくとも１つの腱接触面１８は、鋭いエッジのない表面形状を有する滑らかな表面である。
【０２００】
好ましい一実施形態によれば、第１のリンク６および第２のリンク７のうちのいずれかの少なくとも１つの腱接触面１８は腱滑り面６６であり、腱１９は腱滑り面６６上を少なくとも１つの腱滑り面６６と接触したまま滑る。言い換えれば、一実施形態によれば、腱中間部が上を滑る少なくとも１つの腱接触面１８は、腱滑り面６６である。一実施形態によれば、第３のリンク８は、少なくとも１つの腱接触面１８を含み、腱は、第３のリンク８の腱接触面１８に接触して、その上を滑るのを回避する。一実施形態によれば、腱遠位部２７は、腱接触面１８上での滑りには適していない。
【０２０１】
一実施形態によれば、滑り経路６５は、実質的に支配的な長手延在部を有する。一実施形態によれば、滑り経路６５は、腱１９が腱接触面１８上に画定する痕跡である。好ましい一実施形態によれば、１つ以上の滑り経路６５の各々は連続経路である。一実施形態によれば、腱１９および腱接触面１８は、局所的な相対運動の結果として局所的な摩擦力を交換する。一実施形態によれば、腱は、少なくとも１つの腱接触面１８上を、その長手延在部Ｔ−Ｔまたは腱長手延在経路Ｔ−Ｔの方向に沿って、またはそれらに平行に滑る。一実施形態によれば、腱は、少なくとも１つの腱接触面１８上を、腱長手経路Ｔ−Ｔを横断する方向に滑ることを回避する。一実施形態によれば、腱の長手経路Ｔ−Ｔは、時間にわたって静止している。一実施形態によれば、１つ以上の滑り経路６５は、腱の長手経路Ｔ−Ｔの一部と一致するか、またはそれに平行である。
【０２０２】
一実施形態によれば、滑り経路６５は、初期滑り経路端部の直前の初期腱経路方向を特徴とする近位または初期滑り経路端部と、最終滑り経路端部の直後の最終腱経路方向を特徴とする遠位または最終滑り経路端部とを含む。一実施形態によれば、腱中間部２８は、少なくとも１つの第１のリンク６および第２のリンク７によって偏向される。一実施形態によれば、腱中間部２８は、第１のリンク６および第２のリンク７のうちの少なくとも１つによって、初期腱経路方向から最終腱経路方向へと偏向される。一実施形態によれば、腱中間部は、第１のリンク６および第２のリンク７のうちの少なくとも１つによって、腱偏向角だけ偏向される。一実施形態によれば、腱偏向角は、初期腱経路方向と最終腱経路方向との間の角度として測定される。一実施形態によれば、腱中間部は、第１のリンク６および第２のリンク７のうちの少なくとも１つによって、１つ以上の腱偏向角だけ偏向される。一実施形態によれば、総偏向角は、すべての腱偏向角の合計である。一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５の少なくとも１つの構成では、総偏向角α＋βは１２０度以上である。一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリの直線構成は、それらのジョイント運動範囲の中心にリンク２および３を有する。一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５の直線構成において、総偏向角α＋βは９０度以上である。
【０２０３】
好ましい一実施形態によれば、総腱偏向角α＋βは、総巻き付け角α＋βである。
【０２０４】
好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つの腱長手経路Ｔ−Ｔは、初期滑り経路端部で、第１のリンク６および第２のリンク７のいずれかの少なくとも１つの腱接触面１８に接している。好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つの腱長手経路Ｔ−Ｔは、最終滑り経路端部で、第１のリンク６および第２のリンク７のいずれかの少なくとも１つの腱接触面１８に接している。好ましい一実施形態によれば、すべての接続されたアセンブリ構成に対して、少なくとも１つの腱長手経路Ｔ−Ｔは、角度のない滑らかな連続曲線である。
【０２０５】
一実施形態によれば、すべての腱接触面１８のすべての滑り経路６５の合計は、総巻き付け角α＋βを画定する。
【０２０６】
一実施形態によれば、すべての腱接触面１８のすべての滑り経路６５の合計は、総巻き付け角α＋βの範囲に及ぶ。一実施形態によれば、すべての腱接触面１８のすべての滑り経路６５の合計は、総巻き付け角α＋βによって覆われる。
【０２０７】
一実施形態によれば、第１のリンク７と第２のリンク８との間の１つのリンクの腱接触面１８の単一の滑り経路は、局所巻き付け角αまたはβを画定する。一実施形態によれば、すべての局所巻き付け角の合計は、合計巻き付け角α＋βを画定する。一実施形態によれば、第１のリンク７と第２のリンク８との間の１つのリンクの腱接触面１８の単一の滑り経路６５は、第１の局所巻き付け角αを画定する。一実施形態によれば、第１のリンク７と第２のリンク８との間の１つのリンクの腱接触面１８の単一の滑り経路６５は、第２の局所巻き付け角βを画定する。
