(57)【要約】  外科用ツールは、駆動ハウジングと、駆動ハウジングから延出する細長いシャフトとを含む。リスト部は、エンドエフェクタを細長いシャフトに連結する。また、リスト部は、遠位クレビスと近位クレビスとを含む。遠位クレビスは、エンドエフェクタを遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有する。細長いシャフトに連結される近位クレビスは、遠位クレビスを近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する。複数の駆動ケーブルが、駆動ハウジングとエンドエフェクタとの間に延在する。駆動ケーブルの動作によって、エンドエフェクタに、第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動させる。動力軸ケーブルは、駆動ハウジングから延出し、遠位クレビスに装着されている。それにより、動力軸ケーブルの移動により、第２の軸において第２の枢動軸線の周りで、エンドエフェクタを対応的に枢動させる。
2020534947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ハウジングと、
前記駆動ハウジングから延出する細長いシャフトと、
エンドエフェクタを前記細長いシャフトに連結し、遠位クレビスと近位クレビスとを含むリスト部であって、前記遠位クレビスが、前記エンドエフェクタを前記遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有し、前記近位クレビスが、前記細長いシャフトの遠位端部に連結され、前記遠位クレビスを前記近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する、リスト部と、
前記駆動ハウジングと前記エンドエフェクタとの間に延在する複数の駆動ケーブルであって、前記複数の駆動ケーブルのうちの１つ以上の移動により、前記エンドエフェクタを、前記第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動させる、複数の駆動ケーブルと、
前記駆動ハウジングから延出し、前記遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルであって、前記動力軸ケーブルの移動により、前記第２の軸を通って延在し、かつ前記第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りで前記エンドエフェクタを対応的に枢動させる、動力軸ケーブルと、
を備える、外科用ツール。
【請求項２】
前記リスト部が、
前記遠位クレビスに画定されたポケットであって、前記動力軸ケーブルに固定された動力軸コネクタを受容するような大きさになっている、ポケットと、
前記遠位クレビスによって提供された内側プーリであって、前記第２の軸を同心円状に囲む内側溝を画定する、内側プーリと、を更に含み、
前記動力軸ケーブルが前記内側溝内に受容されている、請求項１に記載の外科用ツール。
【請求項３】
前記動力軸コネクタの一部が前記ポケットから突出し、かつ
前記第１の枢動軸線の周りの前記エンドエフェクタの移動を前記動力軸コネクタが妨げないよう、前記動力軸コネクタの前記一部を収容するために、凹部が前記エンドエフェクタ上に画定されている、請求項２に記載の外科用ツール。
【請求項４】
前記リスト部が、
前記第２の軸において前記近位クレビスに装着された第１の複数のプーリと、
前記第２の軸の近位側に位置する第３の軸において前記近位クレビスに装着された第２の複数のプーリと、
を更に含み、
前記第１の複数のプーリ及び前記第２の複数のプーリが協働的に、前記複数の駆動ケーブルの方向を、「Ｓ」字形経路を通じて変更させる一方で、前記動力軸ケーブルが前記遠位クレビスに直接送られている、請求項１に記載の外科用ツール。
【請求項５】
前記第１の複数のプーリ及び前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの外径が同じであるが、前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの内径は、前記第１の複数のプーリのうちの各プーリの内径よりも小さい、請求項４に記載の外科用ツール。
【請求項６】
前記エンドエフェクタは、互いに対向する第１の顎部及び第２の顎部を含み、
前記複数の駆動ケーブルの移動により、前記第１の顎部及び前記第２の顎部のうちの一方又は両方を、ヨー関節運動で、前記第１の枢動軸線の周りで枢動させ、
前記動力軸ケーブルの移動により、前記エンドエフェクタを、ピッチ関節運動で、前記第２の枢動軸線の周りで移動させる、請求項１に記載の外科用ツール。
【請求項７】
前記複数の駆動ケーブルが、
第１のポケット内で前記第１の顎部に装着された第１のコネクタにおいて連結された第１の一対の駆動ケーブルと、
第２のポケット内で前記第２の顎部に装着された第２のコネクタにおいて連結された第２の一対の駆動ケーブルと、
を含み、
各顎部からノーズが延出し、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタを、前記第１のポケット及び前記第２のポケット内にそれぞれ維持する、請求項６に記載の外科用ツール。
【請求項８】
前記遠位クレビスが、前記第１の顎部及び前記第２の顎部のうちの少なくとも１つの前記ヨー関節運動を、所定の最大角度に制限するように配置された、少なくとも１つのハードストップを提供する、請求項６に記載の外科用ツール。
【請求項９】
前記細長いシャフトの遠位端部が、前記近位クレビスの内部内に受容され、
前記細長いシャフトの前記遠位端部が、前記近位クレビスの前記内部内に設けられた１つ以上の対応するキーと嵌合可能な１つ以上のキー溝を画定する、請求項１に記載の外科用ツール。
【請求項１０】
前記遠位クレビスが複数のチャネルを提供し、
各駆動ケーブルが、前記エンドエフェクタから近位方向に延出し、前記複数のチャネルのうちの対応するチャネルに接触することなく、前記複数のチャネルのうちの前記対応するチャネルを通過する、請求項１に記載の外科用ツール。
【請求項１１】
前記エンドエフェクタが、鉗子、組織把持器具、ニードルドライバ、ハサミ、電気焼灼ツール、ステープラ、クリップアプライヤ、吸引ツール、潅注ツール、撮像装置、バブコック、開創器、フック、スパチュラ、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されている、請求項１に記載の外科用ツール。
【請求項１２】
外科用ツールの細長いシャフトにエンドエフェクタを連結する、前記外科用ツール用の動力軸リスト部であって、
第１の軸を有する遠位クレビスであって、前記第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動可能である前記エンドエフェクタが、前記第１の軸において前記遠位クレビスに回転可能に装着されている、遠位クレビスと、
前記細長いシャフトの遠位端部に連結されるように構成され、第２の軸を有する近位クレビスであって、前記第２の軸において、前記遠位クレビスが前記近位クレビスに回転可能に装着されている、近位クレビスと、
前記遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルであって、前記動力軸ケーブルの移動により、前記第２の軸を通って延在し、かつ前記第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りで前記エンドエフェクタを対応的に枢動させる、動力軸ケーブルと、
を備える、動力軸リスト部。
【請求項１３】
前記遠位クレビス内に画定されたポケットであって、前記動力軸ケーブルに固定された動力軸コネクタを受容するような大きさになっている、ポケットと、
前記遠位クレビスによって提供された内側プーリであって、前記第２の軸を同心円状に囲む内側溝を画定する、内側プーリと、を更に備え、
前記動力軸ケーブルが前記内側溝内に受容されている、請求項１２に記載の動力軸。
【請求項１４】
前記動力軸コネクタが、クリンプ、溶接取り付け、ろう付け取り付け、接着剤結合、機械的締結具、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される取り付け機構を備える、請求項１３に記載の動力軸。
【請求項１５】
前記第２の軸に装着された第１の複数のプーリと、
第３の軸に装着された第２の複数のプーリであって、前記第３の軸が前記近位クレビスに連結されかつ前記第２の軸の近位側に位置する、第２の複数のプーリと、を更に備え、
前記第１の複数のプーリ及び前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの外径が同じであるが、前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの内径が、前記第１の複数のプーリのうちの各プーリの内径よりも小さい、請求項１２に記載の動力軸。
【請求項１６】
前記遠位クレビスが、
第１の内径を有する第１の孔を画定する第１の延長部と、
前記第１の延長部から横方向にオフセットされ、前記第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２の孔を画定する第２の延長部と、
を提供し、
前記第１の軸が、前記第１の孔及び前記第２の孔を通って延在可能であり、かつ、
前記第１の軸が、前記第１の内径と同様の第１の外径を有する第１の端部と、前記第２の内径と同様の第２の外径を有する第２の端部とを提供する、請求項１２に記載の動力軸。
【請求項１７】
