(57)【要約】  ロボット外科用器具は、シャフトと、エンドエフェクタを関節運動させるためのシャフトの遠位端における関節部であって、駆動エレメントのペアによって駆動可能である関節部と、シャフトの近位端における器具インターフェースであって、シャーシと、駆動エレメントのペアを駆動するためにガイドバーに沿って摺動可能な器具インターフェースエレメントであって、ガイドバーに対する器具インターフェースエレメントの変位が駆動エレメントのペアに伝達されるように、駆動エレメントのペアが器具インターフェースエレメントに対して固定されている器具インターフェースエレメントと、を含み、シャーシが、ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿ってガイドバーと整合するように構成された支持エレメントを備えており、ガイドバーを支持エレメントに対して保持し、それによりガイドバーをシャーシに固定するための固定エレメントをさらに含んでいる器具インターフェースと、を含む。【選択図】図７ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
エンドエフェクタを関節運動させるための前記シャフトの遠位端における関節部であって、駆動エレメントのペアによって駆動可能である関節部と、
前記シャフトの近位端における器具インターフェースであって、
シャーシと、
前記駆動エレメントのペアを駆動するためにガイドバーに沿って摺動可能な器具インターフェースエレメントであって、該ガイドバーに対する該器具インターフェースエレメントの変位が該駆動エレメントのペアに伝達されるように、該駆動エレメントのペアが該器具インターフェースエレメントに対して固定されている器具インターフェースエレメントと、を含み、
前記シャーシが、前記ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿って該ガイドバーと整合するように構成された支持エレメントを備えており、
前記ガイドバーを前記支持エレメントに対して保持し、それにより該ガイドバーを前記シャーシに固定するための固定エレメントをさらに含んでいる器具インターフェースと、
を含むロボット外科用器具。
【請求項２】
前記支持エレメントが、前記ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿って該ガイドバーと整合する湾曲面を含む請求項１に記載のロボット外科用器具。
【請求項３】
前記支持エレメントが、前記湾曲面の各面法線が前記ガイドバーの長手方向の軸を横断するように配置される請求項２に記載のロボット外科用器具。
【請求項４】
前記支持エレメントが、コーナーを規定するコーナー装備であり、前記固定エレメントが、前記ガイドバーを該コーナーに保持して、該ガイドバーを前記シャーシに固定する請求項１に記載のロボット外科用器具。
【請求項５】
前記コーナー装備が、前記コーナーを規定する２つの表面を含む請求項４に記載のロボット外科用器具。
【請求項６】
前記２つの表面が平面である請求項５に記載のロボット外科用器具。
【請求項７】
前記２つの表面が互いに横断している請求項５又は６に記載のロボット外科用器具。
【請求項８】
前記２つの表面間の角度が１８０度未満である請求項５又は６に記載のロボット外科用器具。
【請求項９】
前記２つの表面間の角度が９０度以上１８０度未満である請求項５又は６に記載のロボット外科用器具。
【請求項１０】
前記２つの表面間の角度が９０度以下である、請求項５又は６に記載のロボット外科用器具。
【請求項１１】
前記２つの表面が出会って、前記シャフトの長手方向の軸に平行な結合部を規定する請求項５〜１０の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１２】
前記固定エレメントがシャフト部と円錐形ヘッドとを含んでおり、該シャフト部が前記シャーシに挿入されて前記ガイドバーを該シャーシに固定する請求項１〜１１の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１３】
前記シャフト部が、前記コーナー装備の前記２つの表面のうちの１つに平行に前記シャーシに挿入される請求項５に従属する場合の請求項１２に記載のロボット外科用器具。
【請求項１４】
前記円錐形ヘッドが前記コーナー装備の前記２つの表面に対して前記ガイドバーを固定するように、前記シャフト部が前記シャーシに挿入される請求項５に従属する場合の請求項１２、又は請求項１３に記載のロボット外科用器具。
【請求項１５】
前記シャフト部がネジ山付きシャフト部である請求項１２〜１４の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１６】
前記固定エレメントが皿ネジまたはボルトである請求項１２〜１５の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１７】
前記固定エレメントがシャフトおよびヘッドを含んでおり、該シャフトの長手方向の軸が前記コーナー装備の前記２つの表面に対して非平行になるように、該シャフトが該２つの表面に対して角度をなして該コーナー装備に挿入される請求項５〜１１の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１８】
前記シャフトが、前記コーナー装備の前記２つの表面に対して斜めに該コーナー装備に挿入される請求項１７に記載のロボット外科用器具。
【請求項１９】
前記固定エレメントが鍋頭ボルトである請求項１７又は１８に記載のロボット外科用器具。
【請求項２０】
前記固定エレメントが、前記ガイドバーと係合する形状の第１の表面を有すると共に前記シャーシに固定されることにより該ガイドバーを該シャーシに固定する保持エレメントを含む請求項１〜１１の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項２１】
前記保持エレメントが、前記コーナー装備の前記２つの表面と整合するように角度を付けられた第２および第３の表面を含むブロックである請求項５に従属する場合の請求項２０に記載のロボット外科用器具。
【請求項２２】
前記固定エレメントが、１つ以上のボルトまたはネジによって前記シャーシに固定される請求項２０又は２１に記載のロボット外科用器具。
【請求項２３】
前記ガイドバーがボアを含んでおり、前記固定エレメントが、該ガイドバーを前記シャーシに固定するために、該ボアを通って前記支持エレメントに挿入されるネジまたはボルトである請求項１〜１１の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項２４】
前記器具インターフェースエレメントが、前記ガイドバーに沿って直線的に摺動可能である請求項１〜２３の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項２５】
前記器具インターフェースエレメントが、前記シャフトの長手方向の軸に平行な前記ガイドバーの長手方向の軸に沿って直線的に摺動可能である請求項２４に記載のロボット外科用器具。
【請求項２６】
前記器具インターフェースが、前記ガイドバーを前記シャーシに固定するための第２の固定エレメントをさらに含む請求項１〜２５の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項２７】
前記固定エレメントおよび前記第２の固定エレメントが、前記ガイドバーの両端に位置している請求項２６に記載のロボット外科用器具。
【請求項２８】
前記シャーシが第２の支持エレメントを含んでおり、前記第２の固定エレメントが前記ガイドバーを該第２の支持エレメントに対して保持して、該ガイドバーを該シャーシに固定する請求項２６又は２７に記載のロボット外科用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット外科用器具インターフェースの可動インターフェースエレメントを支持するレールを固定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
手術を支援して行うためにロボットを用いることが知られている。図１は、ベース１０８と、アーム１０２と、外科用器具１０５とからなる代表的な外科用ロボット１００を示している。ベース１０８は外科用ロボット１００を支持して、それ自体は、例えば、手術室の床や手術室の天井あるいはトロリーに堅固に取り付けられている。アーム１０２は、ベース１０８と外科用器具１０５との間に延在している。アーム１０２は、その長さに沿って複数の可撓性ジョイント１０３によって関節接続されており、かかるジョイント１０３は、患者に対して所望の位置に外科用器具１０５を配置するために用いられている。外科用器具１０５は、ロボットアームの遠位端１０４に取り付けられている。外科用器具１０５は、手術部位にアクセスするために、ポート１０７で患者１０１の身体に刺さっている。その遠位端１０４において、外科用器具１０５は、医療処置に携わるエンドエフェクタ１０６を備えている。
【０００３】
図２は、ロボット腹腔鏡手術を行うための代表的な外科用器具２００を示している。外科用器具２００は、外科用器具２００がロボットアームに接続するためのベース２０１を備えている。シャフト２０２は、ベース２０１と関節部２０３の間に延在している。関節部２０３は、エンドエフェクタ２０４で終端している。図２では、一対の鋸歯状の顎部がエンドエフェクタ２０４として例示されている。関節部２０３は、エンドエフェクタ２０４がシャフト２０２に対して動くことを可能にしている。関節部２０３によってエンドエフェクタ２０４の動きに少なくとも２つの自由度が与えられていることが望ましい。
【０００４】
図３は、ピッチジョイント３０１および２つのヨージョイント３０２によってエンドエフェクタ２０４がシャフト２０２に対して動くことができる公知の外科用器具３００の一例を示している。ピッチジョイント３０１は、エンドエフェクタ２０４がピッチ軸３０３周りに回転することを可能にする。ヨージョイント３０２により、エンドエフェクタ２０４の各顎部がヨー軸３０４周りに回転することが可能になる。これらのジョイントはケーブル３０６，３０７，３０８によって駆動される。プーリー３０５は、ケーブル３０７および３０８をピッチジョイント３０１を越えてヨージョイント３０２に導くために用いられる。プーリー３０５は、関節部２０３の中心軸からオフセットされている。
【０００５】
代表的な腹腔鏡手術では外科医は多くの外科用器具を利用し、それゆえ外科医は何度も外科用器具を交換する。したがって、１つの外科用器具がロボットアームから取り外されて異なる外科用器具が取り付けられる時間を最小にし、かつ容易性を最大化することが望ましい。加えて、ロボットアームに取り付けられた後、外科用器具を使用可能な状態にセットアップするのに要する時間を最小化することが望ましい。
【０００６】
したがって、外科用器具３００は、その近位端において、器具インターフェースによってロボットアームの遠位端に取り付けられていてもよい。器具インターフェースは、ロボットアームのインターフェースに接続または係合していてもよい。外科用器具のジョイント（例えば、ジョイント３０１，３０２）を駆動するための機械的駆動は、ロボットアームインターフェースおよび器具インターフェースを介してロボットアームから外科用器具に伝達されていてもよい。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の一態様によれば、シャフトと、エンドエフェクタを関節運動させるための前記シャフトの遠位端における関節部であって、駆動エレメントのペアによって駆動可能である関節部と、前記シャフトの近位端における器具インターフェースであって、シャーシと、前記駆動エレメントのペアを駆動するためにガイドバーに沿って摺動可能な器具インターフェースエレメントであって、該ガイドバーに対する該器具インターフェースエレメントの変位が該駆動エレメントのペアに伝達されるように、該駆動エレメントのペアが該器具インターフェースエレメントに対して固定されている器具インターフェースエレメントと、を含み、前記シャーシが、前記ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿って該ガイドバーと整合するように構成された支持エレメントを備えており、前記ガイドバーを前記支持エレメントに対して保持し、それにより該ガイドバーを前記シャーシに固定するための固定エレメントをさらに含んでいる器具インターフェースと、を含むロボット外科用器具が提供される。
【０００８】
前記支持エレメントが、前記ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿って該ガイドバーと整合する湾曲面を含んでもよい。
【０００９】
前記支持エレメントが、前記湾曲面の各面法線が前記ガイドバーの長手方向の軸を横断するように配置されてもよい。