【０２０８】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５の少なくとも１つの構成では、総巻き付け角α＋βは１２０度以上である。
【０２０９】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５の直線構成において、総巻き付け角α＋βは９０度以上である。
【０２１０】
一実施形態によれば、「構成」という用語は、ジョイントサブアセンブリ５の空間的な幾何学的配置を示す。一実施形態によれば、「構成」という用語は、ジョイントサブアセンブリ５を形成するリンク６、７、８の相対的な空間的配置および配向を示す。
【０２１１】
一実施形態によれば、第１のリンク６と第２のリンク７のうちの一方は、少なくとも２つの腱接触面１８を含み、腱１９、好ましくは腱中間部２８は、少なくとも２つの腱接触面１８上を、少なくとも２つの腱接触面１８の両方と接触したまま滑り、少なくとも２つの腱接触面１８上に１つ以上の滑り経路６５を画定する。
【０２１２】
一実施形態によれば、第１のリンク７は、少なくとも１つの腱接触面１８を含み、腱１９、好ましくは腱中間部２８は、少なくとも１つの腱接触面１８上を、少なくとも１つの腱接触面１８と接触したまま滑り、少なくとも１つの腱接触面１８上に１つ以上滑り経路６５を画定し、第２のリンク８は、少なくとも１つの別の腱接触面１８を含み、腱１９、好ましくは腱中間部２８は、少なくとも１つの別の腱接触面１８上を、少なくとも１つの別の腱接触面１８と接触したまま滑り、少なくとも１つの別の腱接触面１８上に１つ以上滑り経路６５を画定する。
【０２１３】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、腱滑り面６６である少なくとも２つの腱接触面１８を含み、腱１９、好ましくは腱中間部２８は、腱滑り面６６上を、少なくとも２つの腱滑り面６６の両方と接触したまま滑り、少なくとも２つの腱滑り面６６上に１つ以上の滑り経路６５を画定する。
【０２１４】
一実施形態によれば、第３のリンク８は、腱１９、好ましくは腱遠位部２７が上を滑るのに適さない少なくとも１つの腱接触面１８を含む。
【０２１５】
一実施形態によれば、局所巻き取り角度のそれぞれは、腱接触面１８に対する角度として定義される。一実施形態によれば、総巻き付け角α＋βは、局所巻き付け角のすべての合計として定義される。
【０２１６】
一実施形態によれば、局所巻き付け角の各々は、腱長手経路Ｔ−Ｔに沿って向けられ、腱接触面１８上に接触経路６５を画定する腱の部分に画定される腱に対する２つの直交線によって形成される角度として定義される。
【０２１７】
一実施形態によれば、局所巻き付け角の各々は、２つの腱長手経路Ｔ−Ｔ方向によって形成され、腱接触面１８上に接触経路６５を画定する腱の部分に画定される角度として定義される。
【０２１８】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は、腱長手経路Ｔ−Ｔに沿って腱接触面１８を画定する近位接触面境界６７および遠位接触面境界６８を含み、近位接触面境界６７は、遠位接触表面境界６８に対して近位に配置される。一実施形態によれば、局所巻き付け角の各々は、近位接触面境界６７の直前に評価される腱長手経路Ｔ−Ｔと、遠位接触面境界６８の直後に評価される腱長手経路Ｔ−Ｔとの直交線によって形成される角度として定義される。
【０２１９】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は、腱長手経路Ｔ−Ｔに沿って腱接触面１８を画定する近位接触面境界６７および遠位接触面境界６８を含み、近位接触面境界６７は、遠位接触表面境界６８に対して近位に配置される。一実施形態によれば、局所巻き付け角の各々は、近位接触面境界６７の直前に評価される腱長手経路Ｔ−Ｔと、遠位接触面境界６８の直後に評価される腱長手経路Ｔ−Ｔとによって形成される角度として定義される。
【０２２０】
一実施形態によれば、各局所巻き付け角αまたはβは、たとえ面が不連続であるか、または鋭い点を有していても、接触を維持しながら腱が上を滑る面上に定義される。
【０２２１】
一実施形態によれば、各局所巻き付け角αまたはβは、１つの腱接触面１８に対する接触円の中心を基準にして測定される。
【０２２２】
一実施形態によれば、リンクの１つの腱滑り面１８のすべての接触点は、局所巻き付け角αまたはβを画定するようにリンクの一部を包囲する。
【０２２３】
一実施形態によれば、総巻き付け角α＋βは、６０度〜３００度の間に含まれる。