前記近位クレビスの内部内に設けられた封止部を更に備える、請求項１２に記載の動力軸。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
低侵襲手術（ＭＩＳ）器具は、術後回復時間を減らすことができ、かつ瘢痕を最小限に抑えることができるため、多くの場合、従来の開腹手術装置よりも好ましい。内視鏡手術は、細長い可撓性シャフトが自然開口部を通して患者の体内に導入される、ＭＩＳ手技の１種である。腹腔鏡手術は、１つ以上の小切開が患者の腹部に形成され、トロカールが切開を通して挿入されて、腹腔へのアクセスを提供する経路を形成する、別の種類のＭＩＳ手技である。トロカールを通して、種々の器具及び外科用ツールを腹腔内に導入することができる。トロカールはまた、臓器の上方の腹壁を持ち上げるための送気を容易にするのに役立つ。トロカールを介して腹腔内に導入されるこれらの器具及び用具を使用し、多くの方法で組織と係合させ、及び／又は組織を処置して、診断又は治療効果を得ることができる。
【０００２】
昨今、ＭＩＳ手技を支援するために、種々のロボットシステムが開発されている。ロボットシステムは、自然な目と手の軸を維持することによって、より直感的な手の動きを可能にすることができる。ロボットシステムはまた、器具上に「リスト部」関節部を備えることによって、その動きに多くの自由度をもたらし、より自然な手のような関節運動を作り出すこともできる。
【０００３】
リスト関節部の操作を容易にするために、ロボットシステムは、典型的には、器具のエンドエフェクタを関節運動（動作）させるように設計されたケーブル駆動型運動システムを含む。通常のケーブル駆動型運動システムは、リスト関節部を通って延在し、器具のエンドエフェクタを関節運動させるのを助ける、１つ以上の駆動ケーブル（細長い部材又はワイヤと呼ばれる）を含む。例えばニードルドライバ及び把持具（鉗子）などの、一部の外科用ツールは、種々の外科的処置を適切に行うために大量のグリップ力及びより高い負荷容量を必要とする。従来のケーブル駆動型運動システムは、多くの場合、これらの種々の外科的処置を行うために必要な十分なグリップ力及び負荷容量を提供することができない。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
以下の図は、本開示の特定の態様を例示するために含まれ、排他的な実施形態として見られるべきではない。開示される主題は、本開示の範囲から逸脱することなく、形態及び機能における相当な修正、変更、組み合わせ、及び等価物が可能である。
【図１】本開示の原理の一部又は全部を組み込み得る、例示的な外科用ツールの側面図である。
【図２】図１のリスト部が関節運動（枢動）することが可能であり得る、可能な自由度を示す。
【図３】図１の外科用ツールの遠位端部の拡大等角図である。
【図４】図３のリスト部及びエンドエフェクタの拡大側断面図を示す。
【図５】図３のエンドエフェクタの拡大等角図を示す。
【図６】図３のリスト部の遠位クレビス及び第１の軸の側断面図である。
【図７】図３のエンドエフェクタの例示的実施形態の側面図である。
【図８】図３及び図４のエンドエフェクタ及び図のリスト部の一部の等角側面図である。
【図９】１つ以上の追加の実施形態による、図３及び図４のエンドエフェクタ及びリスト部の一部の等角側面図である。
【図１０】細長いシャフトの近位クレビス及び遠位部分の分解図である。
【図１１】１つ以上の追加の実施形態による、エンドエフェクタ及びリスト部の等角断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本開示は、ロボット手術システムに関し、より具体的には、リスト関節部及び関連するエンドエフェクタに、より大きな力を送達する動力軸ケーブルを組み込んだリスト関節部を有する、ロボット外科用ツールに関する。
【０００６】
本明細書に開示される実施形態は、ロボット外科用ツールのための動力軸リスト部を説明する。外科用ツールは、駆動ハウジングと、駆動ハウジングから延出する細長いシャフトとを含む。動力軸リスト部は、エンドエフェクタを細長いシャフトに連結する。また、動力軸リスト部は、遠位クレビスと近位クレビスとを含む。遠位クレビスは、エンドエフェクタを遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有する。細長いシャフトに連結される近位クレビスは、遠位クレビスを近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する。複数の駆動ケーブルが、駆動ハウジングとエンドエフェクタとの間に延在する。駆動ケーブルの動作によって、エンドエフェクタは、第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動する。動力軸ケーブルは、駆動ハウジングから延出し、遠位クレビスに装着されている。それにより、動力軸ケーブルの動作は、第２の軸において第２の枢動軸線の周りで、エンドエフェクタを対応的に枢動させる。動力軸ケーブルは、遠位クレビスに力を伝達する専用として完全に割り当てられ、エンドエフェクタにより大きな力及び負荷能力を提供する。
【０００７】
図１は、本開示の原理の一部又は全部を組み込み得る、例示的な外科用ツール１００の側面図である。図示されるように、外科用ツール１００は、細長いシャフト１０２、エンドエフェクタ１０４、リスト部１０６（あるいは「リスト関節部」とも呼ばれる）、及び駆動ハウジング１０８を含む。リスト部１０６は、エンドエフェクタ１０４をシャフト１０２の遠位端部に連結し、駆動ハウジング１０８は、シャフト１０２の近位端部に連結されている。少なくとも一部の実施形態においては、外科用ツール１００は、ロボット手術システムに着脱可能に連結されるように設計されてもよく、駆動ハウジング１０８は、外科用ツール１００をロボット手術システムに着脱可能に連結する連結機構を含むことができる。
【０００８】
用語「近位」及び「遠位」は、本明細書においては、外科用ツール１００（例えば、ハウジング１０８）を、ロボット操作部に機械的及び電気的に結合するように構成されたインターフェースを有するロボット手術システムに対して定義される。「近位」という用語は、ロボット操作部により近い要素の位置を指し、「遠位」という用語は、エンドエフェクタ１０４により近く、かつロボット操作部からより離れた要素の位置を指す。更に、「上方」、「下方」、「上（部）」、「下（部）」、「上方向に」、「下方向に」、「左」、「右」などの方向用語の使用は、例示的な実施形態に関連してそれらが図に示された状態で使用される。「上方向」又は「上の方向」は、対応する図の頂部に向かう方向であり、「下方向」又は「下の方向」は、対応する図の底部に向かう方向である。
【０００９】
外科用ツール１００の使用中、エンドエフェクタ１０４を手術部位に対して所望の向き及び場所に位置決めするために、エンドエフェクタ１０４は、リスト部１０６のシャフト１０２に対して移動（枢動）するように構成されている。ハウジング１０８は、エンドエフェクタ１０４と関連付けられた種々の機能の動作（例えば、締め付け、発射、回転、関節運動、エネルギー送達等）を制御するように設計された種々の構成要素を含む。少なくともいくつかの実施形態では、シャフト１０２、したがってそれに連結されたエンドエフェクタ１０４は、シャフト１０２の長手方向軸線Ａ１の周りで回転するように構成されている。このような実施形態では、ハウジング１０８に含まれる機構のうちの少なくとも１つは、長手方向軸線Ａ１の周りでのシャフト１０２の回転運動を制御するように構成されている。
【００１０】
外科用ツール１００は、少なくとも１つの手術機能を実行することができる種々の構成のいずれかを有することができる。例えば、外科用ツール１００としては、鉗子、把持器具、ニードルドライバ、ハサミ、電気焼灼ツール、ステープラ、クリップアプライヤ、吸引ツール、潅注ツール、撮像装置（例えば、内視鏡若しくは超音波プローブ）、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられ得るが、それらに限定されない。いくつかの実施形態では、外科用ツール１００は、組織に、高周波（ＲＦ）エネルギーなどのエネルギーを印加するように構成され得る。
【００１１】
シャフト１０２は、ハウジング１０８から遠位方向に延出する細長い部材であり、その軸線方向の全長に沿って内部を通って延在する少なくとも１つのルーメンを有する。いくつかの実施形態では、シャフト１０２はハウジング１０８に固定されてもよいが、シャフト１０２が長手方向軸線Ａ１の周りで回転が可能となるように、ハウジング１０８に回転可能に装着されてもよい。更に他の実施形態では、シャフト１０２はハウジング１０８に着脱可能に連結されてもよく、これにより、単一のハウジング１０８が、異なるエンドエフェクタを有する種々のシャフトに適合可能であることを可能にし得る。
【００１２】
エンドエフェクタ１０４は、種々の大きさ、形状、及び構成を有することができる。図示した実施形態では、エンドエフェクタ１０４は、開放位置と閉鎖位置との間で移動するように構成された、互いに対向する顎部１１０及び顎部１１２を有する、組織把持器具を備える。顎部１１０及び顎部１１２の一方又は両方は、エンドエフェクタ１０４を開放位置と閉鎖位置との間で移動させるためにリスト部１０６で枢動するように構成されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、エンドエフェクタ１０４は、例えば、一対の互いに対向する切断刃を含むハサミ、一対の互いに対向する把持顎部を含むバブコック、開創器、フック、スパチュラ、ニードルドライバ、把持器具、鉗子などの他の構成を有し得る。
