特許 6942360 ロボット手術用の外科器具及びロボット外科手術アセンブリ

(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】6942360

(24)【登録日】2021年9月10日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】ロボット手術用の外科器具及びロボット外科手術アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20210916BHJP

   B25J 17/00 20060101ALI20210916BHJP

【ＦＩ】

   A61B34/35

   B25J17/00 G

【請求項の数】19

【全頁数】87

(21)【出願番号】特願2018-538941(P2018-538941)

(86)(22)【出願日】2016年10月14日

(65)【公表番号】特表2018-534100(P2018-534100A)

(43)【公表日】2018年11月22日

(86)【国際出願番号】EP2016074808

(87)【国際公開番号】WO2017064303

(87)【国際公開日】20170420

【審査請求日】2019年10月4日

(31)【優先権主張番号】102015000062500

(32)【優先日】2015年10月16日

(33)【優先権主張国】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】518132307

【氏名又は名称】メディカル・マイクロインストゥルメンツ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＤＩＣＡＬ ＭＩＣＲＯＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ Ｓ．Ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100113170

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 和久

(72)【発明者】

【氏名】マッシミリアーノ・シミ

(72)【発明者】

【氏名】ジュゼッペ・マリア・プリスコ

【審査官】 近藤 利充

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６３９４９９８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特表２０１５−５０１６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１２７２５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１５６９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５３３９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２９３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ３４／３５

Ｂ２５Ｊ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのフレーム（５７）と、少なくとも１つの関節装置（７０、１７０、２７０）とを備える外科手術用の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）であって、
前記関節装置（７０、１７０、２７０）は、
前記フレーム（５７）の少なくとも一部分に接続するように適合された少なくとも１つの第１の関節部材（７１）と、
少なくとも１つの第２の関節部材（７２）と、
を備え、
前記第１の関節部材（７１）は、第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ）を規定する第１の回転関節（１７１）によって前記第２の関節部材（７２）に接続され、
前記少なくとも１つの第２の関節部材（７２）は、少なくとも１つの関節部（１７２）を含む手首部材（７８）であって、前記関節部（１７２）は、前記第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ）に平行しない第２の関節移動軸（Ｙ−Ｙ）を有する第２の回転関節（１７１）の少なくとも一部を形成するように適合され、
前記医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）は、少なくとも１つの先端部材（７７）を備え、前記先端部材（７７）は、前記第２の関節移動軸（Ｙ−Ｙ）を規定する前記第２の回転関節（１７１）によって前記手首部材（７８）に接続され、
前記医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）は、少なくとも１対のテンドン（９０、１９０）を更に備え、前記１対のテンドン（９０、１９０）を引っ張ることによって前記少なくとも１つの先端部材（７７）を、前記第１の関節部材（７１）に対して移動させるように適合され、
前記第１の関節部材（７１）及び前記第２の関節部材（７２）の各々は、単一の部品で構成された、１つ以上の凸状の接触面を有する構造体を含み、
前記凸状の接触面は、第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）と、第２の接触面（８６）とを含み、各々の前記凸状の接触面は複数の直線部分によって形成された線織面であって、
それぞれの前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）を形成する前記複数の直線部分は、互いに全て平行であり、且つ実質的に前記第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ）に平行し、
前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）は、摺動面であって、前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）の各々は、前記テンドンの少なくとも一部が前記摺動面上で摺動可能とするように適合され、
前記少なくとも１つの先端部材（７７）は、少なくとも１つの前記第２の接触面（８６）を有し、前記第２の接触面（８６）は、複数の直線部分によって形成された線織面であって、前記第２の接触面（８６）を形成する複数の直線部分は、互いに全て平行であり、且つ実質的に前記第２の関節移動軸（Ｙ−Ｙ）に平行し、前記第２の接触面（８６）は、巻取面であって、前記テンドン（９０、１９０）の少なくとも一部が前記巻取面上で摺動することなく、前記巻取面に巻き付け可能とするように適合されている、
医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項2】

前記１対のテンドン（９０、１９０）の２つのテンドンは、互いに平行であり、同一の前記凸状の接触面と接している、請求項１に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項3】

前記凸状の接触面の全ては、それらの延長部で少なくとも部分的に単一の凸状容積を画定し、及び／又は
前記１対のテンドン（９０、１９０）の各テンドンは、
前記フレーム（５７）に接続する第１のテンドン終端（９１）と、
少なくとも１つの前記先端部材（７７）に固定する第２のテンドン終端（９２）と、
前記第１のテンドン終端（９１）と前記第２のテンドン終端（９２）との間に延在する主部と、
を含み、
前記１対のテンドン（９０、１９０）の各テンドンの前記主部は、前記凸状の接触面（４０、８０、８６、１４０、１８０）上のみにおいて前記関節装置（７０、１７０、２７０）と接している、
請求項１又は２に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項4】

前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）は、
互いに全て平行であり、且つ前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）により近い前記第１の回転関節（１７１）の前記第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ）に実質的に平行な複数の直線部分によって形成された線織面であり、
前記第２の接触面（８６）は、
互いに全て平行であり、且つ前記第２の接触面（８６）により近い前記第２の回転関節（１７１）の前記第２の関節移動軸（Ｙ−Ｙ）に実質的に平行な複数の直線部分によって形成された線織面である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項5】

前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）は、側部摺動面である接触面（４０、１４０）を含み、前記側部摺動面は、前記関節装置（７０、１７０、２７０）から延びて、少なくとも１つのテンドンが、部分的に空中を架けて前記関節装置（７０）をわたるように適合され、
又は前記第１の接触面（４０、８０、１４０、１８０）は、関節摺動面である接触面（８０、１８０）を含み、前記関節摺動面は、前記第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ）を少なくとも部分的に囲む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項6】

２つ以上の前記テンドン（９０、１９０）は、前記関節摺動面である接触面（８０、１８０）上で、前記関節摺動面である接触面（８０、１８０）により近い前記第１の回転関節（１７１）の前記第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ）の方向に直交する平面において、少なくとも部分的に重なる、請求項５に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項7】

前記第１の関節移動軸及び前記第２の関節移動軸は、実質的に互いに直交し、前記第１の関節移動軸はピッチ軸（Ｐ−Ｐ）であり、前記第２の関節移動軸はヨー軸（Ｙ−Ｙ）である、請求項１に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項8】

前記先端部材（７７）は、少なくとも１つの第１の先端部材部分（１７７）及び少なくとも１つの第２の先端部材部分（２７７）を備え、前記第１の先端部材部分（１７７）と前記第２の先端部材部分（２７７）とは、把持動作又は切断動作を決定するように、前記第２の関節移動軸（Ｙ−Ｙ）を中心に互いに対して移動可能である、請求項１に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項9】

少なくとも１対のテンドン（９０、１９０）を備え、前記１対のテンドン（９０、１９０）は、テンドン（９０）及び対向テンドン（１９０）を備え、前記テンドン（９０）と前記対向テンドン（１９０）とは、それらの第２のテンドン終端（９２）で前記先端部材（７７）のそれぞれのテンドン終端シート（８２）内に接続して、前記先端部材（７７）の把持又は切断動作を決定するように適合されている、請求項１又は８に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項10】

各関節部材（７１、又は７２、又は７７）につき１対のテンドン（９０、１９０）を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項11】

各テンドン（９０、１９０）は、それらにより近い関節部材（７１、又は７２、又は７７、又は７８）に対して安定的なテンドン経路（Ｔ−Ｔ）を規定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項12】

少なくとも前記関節装置（７０、１７０、２７０）の少なくとも１つの駆動手段を収容するモータ収容部（６１）を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項13】

