特許 6804595 小型リストを有する手術ツール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6804595

(24)【登録日】2020年12月4日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】小型リストを有する手術ツール

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20201214BHJP

【ＦＩ】

   A61B34/35

【請求項の数】18

【全頁数】54

(21)【出願番号】特願2019-135098(P2019-135098)

(22)【出願日】2019年7月23日

(62)【分割の表示】特願2018-27859(P2018-27859)の分割

【原出願日】2010年11月12日

(65)【公開番号】特開2019-202167(P2019-202167A)

(43)【公開日】2019年11月28日

【審査請求日】2019年7月23日

(31)【優先権主張番号】61/260,903

(32)【優先日】2009年11月13日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/260,910

(32)【優先日】2009年11月13日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/260,915

(32)【優先日】2009年11月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510253996

【氏名又は名称】インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム バーバンク

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー ダーカス ザ セカンド

(72)【発明者】

【氏名】トッド マーフィー

【審査官】 高松 大

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１２６９５５（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２００９／０３９５０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２６４９３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１１２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３８００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ３４／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

器具シャフト軸に沿って細長い器具シャフトと、
前記器具シャフト軸からオフセットされる駆動シャフト軸の周囲での回転のための前記器具シャフトに載置される駆動シャフトと、
エンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、前記エンドエフェクタの配向が前記器具シャフトに対してピッチ軸の周囲およびヨー軸の周囲で変化し得るように、前記器具シャフトと連結されている、エンドエフェクタと、
被駆動シャフトであって、前記被駆動シャフトは、前記エンドエフェクタに対して固定された被駆動シャフト軸の周囲での前記エンドエフェクタに対する前記被駆動シャフトの回転を介して前記エンドエフェクタの特徴を関節動作させるように前記エンドエフェクタと連結されている、被駆動シャフトと、
連結部材であって、前記連結部材は、前記駆動シャフト軸および前記被駆動シャフト軸が非平行であるときに前記駆動シャフトの回転速度および前記被駆動シャフトの回転速度が実質的に等しくなるように前記駆動シャフトと前記被駆動シャフトとを連結する、連結部材と
を備える、低侵襲手術ツール。

【請求項2】

複数の引張部材をさらに備え、前記複数の引張部材は、前記器具シャフトを通して延在しており、かつ、前記エンドエフェクタに移動可能に接続されており、前記複数の引張部材は、前記器具シャフトに対して前記ピッチ軸および前記ヨー軸の周囲で前記エンドエフェクタを作動させるように構成されている、請求項１に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項3】

前記複数の引張部材は、４つの引張ロッドを含む、請求項２に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項4】

前記連結部材は、連結部材の第１端および連結部材の第２端を備え、連結部材軸が、前記連結部材の第１端と前記連結部材の第２端との間に画定され、
前記駆動シャフトは、前記駆動シャフト軸の周囲での前記駆動シャフトの回転が前記連結部材軸の周囲での前記連結部材の回転を生じるように、前記連結部材の第１端と軸方向かつ回転可能に連結され、
前記被駆動シャフトは、前記連結部材軸の周囲での前記連結部材の回転が前記被駆動シャフト軸の周囲での前記被駆動シャフトの回転を生じるように、前記連結部材の第２端と軸方向かつ回転可能に連結され、
前記駆動シャフトは、前記駆動シャフト軸と前記被駆動シャフト軸との間の角度が前記駆動シャフトおよび前記被駆動シャフトの回転中に変化する場合に、
前記駆動シャフト軸と前記連結部材軸の間、および
前記被駆動シャフト軸と前記連結部材軸の間
の等角を維持するように、前記被駆動シャフトを係合する、請求項１に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項5】

前記駆動シャフトは、球状である駆動シャフトの歯車の歯を備え、前記被駆動シャフトは、球状であり前記駆動シャフトの歯車の歯を係合する被駆動シャフトの歯車の歯を備える、請求項４に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項6】

前記駆動シャフトと前記駆動シャフトの歯車の歯とが一体化して形成されること、および、
前記被駆動シャフトと前記被駆動シャフトの歯車の歯とが一体化して形成されること
のうちの少なくとも一方である、請求項５に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項7】

連結部材の第１端の容器と、
前記連結部材の第１端の容器を横断する連結ピンと、
前記連結部材の第１端の容器とインターフェースする駆動シャフト遠位端の外面と、
前記連結部材軸と前記駆動シャフト軸との間の角度の範囲の全体を通して前記連結ピンを受容する駆動シャフト遠位端スロットであって、前記連結ピンと前記駆動シャフト遠位端スロットとの間の相互作用は、前記駆動シャフトの回転が前記連結部材の回転を生じるように、前記駆動シャフトと前記連結部材とを連結する、駆動シャフト遠位端スロットと
をさらに備える、請求項４に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項8】

前記駆動シャフトと前記連結ピンとを連結するためのクロスピンをさらに備え、前記クロスピンは、前記連結ピンを横断するように配向され、かつ前記駆動シャフトに対する回転のために載置される、請求項７に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項9】

前記駆動シャフトまたは前記被駆動シャフトのうちの少なくとも一方は、それぞれの突起部を備え、
前記連結部材は、前記連結部材軸に沿って配置される駆動容器および被駆動容器を画定する管状構造を備え、
前記駆動容器または前記被駆動容器のうちの少なくとも一方は、前記それぞれの突起部を受容し、前記駆動シャフト軸と前記被駆動シャフト軸との間の角度の範囲を通して前記それぞれの突起部を収容するように構成されたそれぞれのスロットを備え、
前記それぞれの突起部は、前記駆動シャフトと前記連結部材との間、または前記被駆動シャフトと前記連結部材との間のうちの少なくとも一方の回転運動を伝えるように、前記それぞれのスロットと相互作用する、請求項４に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項10】

前記器具シャフト軸からオフセットされる第２の駆動シャフト軸の周囲での回転のための前記器具シャフトに載置される第２の駆動シャフトと、
第２の被駆動シャフトであって、前記第２の被駆動シャフトは、前記エンドエフェクタに対して固定されかつ前記エンドエフェクタの第２の特徴を関節動作させる第２の被駆動シャフト軸の周囲での前記エンドエフェクタに対する回転のために前記エンドエフェクタと連結されている、第２の被駆動シャフトと、
第２の連結部材であって、前記第２の連結部材は、前記第２の駆動シャフト軸および前記第２の被駆動シャフト軸が非平行であるときに前記第２の駆動シャフトの回転速度および前記第２の被駆動シャフトの回転速度が実質的に等しくなるように前記第２の駆動シャフトと前記第２の被駆動シャフトとを連結する、第２の連結部材と
をさらに備える、請求項１に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項11】

複数の引張部材をさらに備え、前記複数の引張部材は、前記器具シャフトを通して延在しており、かつ、前記エンドエフェクタに移動可能に接続されており、前記複数の引張部材は、前記器具シャフトに対して前記ピッチ軸および前記ヨー軸の周囲で前記エンドエフェクタを作動させるように構成されている、請求項１０に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項12】

前記複数の引張部材は、４つの引張ロッドを含む、請求項１１に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項13】

前記第２の連結部材は、第２の連結部材の第１端および第２の連結部材の第２端を備え、第２の連結部材軸が前記第２の連結部材の第１端と前記第２の連結部材の第２端との間に画定されており、
前記第２の駆動シャフトは、前記第２の駆動シャフト軸の周囲での前記第２の駆動シャフトの回転が前記第２の連結部材軸の周囲での前記第２の連結部材の回転を生じるように、前記第２の連結部材の第１端に軸方向かつ回転可能に連結され、
前記第２の被駆動シャフトは、前記第２の連結部材軸の周囲での前記第２の連結部材の回転が前記第２の被駆動シャフト軸の周囲での前記第２の被駆動シャフトの回転を生じるように、前記第２の連結部材の第２端に軸方向かつ回転可能に連結され、
前記第２の駆動シャフトは、前記第２の駆動シャフト軸と前記第２の被駆動シャフト軸との間の角度が前記第２の駆動シャフトおよび前記第２の被駆動シャフトの回転中に変化する場合に、
前記第２の駆動シャフト軸と前記第２の連結部材軸との間、および
前記第２の被駆動シャフト軸と前記第２の連結部材軸との間
の等角を維持するように、前記第２の被駆動シャフトに係合する、請求項１０に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項14】

前記第２の駆動シャフトは、球状である第２の駆動シャフトの歯車の歯を備え、前記第２の被駆動シャフトは、球状であり前記第２の駆動シャフトの歯車の歯を係合する第２の被駆動シャフトの歯車の歯を備える、請求項１３に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項15】

前記第２の駆動シャフトと前記第２の駆動シャフトの歯車の歯とが一体化して形成されること、および、
前記第２の被駆動シャフトと前記第２の被駆動シャフトの歯車の歯とが一体化して形成されること
のうちの少なくとも一方である、請求項１４に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項16】

第２の連結部材の第１端の容器と、
前記第２の連結部材の第１端の容器を横断する第２の連結ピンと、
前記第２の連結部材の第１端の容器とインターフェースする第２の駆動シャフト遠位端の外面と、
前記第２の連結部材軸と前記第２の駆動シャフト軸との間の角度の範囲の全体を通して前記第２の連結ピンを受容する第２の駆動シャフト遠位端スロットであって、前記第２の連結ピンと前記第２の駆動シャフト遠位端スロットとの間の相互作用は、前記第２の駆動シャフトの回転が前記第２の連結部材の回転を生じるように、前記第２の駆動シャフトと前記第２の連結部材とを連結する、第２の駆動シャフト遠位端スロットと
をさらに備える、請求項１３に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項17】

前記第２の駆動シャフトと前記第２の連結ピンとを連結するための第２のクロスピンをさらに備え、前記第２のクロスピンは、前記第２の連結ピンを横断するように配向され、かつ前記第２の駆動シャフトに対する回転のために載置される、請求項１６に記載の低侵襲手術ツール。

【請求項18】

前記第２の駆動シャフトまたは前記第２の被駆動シャフトのうちの少なくとも一方は、それぞれの突起部を備え、
前記第２の連結部材は、前記第２の連結部材軸に沿って配置される駆動容器および被駆動容器を画定する管状構造を備え、
前記駆動容器または前記被駆動容器のうちの少なくとも一方は、前記それぞれの突起部を受容し、前記それぞれの突起部を前記第２の駆動シャフト軸と前記第２の被駆動シャフト軸との間の角度の範囲を通して収容するように構成されたそれぞれのスロットを備え、
前記それぞれの突起部は、前記第２の駆動シャフトおよび前記第２の連結部材の間または前記第２の被駆動シャフトおよび前記第２の連結部材の間のうちの少なくとも１つの回転運動を伝えるように前記それぞれのスロットと相互作用する、請求項１３に記載の低侵襲手術ツール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願に対する相互参照）
本願は、２００９年１１月１３日出願の米国仮出願番号６１／２６０，９０３（代理人事件番号ＩＳＲＧ０２３２０ＰＲＯＶ、名称「ＷＲＩＳＴ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＢＹ ＬＩＮＫＥＤ ＴＥＮＳＩＯＮ ＭＥＭＢＥＲＳ」）、２００９年１１月１３日出願の米国仮出願番号６１／２６０，９１０（代理人事件番号ＩＳＲＧ０２３４０ＰＲＯＶ、名称「ＤＯＵＢＬＥ ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＪＯＩＮＴ」）、および、２００９年１１月１３日出願の米国仮出願番号６１／２６０，９１５（代理人事件番号ＩＳＲＧ０２３５０ＰＲＯＶ、名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＴＯＯＬ ＷＩＴＨ Ａ ＴＷＯ ＤＥＧＲＥＥ ＯＦ ＦＲＥＥＤＯＭ ＷＲＩＳＴ」）の利益を主張し、これらの仮出願の全開示は本明細書において参考として援用される。本願は、２００９年１１月１３日出願の米国仮出願番号６１／２６０，９０７（代理人事件番号ＩＳＲＧ０２３３０ＰＲＯＶ、名称「ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＷＩＴＨ ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ ＣＬＯＳＩＮＧ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ」）および２００９年１１月１３日出願の米国仮出願番号６１／２６０，９１９（代理人事件番号ＩＳＲＧ０２３６０ＰＲＯＶ、名称「ＭＯＴＯＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＰＡＲＡＬＬＥＬ ＤＲＩＶＥ ＳＨＡＦＴＳ ＷＩＴＨＩＮ ＡＮ ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＴＬＹ ＲＯＴＡＴＩＮＧ ＭＥＭＢＥＲ」）に関連し、これらの仮出願の全開示は本明細書において参考として援用される。

【背景技術】

【0002】

低侵襲手術技法は、診断または外科的手技中に損傷される外部組織の量を低減し、それにより、患者の回復時間、不快感、および有害な副作用を低減することを目的としている。結果として、低侵襲手術技法を使用して、標準的な手術の入院の平均的長さが有意に短縮されてもよい。また、患者の回復時間、患者の不快感、手術の副作用、および仕事を休む時間も、低侵襲手術で低減されてもよい。

【0003】

低侵襲手術の一般的な形態は、内視鏡検査であり、内視鏡検査の一般的な形態は、腹腔の内側の低侵襲検査および手術である、腹腔鏡検査である。標準的な腹腔鏡手術では、患者の腹部がガスで吹送され、腹腔鏡器具用の進入ポートを提供するように、カニューレスリーブが小（約１／２インチ以下）切開を通過させられる。

【0004】

腹腔鏡手術器具は、概して、手術野を視認するための内視鏡（腹腔鏡）と、手術部位で作業するためのツールとを含む。作業ツールは、各ツールの作業端またはエンドエフェクタが、延長チューブ（例えば、器具シャフトまたは主シャフトとしても知られる）によってそのハンドルから分離されることを除いて、従来の（切開）手術で使用されるものと典型的には同様である。エンドエフェクタは、例えば、クランプ、把持装置、鋏、吻合器、焼灼ツール、線形カッター、または針ホルダを含むことができる。

【0005】

外科的手技を行うために、外科医は、作業ツールを、内部手術部位までカニューレスリーブに通過させ、腹部の外側からそれらを操作する。外科医は、内視鏡から得られる手術部位の画像を表示するモニタから、手技を視認する。同様の内視鏡技法が、例えば、関節鏡検査、後腹膜鏡検査、骨盤鏡検査、腎盂鏡検査、膀胱鏡検査、脳槽鏡検査、洞房鏡検査、子宮鏡検査、尿道鏡検査、および同等物で採用される。

【0006】

低侵襲遠隔手術ロボットシステムは、内部手術部位で作業するときに外科医の器用さを増大させるように、および外科医が遠隔場所（滅菌野の外側）から患者に手術をすることを可能にするように、開発されている。遠隔手術システムでは、外科医にはしばしば、制御コンソールにおいて手術部位の画像が提供される。好適なビューアまたはディスプレイ上で手術部位の３次元画像を視認しながら、外科医は、制御コンソールのマスタ入力または制御デバイスを操作することによって、患者に外科的手技を行う。マスタ入力デバイスのそれぞれは、サーボ機械的に作動／関節動作する手術器具の運動を制御する。外科的手技中に、遠隔手術システムは、種々の手術器具またはツールの機械的作動および制御を提供することができる。遠隔手術ツールの多くは、マスタ入力デバイスの操作に応じて、外科医にとって種々の機能、例えば、針を保持または駆動すること、血管を把持すること、組織を解離すること等を果たす、ジョーまたは他の関節動作可能なエンドエフェクタを有する。遠位リスト継手を有するツールは、外科医が内部手術部位内でツールを配向させることを可能にし、外科医がリアルタイムで組織と相互作用する（および組織を治療する）ことができる自由を多大に増進する。

【0007】

遠隔手術システムは、増大する種々の治療のために外科医による増加する用途を見出している。新しいツール、具体的には、吻合器、線形カッター、および同等物等のツール（内部組織に対して有意な締め付け力および他の力を課すことが可能である）が、この増大を継続するのに役立つ。残念ながら、特に、遠隔手術タスクに所望されるツールでの応答時間、精度、融通性、および信頼性を保持しながら、既知のツールリストを通して所望の遠隔手術エンドエフェクタの力を伝達することは困難となり得る。

【0008】

例えば、線形締め付け、切断、および吻合デバイスを備える、非ロボット手術ツールが、多くの異なる外科的手技において採用されてきた。そのようなツールは、消化管から癌性または異常組織を切除するために使用することができる。残念ながら、既知の線形締め付け、切断、および吻合デバイスを含む、多くの手術ツールは、小型関節動作リストにわたって所望のトルク（例えば、組織締め付けトルク）または力（例えば、ステープル発射力）を伝達する能力が欠けており、それが手術ツールの有効性を低減する場合がある。シャフト駆動型締め付け機構を伴う代替的ツールもまた、外科医の手首の自然な動作を模倣するように、エンドエフェクタの回転移動を提供することができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記で挙げられる理由により、改良された手術用および／またはロボットリスト構造を提供することが望ましい。また、強化されたエンドエフェクタの力、および遠隔手術制御に好適な応答時間を可能にしながら、外科医の手首の自然な動作を模倣するリスト機構を含む、改良型低侵襲手術ツールを提供することも望ましいであろう。

【課題を解決するための手段】

【0010】

２自由度リストおよび関連方法を伴う手術ツールを提供する。開示された手術ツールは、低侵襲手術で使用されるときに特に有益であってもよい。多くの実施形態では、中間リスト部材は、シャフトに対して直角な第１軸の周囲で回転するよう、器具シャフトの遠位端と枢動可能に連結され、エンドエフェクタ本体は、第１軸に対して直角な第２軸の周囲で回転するよう、中間部材に枢動可能に連結される。そのような２自由度リストは、外科医の手首の自然な動作を模倣する方法でエンドエフェクタ本体を関節動作させ、それにより、エンドエフェクタ本体の所望量の操縦性を提供するために使用することができる。多くの実施形態では、中間部材は、細長い形状を有する。細長い形状は、作動構成要素、例えば、器具シャフトに対してエンドエフェクタ本体を関節動作させる作動構成要素、およびエンドエフェクタ本体に対して１つ以上のエンドエフェクタ特徴を関節動作させる作動構成要素（例えば、制御ケーブル、駆動シャフト）の経路指定のために、隣接領域を空けておく。多くの実施形態では、２自由度リストは、制御ケーブルを誘導するための内部通路を含む。そのような内部通路は、第１および第２軸の周囲での枢動中に制御ケーブル張力の変化を阻止するように構成することができる。

【0011】

例示的実施形態は、リンク張力部材を介して、リスト関節動作を提供する。多くの実施形態では、エンドエフェクタが内部手術空間内で配向されることを可能にするように、エンドエフェクタが、２自由度継手を介して細長いシャフトの遠位端と連結される。例示的実施形態では、張力部材の対向移動が、シャフトに対してエンドエフェクタを角度配向させ、張力部材とエンドエフェクタとの間の摺動界面が、張力部材の張力の変化を阻止するよう、エンドエフェクタの配向との相関関係において張力部材の位置を変化させる。張力部材の張力のそのような変化を阻止することによって、例えば、対向張力部材が、共通線形駆動機構（例えば、モータ駆動型キャプスタン）を共有する状態で、張力部材がリンクペアとして使用されるときに、手術ツール構成要素の不利な制御ケーブルの緩みおよび／または過大応力が回避されてもよい。リンクペアの中の張力部材を作動させることにより、シャフトに対するエンドエフェクタの円滑で反応の良い関節動作を提供してもよい。リンク張力部材によりリスト関節動作はまた、シャフトの遠位での手術ツールの長さを短縮するために使用することもでき、それは、密閉身体空間内のアクセス、身体構造へのアクセスの角度、および身体構造の可視性を向上させてもよい。

【0012】

角度を通してトルクを伝達するための機構、角度を通してトルクを伝達するための機構を備える低侵襲手術ツール、および関連方法も提供される。開示された機構は、例えば、２自由度リストを介して器具シャフトに取り付けられる手術用エンドエフェクタのシャフト駆動型作動機構にトルクを伝達するために、使用することができる。多くの手術用途（例えば、多くの低侵襲手術用途）では、外科医の手首の（しばしば比較的急速な）自然な動作を模倣するよう、２自由度リストを介して器具シャフトの遠位端に取り付けられる手術用エンドエフェクタを備える、手術ツールを使用することが有益であってもよい。回転可能なシャフト駆動でエンドエフェクタを作動させることによって、狭いシャフトを通して、高レベルの力を組織に適用することができる。例えば、高い締め付け力を生成するよう、エンドエフェクタの締め付けジョーを関節動作させるために、そのようなシャフト駆動型機構を使用することができる。例示的実施形態は、球端部がソケット角度を制約するように一緒に連結され、ソケットを横断するピンがトルクを伝える、比較的単純な二重ボールソケット継手システムを使用して、低侵襲手術ツールの角度を成すリストを通して十分なトルクを伝達することができる。この単純配設は、例えば、手術器具で使用するための小型化に役立つ。この単純配設はまた、６０度を超える角度を通してトルクを伝達するツールの信頼性も向上させ、それにより、器具シャフトに対するエンドエフェクタの実質的な再配向を可能にしてもよい。多くの実施形態では、駆動シャフトおよび被駆動シャフトの回転速度は、駆動シャフトおよび被駆動シャフトが非平行であるときでさえも実質的に等しく、それは、角度を通したトルクの円滑な伝達を提供するのに役立ってもよい。