【００１３】
リスト部１０６は、任意の種々の構成を有することができる。一般に、リスト部１０６は、シャフト１０２に対するエンドエフェクタ１０４の枢動運動を可能にするように構成された関節部を備える。本開示の実施形態によれば、及び以下でより詳細に論じられるように、リスト部１０６は、従来のリスト関節部と比較して、高い力を送達し、かつエンドエフェクタ１０４に装填することができる「動力軸リスト部」として特徴付けることができる。
【００１４】
図２は、リスト部１０６が関節運動（枢動）し得る可能な自由度を示す。リスト部１０６の自由度は、３つの並進変数（すなわち、サージ、ヒーブ、及びスウェイ）によって、かつ３つの回転変数（すなわち、オイラー角又はロール、ピッチ、及びヨー）によって表される。並進変数及び回転変数は、所与の基準直交座標系に対する外科用システム（例えば、エンドエフェクタ１０４）の構成要素の位置及び方向を説明する。図２に示すように、「サージ」は、前方及び後方への並進運動を指し、「ヒーブ」は、上下への並進運動を指し、「スウェイ」は、左右の並進運動を指す。回転用語については、「ロール」は、側面を傾斜させることを指し、「ピッチ」は、前方及び後方に傾斜させることを指し、「ヨー」は、左及び右に回転させることを指す。
【００１５】
枢動運動は、リスト部１０６の第１の軸（例えば、Ｘ軸）を中心とするピッチ運動、リスト部１０６の第２の軸（例えば、Ｙ軸）を中心とするヨー運動、及びこれらの組み合わせを含むことができ、リスト部１０６を中心とするエンドエフェクタ１０４の３６０°の回転運動を可能にすることができる。他の適用形態では、枢動運動は、単一の平面内での運動、例えば、リスト部１０６の第１の軸を中心とするピッチ運動のみ、又はリスト部１０６の第２の軸を中心とするヨー運動のみに限定することができ、その結果、エンドエフェクタ１０４は、単一の平面内のみで回転する。
【００１６】
再び図１を参照すると、外科用ツール１００は、シャフト１０２に対するエンドエフェクタ１０４の移動（枢動）を生じるように構成された、ケーブル駆動型運動システムの一部を形成する、複数の駆動ケーブル（図１には不図示）を含む。駆動ケーブルは、ケーブル、バンド、線、コード、ワイヤ、ロープ、紐、撚り紐、細長部材などと称されるか、他の方法で特徴付けられてもよい。駆動ケーブルは、種々の材料から作製することができ、その例としては、金属（例えば、タングステン、ステンレス鋼など）又はポリマーが挙げられるが、それらに限定されない。駆動ケーブルの例は、「Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｗｒｉｓｔ」と題された米国特許出願公開第２０１５／０２０９９６５号、及び「Ｈｙｐｅｒｄｅｘｔｅｒｏｕｓ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された米国特許出願公開第２０１５／００２５５４９号に記載されており、それらの内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００１７】
駆動ケーブルは、駆動ハウジング１０８内に収容された種々の作動機構に動作可能に連結され、シャフト１０２のルーメン内をリスト部１０６まで延在し、リスト部１０６でエンドエフェクタ１０４と動作可能に係合される。駆動ケーブルの全て又は一部を選択的に作動させることにより、エンドエフェクタ１０４（例えば、顎部１１０及び顎部１１２の一方又は両方）が、シャフト１０２に対して移動（枢動）する。より具体的には、選択的作動により、対応する駆動ケーブルがシャフト１０２のルーメン内を長手方向に並進し、それによってエンドエフェクタ１０４を枢動運動させる。動作中、駆動ケーブルのうちの１つ以上が、長手方向に並進して、エンドエフェクタ１０４を関節運動させ（例えば、顎部１１０及び顎部１１２の両方を同じ方向に傾け）、エンドエフェクタ１０４を開放させ（例えば、顎部１１０及び顎部１１２のうちの一方又は両方が、顎部１１０及び顎部１１２のうちの他方から離れるように動く）、又はエンドエフェクタ１０４を閉鎖させる（例えば、顎部１１０及び顎部１１２のうちの一方又は両方が、顎部１１０及び顎部１１２のうちの他方に向かって動く）。
【００１８】
駆動ケーブルの作動は、例えば、駆動ハウジング１０８に動作可能に連結又は収容された、関連するアクチュエータを起動させることのような、種々の方法で実現することができる。作動すると、駆動ケーブルに、近位方向への張力が加わり（すなわち、駆動ケーブルが引かれ）、対応する細長部材が並進し、それによってエンドエフェクタ１０４が、シャフト１０２に対して移動（関節運動）する。顎部１１０及び顎部１１２の両方が、エンドエフェクタ１０４を開閉させるために移動するように設計されている場合、第１の駆動ケーブルのうちの１つ以上が、第１の顎部１１０に動作可能に連結され、第１の顎部１１０を動かすようになっており、第２の駆動ケーブルのうちの１つ以上が、第２の顎部１１２に動作可能に連結され、第２の顎部１１２を動かすようになっている。顎部１１０及び顎部１１２のうちの１つのみがエンドエフェクタ１０４を開閉するために移動するように構成されている場合、１つ以上の駆動ケーブルが第１の顎部１１０に動作可能に連結されて、その第１の顎部１１０を第２の顎部１１２に対して移動させ得る。
【００１９】
駆動ケーブルを作動させることにより、エンドエフェクタ１０４は、関節運動していない位置と関節運動する位置との間を移動する。図１に描かれるエンドエフェクタ１０４は、関節運動していない位置にあるが、その状態では、エンドエフェクタ１０４の長手方向軸線Ａ２が、シャフト１０２の長手方向軸線Ａ１と実質的に位置揃えされており、エンドエフェクタ１０４がシャフト１０２に対して、実質的に角度がゼロになっている。測定装置の製造公差及び精度などの要因により、エンドエフェクタ１０４は、関節運動していない位置において、シャフト１０２に対して正確に角度ゼロになっていない場合もあるが、それでもなお、シャフト１０２に対して「実質的に位置揃えされている」と見なされ得る。関節運動した位置では、長手方向軸線Ａ１及び長手方向軸線Ａ２は、互いから角度的にオフセットされ、エンドエフェクタ１０４は、シャフト１０２に対してゼロ以外の角度をなしている。
【００２０】
駆動ハウジング１０８（「パック」とも呼ばれる）は、ロボット手術システムのツール駆動部に、種々の方法で着脱可能にラッチ（取り付け）され得る。例えば、ツール駆動部にクランプ止めされたり、クリップ止めされたり、又はツール駆動部に対して摺動可能に嵌合されたりし得る。駆動ハウジング１０８内に収容された作動装置又は機構は、ロボットに組み込まれたコンピュータシステムを介して受信されるユーザ入力に基づいて、ロボットによって制御され得る。したがって、ユーザ入力により、駆動ケーブルの移動が制御され、結果としてエンドエフェクタ１０４の移動が制御される。
【００２１】
駆動ハウジング１０８が着脱可能に取り付けられ得る、例示的なツール駆動要素が、前述の米国特許出願第１５／２００，２８３号に記載されている。更に、図１に示される駆動ハウジング１０８は、好適な駆動ハウジングの一例であるに過ぎないが、駆動ハウジング１０８の更なる実施形態が、前述の米国特許出願公開第２０１５／０２０９９６５号及び同第２０１５／００２５５４９号に記載されている。ロボット手術システムの例は、「Ｐａｔｉｅｎｔ−Ｓｉｄｅ  Ｓｕｒｇｅｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ａ  Ｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｅｄ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」と題された米国特許第８，８３１，７８２号、並びに前述の米国特許出願公開第２０１５／０２０９９６５号及び同第２０１５／００２５５４９号に記載されている。
【００２２】
図３は、図１の外科用ツール１００の遠位端部の拡大等角図である。より具体的には、図３は、顎部１１０及び顎部１１２が閉じられた状態で、エンドエフェクタ１０４が関節運動していない位置にある状態の、エンドエフェクタ１０４及びリスト部１０６の拡大図を示す。リスト部１０６は、エンドエフェクタ１０４をシャフト１０２に、動作可能に連結している。これを達成するために、リスト部１０６は、遠位クレビス３０２ａ及び近位クレビス３０２ｂを含む。エンドエフェクタ１０４（すなわち、顎部１１０及び顎部１１２）は、第１の軸３０４ａにおいて遠位クレビス３０２ａに回転可能に装着され、遠位クレビス３０２ａは、第２の軸３０４ｂにおいて近位クレビス３０２ｂに回転可能に装着され、近位クレビス３０２ｂは、シャフト１０２の遠位端部３０６に連結される。
【００２３】
リスト部１０６は、第１の軸３０４ａを通って延在する第１の枢動軸線Ｐ１と、第２の軸３０４ｂを通って延在する第２の枢動軸線Ｐ２とを提供する。第１の枢動軸線Ｐ１は、エンドエフェクタ１０４の長手方向軸線Ａ２に対して実質的に垂直（直交）であり、第２の枢動軸線Ｐ２は、長手方向軸線Ａ２及び第１の枢動軸線Ｐ１の両方に対して実質的に垂直である。第１の枢動軸線Ｐ１の周りの運動は、エンドエフェクタ１０４の「ヨー」関節運動を提供し、第２の枢動軸線Ｐ２の周りの運動は、エンドエフェクタ１０４の「ピッチ」関節運動を提供する。図示の実施形態では、顎部１１０及び顎部１１２は、第１の枢動軸線Ｐ１で装着され、それによって顎部１１０及び顎部１１２が互いに対して枢動して、エンドエフェクタ１０４を開閉するのを可能にするか、又は代替的には、顎部１１０及び顎部１１２が同じ方向に枢動して、エンドエフェクタ１０４を関節運動させて方向付けることを可能にする。
【００２４】