前記関節装置（７０，１７０，２７０）を、前記モータ収容部（６１）から所定の距離を離れて配置するように、少なくとも１つのシャフト（６５）を備える、請求項１２に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項14】

前記所定の距離は、前記関節装置（７０、１７０、２７０）の長手方向延伸の少なくとも２５倍に等しい、請求項１３に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項15】

前記関節部材（７１、７２、７３、７４）は、ワイヤ放電加工によって得られる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項16】

前記関節部材（７１、７２、７３、７４）は、マイクロ射出成形によって得られる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項17】

前記関節部材（７１、７２、７３、７４）は、３次元印刷によって得られる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項18】

前記医療器具（６０）は腹腔鏡による外科手術及び顕微手術の少なくとも１つに使用されるように適合された外科器具であり、及び／又は
前記医療器具（６０）は生体検査に使用されるように適合され、及び／又は
前記医療器具（６０）は内視鏡手術に使用されるように適合され、及び／又は
前記テンドン（９０、１９０）は実質的に円形の断面を有し、及び／又は
前記テンドン（９０、１９０）の直径は前記テンドン（９０、１９０）の異なる部分において可変であり、及び／又は
前記テンドン（９０、１９０）の機械的特性は前記テンドン（９０、１９０）の異なる部分において可変であり、及び／又は
前記テンドン（９０、１９０）は異なる特性を有するテンドンの部分の結合によって得られ、且つ／又は、
前記テンドン（９０、１９０）の組成は前記テンドン（９０、１９０）の異なる部分において可変である、
請求項１から１７のいずれか一項に記載の医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）。

【請求項19】

請求項１から１８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの医療器具（６０、１６０、２６０、３６０）を備える、ロボット外科手術アセンブリ（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療器具に関する。

【0002】

具体的には、本発明は、特にロボット顕微手術用のロボットエンドエフェクタとしての機能を果たすのに適した医療器具に関する。

【0003】

更に、本発明は、前記医療器具の製造方法に関する。

【0004】

更に、本発明は、前記医療器具を備えるロボット外科手術アセンブリに関する。

【0005】

更に、本発明は、医療器具用のテンドン（ｔｅｎｄｏｎ）駆動システム、及び前記テンドン駆動システムを備える医療器具に関する。

【背景技術】

【0006】

外科器具で終端する多関節ロボットアームを備える外科手術又は顕微手術用のロボットアセンブリが当該技術分野において既知である。例えば、米国特許第７１５５３１１６Ｂ２号明細書は、ＭＲＩ（磁気共鳴画像法）指導下で脳顕微手術を行うためのロボットアセンブリを開示しており、このアセンブリはＭＲＩに基づく画像取得システム及び２つの多関節アームを備え、各々が直接的な重力荷重を避けるように垂直軸を備えた３つの回転関節を有し（例えば、前記米国特許第７１５５３１６Ｂ２号明細書の図７に示されるように）、各々が把持するための動作の内部自由度を備えたそれぞれのエンドエフェクタに接続される。

【0007】

当該技術で利用可能な解決法は、部分的な利点を提供するが、手術の作業現場での外科器具の微動でも複数の独立した動作に同時に関わる動作方法を必要とし、運動学的精度の難しい制御、及び手術の作業現場での大きな負担をもたらし、実際に外科医にとって利用するのは困難である。実際には、マスタ／スレーブのパラダイムに基づいた外科手術用のロボットアセンブリの大部分の応用領域は、腹腔鏡手術又は内視鏡手術などの低侵襲性外科手術（又はＭＩＳ）での使用に専用的である。そのような用途の両方において、ロボットアセンブリの運動学は、複数の運動自由度の協調を必要とするフィート（ｆｅａｔ）である外科用ポート又は開口部を介した手術部位への外科器具のアクセスを最適化することを目的とする。それに対して、観血的手術における外科手術応用及び顕微手術応用は、外科用ポート又は自然な開口部で表される限定的な運動学的拘束なしで、手術用顕微鏡の視野によって限定される作業空間にわたって並進運動の正確な運動学的制御を必要とし、それ故に手術部位に直接アクセスする外科医の能力により大いに恩恵を受ける。

【0008】

組織に張力を付与すること、及び吻合部の縫合などの主要な外科手術の基本的な実行は、大きな空間円錐方向に外科器具の先端を配向し、且つ長手方向軸を中心に器具を回転させ（回す）、例えば、人間の手が手首及び肘で接合されているように針ホルダーの先端により組織を通して針を誘導する能力を必要とすることも注目すべきである。

【0009】

遠隔操作したマスタ／スレーブシステムを含む外科手術又は顕微手術用のロボットアセンブリ、例えば、米国特許第６９６３７９２Ａ号明細書に開示されたもの、より具体的には、米国特許第６３８５５０９Ｂ２号明細書及び米国特許出願公開第２０１４−０１３５７９４Ａ１号明細書に開示された顕微手術用のものは一般に知られており、これらは手術部位に乱雑に存在し、一連の運動連鎖における複数の関節の協調を必要とする外科器具先端の動きに対する運動学的解決法を記載している。このような負担の影響は、器具の先端を関節接合する関節が先端自体から離れているときに一層鮮明である。更に、前記顕微手術システムは、皮膚の表面からわずか１０センチメートルの病変内部における手術の場合、器具先端の適切な動き及びより特定的な十分な再配向（ａｄｅｇｕａｔｅ ｒｅｏｒｅｎｔａｔｉｏｎ）が不可能である。

【0010】

一般に、専門の操作者でも、既知のマスタ／スレーブシステムに採用されたマスタ指令装置の専門的な技能を取得するのに長期間の訓練を必要とする。実際に、既知のマスタ装置は、主に、それらが動作記録ステーションに機械的に結合されており、必然的に不慣れな方法でそれらの動作を制限し、大きい寸法であることが多いため、長い学習曲線を有する。したがって、既知のマスタ装置は、従来の観血的手術器具の機能を再現するのに本質的に適しておらず、大きい範囲の直線運動及び三次元空間の角運動を実行する能力が不足である。

【0011】

例えば、米国特許第８５２１３３１Ｂ２号明細書は、腹腔鏡手術用のロボット装置を開示しており、その中でマスタ指令装置は、外科医がその装置を手袋として指に着けることができる形状を有する。前記特許明細書の図２Ｂに示された別の実施形態によれば、マスタ指令装置は、操縦桿の形状を有し、片手のみで持たれるように外科医の手首の一部に取り付けられて展開し、把持動作を記録することができる１対の側方翼を有する円筒状ステムを有する。外科医は、前記指令装置と一体化した腹腔鏡表示装置を利用する。

【0012】

上記解決法は、腹腔鏡手術に部分的に有利であるが、完全に問題を解決しておらず、慣れた観血的手術器具の代わりに前記指令装置を取り扱うのを習熟するまでには、依然として外科医の長期間の訓練が必要である。

【0013】

周知であるように、顕微手術の実践には、光学顕微鏡又は拡大ルーペの使用が必要であり、生理的振戦の限界、及び人間の手の動きがこのような寸法スケールに達し得る精度で作業する外科医の高レベルの器用さ及び経験が要求される。

【0014】

ロボット技術の採用は、大きな利益をもたらすことができ、器具の高度の小型化、及びオペレーションフィールドにおける動作の大きさの基準化が可能となることによって、生理的振戦の影響を取り除き、手作業を容易にする。例えば、顕微手術処置は、生体組織の再構築のいくつかの過程、例えば、小径の血管及び神経を含む血管吻合の実行などにおいて行われる。このような処置は、外傷性病変又は組織の外科的切除によって生じた損傷の発生後に、人体を再構築し、四肢を再付着し、組織の血流を再形成するために行われ、全ては表層損傷の先在を前提とした観血手術の設定において行われる。