【０２２４】
一実施形態によれば、総巻き付け角α＋βは、９０度〜２７０度の間に含まれる。
【０２２５】
一実施形態によれば、各リンク６、７、８はリンク妨害部を有する。一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は、リンクのリンク妨害部を少なくとも部分的に画定する。
【０２２６】
一実施形態によれば、腱接触面１８は円筒形である。一実施形態によれば、腱接触面１８は、円筒面の一部である。
【０２２７】
好ましい一実施形態によれば、腱はポリマー材料製である。
【０２２８】
一実施形態によれば、腱は、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンまたはＵＨＭＷＰＥ、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）、Ｚｙｌｏｎ（登録商標）、ポリベンゾビスオキサゾール、炭素繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料製である。
【０２２９】
好ましい一実施形態によれば、腱中間部２８はポリマー材料製である。このようにして、腱中間部２８に、より少ない摩擦、寿命にわたるより少ない摩耗、したがってより少ない維持を提供することが可能であり、他の材料の腱に対してより小さい直径を有する腱中間部２８を実現することが可能である。
【０２３０】
一実施形態によれば、腱中間部２８は、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンまたはＵＨＭＷＰＥ、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）、Ｚｙｌｏｎ（登録商標）、ポリベンゾビスオキサゾール、炭素繊維、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料製である。
【０２３１】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱接触面１８は、鋼、セラミックス、チタン、液体金属、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料製である。
【０２３２】
一実施形態によれば、少なくとも１つの腱滑り面６６は、鋼、セラミックス、チタン、液体金属、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料製である。
【０２３３】
好ましい一実施形態によれば、腱中間部２８は超高分子量ポリエチレン製であり、少なくとも１つの腱接触面１８は鋼合金製である。好ましい一実施形態によれば、腱は超高分子量ポリエチレン製であり、少なくとも１つの腱接触面１８は鋼製である。このようにして、０．０４〜０．０８の範囲の摩擦係数を得ることができる。このようにして、腱中間部２８の静止摩擦が回避される。
【０２３４】
一実施形態によれば、腱接触面１８と腱中間部２８との間の乾燥滑り摩擦は、０．１以下の摩擦係数を有する。例えば、そのような腱接触面１８にわたるそのような腱中間部２８の乾燥滑り摩擦は、ほぼ０．５に等しい摩擦係数をもたらす金属腱滑り面上を滑る金属腱中間部によって画定される乾燥滑り摩擦よりも５倍超小さい。
【０２３５】
好ましい一実施形態によれば、摩擦係数は０．１未満である。
【０２３６】
一実施形態によれば、総巻き付け角は、ほぼ３６０度に等しい。巻き付け角にわたって腱滑り面上を滑る腱の総摩擦は、腱張力に摩擦係数と巻き付け角との間の積の指数を乗じたものに比例することは注目に値する。したがって、摩擦係数の減少により、比例して大きな巻き付け角を使用することができる。より大きな巻線ケーブルを使用できることにより、リンク構造体上に腱を配置する可能性が広がり、小型化が困難な腱案内要素の使用を回避する。
【０２３７】
一実施形態によれば、リンク６、７、８の妨害部は、８ミリメートル以下、好ましくは５ミリメートル以下の、好ましくは、２ミリメートル〜５ミリメートルの範囲の大きさのジョイントサブアセンブリ５の長手延長部を横切る方向に最大延長部を有する。
【０２３８】
一実施形態によれば、ジョイントサブアセンブリ５は、全体として、２ミリメートル〜５ミリメートルの範囲の直径を有する円筒形の容積に適合する。
【０２３９】
好ましい一実施形態によれば、腱中間部２８は、０．５ミリメートル以下の直径を有し、好ましくは、０．００５ミリメートル〜０．５ミリメートルの間に含まれる直径を有する。
【０２４０】