駆動ケーブル３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、及び３０８ｄとして示される複数の駆動ケーブル３０８は、リスト部１０６で終端するまでシャフト１０２のルーメン３１０内で長手方向に延在する。駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄは、エンドエフェクタ１０４から駆動ハウジング１０８（図１）まで近位方向に延在し、上に説明したように、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄが、ルーメン３１０内を長手方向に移動するのを容易にするように構成され得る。ルーメン３１０は、図示されるように、単一のルーメンであってもよく、代替的にはそれぞれが駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄのうちの１つ以上をそれぞれ受容する、複数の独立したルーメンを含み得る。
【００２５】
リスト部１０６は、第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂを含む。第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂはそれぞれが、エンドエフェクタ１０４と係合するために、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄと相互作用し、これらの運動方向を変更するように構成されている。第１の複数のプーリ３１２ａは、第２の軸３０４ｂにおいて近位クレビス３０２ｂに取り付けられ、第２の複数のプーリ３１２ｂは、第３の軸３０４ｃにおいて近位クレビス３０２ｂに装着される。第３の軸３０４ｃは、第２の軸３０４ｂの近位側に配置されている。第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂは協働して、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄの運動方向を、「Ｓ」字形経路を通じて変更する。
【００２６】
少なくとも１つの実施形態において、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄのうちの一対が、各顎部１１０及び顎部１１２に動作可能に連結され、対応する顎部１１０及び顎部１１２を、「拮抗的に」動作させるように構成されている。例えば、図示の実施形態では、第１の駆動ケーブル３０８ａ及び第２の駆動ケーブル３０８ｂは、第１の顎部１１０に装着されたコネクタ３１４に連結され、第３の駆動ケーブル３０８ｃ及び第４の駆動ケーブル３０８ｄは、第２の顎部１１２に装着された別のコネクタ（図３には不図示）に連結される。第１の駆動ケーブル３０８ａの作動は、コネクタ３１４に作用し、それによって第１の顎部１１０を、第１の枢動軸線Ｐ１の周りで、開放位置に向かって枢動させる。対照的に、第２の駆動ケーブル３０８ｂの作動は、コネクタ３１４に作用し、それによって第１の顎部１１０を、第１の枢動軸線Ｐ１の周りで反対方向に、閉鎖位置に向かって枢動させる。同様に、第３の駆動ケーブル３０８ｃの作動は、対応するコネクタ（図示せず）に作用し、それによって第２の顎部１１２を、第１の枢動軸線Ｐ１の周りで開放位置に向かって枢動させる一方で、第４の駆動ケーブル３０８ｄの作動は、対応するコネクタに作用して、第２の顎部１１２を第１の枢動軸線Ｐ１の周りで反対方向に、閉鎖位置に向かって枢動させる。
【００２７】
したがって、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄは、第１の顎部１１０及び第２の顎部１１２の互いに対して相対的な、若しくは並列的な移動を引き起こすように協働的に（拮抗的に）動作する、「拮抗的」ケーブルと特徴付けられるか、又は称され得る。第２の駆動ケーブル３０８ｂは、コネクタ３１４において第１の駆動ケーブル３０８ａに連結されているので、第１の駆動ケーブル３０８ａが作動されると、第２の駆動ケーブル３０８ｂは自然にそれに追従する。逆もまた同様である。同様に、第４の駆動ケーブル３０８ｄは、他のコネクタ（図３では不図示）において第３の駆動ケーブル３０８ｃに連結されているので、第３の駆動ケーブル３０８ｃが作動されると、第４の駆動ケーブル３０８ｄは自然にそれに追従する。逆もまた同様である。
【００２８】
本開示によれば、ツール１００は、動力軸ケーブル３１６を更に含んでもよく、その動力軸ケーブル３１６は、遠位クレビス３０２ａ及び近位クレビス３０２ｂが連結されるリスト部１０６で終端するまで、ルーメン３１０内を長手方向に延在する。駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄと同様に、動力軸ケーブル３１６は、駆動ハウジング１０８（図１）から延出し、駆動ハウジング１０８は、動力軸ケーブル３１６を選択的に作動させ、それによってルーメン３１０内の動力軸ケーブル３１６の長手方向の移動（並進）を容易にするために使用される、１つ以上の作動機構を収容する。一部の実施形態では、動力軸ケーブル３１６は、駆動ハウジング１０８内の１つの作動機構のみと接続して動作させる、閉ループケーブルである。しかしながら、他の実施形態では、動力軸ケーブル３１６は、遠位クレビス３０２ａで連結され、それぞれが駆動ハウジング１０８内の独立した機構と接続して動作させる、２つの動力軸ケーブルを備えてもよい。このような構成は、本開示の範囲から逸脱していない。
【００２９】
動力軸ケーブル３１６は、遠位クレビス３０２ａに力を伝達する専用として完全に割り当てられることを目的とし、それによりエンドエフェクタ１０４に高い力及び負荷能力を提供する。その動作において、第１の方向に動力軸ケーブル３１６を作動させることにより、遠位クレビス３０２ａが枢動され、その結果、第２の枢動軸線Ｐ２の周りでエンドエフェクタ１０４が、第１の「ピッチ」方向に枢動する。対照的に、第１の方向とは反対の第２の方向に動力軸ケーブル３１６を作動させることにより、第２の枢動軸線Ｐ２も周りで、遠位クレビス３０２ａ（及びエンドエフェクタ１０４）が、第１のピッチ方向とは反対の第２の「ピッチ」方向に枢動する。エンドエフェクタ１０４が第１及び第２のピッチ方向に移動すると、印加された力及び負荷がエンドエフェクタ１０４に提供され、これにより、エンドエフェクタ１０４の能力が向上する。この力の上昇により、器具を使用して大きな臓器又は組織を後退させ、把持し、抱合及び厚い組織を通して針を操作することが可能になる。
【００３０】
図４は、本開示の１つ以上の実施形態による、図３の手首部１０６及びエンドエフェクタ１０４の拡大された側断面図である。図示され上に言及されているように、エンドエフェクタ１０４は、第１の軸３０４ａにおいて、遠位クレビス３０２ａに回転可能に装着され、遠位クレビス３０２ａは、第２の軸３０４ｂにおいて、近位クレビス３０２ｂに回転可能に装着される。
【００３１】
遠位クレビス３０２ａは、第１の延長部４０４ａ及び第２の延長部４０４ｂを提供し、その他では画定する本体４０２を備える。第２の延長部４０４ｂは、第１の延長部４０４ａから横方向にオフセットされている。空洞４０６が、第１の延長部４０４ａ及び第２の延長部４０４ｂの間に画定され、エンドエフェクタ１０４の一部分を受容するように構成されている。図示の実施形態では、例えば、空洞４０６は、第１の顎部１１０及び第２の顎部１１２のそれぞれの近位部分を受容するような大きさになっている。
【００３２】
エンドエフェクタ１０４を遠位クレビス３０２ａに固定するために、第１の軸３０４ａは、第１の延長部４０４ａ及び第２の延長部４０４ｂによってそれぞれ画定された第１の孔４０８ａ及び第２の孔４０８ｂを通って延在可能である。第１の軸３０４ａはまた、エンドエフェクタ１０４によって画定される対応する孔４１０を通って（すなわち、各顎部１１０及び顎部１１２の近位部分を通じて）延在可能である。エンドエフェクタ１０４が第１の軸３０４ａに装着されると、エンドエフェクタ１０４は、対応する駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄ（図３）によって作用されるように、第１の枢動軸線Ｐ１の周りで回転することが可能である（図３）。
【００３３】
図示されるように、動力軸コネクタ４１２は、動力軸ケーブル３１６を遠位クレビス３０２ａに装着するために使用されてもよい。遠位クレビス３０２ａは、第２の軸３０４ｂを同心円状に囲む内側溝４１６を画定する内側プーリ４１４を提供してもよい。動力軸ケーブル３１６は、内側溝４１６内に受容されてよく、それによって第２の軸３０４ｂの周りで同心円状に通される。動力軸コネクタ４１２は、遠位クレビス３０２ａ上の所定の位置に、動力軸ケーブル３１６を保持する。
【００３４】
動力軸コネクタ４１２は、動力軸ケーブル３１６を遠位クレビス３０２ａに装着することができる任意の取り付け機構を備えてもよい。それにより、動力軸コネクタ４１２の一方の側の動力軸ケーブル３１６の移動（作動）により、動力軸コネクタ４１２の反対側の動力軸ケーブル３１６を対応的に移動させる。図示した実施形態では、例えば、動力軸コネクタ４１２は、ボールクリンプなどのクリンプを備えてもよい。代替的には他の種類のクリンプが用いられてもよく、そのような他の種類のクリンプとしては、バレルクリンプ、二重バレルクリンプなどが挙げられるが、これらに限定されない。しかしながら、他の実施形態では、動力軸コネクタ４１２は、代替的に、溶接取り付け、ろう付け取り付け、接着剤結合、機械的締結具、及びこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００３５】