【0015】

顕微手術技術の他の応用例は、移植手術、神経手術、又は血管手術、並びに眼の周囲及び眼内手術、及び人工内耳のような内耳の手術に見られる。同様に、心臓バイパスの著名な外科手術処置は、冠状動脈の吻合の重要な段階を含む。また、他の外科手術の技術、例えば、生体組織に対する外科器具の侵襲性を制限することを目的とする腹腔鏡及び内視鏡などの低侵襲性外科手術においても器具の小型化の必要性が感じられる。腹腔鏡に関して、当該技術分野において既知の技術的解決法では、単一切開腹腔鏡手術又は単孔式外科手術に用いられる腹腔鏡手術用器具の直径の十分な小型化が不可能である。更に、典型的にＭＩＳに用いられる内視鏡は、１ｍｍ〜３．２ｍｍの間の直径を有する器具チャネルを有することは注目すべきである。このような寸法は、現時点で典型的にグリップ動作のみ可能である内視鏡器具チャネルを経て利用可能な現在の外科手術用器具の機能性を制限している。

【0016】

患者に対する作用に適した関節装置を含む医療器具は、当該技術分野において一般に既知である。例えば、国際公開第２０１０−００９２２１Ａ２号明細書は、遠位関節装置を備えるロボット外科器具を示している。当該ロボット外科器具は、４本の作動ケーブルのみを用いて、３つの運動自由度、ピッチ、ヨー及びグリップのそれぞれを提供することができる。このようなケーブルは、関節装置の本体の内側に存在する案内チャネル又はシース内で摺動する。

【0017】

前記技術的解決法は、案内チャネル表面とその内側を摺動するケーブルとの間の摩擦が関節装置によって達成可能な位置決め精度を制限することにより、ロボット関節装置の小型化を制限している。当該技術分野において既知であるように、医療器具の物理的寸法が縮小すると、体積力に対して支配的となる摩擦などの表面的な力の関連度の増加に関連する問題点が生じる。このような現象には、摩擦力を最小限にし、同時に力学の空動きを最小限に低減する解決法を用いることが必要である。関節装置の位置決め精度の損失は、関節器具の更なる小型化に対して基本的な技術的障害である。これは、小型化により、駆動部材（テンドン）の剛性も、その直径の２乗で減少し、器具先端の正確な位置決めのために、摩擦を克服することが更に困難になるためである。更に、このような解決法は、ピッチ及びヨーリンクを提供するケーブルを囲むチャネル及び案内面、及び器具のシャフトを備えるテンドン案内システムを必要とするため、射出成形及び機械加工などの既知の製造方法を用いて小型化することが非常に困難であるとともに、幾つかの機械的弱点の位置を有する傾向がある。

【0018】

外科器具の小型化を簡略化するために、前記国際公開第２０１０−００９２２１Ａ２号明細書は、ヨーリンクで終端したケーブルのピッチリンクに加えるトルクを作動させることを利用することによって、３つの自由度に関連する作動テンドンの終端の数を６から４に減少する有利な機会を示しており（引用文献の図４Ａ参照）、いくつかのギヤを含む運動学的機構により、このようなケーブルを選択的に引っ張ったり解放したりすることがこのような目的の達成に必要である。更に、記載された駆動システムは、作動テンドンの各端部を、牽引を発生させるテンドンを選択的に巻き付けるウインチに取り付けることが必要である。空動きを受けやすい前記ウインチ及び前記歯などの機械的な側面の存在によって、小型の関節を駆動することが困難になる。なぜなら、駆動システムにおける空動きは、関節における角度のあそびに変換され、関節装置のより小さくなるにつれて増大されるためである。また、前記駆動システムは、作動ケーブルでの低予荷重を維持して摩擦及び摩耗を更に制限するのに適していない。

【0019】

更に、テンドン終端に対して記載された解決法は、いくつかの区間でテンドンを捕捉することを意図した蛇行性経路を含む。このような解決法は、そのような捕捉に耐えるように十分な耐久性を有するケーブルの使用が必要である。さもなければ、鋼線又はより大きい直径を有するケーブルが必要とされる。

【0020】

引っ張られたり押されたりするとき、例えばプーリの側面に得られるシース又は案内チャネル内で摺動するのに適した外科器具用の作動ケーブルの更なる例が米国特許第６３７１９５２Ｂ２号明細書、米国特許第６３９４９９８Ｂ１号明細書、及び国際公開第２０１０−００５６５７Ａ２号明細書に開示されている。具体的には、後者の文献は、作動ケーブルが案内チャネルを含むプーリを周回するときに交差して、このようなケーブルが互いに干渉することを避ける軌道をたどる解決法を開示している。ケーブルが互いに干渉するとは、例えば、一方のテンドンをもう一方の上で束ねるか、又は摺動する場合など、関節装置に動作を伝達する機能が制限される状態である。交差するようにテンドンを案内するために、例えば器具のシャフトと一体のリンク、又はピッチリンクに取り付けられた、必然的に器具の直径の半分に近い直径（引用する国際公開第２０１０−００５６５７Ａ２号明細書の図４に図示）を有するアイドルプーリを設けることは、小型化に対する大きな障害である。更に、作動ケーブル用のチャネルを実現するために溝及び壁を設けることは、医療又は外科器具のシャフト又はカニューレ直径の小型化に対する更なる障害である。

【0021】

米国特許出願公開第２００３−００３４７４８Ａ号明細書の文献は、外科器具の直径を５．１ｍｍまで縮小するのに適した解決法を開示している。この器具は、ある程度の可撓性を提供する椎骨として機能する一連のディスクの使用を予測している。

【0022】

しかしながら、この解決法は、実質的に１つの器具の直径に延在することができ、すなわち、その直径に類似の曲率半径を有する小型の関節を実現するのに適切ではない。その代りに、これは、純粋な回転軸からなるピボット式関節に基づく上記に引用した文献に記載された関節によって達成可能である。

【0023】

関節装置又は多関節装置の小型化に対する更なる障害は、合理的な加工費で十分な精度で３次元の微小機械部品を製造して組み立てるという課題である。サブミリサイズで装置内の先端において、比較的高い力を発生させる必要性は、例えば工具鋼など、構成要素には極めて剛性の高い金属を使用することを示唆している。

【0024】

バイオメディカルデバイスは一般に、マイクロエレクトロニクス業界から得られた製造技術を用いて製造される。例えば、レーザ又はウォータジェット切断は、３次元での高速加工に適切ではない。射出成形は、現在、十分に高い公差の部品を作り出していない。一方、放電加工機（ＥＤＭ）は、表面仕上げに関しても、機械設計に必要な幾何公差に関しても満足できる性能を生み出すことができる。ＥＤＭは一般に、時間がかかり高価な工程を伴う。例えば、米国特許第６７６８０７６Ｂ２号明細書は、単一の平面で切断されるように部品を支持することができるＥＤＭ用の治具を開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0025】

しかしながら、この治具は、部品の繰り返し配置には適しておらず、例えば、ＥＤＭが複数の切断面で作用することができるように機械加工される場合に、治具を回転させることが不可能であるため、異なる平面で切断が行われるたびに再較正の複雑な操作を必要とする面倒な製造工程をもたらす。その結果、精度が低下し、正確性の低い寸法及び幾何公差につながる。

【0026】

外科手術用作業空間、例えば患者の解剖学的区域内において、正確な動作を行い、手首関節の医療器具を簡便に制御することができる外科手術用ロボットアセンブリに対する必要性が感じられる。同時に、その精度を損なうことなく簡便な駆動方法を特徴とする信頼性の高いロボットアセンブリを開発する必要性がある。更に、既知のアセンブリよりも汎用性であり、且つより広範に多様な外科手術処置を行うことができるロボットアセンブリに対する必要性がある。