【0013】

第１の側面では、低侵襲手術ツールが提供される。手術ツールは、その間に孔を伴って近位端および遠位端を有する、管状器具シャフトと、エンドエフェクタ本体を含むエンドエフェクタと、シャフトの遠位端と枢動可能に連結され、エンドエフェクタ本体と枢動可能に連結される、中間リスト部材と、エンドエフェクタ本体を配向させ、エンドエフェクタを作動させるよう、シャフトの孔を通して遠位に延在する作動システムとを含む。器具シャフトは、器具シャフト軸を有する。シャフトに対する中間本体の枢動は、シャフトに対して第１軸の周囲で中間部材を配向させる。中間部材に対するエンドエフェクタ本体の枢動は、中間部材に対して第２軸の周囲でエンドエフェクタ本体を配向させる。第１軸は、シャフト軸に対して直角である。第２軸は、第１軸に対して直角である。中間部材は、第１軸に沿った外部幅と、第２軸に沿った外部長さとを有する。長さは、中間部材が細長い断面を有するように、幅とは有意に異なる。作動システムの一部分は、シャフトとエンドエフェクタ本体との間の中間部材の細長い断面から横方向に分離される。

【0014】

中間部材は、１つ以上の追加の特徴および／または特性を含むことができる。例えば、中間部材の幅は、中間部材の長さの４分の１未満となり得る。第１軸および第２軸は、同一平面上である２ｍｍ以内にあり得る。第１軸および第２軸は、同一平面上にあり得る。中間部材は、器具シャフトとエンドエフェクタ本体との間で作動システムの制御ケーブルを誘導するための内部通路を含むことができる。

【0015】

手術ツールは、１つ以上の追加の構成要素を含むことができる。例えば、手術ツールは、シャフトを中間部材に枢動可能に連結する第１の継手と、中間部材をエンドエフェクタ本体に枢動可能に連結する第２の継手とを含むことができる。第１の継手が、作動システムの横方向に分離した部分がない、シャフトとエンドエフェクタ本体との間の中央領域内に配置されるように、第１の継手は、中間部材の幅以内で第１軸に沿って延在する、単一の枢動シャフトを含むことができる。第２の継手は、第２軸に沿って分離される、第１および第２の同軸枢動シャフトを含むことができる。中間部材は、器具シャフトとエンドエフェクタ本体との間、および第２の継手の同軸枢動シャフトの間で、作動システムの制御ケーブルを誘導するための内部通路を含むことができる。手術ツールは、器具シャフトと固定して連結され、第１軸の周囲で回転するために中間部材と枢動可能に連結される、支持部材を含むことができる。支持部材は、器具シャフトの孔とエンドエフェクタ本体との間に送られる作動システムの制御ケーブルを誘導するための内部通路を含むことができる。ガイド表面は、第１および第２軸の周囲での枢動中にケーブル張力の変化を阻止するよう、制御ケーブルを拘束することができる。

【0016】

作動ツールは、１つ以上の付加的な特徴および／または特性を含むことができる。作動システムの横方向に分離した部分は、エンドエフェクタの第１の作動機構を駆動するための第１の回転可能駆動シャフトを含むことができる。第１の駆動シャフトは、中間部材の第１の側面に隣接して通過するよう、エンドエフェクタ本体と孔との間に送ることができる。作動システムの横方向に分離した部分はさらに、エンドエフェクタの第２の作動機構を駆動するための第２の回転可能駆動シャフトを含むことができる。第２の駆動シャフトは、中間部材の第２の側面に隣接して通過するよう、エンドエフェクタ本体と孔との間に送ることができ、第２の側面は、第１の側面の反対側にある。作動システムの配向部分は、第１および第２軸の周囲で器具シャフトに対するエンドエフェクタ本体の配向を変化させるように動作可能となり得る。配向部分は、その配向を変更するようエンドエフェクタに適用される力が、作動システムによって孔を通して近位に伝達されるように、後方駆動可能となり得る。エンドエフェクタの作動は、前記エンドエフェクタの継手の関節動作を含むことができる。

【0017】

別の側面では、低侵襲手術ツールを製造するための方法が提供される。方法は、器具シャフトの細長い方向と非平行に配向される第１軸の周囲で回転するために、中間部材を器具シャフトに枢動可能に連結するステップと、第１軸および細長い方向と非平行に配向される第２軸の周囲で回転するために、エンドエフェクタを中間部材に枢動可能に連結するステップと、作動機構をエンドエフェクタと連結するステップとを含む。作動機構は、２次元で細長い方向に対してエンドエフェクタの配向を変化させるように動作可能である。作動機構の少なくとも一部分は、中間部材の外側を通過し、中間部材の少なくとも１つの側面から分離されるよう、エンドエフェクタと器具シャフトの孔との間に送られる。

【0018】

低侵襲手術ツールを製造するための方法では、器具シャフトに連結され、エンドエフェクタが連結される中間部材は、１つ以上の付加的な特徴および／または特性を含むことができる。例えば、第１軸は、第２軸に垂直となり得る。第１軸または前記第２軸のうちの少なくとも１つは、器具シャフトの細長い方向に垂直となり得る。中間部材は、第１軸の方向の外部幅と、第１軸の方向の幅よりも大きい第２軸の方向の最大外部長さとを有することができる。中間部材は、外部長さの３分の１未満である、第１軸方向の最大外部幅を有することができる。中間部材は、エンドエフェクタ本体と器具シャフトの孔との間に送られる制御ケーブルを誘導するための内部通路を含むことができる。ガイド表面は、第１および第２軸の周囲での枢動中にケーブル張力の変化を阻止するよう、制御ケーブルを拘束することができる。

【0019】

方法は、さらなるステップを含むことができる。例えば、方法はさらに、中間部材の内部通路を通してエンドエフェクタ制御ケーブルを送るステップを含むことができる。方法はさらに、その配向を変更するようエンドエフェクタに適用される力が、作動システムによって孔を通して近位に伝達されるように、器具シャフトに対するエンドエフェクタ本体の配向を変化させることによって、作動機構を後方駆動するステップをさらに含むことができる。エンドエフェクタの作動は、エンドエフェクタの継手を関節動作させるステップを含むことができる。

【0020】

別の側面では、低侵襲手術方法が提供される。方法は、低侵襲開口または天然口を介して、ツールの手術用エンドエフェクタを内部手術部位まで挿入するステップと、エンドエフェクタを支持するツールのシャフトに対して第１軸の周囲で中間部材を配向させるよう、第１の継手の周囲でツールのシャフトに対してツールの中間部材を枢動させるステップと、中間部材に対して第２軸の周囲でエンドエフェクタを配向させるよう、第２の継手の周囲で中間部材に対してエンドエフェクタを枢動させるステップと、孔と中心継手から横方向にオフセットされたエンドエフェクタとの間を通過する、作動システム構成要素を用いて、エンドエフェクタを機械的に作動させるステップとを含む。第１の継手および第２の継手のうちの１つは、ツールの断面の中心部分内に配置される、中心に位置する継手である、中心継手を含む。方法では、エンドエフェクタの作動は、エンドエフェクタの継手を関節動作させるステップを含むことができる。

【0021】

別の側面では、低侵襲手術ツールが提供される。手術ツールは、細長い第１のリンクと、第２のリンクと、第２のリンク上に配置される４つの取付特徴と、４つの張力部材とを含む。細長い第１のリンクは、遠位端と、近位端と、その間に画定される第１のリンク軸とを有する。第１のリンクは、軸方向孔を有する。第２のリンクは、第１軸および第２軸の周囲で第２のリンクを配向させるよう、前記第１のリンクの遠位端と枢動可能に連結される。第１および第２軸は、第１のリンク軸と非平行である。第１軸は、第２軸と非平行である。４つの張力部材は、張力部材の対向軸方向移動が、第１および第２軸の周囲で第１のリンクに対して第２のリンクを角度配向させるように、第１のリンクの孔の内側から取付特徴まで遠位に延在する。張力部材と取付特徴との間の界面は、張力部材の張力の変化を阻止するよう、第１のリンクに対する第２のリンクの角度配向との相関関係において、第２のリンクに対して張力部材の位置を変化させる。

【0022】

第１および第２軸は、１つ以上の付加的な特性を有することができる。例えば、第１および第２の軸は、非交差型となり得る。第１および第２軸は、種々の距離で、例えば、２ｍｍ以下で分離することができる。第１軸は、第１のリンク軸に対して直角となり得て、第２軸は、前記第１軸に対して直角となり得る。

【0023】

張力部材のそれぞれは、張力部材の運動を選択的に制約するよう、対応する取付特徴と相互作用することができる。例えば、張力部材のそれぞれは、第２のリンクが前記第１軸の周囲で枢動するときに、取付特徴のうちの１つに対して第１の関連中心の周囲で枢動することができる。張力部材のそれぞれは、第２のリンクが前記第２軸の周囲で枢動するときに、取付特徴のうちの１つに対して第２の関連中心の周囲で枢動することができる。張力部材は、取付特徴に摺動可能に係合することができる。界面は、円形断面および曲線界面軸を有する、曲線円筒表面を含むことができ、円形断面は、断面中心を画定し、曲線界面軸は、曲率中心を画定する。第１および第２の関連中心のそれぞれは、断面中心または曲率中心に対応することができる。

【0024】

取付特徴は、湾曲部分を備えることができる。例えば、取付特徴のそれぞれは、湾曲部分を備えることができる。張力部材のそれぞれは、第２のリンクが第１および第２軸のうちの１つの周囲で枢動するときに、湾曲部分に対して、かつそれに沿って摺動するよう、湾曲部分のうちの１つを摺動可能に受容するように構成される、取付ラグを備えることができる。湾曲部分のそれぞれは、第１軸または第２軸と垂直な平面内にある、中心線を備えることができる。湾曲部分のそれぞれは、その曲線中心線の周囲の第１の曲率半径と、その曲線中心線の固定曲率中心とを有することができる。固定曲率中心のそれぞれは、第１軸または第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面内に位置することができる。湾曲部分の中心線のそれぞれは、第１軸または第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面に接することができる。

【0025】

取付特徴は、取付ラグを備えることができる。例えば、取付特徴のそれぞれは、取付ラグを備えることができる。張力部材のそれぞれは、第２のリンクが第１および第２軸のうちの１つの周囲で枢動するときに、湾曲部分が取付ラグ内で摺動するように、取付ラグのうちの１つによって摺動可能に受容されるように構成される、湾曲部分を備えることができる。取付ラグのそれぞれは、第１軸または第２軸と平行に配向される接続穴軸を有することができる。各接続穴軸は、第１軸または第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面内に位置することができる。湾曲部分のそれぞれは、第１軸または第２軸に垂直な平面内にある、曲線中心線を備えることができる。湾曲部分のそれぞれは、その曲線中心線の周囲の第１の曲率半径と、その曲線中心線の固定曲率中心とを有することができる。固定曲率中心のそれぞれは、第１軸または第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面内に位置することができる。湾曲部分の中心線のそれぞれは、第１軸または第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面に接することができる。

【0026】

対角線上に対向した張力部材を一緒に対合することができ、共通して作動させることができる。例えば、取付特徴のそれぞれは、第１のリンク軸に沿って見たときに第１および第２軸からオフセットすることができ、取付特徴のうちの１つは、第１のリンク軸に沿って見たときに第１および第２軸によって画定される各四分円の中に配置される。第１の対角線上に対向した一対の張力部材は、第１の対角線上に対向した一対のうちの第１の張力部材から第１の対角線上に対向した一対のうちの第２の張力部材まで延在する、少なくとも１つのケーブルによって作動させることができ、少なくとも１つのケーブルは、第１のキャプスタンに巻き付けられる。第２のリンクに対する第１の対角線上に対向した一対の張力部材の変化する位置は、張力部材が球面中心継手で取付特徴に連結された場合に課される、少なくとも１つのケーブルの張力における振動を阻止することができる。第２の対角線上に対向した一対の張力部材は、第２の対角線上に対向した一対のうちの第１の張力部材から第１の対角線上に対向した一対のうちの第２の張力部材まで延在する、少なくとも１つのケーブルによって作動させることができ、少なくとも１つのケーブルは、第２のキャプスタンに巻き付けられる。第２のリンクに対する第２の対角線上に対向した一対の張力部材の変化する位置は、張力部材が球面中心継手で取付特徴に連結された場合に課される、少なくとも１つのケーブルの張力における振動を阻止することができる。第１の対角線上に対向した一対の張力部材は、第２の対角線上に対向した一対の張力部材とは異なり、第２のキャプスタンは、第１のキャプスタンとは異なる。

【0027】

別の側面では、手術ツールが提供される。手術ツールは、細長い第１のリンクと、複数の制御ケーブルと、第２のリンクと、複数のインターフェースアセンブリとを備える。細長い第１のリンクは、遠位端と、近位端と、およびその間に画定される第１のリンク軸とを有する。第１のリンクは、軸方向の孔を有する。複数の制御ケーブルは、第１のリンクの近位端に隣接して配置される制御ケーブル作動アセンブリから、第１のリンクの孔の内側で遠位に延在する。第２のリンクは、第１軸および第２軸の周囲で第２のリンクを配向させるよう、第１のリンクの遠位端と枢動可能に連結される。第１および第２軸は、第１のリンク軸と非平行である。第１軸は、第２軸と非平行である。各インターフェースアセンブリは、制御ケーブルの軸方向移動が、第１および第２軸の周囲で第１のリンクに対して第２のリンクを角度配向させるように、制御ケーブルのうちの１つを第２のリンクと連結する。インターフェースアセンブリのうちの１つは、湾曲部分の長さと、湾曲部分を摺動可能に受容するようにサイズ決定される取付ラグ穴を有する取付ラグとを有する。取付ラグは、第２のリンクが第１軸の周囲で回転するときに湾曲部分の周囲で回転し、第２のリンクが第２軸の周囲で回転するときに湾曲部分に対して、かつそれに沿って摺動する。

【0028】

多くの実施形態では、複数の制御ケーブルは、４本の制御ケーブルを備える。インターフェースアセンブリのそれぞれは、取付ラグが、第２のリンクが第１軸の周囲で回転するときに湾曲部分の周囲で回転し、第２のリンクが第２軸の周囲で回転するときに湾曲部分に対して、かつそれに沿って摺動するように、湾曲部分の長さと、湾曲部分を摺動可能に受容するようにサイズ決定される取付ラグ穴を有する取付ラグとを備えることができる。

【0029】

別の側面では、手術ツールを製造するための方法が提供される。方法は、第１のリンクの細長い方向と非平行に配向される第１軸の周囲で回転するように、および第１のリンクの細長い方向および第１軸の両方と非平行に配向される第２軸の周囲で回転するように、第２のリンクを第１のリンクに枢動可能に連結するためのステップと、張力部材を、第２のリンク上に配置される４つの取付特徴のそれぞれと連結するステップと、張力部材を作動させることによって、２次元で第１のリンクに対して第２のリンクの角度配向を制御するように動作可能である作動機構と張力部材のそれぞれを連結するステップとを含む。取付特徴のそれぞれは、第１のリンクの細長い方向に沿って見たときに第１および第２軸からオフセットされる。取付特徴のうちの１つは、第１のリンクの細長い方向に沿って見たときに第１および第２軸によって画定される各四分円の中に配置される。張力部材のそれぞれは、張力部材の軸方向移動が軸の周囲で第１のリンクに対して第２のリンクを角度配向するように、第１のリンクの孔の内側から第２のリンクの取付特徴のうちの１つまで遠位に延在する。張力部材と取付特徴との間の界面は、張力部材の張力の変化を阻止するよう、第１のリンクに対する第２のリンクの角度配向との相関関係において、第２のリンクに対して張力部材の位置を変化させる。

【0030】

張力部材のそれぞれを作動機構と連結するステップは、付加的なステップ、例えば、張力部材の第１の張力部材を第１の制御ケーブルと連結するステップを含むことができる。張力部材の第２の張力部材を、第２の制御ケーブルと連結することができ、第２の張力部材は、第１の張力部材と対角線上に対向する。第１および第２の制御ケーブルは、作動機構の第１のキャプスタンと連結することができる。張力部材の第３の張力部材を、第３の制御ケーブルと連結することができる。張力部材の第４の張力部材を、第４の制御ケーブルと連結することができ、第４の張力部材は、第３の張力部材と対角線上に対向する。第３および第４の制御ケーブルは、作動機構の第２のキャプスタンと連結することができる。

【0031】

別の側面では、手術器具が提供される。手術器具は、第１のリンクと、取付特徴を備える第２のリンクと、第１および第２のリンクを連結する継手と、取付ラグを備える張力部材とを備える。取付特徴は、湾曲部分を備える。継手は、第１の平面内で画定される第１軸の周囲および第２の平面内で画定される第２軸の周囲で回転する。第１および第２軸は、相互に平行であり、相互からオフセットされる。取付ラグは、取付特徴に連結される。取付ラグは、張力部材が第１軸の周囲で継手を回転させると、湾曲部分の周囲で回転する。取付ラグは、作動部材が第２軸の周囲で回転すると、湾曲部分に対して、かつそれに沿って摺動する。

【0032】

別の側面では、角度を通してトルクを伝達するための機構が提供される。機構は、その間に画定される連結軸を伴う第１端および第２端を備える、連結部材と、連結ピンと、駆動軸および遠位端を有する、駆動シャフトと、近位端および被駆動を有する、被駆動シャフトとを含む。連結部材の第１端は、容器を備える。連結ピンは、容器を横断して延在する。駆動シャフト遠位端は、容器内で受容される。駆動シャフト遠位端は、駆動シャフトの回転が連結ピンを介した連結部材の回転を生じるように、連結軸と駆動軸との間の角度の範囲の全体を通して、連結ピンを受容するスロットを備える。被駆動シャフトの近位端は、連結軸の周囲での連結部材の回転が被駆動軸の周囲での被駆動シャフトの回転を生じるように、連結部材の第２端と連結される。駆動シャフトは、駆動軸と被駆動軸との間の角度が、シャフトの回転中に変化するときに、駆動軸と前記連結軸との間、および被駆動軸と連結軸との間で、対応する角度を維持するよう、被駆動シャフトと連結される。

【0033】

角度を通してトルクを伝達するための機構は、１つ以上の付加的な特徴を含むことができ、および／または１つ以上の付加的な特性を有することができる。例えば、機構はさらに、駆動シャフトを連結ピンと連結するようにクロスピンを備えることができる。クロスピンは、前結ピンと直角に配向させ、駆動シャフトに対する回転のために載置することができる。駆動シャフト遠位端の外面は、球面を備えることができる。駆動シャフトの外面は、その間での球面枢動中に相互に対して駆動シャフトおよび容器を軸方向に拘束するよう、連結部材の容器とインターフェースすることができる。容器は、駆動シャフト球面とインターフェースする球面を備えることができる。駆動シャフト遠位端は、一式の球面歯車の歯を備えることができ、被駆動シャフト近位端は、駆動軸と連結軸との間、および被駆動軸と連結軸との間で、実質的に同等の角度を維持するよう、駆動シャフトの歯車の歯とインターフェースする、一式の球面歯車の歯を備えることができる。多くの実施形態では、駆動シャフトおよび駆動シャフトの歯車の歯、または被駆動シャフトおよび被駆動シャフトの歯車の歯のうちの少なくとも一方は、一体化して形成される。多くの実施形態では、機構は、６０度を超える角度を通してトルクを伝達するように動作可能である。

【0034】

別の側面では、角度を通してトルクを伝達するための機構が提供される。機構は、遠位端および駆動軸を有する、駆動シャフトと、近位端および被駆動軸を有する、被駆動シャフトと、駆動軸の周囲での駆動シャフトの回転が、被駆動軸の周囲での被駆動シャフトの回転を生じるように、駆動シャフト遠位端および被駆動シャフト近位端のそれぞれと連結される、連結部材とを含む。駆動シャフト遠位端および被駆動シャフト近位端のうちの少なくとも１つは、突起部を備える。連結部材は、その間に画定される連結軸を伴う駆動容器および被駆動容器を画定する、管状構造を備える。駆動容器または被駆動容器のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの突起部を受容し、駆動シャフトと被駆動シャフトとの間の角度の範囲を通して少なくとも１つの突起部を収容するように構成される、スロットを備える。突起部は、駆動シャフトと被駆動シャフトとの間で回転運動を伝えるようスロットと相互作用する。駆動シャフト遠位端は、駆動軸と被駆動軸との間の角度がシャフトの回転中に変化するときに、駆動軸と連結軸との間、および被駆動軸と連結軸との間で、対応する角度を維持するよう、被駆動シャフト近位端に係合する。多くの実施形態では、機構は、６０度を超える角度を通してトルクを伝達するように動作可能である。