動力軸コネクタ４１２は、遠位クレビス３０２ａによって画定されるポケット４１８内に受容されることによって、遠位クレビス３０２ａに装着されてもよい。ポケット４１８は、動力軸コネクタ４１２が中に受容されると、動力軸ケーブル３１６の移動が、動力軸コネクタ４１２を作動させ、遠位クレビス３０２ａを付勢して第２の枢動軸線Ｐ２の周りで移動させるような大きさであってよい。
【００３６】
例えば、第１の方向への動力軸ケーブル３１６の移動（作動）によって、遠位クレビス３０２ａは、第２の枢動軸線Ｐ２の周りで、第１の方向又は「時計回り」の方向に移動（回転）する。対照的に、第１の方向とは反対の第２の方向への動力軸ケーブル３１６の移動（作動）によって、遠位クレビス３０２ａは、第２の枢動軸線Ｐ２の周りで、第２の方向又は「反時計回り」の方向に移動（回転）する。更に、エンドエフェクタ１０４は、第１の軸３０４ａにおいて遠位クレビス３０２ａに連結されているため、動力軸ケーブル３１６の移動により、それに対応して、エンドエフェクタ１０４が、第２の枢動軸線Ｐ２の周りに同じ方向で枢動する。
【００３７】
動力軸ケーブル３１６は、遠位クレビス３０２ａに力を伝達する専用として完全に割り当てられる。駆動ケーブル３０８ａ及び駆動ケーブル３０８ｂ（図３）は、第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂの周りに通されるが、そのような駆動ケーブル３０８ａ及び駆動ケーブル３０８ｂとは異なり、動力軸ケーブル３１６は、遠位クレビス３０２ａに直接送られる。駆動ケーブル３０８ａ及び駆動ケーブル３０８ｂを、第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂの周りに通すことにより、摩擦がもたらされ、利用可能な負荷容量が低下することになる。動力軸ケーブル３１６は、遠位クレビス３０２ａに直接送られるので、エンドエフェクタ１０４は、利用できる力及び負荷能力が高まることになる。
【００３８】
図５は、１つ以上の実施形態による、エンドエフェクタ１０４の等角側面図である。ここでも、図示されるエンドエフェクタ１０４は、対向する第１の顎部１１０及び第２の顎部１１２を含み、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄによって作用されると、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である。更に、第１の駆動ケーブル３０８ａ及び第２の駆動ケーブル３０８ｂは、第１の顎部１１０に装着されたコネクタ３１４に連結され、第３の駆動ケーブル３０８ｃ及び第４の駆動ケーブル３０８ｄは、第２の顎部１１２に装着された別のコネクタ（図５には不図示）に連結されている。
【００３９】
コネクタ３１４（及び不図示のコネクタ）は、対応する駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄを結合することができる任意の取り付け機構を備えてもよく、それにより、１本の駆動ケーブルの移動（作動）により、それに対応して他の関連する駆動ケーブルを移動させる。逆もまた同様である。例えば、図示した実施形態では、コネクタ３１４（及び不図示のコネクタ）は、ボールクリンプを含んでもよい。しかしながら、他の実施形態では、コネクタ３１４（及び不図示のコネクタ）は、図４の動力軸コネクタ４１２を参照しながら本明細書で言及される取り付け機構のいずれかを含んでもよい。
【００４０】
図示されるように、コネクタ３１４は、第１の顎部１１０によって画定されるポケット５０２内に受容されてもよい。図５では非表示だが、第２の顎部１１２に取り付けられた不図示のコネクタは同様に、第２の顎部１１２によって画定された対応するポケット内に受容されてもよい。本開示の目的のために、図示されているコネクタ３１４及びポケット５０２のみについて説明するが、本開示の範囲から逸脱することなく、第２の顎部１１２の不図示のコネクタ及びポケットにも等しく適用され得ることが理解されるであろう。
【００４１】
ポケット５０２は、コネクタ３１４を受容するような大きさとされて、第１の駆動ケーブル３０８ａの移動によって、それに対応して第２の駆動ケーブル３０８ｂが移動（逆もまた同様）してもよく、また同時に、コネクタ３１４を、第１の顎部１１０に作用させて、第１の枢動軸線Ｐ１の周りで移動させるようになっていてもよい。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ１０４は、第１の駆動ケーブル３０８ａがその位置を維持し、完全にヨー関節運動した状態下で、第１の駆動ケーブル３０８ａが、所定の位置から「飛び出し」又は滑り出ることを防止する助けとなるノーズ５０４を更に提供してもよい。図示した実施形態では、ノーズ５０４は、顎部１１０の一体的な延長部である。ノーズ５０４は、コネクタ３１４がポケット５０２から出るように付勢される場合、コネクタ３１４を実質的にトラップし停止する方向に、顎部１１０から延出する。
【００４２】
図６は、図３及び図４のリスト部１０６の、遠位クレビス３０２ａ及び第１の軸３０４ａの断面側面図である。いくつかの実施形態では、第１の延長部４０４ａによって画定される第１の孔４０８ａは、第１の内径６０２ａを有し得る。第２の延長部４０４ｂによって画定される第２の孔４０８ｂは、第１の内径４１２ａよりも大きい第２の内径６０２ｂを有してもよい。更に、第１の軸３０４ａは、圧入又は焼き嵌め処理で、第１の孔４０８ａ及び第２の孔４０８ｂと嵌合するように構成され、それ以外では嵌合するような大きさにされ得る。したがって、第１の軸３０４ａは、第１の端部６０６ａで第１の外径６０４ａを示し、第２の端部６０６ｂで第２の外径６０４ｂを示し、第２の外径６０４ｂが第１の外径６０４ａよりも小さいものであってよい。第１の内径６０２ａは、第１の外径６０４ａを受容するような大きさであってもよく、第２の内径６０２ｂは、第２の外径６０４ｂを受容するような大きさであってもよい。理解されるように、上記のことにより第１の軸３０４ａは、両方の端部６０６ａ、６０６ｂが対応する孔４０８ａ、４０８ｂに圧入される直前まで摩擦を生じないため、容易に組み立てを行おうとする際には有利であると示し得る。
【００４３】
図７は、１つ以上の追加の実施形態による、図３のエンドエフェクタ１０４の例示的な実施形態の側面図である。図示の実施形態では、動力軸コネクタ４１２は、遠位クレビス３０２ａ内に画定されたポケット４１８内に着座され、ポケット４１８から第１の延長部４０４ａと第２の延長部４０４ｂとの間に画定された空洞４０６の中へと、部分的に突出する。しかしながら、動力軸コネクタ４１２は、エンドエフェクタ１０４の底部（近位部分）上に画定された凹部７０２によって、エンドエフェクタ１０４の関節運動には干渉しないようになっている。図示されるように、凹部７０２は、動力軸コネクタ４１２がエンドエフェクタの動きを妨害しないように、動力軸コネクタ４１２の、ポケット４１８から突出する部分を収容するような大きさになっていてもよい。
【００４４】
図８は、１つ以上の追加の実施形態による、図３及び図４のエンドエフェクタ１０４及びリスト部１０６の一部位の、等角側面図である。図示されるように、遠位クレビス３０２ａの本体４０２は、２つのハードストップ８０２（１つが図示されているが、１つが図示されていない）、及び複数のチャネル８０４（２つが図示されているが、２つが図示されていない）を画定し得る。各ハードストップ８０２は、本体４０２上に画定され、対応する顎部１１０及び顎部１１２の「ヨー」運動を、所定の最大角度に制限するように配置された突起を備え得る。図示の実施形態では、ハードストップ８０２は、第２の顎部１１２のヨー関節運動を阻止するように構成され、一方、エンドエフェクタ１０４の反対側にある、不図示のハードストップは、第１の顎部１１０のヨー関節運動を阻止するように構成されている。いくつかの実施形態では、所定の最大角度は、約１００°であり得るが、代替的には、本開示の範囲から逸脱することなく、１００°よりも大きくなったり小さくなったりしてもよい。
【００４５】
複数のチャネル８０４は、エンドエフェクタ１０４の両側で、そこから近位に延在する駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄを受容するように構成されてもよい。図示の実施形態では、第２の駆動ケーブル３０８ｂ及び第３の駆動ケーブル３０８ｃは、２つの図示されているチャネル８０４を通って延在するように示され、一方、第１の駆動ケーブル３０８ａ及び第４の駆動ケーブル３０８ｄは、本体４０２の反対側にある、２つの不図示のチャネルを通って延在する。チャネル８０２は、通常の条件下では、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄがチャネル８０２と係合せず、したがって、システムに摩擦を導入しないような大きさになっている。
【００４６】
図９は、１つ以上の追加の実施形態による、図３及び図４のエンドエフェクタ１０４及びリスト部１０６の一部位の等角側面図である。近位クレビス３０２ｂは、説明のために第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂを露出させるために断面図で示されている。図示のように、第２の軸３０４ｂは第３の軸３０４ｃよりも大きく、各プーリ３１２ａ及び３１２ｂの外径は実質的に同一である。しかしながら、第２の軸３０４ｂが第３の軸３０４ｃよりも大きいため、第２の複数のプーリ３１２ｂの内径９０２ｂは、第１の複数のプーリ３１２ａの内径９０２ａよりも小さくてもよい。
【００４７】