【００１０】
前記支持エレメントが、コーナーを規定するコーナー装備であり、前記固定エレメントが、前記ガイドバーを該コーナーに保持して、該ガイドバーを前記シャーシに固定してもよい。
【００１１】
前記コーナー装備が、前記コーナーを規定する２つの表面を含んでもよい。
【００１２】
前記２つの表面が平面であってもよい。
【００１３】
前記２つの表面が互いに横断していてもよい。
【００１４】
前記２つの表面間の角度が１８０度未満であってもよい。
【００１５】
前記２つの表面間の角度が９０度以上１８０度未満であってもよい。
【００１６】
前記２つの表面間の角度が９０度以下であってもよい。
【００１７】
前記２つの表面が出会って、前記シャフトの長手方向の軸に平行な結合部を規定してもよい。
【００１８】
前記固定エレメントがシャフト部と円錐形ヘッドとを含んでおり、該シャフト部が前記シャーシに挿入されて前記ガイドバーを該シャーシに固定してもよい。
【００１９】
前記シャフト部が、前記コーナー装備の前記２つの表面のうちの１つに平行に前記シャーシに挿入されてもよい。
【００２０】
前記円錐形ヘッドが前記コーナー装備の前記２つの表面に対して前記ガイドバーを固定するように、前記シャフト部が前記シャーシに挿入されてもよい。
【００２１】
前記シャフト部がネジ山付きシャフト部であってもよい。
【００２２】
前記固定エレメントが皿ネジまたはボルトであってもよい。
【００２３】
前記固定エレメントがシャフトおよびヘッドを含んでおり、該シャフトの長手方向の軸が前記コーナー装備の前記２つの表面に対して非平行になるように、該シャフトが該２つの表面に対して角度をなして該コーナー装備に挿入されてもよい。
【００２４】
前記シャフトが、前記コーナー装備の前記２つの表面に対して斜めに該コーナー装備に挿入されてもよい。
【００２５】
前記固定エレメントが鍋頭ボルトであってもよい。
【００２６】
前記固定エレメントが、前記ガイドバーと係合する形状の第１の表面を有すると共に前記シャーシに固定されることにより該ガイドバーを該シャーシに固定する保持エレメントを含んでもよい。
【００２７】
前記保持エレメントが、前記コーナー装備の前記２つの表面と整合するように角度を付けられた第２および第３の表面を含むブロックであってもよい。
【００２８】
前記固定エレメントが、１つ以上のボルトまたはネジによって前記シャーシに固定されてもよい。
【００２９】
前記ガイドバーがボアを含んでおり、前記固定エレメントが、該ガイドバーを前記シャーシに固定するために、該ボアを通って前記支持エレメントに挿入されるネジまたはボルトであってもよい。
【００３０】
前記器具インターフェースエレメントが、前記ガイドバーに沿って直線的に摺動可能であってもよい。
【００３１】
前記器具インターフェースエレメントが、前記シャフトの長手方向の軸に平行な前記ガイドバーの長手方向の軸に沿って直線的に摺動可能であってもよい。
【００３２】
前記器具インターフェースが、前記ガイドバーを前記シャーシに固定するための第２の固定エレメントをさらに含んでもよい。
【００３３】
前記固定エレメントおよび前記第２の固定エレメントが、前記ガイドバーの両端に位置してもよい。
【００３４】
前記シャーシが第２の支持エレメントを含んでおり、前記第２の固定エレメントが前記ガイドバーを該第２の支持エレメントに対して保持して、該ガイドバーを該シャーシに固定してもよい。
【００３５】
本開示を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】外科手術を実行する外科用ロボットを示す図。
【図２】公知の外科用器具を示す図。
【図３】外科用器具の関節型エンドエフェクタの公知の構成を示す図。
【図４】外科用ロボットを示す図。
【図５】外科用器具の遠位端を示す図。
【図６】様々な非直線構成の図５の外科用器具の遠位端のプーリー配置を示す図。
【図７】器具シャフト内の駆動エレメントの配置を示す図。
【図８】器具インターフェースを含む外科用器具の２つの図を示す図。
【図９ａ】器具インターフェースを示す図。
【図９ｂ】器具インターフェースを示す図。
【図９ｃ】器具インターフェースを示す図。
【図１０】図９ａ〜図９ｃに示す支持エレメントと固定エレメントのより詳細な図。
【図１１】固定エレメントの別の例を示す図。
【図１２】固定エレメントの更に別の例を示す図。
【図１３】支持エレメントの別の例を示す図。
【図１４】固定エレメントを使用してガイドバーを器具インターフェースのシャーシに固定する別の例を示す図。
【図１５】器具インターフェースの下面図。
【図１６ａ】ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースを示す図。
【図１６ｂ】ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースを示す図。
【図１６ｃ】ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースを示す図。
【図１７】駆動アセンブリインターフェースに係合された器具インターフェースを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本開示は、ロボット外科用器具インターフェースの可動インターフェースエレメントを支持するレールを固定することに関する。
【００３８】
外科用ロボットアームは、その遠位端で外科用器具に取り付けることができる。外科用器具は、例えば、手術中の器具の切り替えを容易にするため、典型的には、ロボットアームから取り外し可能である。外科用器具は、器具の近位端に位置する器具インターフェースを介してロボットアームの遠位端に取り付けられてもよい。器具インターフェースは、ロボットアームの遠位端に位置するインターフェースに係合することができる。外科用器具は、器具のシャフトに対して器具のエンドエフェクタを関節運動させるために、それらの遠位端に関節部を備えてもよい。関節部は、機械的に駆動される１つ以上のジョイントを備えてもよい。ジョイントの駆動は、例えば器具の重量を節約するために、ロボットアーム内の駆動アセンブリによって提供されてもよい。このような配置では、ロボットアームから器具の関節部のジョイントに駆動力を伝達する必要がある。これを行う１つのアプローチは、ロボットアームと器具インターフェースを介して駆動を転送することである。器具インターフェースは、可動インターフェースエレメントを含むことができる（すなわち、器具インターフェースに対して可動である）。各インターフェースエレメントは、駆動エレメントのペア（例えば、ケーブル）によって器具の関節部のジョイントに連結できる。器具インターフェースエレメントの変位は、ジョイントの周りの回転を駆動する駆動エレメントの動きを引き起こします。器具インターフェースエレメントは、駆動アセンブリによって駆動されるロボットアームインターフェースのインターフェースエレメントと当該エレメントを機械的に係合させることにより変位させてもよい。
【００３９】
器具インターフェースエレメントは、駆動アセンブリによって駆動されるときにインターフェースエレメントの変位を案内するレールまたはバーに沿って摺動可能である。すなわち、器具インターフェースエレメントは、レールまたはバーに摺動可能に取り付けることができる。レールが所定の位置にしっかりと固定されていない場合、外科用器具の操作が損なわれる可能性がある。本開示では、器具インターフェースに対してレールを固定するためのアプローチを説明する。
【００４０】
図４は、ベース４０１から延びるアーム４００を有する外科用ロボットを示す。アーム４００は、多数の堅くて曲がらない肢部４０２を備えている。肢部４０２は、回転ジョイント４０３によって連結されている。最近位肢４０２ａは、ジョイント４０３ａによってベース４０１に連結されている。最近位肢４０２ａと他の肢部４０２は、さらなる回転ジョイント４０３によって直列に連結されている。リスト４０４は、４つの個別の回転ジョイント４０３から構成されている。リスト４０４は、１つの肢部４０２ｂをアームの最遠位肢４０２ｃに結合する。最遠位肢４０２ｃは、外科用器具４０６のためのアタッチメント４０５を担持している。アーム４００の各ジョイント４０３は、それぞれのジョイント４０３で回転運動を引き起こすように操作可能な１つまたは複数のモータ４０７と、そのジョイント４０３における現在の構成および／または負荷に関する情報を提供する１つまたは複数の位置および／またはトルクセンサ４０８とを有している。モータ４０７は、重量分布を改善するために、それらが駆動するジョイント４０３の近位に配置されていてもよい。明確化のために、図４にはモータおよびセンサの一部のみを図に示している。アーム４００は、出願人の同時係属中の特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１４／０５３５２３に記載されているようにされていてもよい。
【００４１】
アーム４００は、外科用器具４０６とインターフェースで接続するためにアタッチメント４０５で終端している。外科用器具４０６は、図２で説明した形態であってもよい。アタッチメント４０５は、外科用器具４０６の関節運動を行うための駆動アセンブリと、外科用器具４０６の器具インターフェースを係合するための駆動アセンブリインターフェースとを備えている。駆動アセンブリインターフェースの可動インターフェースエレメントは、ロボットアームから器具に駆動を伝達するために、器具インターフェースの対応する可動インターフェースエレメントに機械的に係合している。代表的な手術の間に、外科用器具は別の外科用器具に数回交換されてもよい。このように、外科用器具は、手術中にロボットアームに着脱可能とされている。駆動アセンブリインターフェースおよび器具インターフェースの機能が、それらがユーザによって位置合わせされるべき精度を低減するために、互いに係合したときにそれらの位置合わせを手助けしてもよい。
【００４２】
外科用器具４０６は、手術を行うエンドエフェクタを備えている。エンドエフェクタは、任意の適切な形態をとることができる。例えば、エンドエフェクタは、滑らかな顎部、鋸歯状の顎部、グリッパ、一対の鋏、縫合用の針、カメラ、レーザ、ナイフ、ステープラ、焼灼器、吸引器であってもよい。図２で説明したように、外科用器具は、器具シャフトとエンドエフェクタ間に関節部を備えている。関節部は、エンドエフェクタが外科用器具のシャフトに対して動くことを可能にする１つ以上のジョイントを含んでいてもよい。関節部内の１つ以上のジョイントは、ケーブルなどの駆動エレメントによって駆動される。これらの駆動エレメントは、器具シャフトの他端で器具インターフェースの器具インターフェースエレメントに固定されている。それゆえ、ロボットアームは、以下のようにしてエンドエフェクタに駆動を伝達する。すなわち、駆動アセンブリインターフェースエレメントは、器具インターフェースエレメントを動かし、器具インターフェースエレメントは、駆動エレメントを動かし、駆動エレメントは、関節部のジョイントを動かし、関節部のジョイントは、エンドエフェクタを動かす。
【００４３】
モータ、トルクセンサ、エンコーダに対するコントローラは、ロボットアームに配備されている。コントローラは、通信バスを介して制御ユニット４０９に接続されている。制御ユニット４０９は、プロセッサ４１０とメモリ４１１とを備えている。メモリ４１１は、プロセッサ４１０によって実行可能なソフトウェアを非一時的な方法で記憶しており、モータ４０７の動作を制御して、アーム４００を本明細書に記載の方法で動作させる。特に、ソフトウェアはプロセッサ４１０を制御して、トルクセンサ４０８からの入力および外科医コマンドインターフェース４１２からの（例えば、分散コントローラを介しての）入力に応じてモータを駆動させることができる。制御ユニット４０９は、ソフトウェアの実行により生成された出力に応じて駆動するモータ４０７に接続されている。制御ユニット４０９は、センサから検知された入力を受け取るためにトルクセンサ４０８に接続され、そしてセンサからの入力を受け取るために外科医コマンドインターフェース４１２に接続されている。それぞれの接続は、例えば、それぞれ電気ケーブルまたは光ケーブルであってもよいし、無線接続であってもよい。外科医コマンドインターフェース４１２は、ユーザが所望の方法でエンドエフェクタの動きを要求できる１つまたは複数の入力デバイスを備えている。入力デバイスは、例えば、制御ハンドルまたはジョイスティックなどの手動操作可能な機械的入力デバイスであってもよいし、光学ジェスチャセンサなどの非接触入力デバイスであってもよい。メモリ４１１に格納されたソフトウェアは、これらの入力に応じて、所定の制御手順に従って、アームおよび外科用器具のジョイントを動かすように構成されている。制御手順は、コマンド入力に応じてアームおよび外科用器具の動きを調整する安全機能を含んでいてもよい。したがって、要約すると、外科医コマンドインターフェース４１２において外科医は、所望の外科的処置を実行するように外科用器具４０６を制御して動かすことができる。制御ユニット４０９および／または外科医コマンドインターフェース４１２は、アーム４００から離れていてもよい。