【0035】

多くの実施形態では、駆動シャフトおよび被駆動シャフトが連結部材に対して拘束されるように、駆動シャフトおよび被駆動シャフトは、連結部材とインターフェースする。例えば、駆動シャフト遠位端および被駆動シャフト近位端のそれぞれは、各シャフトについて、前記シャフト軸と連結軸との間に画定される交点が、シャフト軸に沿って、かつ連結軸に沿って軸方向に付加されるように、それぞれ、駆動容器および被駆動容器と相互作用する外面を備えることができる。駆動シャフト遠位端および被駆動シャフト近位端の外面は、球面を備えることができる。駆動容器および被駆動容器は、球面を備えることができる。

【0036】

多くの実施形態では、駆動シャフト遠位端および被駆動シャフト近位端は、インターフェースする歯車の歯を備える。例えば、駆動シャフト遠位端は、駆動軸の周囲に延在する駆動シャフトの歯車の歯の表面を備えることができ、被駆動シャフト近位端は、被駆動軸の周囲に延在する被駆動シャフトの歯車の歯の表面を備えることができ、駆動シャフトの歯車の歯の表面は、角度の間の対応性を維持するよう、被駆動シャフトの歯車の歯の表面に係合することができる。多くの実施形態では、駆動シャフトおよび駆動シャフトの歯車の歯の表面、または被駆動シャフトおよび被駆動シャフトの歯車の歯の表面のうちの少なくとも一方は、一体化して形成される。多くの実施形態では、駆動シャフトの歯車の歯の表面は、駆動軸から放射状に延在する駆動シャフトの歯車の歯の外形によって画定され、被駆動シャフトの歯車の歯の表面は、被駆動軸から放射状に延在する被駆動シャフトの歯車の歯の外形によって画定され、駆動シャフトの歯車の歯の表面は、駆動／連結器角度と被駆動／連結器角度との間で実質的な等価を維持するよう、被駆動シャフトの歯車の歯の表面に係合する。多くの実施形態では、駆動シャフトの歯車の歯の表面は、駆動軸の周囲で駆動シャフトの歯車の歯の外形を回転させることによって画定される、外旋表面を備え、被駆動シャフトの歯車の歯の表面は、被駆動軸の周囲で被駆動シャフトの歯車の歯の外形を回転させることによって画定される、外旋表面を備える。

【0037】

別の側面では、低侵襲手術ツールが提供される。手術ツールは、器具シャフトと、遠位端および駆動軸を有する、駆動シャフトと、近位端および被駆動軸を有する、被駆動シャフトと、駆動および被駆動シャフトの回転速度が、駆動軸および被駆動軸が非平行であるときに実質的に平等であるように、駆動シャフトを被駆動シャフトと連結する連結部材と、エンドエフェクタの配向を、器具シャフトに対して２次元で変化させることができるように、器具シャフトと連結されるエンドエフェクタとを含む。駆動シャフトは、器具シャフト内で回転するために載置される。エンドエフェクタは、被駆動軸の周囲での被駆動シャフトの回転が、関節動作特徴の関節動作を生じるように、被駆動シャフトと連結される特徴を備える。

【0038】

多くの実施形態では、駆動シャフトは、連結部材と軸方向かつ回転可能に連結され、被駆動シャフトは、連結部材と軸方向かつ回転可能に連結され、駆動シャフトは、被駆動シャフトに係合する。例えば、連結部材は、その間に画定される連結軸を伴う第１端および第２端を備えることができ、駆動シャフト遠位端は、駆動軸の周囲での駆動シャフトの回転が、連結軸の周囲での連結部材の回転を生じるように、連結部材の第１端と軸方向かつ回転可能に連結することができる。被駆動シャフト近位端は、連結軸の周囲での連結部材の回転が、被駆動軸の周囲での被駆動シャフトの回転を生じるように、連結部材の第２端と軸方向かつ回転可能に連結することができる。駆動シャフト遠位端は、駆動軸および被駆動軸の間の角度がシャフトの回転中に変化するときに、駆動軸と連結軸との間、および被駆動軸と連結軸との間で、対応する角度を維持するよう、被駆動シャフト近位端に係合することができる。駆動シャフト遠位端は、球面歯車の歯を備えることができ、被駆動シャフト近位端は、駆動シャフトの歯車の歯に係合する球面歯車の歯を備えることができる。多くの実施形態では、駆動シャフトおよび駆動シャフトの歯車の歯、または被駆動シャフトおよび被駆動シャフトの歯車の歯のうちの少なくとも一方は、一体化して形成される。

【0039】

多くの実施形態では、ツールはさらに、駆動シャフトと連結部材との間の回転運動を伝えるよう、連結部材を駆動シャフトと連結する連結ピンを備える。例えば、ツールはさらに、連結部材の第１端容器と、容器を横断する連結ピンと、容器とインターフェースする、駆動シャフト遠位端の外面と、連結軸と駆動軸との間の角度の範囲の全体を通して連結ピンを受容する、駆動シャフト遠位端スロットとを備えることができる。連結ピンとスロットとの間の相互作用は、駆動シャフトの回転が連結部材の回転を生じるように、駆動シャフトを連結部材と連結することができる。機構はさらに、駆動シャフトを連結ピンと連結するようにクロススピンを備えることができる。クロスピンは、連結ピンと直角に配向させ、駆動シャフトに対する回転のために載置することができる。

【0040】

多くの実施形態では、駆動シャフト遠位端または被駆動シャフト近位端のうちの少なくとも１つは、突起部を備える。連結部材は、連結軸に沿って配置される駆動容器および被駆動容器を画定する、管状構造を備えることができ、駆動容器または被駆動容器のうちの少なくとも１つは、突起部を受容し、駆動軸と被駆動軸との間の角度の範囲を通して突起部を収容するように構成されるスロットを備えることができる。突起部は、駆動シャフトまたは被駆動シャフトのうちの少なくとも１つと連結部材との間の回転運動を伝えるよう、スロットと相互作用することができる。

【0041】

本発明の性質および利点をより完全に理解するために、次の詳細な説明および添付の図面を参照するべきである。本発明の他の側面、目的、および利点は、以下の図面および詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
近位端と遠位端とを有する管状器具シャフトであって、該管状器具シャフトは、該近位端と該遠位端との間に孔を有し、該管状器具シャフトは、器具シャフト軸を有する、管状器具シャフトと、
エンドエフェクタ本体を備えるエンドエフェクタと、
該シャフトの該遠位端と枢動可能に連結され、該エンドエフェクタ本体と枢動可能に連結される中間リスト部材であって、該シャフトに対する該中間部材の枢動は、該シャフトに対して第１軸の周囲に該中間部材を配向し、該中間部材に対する該エンドエフェクタ本体の枢動は、該中間部材に対して第２軸の周囲に該エンドエフェクタを配向し、該第１軸は該シャフト軸を横断し、該第２軸は該第１軸を横断し、該中間部材は、該第１軸に沿った外部幅および該第２軸に沿った外部長さを有し、該長さは、該中間部材が細長い断面を有するように、該幅とは有意に異なる、中間リスト部材と、
該エンドエフェクタ本体を配向し、該エンドエフェクタを作動するように、該シャフトの孔を通して遠位に延在する作動システムであって、該作動システムの一部分は、該シャフトと該エンドエフェクタ本体との間の該中間部材の該細長い断面から横方向に分離されている、作動システムと
を備える、低侵襲手術ツール。
（項目２）
前記中間部材の幅は、該中間部材の長さの４分の１未満である、項目１に記載のツール。
（項目３）
前記第１軸および前記第２軸は、同一平面上で２ｍｍ以内にある、項目１に記載のツール。
（項目４）
前記第１軸および第２軸は、同一平面上にある、項目３に記載のツール。
（項目５）
前記シャフトを前記中間部材に枢動可能に連結する第１の継手と、該中間部材を前記エンドエフェクタ本体に枢動可能に連結する第２の継手とをさらに備え、該第１の継手は、該第１の継手が、前記作動システムの前記横方向に分離した部分がない、該シャフトと該エンドエフェクタ本体との間の中央領域内に配置されるように、該中間部材の幅以内で前記第１軸に沿って延在する単一の枢動シャフトを備え、該第２の継手は、前記第２軸に沿って分離される、第１および第２の同軸枢動シャフトを備える、項目１に記載のツール。
（項目６）
前記中間部材は、前記器具シャフトと前記エンドエフェククタ本体との間、および前記第２の継手の前記同軸枢動シャフトの間で、前記作動システムの制御ケーブルを誘導するための内部通路を備える、項目５に記載のツール。
（項目７）
前記器具シャフトと固定して連結され、前記第１軸の周囲で回転するために前記中間部材と枢動可能に連結される支持部材をさらに備え、該支持部材は、該器具シャフトの孔と前記エンドエフェクタ本体との間に送られる前記作動システムの制御ケーブルを誘導するための内部通路を備え、ガイド表面は、前記第１および第２軸の周囲での枢動中にケーブル張力の変化を阻止するように該制御ケーブルを拘束する、項目６に記載のツール。
（項目８）
前記作動システムの前記横方向に分離した部分は、前記エンドエフェクタの第１の作動機構を駆動するための第１の回転可能駆動シャフトを備え、第１の駆動シャフトは、前記中間部材の第１の側面に隣接して通過するように該エンドエフェクタ本体と前記孔との間に送られる、項目１に記載のツール。
（項目９）
前記作動システムの前記横方向に分離した部分は、前記エンドエフェクタの第２の作動機構を駆動するための第２の回転可能駆動シャフトをさらに備え、第２の駆動シャフトは、前記中間部材の第２の側面に隣接して通過するように該エンドエフェクタ本体と前記孔との間に送られ、該第２の側面は、前記第１の側面の反対側にある、項目８に記載のツール。
（項目１０）
前記作動システムの配向部分は、前記第１および第２軸の周囲で前記器具シャフトに対する前記エンドエフェクタ本体の配向を変化させるように動作可能であり、前記配向部分は、その配向を変更するよう前記エンドエフェクタ本体に適用される力が、該作動システムによって前記孔を通して近位に伝達されるように後方駆動可能である、項目１に記載のツール。
（項目１１）
前記エンドエフェクタの作動は、該エンドエフェクタの継手の関節動作を含む、項目１に記載のツール。
（項目１２）
低侵襲手術ツールを製造するための方法であって、
器具シャフトの細長い方向と非平行に配向される第１軸の周囲で回転するために、中間部材を該器具シャフトに枢動可能に連結することと、
該第１軸および該細長い方向と非平行に配向される第２軸の周囲で回転するために、エンドエフェクタを該中間部材に枢動可能に連結することと、
作動機構を該エンドエフェクタと連結することであって、該作動機構は、２次元で該細長い方向に対して該エンドエフェクタの配向を変化させるように動作可能であり、該作動機構の少なくとも一部分は、該中間部材の外側を通過し、該中間部材の少なくとも１つの側面から分離されるように該エンドエフェクタと該器具シャフトの孔との間に送られる、ことと
を含む、方法。
（項目１３）
前記第１軸は、前記第２軸に垂直であり、該第１軸または該第２軸のうちの少なくとも１つは、前記器具シャフトの細長い方向に垂直である、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記中間部材は、前記第１軸の方向の外部幅と、該第１軸の方向の幅よりも大きい前記第２軸の方向の最大外部長さとを有する、項目１２に記載の方法。
（項目１５）
前記中間部材は、前記外部長さの３分の１未満である、前記第１軸方向の最大外部幅を有する、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記中間部材は、前記エンドエフェクタ本体と前記器具シャフトの孔との間に送られる制御ケーブルを誘導するための内部通路を備え、前記ガイド表面は、前記第１および第２軸の周囲での枢動中にケーブル張力の変化を阻止するように該制御ケーブルを拘束し、 前記方法は、該中間部材の該内部通路を通してエンドエフェクタ制御ケーブルを送ることをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１７）
前記エンドエフェクタの配向を変更するように該エンドエフェクタに適用される力が、前記作動システムによって前記孔を通して近位に伝達されるように、前記器具シャフトに対する該エンドエフェクタ本体の配向を変化させることによって、前記作動機構を後方駆動することをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１８）
前記エンドエフェクタの作動は、該エンドエフェクタの継手を関節動作させることを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１９）
低侵襲開口または天然口を介して、ツールの手術用エンドエフェクタを内部手術部位に挿入することと、
該エンドエフェクタを支持する該ツールのシャフトに対して第１軸の周囲で中間部材を配向させるように第１の継手の周囲で該ツールの該シャフトに対して該ツールの該中間部材を枢動させることと、
該中間部材に対して第２軸の周囲で該エンドエフェクタを配向させるように第２の継手の周囲で該中間部材に対して該エンドエフェクタを枢動させることであって、該第１の継手および該第２の継手のうちの１つは、該ツールの断面の中心部分内に配置される、中心に位置する継手を備える、ことと、
該孔と該中心継手から横方向にオフセットされた該エンドエフェクタとの間を通過する、作動システム構成要素を用いて、該エンドエフェクタを機械的に作動させることと
を含む、低侵襲手術方法。
（項目２０）
前記エンドエフェクタの作動は、該エンドエフェクタの継手を関節動作させることを含む、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
器具シャフトと、
手術用エンドエフェクタと、
該エンドエフェクタが第１のリスト枢動軸および第２のリスト枢動軸の周囲で該シャフトに対して移動するように、該器具シャフトおよび該エンドエフェクタを連結するリストと
を備え、
該リストは、支持部材と中間部材とを備え、
該中間部材は、第１端と、第２端と、該第１および第２端の間の軸に沿った該中間部材内のスロットとを備え、
該支持部材は、該第１のリスト枢動軸を画定するように、該スロットの内側で該中間部材に枢動可能に連結され、
該第２のリスト枢動軸は、該中間部材の該第１および第２端の間で画定される、手術器具。
（項目２２）
遠位端、近位端、および該遠位端と該近位端との間に画定される第１のリンク軸を有する、第１のリンクと、
第２のリンクであって、該第２のリンクは、第１軸および第２軸の周囲で第２のリンクを配向させるように該第１のリンクの該遠位端と枢動可能に連結され、該第１および第２軸は、該第１のリンク軸と非平行であり、該第１軸は、該第２軸と非平行である、第２のリンクと、
該第２のリンク上に配置される４つの取付特徴と、
張力部材の対向軸方向移動が、該第１および第２軸の周囲で該第１のリンクに対して該第２のリンクを角度配向させるように、該第１のリンクから該取付特徴まで遠位に延在する、４つの張力部材であって、該張力部材と該取付特徴との間の界面は、該張力部材の張力の変化を阻止するよう、該第１のリンクに対する該第２のリンクの角度配向との相関関係において、該第２のリンクに対して該張力部材の位置を変化させる、張力部材と
を備える、手術ツール。
（項目２３）
前記第１および第２軸は、交差していない、項目２２に記載の手術ツール。
（項目２４）
前記張力部材のそれぞれは、前記第２のリンクが前記第１軸の周囲で枢動するときに、前記取付特徴のうちの１つに対して第１の関連中心の周囲で枢動し、該張力部材のそれぞれは、該第２のリンクが前記第２軸の周囲で枢動するときに、該取付特徴のうちの１つに対して第２の関連中心の周囲で枢動する、項目２３に記載の手術ツール。
（項目２５）
前記張力部材は、前記取付特徴に摺動可能に係合し、前記界面は、円形断面および曲線界面軸を有する曲線円筒表面を備え、該円形断面は断面中心を画定し、該曲線界面軸は、曲率中心を画定し、第１および第２の関連中心のそれぞれは、断面中心または曲率中心に対応する、項目２４に記載の手術ツール。
（項目２６）
前記第１および第２軸は、２ｍｍ以下で分離される、項目２３に記載の手術ツール。
（項目２７）
前記第１軸は、前記第１のリンク軸を横断し、前記第２軸は、該第１軸を横断する、項目２２に記載の手術ツール。
（項目２８）
前記取付特徴のそれぞれは、湾曲部分を備え、
前記張力部材のそれぞれは、前記第１のリンクが前記第１および第２軸のうちの１つの周囲で枢動するときに、該湾曲部分に対して、かつ該湾曲部分に沿って摺動するように該湾曲部分のうちの１つを摺動可能に受容するように構成される取付ラグを備える、項目２２に記載の手術ツール。
（項目２９）
前記湾曲部分のそれぞれは、
前記第１軸または前記第２軸と垂直な平面内にある中心線と、
その曲線中心線の周囲の第１の曲率半径およびその曲線中心線の固定曲率中心と
を備える、項目２８に記載のツール。
（項目３０）
前記固定曲率中心のそれぞれは、前記第１軸または前記第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面内にある、項目２９に記載の手術ツール。
（項目３１）
前記湾曲部分の中心線のそれぞれは、前記第１軸または前記第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面に接する、項目２９に記載の手術ツール。
（項目３２）
前記取付特徴のそれぞれは、取付ラグを備える、項目２２に記載のツール。
（項目３３）
前記取付ラグのそれぞれは、前記第１軸または前記第２軸と平行に配向される接続穴軸を有する、項目３２に記載の手術ツール。
（項目３４）
各接続穴軸は、前記第１軸または前記第２軸のうちの少なくとも１つを含む平面内にある、項目３３に記載の手術ツール。
（項目３５）
前記張力部材のそれぞれは、前記第２のリンクが前記第１および第２軸のうちの１つの周囲で枢動するときに、湾曲部分が前記取付ラグ内で摺動するように、前記取付ラグのうちの１つによって摺動可能に受容されるように構成される、湾曲部分を備える、項目３２に記載の手術ツール。
（項目３６）
前記取付特徴のそれぞれは、前記第１のリンク軸に沿って見たときに前記第１および第２軸からオフセットされ、前記取付特徴のうちの１つは、前記第１のリンク軸に沿って見たときに前記第１および第２軸によって画定される各四分円の中に配置され、
第１の対角線上に対向した一対の前記張力部材は、前記第１の対角線上に対向した一対のうちの第１の張力部材から前記第１の対角線上に対向した一対のうちの第２の張力部材まで延在する、少なくとも１つのケーブルによって作動させられ、前記少なくとも１つのケーブルは、第１のキャプスタンに巻き付けられ、前記第２のリンクに対する前記第１の対角線上に対向した一対の前記張力部材の変化する位置は、前記張力部材が球面中心継手で前記取付特徴に連結された場合に課される、前記少なくとも１つのケーブルの張力における振動を阻止する、項目２２に記載の手術ツール。
（項目３７）
第２の対角線上に対向した一対の前記張力部材は、前記第２の対角線上に対向した一対のうちの第１の張力部材から前記第２の対角線上に対向した一対のうちの第２の張力部材まで延在する、少なくとも１つのケーブルによって作動させられ、前記少なくとも１つのケーブルは、第２のキャプスタンに巻き付けられ、前記第２のリンクに対する前記第２の対角線上に対向した一対の前記張力部材の変化する位置は、前記張力部材が球面中心継手で前記取付特徴に連結された場合に課される、前記少なくとも１つのケーブルの張力における振動を阻止し、前記第２の一対の張力部材は、前記第１の一対の張力部材とは異なり、前記第２のキャプスタンは、前記第１のキャプスタンとは異なる、項目３６に記載の手術ツール。
（項目３８）
遠位端、近位端、および該遠位端と該近位端との間に画定される第１のリンク軸を有する第１のリンクと、
該第１のリンクの該近位端に隣接して配置される制御ケーブル作動アセンブリから遠位に延在する複数の制御ケーブルと、
第１軸および第２軸の周囲で第２のリンクを配向させるように該第１のリンクの該遠位端と枢動可能に連結される第２のリンクであって、該第１および第２軸は、該第１のリンク軸と非平行であり、該第１軸は、該第２軸と非平行である、第２のリンクと、
複数のインターフェースアセンブリであって、各インターフェースアセンブリは、該制御ケーブルの軸方向移動が、該第１および第２軸の周囲で該第１のリンクに対して該第２のリンクを角度配向させるように、該制御ケーブルのうちの１つを該第２のリンクと連結し、該インターフェースアセンブリのうちの１つは、湾曲部分、および該湾曲部分を摺動可能に受容するようにサイズ決定される取付ラグ穴を有する取付ラグを有し、該取付ラグは、該第２のリンクが該第１軸の周囲で回転するときに該湾曲部分の周囲で回転し、該第２のリンクが該第２軸の周囲で回転するときに該湾曲部分に対して、かつ該湾曲部分に沿って摺動する、インターフェースアセンブリと
を含む、手術ツール。
（項目３９）
前記複数の制御ケーブルは、４本の制御ケーブルを備え、前記インターフェースアセンブリのそれぞれは、前記取付ラグが、前記第２のリンクが前記第１軸の周囲で回転するときに前記湾曲部分の周囲で回転し、該第２のリンクが前記第２軸の周囲で回転するときに該湾曲部分に対して、かつ該湾曲部分に沿って摺動するように、湾曲部分の長さと、該湾曲部分を摺動可能に受容するようにサイズ決定される取付ラグ穴を有する取付ラグとを備える、項目３８に記載の手術ツール。
（項目４０）
手術ツールを製造するための方法であって、
第１のリンクの細長い方向と非平行に配向される第１軸の周囲で回転するように、および該第１のリンクの該細長い方向および該第１軸の両方と非平行に配向される第２軸の周囲で回転するように、第２のリンクを該第１のリンクに枢動可能に連結するためのことであって、４つの取付特徴は、該第２のリンク上に配置され、該取付特徴のそれぞれは、該第１のリンクの該細長い方向に沿って見たときに該第１および第２軸からオフセットされ、該取付特徴のうちの１つは、該第１のリンクの該細長い方向に沿って見たときに該第１および第２軸によって画定される各四分円の中に配置される、ことと、
張力部材を該取付特徴のそれぞれと連結することであって、該張力部材のそれぞれは、該張力部材の軸方向移動が該軸の周囲で該第１のリンクに対して該第２のリンクを角度配向させるように、該第１のリンクの孔の内側から該第２のリンクの該取付特徴のうちの１つまで遠位に延在し、該張力部材と該取付特徴との間の界面は、該張力部材の張力の変化を阻止するよう、該第１のリンクに対する該第２のリンクの角度配向との相関関係において、該第２のリンクに対して該張力部材の位置を変化させる、ことと、
該張力部材を作動させることによって、２次元で該第１のリンクに対して該第２のリンクの該配向を制御するように動作可能である作動機構と該張力部材を連結することと
を含む、方法。
（項目４１）
前記張力部材のそれぞれを作動機構と連結するステップは、
前記張力部材の第１の張力部材を第１の制御ケーブルと連結するステップと、
前記張力部材の第２の張力部材を第２の制御ケーブルと連結するステップであって、前記第２の張力部材は、前記第１の張力部材と対角線上に対向する、ステップと、
前記第１および第２の制御ケーブルを前記作動機構の第１のキャプスタンと連結するステップと、
前記張力部材の第３の張力部材を第３の制御ケーブルと連結するステップと、
前記張力部材の第４の張力部材を第４の制御ケーブルと連結するステップであって、前記第４の張力部材は、前記第３の張力部材と対角線上に対向する、ステップと、
前記第３および第４の制御ケーブルを前記作動機構の第２のキャプスタンと連結するステップと
を含む、項目４０に記載の方法。
（項目４２）
第１のリンクと、
取付特徴を備える第２のリンクであって、該取付特徴は湾曲部分を備える、第２のリンクと、
該第１および第２のリンクを連結する継手であって、該継手は、第１軸の周囲および第２軸の周囲で回転し、該第１および第２軸は、非平行であり、相互からオフセットされる、継手と、
取付ラグを備える、張力部材であって、該取付ラグは、該取付特徴に連結され、該取付ラグは、該張力部材が該第１軸の周囲で該継手を回転させると、該湾曲部分の周囲で回転し、該取付ラグは、該張力部材が該第２軸の周囲で該継手を回転させると、該湾曲部分に対して、かつ該湾曲部分に沿って摺動する、張力部材と
を備える、手術器具。
（項目４３）
角度を通してトルクを伝達するための機構であって、
連結部材であって、該連結部材は、その間に画定される連結軸を伴う第１端および第２端を備え、該第１端は容器を備える、連結部材と、
該容器を横断して延在する、連結ピンと、
駆動軸、および該容器内で受容される遠位端を有する、駆動シャフトであって、該駆動シャフト遠位端は、該駆動シャフトの回転が該連結ピンを介した該連結部材の回転を生じるように、該連結軸と該駆動軸との間の角度の範囲の全体を通して該連結ピンを受容する、スロットを備える、駆動シャフトと、
近位端、および被駆動軸を有する、被駆動シャフトであって、該被駆動シャフトの該近位端は、該連結軸の周囲での該連結部材の回転が該被駆動軸の周囲での該被駆動シャフトの回転を生じるように、該連結部材の該第２端と連結され、該駆動シャフトは、該駆動軸と該被駆動軸との間の角度が該シャフトの回転中に変化するときに、
該駆動軸と該連結軸との間と、
該被駆動軸と該連結軸との間とで、
対応する角度を維持するよう、該被駆動シャフトと連結される、被駆動シャフトと
を備える、機構。
（項目４４）
前記駆動シャフトを前記連結ピンと連結するようにクロスピンをさらに備え、該クロスピンは、該連結ピンを横断し、前記駆動シャフトに対する回転のために載置される、項目４３に記載の機構。
（項目４５）
前記駆動シャフト遠位端の外面は球面を備え、前記駆動シャフトの外面は、その間での球面枢動中に相互に対して前記駆動シャフトおよび容器を軸方向に拘束するように、前記連結部材の前記容器とインターフェースする、項目４３に記載の機構。
（項目４６）
前記容器は、前記駆動シャフト球面とインターフェースする球面を備える、項目４５に記載の機構。
（項目４７）
前記駆動シャフト遠位端はさらに、一式の球面歯車の歯を備え、
前記被駆動シャフト近位端は、
前記駆動軸と前記連結軸との間と、
前記被駆動軸と該連結軸との間とで、
実質的に同等の角度を維持するように、前記駆動シャフトの歯車の歯とインターフェースする、一式の球面歯車の歯を備える、項目４３に記載の機構。
（項目４８）
前記駆動シャフトおよび該駆動シャフトの歯車の歯、または前記被駆動シャフトおよび該被駆動シャフトの歯車の歯のうちの少なくとも一方は、一体化して形成される、項目４７に記載の機構。
（項目４９）
前記機構は、６０度を超える角度を通してトルクを伝達するように動作可能である、項目４３に記載の機構。
（項目５０）
角度を通してトルクを伝達するための機構であって、
遠位端および駆動軸を有する、駆動シャフトと、
近位端および被駆動軸を有する、被駆動シャフトであって、該駆動シャフト遠位端または該被駆動シャフト近位端のうちの少なくとも１つは、突起部を備える、被駆動シャフトと、
該駆動軸の周囲での該駆動シャフトの回転が、該被駆動軸の周囲での該被駆動シャフトの回転を生じるように、該駆動シャフト遠位端および該被駆動シャフト近位端のそれぞれと連結される、連結部材であって、該連結部材は、その間に画定される連結軸を伴う駆動容器および被駆動容器を画定する、管状構造を備え、該駆動容器または被駆動容器のうちの少なくとも１つは、該少なくとも１つの突起部を受容し、該駆動シャフトと該被駆動シャフトとの間の角度の範囲を通して該少なくとも１つの突起部を収容するように構成される、スロットを備え、該突起部は、該駆動シャフトと該被駆動シャフトとの間で回転運動を伝えるよう該スロットと相互作用する、連結部材と
を備え、
該駆動シャフト遠位端は、該駆動軸と該被駆動軸との間の角度が該シャフトの回転中に変化するときに、
該駆動軸と該連結軸との間と、
該被駆動軸と該連結軸との間とで、
対応する角度を維持するよう、該被駆動シャフト近位端に係合する、機構。
（項目５１）
前記駆動シャフト遠位端および前記被駆動シャフト近位端のそれぞれは、各シャフトについて、前記シャフト軸と前記連結軸との間に画定される交点が、前記シャフト軸に沿って、かつ前記連結軸に沿って軸方向に付加されるように、それぞれ、前記駆動容器および前記被駆動容器と相互作用する外面を備える、項目５０に記載の機構。
（項目５２）
各外面は、球面を備える、項目５１に記載の機構。
（項目５３）
各容器は、球面を備える、項目５２に記載の機構。
（項目５４）
前記駆動シャフト遠位端は、前記駆動軸の周囲に延在する駆動シャフトの歯車の歯の表面を備え、前記被駆動シャフト近位端は、前記被駆動軸の周囲に延在する被駆動シャフトの歯車の歯の表面を備え、前記駆動シャフトの歯車の歯の表面は、前記角度の間の対応性を維持するよう、前記被駆動シャフトの歯車の歯の表面に係合する、項目５０に記載の機構。
（項目５５）
前記駆動シャフトおよび前記駆動シャフトの歯車の歯の表面、または前記被駆動シャフトおよび前記被駆動シャフトの歯車の歯の表面のうちの少なくとも一方は、一体化して形成される、項目５４に記載の機構。
（項目５６）
前記駆動シャフトの歯車の歯の表面は、前記駆動軸から放射状に延在する駆動シャフトの歯車の歯の外形によって画定され、前記被駆動シャフトの歯車の歯の表面は、前記被駆動軸から放射状に延在する被駆動シャフトの歯車の歯の外形によって画定され、前記駆動シャフトの歯車の歯の表面は、前記駆動／連結器角度と前記被駆動／連結器角度との間で実質的な等価を維持するよう、被駆動シャフトの歯車の歯の表面に係合する、項目５４に記載の機構。
（項目５７）
前記駆動シャフトの歯車の歯の表面は、前記駆動軸の周囲で前記駆動シャフトの歯車の歯の外形を回転させることによって画定される、外旋表面を備え、前記被駆動シャフトの歯車の歯の表面は、前記被駆動軸の周囲で前記被駆動シャフトの歯車の歯の外形を回転させることによって画定される、外旋表面を備える、項目５４に記載の機構。
（項目５８）
前記機構は、６０度を超える角度を通してトルクを伝達するように動作可能である、項目５０に記載の機構。
（項目５９）
器具シャフトと、
遠位端および駆動軸を有する、駆動シャフトであって、該器具シャフト内で回転するために載置される、駆動シャフトと、
近位端および被駆動軸を有する、被駆動シャフトと、
該駆動および被駆動シャフトの回転速度が、該駆動軸および該被駆動軸が非平行であるときに実質的に平等であるように、該駆動シャフトを該被駆動シャフトと連結する連結部材と、
エンドエフェクタの配向を、該器具シャフトに対して２次元で変化させることができるように、該器具シャフトと連結されるエンドエフェクタであって、該被駆動軸の周囲での該被駆動シャフトの回転が、関節動作特徴の関節動作を生じるように、該被駆動シャフトと連結される該特徴を備える、エンドエフェクタと
を備える、低侵襲手術ツール。
（項目６０）
前記連結部材は、その間に画定される連結軸を伴う第１端および第２端を備え、
前記駆動シャフト遠位端は、前記駆動軸の周囲での前記駆動シャフトの回転が、前記連結軸の周囲での前記連結部材の回転を生じるように、前記連結部材の第１端と軸方向かつ回転可能に連結され、
前記被駆動シャフト近位端は、前記連結軸の周囲での前記連結部材の回転が、前記被駆動軸の周囲での前記被駆動シャフトの回転を生じるように、前記連結部材の第２端と軸方向かつ回転可能に連結され、
前記駆動シャフト遠位端は、前記駆動軸および前記被駆動軸の間の角度が前記シャフトの回転中に変化するときに、
前記駆動軸と前記連結軸との間と、
前記被駆動軸と前記連結軸との間とで、
対応する角度を維持するよう、前記被駆動シャフト近位端に係合する、項目５９に記載のツール。
（項目６１）
前記駆動シャフト遠位端は、球面歯車の歯を備え、前記被駆動シャフト近位端は、前記駆動シャフトの歯車の歯に係合する球面歯車の歯を備える、項目６０に記載のツール。
（項目６２）
前記駆動シャフトおよび前記駆動シャフトの歯車の歯、または前記被駆動シャフトおよび前記被駆動シャフトの歯車の歯のうちの少なくとも一方は、一体化して形成される、項目６１に記載のツール。
（項目６３）
連結部材の第１端容器と、
前記容器を横断する連結ピンと、
前記容器とインターフェースする、駆動シャフト遠位端の外面と、
前記連結軸と前記駆動軸との間の角度の範囲の全体を通して前記連結ピンを受容する、駆動シャフト遠位端スロットであって、前記連結ピンと前記スロットとの間の相互作用は、前記駆動シャフトの回転が前記連結部材の回転を生じるように、前記駆動シャフトを前記連結部材と連結する、駆動シャフト遠位端スロットと
をさらに備える、項目６０に記載のツール。
（項目６４）
前記駆動シャフトを前記連結ピンと連結するようにクロススピンをさらに備え、前記クロスピンは、前記連結ピンと直角に配向され、前記駆動シャフトに対する回転のために載置される、項目６３に記載のツール。
（項目６５）
前記駆動シャフト遠位端または前記被駆動シャフト近位端のうちの少なくとも１つは、突起部を備え、
前記連結部材は、前記連結軸に沿って配置される駆動容器および被駆動容器を画定する、管状構造を備え、
該駆動容器または該被駆動容器のうちの少なくとも１つは、該突起部を受容し、前記駆動軸と前記被駆動軸との間の角度の範囲を通して該突起部を収容するように構成されるスロットを備え、
該突起部は、前記駆動シャフトまたは前記被駆動シャフトのうちの少なくとも１つと該連結部材との間の回転運動を伝えるように該スロットと相互作用する、項目６０に記載のツール。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】図１は、多くの実施形態による、手術を行うために使用されている低侵襲ロボット手術システムの平面図である。