上述のように、第１の複数のプーリ３１２ａ及び第２の複数のプーリ３１２ｂは協働的に、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄ（図３）の方向を、エンドエフェクタ１０４からエンドエフェクタ１０４へと延在する「Ｓ」字形経路を通じて変更させる。第２の複数のプーリ３１２ｂがより小さい内径９０２ｂを有していると言うことは、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄが「Ｓ」字形経路を通って通されるために駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄに適用される屈曲角は、より小さくなることに相当する。屈曲角がより小さいということは、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄが第２の複数のプーリ３１２ｂに接触しにくくなることに相当し、これは、動作中には、第３の軸３０４ｃ上の摩擦及び非効率を低減するという点で有利な結果をもたらす。
【００４８】
図１０は、１つ以上の実施形態による、細長いシャフト１０２の近位クレビス３０２ｂ及び遠位端部３０６の分解図である。近位クレビス３０２ｂは、本開示の範囲から逸脱することなく、種々の方法でシャフト１０２の遠位端部３０６に連結されてもよい。近位クレビス３０２ｂがシャフト１０２の遠位端部３０６に連結され得る例示的な方法としては、ねじ係合、溶接、ろう付け、工業用接着剤、１つ以上の機械的締結具、締まり嵌め（例えば、圧入、焼き嵌めなど）、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４９】
いくつかの実施形態では、図示されるように、近位クレビス３０２ｂは、近位クレビス３０２ｂの内部１００２内に、シャフト１０２の遠位端部３０６を受容することによって、遠位端部３０６に連結されてもよい。シャフト１０２の遠位端部３０６は、近位クレビス３０２ｂの内部１００２内に受容されるような大きさになっている、環状凹部１００４を画定し得る。いくつかの実施形態では、環状凹部１００４は、締まり嵌め（例えば、圧入、焼き嵌めなど）を介して、内部１００２内に受容されてもよい。締まり嵌めによる連結は、溶接、ろう付け、又は接着剤によって強化され得る。
【００５０】
いくつかの実施形態では、シャフト１０２の遠位端部３０６は、１つ以上のキー溝１００６（１つは図示され、１つは図示されていない）を画定してもよく、１つ以上の対応するキー１００８（１つは図示され、１つは図示されていない）が、近位クレビス３０２ｂの内部１００２内に提供されてもよい。遠位端部３０６が内部１００２内に受容される場合、１つ又は複数のキー溝１００６は、１つ又は複数のキー１００８と位置揃えされて受容するように構成されてもよく、それによって、シャフト１０２に対するリスト部１０６（図３）の回転を防止する。更に、１つ又は複数のキー１００８を１つ又は複数のキー溝１００６と嵌合させることにより、シャフト１０２が所定の角度の向きでのみ近位クレビス３０２ｂに結合することが確実となり、それにより、リスト部１０６が既知の構成でシャフト１０２と位置揃えされることを確実にするという点で、有利な結果をもたらし得る。
【００５１】
図１１は、１つ以上の追加の実施形態による、エンドエフェクタ１０４及びリスト部１０６の等角断面図である。より具体的に言えば、近位クレビス３０２ｂの内部１００２の図が示されている。いくつかの実施形態では、近位クレビス３０２ｂは、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄ（図３）及び動力軸ケーブル３１６を受容するように構成された複数のチャネル１１０２を画定し得る。したがって、図１１には３つのチャネル１１０２のみが示されているが、チャネル１１０２の数は、一般に、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄの数と動力軸ケーブル３１６の２つの端部の数との合計に等しい。
【００５２】
いくつかの実施形態では、封止部１１０４が、近位クレビス３０２ｂの内部１００２内に設けられてもよい。少なくとも１つの実施形態において、封止部１１０４は、シリコーン封止部を備えてもよく、駆動ケーブル３０８ａ〜３０８ｄ（図３）と動力軸ケーブル３１６とは、摩擦生成をほとんど又は全く伴わずに封止部１１０４を通過し得る。封止部１１０４は、外科手術中の送気を維持する助けになると言う点で有利な結果をもたらし得るが、また、破片、血液、及び他の物質がシャフト１０２（図３及び図１０）及び外科用ツールの他の部分の中に入ることを防止するのに役立つ障壁を提供し得る。
【００５３】
本明細書に開示される実施形態は、
Ａ駆動ハウジングと、駆動ハウジングから延出する細長いシャフトと、エンドエフェクタを細長いシャフトに連結し、遠位クレビスと近位クレビスとを含むリスト部であって、遠位クレビスが、エンドエフェクタを遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有し、近位クレビスが、細長いシャフトの遠位端部に連結され、遠位クレビスを近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する、リスト部と、駆動ハウジングとエンドエフェクタとの間に延在する複数の駆動ケーブルであって、複数の駆動ケーブルのうちの１つ以上の移動により、エンドエフェクタを、第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動させる、複数の駆動ケーブルと、駆動ハウジングから延出し、遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルであって、複数の駆動ケーブルの移動により、第２の軸を通って延在し、かつ第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りでエンドエフェクタを対応的に枢動させる、動力軸ケーブルと、を備える、外科用ツール。
【００５４】
Ｂ．外科用ツールを操作する方法であって、手術のために、患者に隣接させて外科用ツールを位置決めすることであって、外科用ツールが、駆動ハウジングと、駆動ハウジングから延出する細長いシャフトと、エンドエフェクタを細長いシャフトに連結し、遠位クレビスと近位クレビスとを含むリスト部であって、遠位クレビスが、エンドエフェクタを遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有し、近位クレビスが、細長いシャフトの遠位端部に連結され、遠位クレビスを近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する、リスト部と、駆動ハウジングとエンドエフェクタとの間に延在する複数の駆動ケーブルと、駆動ハウジングから延出し、遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルと、を含む、外科用ツールを位置決めすること、を含む方法。この方法は、複数の駆動ケーブルのうちの１つ以上を移動させ、それによってエンドエフェクタを、第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動させること、及び動力軸ケーブルを移動させて、それによって、第２の軸を通って延在し、かつ第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りで、エンドエフェクタを枢動させること、を更に含む。
【００５５】
Ｃ．外科用ツールの細長いシャフトにエンドエフェクタを連結する、外科用ツール用の動力軸リスト部であって、第１の軸を有する遠位クレビスであって、第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動可能であるエンドエフェクタが、第１の軸において遠位クレビスに回転可能に装着されている、遠位クレビスと、細長いシャフトの遠位端部に連結されるように構成され、第２の軸を有する近位クレビスであって、第２の軸において、遠位クレビスが近位クレビスに回転可能に装着されている、近位クレビスと、遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルであって、動力軸ケーブルの移動により、第２の軸を通って延在し、かつ第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りでエンドエフェクタを対応的に枢動させる、動力軸ケーブルと、を備える、動力軸リスト部。
【００５６】
実施形態Ａ、Ｂ、及びＣのそれぞれは、以下の追加的要素のうちの１つ以上を、任意の組み合わせで有していてよい：