【００４４】
図５ａと図５ｂは、例示的な外科用器具の遠位端における対向する図を示す。図５ａと図５ｂでは、エンドエフェクタ５０１は、一対のエンドエフェクタエレメント５０２，５０３を備えており、一対のエンドエフェクタエレメント５０２，５０３は、この例では、一対の対向する鋸歯状の顎として示されている。これは単に説明のためのものであることが理解されるであろう。エンドエフェクタは、上述のような任意の適切な形態をとることができる。エンドエフェクタ５０１は、関節部５０５によって器具シャフト５０４に接続されている。関節部５０５は、エンドエフェクタ５０１がシャフト５０４に対して移動することを可能にするジョイントを備えている。この例では、関節部５０５は、３つのジョイントを備えている。第１のジョイント５０６は、エンドエフェクタ５０１が第１の軸５１０周りに回転することを可能にしている。第１の軸５１０は、シャフト５０４の長手方向の軸５１１を横断している。第１のジョイント５０６は、シャフト５０４が第１のジョイント５０６内の遠位端で終端するように配置されている。第２のジョイント５０７は、第１のエンドエフェクタエレメント５０２が第２の軸５１２周りに回転することを可能にしている。第２の軸５１２は、第１の軸５１０を横断している。第３のジョイント５１３は、第２のエンドエフェクタエレメント５０３が第２の軸５１２周りに回転することを可能にしている。
【００４５】
第１のエンドエフェクタエレメント５０２および第２のエンドエフェクタエレメント５０３は、第２および第３のジョイントによって第２の軸５１２周りに独立して回転可能であってもよい。エンドエフェクタエレメントは、第２および第３のジョイントによって、同じ方向または異なる方向に回転されてもよい。第１のエンドエフェクタエレメント５０２が第２の軸周りに回転されてもよく、一方第２のエンドエフェクタエレメント５０３は第２の軸周りに回転されない。第２のエンドエフェクタエレメント５０３が第２の軸周りに回転されてもよく、一方第１のエンドエフェクタエレメント５０２は第２の軸周りに回転されない。
【００４６】
図５ａと図５ｂは、エンドエフェクタがシャフト５０４と整列している外科用器具の直線的な構成を示す。この向きでは、シャフトの長手方向の軸５１１は、関節部の長手方向の軸とエンドエフェクタの長手方向の軸に一致している。第１、第２および第３のジョイントの関節運動は、エンドエフェクタがシャフトに対して様々な姿勢を取ることを可能にしている。
【００４７】
関節部５０５は、支持体５０９を備えている。一端において、支持体５０９は、第１のジョイント５０６によってシャフト５０４に連結されている。他端において、支持体５０９は、第２のジョイント５０７および第３のジョイント５１３によってエンドエフェクタ５０１に連結されている。したがって、第１のジョイント５０６は、支持体５０９が第１の軸５１０を中心としてシャフト５０４に対して回転することを可能にしており、第２のジョイント５０７および第３のジョイント５１３は、エンドエフェクタエレメント５０２，５０３が第２の軸５１２を中心に支持体５０９に対して回転することを可能にしている。
【００４８】
図において、第２のジョイント５０７および第３のジョイント５１３は両方とも同じ軸５１２周りの回転を可能にしている。しかし、第２のジョイント５０７および第３のジョイント５１３は、別の軸の周りでエンドエフェクタエレメントの回転を可能にしてもよい。一方のエンドエフェクタエレメントの回転軸が、他方のエンドエフェクタエレメントの回転軸からシャフト５０４の長手方向にオフセットされていてもよい。一方のエンドエフェクタエレメントの回転軸が、他方のエンドエフェクタエレメントの回転軸からシャフト５０４の長手方向を横断する方向にオフセットされていてもよい。一方のエンドエフェクタエレメントの回転軸が、他方のエンドエフェクタエレメントの回転軸と平行でなくてもよい。エンドエフェクタエレメント５０２，５０３の回転軸は、シャフトの長手方向にオフセットされてもよいし、および／またはシャフトの長手方向に垂直な方向にオフセットされてもよいし、および／または互いに対して傾斜していてもよい。このことは、エンドエフェクタエレメントが非対称である結果として望ましい場合がある。例えば、電気外科用エレメントにおいて、第１のエンドエフェクタエレメントに電力を供給し、第２のエンドエフェクタエレメントに電力を供給せず、第１のエンドエフェクタエレメントから絶縁されていてもよい。これを支援するために、２つのエンドエフェクタエレメントの回転軸は、シャフトの長手方向に垂直な方向にオフセットされていてもよい。別の例では、第１のエンドエフェクタエレメントがブレードであり、第２のエンドエフェクタエレメントが平坦な切断面であってもよい。ブレードの使用を支援するために、２つのエンドエフェクタエレメントの回転軸は互いに角度をつけられていてもよい。
【００４９】
関節部５０５のジョイントは、駆動エレメントによって駆動される。駆動エレメントは、シャフト５０４を介して関節部内のジョイントから器具インターフェースまで延びる細長いエレメントである。各駆動エレメントは、少なくとも関節部および器具インターフェースの内部コンポーネントと係合する領域において、その主要範囲に対して横方向に屈曲可能であってもよい。換言すれば、各駆動エレメントは、指定された領域においてその長手方向の軸に対して横方向に撓むことができる。この可撓性により、駆動エレメントは、ジョイントおよびプーリーのような器具の内部構造に巻き付けることができる。駆動エレメントは、その長手方向の軸に対して横方向に完全な可撓性を有していてもよい。駆動エレメントは、それらの主要な範囲に沿って可撓性を有していなくてもよい。駆動エレメントは、それらの長さに沿って印加される圧縮および張力に耐えることができてもよい。換言すれば、駆動エレメントは、それらの長手方向の軸の方向に作用する圧縮および張力の力に耐えることができてもよい。駆動エレメントは、高い弾性率を有していてもよい。駆動エレメントは、手術中に張りつめた状態を維持できてもよい。それらは、弛むことを許されなくてもよい。したがって、駆動エレメントは、器具インターフェースからジョイントに駆動を伝達することができる。駆動エレメントは、例えばケーブルであってもよい。
【００５０】
各ジョイントは、駆動エレメントのペアによって駆動されていてもよい。図５ａおよび図５ｂを参照すると、第１のジョイント５０６は、第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２によって駆動されている。第２のジョイント５０７は、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２によって駆動されている。第３のジョイント５１３は、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２によって駆動されている。したがって、器具５０１の各ジョイントは、それ自身の駆動エレメントのペアによって駆動されている。言い換えると、各ジョイントは、専用の駆動エレメントのペアによって駆動されている。ジョイントは独立して駆動されていてもよい。駆動エレメントのペアは、図５ａおよび図５ｂにおける第３の駆動エレメントのペアについて示されるように、単一の部品として構成されていてもよい。この場合、この単一の部品は、一点でジョイントに固定されている。例えば、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、第３のジョイント５１３に固定されたボール装備５２０を備えている。これにより、駆動エレメントのペアが駆動されると、駆動がその軸の周りのジョイントの運動に確実に伝達される。あるいは、駆動エレメントのペアは２つの部品として構成されていてもよい。この場合、各部品がそれぞれジョイントに固定される。
【００５１】
図６は、５つの異なる構成における外科用器具の遠位端を示す。構成（ｃ）は先に述べた直線構成であり、エンドエフェクタが器具シャフトと整列されている。（ａ），（ｂ），（ｄ）および（ｅ）の構成において、第１のジョイント周りの回転は、構成（ｃ）に対して生じる。（ａ），（ｂ），（ｄ）および（ｅ）の構成では、構成（ｃ）に対して、第２または第３のジョイント周りの回転は生じない。構成（ｃ）から開始すると、駆動エレメントＡ２（図示せず）が引っ張られて、第１の軸５１０周りの回転を引き起こし、構成（ｂ）の配置をもたらす。駆動エレメントＡ２がさらに引っ張られて、第１の軸５１０周りの回転を引き起こし、構成（ａ）の配置をもたらす。構成（ｃ）から開始すると、駆動エレメントＡ１（図示せず）が引っ張られて、構成（ａ）および（ｂ）とは反対方向に第１の軸５１０周りの回転を引き起こし、構成（ｄ）の配置をもたらす。駆動エレメントＡ１はさらに引っ張られて、第１の軸５１０周りのさらなる回転を引き起こし、構成（ｅ）の配置をもたらす。
【００５２】
エンドエフェクタ５０１の第１の軸５１０周りの回転は、第１のジョイント５０６周りの第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２の最大移動によって制限される。構成（ａ）は、第１の軸５１０を中心として一方向に最大回転した際のエンドエフェクタ５０１を示し、構成（ｅ）は、第１の軸５１０を中心として反対方向に最大回転した際のエンドエフェクタ５０１を示す。両構成におけるシャフトの長手方向の軸５１１に対する最大回転角は、角度φである。
【００５３】
第１，第２および第３の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、関節部に連結されたシャフト５０４の遠位端から器具インターフェースの駆動機構に連結されたシャフトの近位端まで器具シャフトを通って延びている。
【００５４】
図８ａおよび図８ｂは、説明した関節部から例示的な器具インターフェース８０１まで延びる駆動エレメントの第１、第２および第３のペアの２つの図を示している。例示的な実施形態において、駆動エレメントの第２および第３のペアは、シャフトの遠位端にある配置とは異なる配置でシャフトの近位端から現れるようにシャフトで重なり合う。図７ａおよび７ｂは、例示的な実施形態による駆動エレメントの位置を示すシャフトの断面を示している。
【００５５】
図７ａは、駆動エレメントの位置を示す、シャフトの遠位端におけるシャフトの断面図を示す。駆動エレメントＡ１，Ａ２は、第１のジョイント５０６を離れた後、シャフトの両側にある。駆動エレメントＣ１，Ｂ２は、互いに隣接する駆動エレメントＢ１，Ｃ２に対して、シャフトの反対側で互いに隣接している。駆動エレメントＣ１，Ｂ２は、駆動エレメントＡ１，Ａ２をつなぐ軸７０２を横断する軸７０１周りで駆動エレメントＢ１，Ｃ２からオフセットされている。
【００５６】
図７ｂは、駆動エレメントの位置を示す、シャフトの近位端におけるシャフトの断面図を示す。換言すれば、図７ｂは、駆動エレメントがシャフトを出て器具インターフェースに入る直前の位置を示す。第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２は、図７ａと同様の配置でシャフトの反対側にある。第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２は、それらがシャフトを通る範囲に亘って互いにわずかに動いたために、より接近していてもよい。図７ｂでは、駆動エレメントＢ１は、図７ａの位置に対してシャフトの反対側に配置される。図７ｂでは、駆動エレメントＣ１は、図７ａの位置に対してシャフトの反対側に配置される。これを達成するために、駆動エレメントＢ１および駆動エレメントＣ１は、シャフトの長手方向の軸５１１に平行な軸に沿って延びていない。その代わりに、駆動エレメントＢ１および駆動エレメントＣ１は、シャフト内の範囲で互いに重なり合っている。この重なりは、図７ａのオフセット位置のために、駆動エレメントＢ１およびＣ１の衝突を起こさない。駆動エレメントＢ２は、シャフト内でわずかに移動しているが、駆動エレメントＢ１に隣接してシャフトの近位端に現れるように、図７ａと同じシャフトの側のままである。駆動エレメントＣ２はシャフト内でわずかに移動しているが、駆動エレメントＣ１に隣接してシャフトの近位端に現れるように、図７ａと同じシャフトの側のままである。
【００５７】
駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１およびＣ２は、それらが器具インターフェースの部品と直接係合することを可能にする構成でシャフトの近位端に現れる。
【００５８】