【0027】

したがって、その機能性を制限することなく、既知の解決法よりも顕微手術外科医が簡便且つ直感的に操作するマスタ／スレーブ式の遠隔操作システムを含む顕微手術用のロボットアセンブリにおけるマスタインターフェースを形成するのに適した顕微手術用のドライバ装置を提供する必要性が感じられる。同様に、外科医がより迅速且つ容易に習得し得るマスタインターフェースを提供する必要性が感じられる。更に、既知の解決法よりも汎用性であり、且つ異なる種類の顕微手術処置に適用され得る指令装置を提供する必要性が感じられる。

【0028】

したがって、関節医療器具もしくは多関節医療器具、又はその信頼性及び安全性を損なうことなく極限の小型化に構造的且つ機能的に適した関節装置もしくは多関節装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。関節医療器具もしくは多関節医療器具、又は広範に多様な医療用外科用治療を行うのに適した関節装置を備えるアセンブリを提供する必要性も感じられる。最後に、関節医療器具もしくは多関節医療器具、又は耐久性があり、且つその無菌性もしくは信頼性を損なうことなく定期的な整備を受けることができる関節装置もしくは多関節装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。

【0029】

関節医療器具若しくは多関節医療器具、又は既知の解決法と比較して簡素化された製造を要する関節装置を含むアセンブリを提供する必要性が感じられる。

【0030】

既知の解決法に対してより効率的であり、且つアセンブリに対する要求される精度レベルが保証されるように、前記医療器具の製造方法を提供する必要性が感じられる。

【0031】

製造の精度を損なうことなく、より高速の加工工程を保証するように、医療器具の製造方法を提供する必要性が感じられる。

【0032】

更に、細部の製造の精度又は製造された部品の組み立ての容易性を低減することなく、極限の小型化を前提とした部品の製造に適した製造方法を提供する必要性が感じられる。

【0033】

したがって、使用中の精度又は信頼性を損なうことなく、極限の小型化するのに適した医療器具用のテンドン又は作動ケーブルに基づいたドライバ装置を提供する必要性が感じられる。

【0034】

更に、軽度であっても、所定の予荷重をテンドンに保証する医療器具であって、前記テンドンのそれぞれの予荷重の力を独立に定義することができる前記医療器具用のテンドン又は作動ケーブルに基づいたドライバ装置を提供する必要性が感じられる。

【0035】

更に、医療器具自体に、特に患者の人体と接触することを意図する医療器具の部分に適切な水準の無菌性を保証することができる医療器具のために、テンドン又は作動ケーブルに基づいた駆動システムを提供する必要性が感じられる。

【0036】

更に、バックラッシュなしでテンドンに基づいた駆動システムを提供する必要性が感じられる。

【0037】

更に、例えば、精密なマイクロメトリックススリッタ（ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｌｉｔｔｅｒｓ）又は圧電駆動システムによって達成される駆動精度を再現することができるテンドンに基づいた駆動システムを提供する必要性が感じられる。

【0038】

したがって、使用中の耐性又は信頼性を損なうことなく、極限の小型化に適した特性を有する医療器具用のテンドン又は作動ケーブルを提供する必要性が感じられる。更に、既知の解決法に対して、摩擦に関して性能が向上した前記器具の少なくとも一部分の上を滑走するのに適した医療器具用のテンドンを提供する必要性が感じられる。更に、テンドンの経路を偏向させてその耐性を低下させる可能性のある解決法を含むことなく、テンドンの終点に加えられた引張荷重下でのみ作用するように意図した医療器具用のテンドンを提供する必要性が感じられる。更に、無菌性及び信頼性に関してその性能を損なうことなく、既知の解決法に対して医療器具の寿命を延ばすのに適した医療器具用のテンドンならびにテンドンを交換するための方法を提供する必要性が感じられる。

【0039】

医療器具を小型化する必要性が感じられる。

【0040】

医療器具の既知の寸法を縮小する必要性が感じられる。

【0041】

例えば、国際公開第２０１４−１５１９５２Ａ１号明細書は、関節装置を形成する複数のリンクを含む医療器具を示しており、前記医療器具は、医療器具のリンクに片持ち梁状に設けられたシャフトに回転可能に支持された複数のプーリに巻き付く作動ケーブルを有する。この解決法は、多数の部品を特徴とし、前記シャフトに設けられた前記プーリの配置は、医療器具の使用によって生じる応力に対抗するように強制的に前記シャフトを回転させる。したがって、この解決法は小型化には不適切である。実際にこの装置は直径１０ミリメートル未満の寸法を取ることができない。類似の解決法は、例えば、米国特許第６６７６６８４Ａ号明細書、米国特許出願公開第２００９−０１１２２３０Ａ号明細書、及び米国特許出願公開第２００３−１３５２０４Ａ１号明細書の文献に示されている。

【0042】

したがって、医療器具を形成する部品の数を減らす必要性が感じられる。

【0043】

例えば、国際公開第０３−００１９８６Ａ１号明細書は、関節装置を形成する複数のディスク状のリンクを含む医療器具を示しており、前記リンクの各々は作動ケーブルを案内するための複数の孔を有する。したがって、この解決法は、このようなリンクにマイクロメトリック孔を実現するのが非常に好ましくないので小型化には不適切である。同時に、損傷することなくこのような孔の内部で摺動する作動ケーブルを設けることは好ましくない。

【0044】

したがって、リンクにおいてマイクロメトリック孔を設けることなく作動ケーブルの正確な案内を取得し、同時に医療器具を形成する部品の数を減らす必要性が感じられる。

【0045】

例えば、米国特許出願公開第２００８−１７７２８５Ａ１号明細書は、複数のリンクを含む医療器具を開示しており、いくつかのリンクは作動ケーブルの湾曲を案内するのに適した２つの突出ピンを含む。いくつかの観点において満足であるが、このような解決法もまた、突出ピンの寸法が、医療器具を構成するリンクの完全性を損なうことなく縮小することができないため、小型化には適していない。したがって、医療器具の構造耐性、そして使用時の安全性を損なうことなく、作動ケーブルによって作動される（ａｃｔｕａｄｅｔ）複数のリンクを有する小型化された医療器具を提供する必要性が感じられる。

【課題を解決するための手段】

【0046】

本明細書に記載の本発明の目的の１つは、上述した既知の解決法の制限を克服し、当該技術の現状に関して述べた必要性に対する解決法を提供することである。

【0047】

この目的及び他の目的は、請求項１に記載の医療器具、並びに請求項２２に記載のロボット外科手術アセンブリによって達成される。

【0048】

好ましい実施形態のいくつかの形態は従属請求項の主題である。

【0049】

例として付与され、限定する意図ではなく、添付図面を参照する好ましい実施形態の後述する説明から、本発明の更なる特性及び利点が明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1A】本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリを示す斜視図である。

【図1B】本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリを示す斜視図である。

【図1C】本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリを示す斜視図である。

【図2A】手術室の他の要素と関連付けられた本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリを示す斜視図である。

【図2B】手術室の他の要素と関連付けられた本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリを示す正面図である。

【図3A】本発明の一態様に係る１対の関節又は多関節装置の一部分を示す斜視図である。

【図4A】手術室の他の要素及び患者と関連付けられた本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリの一部分を示す、上から見た図である。

【図4B】手術室の他の要素及び患者と関連付けられた本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリの一部分を示す上面図である。