【図2】図２は、多くの実施形態による、ロボット手術システムのための外科医の制御コンソールの斜視図である。

【図3】図３は、多くの実施形態による、ロボット手術システムの電子カートの斜視図である。

【図4】図４は、多くの実施形態による、ロボット手術システムの簡素化した概略図である。

【図5a】図５ａは、多くの実施形態による、ロボット手術システムの患者側カート（手術ロボット）の正面図である。

【図5b】図５ｂは、ロボット手術ツールの正面図である。

【図6】図６は、多くの実施形態による、エンドエフェクタ本体を器具シャフトと連結する、２自由度リストの斜視図である。

【図7】図７は、多くの実施形態による、リストの中間部材とリストの支持部材との間、および中間部材とエンドエフェクタ本体との間の回転自由度を図示する、図６の２自由度リストの斜視図である。

【図8】図８ａは、多くの実施形態による、支持部材ケーブル誘導表面および中間部材ケーブル誘導表面の簡素化した概略図である。図８ｂは、多くの実施形態による、中間部材ケーブル誘導表面の簡素化した概略図である。

【図9】図９は、多くの実施形態による、制御ケーブルを誘導するための内部通路への入口を図示する、図６および７の支持部材の端面図である。

【図10】図１０は、多くの実施形態による、２自由度リストの反対側に隣接する作動システム構成要素の経路指定、および２自由度リストを通した制御ケーブルの経路指定を図示する、図６および７の２自由度リストの斜視図である。

【図11】図１１ａは、多くの実施形態による、図６および７の２自由度リストの中間部材と支持部材との間の硬質接触を限定する、角度配向を図示する側面図である。図１１ｂは、多くの実施形態による、図６および７の２自由度リストとエンドエフェクタ本体との間の硬質接触を限定する、角度配向を図示する側面図である。

【図12】図１２は、多くの実施形態による、手術用アセンブリの簡素化した概略図である。

【図13a】図１３ａは、多くの実施形態による、２自由度継手を介して第１のリンクと連結された第２のリンクを有する、手術ツールの簡素化した概略図であり、第２のリンクは、リンク張力部材と連結される湾曲部分の取付特徴を備え、視認方向は、２自由度継手の第２軸と平行である。

【図13b】図１３ｂは、多くの実施形態による、その通常の中心線の固定曲率中心を伴う湾曲部分を有する、取付特徴を図式的に図示する。

【図13c】図１３ｃは、図１３ｂの断面Ａ−Ａを示す。

【図13d】図１３ｄは、多くの実施形態による、第２軸の周囲で回転させられる第２のリンクを示す、図１３ａの手術ツールの簡素化した概略図である。

【図13e】図１３ｅは、多くの実施形態による、図１３ａおよび１３ｄの手術ツールの簡素化した概略図であり、視認方向は、２自由度継手の第１軸と平行である。

【図13f】図１３ｆは、多くの実施形態による、第１軸の周囲で回転させられる第２のリンクを示す、図１３ａ、１３ｄ、および１３ｅの手術ツールの簡素化した概略図である。

【図13g】図１３ｇは、多くの実施形態による、２自由度継手を介して第１のリンクと連結された第２のリンクを有する、手術ツールの斜視図であり、第２のリンクは、リンク張力部材と連結される湾曲部分の取付特徴を備える。

【図13h】図１３ｈは、多くの実施形態による、２自由度継手の第１軸の周囲での第２のリンクの６０度配向を示す、図１３ｇの手術ツールの側面図である。

【図13i】図１３ｉは、多くの実施形態による、２自由度継手の第２軸の周囲での第２のリンクの３０度配向を示す、図１３ｇおよび１３ｈの手術ツールの側面図である。

【図14a】図１４ａは、多くの実施形態による、２自由度継手を介して第１のリンクと連結された第２のリンクを有する、手術ツールの簡素化した概略図であり、第２のリンクは、湾曲部分端を有するリンク張力部材と連結される取付特徴を備え、視認方向は、２自由度継手の第２軸と平行である。

【図14b】図１４ｂは、多くの実施形態による、第２軸の周囲で回転させられる第２のリンクを示す、図１４ａの手術ツールの簡素化した概略図である。

【図14c】図１４ｃは、多くの実施形態による、図１４ａおよび１４ｂの手術ツールの簡素化した概略図であり、視認方向は、２自由度継手の第１軸と平行である。

【図14d】図１４ｄは、多くの実施形態による、第１軸の周囲で回転させられる第２のリンクを示す、図１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの手術ツールの簡素化した概略図である。

【図14e】図１４ｅは、多くの実施形態による、２自由度継手を介して第１のリンクと連結された第２のリンクを有する、手術ツールの斜視図であり、第２のリンクは、湾曲部分端を有するリンク張力部材と連結される取付ラグを備える。

【図15】図１５は、多くの実施形態による、手術ツールを製造するための方法の簡素化したフローチャートである。

【図16】図１６は、多くの実施形態による、手術用アセンブリの簡素化した概略図である。

【図17】図１７は、多くの実施形態による、角度を通してトルクを伝達するための機構を有するツールアセンブリの簡素化した斜視図である。

【図18】図１８は、多くの実施形態による、駆動シャフトと被駆動シャフトとの間のインライン構成で角度を通してトルクを伝達するための機構の側面図である。

【図19a】図１９ａは、多くの実施形態による、インライン構成のための駆動シャフトの噛合球面歯車の歯と被駆動シャフトとの間の係合を示す、図１８の機構の断面図である。

【図19b】図１９ｂは、多くの実施形態による、角度構成のための駆動シャフトの噛合球面歯車の歯と被駆動シャフトとの間の係合を示す、図１８および１９ａの機構の断面図である。

【図19c】図１９ｃは、多くの実施形態による、代替的なシャフト角度拘束構成を図示する。

【図19d】図１９ｄは、多くの実施形態による、駆動シャフトおよび被駆動シャフトのピン受容横スロットの構成を図示する、図１８、１９ａ、および１９ｂの機構の断面図である。

【図20】図２０は、図１８、１９ａ、１９ｂ、および１９ｄの駆動および被駆動シャフトの斜視図の各種である。

【図21】図２１ａは、多くの実施形態による、連結ピンに垂直な視認方向に沿った図１８、１９ａ、１９ｂ、および１９ｃの機構の側面図である。図２１ｂは、多くの実施形態による、連結ピンに平行な視認方向に沿った図１８、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、および２１ａの機構の側面図である。

【図22】図２２ａは、多くの実施形態による、シャフト角度拘束を提供するように構成される、球面歯車の歯の複数列を有する、駆動および被駆動シャフトの斜視図である。図２２ｂは、歯車の歯の断面および歯車の歯の球面配設を図示する、図２２ａの駆動および被駆動シャフトの断面／斜視図である。

【図23a】図２３ａは、多くの実施形態による、二重クロスピンを有する、角度を通してトルクを伝達するための機構の側面図である。

【図23b】図２３ｂは、連結要素がない、図２３ａの機構の側面図である。

【図23c】図２３ｃは、図２３ａおよび２３ｂの機構の断面図である。

【図23d】図２３ｄは、駆動および被駆動シャフトのそれぞれのクロスピン受容孔を示す、図２３ａ、２３ｂ、および２３ｃの駆動および被駆動シャフトの斜視図である。

【図23e】図２３ｅは、駆動および被駆動シャフトのそれぞれのピン受容横スロットの構成を図示する、図２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、および２３ｄの駆動および被駆動シャフトの斜視図である。