要素１：リスト部が、遠位クレビスに画定されたポケットであって、動力軸ケーブルに固定された動力軸コネクタを受容するような大きさになっている、ポケットと、遠位クレビスによって提供された内側プーリであって、第２の軸を同心円状に囲む内側溝を画定する、内側プーリと、を更に含み、動力軸ケーブルが内側溝内に受容されている。要素２：動力軸コネクタの一部位がポケットから突出し、かつ第１の枢動軸線の周りのエンドエフェクタの移動を動力軸コネクタが妨げないよう、動力軸コネクタの一部位を収容するために、凹部がエンドエフェクタ上に画定されている。要素３：リスト部が、第２の軸において近位クレビスに装着された第１の複数のプーリと、第２の軸の近位側に位置する第３の軸において近位クレビスに装着された第２の複数のプーリと、を更に含み、第１の複数のプーリ及び第２の複数のプーリが協働的に、複数の駆動ケーブルの方向を、「Ｓ」字形経路を通じて変更させる一方で、動力軸ケーブルが遠位クレビスに直接送られている。要素４：第１の複数のプーリ及び第２の複数のプーリのうちの各プーリの外径が同じであるが、第２の複数のプーリのうちの各プーリの内径は、第１の複数のプーリのうちの各プーリの内径よりも小さい。要素５：エンドエフェクタは、互いに対向する第１の顎部及び第２の顎部を含み、複数の駆動ケーブルの移動により、第１の顎部及び第２の顎部のうちの一方又は両方を、ヨー関節運動で、第１の枢動軸線の周りで枢動させ、動力軸ケーブルの移動により、エンドエフェクタを、ピッチ関節運動で、第２の枢動軸線の周りで移動させる。要素６：複数の駆動ケーブルが、第１のポケット内で第１の顎部に装着された第１のコネクタにおいて連結された第１の一対の駆動ケーブルと、第２のポケット内で第２の顎部に装着された第２のコネクタにおいて連結された第２の一対の駆動ケーブルと、を含み、各顎部からノーズが延出し、第１のコネクタ及び第２のコネクタを、第１のポケット及び第２のポケット内にそれぞれ維持する。要素７：遠位クレビスが、第１の顎部及び第２の顎部のうちの少なくとも１つのヨー関節運動を、所定の最大角度に制限するように配置された、少なくとも１つのハードストップを提供する。要素８：細長いシャフトの遠位端部が、近位クレビスの内部内に受容され、細長いシャフトの遠位端部が、近位クレビスの内部内に設けられた１つ以上の対応するキーと嵌合可能な１つ以上のキー溝を画定する。要素９：遠位クレビスが複数のチャネルを提供し、各駆動ケーブルが、エンドエフェクタから近位方向に延出し、複数のチャネルのうちの対応するチャネルに接触することなく、複数のチャネルのうちの対応するチャネルを通過する。要素１０：エンドエフェクタが、鉗子、組織把持器具、ニードルドライバ、ハサミ、電気焼灼ツール、ステープラ、クリップアプライヤ、吸引ツール、潅注ツール、撮像装置、バブコック、開創器、フック、スパチュラ、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されている。
【００５７】
要素１１：エンドエフェクタが、互いに対向する第１の顎部及び第２の顎部を含み、複数の駆動ケーブルのうちの１つ以上を移動させることが、第１の顎部及び第２の顎部の一方又は両方を、ヨー関節運動で、第１の枢動軸線の周りで枢動させることを含み、動力軸ケーブルを移動させることが、エンドエフェクタを、ピッチ関節運動で、第２の枢動軸線の周りで移動させることを含む。要素１２：近位クレビスの内部内に設けられた封止部を用いて、送気を維持する助けとすることを更に含む。
【００５８】
要素１３：遠位クレビス内に画定されたポケットであって、動力軸ケーブルに固定された動力軸コネクタを受容するような大きさになっている、ポケットと、遠位クレビスによって提供された内側プーリであって、第２の軸を同心円状に囲む内側溝を画定する、内側プーリと、を更に備え、動力軸ケーブルが内側溝内に受容されている。要素１４：動力軸コネクタが、クリンプ、溶接取り付け、ろう付け取り付け、接着剤結合、機械的締結具、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される取り付け機構を備える。要素１５：第２の軸に装着された第１の複数のプーリと、第３の軸に装着された第２の複数のプーリであって、第３の軸が近位クレビスに連結されかつ第２の軸の近位側に位置する、第２の複数のプーリと、を更に備え、第１の複数のプーリ及び第２の複数のプーリのうちの各プーリの外径が同じであるが、第２の複数のプーリのうちの各プーリの内径が、第１の複数のプーリのうちの各プーリの内径よりも小さい。要素１６：遠位クレビスが、第１の内径を有する第１の孔を画定する第１の延長部と、第１の延長部から横方向にオフセットされ、第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２の孔を画定する第２の延長部と、を提供し、第１の軸が、第１の孔及び第２の孔を通って延在可能であり、かつ、第１の軸が、第１の内径と同様の第１の外径を有する第１の端部と、第２の内径と同様の第２の外径を有する第２の端部とを提供する。要素１７：近位クレビスの内部内に設けられた封止部を更に備える。
【００５９】
非限定的な例として、上記Ａ、Ｂ、及びＣに適用可能な例示的な組み合わせとしては、要素１と要素２との組み合わせ、要素３と要素４との組み合わせ、要素５と要素６との組み合わせ、要素５と要素７との組み合わせ、及び要素１３と要素１４との組み合わせが挙げられる。
【００６０】
したがって、開示されるシステム及び方法は、言及された目的及び利点、並びにそれらに固有の目的及び利点を達成するために、十分に適合される。上に開示されている特定の実施形態は、単なる例示に過ぎず、本開示の教示は、当業者には明らかな、開示されているものとは異なるが同等の方法で修正及び実施され得るため、当業者は本明細書の教示の利益を受けられる。更に、以下の特許請求の範囲に記載されるもの以外は、本明細書に示される構造又は設計の詳細に対する制限を意図するものではない。したがって、上記に開示された特定の例示的実施形態は、変更、組み合わせ、又は修正されてもよく、そのような全ての変形は、本開示の範囲内であると考えられるということは明白である。本明細書に例示的に開示されるシステム及び方法は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素、及び／又は本明細書に開示され任意の要素の不在下でも好適に実施され得る。組成物及び方法が、種々の構成要素又は工程を「備える（comprising）」、「含有する（containing）」、又は「含む（including）」という用語で説明されているが、組成物及び方法はまた、そうした種々の構成要素及び工程「から本質的になる」又はそれら「からなる」こともできる。上に開示されている全ての数及び範囲は、ある程度異なる場合がある。下限及び上限を有する数値範囲が開示されるときはいつでも、その範囲内に含まれる任意の数及び任意の含まれる範囲が個別具体的に開示されているものとする。具体的には、本明細書に開示される値の全ての範囲（「約ａから約ｂまで」、又は同等に、「約ａからｂ」、又は同等に「約ａ〜ｂ」という形式のもの）は、より広範な値の範囲内に包含される全ての数及び範囲を記載しているものと理解されるべきである。また、特許請求の範囲における用語は、特許権者によって明示的かつ明確に定義されない限り、平易で通常の意味を有する。更に、請求項で使用するとき、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、本明細書において、それが導入する要素のうちの１つ又は２つ以上を意味するように定義される。本明細書中の単語又は用語の使用と本明細書に参照により組み込まれ得る１つ以上の特許又は他の文書における使用との間に矛盾が存在する場合、本明細書と一致する定義を採用すべきである。
【００６１】
本明細書で使用するとき、一連の項目に先行する「少なくとも１つの」という語句が用いられ、項目のうちのいずれかを分離するために「及び」又は「又は」という用語が使われている場合は、その「少なくとも１つの」という用語は、リストの各メンバー（すなわち、各項目）ではなく、リストを全体として修飾する。「少なくとも１つの」という語句は、項目のうちの任意の１つのうちの少なくとも１つ、及び／又は項目の任意の組み合わせのうちの少なくとも１つ、及び／又は項目のそれぞれのうちの少なくとも１つを含む意味を可能にする。例として、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」又は「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つ」はそれぞれ、Ａのみ、Ｂのみ、若しくはＣのみ、Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組み合わせ、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣのそれぞれのうちの少なくとも１つを指す。
【００６２】
〔実施の態様〕
（１）  駆動ハウジングと、
前記駆動ハウジングから延出する細長いシャフトと、
エンドエフェクタを前記細長いシャフトに連結し、遠位クレビスと近位クレビスとを含むリスト部であって、前記遠位クレビスが、前記エンドエフェクタを前記遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有し、前記近位クレビスが、前記細長いシャフトの遠位端部に連結され、前記遠位クレビスを前記近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する、リスト部と、
前記駆動ハウジングと前記エンドエフェクタとの間に延在する複数の駆動ケーブルであって、前記複数の駆動ケーブルのうちの１つ以上の移動により、前記エンドエフェクタを、前記第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動させる、複数の駆動ケーブルと、
前記駆動ハウジングから延出し、前記遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルであって、前記動力軸ケーブルの移動により、前記第２の軸を通って延在し、かつ前記第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りで前記エンドエフェクタを対応的に枢動させる、動力軸ケーブルと、
を備える、外科用ツール。
（２）  前記リスト部が、
前記遠位クレビスに画定されたポケットであって、前記動力軸ケーブルに固定された動力軸コネクタを受容するような大きさになっている、ポケットと、