【図5】手術室の他の要素及び患者と関連付けられた本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図6】手術室の他の要素、外科医、及び患者と関連付けられた本発明の一態様に係る外科手術用ロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図7】本発明の一態様に係る制御装置を示す斜視図である。

【図8】本発明の一態様に係るマクロ位置決めアームを示す斜視図である。

【図9A】本発明の一態様に係るロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図9B】本発明の一態様に係るロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図9C】顕微鏡と関連付けられた本発明の一態様に係るロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図9D】内視鏡と関連付けられた本発明の一態様に係るロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図9E】図９Ｃの矢印Ｅ−Ｅで示した細部の拡大図である。

【図10】本発明の一態様に係るロボットアセンブリの一部分を示す斜視図である。

【図11】本発明の一態様に係る医療器具を示す斜視図である。

【図12】本発明の一態様に係る医療器具を示す斜視図であり、個別の部品を示す図である。

【図13A】本発明の一態様に係る駆動システムの部分の斜視図である。

【図13B】本発明の一態様に係る駆動システムの部分の斜視図である。

【図14A】本発明の一態様に係る駆動システムの一部分の概略断面図である。

【図14B】本発明の一態様に係る駆動システムの一部分の概略断面図である。

【図15A】本発明の一態様に係る医療器具を示す斜視図である。

【図15B】本発明の一態様に係る医療器具を示す斜視図である。

【図15C】本発明の一態様に係る医療器具を示す概略斜視図である。

【図15D】本発明の一態様に係る医療器具を示す概略斜視図である。

【図16】本発明の一態様に係る２つのテンドンのテンドン経路を示す、部分的に透明な部分を有する、上部から見た概略図である。

【図17】本発明の一態様に係る多関節装置の斜視図である。

【図18】本発明のいくつかの態様に係る多関節装置のいくつかの実施形態の分離した部品を有する、一形態の斜視図である。

【図19】本発明のいくつかの態様に係る多関節装置のいくつかの実施形態の分離した部品を有する、別の形態の斜視図である。

【図20】本発明のいくつかの態様に係る多関節装置のいくつかの実施形態の分離した部品を有する、更に別の形態の斜視図である。

【図21】本発明の一態様に係る多関節装置の側面を示す図である。

【図22】本発明のいくつかの態様に係る多関節装置のいくつかの実施形態のいくつかの姿勢の一形態を示す図である。

【図23】本発明のいくつかの態様に係る多関節装置のいくつかの実施形態のいくつかの姿勢の別の形態を示す図である。

【図24】本発明のいくつかの態様に係る多関節装置のいくつかの実施形態のいくつかの姿勢の更に別の形態を示す図である。

【図25】本発明のいくつかの態様に係る終端器具のいくつかの実施形態の一形態を示す図である。

【図26】本発明のいくつかの態様に係る終端器具のいくつかの実施形態の別の形態を示す図である。

【図27】本発明のいくつかの態様に係る終端器具のいくつかの実施形態の更に別の形態を示す図である。

【図28】本発明の一態様に係るテンドンの細部を示す斜視図である。

【図29】本発明の一態様に係るテンドンの細部を示す斜視図である。

【図30】本発明の一態様に係るテンドンの細部を示す斜視図である。

【図31】本発明のいくつかの態様に係るテンドンの経路を示す一形態の概略図である。

【図32】本発明のいくつかの態様に係るテンドンの経路を示す別の形態の概略図である。

【図33】本発明のいくつかの態様に係るテンドンの経路を示す更に別の形態の概略図である。

【図34】本発明のいくつかの態様に係るテンドンの経路を示す他の形態の概略図である。

【図35】本発明のいくつかの態様に係るテンドンの経路を示す他の別の形態の概略図である。

【図36】本発明のいくつかの態様に係るテンドンの経路を示す更に他の形態の概略図である。

【図37】本発明の一態様に係る加工治具を示す概略斜視図である。

【図38】本発明の一態様に係る加工切断部のプロフィールを示す概略図である。

【図39】本発明の一態様に係る製造方法の一過程を示す概略斜視図である。

【図40A】本発明の一態様に係る加工治具の細部を示す平面図である。

【図40B】本発明の一態様に係る加工治具の細部を示す斜視図である。

【図41】本発明の一態様に係る製造方法の一過程を示す概略斜視図である。

【図42】本発明の一態様に係る工具の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0051】

一実施形態によれば、「テンドン」又は「作動ケーブル」という用語は、一般に長手方向の延伸を示し、且つその終点に加えられた引張荷重下で作用することに適した要素を指す。一実施形態によれば、「対向テンドン」又は「対向作動ケーブル」という用語は、前記テンドンに対して拮抗するように作用することに適した更なるテンドンを指す。一実施形態によれば、添付図面では、前記テンドンを一般に、参照番号「９０」で示し、前記対向テンドンを、１００を足した値の参照番号、すなわち、「１９０」で示す。それにもかかわらず、前記テンドンと前記対向テンドンとの区別が重要ではない図では、前記テンドン及び前記対向テンドンをともに、参照番号９０で示す。一実施形態によれば、「対向」の概念は、上記「テンドン」を指すように、複数の要素及び／又は要素の部分まで拡張する。一実施形態によれば、テンドンの第１の対に含まれるテンドンは、参照番号「９０、１９０」で示され、テンドンの第２の対に属するテンドンは、参照番号「１９１、１９２」で示される。

【0052】

一実施形態によれば、「マスタ／スレーブ」、「マスタ」、及び「スレーブ」という用語は、遠隔操作の既知のシステムを指す。

【0053】

一実施形態によれば、「終端具」という用語は、例えば、患者の少なくとも一部分と接点を形成するような、割り当てられたタスクを実行するのに適した一部分を指す。例えば、マスタ／スレーブ式の遠隔操作システムにおいて、前記終端具、終端部、又は終端部材は、「エンドエフェクタ（ｅｎｄ−ｅｆｆｅｃｔｏｒ）」の少なくとも一部分である。

【0054】

一実施形態によれば、「関節又は多関節装置」という用語は、ロボット又はメカトロニクス構造の手首関節、肘関節、又は肩関節を指す。換言すれば、前記終端具の位置を支持、及び／又は配向、及び／又は位置決め、及び／又はそれに影響を与えるのに適した部材及び関節の相互接続されたアセンブリを指す。

【0055】

一実施形態によれば、関節又は多関節装置の部材は、運動連鎖内における位置を示す漸進性の表記「第１の部材」、「第２の部材」などで示され、「第１の部材」は最も近位の部材を示し、換言すれば、「第１の部材」は末端器官から最も遠位の部材を示す。一実施形態によれば、関節装置の部材は、前記部材が果たす機能を示すために、「手首部材」、「肘部材」、又は「終端部材」という用語で示される。例えば、同じ部材は、「第２の部材」であり、同時に「手首部材」であり得る。

【0056】

一実施形態によれば、「作業容積」、又は「作業空間」、又は「作業現場」、又は「作業空間ボリューム」という用語は、関節又は多関節装置の終端部にアクセス可能なデカルトポーズのセットを指す。一実施形態によれば、前記容積は、略直方体形状である。一実施形態によれば、前記作業容積は、略円筒状である。

【0057】

一実施形態によれば、「マクロ位置決め」という用語は、医療器具の少なくとも一部分を、任意の位置から手術部位内又はそれに隣接する作業位置まで位置決めする初期操作を指す。換言すれば、「マクロ位置決め」とは、作業容積をオペレーションフィールドに一致させる動作を指す。

【0058】

一実施形態によれば、「マイクロ位置決め」という用語は、「マクロ位置決め」よりもより微細に医療器具の少なくとも一部を位置決めする動作を指す。一実施形態によれば、マイクロ位置決めは、より限られた空間で、リアルタイムで、制御装置（マスタ）の直接制御下で行われる。