【図24a】図２４ａは、多くの実施形態による、スロットと相互作用する突起部が、駆動シャフトと連結部材との間、および連結部材と被駆動シャフトとの間で回転運動を伝える、角度を通してトルクを伝達するための機構の簡素化した概略図である。

【図24b】図２４ｂは、多くの実施形態による、突起部に平行な視認方向に沿った図２４ａの機構の図である。

【図24c】図２４ｃは、多くの実施形態による、２部品連結部材の詳細を図示する、突起部に垂直な視認方向に沿った図２４ａおよび２４ｂの機構の図である。

【図24d】図２４ｄは、多くの実施形態による、角度構成の図２４ａ、２４ｂ、および２４ｃの機構を図示する。

【図25】図２５ａおよび２５ｂは、多くの実施形態による、修正Ｕ字形継手連結部材が、駆動シャフトと連結部材との間、および連結部材と被駆動シャフトとの間で回転運動を伝える、角度を通してトルクを伝達するための機構の簡素化した概略図である。

【図26】図２６は、多くの実施形態による、リンク張力部材によって関節動作させられる２自由度リストと、リストを横断する角度を通してトルクを伝達する二重自在継手とを有する、小型リスト設計を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下の説明では、本発明の種々の実施形態を説明する。説明の目的で、実施形態の徹底的な理解を提供するために、具体的構成および詳細が記載される。しかしながら、本発明は具体的詳細なしで実践されてもよいことも、当業者に明白となるであろう。さらに、説明されている実施形態を曖昧にしないために、周知の特徴が省略または簡素化されてもよい。

【0044】

２自由度リスト機構を伴う手術ツール、および関連方法が提供される。多くの実施形態では、２自由度リストは、器具シャフトの遠位端およびエンドエフェクタ本体の両方と枢動可能に連結される、細長い中間リスト部材を含む。中間部材は、器具シャフトの細長い方向に対して直角である第１軸の周囲で回転するように、器具シャフトと枢動可能に連結することができる。エンドエフェクタ本体は、第１軸に対して直角である第２軸の周囲で回転するよう、中間部材と枢動可能に連結することができる。第２軸の周囲で中間本体に対してエンドエフェクタ本体を枢動させることと組み合わせた、第１軸の周囲で器具シャフトに対して中間部材を枢動させることは、２次元で器具シャフトに対してエンドエフェクタ本体を再配向させるために使用することができる。２次元でエンドエフェクタ本体に対してエンドエフェクタ本体を再配向させる能力は、外科医の手首の自然な動作を模倣し、それにより、エンドエフェクタ本体の望ましい量の操縦性を提供するために使用することができる。

【0045】

多くの実施形態では、２自由度リストは、低侵襲手術ツール内で有利に統合される。例えば、中間リスト部材は、器具シャフトの直径とほぼ同等である長さと、長さより有意に小さい幅、例えば、長さの３分の１未満である幅とを有することができ、幅はしばしば、長さの半分未満であり、場合によっては、幅は長さの４分の１未満である。多くの実施形態では、中間本体の細長い方向に対して直角に配向される軸の周囲でシャフトまたはエンドエフェクタ本体に対する中間部材の回転を提供する、中心に位置する枢動軸が使用され、中間本体の細長い方向と平行に配向される軸の周囲でシャフトまたはエンドエフェクタ本体に対する中間部材の回転を提供する、２つの同軸上の周辺に位置する枢動軸が使用される。中間部材の寸法および結果として生じる運動は、エンドエフェクタ関節動作および作動構成要素を送るために、隣接する領域を開けておく。有利に、依然として低侵襲ツールの断面内にある間に、第１および第２軸から離間されるよう、関節動作構成要素を送ることができ、それにより、軸力関節動作構成要素の使用、例えば、張力関節動作構成要素の使用を可能にする。例示的実施形態が、中間リスト部材からオフセットされるケーブルおよび回転駆動シャフトの両方を採用してもよい一方で、ツール（関節動作構成要素、エンドエフェクタ、および手関節システム）の外形は、好ましくは、１インチ未満となり、しばしば、約２分の１インチである。中間リスト部材は、中間リスト部材を通して１本以上の制御ケーブルを送るように、誘導特徴を伴う経路指定設備を含むことができる。リストは、リストを横断してロール軸トルク（例えば、０．３３Ｎｍ）を伝達するように構成することができる。リストは、器具の可動域を限定して角度過大移動による損傷から他の構成要素を保護するように、硬質停止部を伴って構成することができる。リストは、ゼロ効果まで調整可能なピッチ軸とヨー軸の距離を伴って、コンパクトな長さを有することができる。

【0046】

多くの実施形態では、２自由度リストは、制御ケーブルを誘導するための内部通路を含む。内部通路は、第１および第２軸の周囲での枢動中に制御ケーブルの張力の変化を阻止するように構成することができる。

【0047】

リンク張力部材によるリスト関節動作を伴う改良型手術用および／またはロボットリスト構造も提供される。多くの実施形態では、リンク張力部材は、２自由度継手を介して第１のリンクと連結される第２のリンクを関節運動させるために使用される。リンク張力部材は、第２のリンク上に配置される取付特徴を介して第２のリンクと連結することができる。２自由度継手、リンク張力部材、および取付特徴の幾何学形状は、張力部材の張力の変化を阻止するよう、張力部材の対向軸方向移動が、第１のリンクに対して第２のリンクを角度配向させるように選択することができる。多くの実施形態では、対角線上に対向した張力部材が対合され、作動機構によって作動させられる。例えば、対角線上に対向した張力部材は、少なくとも１本の制御ケーブルと連結することができ、少なくとも１本の制御ケーブルは、モータ駆動型キャプスタンによって作動させることができる。

【0048】

リンク張力部材を介する、開示されたリスト関節動作は、２自由度継手を介して細長い第１のリンクと連結される第２のリンクを有する、手術ツールで有利に採用されてもよい。開示されたリスト関節動作は、低侵襲手術ツールで採用されるときに特に有利であってもよい。信頼性があり、円滑な動作特性を有する、低侵襲手術ツールが望ましい。リンク張力部材の張力の変化を阻止することによって、不利な制御ケーブルの緩みおよび／またはツール構成要素の過大応力が回避されてもよい。線形駆動機構、例えば、モータ駆動型キャプスタンを介してリンク張力部材を作動させることにより、円滑な動作特性を提供してもよい。開示されたリスト関節動作はまた、密閉身体空間内のアクセス、身体構造へのアクセスの角度、および身体構造の可視性を向上させる、第１のリンクの遠位で短縮した長さを伴う手術ツールも可能にする。開示されたリスト関節動作は、リストを通過する付加的な機構、例えば、駆動シャフトに干渉することなく、リスト関節動作を可能にする。開示されたリスト関節動作はまた、リストの中でより線ケーブルの使用を回避することによって、増大した寿命を提供してもよい。開示されたリスト関節動作はまた、６０度のリスト関節動作角度を提供するために使用することもできる。開示されたリスト関節動作はまた、モータ駆動型キャプスタンによって駆動される可撓性ケーブルに容易に取付可能であるために有利である、小径（例えば、皮下注射）管類を採用することもできる。

【0049】

多くの実施形態では、リンク張力部材を介したリスト関節動作を有する低侵襲手術ツールは、２自由度継手を介して第１のリンクに枢動可能に取り付けられる、第２のリンクを含むことができる。継手は、第１のリンクに対して直角な第１の回転軸と、第１の回転軸に対して直角な第２の回転軸とを有することができる。第２のリンクは、第１のリンクに対して第２のリンクを関節動作させるよう、４つのリンク張力部材と連結することができる。４つの張力部材は、依然として低侵襲ツールの断面内にある間に、２つの軸によって画定される四分円の中に１つの張力部材を位置付けることによって、２自由度継手の２つの軸から離間することができる。例示的実施形態では、ツール（リンク張力部材、制御ケーブルおよび駆動シャフト等の他のエンドエフェクタ作動構成要素、エンドエフェクタ、および手関節システムを含む）の外径は、好ましくは１インチ未満、しばしば約２分の１インチとなる。

【0050】

角度を通してトルクを伝達するための機構、角度を通してトルクを伝達するための機構を備える低侵襲手術ツール、および関連方法も提供される。そのような機構は、あり得る破壊点の数を削減することによって機構の信頼性を増大してもよい、比較的単純な設計を有する。例えば、多くの実施形態では、角度を通してトルクを伝達するための機構は、既存の機構と比較して、削減された部品数を有してもよい。

【0051】

開示された機構は、角度の範囲を通したトルクの円滑な伝達を提供してもよい。多くの実施形態では、角度を通してトルクを伝達するための機構は、６０度を超える角度を通してトルクを伝達するように動作可能である。多くの実施形態では、入力および出力シャフトが非平行であり、不等価回転速度と関連付けられる振動力の生成を回避することによる、角度を通したトルクの円滑な伝達を提供してもよいときでさえも、出力シャフト（例えば、被駆動シャフト）の回転速度は、入力シャフト（例えば、駆動シャフト）の回転速度と実質的に等しい。機構（シャフト、エンドエフェクタ、および継手システムを含む）の外径は、好ましくは、１インチ未満となり、しばしば、２分の１インチ未満であり、理想的には、わずか８ｍｍ（または場合によってはわずか５ｍｍ）である。複数のシャフト駆動システムが単一のリスト内に嵌合することを可能にするために、本明細書で説明される機構の駆動シャフト、被駆動シャフト、および連結器は、好ましくは、わずか５ｍｍの直径内、理想的には、わずか３ｍｍの直径内で嵌合する。継手を横断して伝達されるトルクはしばしば、０．２Ｎｍよりも大きくなり、理想的には、０．３Ｎｍよりも大きい。所望の時間量でエンドエフェクタによる所望の作業を生じるために、シャフトおよび継手システムは、典型的には、少なくとも１００ｒｐｍの速度で回転可能となり、理想的には、少なくとも数千ｒｐｍで回転可能である。継手は、好ましくは、最大トルクおよびリスト角度で駆動されるときに、少なくとも数分の動作の寿命、理想的には少なくとも数時間の寿命を有する。シャフト自体を除外する、例示的な駆動シャフトと被駆動シャフトの継手アセンブリは、１０よりも少ない別個に加工および／または機械加工された部品を含み、多くの実施形態では、３つだけの別個に加工および／または機械加工された部品を含む。

【0052】

開示された機構の構成要素を加工するために、入手可能な材料を使用することができる。多くの実施形態では、駆動シャフト、被駆動シャフト、および連結器は、例えば、４６５ステンレス鋼、状態Ｈ９５０から加工することができる。駆動および被駆動シャフト端は、シャフトに不可欠となり得る。クロスピンは、例えば、３０パーセント冷間加工された、Ｎｉｔｒｏｎｉｃ ６０ステンレス鋼から加工することができる。

【0053】

開示された機構は、低侵襲手術ツールの一部として使用されるときに特に有益であってもよい。上記で論議されるように、低侵襲手術ツールは、典型的には、ツールの直径を拘束する、カニューレスリーブを通して患者に導入される。開示された機構の比較的単純な設計は、低侵襲手術ツール内で使用するためにサイズ決定することができる。比較的単純な設計はまた、あり得る破壊点を削減してもよく、低侵襲手術ツールの信頼性を増大してもよい削減である。６０度を超える角度を通してトルクを伝達するように開示された機構を構成する能力は、低侵襲手術ツールのエンドエフェクタと器具シャフトとの間で比較的大量の関節動作の使用を可能にする。同等の回転速度の使用を通した、角度を通してトルクを円滑に伝達する開示された機構の能力はまた、振動移動および／または力の生成に起因する場合がある、患者および／または手術ツールへの損害を回避することによって有益であってもよい。

【0054】

類似参照数字が、多くの実施形態による、いくつかの図の全体を通して、類似部品を表す、図面を参照すると、図１から図５ｂは、低侵襲ロボット手術システムの側面を図示し、図６から図１２は、２自由度リストの側面を図示し、図１３ａから図１６は、リンク張力部材によるリスト関節動作の側面を図示し、図１７から図２５ｂは、角度を通してトルクを伝達するための機構の側面を図示する。理解することができるように、先述の特徴は、個別に、または任意の組み合わせで利用することができる。例えば、図１０、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉ、および２６は、本明細書で開示されるようなリンク張力部材によって関節動作させられる２自由度リストを有する、小型リスト設計、ならびに２自由度リストを横断する角度を通してトルクを伝達するための二重自在継手の使用を図示する。

【0055】

低侵襲ロボット手術
図１は、典型的には、手術台１４上に横たわっている患者１２に低侵襲診断または外科的手技を行うために使用される、低侵襲ロボット手術（ＭＩＲＳ）システム１０の平面図である。システムは、手技中に外科医１８によって使用するための外科医のコンソール１６を含むことができる。１人以上の助手２０も、手技に参加してもよい。ＭＩＲＳシステム１０はさらに、患者側カート２２（手術ロボット）と、電子カート２４とを含むことができる。患者側カート２２は、外科医１８がコンソール１６を通して手術部位を視認している間に、患者１２の身体の低侵襲切開を通して、少なくとも１つの取り外し可能に連結されたツールアセンブリ２６（以降では単に「ツール」と呼ばれる）を操作することができる。手術部位の画像は、内視鏡２８を配向させるよう患者側カート２２によって操作することができる、立体内視鏡等の内視鏡２８によって取得することができる。電子カート２４は、外科医のコンソール１６を通した外科医１８への後続の表示のために、手術部位の画像を処理するために使用することができる。一度に使用される手術ツール２６の数は、概して、とりわけ、診断または外科的手技および手術室内の空間の制約に依存する。手技中に使用されているツール２６のうちの１つ以上を交換することが必要な場合、助手２０は、患者側カート２２からツール２６を除去し、それを手術室内のトレイ３０からの別のツール２６と置換してもよい。

【0056】

図２は、外科医のコンソール１６の斜視図である。外科医のコンソール１６は、奥行き知覚を可能にする、手術部位の協調立体像を外科医１８に提示するための左眼ディスプレイ３２および右眼ディスプレイ３４を含む。コンソール１６はさらに、１つ以上の入力制御デバイス３６を含み、それは順に、患者側カート２２（図１に示される）に１つ以上のツールを操作させる。入力制御デバイス３６は、テレプレゼンス、つまり、外科医がツール２６を直接制御する強い感覚を有するように、入力制御デバイス３６がツール２６と一体であるという知覚を外科医に提供するよう、関連ツール２６（図１に示される）と同じ自由度を提供する。この目的を達成するために、位置、力、および触覚フィードバックセンサ（図示せず）が、入力制御デバイス３６を通して外科医の手にツール２６からの位置、力、および触感を返送するために採用されてもよい。

【0057】

外科医が、手技を直接監視し、必要であれば物理的に存在し、電話または他の通信媒体よりもむしろ直接助手に話し掛けてもよいように、外科医のコンソール１６は通常、患者と同じ部屋の中に位置する。しかしながら、外科医は、患者とは異なる部屋、全く異なる建物、または他の遠隔場所に位置することができ、遠隔手術手技（すなわち、滅菌野の外から手術すること）を可能にすることができる。

【0058】

図３は、電子カート２４の斜視図である。電子カート２４は、内視鏡２８と連結することができ、外科医のコンソール上で、あるいは局所および／または遠隔に位置する任意の他の好適なディスプレイ上で、外科医等に後に表示するために、捕捉された画像を処理するプロセッサを含むことができる。例えば、立体内視鏡が使用される場合、電子カート２４は、手術部位の協調立体画像を外科医に提示するよう、捕捉された画像を処理することができる。そのような協調は、対向画像間の整合を含むことができ、立体内視鏡の立体作業距離を調整するステップを含むことができる。別の実施例として、画像処理は、光学収差等の画像捕捉デバイスの撮像誤差を補うように、以前に判定されたカメラ較正パラメータの使用を含むことができる。

【0059】

図４は、ロボット手術システム５０（図１のＭＩＲＳシステム１０等）を図式的に図示する。上述のように、外科医のコンソール５２（図１の外科医のコンソール１６等）は、低侵襲手技中に患者側カート（手術ロボット）５４（図１の患者側カート２２等）を制御するために外科医によって使用することができる。患者側カート５４は、手技部位の画像を捕捉し、捕捉された画像を電子カート５６（図１の電子カート２４等）に出力するために、立体内視鏡等の撮像デバイスを使用することができる。上述のように、電子カート５６は、後続の表示前に、種々の方法で捕捉された画像を処理することができる。例えば、電子カート５６は、外科医のコンソール５２を介して外科医に組み合わせられた画像を表示する前に、仮想制御インターフェースを用いて捕捉された画像を重ねることができる。患者側カート５４は、電子カート５６の外側で処理するために捕捉された画像を出力することができる。例えば、患者側カート５４は、捕捉された画像を処理するために使用することができるプロセッサ５８に、捕捉された画像を出力することができる。画像はまた、合同で、連続して、および／またはそれらの組み合わせで、捕捉された画像を処理するよう、ともに連結することができる、電子カート５６およびプロセッサ５８の組み合わせによって処理することもできる。１つ以上の別個のディスプレイ６０も、手技部位の画像、または任意の他の関連画像等の画像の局所および／または遠隔表示のために、プロセッサ５８および／または電子カート５６と連結することができる。

【0060】

図５ａおよび５ｂは、それぞれ、患者側カート２２および手術ツール６２を示す。手術ツール６２は、手術ツール２６の実施例である。示された患者側カート２２は、３つの手術ツール２６、および手技の部位の画像の捕捉に使用される立体内視鏡等の撮像デバイス２８の操作を提供する。操作は、いくつかのロボット継手を有するロボット機構によって提供される。撮像デバイス２８および手術ツール２６は、切開のサイズを最小限化するよう、運動学的遠隔中心が切開で維持されるように、患者の切開を通して位置付け、操作することができる。手術部位の画像は、撮像デバイス２８の視野内に位置付けられるときに、手術ツール２６の遠位端の画像を含むことができる。

【0061】

２自由度リスト
図６は、多くの実施形態による、エンドエフェクタ本体７２を器具シャフト７４と連結する、２自由度リスト７０の斜視図である。リスト７０は、支持部材７６と、第１のヒンジ点７８と、中間部材８０と、第２のヒンジ点８２と、第３のヒンジ点８４とを含む。支持部材７６は、図示されるように器具シャフト７４の孔の内側に位置付けられるよう、４つの取付特徴８６（例えば、機械的締結具）を介して器具シャフト７４に固定して取り付けられる。中間部材８０は、中心に位置する第１のヒンジ点７８を介して、第１軸８８の周囲で回転するために、支持部材７６に枢動可能に連結される。エンドエフェクタ本体７２は、周辺に位置する第２のヒンジ点８２および周辺に位置する第３のヒンジ点８４を介して、第２軸９０の周囲で回転するために、枢動可能に中間部材８０と連結される。第２のヒンジ点８２および第３のヒンジ点８４は、同軸であり、第２軸９０と整合される。第２軸９０は、第１軸８８の周囲で中間部材とともに枢動する。

【0062】

第１軸８８および第２軸９０は、所望の運動学および／または空間特性を伴う小型２自由度リストを提供するように位置付けることができる。例えば、第１軸８８および第２軸９０は、同一平面上にあり、それにより、玉継手状運動学を伴う小型リスト部材を提供することができる。多くの実施形態では、第１軸８８および第２軸９０は、器具シャフト７４の細長い方向に沿った所望の距離によって分離される。そのような分離は、リスト機構の運動学を、２自由度リストを介して器具シャフト７４に対してエンドエフェクタ本体７２を配向させるために使用される作動システム構成要素の運動学に接近および／または合致させるために使用することができる。多くの実施形態では、第１軸８８および第２軸９０は、器具シャフト７４に対してエンドエフェクタ本体７２を配向させるために使用される作動システム構成要素の運動学にほぼ合致する、小型性および運動学の所望の組み合わせを伴う２自由度リストを提供するよう、器具シャフト７４の細長い方向に沿った所望の距離によって分離される。例えば、第１軸８８と第２軸９０との４ｍｍ分離が、使用される作動システム配向構成要素の運動学に合致する場合、２自由度リストは、より小型のリストを提供するよう、より小さい分離（例えば、２ｍｍ）を伴って構成することができる。多くの実施形態では、使用される作動システム配向構成要素の運動学に正確には合致しないことによる有意に不利な動作特性を含むことなく、そのような分離距離低下を採用することができる。第１軸８８および第２軸９０は、所望の空間特性を伴う小型２自由度リストを提供するように位置付けることができる。例えば、第１軸８８および第２軸９０は、作動システム構成要素および関連取付特徴のための付加的な空間を提供するように分離することができる。