図８ａおよび図８ｂに戻ると、器具インターフェースは比較的平坦である。器具インターフェースは、主に図８ａで正面から見た中央平面に広がっている。器具シャフト５０４は、器具インターフェース８０１にしっかりと取り付けられている。器具シャフト５０４は、器具インターフェース８０１に対して回転も移動もしない。エンドエフェクタエレメント５０２、５０３がその周りを回転する第２の軸５１２は、この例では、器具インターフェースの中央平面に垂直である。これは、図８ａおよび図８ｂに示す器具の直線構成の場合である。したがって、器具の直線構成では、エンドエフェクタの顎部は器具インターフェースの中央平面内で移動可能である。
【００５９】
駆動エレメントは、その長さに沿って同じ形状およびサイズを有し、その長さに沿って同じ材料で構成された均一な部品であってもよい。あるいは、駆動エレメントは、異なる部分で構成されてもよい。一例では、器具インターフェースの部品（プーリーおよびインターフェースエレメントなど）と係合する駆動エレメントの部分は可撓性を有する。同様に、外科用器具の遠位端の部品（関節部のプーリーやジョイントなど）に係合する駆動エレメントの部分は可撓性を有する。これらの２つの可撓性部分の間には、図８ａおよび図８ｂに示されているスポーク８０２がある。したがって、駆動エレメントの各ペアは、２つのスポークと２つの可撓性部分を備えている。駆動エレメントの各ペアはループを形成する。ループは、スポークと可撓性部分が交互になっている。２本のスポークは、大部分または全体が器具のシャフトに囲まれている。遠位の可撓性部分は、一端がスポークの一方の遠位端で、他端がもう一方のスポークの遠位端で終わっている。遠位の可撓性部分は、関節部の部品と係合する。近位の可撓性部分は、一端がスポークの一方の近位端で、他端がもう一方のスポークの近位端で終わっている。近位の可撓性部分は、器具インターフェースの部品に係合する。スポークは、可撓性部分よりも硬い。適切には、スポークは剛性である。スポークは中空であってもよい。通常、スポークは可撓性部分よりも大きな直径を有する。したがって、可撓性部分はケーブルであり、スポークは中空管であってもよい。可撓性部分は、スポークに出会うところで終端してもよい。あるいは、スポークは、可撓性部分の素材を包み込んでもよい。例えば、スポークは、可撓性ケーブルを覆う剛性の鞘であってもよい。
【００６０】
スポークは、可撓性部分よりも硬い。したがって、スポークと可撓性部分から駆動エレメントのペアを形成することにより、駆動エレメントが伸びる可能性が減少する。このため、スポークである各駆動エレメントの割合は、スポークが関節部または器具インターフェースの部品と接触しないこと、および隣接する駆動エレメントが衝突しないことを保証しながら、最大化されることが好ましい。スポークは、可撓性部分よりも強く、したがって、可撓性部分に比して、あらゆる方向に加えられる圧縮力および張力に対してより弾力性がある。したがって、スポークを組み込むことにより、駆動エレメント全体がより硬くなり、伸びにくくなる。したがって、駆動エレメントのリテンションまたは交換が必要になるまでの駆動エレメントの寿命が延長される。
【００６１】
ロボットアームからの機械的駆動は、器具インターフェース８０１と駆動アセンブリインターフェースとを介して、器具の関節部のジョイントを駆動するために、外科用器具に伝達される。器具の関節部のジョイントを駆動するために、駆動アセンブリインターフェースのインターフェースエレメントが動かされ、これにより、器具インターフェースの機械的に係合された器具インターフェースエレメントを動かす。器具インターフェースエレメントの動きは、関節部のジョイントを駆動する駆動エレメントを動かす。機械的駆動が伝達されるメカニズムは、図９ａ，図９ｂおよび図９ｃを参照して以下により詳細に説明される。
【００６２】
図９ａ，図９ｂ，および図９ｃは、器具インターフェース８０１の３つのより詳細な図を示している。
【００６３】
器具インターフェース８０１は、器具の関節部のジョイントを駆動するための駆動機構（全体が９０１で示される）を支持するシャーシ９００を備えている。駆動機構は、以下でより詳細に説明するように、ロボットアームによって提供される駆動力をジョイントに伝達する駆動エレメントおよびプーリーの配置を含む。
【００６４】
図９ｂおよび図９ｃに示されるように、器具インターフェースは、３つの器具インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７を備えている。器具インターフェースエレメントは、器具インターフェース駆動機構の一部を形成している。第１の器具インターフェースエレメント９０５は、第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２に係合している。第２の器具インターフェースエレメント９０６は、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２に係合している。第３の器具インターフェースエレメント９０７は、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２に係合している。各駆動エレメントは、その関連する器具インターフェースエレメントに固定されている。言い換えると、各駆動エレメントは、その関連する器具インターフェースエレメントに固定されている。
【００６５】
したがって、図９ａ，図９ｂおよび図９ｃに示される実施例では、駆動エレメントの各ペアは、器具インターフェース８０１内の単一の器具インターフェースエレメントに係合している。各駆動エレメントは、器具インターフェース内の器具インターフェースエレメントに係合している。すなわち、各駆動エレメントは、それ自体の器具インターフェースエレメントに係合している。単一の器具インターフェースエレメントは、駆動エレメントのペアを駆動する。各駆動エレメントは、単一の器具インターフェースによって独立に駆動される。別の構成では、複数の器具インターフェースエレメントが単一の駆動エレメントを駆動する、あるいは単一の器具インターフェースエレメントが複数の駆動エレメントのペアを駆動する、または複数の器具インターフェースエレメントが複数の駆動エレメントを集合的に駆動する、複合駆動動作があってもよい。
【００６６】
器具インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７は、図９ｂに示されるように、器具インターフェースの幅に亘って分散配置されている。図９ｂに描かれた配置では、１つの器具インターフェースエレメント９０５は、器具インターフェースの内部部分９５０内にある。具体的には、駆動エレメントと係合する器具インターフェースエレメント９０５の部分は、器具インターフェースの内部部分９５０内にある。器具インターフェースエレメント９０５は、図９ｂに示されるように、その全体が実質的に器具インターフェースの内部部分９５０内にあってもよい。器具インターフェースエレメント９０５は、その全体が完全に器具インターフェースの内部部分９５０内にあってもよい。器具インターフェースエレメント９０５は、この例では、シャフト５０４の長手方向の軸５１１と整列している。例示的な配置では、器具インターフェースの内部部分に位置する器具インターフェースエレメントは１つだけである。残りの器具インターフェースエレメント９０６，９０７は、器具インターフェースの外部部分内にある。これらの他の器具インターフェースエレメント９０６，９０７は、整列された器具インターフェースエレメント９０５の両側に配置されている。具体的には、他の器具インターフェースエレメント９０６，９０７は、シャフトの長手方向の軸５１１に垂直な方向で、整列された器具インターフェースエレメント９０５の両側に配置されている。器具インターフェースエレメント９０６および９０７は、シャフト５０４の長手方向の軸５１１と整列していない。
【００６７】
器具インターフェースエレメント９０５は、駆動エレメントＡ１，Ａ２の第１のペアと係合する。図９ａに見られるように、シャフトの近位端と器具インターフェースエレメント９０５との間で、駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が内部部分９５０内に完全に位置する。シャフトの近位端と器具インターフェースエレメント９０５との間で、駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２は、シャフト５１１の長手方向の軸に完全に平行に位置する。示された配置では、シャフトの近位端と器具インターフェースエレメント１９０５との間において、器具インターフェース内に、その周りを移動するように駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が拘束される介在プーリーまたは他の構造はない。この配置では、器具インターフェースエレメント９０５のみが、器具インターフェースの内部部分９５０内の自身の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２と係合している。
【００６８】
器具インターフェースエレメント９０６は、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２と係合する。器具インターフェースエレメント９０６は、器具インターフェースの外部部分で第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２と係合する。
【００６９】
器具インターフェースエレメント９０７は、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２と係合する。器具インターフェースエレメント９０７は、器具インターフェースの外部部分で第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２と係合する。
【００７０】
プーリー装置を使用して、駆動エレメントを上にシフトさせ、外部部分にある器具インターフェースエレメントと係合させる。駆動エレメントの各ペアは、それをシャフト５０４の近位端からそれぞれの器具インターフェースエレメントにシフトするために第１のプーリーのペアと係合し、さらに、それを器具インターフェースエレメントとの整列からシャフト５０４との整列にシフトして戻すために第２のプーリーのペアと係合する。
【００７１】
示された配置において、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２は、シャフトの近位端からシャフトと整列した方向に現れる。駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、図７に関して説明した方向の変化の結果として、シャフト５０４の長手方向の軸５１１に厳密に平行に走らない。次に、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２は、プーリーのペア９０８，９０９の周りを移動するように拘束され、シャフト５０４から出現する場所からシフトされて第２の器具インターフェースエレメント９０６と係合する。第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２は、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２がシャフトの近位端から出現する方向と平行でかつオフセットする方向に、プーリーのペア９０８，９０９から出現する。第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２は、プーリーのペア９１０，９１１の周りを移動するように拘束され、第２の器具インターフェースエレメント９０６との整列からシャフト５０４との整列にシフトされる。
【００７２】
示された配置において、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、シャフトの近位端からシャフトと整列した方向に現れる。駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、図７に関して説明した方向の変化の結果として、シャフト５０４の長手方向の軸５１１に厳密に平行に走らない。次に、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、プーリーのペア９１２，９１３の周りを移動するように拘束され、シャフト５０４から出現する場所からシフトされて第３の器具インターフェースエレメント９０７と係合する。第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２がシャフトの近位端から出現する方向と平行でかつオフセットする方向に、プーリーのペア９１２，９１３から出現する。第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、プーリーのペア９１４，９１５の周りを移動するように拘束され、第３の器具インターフェースエレメント９０７との整列からシャフト５０４との整列にシフトされる。