一実施形態によれば、腱は略円形の断面を有する。一実施形態によれば、腱の直径は、腱の異なる部分で可変である。一実施形態によれば、腱の機械的特性は、腱の異なる部分で可変である。一実施形態によれば、腱は、異なる特性を有する腱の部分を接続することにより得られる。一実施形態によれば、腱は、シャフト中空コアの内部を走る直線部分の補強ロッド要素に接続される。一実施形態によれば、腱は、異なる特性を有する腱の部分を接続することにより得られる。
【０２４１】
一実施形態によれば、マスターツール２は、マスターインターフェースに接続されている。一実施形態によれば、制御ユニット４は、少なくとも１つのスレーブ制御ユニットを制御するマスター制御ユニットを制御する。
【０２４２】
一般的な一実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の手術器具７０が提供される。
【０２４３】
一般的な一実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の少なくとも１つのスレーブマニピュレータ３と、前述の実施形態のいずれか１つに記載の少なくとも１つの手術器具７０とを含むスレーブアセンブリが提供される。
【０２４４】
個別にまたは組み合わせて提供される上記の構成により、適用可能な場合、特定の実施形態では、上記で開示された時には対照的なニーズを満たし、前述の利点を得ることが可能であり、特に：
【０２４５】
手術器具の小型化が提供される。
【０２４６】
少なくとも３つのリンク構造体が直列に直接接続されて運動学的連鎖を形成する解決策が提供される。
【０２４７】
上記で画定された腱接触面内でのみリンクに接触する腱中間部を含む腱によってジョイントサブアセンブリの自由度を作動させることが可能であり、したがって、ジョイントサブアセンブリのすべての構成に対して、腱中間部をジョイントサブアセンブリの近くに保持しながら、ジョイントサブアセンブリのすべての構成に対して、均一な機械的利点で腱がリンクを引っ張ることを可能にしながら、腱中間部を案内するチャネルまたは貫通孔またはプーリを提供するのを回避する。
【０２４８】
当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、付随するニーズを満たすために、上記の実施形態に対して多くの変更および適応を行ってもよく、または要素を機能的に均等な要素に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【０２４９】
１  ロボット顕微手術アセンブリ
２  マスターツール
３  スレーブまたはスレーブマニピュレータ
４  制御ユニット
５  ジョイントサブアセンブリ
６  第１のリンク
７  第２のリンク
８  第３のリンク
９  第１のリンク構造体または第１のリンクの構造体
１０  第２のリンク構造体または第２のリンクの構造体
１１  第３のリンク構造体または第３のリンクの構造体
１２  第１のリンク構造体の第１のリンク遠位部
１３  第２のリンク構造体の第２のリンク近位部
１４  第１のジョイント
１５  第２のリンク構造体の第２のリンク遠位部
１６  第３のリンク構造体の第３のリンク近位部
１７  第２のジョイント
１８  腱接触面
１９，２０，２１，２２，２３，２４，３０，３１  腱
２５  アクチュエータ
２６  腱近位部
２７  腱遠位部
２８  腱中間部
２９  患者
３０  外科医
３３  ピン
３４  ピン座
３５  ピン座境界
３６  ダブル接続ジョイント
３７  ヒンジストラット
３８  ジョイント近位溝部
３９  ジョイント遠位歯部
４０  空洞口
４１  ｃホルダ部分
４２  端子要素
４３  別の第３のリンク
４４  別の第３のリンク構造体
４５  別の第３のリンクジョイント部
４６  器具先端部
４７  追加リンク
４８  追加リンク構造体
４９  腱固定部
５０  クレビスプロング
５１  シャフト
５２  フレーム
５３  押圧要素
５４  プランジャ
５５  無菌バリア
５６  弾性要素
５７  プランジャの腱接触部
５８  アクチュエータ駆動ユニット
５９  第１のコマンド信号
６０  第２のコマンド信号
６１  管状要素接続部
６２  管状要素ピン
６３  管状要素ピン座
６４  ペイロード要素
６５  滑り経路
６６  腱滑り面
６７  近位接触面境界
６８  遠位接触面境界
６９  モータボックスまたはモータコンパートメント
７０  医療器具または手術器具または器具
Ｘ−Ｘ  第１のジョイント軸
Ｙ−Ｙ  第２のジョイント軸
ｒ−ｒ  シャフトの長手方向
Ｔ−Ｔ  腱長手経路
α  局所巻き付け角または第１の局所巻き付け角
β  局所巻き付け角または第２の局所巻き付け角
α＋β  総巻き付け角
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【国際調査報告】
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