【0063】

支持部材７６は、器具シャフト７４と第１のヒンジ点７８との間の遷移嵌合を提供する。支持部材７６は、長方形の主要部分９２と、片持ち遠位部分１００とを含む。長方形の主要部分９２は、関節動作および／または作動構成要素（図示せず）の経路指定のために孔の２つの隣接領域を開けておく、器具シャフト孔の内径よりも小さい厚さを有する。支持部材の主要部分９２は、器具シャフト孔の内側に送られるエンドエフェクタ制御ケーブルを誘導するために使用することができる、２つの内部通路９４を含む。内部通路９４は、主要部分９２の近位端９６と主要部分９２の遠位端９８との間に送られ、概して器具シャフト７４の細長い方向と整合される。以下でさらに論議されるように、多くの実施形態では、内部通路９４は、一定の制御ケーブル経路長を維持することによって、第１および第２軸の周囲での枢動中に制御ケーブル張力の変化を阻止するよう、中間部材のケーブルガイド表面と併せて稼働するように構成される。方持ち遠位部分１００は、第１のヒンジ点７８の単一枢動シャフトを受容する、取付ラグを有する。単一枢動シャフトの使用は例示的にすぎず、第１のヒンジ点７８の代わりに、他の枢動継手構成要素を使用することができ、例えば、同軸上で整合された２つの枢動ピンを使用することができる。支持部材７６は、例えば、器具シャフト７４に対するエンドエフェクタ本体７２の所望の範囲の再配向に必要なエンドエフェクタ本体７２と器具シャフト７４との間の隙間を提供するよう、器具シャフト７４およびエンドエフェクタ本体７２に対する所望の場所に第１のヒンジ点７８（したがって第１軸８８）を配置するように構成される。

【0064】

中間部材８０は、第１のヒンジ点７８、第２のヒンジ点８２、および第３のヒンジ点８４の間の遷移嵌合を提供する。中間部材８０は、関節動作および／または作動構成要素（図示せず）の経路指定のために２つの隣接領域を開けておく、器具シャフト孔の内径よりも小さい厚さ（例えば、主要部分９２の厚さと同様である）を有する、細長い長方形の主要部分を含む。中間部材８０は、支持部材遠位部分１００の取付ラグを受容するように構成される、中心スロット１０２を含む。中心スロット１０２は、第１軸８８の周囲での中間部材８０の回転の範囲の全体を通して、遠位部分１００の取付ラグを収容するように構成される。中心スロット１０２はまた、支持部材内部通路９４を通して送られるエンドエフェクタ制御ケーブル（図示せず）を収容するように構成することもできる。中心スロット１０２はまた、エンドエフェクタ制御ケーブルを誘導するように構成される表面を含むこともできる。以下でさらに論議されるように、多くの実施形態では、中心スロットケーブル誘導表面は、実質的に一定の制御ケーブル経路長を維持することによって、第１および第２軸の周囲での枢動中に制御ケーブルの張力の変化を阻止するように構成される。多くの実施形態では、中心スロットケーブル誘導表面は、第１および第２軸の周囲での枢動中に一定の制御ケーブル経路長を維持するように、内部通路９４と併せて稼働する。中心スロット１０２はまた、第１のヒンジ点７８の単一枢動シャフトを受容する、対向取付フランジも提供する。第２のヒンジ点８２は、中間部材８０の第１端から片持ちされる枢動シャフトを含む。第３のヒンジ点８４は、中間部材８０の対向する第２端から片持ちされる枢動シャフトを含む。片持ち枢動シャフトの使用は例示的にすぎず、他の好適な枢動シャフトを使用することができる。多くの実施形態では、第２および第３のヒンジ点８２、８４の位置および配向（したがって第２軸９０の位置および配向）は、第１軸８８に対する第２軸９０の所望の位置および配向を提供するよう選択される。例えば、多くの実施形態では、第１および第２の軸は、同一平面上にない。多くの実施形態では、第１および第２軸は、同一平面上にある。多くの実施形態では、第１軸８８に対する第２軸９０の位置および／または配向は、器具シャフト７４に対するエンドエフェクタ本体７２の移動のための所望の運動学を提供するように選択される。

【0065】

図７は、多くの実施形態による、第１軸８８の周囲での中間部材８０と支持部材７６との間の回転自由度、および第２軸９０の周囲でのエンドエフェクタ本体（図示せず）と中間部材８０との間の回転自由度を図示する、図６の２自由度リスト７０の斜視図である。支持部材７６は、例えば、エンドエフェクタ本体の関節動作のための空間を提供するよう、エンドエフェクタ本体と器具シャフトとの間の隙間を提供するように、器具シャフト７４の遠位端から遠位の所望の場所に第１のヒンジ点７８を位置付けるよう、器具シャフト７４に取り付けられる。中間部材中心スロット１０２は、エンドエフェクタ制御ケーブル（図示せず）の経路指定に適応するよう、エンドエフェクタ本体に隣接する中間部材８０の側面に開いている。図７の視認方向から、支持部材７６の一方の内部通路９４は、可視的であり、他方の内部通路９４は、図から隠されている。多くの実施形態では、１本の制御ケーブルが、２つの内部通路９４のそれぞれを通して送られる。これら２本の制御ケーブルのそれぞれはさらに、第１軸８８の両側で１本ずつ、中間部材中心スロット１０２を通して送られる。

【0066】

図８ａは、第２軸９０を通して得られ、第１軸８８に垂直である、例証的な支持および中間部材のケーブル誘導表面を示す、リスト７０の概略断面図である。支持部材遠位端１００は、湾曲弧形状の中心線が第１軸８８と整合されるように、湾曲弧形状を伴う第１の滑車表面１０４を含む。中間部材スロット１０２の内面は、湾曲弧形状の中心線（第２の滑車の中心線１１０および第３の滑車の中心線１１２）が第１軸８８からオフセットされ、それと平行であるように、湾曲弧形状を伴う第２の滑車表面１０６および第３の滑車表面１０８を画定する。図示された滑車表面は、一定の曲率を有するが、これは例示的にすぎず、他の好適な表面を使用することができる。第１の滑車表面１０４、第２の滑車表面１０６、および第３の滑車表面１０８は、第１軸８８の周囲での中間本体８０の回転のために（したがって第１軸８８の周囲でのエンドエフェクタ本体の回転のために）制御ケーブルを誘導することができる、円滑ケーブル誘導表面を提供する。多くの実施形態では、第１の滑車表面１０４、第２の滑車表面１０６、および第３の滑車表面１０８は、一定の制御ケーブル経路長を維持することによって、第１軸の周囲での枢動中に制御ケーブル張力の変化を阻止する。多くの実施形態では、第１の滑車表面１０４、第２の滑車表面１０６、および第３の滑車表面１０８は、第１軸の周囲での枢動中に一定の制御ケーブル経路長を維持するように、内部通路９４と併せて稼働する。

【0067】

図８ｂは、多くの実施形態による、付加的な中間部材ケーブル誘導表面の簡素化した概略図である。図８ｂは、図８ａの断面ＡＡを図示する。中間部材スロット１０２の内面はさらに、湾曲弧形状の中心線（第４の滑車の中心線１１８および第５の滑車の中心線１２０）が第２軸９０からオフセットされるように、湾曲弧形状の中心線とともに湾曲弧形状を伴う第４の滑車表面１１４および第５の滑車表面１１６を画定する。図示された滑車表面は、一定の曲率を有するが、これは例示的にすぎず、他の好適な表面を使用することができる。第４の滑車表面１１４および第５の滑車表面１１６は、第２軸９０の周囲での中間本体８０に対するエンドエフェクタ本体の回転のために制御ケーブルを誘導することができる、円滑ケーブル誘導表面を提供する。多くの実施形態では、第４の滑車表面１１４および第５の滑車表面１１６は、一定の制御ケーブル経路長を維持することによって、第２軸の周囲での枢動中に制御ケーブル張力の変化を阻止する。多くの実施形態では、第４の滑車表面１１４および第５の滑車表面１１６は、第２軸の周囲での枢動中に一定の制御ケーブル経路長を維持するように、内部通路９４と併せて稼働する。

【0068】

図９は、多くの実施形態による、作動システムの制御ケーブルを誘導するための内部通路９４への入口を図示する、図６および７の支持部材７６の近位端面図である。支持部材の内部通路９４は、器具シャフトの遠位端で制御ケーブルの断面位置を拘束するために使用することができる。

【0069】

図１０は、多くの実施形態による、２自由度リスト７０の両側に沿った作動システム構成要素の例示的な経路指定、および２自由度リストを通した制御ケーブル１２２、１２４の経路指定を示す、図６および７の２自由度リスト７０の斜視図である。２自由度リストの略平面構成、およびそれを支持するシャフト内のその中心位置は、そのような作動システム構成要素の経路してのために隣接領域を開いておく。図示した実施形態では、これらの作動システム構成要素は、リストより上側に送られる第１の駆動シャフトアセンブリ１２６と、リストより下側に送られる第２の駆動シャフトアセンブリ１２８と、リストより上側および下側に送られるエンドエフェクタ関節動作引張ロッド１３０、１３２、１３４、および１３６と、上記で論議されるように支持部材の内部通路および中間部材スロット１０２を介してリストを通して送られる制御ケーブル１２２、１２４とを含む。

【0070】

２自由度リスト７０は、（第１の継手７８を介した）第１軸８８の周囲での回転および（第２の継手８２および第３の継手８４を介した）第２軸９０の周囲での回転の両方のために、角度配向制限硬質接触を提供する特徴を含む。そのような角度配向制限硬質接触は、角度過大移動による損傷からリスト横断構成要素を保護する働きをする。図１１ａは、（第１の継手７８を介した）第１軸８８の周囲での回転のための、２自由度リスト７０の中間部材８０と支持部材７６との間の角度配向制限硬質接触を図示する。角度配向制限硬質接触は、中間部材８０が第１の継手７８の周囲で反対方向に回転させられると、中間部材８０と支持部材７６との間で生じる。図１１ｂは、（第２の継手８２および第３の継手８４を介した）第２軸９０の周囲での回転のための、２自由度リスト７０の中間部材８０とエンドエフェクタ本体７２との間の角度配向制限硬質接触を図示する。同様の角度配向制限硬質接触は、エンドエフェクタ本体７２が第２軸９０の周囲で反対方向に回転させられると、中間部材８０とエンドエフェクタ本体７２との間で生じる。

【0071】

図１２は、多くの実施形態による、２自由度リスト７０を有するツールアセンブリ１４０の簡素化した概略図である。ツールアセンブリ１４０は、近位作動アセンブリ１４２と、主要シャフト１４４と、エンドエフェクタ１４６の関節動作エンドエフェクタ基部と、２自由度リスト７０とを含む。多くの実施形態では、近位作動アセンブリ１４２は、２次元で主要シャフト１４４に対してエンドエフェクタ基部を選択的に再配向させるよう、エンドエフェクタ基部と動作可能に連結され、エンドエフェクタ基部に対して１つ以上のエンドエフェクタ特徴を関節動作させるよう、エンドエフェクタ１４６と動作可能に連結される。作動アセンブリ１４２をエンドエフェクタ１４６と連結するために、種々の作動構成要素、例えば、制御ケーブル、ケーブル／ハイポチューブの組み合わせ、駆動シャフト、引張ロッド、および押しロッドを使用することができる。多くの実施形態では、作動構成要素は、主要シャフト１４４の孔を通して、作動アセンブリ１４２とエンドエフェクタ１４６との間に送られる。

【0072】

ツールアセンブリ１４０は、近位作動機構１４２で使用される手動および／または自動作動を用いた手持ち式デバイスとして、種々の用途で使用するために構成することができる。そのようなものとして、ツールアセンブリ１４０は、低侵襲ロボット手術を超えた用途、例えば、非ロボット低侵襲手術、非低侵襲ロボット手術、非ロボット非低侵襲手術、ならびに２自由度リストの使用が有益となる他の用途を有することができる。

【0073】

リンク張力部材によるリスト関節動作
図１３ａは、多くの実施形態による、リンク張力部材によるリスト関節動作を伴う手術ツール１７０の簡素化した概略図である。手術ツール１７０は、２自由度継手を介して２自由度リストと枢動可能に連結される、第２のリンク１７２を含む。継手は、第１軸１７６および第２軸１７８の周囲で第２のリンク１７２と第１のリンク１７４との間の回転運動を提供する。第１軸１７６は、第１のリンク１７４に対して固定され、第２軸１７８は、第２のリンク１７２に対して固定される。４つの取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６は、第２のリンク１７２の上に配置される。取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６のそれぞれは、それぞれ、張力部材１８８、１９０、１９２、１９４と連結される。張力部材１８８、１９０、１９２、１９４は、第１のリンク１７４の孔を通して送られ、制御ケーブル１９８、２００、２０２、２０４を介して作動機構１９６と連結される。多くの実施形態では、張力部材１８８、１９０、１９２、１９４は、動作荷重下での伸張を最小限化するように、および費用を削減するように構成される（例えば、長さ１７インチ、０．０４インチの外径、０．０２インチの内径、長さ１５．２インチ、０．０６インチの外径、０．０２インチの内径）。多くの実施形態では、取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６、張力部材１８８、１９０、１９２、１９４、第１軸１７６、および第２軸１７８は、張力部材の対向軸方向移動が、張力部材の張力の変化を阻止するよう、第１のリンク１７４に対して第２のリンク１７２を角度配向させるように構成される。図示された実施形態では、作動機構１９６は、第１のモータ駆動型キャプスタン２０６と、第２のモータ駆動型キャプスタン２０８とを含む。第１の対角線上に対向した一対の制御ケーブル（例えば、制御ケーブル１９８、２０２）は、第１のモータ駆動型キャプスタン２０６の時計回りの回転が、等量だけ制御ケーブル２０２を後退させ、制御ケーブル１９８を延長させ、第１のモータ駆動型キャプスタン２０６の反時計回りの回転が、等量だけ制御ケーブル１９８を後退させ、制御ケーブル２０２を延長させるように、第１のモータ駆動型キャプスタン２０６に巻き付けられる。同様に、第２の対角線上に対向した一対の制御ケーブル（例えば、制御ケーブル２００、２０４）は、第２のモータ駆動型キャプスタン２０８の時計回りの回転が、等量だけ制御ケーブル２００を後退させ、制御ケーブル２０４を延長させ、第２のモータ駆動型キャプスタン２０８の反時計回りの回転が、等量だけ制御ケーブル２０４を後退させ、制御ケーブル２００を延長させるように、第２のモータ駆動型キャプスタン２０８に巻き付けられる。

【0074】

図１３ｂおよび１３ｃは、取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６のうちの１つを図式的に図示する。取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６は、その湾曲した通常の中心線２１４の固定曲率中心２１２、およびその湾曲した通常の中心線２１４の周囲の第１の曲率半径２１６を伴う湾曲部分２１０を有する。固定曲率中心のそれぞれは、第２軸１７８を含む２次元平面上に位置することができる。湾曲した通常の中心線は、第２軸１７８に垂直に配向された２次元平面上に位置することができる。４本の湾曲した通常の中心線は、第１軸１７６を含む２次元平面に接することができる。張力部材１８８、１９０、１９２、１９４のそれぞれは、張力部材の長さに垂直に配向された穴軸を伴う取付ラグ２１８、２２０、２２２、２２４を有する。取付ラグの穴は、対応する取付特徴の湾曲部分を摺動して受容するようにサイズ決定される。取付ラグは、第１のリンク１７４に対する第２のリンク１７２の関節動作中に、湾曲部分の周囲で回転する、および／または湾曲部分に沿って摺動するように構成される。

【0075】

第２のリンク１７２が第２軸１７８の周囲で回転すると、取付ラグ２１８、２２０、２２２、２２４は、取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６の対応する湾曲部分に沿って摺動する。図１３ｄは、多くの実施形態による、第２軸１７８の周囲で回転させられる第２のリンク１７２を示す、図１３ａの手術ツールの簡素化した概略図である。取付ラグ２１８、２２０、２２２、２２４のそれぞれは、張力部材のそれぞれが、その対応する取付特徴の湾曲部分の固定曲率中心と整合されるように、対応する取付特徴の湾曲部分に沿って摺動する。結果として上張力部材１９０、１９４は、（図１３ａに描写された中立の第２のリンクの配向と比較して）下張力部材１８８、１９２が後退するのと同じ量だけ延長する。張力部材のそのような平衡延長／後退により、１対以上の張力部材を、共通作動機構によってリンクし、作動させることができる。例えば、対角線上に対向した張力部材は、少なくとも１本の制御ケーブルと連結することができ、少なくとも１本の制御ケーブルは、モータ駆動型キャプスタンによって作動させることができる。（例えば、サーボ制御された）モータ駆動型キャプスタンの回転は、同時に（および平等に）、一対の張力部材のうちの第１の張力部材と連結される制御ケーブルの一部を延長させ、一対の張力部材のうちの第２の張力部材と連結される制御ケーブルの一部を後退させるために使用することができる。制御ケーブルのそのような同時かつ平等な延長／後退は、リンク張力部材の張力の変化を阻止することができ、それは、不利な制御ケーブルの緩みおよび／またはツール構成要素の過大応力を回避するのに役立ってもよい。

【0076】

図１３ｅは、多くの実施形態による、２自由度継手の第１軸１７６と平行な視認方向からの図１３ａおよび１３ｄの手術ツール１７０を図示する。上記で論議されるように、取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６は、通常の中心線および固定曲率中心を有する、湾曲部分を含む。通常の中心線のそれぞれは、自由度継手の第１軸１７６を含む平面に接する。固定曲率中心のそれぞれは、自由度継手の第２軸１７８を含む平面内にある。

【0077】

第２のリンク１７２が第１軸１７６の周囲で回転すると、取付ラグ２１８、２２０、２２２、２２４は、対応する取付特徴の湾曲部分の通常の中心線の周囲で回転する。図１３ｆは、多くの実施形態による、第１軸１７６の周囲で回転させられる第２のリンク１７２を示す、図１３ａ、１３ｄ、および１３ｅの手術ツール１７０の簡素化した概略図である。取付ラグ２１８、２２０、２２２、２２４のそれぞれは、張力部材のそれぞれが、その対応する中心線と整合されるように、取付特徴１８０、１８２、１８４、１８６の対応する湾曲部分の通常の中心線の周囲で回転する。結果として上張力部材１８８、１９０は、（図１３ｅに描写された中立の第２のリンクの配向と比較して）下張力部材１９２、１９４が後退するのと同じ量だけ延長する。上記で論議されるように、張力部材のそのような平衡延長／後退により、１対以上の張力部材を、共通作動機構によってリンクし、作動させることができる。例えば、２つの対角線上に対向した張力部材１８８、１９４を備える、第１の一対の４つの張力部材は、第１のモータ駆動型キャプスタンによって作動させることができ、２つの対角線上に対向した張力部材１９０、１９２を備える、第２の一対の４つの張力部材は、第２のモータ駆動型キャプスタンによって作動させることができる。第１および第２のモータ駆動型キャプスタンは、２自由度継手によって提供される配向の範囲内で、第１のリンク１７４に対して第２のリンク１７２を関節動作させるために使用することができる。

【0078】

図１３ｇは、多くの実施形態による、２自由度継手を介して第１のリンク２３４と連結された第２のリンク２３２を有する、手術ツール２３０の斜視図である。図示された２自由度継手は、支持部材２３８に対して第１軸の周囲で回転するように枢動可能に連結される、中間部材２３６を含む。第２のリンク２３２は、中間部材２３６に対して第２軸の周囲で回転するよう、中間部材２３６と枢動可能にに連結される。第２のリンク２３２は、湾曲部分を備える、４つの取付特徴２４０、２４２、２４４（２４６は図から隠されている）を備える。４つの張力部材２４８、２５０、２５２（２５４は図から隠されている）は、４つの取付特徴２４０、２４２、２４４と連結される。

【0079】

図示された手術ツール２３０は、上記で論議され、図１３ａ、１３ｄ、１３ｅ、および１３ｆに図示される、手術ツール１７０と同様に構成される。したがって、手術ツール１７０に関する上記の論議は、リンク張力部材を介したリスト関節動作をさらに図示する、図１３ｇに図示される手術ツール２３０に該当する。図１３ｈは、多くの実施形態による、２自由度継手の第１軸の周囲での第２のリンクの６０度配向を示す、２自由度継手の第１軸の周囲での第２のリンク２３２の６０度配向を示す、図１３ｇの手術ツール２３０の側面図である。図１３ｇに図示された整合配向から、図１３ｈに図示された配向まで、張力部材取付ラグは、取付特徴の湾曲部分の通常の中心線の周囲で枢動し、それにより、張力部材と湾曲部分の通常の中心線との間の整合を維持している。図１３ｉは、多くの実施形態による、２自由度継手の第２軸の周囲での第２のリンクの３０度配向を示す、図１３ｇの手術ツール２３０の側面図である。図１３ｇに図示された整合配向から、図１３ｉに図示された配向まで、張力部材取付ラグは、取付特徴の湾曲部分に沿って摺動し、それにより、張力部材と湾曲部分の固定曲率中心との間の整合を維持している。