【００７３】
したがって、要約すると、図９ａ，図９ｂ，および図９ｃに示されている配置では、駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が第１の器具インターフェースエレメント９０５と係合する。駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２は第１の軸５１０周りの関節部の回転を駆動し、それゆえ第１の軸５１０周りのエンドエフェクタの回転を駆動する（図５ａ参照）。駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２は第２の器具インターフェースエレメント９０６と係合する。駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、第２のジョイント５０７の回転を駆動する。駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は第３の器具インターフェースエレメント９０７と係合する。駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、第３のジョイント５１３の回転を駆動する。したがって、器具関節部の各ジョイントは、駆動エレメントの各ペアによって駆動され、駆動エレメントの各ペアは、各器具インターフェースエレメントによって駆動される。
【００７４】
各器具インターフェースエレメントは、器具インターフェース８０１内で変位可能であり、各駆動エレメントのペアを駆動する。各器具インターフェースエレメントは、対応する駆動エレメントのペアに固定されているため、器具インターフェースエレメントの変位は、駆動エレメントのペアの変位に伝達される。各器具インターフェースエレメントは、それが固定されている駆動エレメントのペアのラインと同じラインに沿って変位可能であってもよい。各器具インターフェースエレメントは、ロボットアームの対応する駆動アセンブリインターフェースエレメントと係合している。したがって、器具インターフェースエレメントの変位は、ロボットアームによって駆動される。このようにして、ロボットアームは、駆動エレメントのペア（したがって、器具の関節部のジョイント）を駆動する。
【００７５】
各器具インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７は、器具インターフェース８０１内で直線的に変位可能である。器具インターフェースエレメントは、シャフトの長手方向の軸５１１に平行な変位軸に沿って変位可能であってもよい。各器具インターフェースエレメントは、器具インターフェース内の器具インターフェースエレメントの動きを支持するか、または拘束するか、または案内するために、レールに取り付けられている。このため、レールはガイドバーと呼ばれる場合がある。レール／ガイドバーは、直線状であってもよい。図９ｂおよび図９ｃに最も明確に示されるように、第１の器具インターフェースエレメント９０５はレール９２８に取り付けられ、第２の器具インターフェースエレメント９０６はレール９２９に取り付けられ、第３の器具インターフェースエレメント９０７はレール９３０に取り付けられている。器具インターフェースエレメントはレールに摺動可能に取り付けられ、レールと器具インターフェースエレメントとの間の相対的な直線運動を可能にしている。すなわち、各器具インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７は、各レール９２８，９２９，９３０に沿って摺動可能である。レールは、シャーシ９００に対して固定されており、したがって、器具インターフェースエレメントは、シャーシに対して摺動可能である。
【００７６】
各器具インターフェースエレメントは、最小変位位置と最大変位位置の間の変位範囲に亘って変位させることができる。例えば、最小および最大変位位置は、器具インターフェースエレメントが摺動するレールの端部によって決定されてもよい。最小および最大変位位置は、第２および第３器具インターフェースエレメント９０６および９０７については図９ｂで９３１および９３２とラベル付けされている。最小および最大変位位置は、第１の器具インターフェースエレメント９０５については図９ｂで９３１および９４３とラベル付けされている。第１の器具インターフェースエレメントは、最大距離ｄ1から第１の器具インターフェースエレメントの長さを引いた距離に亘ってｘ方向に直線的に変位可能である。第２の器具インターフェースエレメントは、最大距離ｄ2から第２の器具インターフェースエレメントの長さを引いた距離に亘ってｘ方向に直線的に変位可能である。第３の器具インターフェースエレメントは、最大距離ｄ3から第３の器具インターフェースエレメントの長さを引いた距離に亘ってｘ方向に直線的に変位可能である。ここで、ｄ1＜ｄ2およびｄ1＜ｄ3であり、ｄ2＝ｄ3である。
【００７７】
図９ａ〜図９ｃに示す例では、エンドエフェクタがシャフトと整列されている器具の直線構成において、第１、第２、および第３の器具インターフェースエレメント９０５，９０６，および９０７はすべて、シャフトの長手方向の軸に垂直な同一の平面上に位置している。あるいは、器具の直線構成において、第１の器具インターフェースエレメント９０５は、第２および第３の器具インターフェースエレメント９０６，９０７が中心に置かれる平面とは異なる平面に中心が置かれていてもよい。これは、第１の器具インターフェースエレメント９０５のｄ1上の移動の中点が、第２および第３の器具インターフェースエレメント９０６，９０７のｄ2、ｄ3上の移動の中点からオフセットされているためである。
【００７８】
各器具インターフェースエレメントは、本体９３３，９３４，９３５およびラグ９２７，９３６，９３７を含む。本体９３３，９３４，９３５は、器具インターフェースエレメントの最小変位位置と最大変位位置との間で直線的に変位可能である。器具インターフェースエレメントと係合する駆動エレメントのペアは、器具インターフェースエレメントのラグに固定される。ラグは、本体が変位可能な方向に平行に、本体内で直線的に変位可能である。ラグは、シャフトの長手方向の軸５１１に平行なシャフトの長手ｘ方向に沿って直線的に変位可能である。
【００７９】
ガイドバー９２８，９２９，９３０は、シャーシ９００に固定されてもよい。ガイドバーをシャーシに固定して、操作中に器具インターフェースエレメントの動きを厳密に拘束して、正しい方向軸に沿った直線的な動きが保たれるようにしてもよい。これにより、例えば、駆動エレメントがプーリーに対して滑るリスクを低減し、インターフェースエレメントの変位と所定の関節周りの回転との間の補正関係を維持し得る。
【００８０】
ガイドバーは、固定エレメントによってシャーシに固定されている。これは、ガイドバー９３０，９２８について、図９ｃで最も明確に確認できる。ガイドバー９３０は、固定エレメント９０２Ａおよび９０２Ｂによってシャーシに固定され、ガイドバー９２８は、固定エレメント９０４Ａおよび９０４Ｂによってシャーシに固定される。ガイドバー９２９も、固定エレメントのペア（図９ｃには示されていない）によってシャーシに固定されている。したがって、図９ａ〜図９ｃに示す配置では、各ガイドバーは、固定エレメントのペアによってシャーシに固定されている。各ガイドバーの固定エレメントのペアは、ガイドバーの両端に位置してもよい。固定エレメントは、ガイドバーの終端に位置してもよい（すなわち、第１の固定エレメントはガイドバーの第１終端に位置し、第２の固定エレメントはガイドバーの第２終端に位置する）。ガイドバーの終端にある固定エレメントのペアでシャーシにガイドバーを固定すると、ガイドバーに沿ったインターフェースエレメントの動きを妨げないため、ガイドバーの使用可能な長さが増し、便利である。
【００８１】
ガイドバーのシャーシへの固定を容易にするために、シャーシは、ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿ってガイドバーと整合する支持エレメントを備えてもよい。そして、固定エレメントと支持エレメントが協働して、ガイドバーをシャーシに固定してもよい。例えば、固定エレメントは、ガイドバーを支持エレメントに対して保持し、それによりガイドバーをシャーシに固定してもよい。シャーシは、複数の支持エレメントを備えてもよい。各固定エレメントは、それぞれの支持エレメントに対してガイドバーを保持してもよい。したがって、シャーシは、各ガイドバー用の複数の支持エレメントを備えてもよい。
【００８２】
図９ｃに示す例では、支持エレメントはコーナー装備の形状を有する。これは、２つのコーナー装備が９０３Ａと９０３Ｂで示されているガイドバー９３０について、最も明確に確認できる。ガイドバーは、第１コーナー装備９０３Ａがガイドバー９３０の第１末端に位置し、第２コーナー装備がガイドバー９３０の第２末端に位置するように配置される。各コーナー装備はコーナーを規定し、固定エレメントがガイドバーをコーナーに保持して、ガイドバーをシャーシ９００に固定する。したがって、固定エレメント９０２Ａは、コーナー装備９０３Ａによって規定されるコーナーに対してガイドバーを保持し、固定エレメント９０２Ｂは、コーナー装備９０３Ｂによって規定されるコーナーに対してガイドバーを保持する。コーナー装備は、シャーシ９００の一部を形成する。例えば、コーナー装備は、シャーシ本体の残りの部分と一体化していてもよいし、シャーシ本体に固定的に取り付けられていてもよい。
【００８３】
固定エレメント９０２Ａおよびコーナー装備９０３Ａは、シャーシ９００を通る断面図を示す図１０により詳細に示されている。分かりやすさのため、器具インターフェース８０１の残りの特徴（固定エレメント９０２Ｂおよびコーナー装備９０３Ｂを含む）は、図１０から省略されている。
【００８４】
コーナー装備９０３Ａは、コーナーを規定する２つの表面１００１および１００３を含む。この例では、表面１００１および１００３は平面である。２つの表面１００１および１００３は、ここでは互いに横断するものとして示されているが、２つの表面の間の他の角度も可能である。例えば、２つの表面間の内角（すなわち、ガイドバー９３０が保持される表面によって規定される角度）は、一般に１８０度未満であってもよい。２つの表面間の角度は９０度以上、１８０度未満であってもよい。２つの表面間の角度は９０度未満であってもよい。
【００８５】
都合のよいことに、２つの表面１００１および１００３が出会い、シャフト５１１の長手方向の軸に平行な結合部１００５を規定する。加えて、表面１００１および１００３の両方の面法線は、シャフト５１１の長手方向の軸を横断し得る。そのような配置により、ガイドバーがコーナー装備９０３に対して保持されるとき、ガイドバーの長手方向の軸がシャフト５１１の長手方向の軸と平行になるように、器具インターフェース内でガイドバー９３０が位置合わせされる。したがって、固定エレメント９０２Ａは、結合部１００５がガイドバー９３０の長手方向の軸に平行であり、表面１００１および１００３の法線がガイドバー９３０の長手方向の軸を横断するように、コーナー装備９０３Ａによって規定されるコーナーにガイドバーを保持する。
【００８６】
この例では、固定エレメント９０２Ａは、ネジ山付きシャフト１００７と円錐形ヘッド１００９を含むネジである。ネジは、例えば皿ネジであってもよい。ネジは、ガイドバー９３０をシャーシに固定するために、シャーシに（特に、シャーシのコーナーに）ねじ込まれている。ネジは、表面１００３に平行にシャーシにねじ込まれる。つまり、ネジ山付きシャフト１００７は、表面１００３に平行である（すなわち、ネジ山付きシャフトの長手方向の軸は、表面１００３に平行である）。円錐形ヘッド１００９がコーナー装備９０３Ａの２つの表面１００１および１００３に対してガイドバーを固定するため、表面１００３に平行にシャーシにネジをねじ込むことは有利である（すなわち、固定エレメント９０２Ａは表面１００１および１００３の両方に対してガイドレール９３０を押圧する）。これにより、コーナー装備のコーナーにガイドバー９３０がしっかりと保持される。より一般的には、固定エレメント９０２Ａは、シャフト部（ネジ山付きまたはネジ山なし）および円錐形ヘッドを備えてもよい。シャフトは、（例えば、固定エレメントがネジ山のないシャフトを有するボルトである例において）コーナー装備の表面の１つにあるインサートまたはボアに挿入されてもよい。あるいは、例えば、固定エレメントがネジ山付きシャフトを備えたネジである例において、シャフトは、コーナー装備にねじ込まれてもよい。
【００８７】
ネジ／ボルトは、表面１００３に平行にシャーシに挿入される必要はなく、代わりに、表面１００１に平行にシャーシに挿入され得ることが理解されるであろう。これによっても、円錐形ヘッド１００９がコーナー装備の両方の表面に対してガイドバー９３０を保持できるようになる。
【００８８】