【0059】

一実施形態によれば、ある物体の前の「マイクロ」という接頭語は、前記物体が主に、排他的ではないが、サブミリメートルスケールで動作することを意味することを示す。

【0060】

一実施形態によれば、「回転関節」という用語は、関節移動軸を中心にした前記２つの要素間で相対的な回転モーメントを可能にするのに適した２つの要素間の関節部を指す。

【0061】

一実施形態によれば、「医療器具」という用語は、医療用外科療法及び／又は化粧療法の少なくとも一過程の間に使用されるのに適した器具を指す。一実施形態によれば、「外科器具」という用語は、外科療法の少なくとも一過程で一般に使用されるのに特に適した医療器具を指す。一実施形態によれば、「顕微手術用器具」又は「外科手術用マイクロ器具」という用語は、顕微手術療法の少なくとも一過程で使用されるのに特に適した医療器具を指す。

【0062】

一実施形態によれば、「フレーム」という用語は、構造保持機能を有するのに主に適した医療器具の一部分を指す。一実施形態によれば、「フレーム」は、主に長手方向延伸を示す長い剛性又は可撓性要素である少なくとも１つのシャフトを含むことができる。一実施形態によれば、前記シャフトは、例えば、中空及び／又は管状であり得る。

【0063】

一実施形態によれば、「線織面」という用語は、複数の直線の結合によって達成された表面を指す。一実施形態によれば、別段明示されない場合、「線織面」という用語は、互いに実質的に平行な複数の直線の結合によって達成された表面、換言すれば、実質的に平行な母線の線織面を指す。

【0064】

以下において、顕微手術用の装置、又はアセンブリ、又は方法を参照するとき、顕微手術、すなわち、ルーペ又は顕微鏡などの光学拡大手段が同時に使用される手術に適用されるのに適した装置、アセンブリ、又は方法のみならず、一般外科手術、腹腔鏡手術、又は内視鏡手術などの他の外科的療法における用途にも適した装置、アセンブリ、又は方法を意味する。

【0065】

一実施形態によれば、「第１の」又は「第２の」要素（例えば「第１のマイクロ位置決め装置」及び「第２のマイクロ位置決め装置」）を参照するとき、原文又は図面の負担にならないように、これらの用語が機能的に区別のつかない限り、同じ参照番号で示し（例えば上記の「４１」）、時には明瞭化が必要とされることにより、参照番号を１００増分して指定し（例えば上記の「１４１」及び「２４１」）、したがって、例えば、参照番号「４１」は前記「第１のマイクロ位置決め装置」及び「第２のマイクロ位置決め装置」、並びに「第３の」マイクロ位置決め装置を示す。特定の参照番号、例えば「１４１」が使用される場合、これは特定の要素を指し、この場合、「第１のマイクロ位置決め装置」を指す。同様に、過度に原文の負担にならないように、「対向」要素に関連する参照番号は、要素がその対向するものと機能的に区別がつかない場合には省略される。

【0066】

一般的な実施形態によれば、外科手術用の医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、少なくとも１つのフレーム５７と、少なくとも１つの関節装置７０、１７０、２７０とを備える。

【0067】

前記関節装置７０、１７０、２７０は、
前記フレーム５７の少なくとも一部分に接続するように適合された少なくとも１つの第１の関節部材７１又は第１のリンク７１と、
少なくとも１つの第２の関節部材７２又は第２のリンク７２と、
を備える。

【0068】

前記第１の関節部材７１は、回転関節１７１によって前記第２の関節部材７２に接続されている。

【0069】

前記医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、テンドンを引っ張ることによって前記第２の関節部材７２を、前記第１の関節部材７１に対して移動させるように適合された少なくとも１対のテンドン９０、１９０を更に備える。前記テンドンは、牽引のみで作用するのに適した作動ケーブルとして機能する。

【0070】

前記第１の関節部材７１及び前記第２の関節部材７２の各々は、単一の部品に構成された、１つ以上の凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０を有する主構造体を含む。

【0071】

前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０の各々は、複数の直線部分によって形成された線織面であり、前記複数の直線部分は、互いに全て平行であり、且つ実質的に第１の関節移動軸（Ｐ−Ｐ，Ｙ−Ｙ）に平行している。

【0072】

一実施形態によれば、全ての前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、それらの延長部で少なくとも部分的に単一の凸状容積を画定し、換言すれば、単一の主構造体の前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０の延長部は、前記接触面４０、８０、８６、１４０、１８０とともに凸状容積を画定する。一実施形態によれば、「凸状容積」という表現は、前記凸状容積内で選択された１対の点が与えられると、それらの間のより短い直線連接が全体に当該凸状容積内にあることを意味する。これは、テンドンを誘導するためのプーリに溝又はチャネルを設けることを避け、主構造体及び関節装置の寸法を小型化するのを可能にする。一実施形態によれば、全ての前記主構造体の前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、それらの延長部分で前記主構造体の凸包（ｃｏｎｖｅｘ ｈｉｌｌ）を画定する。

【0073】

一実施形態によれば、前記１対のテンドン９０、１９０の２つのテンドンは、互いに平行であり、同一の凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０と接している。

【0074】

一実施形態によれば、前記１対のテンドン９０、１９０の各テンドンは、前記フレーム５７に関連付けられた第１のテンドン終端９１と、前記第２の関節部材７２に固定された第２のテンドン終端９２と、前記第１のテンドン終端９１と前記第２の終端９２との間に延在する主部とを含む。

【0075】

１対のテンドン９０、１９０の各テンドンの主部は、前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０上のみにおいて前記関節装置７０、１７０、２７０と接している。

【0076】

一実施形態によれば、前記接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、互いに全て平行であり、且つ前記接触面４０、８０、８６、１４０、１８０により近い回転関節１７１の関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙに実質的に平行な複数の直線部分によって形成された線織面である。

【0077】

一実施形態によれば、前記接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、摺動面４０、８０、１４０、１８０、又は巻取面８６である。

【0078】

一実施形態によれば、前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は、少なくとも１つのテンドン部を空中で摺動させるか、又は前記関節装置７０との接触から滑り外せるように、前記関節装置７０、１７０、２７０から延びるように適合された摺動側面４０、１４０であり、又は前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は関節移動軸を少なくとも部分的に囲む関節摺動面８０、１８０である。

【0079】

一実施形態によれば、前記関節摺動面８０、１８０上で、前記２つ以上のテンドン９０、１９０は、より近い回転関節１７１の前記関節移動軸の方向に直交する平面において少なくとも部分的に重なる。

【0080】

一実施形態によれば、前記少なくとも２対のテンドン９０、１９０、１９１、１９２の少なくとも２つのテンドンは、同一の凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０と接しており、互いに平行である。一実施形態によれば、前記１対のテンドンの２つのテンドンは、それらのテンドン経路の長さにわたって互いに平行であり、それらのテンドンはともに、前記第１の関節部材７１と前記第２の関節部材７２との前記同一の凸状の接触面４０、８０、１４０、１８０と接している。

【0081】

一実施形態によれば、同一の関節部材と接続された前記１対のテンドンは、同一の凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０と接している。

【0082】

一実施形態によれば、前記主構造体は剛体である。

【0083】

一実施形態によれば、前記医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、少なくとも第３の対のテンドンを含むように更に１対のテンドンを含む。

【0084】

一実施形態によれば、前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、前記テンドンが実質的にその上を摺動する摺動面４０、８０、１４０、１８０である。あるいは、前記凸状の接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、前記テンドンが摺動することなく実質的にそれ自体が巻き付く巻取面８６である。