前記遠位クレビスによって提供された内側プーリであって、前記第２の軸を同心円状に囲む内側溝を画定する、内側プーリと、を更に含み、
前記動力軸ケーブルが前記内側溝内に受容されている、実施態様１に記載の外科用ツール。
（３）  前記動力軸コネクタの一部が前記ポケットから突出し、かつ
前記第１の枢動軸線の周りの前記エンドエフェクタの移動を前記動力軸コネクタが妨げないよう、前記動力軸コネクタの前記一部を収容するために、凹部が前記エンドエフェクタ上に画定されている、実施態様２に記載の外科用ツール。
（４）  前記リスト部が、
前記第２の軸において前記近位クレビスに装着された第１の複数のプーリと、
前記第２の軸の近位側に位置する第３の軸において前記近位クレビスに装着された第２の複数のプーリと、
を更に含み、
前記第１の複数のプーリ及び前記第２の複数のプーリが協働的に、前記複数の駆動ケーブルの方向を、「Ｓ」字形経路を通じて変更させる一方で、前記動力軸ケーブルが前記遠位クレビスに直接送られている、実施態様１に記載の外科用ツール。
（５）  前記第１の複数のプーリ及び前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの外径が同じであるが、前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの内径は、前記第１の複数のプーリのうちの各プーリの内径よりも小さい、実施態様４に記載の外科用ツール。
【００６３】
（６）  前記エンドエフェクタは、互いに対向する第１の顎部及び第２の顎部を含み、
前記複数の駆動ケーブルの移動により、前記第１の顎部及び前記第２の顎部のうちの一方又は両方を、ヨー関節運動（yaw articulation）で、前記第１の枢動軸線の周りで枢動させ、
前記動力軸ケーブルの移動により、前記エンドエフェクタを、ピッチ関節運動（pitch articulation）で、前記第２の枢動軸線の周りで移動させる、実施態様１に記載の外科用ツール。
（７）  前記複数の駆動ケーブルが、
第１のポケット内で前記第１の顎部に装着された第１のコネクタにおいて連結された第１の一対の駆動ケーブルと、
第２のポケット内で前記第２の顎部に装着された第２のコネクタにおいて連結された第２の一対の駆動ケーブルと、
を含み、
各顎部からノーズが延出し、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタを、前記第１のポケット及び前記第２のポケット内にそれぞれ維持する、実施態様６に記載の外科用ツール。
（８）  前記遠位クレビスが、前記第１の顎部及び前記第２の顎部のうちの少なくとも１つの前記ヨー関節運動を、所定の最大角度に制限するように配置された、少なくとも１つのハードストップを提供する、実施態様６に記載の外科用ツール。
（９）  前記細長いシャフトの遠位端部が、前記近位クレビスの内部内に受容され、
前記細長いシャフトの前記遠位端部が、前記近位クレビスの前記内部内に設けられた１つ以上の対応するキーと嵌合可能な１つ以上のキー溝を画定する、実施態様１に記載の外科用ツール。
（１０）  前記遠位クレビスが複数のチャネルを提供し、
各駆動ケーブルが、前記エンドエフェクタから近位方向に延出し、前記複数のチャネルのうちの対応するチャネルに接触することなく、前記複数のチャネルのうちの前記対応するチャネルを通過する、実施態様１に記載の外科用ツール。
【００６４】
（１１）  前記エンドエフェクタが、鉗子、組織把持器具、ニードルドライバ、ハサミ、電気焼灼ツール、ステープラ、クリップアプライヤ、吸引ツール、潅注ツール、撮像装置、バブコック、開創器、フック、スパチュラ、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択されている、実施態様１に記載の外科用ツール。
（１２）  外科用ツールを操作する方法であって、
手術のために、患者に隣接させて前記外科用ツールを位置決めすることであって、前記外科用ツールが、
駆動ハウジングと、
前記駆動ハウジングから延出する細長いシャフトと、
エンドエフェクタを前記細長いシャフトに連結し、遠位クレビスと近位クレビスとを含むリスト部であって、前記遠位クレビスが、前記エンドエフェクタを前記遠位クレビスに回転可能に装着する第１の軸を有し、前記近位クレビスが、前記細長いシャフトの遠位端部に連結され、前記遠位クレビスを前記近位クレビスに回転可能に装着する第２の軸を有する、リスト部と、
前記駆動ハウジングと前記エンドエフェクタとの間に延在する複数の駆動ケーブルと、
前記駆動ハウジングから延出し、前記遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルと、を含む、
前記外科用ツールを位置決めすること、
前記複数の駆動ケーブルのうちの１つ以上を移動させ、それによって前記エンドエフェクタを、前記第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動させること、及び
前記動力軸ケーブルを移動させて、それによって、前記第２の軸を通って延在し、かつ前記第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りで、前記エンドエフェクタを枢動させること
を含む、方法。
（１３）  前記エンドエフェクタが、互いに対向する第１の顎部及び第２の顎部を含み、
前記複数の駆動ケーブルのうちの前記１つ以上を移動させることが、前記第１の顎部及び前記第２の顎部の一方又は両方を、ヨー関節運動で、前記第１の枢動軸線の周りで枢動させることを含み、
前記動力軸ケーブルを移動させることが、前記エンドエフェクタを、ピッチ関節運動で、前記第２の枢動軸線の周りで移動させることを含む、実施態様１２に記載の方法。
（１４）  前記近位クレビスの内部内に設けられた封止部を用いて、送気を維持する助けとすることを更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１５）  外科用ツールの細長いシャフトにエンドエフェクタを連結する、前記外科用ツール用の動力軸リスト部であって、
第１の軸を有する遠位クレビスであって、前記第１の軸を通って延在する第１の枢動軸線の周りで関節運動可能である前記エンドエフェクタが、前記第１の軸において前記遠位クレビスに回転可能に装着されている、遠位クレビスと、
前記細長いシャフトの遠位端部に連結されるように構成され、第２の軸を有する近位クレビスであって、前記第２の軸において、前記遠位クレビスが前記近位クレビスに回転可能に装着されている、近位クレビスと、
前記遠位クレビスに装着された動力軸ケーブルであって、前記動力軸ケーブルの移動により、前記第２の軸を通って延在し、かつ前記第１の枢動軸線に垂直な第２の枢動軸線の周りで前記エンドエフェクタを対応的に枢動させる、動力軸ケーブルと、
を備える、動力軸リスト部。
【００６５】
（１６）  前記遠位クレビス内に画定されたポケットであって、前記動力軸ケーブルに固定された動力軸コネクタを受容するような大きさになっている、ポケットと、
前記遠位クレビスによって提供された内側プーリであって、前記第２の軸を同心円状に囲む内側溝を画定する、内側プーリと、を更に備え、
前記動力軸ケーブルが前記内側溝内に受容されている、実施態様１５に記載の動力軸。
（１７）  前記動力軸コネクタが、クリンプ、溶接取り付け、ろう付け取り付け、接着剤結合、機械的締結具、及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される取り付け機構を備える、実施態様１６に記載の動力軸。
（１８）  前記第２の軸に装着された第１の複数のプーリと、
第３の軸に装着された第２の複数のプーリであって、前記第３の軸が前記近位クレビスに連結されかつ前記第２の軸の近位側に位置する、第２の複数のプーリと、を更に備え、
前記第１の複数のプーリ及び前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの外径が同じであるが、前記第２の複数のプーリのうちの各プーリの内径が、前記第１の複数のプーリのうちの各プーリの内径よりも小さい、実施態様１５に記載の動力軸。
（１９）  前記遠位クレビスが、
第１の内径を有する第１の孔を画定する第１の延長部と、
前記第１の延長部から横方向にオフセットされ、前記第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２の孔を画定する第２の延長部と、
を提供し、
前記第１の軸が、前記第１の孔及び前記第２の孔を通って延在可能であり、かつ、
前記第１の軸が、前記第１の内径と同様の第１の外径を有する第１の端部と、前記第２の内径と同様の第２の外径を有する第２の端部とを提供する、実施態様１５に記載の動力軸。
（２０）  前記近位クレビスの内部内に設けられた封止部を更に備える、実施態様１５に記載の動力軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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】
2020534947.tif 000011
【図１０】
2020534947.tif 000012
【図１１】
2020534947.tif 000013
【国際調査報告】
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2020534947.tif 000015
2020534947.tif 000016
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