コーナー装備は、固定エレメントがコーナー装備に挿入されることを可能にするために、固定エレメントよりも柔らかい材料で形成されていてもよい。コーナー装備は、シャーシの残りの部分と同じ材料で形成することも、異なる材料で形成することもできる。コーナー装備（および場合によってはシャーシ）は、例えばプラスチック製であってもよく、固定エレメントは金属製であってもよい。
【００８９】
図１０には固定エレメント９０２Ａおよびコーナー装備９０３Ａのみが示されているが、固定エレメント９０２Ｂおよびコーナー装備９０３Ｂが同様の形態をとることが理解されるであろう。さらに、固定エレメントおよび支持エレメントはガイドバー９３０についてのみ詳細に説明してきたが、ガイドバー９２８および９２９の固定エレメントおよび支持エレメントが同等の形態を取り得ることが理解されるであろう。
【００９０】
コーナー装備と、円錐形ヘッドを持つネジ又はボルト形状の固定エレメントを使用すると、ガイドレールを器具インターフェースのシャーシに固定するための低コストで効果的なアプローチが提供される。円錐形ヘッドがガイドレールと係合して、コーナー装備の両面に対してガイドレールを保持する。ガイドバーを保持するための２つの表面を使用することにより、ガイドバーを所定の位置にしっかりと保持し、長手方向の軸がシャフト５１１の長手方向の軸に平行となる所望の向きに保持して、器具インターフェースを通じた器具のジョイントへの直線駆動の伝達が行われる。
【００９１】
さらに、ネジ山用のボアの位置および／または向きの公差、およびガイドバーの直径の変動は、固定エレメントによって適応可能である。例えば、図１０を参照すると、円錐形ヘッド１００９がコーナー装備の両面に対してガイドバーを保持するために、シャフト１００７を表面１００３に対して厳密に平行にシャーシに挿入する必要がないことが理解できる。ヘッド１００９の円錐面の法線が、表面１００１および１００３の両方の面法線に対して非横断的である限り、ヘッド１００９は、両方の表面１００１および１００３に対する保持力をガイドバーに加えることができる。シャフト１００７を収容するためのボアの位置の公差も適応可能である。図１０に示される例では、エレメント９０２Ａは、ヘッド１００９の外縁または周辺部が他方の表面１００３に当接するような位置で表面１００１に挿入されるが、これはガイドバーを表面１００１および１００３に固定するのに必須ではないことが理解されるであろう。ネジが表面に挿入され、他方の表面１００３とヘッド１００９の外縁との間に隙間がある場合であっても、固定エレメント９０２Ａは依然として表面１００１および１００３に対してガイドバーを保持するように機能することができる。言い換えれば、図１０に例示されている設計は、ネジ１００７を収容するボアの位置および／または向きにある程度の公差を提供する。これは、製造誤差に適応するのに有用である場合がある。
【００９２】
例えば、エレメント９０２Ａが表面１００１に挿入される角度および／または位置を変えることによって、ガイドバーの直径の大きさの変動にも適応することができる。固定エレメント９０２Ａがシャーシに挿入される量を変えることによっても、ガイドバーの直径の変動に対応することができる。例えば、図１０に示されているネジが示されている位置から後退させた場合（それにより、シャフト１００７の一部のみが表面１００１に挿入されている）、図示されているものよりも大きな直径のガイドレールをシャーシに固定できるであろう。換言すれば、図１０に例示されている設計は、ガイドレール９３０の直径の変動に適応することができる。これは、設計にある程度の柔軟性を提供し、ガイドバーの直径を変更するなど、設計変更に対する回復力を提供するのに有用である。
【００９３】
ガイドバーをシャーシ９００に固定するための支持エレメントおよび固定エレメントの他の形態が可能であり、その例を次に説明する。
【００９４】
図１１は、固定エレメントの別形態の例を示している。図１１もまた、器具インターフェースの断面を示しており、固定エレメント、支持エレメント、およびガイドレールが示されているが、分かりやすさのため、器具インターフェースの残りの部品は省略されている。
【００９５】
この例でも、支持エレメントは、コーナーを規定する表面１００１および１００３を含むコーナー装備９０３Ａの形態である。しかしながら、この例では、固定エレメントは保持エレメント１１０１と狭圧エレメント１１０３を含む。保持エレメントは、コーナーにガイドバーを保持するように機能する。保持エレメントは、狭圧エレメントによってシャーシに固定され、それによってガイドバーをシャーシに固定する。
【００９６】
保持エレメント１１０１は、ガイドバー９３０と係合するような形状の第１の表面１１０５を含むブロックの形態である。第１の表面は、ガイドバーの外側表面に相補的であってもよい。第１の表面は、例えば凹面であってもよい（例えば、ガイドバーが円筒形である場合）。第１の表面は、（ガイドバーの外面と整合するため）ガイドバー表面と呼ばれることがある。ブロック１１０１は、コーナー装備の表面１００１，１００３とそれぞれ係合する第２および第３の表面１１０７，１１０９をさらに備える。第２および第３の表面は、コーナー装備の表面と同一平面に位置するように角度を付けられていてもよい（すなわち、ブロック１１０１の表面１１０７，１１０９の両方がコーナー装備のそれぞれの表面１００１，１００３と同一平面に位置する）。この形状の固定エレメントは、コーナー装備とガイドバーとの比較的大きな表面積接触により、ガイドバーを所定の位置にしっかりと保持できるため、有利である。
【００９７】
狭圧エレメント１１０３は、保持エレメント１１０１をコーナー装備に固定する。この例では、狭圧エレメントは、保持エレメントをコーナー装備の表面に固定するボルトまたはネジの形態である。別の構成では、保持エレメントは、複数のボルトまたはネジによってコーナー装備に固定されてもよい。例えば、第１のボルト／ネジが保持エレメント１１０１をコーナー装備の第１の表面に固定し、第２のボルト／ネジが保持エレメント１１０１をコーナー装備の第２の表面に固定してもよい。
【００９８】
図１１に示す配置の変形例では、保持エレメントはブロック１１０１の形態をとってもよいが、狭圧エレメント１１０３を使用するのではなく、ブロック１１０１を接着剤によってコーナー装備に固定したり、他の方法（例えば、溶接など）でコーナー装備に固定したりしてもよい。したがって、一般に、固定エレメントは、ガイドバーの外面に係合し、シャーシ９００に固定され、それによってガイドバーをシャーシに固定する保持エレメントを備えてもよい。
【００９９】
図１２は、固定エレメントの別の形態のさらなる例を示している。図１２もまた、器具インターフェースの断面図を示しており、分かりやすさのため、器具インターフェースの残りの部品は省略されている。
【０１００】
この例でも、支持エレメントは、コーナーを規定する表面１００１および１００３を含むコーナー装備９０３Ａの形態である。この例の固定エレメントは、ボルト１２０１の形態である。ボルトは、シャフト１２０３とヘッド１２０５を含む。図１０に示す例とは異なり、ボルト１２０１は、コーナー装備の表面１００１と１００３の両方に対して非平行にシャーシに挿入される。すなわち、シャフト１２０３の長手方向の軸は、表面１００１および１００３の両方に対して非平行である。ボルトは、コーナー装備の表面１００１および１００３に対して斜めにシャーシに挿入されてもよい。すなわち、ボルトシャフト１２０３の長手方向の軸は、表面１００１および１００３の両方に対して４５度の角度であってもよい。ボルトは、シャフト１２０３がガイドレール９３０の外面と同一平面になるようにシャーシに挿入されてもよい。すなわち、ボルトはガイドレールを通過しない、つまりガイドレールには挿入されない。シャフトとヘッドは協働して、コーナー装備によって規定されるコーナーにガイドバー９３０を保持する。ヘッド１２０５は、ガイドバーをコーナーに保持するために、ガイドバー９３０の外面と整合してもよい。ボルト１２０１は、鍋頭ボルトであってもよい。あるいは、固定エレメントは平頭ネジであってもよい。
【０１０１】
図１２に例示される固定エレメントの形態は、ガイドレールの直径および／またはシャフト１２０５を収容するためのボアの位置および場所の公差に適応するという、図１０に関して上述したものと同じ利点を提供し得る。
【０１０２】
図１３に、支持エレメントの別の形態の例を示す。図１３は、器具インターフェースの断面図を示している。
【０１０３】
図１３は、支持エレメント１３０を示している。ここでも、支持エレメントは器具インターフェースシャーシの一部を形成するが、分かりやすさのため、シャーシの残りの部分は図から省略されている。支持エレメント１３０１は、湾曲面１３０３を含む。湾曲面１３０３は、ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿ってガイドバー９３０と整合する。湾曲面１３０３は、ガイドバー９３０が収まる溝を規定する。したがって、湾曲面はシャーシに対してガイドバーを保持するのを補助する。湾曲面１３０３は、表面の法線がシャフト５１１の長手方向の軸を横断するようになっていてもよい。したがって、ガイドバーが湾曲面１３０３によって規定される溝内に位置するとき、溝に対する面法線は、ガイドバーの長手方向の軸を横断する。したがって、支持エレメント１３０１は、器具インターフェース内でガイドバーの向きを正確に定めるように機能する。
【０１０４】
１つ以上の固定エレメント（図１３には図示せず）が、ガイドバー９３０を支持エレメント１３０１に対して保持し、それによりガイドバーをシャーシに固定してもよい。固定エレメントは、上記の例のいずれかの形態をとってもよい。１つ以上の固定エレメントは、例えば、支持エレメント１３０１に挿入された皿ネジ、または平頭ネジまたはボルトであり得る。ガイドバーを固定するために、支持エレメント１３０１に互いに横断するように挿入された２つの固定エレメントがあってもよい。各固定エレメントは、シャフトとヘッドを備えていてもよい（シャフトの長手方向の軸は互いに横断している）。シャフトが支持エレメント１３０１に挿入されると、各ヘッドは、ガイドバーを支持エレメントに対して固定するために、ガイドバーの外面に係合してもよい。
【０１０５】
図１４に示す別の例では、ガイドバー９３０’はボア１４０１を含む。ボアはガイドバーの終端に位置している。シャフト１４０５およびヘッド１４０７を備える固定エレメント１４０３は、ガイドバー９３０’を支持エレメントに固定するために、ボア１４０１を通って支持エレメント１３０１に挿入される。ボア１４０１は、ガイドバーの長手方向の軸を横断する方向にガイドバーを通って延びてもよい。シャフト１４０５はネジ山付きであってもよい。この場合、ボア１４０１にもネジが切られていてもよい。固定エレメント１４０３がボアを通って挿入されると、ヘッド１４０７はガイドレール９３０’の外面に係合して、ガイドレールを支持エレメントに固定する。固定エレメントは、ボルトまたはネジであり得る。この構成には、ガイドバーをシャーシに固定する強度を高めるという利点がある。
【０１０６】
また、ガイドバー９３０’（ボア１４０１を含む）および固定エレメント１４０３は、図１０に示されるようなコーナー装備９０３Ａなどのコーナー装備の形態の支持エレメントとともに使用されてもよいことが理解されよう。この場合、ボア１４０１は、コーナー装備の表面１００１，１００３の一方に平行であってもよい。あるいは、ボア１４０１は、両方の表面１００１および１００３に対して角度を付けられて（すなわち、両方の表面に対して非平行である）、それによって、固定エレメント１４０３が、コーナー装備の１つの表面だけでなく、両方の表面に対してガイドバーを保持するようになっていてもよい。固定エレメントのヘッド１４０７は、固定エレメントがボアを通ってコーナー装備に挿入された際、ヘッドがコーナー装備の両方の表面１００１および１００３に係合するような大きさにすることができる。
【０１０７】
ガイドバーがボアを含む場合、シャーシ９００は支持エレメントを含まなくてもよい。代わりに、ガイドバーは、ボアを通ってシャーシに挿入される固定エレメントによって、シャーシに直接固定することができる。
【０１０８】
図１５は、器具インターフェース８０１の下面図を示している。インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７の器具インターフェース本体９３３，９３４，９３５の下面は、突起の形態であることが分かる。器具インターフェース本体は、シャーシ９００の下面で規定される平面より下に突出していてもよい。各器具インターフェース本体９３３，９３４，９３５は、駆動アセンブリインターフェースエレメントの対応するソケットに収容可能である。本体とソケットの形状は、駆動アセンブリインターフェースエレメントが変位されたときに、この変位がずれなく器具インターフェースエレメントに伝達されるように対応している。したがって、本体は、変位方向の少なくとも１本の線に沿ってソケットにぴったりと嵌合する。器具インターフェースエレメントは、対応する駆動アセンブリインターフェースエレメントと同じ変位範囲に亘って変位可能であってもよい。