【0085】

一実施形態によれば、前記２対のテンドン９０、１９０、１９１、１９２の第１のテンドンのテンドン経路Ｔ−Ｔの投影と、同一対の前記のテンドン（９０，１９０）の第２のテンドンのテンドン経路Ｔ−Ｔの投影とは、前記関節移動軸１７１の方向に直交する平面において互いに交差している。

【0086】

一実施形態によれば、前記医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、各関節部材７１、７２又は７７につき１対のテンドン９０、１９０を含む。

【0087】

一実施形態によれば、前記接触面４０、８０、８６、１４０、１８０は、関節部材７１、７２、７７又は７８の凸包を少なくとも部分的に画定している。

【0088】

一実施形態によれば、各テンドン９０、１９０は、それらのテンドンにより近い関節部材７１、７２、７７又は７８に対して定常状態を維持するテンドン経路Ｔ−Ｔを規定する。

【0089】

一般的な実施形態によれば、医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、
関節装置７０の少なくとも関節部材７１、７２、７３、７４と、
シャフト６５を含むフレーム５７と、
前記関節部材７１、７２、７３、７４を前記フレーム５７に対して移動させるのに適したテンドン９０、１９０と、
前記テンドン９０、１９０と接し、且つ前記テンドン９０、１９０を作動させるのに適した、前記フレーム５７に対する自由度に沿って移動可能なプランジャ９６と、
直線状の軌道に沿って移動可能且つアクチュエータを含む、押圧要素９５と、
前記押圧要素９５と前記プランジャ９６との間に配置された無菌バリア８７であって、当該無菌バリア８７は、それによって分離された２つの環境の相互細菌汚染を実質的に阻止するのに適している、前記無菌バリア８７と、を含み、
前記プランジャ９６は前記無菌バリア８７及び／又は押圧要素９５から離れて移動自在であり、前記押圧要素９５は、前記無菌バリア８７を押圧して前記プランジャ９６と接触させることによって、前記プランジャ９６を移動させる。

【0090】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記フレーム５７の内部向きの押圧方向にプランジャ９６を押圧し、前記フレーム５７に対するプランジャ９６の自由度に沿って前記プランジャ９６を移動させる。

【0091】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、常に前記押圧方向向きの力を前記プランジャ９６と交わす。換言すれば、前記押圧要素９５は、前記プランジャ９６と引張力を交わすのに適しておらず、すなわち、前記押圧要素９５は、前記プランジャ９６を引っ張ることができない。

【0092】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、リードスクリュー及びナット型アクチュエータを含む。

【0093】

一実施形態によれば、前記アクチュエータはボールねじを含む。

【0094】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５はピストンを含む。

【0095】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、前記押圧要素９５と接するのに適したプランジャの第１の部分１４５と、前記テンドン９０、１９０と接するのに適したプランジャの第２の部分１４６との２つの部分を有する。

【0096】

一実施形態によれば、前記プランジャの第１の部分１４５は、前記押圧要素９５によって押圧されるようにフレーム５７から露出している。

【0097】

一実施形態によれば、前記プランジャの第１の部分１４５は、前記押圧要素９５によってアクセス可能であるようにフレーム５７の外側に延在している。

【0098】

一実施形態によれば、前記プランジャの第１の部分１４５は、前記押圧要素９５によってアクセス可能であるように前記フレーム５７と同一平面上にある。

【0099】

一実施形態によれば、前記プランジャの第１の部分１４５分は、前記押圧要素９５と係合するのに適した押圧面１４７を含む。

【0100】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、相互的押圧面１４８を有する。

【0101】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記相互的押圧面１４８を介して線形力を伝達して前記プランジャ９６を押圧する。

【0102】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記押圧面１４７を押すのに適した図示されていない少なくとも１つの押圧要素アイドルプーリを含む。

【0103】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記１つの押圧要素アイドルプーリを介して線形力を伝達して前記プランジャ９６を押圧する。

【0104】

一実施形態によれば、前記押圧面１４７及び相互的押圧面１４８は平坦である。

【0105】

一実施形態によれば、前記押圧面１４７及び相互的押圧面１４８は、互いに補い合う曲面である。

【0106】

一実施形態によれば、前記押圧面１４７及び相互的押圧面１４８は、前記押圧要素９５が直線状の軌道に沿って移動するときに互いに対して摺動する摺動面である。

【0107】

一実施形態によれば、プランジャ９６の前記第２の部分は、前記テンドン９０、１９０と接する。

【0108】

一実施形態によれば、前記医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、前記テンドン９０に予荷重をかけるのに適した少なくとも１つの張力付与要素９９を含む。

【0109】

一実施形態によれば、前記張力付与要素９９はばねである。

【0110】

一実施形態によれば、前記張力付与要素９９は、前記テンドン９０に予荷重をかけるように前記プランジャ９６を移動させる方向に、フレーム５７とプランジャ９６との間に力を加えるのに適している。

【0111】

一実施形態によれば、前記張力付与要素９９は、前記押圧要素９５から離れて前記プランジャ９６を移動させる方向に、フレーム５７とプランジャ９６との間に力を加えるのに適している。

【0112】

一実施形態によれば、前記張力付与要素９９は、前記フレーム５７の内部に向かって前記プランジャ９６を移動させる方向に、フレーム５７とプランジャ９６との間に力を加えるのに適している。

【0113】

一実施形態によれば、前記予荷重は、前記ばね９９の圧縮運動に実質的に比例する。

【0114】

一実施形態によれば、前記プランジャの第２の部分１４６は、前記テンドン９０の少なくとも１つのテンドン偏向可能部分９３を押す。

【0115】

一実施形態によれば、前記テンドン９０の前記テンドン偏向可能部分９３は、第１の案内プーリ１９７及び第２の案内プーリ２９７から延在する。

【0116】

一実施形態によれば、前記プランジャの第２の部分１４６は、前記第１の案内プーリ１９７と前記第２の案内プーリ２９７との間に設けられた空間内に移動する。

【0117】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、前記フレーム５７に対するプランジャ９６の前記自由度に沿ったプランジャ９６の移動に線形比例する量で前記第１の案内プーリ１９７と前記第２の案内プーリ２９７との間のテンドン９０の経路長を変更する。

【0118】

一実施形態によれば、前記プランジャの第２の部分１４６は、前記テンドン偏向可能部分９３を押すのに適した少なくとも１つのプランジャアイドルプーリ９８を含む。

【0119】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記関節部材７１、７２、７３、７４に固定された第１のテンドン終点９１を有する。

【0120】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記フレーム５７に固定された第２のテンドン終点９１を有する。

【0121】

一実施形態によれば、前記第１のテンドン終点９１は、前記フレーム５７の代わりに前記プランジャの第２の部分１４６に固定されている。

【0122】

一実施形態によれば、前記フレーム５７は、上部フレーム部５８及び下部フレーム部５９を含み、後者はシャフト６５を含む。

【0123】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、前記フレーム５７に対する自由度に沿って移動可能性を有する。

【0124】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、線形関節で前記上部フレーム部５８に接合されている。

【0125】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、図示されていない回転関節で前記下部フレーム部５８に接合されている。

【0126】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、前記フレーム５７に対する自由度に沿って直線的に移動する。

【0127】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、第１のフレーム部５８に挿入された図示されていないリニアブッシングによって適切な整列状態に維持されている。

【0128】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、それぞれの肩面８８によって上部フレーム５８との適切な整列状態に維持されている。

【0129】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、前記フレーム５７の旋回軸を中心に回転するロッカである。

【0130】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、前記押圧要素９５の押圧を前記プランジャ９６に伝達するのに適した形状及び材料を有する。