【0080】

図１４ａは、多くの実施形態による、リンク張力部材によりリスト関節動作を伴う手術ツール２６０の簡素化した概略図である。手術ツール２６０は、２自由度継手を介して第１のリンク２６４と枢動可能にに連結される、第２のリンク２６２を含む。継手は、第１軸２６６および第２軸２６８の周囲で第２のリンク２６２と第１のリンク２６４との間の回転運動を提供する。第１軸２６６は、第１のリンク２６４に対して固定され、第２軸２６８は、第２のリンク２６２に対して固定される。４つの取付特徴２７０、２７２、２７４、２７６は、第２のリンク２６２の上に配置される。取付特徴２７０、２７２、２７４、２７６のそれぞれは、それぞれ、張力部材２７８、２８０、２８２、２８４と連結される。張力部材２７８、２８０、２８２、２８４は、第１のリンク２６４の穴を通して送られ、作動機構（図示せず、例えば、上記で説明されるような遠隔ロボット手術システム内の遠隔操作手術器具を作動させることと関連付けられる作動機構）と連結される。多くの実施形態では、取付特徴２７０、２７２、２７４、２７６、張力部材２７８、２８０、２８２、２８４、第１軸２６６、および第２軸２６８は、張力部材の対向軸方向移動が、張力部材の張力の変化を阻止するよう、第１のリンク２６４に対して第２のリンク２６２を角度配向させるように構成される。

【0081】

取付特徴２７０、２７２、２７４、２７６のそれぞれは、第２軸２６８と平行に配向された穴軸を伴う取付ラグを含む。張力部材２７８、２８０、２８２、２８４のそれぞれは、その通常の中心線の周囲の第１の曲率半径と、その曲線中心線の固定曲率中心とを有する、湾曲部分の一部を備えることができる。湾曲した通常の中心線は、第１軸２６６に垂直に配向された２次元平面上に位置することができる。取付特徴ラグ穴は、張力部材の湾曲部分を摺動して受容するようにサイズ決定される。取付特徴ラグは、第１のリンク２６４に対する第２のリンク２６２の関節動作中に、張力部材の湾曲部分周囲で回転し、および／または張力部材の湾曲部分に沿って摺動するように構成される。

【0082】

第２のリンク２６２が第２軸２６８の周囲で回転すると、張力部材の湾曲部分のそれぞれは、対応する取付特徴ラグに対して摺動する。図１４ｂは、多くの実施形態による、第１軸２６６の周囲で回転させられる第２のリンク２６２を示す、図１４ａの手術ツール２６０の簡素化した概略図である。張力部材の湾曲部分のそれぞれは、対応する取付特徴ラグに対して摺動する。結果として上張力部材２８０、２８４は、（図１４ａに描写された中立の第２のリンクの配向と比較して）下張力部材２７８、２８２が後退するのと同じ量だけ延長する。これは、上記で論議される手術ツール１７０と同様である、張力部材の平衡延長／後退を提供する。したがって、手術ツール１７０に関して上記で論議される、張力部材のそのような平衡延長／後退の付加的な側面および便益性は、手術ツール２６０に該当し、ここでは繰り返さない。

【0083】

図１４ｃは、多くの実施形態による、２自由度継手の第２軸２６８と平行な視認方向からの図１４ａおよび１４ｂの手術ツール２６０を図示する。上記で論議されるように、取付特徴２７０、２７２、２７４、２７６のそれぞれは、第２軸２６８と平行に配向された穴軸を伴う取付ラグを含む。張力部材のそれぞれは、その通常の中心線と、固定曲率中心とを有する、湾曲部分を備えることができる。

【0084】

第２のリンク２６２が第２軸２６８の周囲で回転すると、張力部材の湾曲部分は、取付特徴ラグ内で枢動する。図１４ｄは、多くの実施形態による、第２軸２６８の周囲で回転させられる第２のリンク２６２を示す、図１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの手術ツール２６０の簡素化した概略図である。張力部材の湾曲部分のそれぞれは、張力部材のそれぞれが、対応する取付特徴ラグ穴と整合されたままであるように、対応する取付特徴ラグ穴の内側で枢動する。結果として上張力部材２７８、２８０は、（図１４ｃに描写された中立の第２のリンクの配向と比較して）下張力部材２８２、２８４が後退するのと同じ量だけ延長する。上記で論議されるように、張力部材のそのような平衡延長／後退により、１対以上の張力部材を、共通作動機構によってリンクし、作動させることができる。したがって、手術ツール１７０に関して上記で論議される、張力部材のそのような平衡延長／後退の付加的な側面および便益性は、手術ツール２６０に該当し、ここでは繰り返さない。

【0085】

図１４ｅは、多くの実施形態による、２自由度継手を介して第１のリンク（図示せず）と連結された第２のリンク２９２を有する、手術ツール２９０の部分斜視図である。図示された２由度継手は、支持部材２９６に対して第１軸の周囲で回転するように枢動可能にに連結される、中間部材２９４を含む。第２のリンク２９２は、中間部材２９４に対して第２軸の周囲で回転するように枢動可能にに連結される。第２のリンク２９２は、４つの取付特徴２９８、３００、３０２（３０４は図から隠されている）を備え、そのそれぞれは、取付ラグを備える。４つの張力部材３０６、３０８、３１０、３１２は、４つの取付特徴２９８、３００、３０２、３０４と連結される。張力部材３０６、３０８、３１０、３１２のそれぞれは、対応する取付特徴ラグによって摺動して受容される、湾曲部分を備える。図示される手術ツール２９０は、上記で論議され、図１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄに図示される手術ツール２６０と同様に構成される。したがって、手術ツール２６０に関する上記の論議は、リンク張力部材を介したリスト関節動作をさらに図示する、図１４ｅに図示される手術ツール２９０に該当する。

【0086】

図１５は、多くの実施形態による、手術ツールを製造するための方法３２０の簡素化したフローチャートである。作用３２２では、第２のリンクが、第１および第２の軸の周囲で回転するように第１のリンクと連結される。例えば、第２のリンクを第１のリンクに連結するために、２自由度継手機構をを使用することができる。２自由度継手は、第１軸の周囲で第１のリンクに対して回転するように第２のリンクと枢動可能に連結される、中間部材を含むことができる。第２のリンクは、第２軸の周囲で中間部材に対して回転するように、中間部材と枢動可能に連結することができる。第１のリンクは、遠位端、近位端、およびその間に画定される第１のリンク軸を有することができる。第１のリンクは、軸孔を有することができる。第１および第２軸は、第１のリンク軸と非平行となり得る。第１軸は、第２軸と非平行となり得る。第２のリンクは、４つの取付特徴を備えることができる。取付特徴のそれぞれは、第１のリンク軸に沿って見ると、第１および第２軸からオフセットすることができる。取付特徴のそれぞれは、第１のリンク軸に沿って見ると、第１および第２軸によって画定される各四分円内に配置することができる。

【0087】

作用３２４では、張力部材が第２のリンク取付特徴のそれぞれと連結される。張力部材のそれぞれは、張力部材の軸方向移動が軸の周囲で第１のリンクに対して第２のリンクを角度配向させるように、第１のリンクの孔の内側から第２のリンクの取付特徴のうちの１つまで遠位に延在することができる。張力部材と取付特徴との間の界面は、張力部材の張力の変化を阻止するよう、第１のリンクに対する第２のリンクの角度配向との相関関係において、第２のリンクに対して張力部材の位置を変化させることができる。

【0088】

作用３２６では、張力部材のそれぞれは、張力部材を作動させることによって、２次元で第１のリンクに対する第２のリンクの角度配向を制御するように動作可能な作動機構と連結される。例えば、４つ張力部材のうちの第１の張力部材は、第１の制御ケーブルと連結することができ、張力部材のうちの第２の張力部材は、第２の制御ケーブルと連結することができる。第１および第２の張力部材は、対角線上に対向した張力部材となり得る。第１および第２の制御ケーブルは、作動機構の第１のキャプスタンと連結することができる。４つの張力部材のうちの第３の張力部材は、第３の制御ケーブルと連結することができ、４つの張力部材のうちの第４の張力部材は、第４の制御ケーブルと連結することができる。第３および第４の張力部材は、対角線上に対向した張力部材となり得る。第３および第４の制御ケーブルは、作動機構の第２のキャプスタンと連結することができる。

【0089】

図１６は、多くの実施形態による、リンク張力部材によって関節動作させられたリストを有する、ツールアセンブリ３３０の簡素化した概略図である。ツールアセンブリ３３０は、近位作動アセンブリ３３２と、主要シャフト３３４と、エンドエフェクタ３３６の関節動作エンドエフェクタ基部と、２自由度リスト３３８とを含む。多くの実施形態では、近位作動アセンブリ３３２は、手術ツール１７０、２６０に関して上記で説明されるように、リンク張力部材を介して２次元で主要シャフト３３４に対してエンドエフェクタ基部を選択的に再配向させるよう、エンドエフェクタ基部と動作可能に連結され、エンドエフェクタ基部に対して１つ以上のエンドエフェクタ特徴を関節動作させるよう、エンドエフェクタ３３６と動作可能に連結される。作動アセンブリ３３２をエンドエフェクタ３３６と連結するために、種々の作動構成要素、例えば、制御ケーブル、駆動シャフト、ならびに上記のリンク張力部材および対応するエンドエフェクタ基部取付特徴を使用することができる。多くの実施形態では、作動構成要素は、主要シャフト３３４の孔を通して、作動アセンブリ３３２とエンドエフェクタ３３６との間に送られる。

【0090】

ツールアセンブリ３３０は、例えば、近位作動機構３３２で使用される手動および／または自動作動を用いた手持ち式デバイスとして、種々の用途で使用するために構成することができる。そのようなものとして、ツールアセンブリ３３０は、低侵襲ロボット手術を超えた用途、例えば、非ロボット低侵襲手術、非低侵襲ロボット手術、非ロボット非低侵襲手術、ならびにリンク張力部材によって関節動作させられる２自由度リストの使用が有益となる他の用途を有することができる。

【0091】

角度を通してトルクを伝達するための機構
図１７は、多くの実施形態による、角度を通してトルクを伝達するための機構３７２を有する、ツールアセンブリ３７０の簡素化した概略図である。ツールアセンブリ３７０は、近位トルク源３７４と、主要シャフト３７６と、エンドエフェクタ３７８の関節動作エンドエフェクタ基部と、トルク伝達機構３７２とを含む。トルク伝達機構３７２は、駆動シャフト３８０の回転が被駆動シャフト３８２の対応する回転を生じさせるように、駆動シャフト３８０と、被駆動シャフト３８２と、駆動シャフト３８０および被駆動シャフト３８２の両方と連結される連結部材３８４とを含む。多くの実施形態では、駆動シャフト３８０は、主要シャフト３７６に対する回転のために載置され、主要シャフト３７６の孔（中心線またはオフセット）を通して送られる。多くの実施形態では、トルク伝達機構３７２は、被駆動シャフト３８２の回転速度が、シャフト間の相対的角度配向において駆動シャフト３８０の回転速度に実質的に合致するように構成される。動作中、近位トルク源３７４が駆動シャフト３８０を回転させ、それが連結部材３８４を回転させ、それが被駆動シャフト３８２を回転させ、それにより、主要シャフト３７６とエンドエフェクタ３７８との間の角度を通してトルクを伝達させる。多くの実施形態では、被駆動シャフト３８２は、エンドエフェクタ３７８のシャフト駆動型機構を作動させる。例えば、エンドエフェクタのシャフト駆動型機構は、関節動作エンドエフェクタ基部に対して締め付けジョーを作動させることができ、および／または手術デバイス（例えば、吻合デバイス、カッターデバイス、焼灼デバイス）を作動させることができる。そのようなシャフト駆動型機構は例示的にすぎない。被駆動シャフトは、他の好適なシャフト駆動型機構を作動させるために使用することができる。加えて、ツールアセンブリ３７０は、１つのトルク伝達機構３７２とともに示されているが、これは例示的にすぎない。１つ以上のトルク伝達機構３７２は、例えば、近位トルク源３７４から対応する１つ以上のエンドエフェクタ機構へトルクを伝えるために使用することができる。

【0092】

ツールアセンブリ３７０は、例えば、近位トルク源３７４で使用される手動および／または自動作動を用いた手持ち式デバイスとして、種々の用途で使用するために構成することができる。そのようなものとして、ツールアセンブリ３７０は、低侵襲ロボット手術を超えた用途、例えば、非ロボット低侵襲手術、非低侵襲ロボット手術、非ロボット非低侵襲手術、ならびに角度を通してトルクを伝達するための開示された機構が有益となる他の用途を有することができる。

【0093】

図１８は、多くの実施形態による、角度を通してトルクを伝達するための機構３９０の側面図である。トルク伝達機構３９０は、駆動シャフト３９２と、連結部材３９４と、被駆動シャフト３９６と、第１の連結ピン３９８と、第２の連結ピン４００とを含む。図１８は、インライン構成のトルク伝達機構３９０を図示する。

【0094】

駆動シャフト３９２は、連結部材３９４と軸方向かつ回転可能に連結される。駆動シャフト３９２は、連結部材３９４の第１の容器４０４内で受容される遠位端４０２を有する。駆動シャフト遠位端４０２は、横スロット４０６を備える。第１の連結ピン３９８は、第１の容器４０４を横断するよう連結部材３９４と噛合する。第１の連結ピン３９８は、駆動シャフトの横スロット４０６によって受容される。駆動シャフト遠位端４０２および連結部材の第１の容器４０４は、相補的な形状の界面、例えば、球面を有することができる。第１の連結ピン３９８と駆動シャフトの横スロット４０４との間の相互作用は、駆動シャフト３９２および連結部材３９４を軸方向かつ回転可能に連結する。加えて、駆動シャフト遠位端４０２および連結部材の第１の容器４０４の界面間の相互作用はさらに、連結部材３９４に対して駆動シャフト３９２を保持することができる。

【0095】

同様に、被駆動シャフト３９６は、連結部材３９４と軸方向かつ回転可能に連結される。被駆動シャフト３９６は、連結部材３９４の第２の容器４１０内で受容される近位端４０８を有する。被駆動シャフト近位端４０８は、横スロット４１２を備える。第２の連結ピン４００は、第２の容器４１０を横断するよう連結部材３９４と噛合する。第２の連結ピン４００は、被駆動シャフトの横スロット４１２によって受容される。被駆動シャフト近位端４０８および連結部材の第２の容器４１０は、相補的な形状の界面、例えば、球面を有することができる。第２の連結ピン４００と被駆動シャフトの横スロット４１２との間の相互作用は、被駆動シャフト３９６および連結部材３９４を軸方向かつ回転可能に連結する。加えて、被駆動シャフト近位端４０８および連結部材の第２の容器４１０の界面間の相互作用はさらに、連結部材３９４に対して被駆動シャフト３９６を保持することができる。

【0096】

図１９ａは、多くの実施形態による、駆動シャフト３９２の球面歯車の歯４１４と被駆動シャフト３９６の噛合球面歯車の歯４１６との間の係合を示す、図１８のトルク伝達機構３９０の断面図である。歯車の歯は、球体の表面上の幾何学的な小円の一般形態であるため、「球面」と称される。図示された断面は、それぞれ、駆動シャフト３９２、被駆動シャフト３９６、および連結部材３９４の中心線を含み、第１の連結ピン３９８および第２の連結ピン４００と平行な視認方向に沿って得られている。図示されたインライン構成では、連結部材３９４、駆動シャフト３９２、および被駆動シャフト３９６は、整合されている。連結部材３９４は、連結部材軸４１８の周囲で回転する。連結部材軸４１８は、２つの容器４０４、４１０の間の縦中心線である。駆動シャフト３９２は、駆動軸４２０の周囲を回転する。被駆動シャフト３９６は、被駆動軸４２２の周囲を回転する。駆動シャフト３９２は、第１の連結ピン３９８の周囲で枢動するように拘束される（それにより、連結部材３９４に対して枢動するように拘束される）。同様に、被駆動シャフト３９６は、第２の連結ピン４００の周囲で枢動するように拘束される（それにより、連結部材３９４に対して枢動するように拘束される）。駆動シャフトの歯車の歯４１４と被駆動シャフトの歯車の歯４１６との間の係合によって提供される、駆動シャフト３９２と被駆動シャフト３９６との間の付加的な拘束は、駆動シャフト３９２と連結部材３９４との間の相対的角度配向を、被駆動シャフト３９６と連結部材３９４との間の相対的角度配向に結び付ける。

【0097】

図１９ａはまた、連結部材の第１の容器４０４の内側球面４２６とインターフェースする、駆動シャフトの外側球面４２４も含む。同様に、被駆動シャフトの外側球面４２８は、連結部材の第２の容器４１０の内側球面４３０とインターフェースする。上記で論議されるように、第１の連結ピン３９８によって提供される拘束は、駆動シャフト３９２および連結部材３９４を軸方向かつ回転可能に連結し、第２の連結ピン４００によって提供される拘束は、被駆動シャフト３９６および連結部材３９４を軸方向かつ回転可能に連結する。加えて、界面接触球面によって提供される拘束はさらに、連結部材３９４に対して駆動シャフト３９２および被駆動シャフト３９６を拘束することができる。

【0098】

図１９ｂは、多くの実施形態による、角度構成のための駆動シャフトの歯車の歯４１４と被駆動シャフトの歯車の歯４１６との間の係合を図示する、図１８および１９ａのトルク伝達機構３９０の断面図である。図示された断面は、駆動軸４２０、被駆動軸４２２、および連結部材軸４１８を含み、第１の連結ピン３９８および第２の連結ピン４００と平行な視認方向に沿って得られている。

【0099】

図示された角度構成では、被駆動軸４２２は、駆動軸４２０から７０度逸脱する。駆動シャフトの歯車の歯４１４と被駆動シャフトの歯車の歯４１６との間の係合によって提供される拘束は、駆動軸４２０と連結軸４１８との間の３５度逸脱、および連結軸４１８と被駆動軸４２２との間の３５度逸脱の間で平等に分布している、７０度をもたらす。同等の相対角度で配向される連結部材を、駆動シャフトおよび被駆動シャフトの両方に拘束することによって、駆動シャフトと連結部材との間の回転速度差は、連結部材の回転が被駆動シャフトに伝えられると効果的に取り消され、それにより、駆動シャフトと被駆動シャフトとの間の回転速度差を実質的に排除する。

【0100】

駆動シャフトの歯車の歯４１４および被駆動シャフトの歯車の歯４１６は、トルク伝達機構３９０の角度配向のために、駆動シャフト３９２と被駆動シャフト３９６との間の上記の拘束を提供するよう、球状に配向される。角度構成のために、駆動シャフト３９２の回転、および被駆動シャフト３９６の対応する回転は、駆動シャフト遠位端４０２および被駆動シャフト近位端４０８の異なる部分を連結軸４１８によって交差させる。球形歯車の歯の使用は、駆動シャフトに対して連結部材を配向させるために必要な角度配向を依然として提供しながら、シャフトのこの移動を可能にする。

【0101】

他の好適なシャフト角度拘束構成も使用することができる。例えば、図１９ｃに図示されるように、駆動シャフト特徴（例えば、駆動シャフト遠位端から片持ちされる球面４３２を備える特徴）は、被駆動シャフト特徴（被駆動シャフト近位端から片持ちされる球面を備える片持ち駆動シャフト特徴を受容する円筒孔４３４を備える、特徴）と係合することができる。いくつかのシャフト角度拘束の使用は、駆動軸４２０と連結軸４１８との間の相対角度と、連結軸４１８と被駆動軸４２２との間の相対角度との間で、いくらかのレベルの変動をもたらす場合があるが、駆動シャフト３９２と被駆動シャフト３９６との間の結果として生じる回転速度の変動は、いくつかの用途で容認可能であってもよい。