【０１０９】
図１６ａ，図１６ｂ，図１６ｃは、駆動アセンブリインターフェース１６００を示している。駆動アセンブリインターフェースは、ロボットアームのターミナルリンクの終端にある。そのターミナルリンクは、ロールジョイントによって隣のリンクに接続される。ロールジョイントによって、ターミナルリンクはターミナルリンクの長手方向の軸１６０４を中心に回転可能である。駆動アセンブリインターフェース１６００は、駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１，１６０２，１６０３を備える。駆動アセンブリインターフェースエレメントは、器具インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７を収容するように構成される。第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、第１の器具インターフェースエレメント９０５を収容するように構成される。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は、第２の器具インターフェースエレメント９０６を収容するように構成される。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、第３の器具インターフェースエレメント９０７を収容するように構成される。
【０１１０】
各駆動アセンブリインターフェースエレメントは、駆動アセンブリの長手方向の軸１６０４に平行な方向に沿って変位可能である。各駆動アセンブリインターフェースエレメントは、変位範囲に亘って変位可能である。図１７に示すように、器具インターフェースが駆動アセンブリに設置されると、各駆動アセンブリインターフェースエレメントは、係合する器具インターフェースエレメントが変位可能な方向と同じ方向に変位可能である。
【０１１１】
第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、駆動アセンブリの長手方向の軸１６０４上で第１の器具インターフェースエレメント９０５と係合する。したがって、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント９０５は、駆動アセンブリの長手方向の軸に沿って、ひいてはロボットアームのターミナルリンクの長手方向の軸に沿って、第１の器具インターフェースエレメント９０５を駆動する。適切には、駆動アセンブリ内のすべての駆動アセンブリインターフェースエレメントのうち、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２のみが、ターミナルリンクの長手方向の軸１６０４に沿って変位可能である。第１の器具インターフェースエレメント９０５は、第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２を駆動して、器具シャフトの軸５１１に垂直な第１の軸５１０の周りの器具の遠位端の回転を駆動する。器具インターフェース８０１が駆動アセンブリ１６００に設置されると、器具シャフトの長手方向の軸５１１は、ターミナルリンクの長手方向の軸１６０４と平行になる。適切には、器具シャフトの長手方向の軸５１１は、ターミナルリンクの長手方向の軸１６０４と一致する。
【０１１２】
第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は、駆動アセンブリの長手方向の軸１６０４に平行であるがオフセットした軸上で第２の器具インターフェースエレメント９０６と係合する。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は、この軸に沿って第２の器具インターフェースエレメント９０６を駆動するように、この軸に沿って変位可能である。第２の器具インターフェースエレメント９０６は、第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２を駆動して、第２のジョイント５０７の周りのエンドエフェクタエレメント５０２の回転を駆動する。
【０１１３】
第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３は、駆動アセンブリの長手方向の軸１６０４に平行であるがオフセットした軸上で第３の器具インターフェースエレメント９０７と係合する。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３は、この軸に沿って第３の器具インターフェースエレメント９０７を駆動するように、この軸に沿って変位可能である。第３の器具インターフェースエレメント９０７は、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２を駆動して、第３のジョイント５１３の周りのエンドエフェクタエレメント５０３の回転を駆動する。
【０１１４】
駆動アセンブリインターフェースエレメントは、対応する器具インターフェースエレメントと解除可能に係合してもよい。
【０１１５】
図１６ａ，図１６ｂ，図１６ｃに示される駆動アセンブリは、図９ａ，図９ｂ，図９ｃに示される器具インターフェースを駆動し、その結果、図５ａおよび図５ｂに示される第１、第２、および第３のジョイントが駆動されてもよい。これにより、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２が第１のジョイント５０６を駆動し、第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１が第２のジョイント５０７を駆動し、第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３が第３のジョイント５１３を駆動する。別の構成では、駆動アセンブリのインターフェースエレメントは、異なるジョイントを駆動してもよい。例えば、第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が第２の器具インターフェースエレメント９０６に接続される場合、第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は第１のジョイント５０６を駆動する。第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２が第１の器具インターフェースエレメント９０５に接続される場合、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は第２のジョイント５０７を駆動する。この例では、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、第３の器具インターフェースエレメント９０７に接続され、これにより、第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３は、第３のジョイント５１３を駆動する。この例では、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、最大距離ｓ1に亘って直線的に変位可能である。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は、最大距離ｓ2に亘って直線的に変位可能である。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３は、最大距離ｓ3に亘って直線的に変位可能である。適切には、ｓ2＜ｓ1およびｓ2＜ｓ3である。適切には、ｓ1＝ｓ3である。
【０１１６】
本明細書に記載の実施例では、駆動アセンブリインターフェースは、器具シャフトの遠位端における関節部の３つのジョイントに駆動を伝達する３つの器具インターフェースエレメントに駆動を伝達する３つの駆動アセンブリインターフェースエレメントを含んでいた。本明細書に記載の駆動アセンブリインターフェースは、さらなるまたはより少ない器具インターフェースエレメントに駆動を伝達するために、さらなるまたはより少ない駆動アセンブリインターフェースエレメントを含むように変更され得ることが理解されるであろう。本明細書に記載された器具インターフェースは、器具シャフトの遠位端における関節部のさらなるまたはより少ないジョイントに駆動を伝達するためのさらなるまたはより少ない器具インターフェースエレメントを含むように変更することができる。関節部自体も、さらなるあるいはより少ないジョイントを含むように修正されてもよい。したがって、器具インターフェースは、本明細書に記載の実施例よりも多数のまたは少数のガイドバーを含むことができる。器具インターフェースは、例えば、（単一の器具インターフェースエレメントが取り付けられている）単一のガイドバーを含んでもよい。
【０１１７】
また、エンドエフェクタは、１つのエンドエフェクタエレメントのみを有していてもよいことも理解されるであろう。この場合、関節部は第３のジョイント５１３を含まず、器具インターフェースは第３のジョイント５１３を駆動するための器具インターフェースエレメントを含まず、駆動アセンブリはその器具インターフェースエレメントを駆動するための駆動アセンブリインターフェースエレメントを含まない。
【０１１８】
器具は、非外科的目的のために使用することができる。例えば、美容目的の処置に用いることができる。
【０１１９】
出願人はこれによって、ここに記載の各個別の特徴および２つ以上のそのような特徴の任意の組み合わせを別々に開示しており、そのような特徴または特徴の組み合わせが当業者の共通の一般的な知識に照らして全体として本明細書に基づいて実施されることが可能な程度に開示されている。なお、そのような特徴または特徴の組合せが本明細書に開示される任意の問題を解決するかどうかは関係がなく、またかかる具体的記載が特許請求の範囲を限定するものでもない。出願人は、本発明の態様は、このような個々の特徴または特徴の組み合わせから成ってもよいことを示している。以上の説明に鑑みて、種々の改変が本発明の範囲内でなされ得ることは当業者にとって明らかであろう。
【図１】
2020522341.tif 000003
【図２】
2020522341.tif 000004
【図３】
2020522341.tif 000005
【図４】
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【図５ａ】
2020522341.tif 000007
【図５ｂ】
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【図６（ａ）】
2020522341.tif 000009
【図６（ｂ）】
2020522341.tif 000010
【図６（ｃ）】
2020522341.tif 000011
【図６（ｄ）】
2020522341.tif 000012
【図６（ｅ）】
2020522341.tif 000013
【図７ａ】
2020522341.tif 000014
【図７ｂ】
2020522341.tif 000015
【図８ａ】
2020522341.tif 000016
【図８ｂ】
2020522341.tif 000017
【図９ａ】
2020522341.tif 000018
【図９ｂ】
2020522341.tif 000019
【図９ｃ】
2020522341.tif 000020
【図１０】
2020522341.tif 000021
【図１１】
2020522341.tif 000022
【図１２】
2020522341.tif 000023
【図１３】
2020522341.tif 000024
【図１４】
2020522341.tif 000025
【図１５】
2020522341.tif 000026
【図１６ａ】
2020522341.tif 000027
【図１６ｂ】
2020522341.tif 000028
【図１６ｃ】
2020522341.tif 000029
【図１７】
2020522341.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
エンドエフェクタを関節運動させるための前記シャフトの遠位端における関節部であって、駆動エレメントのペアによって駆動可能である関節部と、
前記シャフトの近位端における器具インターフェースであって、
シャーシと、
前記駆動エレメントのペアを駆動するためにガイドバーに沿って摺動可能な器具インターフェースエレメントであって、該ガイドバーに対する該器具インターフェースエレメントの変位が該駆動エレメントのペアに伝達されるように、該駆動エレメントのペアが該器具インターフェースエレメントに対して固定されている器具インターフェースエレメントと、を含み、