【0102】

好適なシャフト角度拘束を提供するために、他の球面歯車の歯の外形を使用することができる。例えば、駆動シャフト遠位端４０２は、駆動軸４２０の周囲に延在する歯車の歯の表面を備えることができ、被駆動シャフト近位端４０８は、シャフト角度拘束を提供するよう、駆動シャフトの歯車の歯の表面が被駆動シャフトの歯車の歯の表面に係合するように、被駆動軸４２２の周囲に延在する相補的な歯車の歯の表面を備えることができる。駆動シャフトの歯車の歯の表面は、駆動軸４２０から放射状に延在する、駆動シャフトの歯車の歯の外形によって画定することができ、被駆動シャフトの歯車の歯の表面は、駆動／連結器角度と被駆動／連結器角度との間で実質的な等価を維持するシャフト角度拘束を提供するよう、被駆動軸４２２から放射状に延在する被駆動シャフトの歯車の歯の外形によって画定することができる。駆動シャフトの歯車の歯の表面は、駆動軸４２０の周囲で駆動シャフトの歯車の歯の外形を回転させることによって画定される外旋表面を備えることができ、被駆動シャフトの歯車の歯の表面は、被駆動軸４２２の周囲で被駆動シャフトの歯車の歯の外形を回転させることによって画定される外旋表面を備えることができる。例えば、図１９ｃでは、片持ち球面４３２は、駆動軸から放射状に延在する歯車の歯の外形（その円形断面）と、駆動軸４２０の周囲でその歯車の歯の外形を回転させることによって画定される外旋表面とを含む。円筒孔表面４３４は、被駆動軸４２２から放射状に延在する相補的な歯車の歯の外形（その直線断面）と、駆動軸４２２の周囲でその歯車の歯の外形を回転させることによって画定される外旋表面とを含む。例えば、図１９ａに図示された歯車の歯の外形と図１９ｃに図示された歯車の歯の外形との間の中間形状の歯車の歯の外形といった、他の歯車の歯の外形を同様に構成することができる。

【0103】

図１９ｄは、多くの実施形態による、駆動シャフトの横スロット４０６および同様の被駆動シャフトの横スロット４１２の構成を図示する、図１８、１９ａ、および１９ｂのトルク伝達機構３９０の断面図である。駆動シャフトの横スロット４０６は、駆動軸４２０と連結軸４１８との間の角度の範囲の全体を通して、第１の連結ピン３９８を収容するように構成される。同様に、被駆動シャフトの横スロット４１２は、被駆動軸４２２と連結軸４１８との間の角度の範囲の全体を通して、第２の連結ピン４００を収容するように構成される。トルク伝達機構３９０が角度構成で操作されると、駆動シャフトの横スロット４０６内の第１の連結ピン３９８の位置は、駆動シャフト３９２の各３６０度回転のための単一振動周囲を受ける。同様に、被駆動シャフトの横スロット４１２内の第２の連結ピン４００の位置は、被駆動シャフト３９６の各３６０度回転のための単一振動周囲を受ける。

【0104】

図２０は、駆動シャフト３９２および被駆動シャフト３９６の斜視図の各種を提示する。これらの斜視図は、異なる視認方向からの駆動および被駆動シャフトの詳細、例えば、駆動シャフト３９２の球面歯車の歯４１４、被駆動シャフト３９６の球面歯車の歯４１６、駆動シャフトの横スロット４０６、被駆動シャフトの横スロット４１２、駆動シャフトの外側球面４２４、および被駆動シャフトの外側球面４２８を示す。

【0105】

横スロット４０６、４１２内の連結ピン３９８、４００の振動は、図２１ａおよび２１ｂを参照して説明することができる。図２１ａは、連結ピン３９８、４００に垂直な視認方向に沿ったトルク伝達機構３９０の図である。図２１ｂは、連結ピン３９８、４００と平行な視認方向に沿ったトルク伝達機構３９０の図である。図２１ａおよび２１ｂでは、連結部材３９４は、機構構成要素間の相互作用を図示するように透明である。図２１ａに示された位置では、駆動シャフト３９２と連結部材３９４との間の角度に適応するために、第１の連結ピン３９８は、駆動シャフトの横スロット内で傾けられる（これは、図２１ａに図示されたシャフト角度と併せて、図１９ｄに図示されたスロット形状を考慮することによって視覚化することができる）。図２１ｂでは、連結部材３９４は、図２１ａの連結部材配向から９０度である角度配向を有し、それにより、連結ピン３９８、４００を視認方向と整合させる。図２１ｂに示された配向のために、連結ピン３９８、４００は、（図１９ｄと同様に）横スロット４０６、４１２内で傾けられない。トルク伝達機構３９０の３６０度回転中に、横スロット４０６、４１２内の連結ピン３９８、４００の位置が、振動周期を完成させる。

【0106】

トルク伝達機構３９０では、相互に対して、回転シャフトおよび連結器はそれぞれ、関連ピンの縦中心線の周囲の「ヨー」自由度（ＤＯＦ）と、ピントの縦中心線と垂直な線の周囲の「ピッチ」ＤＯＦとを有する。２つの「ヨー」軸は平行であり、「ピッチ」軸は、それぞれ、駆動および被駆動シャフトの間の全角度の半分となるように、回転シャフト間の係合によって拘束される。

【0107】

シャフト角度拘束を提供するよう、駆動および被駆動シャフトを連結するために、球面歯車の歯の複数列を使用することができる。例えば、図２２ａは、インターフェースする球面歯車の歯の複数列を図示する。図２２ｂは、図２２ａの歯車の歯の断面外形および球面配設を図示する。

【0108】

図２３ａは、多くの実施形態による、ロボット手術システムの患者側カート（手術ロボット）の正面図である。トルク伝達機構４４０は、上記で説明される機構３９０と同様であるが、二重クロスピン構成を有する。例えば、機構４４０は、機構３９０と同じ連結部材３９４および同じ連結ピン３９８、４００を使用するが、駆動シャフト４４４を連結ピン３９８と連結する駆動シャフトクロスピン４４２、および被駆動シャフト４４８を連結ピン４００と連結する被駆動シャフトクロスピン４４６を組み込む。図２３ａでは、「透視」連結部材３９４は、二重クロスピン構成の詳細をより良好に図示するように示されている。

【0109】

図２３ｂは、被駆動シャフトクロスピン４４６をより良好に図示するように、連結部材３９４が取り除かれ、「透視」被駆動シャフト４４８を伴う機構４４０を示す。被駆動シャフトクロスピン４４６は、被駆動シャフト４４８の孔の内側で受容され、被駆動シャフト孔の内側で回転可能である。連結ピン４００は、被駆動シャフトクロスピン４４６の孔の内側で受容される。連結ピン４００の中心線の周囲での被駆動シャフト４４８と連結部材３９４との間の相対的回転は、連結部材３９４に対する連結ピン４００の回転および／または被駆動シャフトクロスピン４４６に対する連結ピン４００の回転を介して生じる。同様に、駆動シャフトクロスピン４４２は、駆動シャフト４４４の孔の内側で受容され、駆動シャフト孔の内側で回転可能である。連結ピン３９８は、駆動シャフトクロスピン４４２の孔の内側で受容される。連結ピン４００の中心線の周囲での駆動シャフト４４４と連結部材３９４との間の相対的回転は、連結部材３９４に対する連結ピン３９８の回転および／または駆動シャフトクロスピン４４２に対する連結ピン３９８の回転を介して生じる。

【0110】

図２３ｃは、連結ピン３９８、４００の中心線を通って得られる、図２３ａおよび２３ｂの機構４４０の断面図である。駆動シャフトの横スロット４０６は、駆動シャフトクロスピン４４２の中心線に対する駆動シャフト４４４の回転を介して生じる、駆動シャフト４４４と連結部材３９４との間の角度の範囲の全体を通して連結ピン３９８を収容するように構成される。同様に、被駆動シャフトの横スロット４１２は、被駆動シャフトクロスピン４４６の中心線に対する被駆動シャフト４４８の回転を介して生じる、被駆動シャフト４４８と連結部材３９４との間の角度の範囲の全体を通して連結ピン４００を収容するように構成される。図２３ｃを図１９ｄと比較することによって分かるように、機構４４０の二重クロスピン構成は、機構３９０の単一クロスピン構成と比較して、駆動および被駆動シャフトに沿った低減した機構の自由運動を提供する。そのような低減した自由運動は、駆動シャフトの歯車の歯４１４と被駆動シャフトの歯車の歯４１６との間のより一貫した連結を提供してもよい。

【0111】

図２３ｄは、駆動シャフト４４４のクロスピン受容孔４５０および被駆動シャフト４４８の同様ののクロスピン受容孔４５２を示す。図２３ｅは、駆動シャフトの横スロット４０６および被駆動シャフトの横スロット４１２を示す。

【0112】

図２４ａは、多くの実施形態による、シャフト突起部が連結部材スロットと相互作用して回転運動を伝える、角度を通してトルクを伝達するための機構４６０の簡素化した概略図である。トルク伝達機構４６０は、駆動シャフト４６２と、連結部材４６４と、被駆動シャフト４６６とを含む。

【0113】

駆動シャフト４６２は、連結部材４６４と軸方向かつ回転可能に連結するように構成される。駆動シャフト４６２は、近位端４６８、遠位端４７０、およびその間に画定される駆動軸４７２を有する。駆動シャフト４６２は、駆動シャフト遠位端４７０から突出する第１の円筒突起部４７４と、駆動シャフト遠位端４７０の対向側から突出する第２の円筒突起部４７６とを含む。駆動シャフト遠位端４７０は、球面４７８と、球面歯車の歯４８０とを有する。

【0114】

同様に、被駆動シャフト４６６は、連結部材４６４と軸方向かつ回転可能に連結するように構成される。被駆動シャフト４６６は、遠位端４８２、近位端４８４、およびその間に画定される被駆動軸４８６を有する。被駆動シャフト４６６は、被駆動シャフト近位端４８４から突出する第３の円筒突起部４８８と、被駆動シャフト近位端４８４の対向側から突出する第４の円筒突起部４９０とを含む。被駆動シャフト近位端４８４は、球面４９２と、球面歯車の歯４９４とを有する。

【0115】

連結部材４６４は、駆動シャフト遠位端４７０および被駆動シャフト近位端４８４の両方と軸方向に連結するように構成される。連結部材４６４は、駆動容器４９６、被駆動容器４９８、およびその間に画定される連結軸５００を画定する、管状構造を有する。駆動容器４９６は、駆動シャフト遠位端４７０と駆動容器４９６との間に玉継手拘束を生成するよう、駆動シャフト遠位端４７０とインターフェースするように成形される。例えば、駆動容器４９６は、駆動シャフト遠位端の球面４７８とインターフェースするように構成される、１つ以上の表面を含むことができる。多くの実施形態では、駆動容器４９６は、駆動シャフト遠位端の球面４７８とインターフェースするように構成される、球面５０２を含む。同様に、被駆動容器４９８は、被駆動シャフト近位端４８４と被駆動容器４９８との間に玉継手拘束を生成するよう、被駆動シャフト近位端４８４とインターフェースするように成形される。例えば、被駆動容器４９８は、被駆動シャフト近位端の球面４９２とインターフェースするように構成される、１つ以上の表面を含むことができる。多くの実施形態では、被駆動容器４９８は、被駆動シャフト近位端の球面４９２とインターフェースするように構成される、球面５０４を含む。以下でより詳細に説明されるように、連結部材４６４は、１つ以上の別個の部品、例えば、２つの部品を含むことができる。

【0116】

連結部材４６４はまた、駆動シャフト遠位端４７０および被駆動シャフト近位端４８４の両方と回転可能に連結するように構成される。連結部材の第１の容器４９６は、第１のスロット５０６と、第２のスロット５０８とを含む。第１のスロット５０６および第２のスロット５０８は、それぞれ、第１の突起部４７４および第２の突起部４７６を受容し、（図２４ｄに図示されるように）駆動シャフト４６２と被駆動シャフト４６６との間の角度の範囲の全体を通して突起部４７４、４７６を収容するように構成される。同様に、連結部材の第２の容器４９８は、第３のスロット５１０と、第４のスロット５１２とを含む。第３のスロット５１０および第４のスロット５１２は、それぞれ、第３の突起部４８８および第４の突起部４９０を受容し、駆動シャフト４６２と被駆動シャフト４６６との間の角度の範囲の全体を通して突起部４８８、４９０を収容するように構成される。駆動シャフト突起部４７４、４７６と第１の容器スロット５０６、５０８との間の相互作用は、駆動シャフト４６２から連結部材４６４へ回転運動を伝える。同様に、第２の容器スロット５１０、５１２と被駆動シャフト突起部４８８、４９０との間の相互作用は、連結部材４６４から被駆動シャフト４６６へ回転運動を伝える。

【0117】

トルク伝達機構４６０は、駆動シャフト４６２、連結部材４６４、および被駆動シャフト４６６の相対的角度配向を制御するために、駆動シャフト遠位端４７０と被駆動シャフト近位端４８４との間の係合を使用する。駆動シャフト４６２、連結部材４６４、および被駆動シャフト４６６の相対的配向を制御するために、係合特徴、例えば、球形歯車の歯４８０、４９４を使用することができる。駆動シャフト４６２と被駆動シャフト４６６との間のシャフト角度拘束は、トルク伝達機構４６０における噛合球面歯車の歯４８０、４９４によって提供されるが、球面歯車の歯の使用は例示的にすぎない。他の好適なシャフト角度拘束も使用することができ、例えば、上記で論議されるトルク伝達機構３９０用のシャフト角度拘束も、トルク伝達機構４６０で使用することができる。加えて、上記のトルク伝達機構３９０に適用可能な歯車の歯の定義はまた、トルク伝達機構４６０にも適用可能である。

【0118】

図２４ｂは、多くの実施形態による、突起部に平行な視認方向に沿った図２４ａのトルク伝達機構４６０の図である。隠された線は、第１のスロット５０６内の第１の突起部４７４、および第３のスロット５１０内の第３の突起部４８８を図示する。スロットの細長い形状は、駆動シャフト４６２と連結部材４６４との間、および連結部材４６４と被駆動シャフト４６６との間で回転運動の移転を提供しながら、駆動シャフト４６２および被駆動シャフト４６６が連結部材４６４に対して枢動することを可能にする。

【0119】

図２４ｃは、多くの実施形態による、２部品連結部材４６４の詳細を図示する、突起部に垂直な視認方向に沿った図２４ａおよび２４ｂのトルク伝達機構４６０の図である。連結部材４６４は、第１の部品５１４と、第２の部品５１６とを含む。第１の部品５１４および第２の部品５１６は、取付締結具（図示せず）用の締結具穴を有する、取付フランジ５１８を含む。連結部材４６４は、取付フランジ５１８を介して接合されるものとして示される、第１の部品５１４および第２の部品５１６を含むものとして示されているが、このアプローチは例示的にすぎず、他の好適なアプローチを使用することができる。例えば、連結部材４６４は、中心管状部品と、駆動シャフト４６２および被駆動シャフト４６６が中心管状部品に対して位置付けられた後に中心管状部品に組み立てることができる、２つの隣接端部キャップとに分割することができる。

【0120】

図２４ｄは、多くの実施形態による、角度構成の図２４ａ、２４ｂ、および２４ｃのトルク伝達機構４６０を図示する。球面歯車の歯４８０、４９４は、駆動シャフト遠位端４７０と連結部材の第１の容器４９６との間の界面によって提供される位置拘束、および被駆動シャフト近位端４８４と連結部材の第２の容器４９８との間の界面によって提供される位置拘束と併せて、駆動軸４７２と連結軸５００との間の角度が、連結軸５００と被駆動軸４８６との間の角度と実質的に同等となるように、トルク伝達機構４６０を拘束する。動作中、駆動軸４７２の周囲での駆動シャフト４６２の回転は、第１の突起部４７４と第１のスロット５０６との間の相互作用、および第２の突起部４７６と第２のスロット５０８との間の相互作用を介して、連結軸５００の周囲での連結部材４６４の回転を生じる。動作中、スロット５０６、５０８内の突起部４７４、４７６の位置は、図１８から図２１ｂのトルク伝達機構３９０を参照して上記で論議される連結ピン３９８、４００の振動と同様に振動する。同様に、連結軸５００の周囲での連結部材４６４の回転は、被駆動軸４８６の周囲での被駆動シャフト４６６の回転を生じる。

【0121】

図２５ａおよび２５ｂは、多くの実施形態による、修正Ｕ字形継手連結部材が、駆動シャフトと連結部材との間、および連結部材と被駆動シャフトとの間で回転運動を伝える、角度を通してトルクを伝達するための機構５２０の簡素化した概略図である。トルク伝達機構５２０は、駆動シャフト５２２と、第１の修正Ｕ字形継手連結器５２４と、連結部材５２６と、第２の修正Ｕ字形継手連結器５２８と、被駆動シャフト５３０とを含む。上記の実施形態と同様に、トルク伝達機構５２０は、駆動シャフト５２２、連結部材５２６、および被駆動シャフト５３０の相対的配向を拘束するために、駆動シャフトおよび被駆動シャフト係合特徴（例えば、球面歯車の歯５３２、５３４）を採用する。

【0122】

修正Ｕ字形継手連結器５２４、５２８は、それぞれ、駆動シャフト５２２を連結部材５２６に、連結部材５２６を被駆動シャフト５３０に、軸方向かつ回転可能に連結する。第１の修正Ｕ字形継手連結器５２４は、第１のピン５３６と、第２のピン５３８とを含む。第１のピン５３６は、第１のピン軸５４０の周囲での連結部材５２６に対する回転のために載置される。第２のピン５３８は、第１のピン軸５４０に対して直角に配向され、第１のピン５３６と連結される。駆動シャフト５２２は、第２のピン軸５４２の周囲で回転するように、第２のピン５３８と連結される。第２のピン軸５４２自体は、第１のピン軸５４０の周囲で回転する。駆動シャフト５２２は、第１のピン５３６を収容するように構成される開口部５４４を含む。同様に、第２の修正Ｕ字形継手連結器５２８は、第３のピン５４６と、第４のピン５４８とを含む。第３のピン５４６は、第３のピン軸５５０の周囲での連結部材５２６に対する回転のために載置される。第４のピン５４８は、第３のピン５４６に対して直角に配向され、第３のピン５４６と連結される。被駆動シャフト５３０は、第４のピン軸５５２の周囲で回転するように、第４のピン５４８と連結される。第４のピン軸５５２自体は、第３のピン軸５５０の周囲で回転する。被駆動シャフト５３０は、第３のピン５４６を収容するように構成される開口部５５４を含む。連結部材５２６は、第２のピン５３８および第４のピン５４８の設置を提供する、開口部５５６を含むことができる。

【0123】

動作中、トルク伝達機構５２０は、上記に記載されるトルク伝達機構３９０、４６０と同様に機能する。駆動シャフトおよび被駆動シャフト係合特徴（例えば、球面歯車の歯５３２、５３４）は、駆動シャフト５２２と連結部材５２６との間、および連結部材５２６と被駆動シャフト５３０との間の相対角度が実質的に等しくなるように、駆動シャフト５２２、連結部材５２６、および被駆動シャフト５３０の相対的配向を拘束する。動作中、駆動シャフト５２２の回転は、第１の修正Ｕ字形継手連結器５２４を介して連結部材５２６の回転を生じる。同様に、連結部材５２６の回転は、第２の修正Ｕ字形継手連結器５２８を介して被駆動シャフト５３０の回転を生じる。

【0124】

複合特徴
図２６は、本明細書で開示されるようなリンク張力部材によって関節動作させられる２自由度リスト有する、小型リスト設計６００、ならびに２自由度リストを横断する角度を通してトルクを伝達するための本明細書で開示されるような二重自在継手の使用を図示する。小型リスト６００は、２自由度リスト、リンク張力部材によるリスト関節動作、および二重自在継手による角度を通したトルク伝達を統合する。これらの側面の３つ全てが小型リスト６００に含まれるが、リストは、個別に、または任意の好適な組み合わせで、本明細書で開示される側面のうちのいずれかを利用することができる。これら３つの複合側面の有益性は、大角度変位能力（例えば、任意の方向に最大約６０度）および比較的短い長さを伴う２自由度リスト機構を通して、中心線外トルクを伝達する能力である。（例えば、腸の手術中の）低侵襲手術環境では、そのような短い長さのリスト機構は、関節動作エンドエフェクタと支持シャフトの遠位端との間の横方向距離が最小限化されるように、動作のために伝達されたトルクを必要とする手術用エンドエフェクタが、狭い空間で操縦（ピッチ、ヨー、ロール）されることを可能にする。上記の説明は、特定の側面および特徴を説明することに集中している。しかしながら、実用的であるときはいつでも、種々の側面および特徴が組み合わせられてもよいことを理解されたい。つまり、一実施形態を参照して上記で説明される特定の側面および特徴は、たとえそのような代替実施形態が具体的に示されていなくても、１つ以上の他の実施形態に組み込まれてもよい。

【0125】

本明細書で説明される実施例および実施形態は例示目的のためであって、それらを考慮して種々の修正および変更が、当業者に提案され、本出願の範囲の精神および範囲、および添付の特許請求の範囲内に含まれることを理解されたい。多数の異なる組み合わせが可能であり、そのような組み合わせは、本発明の一部であると見なされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13a】

【図13b】

【図13c】

【図13d】

【図13e】

【図13f】

【図13g】

【図13h】

【図13i】

【図14a】

【図14b】

【図14c】

【図14d】

【図14e】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19a】

【図19b】

【図19c】

【図19d】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23a】

【図23b】

【図23c】

【図23d】

【図23e】

【図24a】

【図24b】

【図24c】

【図24d】

【図25】

【図26】