前記シャーシが、前記ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿って該ガイドバーと整合するように構成された支持エレメントを備えており、
前記ガイドバーを前記支持エレメントに対して保持し、それにより該ガイドバーを前記シャーシに固定するための固定エレメントをさらに含んでいる器具インターフェースと、
を含むロボット外科用器具。
【請求項２】
前記支持エレメントが、前記ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿って該ガイドバーと整合する湾曲面を含んでおり、該支持エレメントが、該湾曲面の各面法線が該ガイドバーの長手方向の軸を横断するように配置される請求項１に記載のロボット外科用器具。
【請求項３】
前記支持エレメントが、コーナーを規定するコーナー装備であり、前記固定エレメントが、前記ガイドバーを該コーナーに保持して、該ガイドバーを前記シャーシに固定すると共に、該コーナー装備が、該コーナーを規定する２つの表面を含む請求項１に記載のロボット外科用器具。
【請求項４】
前記２つの表面が平面である請求項３に記載のロボット外科用器具。
【請求項５】
前記２つの表面が互いに横断している請求項３又は４に記載のロボット外科用器具。
【請求項６】
前記２つの表面間の角度が１８０度未満、９０度以上１８０度未満、および９０度以下のうちのいずれかである請求項３又は４に記載のロボット外科用器具。
【請求項７】
前記２つの表面が出会って、前記シャフトの長手方向の軸に平行な結合部を規定する請求項３〜６の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項８】
前記固定エレメントがシャフト部と円錐形ヘッドとを含んでおり、該シャフト部が前記シャーシに挿入されて前記ガイドバーを該シャーシに固定する請求項１〜７の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項９】
前記シャフト部が、前記コーナー装備の前記２つの表面のうちの１つに平行に前記シャーシに挿入されると共に、前記円錐形ヘッドが該コーナー装備の該２つの表面に対して前記ガイドバーを固定するように、該シャフト部が該シャーシに挿入される請求項３に従属する場合の請求項８に記載のロボット外科用器具。
【請求項１０】
前記シャフト部がネジ山付きシャフト部である請求項８又は９に記載のロボット外科用器具。
【請求項１１】
前記固定エレメントがシャフトおよびヘッドを含んでおり、該シャフトの長手方向の軸が前記コーナー装備の前記２つの表面に対して非平行になるように、該シャフトが該２つの表面に対して角度をなして該コーナー装備に挿入されると共に、該シャフトが、該コーナー装備の該２つの表面に対して斜めに該コーナー装備に挿入される請求項３〜７の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１２】
前記固定エレメントが、前記ガイドバーと係合する形状の第１の表面を有すると共に前記シャーシに固定されることにより該ガイドバーを該シャーシに固定する保持エレメントを含んでおり、該保持エレメントが、前記コーナー装備の前記２つの表面と整合するように角度を付けられた第２および第３の表面を含むブロックである請求項１〜７の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１３】
前記ガイドバーがボアを含んでおり、前記固定エレメントが、該ガイドバーを前記シャーシに固定するために、該ボアを通って前記支持エレメントに挿入されるネジまたはボルトである請求項１〜７の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１４】
前記器具インターフェースエレメントが、前記ガイドバーに沿って直線的に摺動可能であると共に、該器具インターフェースエレメントが、前記シャフトの長手方向の軸に平行な該ガイドバーの長手方向の軸に沿って直線的に摺動可能である請求項１〜１３の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【請求項１５】
前記器具インターフェースが、前記ガイドバーを前記シャーシに固定するための第２の固定エレメントをさらに含んでおり、前記固定エレメントおよび該第２の固定エレメントが、該ガイドバーの両端に位置していると共に、該シャーシが第２の支持エレメントを含んでおり、該第２の固定エレメントが該ガイドバーを該第２の支持エレメントに対して保持して、該ガイドバーを該シャーシに固定する請求項１〜１４の何れか１項に記載のロボット外科用器具。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
器具インターフェースエレメント９０５は、駆動エレメントＡ１，Ａ２の第１のペアと係合する。図９ａに見られるように、シャフトの近位端と器具インターフェースエレメント９０５との間で、駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が内部部分９５０内に完全に位置する。シャフトの近位端と器具インターフェースエレメント９０５との間で、駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２は、シャフト５１１の長手方向の軸に完全に平行に位置する。示された配置では、シャフトの近位端と器具インターフェースエレメント９０５との間において、器具インターフェース内に、その周りを移動するように駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が拘束される介在プーリーまたは他の構造はない。この配置では、器具インターフェースエレメント９０５のみが、器具インターフェースの内部部分９５０内の自身の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２と係合している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
図１３は、支持エレメント１３０１を示している。ここでも、支持エレメントは器具インターフェースシャーシの一部を形成するが、分かりやすさのため、シャーシの残りの部分は図から省略されている。支持エレメント１３０１は、湾曲面１３０３を含む。湾曲面１３０３は、ガイドバーの長さの少なくとも一部に沿ってガイドバー９３０と整合する。湾曲面１３０３は、ガイドバー９３０が収まる溝を規定する。したがって、湾曲面はシャーシに対してガイドバーを保持するのを補助する。湾曲面１３０３は、表面の法線がシャフト５１１の長手方向の軸を横断するようになっていてもよい。したがって、ガイドバーが湾曲面１３０３によって規定される溝内に位置するとき、溝に対する面法線は、ガイドバーの長手方向の軸を横断する。したがって、支持エレメント１３０１は、器具インターフェース内でガイドバーの向きを正確に定めるように機能する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
図１６ａ，図１６ｂ，図１６ｃは、駆動アセンブリインターフェース１６００を示している。駆動アセンブリインターフェースは、ロボットアームのターミナルリンクの終端にある。そのターミナルリンクは、ロールジョイントによって隣のリンクに接続される。ロールジョイントによって、ターミナルリンクはターミナルリンクの長手方向の軸１６０４を中心に回転可能である。駆動アセンブリインターフェース１６００は、駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１，１６０２，１６０３を備える。駆動アセンブリインターフェースエレメントは、器具インターフェースエレメント９０５，９０６，９０７を収容するように構成される。第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、第１の器具インターフェースエレメント９０５を収容するように構成される。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は、第２の器具インターフェースエレメント９０６を収容するように構成される。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３は、第３の器具インターフェースエレメント９０７を収容するように構成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、駆動アセンブリの長手方向の軸１６０４上で第１の器具インターフェースエレメント９０５と係合する。したがって、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、駆動アセンブリの長手方向の軸に沿って、ひいてはロボットアームのターミナルリンクの長手方向の軸に沿って、第１の器具インターフェースエレメント９０５を駆動する。適切には、駆動アセンブリ内のすべての駆動アセンブリインターフェースエレメントのうち、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２のみが、ターミナルリンクの長手方向の軸１６０４に沿って変位可能である。第１の器具インターフェースエレメント９０５は、第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２を駆動して、器具シャフトの軸５１１に垂直な第１の軸５１０の周りの器具の遠位端の回転を駆動する。器具インターフェース８０１が駆動アセンブリ１６００に設置されると、器具シャフトの長手方向の軸５１１は、ターミナルリンクの長手方向の軸１６０４と平行になる。適切には、器具シャフトの長手方向の軸５１１は、ターミナルリンクの長手方向の軸１６０４と一致する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図１６ａ，図１６ｂ，図１６ｃに示される駆動アセンブリは、図９ａ，図９ｂ，図９ｃに示される器具インターフェースを駆動し、その結果、図５ａおよび図５ｂに示される第１、第２、および第３のジョイントが駆動されてもよい。これにより、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２が第１のジョイント５０６を駆動し、第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１が第２のジョイント５０７を駆動し、第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３が第３のジョイント５１３を駆動する。別の構成では、駆動アセンブリのインターフェースエレメントは、異なるジョイントを駆動してもよい。例えば、第１の駆動エレメントのペアＡ１，Ａ２が第２の器具インターフェースエレメント９０６に接続される場合、第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は第１のジョイント５０６を駆動する。第２の駆動エレメントのペアＢ１，Ｂ２が第１の器具インターフェースエレメント９０５に接続される場合、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は第２のジョイント５０７を駆動する。この例では、第３の駆動エレメントのペアＣ１，Ｃ２は、第３の器具インターフェースエレメント９０７に接続され、これにより、第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３は、第３のジョイント５１３を駆動する。この例では、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０２は、最大距離ｓ1に亘って直線的に変位可能である。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０１は、最大距離ｓ2に亘って直線的に変位可能である。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント１６０３は、最大距離ｓ3に亘って直線的に変位可能である。適切には、ｓ2＜ｓ1およびｓ2＜ｓ3である。適切には、ｓ1＝ｓ3である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
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【国際調査報告】
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2020522341.tif 000034
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