【0131】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、材料の可撓性連続層である。

【0132】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、前記押圧要素９５の間にある。

【0133】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、前記押圧面１４７と前記相互的押圧面１４８との間に取り込まれる。

【0134】

一実施形態によれば、前記医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、複数のテンドン９０と、複数の対のプランジャ９６と、関連する押圧要素９５とを含む。

【0135】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、材料の可撓性連続層である。

【0136】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、各プランジャ９６と、関連する押圧要素９５との間に取り込まれる。

【0137】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、前記プランジャ９６が前記フレーム５７に対して移動するときにストリーチする（ｓｔｒｅａｃｈ）ストリーチ可能な（ｓｔｒｅａｃｈａｂｌｅ）材料で作製され、前記プランジャ９６の動作を実質的に妨げない力を及ぼす。

【0138】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７はドレープである。

【0139】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、前記プランジャ９６が前記フレーム５７に対して移動するときにストリーチする（ｓｔｒｅａｃｈ）緩いドレープであり、前記プランジャ９６の動作を実質的に妨げない力を及ぼす。

【0140】

無菌バリアにわたって接合装置を移動させるのに適した、本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０の押圧要素９５設けることにより、信頼性が高く、無菌の医療器具の製造が可能となる。

【0141】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のプランジャ９６を設けることにより、ドレープ又は連続的可撓性シート材料の形状で簡便な無菌バリアを利用することが可能である。

【0142】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のプランジャ９６を設けることにより、高精度のリニアアクチュエータを備えた押圧要素を用いて、命令された動作の精度を高めることが可能である。

【0143】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のプランジャ９６を設けることにより、無菌バリア８７が前記フレームの外部であることを可能にし、前記フレーム５７内でテンドン９０を保護することが可能である。

【0144】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のプランジャ９６を設けることにより、前記関節装置７０の任意の関節部材７１の位置決めのため、前記テンドン９０、１９０に張力付与を提供することが可能である。

【0145】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のプランジャ９６を設けることにより、前記プランジャへの前記押圧要素の連続的な押圧動作を利用することによって、動作の方向変化が一切避けられるため、動作の方向変化に関連する空動き及びバックラッシュの影響を回避することが可能である。

【0146】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０の無菌バリア８７を設けることにより、押圧要素に取り付けられていない無菌バリアを設けることが可能であるため、手術スタッフにとって配置することがより容易である。

【0147】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５はセンサ１５０を含む。

【0148】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記無菌バリア８７を介して前記押圧要素９５と前記プランジャ９６との間の接触を検出するのに適したセンサ１５０を含む。

【0149】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記無菌バリア８７を介して前記押圧要素９５とプランジャ９６との間で交わされた押圧力を測定するのに適した力センサ１５１を含む。

【0150】

一実施形態によれば、前記力センサ１５１は、前記押圧要素９５の動作の直線状の軌道に沿った押圧力の成分を測定する一軸性荷重センサである。

【0151】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記無菌バリア８７を介して前記押圧要素９５とプランジャ９６との間で交わされた圧力を測定するのに適した圧力センサ１５２を含む。

【0152】

一実施形態によれば、前記圧力センサ１５２は、前記押圧要素９５の前記相互的押圧面１４８に接着された薄膜圧力センサである。

【0153】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記無菌バリア８７を介して前記相互的押圧面１４８と押圧面１４７との間の距離を測定するのに適した非接触近接センサ１５３を含む。

【0154】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０の押圧要素９５を設けることにより、関節装置を滅菌バリアにわたって移動させるのに適しているため、信頼性が高く、無菌の医療器具の製造が可能になる。

【0155】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のセンサ１５０を設けることにより、無菌バリアを介して、前記関節装置７０と患者２０１の人体との間の相互作用に関連した検知された量を検知することが可能である。

【0156】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のセンサ１５０を設けることにより、無菌バリアを介して前記押圧要素９５とプランジャ９６との間の接触を検出することが可能である。

【0157】

本発明の一態様に係る医療器具６０、１６０、２６０、３６０のセンサ１５０を設けることにより、無菌バリアを介して、テンドン９０、１９０の張力に関連した押圧力を検知することが可能である。

【0158】

一般的な実施形態によれば、ロボット手術アセンブリ１００は、前述した実施形態のいずれか一形態に係る少なくとも１つの医療器具６０、１６０、２６０、３６０を含む。

【0159】

本発明の一態様によれば、外科手術用ロボットアセンブリ１００は、
少なくとも並進運動の複数の自由度を有するマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、３４１の少なくとも１つと、
多回転自由度を有する１つの関節装置７０又は多関節装置７０を有する医療器具６０の少なくとも１つと、
を備える。

【0160】

前記医療器具６０は、前記多関節装置７０がその終端部７７で作業容積７内の所定の位置に到達するように、前記マイクロ位置決め装置４１に直列に接続されている。

【0161】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、支持体１０４と、前記支持体１０４に接続されたマクロ位置決めアーム３０とを含み、支持体１０４に関して、前記マクロ位置決めアーム３０はマクロ位置決めの複数の自由度を提供する。

【0162】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、及び３４１は、前記マクロ位置決めアーム３０に、カスケード、すなわち直列に接続されている。

【0163】

医療器具６０に直列に接続された少なくとも並進運動の複数の自由度を含む、少なくとも１つのマイクロ位置決め装置４１に直列に接続されたマクロ位置決めアーム３０を含む運動連鎖を設けることにより、前記作業容積７内の前記医療器具６０の終端部７７の並進運動の位置決め移動、及び前記作業容積７内の前記医療器具６０の終端部７７の方向付けの位置決め移動を分離することが可能となる。

【0164】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、並進運動のみの自由度を有する。

【0165】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、少なくとも２つの互いに直交する方向に沿って並進運動を決定するのに適したデカルト運動機構である。一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、少なくとも３つの互いに直交する方向に沿って並進運動を決定するのに適したデカルト運動機構である。

【0166】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、Ｘ−Ｙ−Ｚデカルト運動機構及び更なる回転自由度を有し、前記回転自由度は、医療器具が展開する長手方向と実質的に一致する回転軸を中心にするものである。

【0167】

一実施形態によれば、１つの関節装置７０を含む前記少なくとも１つの医療器具６０は、回転のみの複数の自由度を有する。

【0168】

一実施形態によれば、ロボット外科手術アセンブリ１００は、少なくとも第１のマイクロ位置決め装置１４１及び第２のマイクロ位置決め装置２４１を含むように、更なるマイクロ位置決め装置４１を含む。

【0169】

一実施形態によれば、前記少なくとも２つのマイクロ位置決め装置１４１、２４１は、相互に平行に配置されている。一実施形態によれば、前記少なくとも２つのマイクロ位置決め装置は、右側で１つの医療器具、且つ左側で１つの医療器具を移動させるように並設されている。

【0170】

一実施形態によれば、外科手術用ロボットアセンブリ１００は、前記マイクロ位置決め装置１４１にカスケード又は直列に接続された第１の医療器具１６０と、前記第２のマイクロ位置決め装置２４１にカスケード又は直列に接続された少なくとも第２の医療器具２６０とを備えるように、更なる医療器具６０を備える。

【0171】

一実施形態によれば、前記第１の医療器具１６０は、１つの関節装置１７０を備え、前記第２の医療器具は、第２の関節装置２７０を備える。

【0172】

一実施形態によれば、前記第２のマイクロ位置決め装置１４１及び前記第２のマイクロ位置決め装置２４１は、各関節装置７０のそれぞれの終端部７７が、必ず少なくとも部分的に重なるそれぞれの作業容積７に到達するように配置されている。

【0173】

少なくとも部分的に重なる作業容積７を設けることにより、患者の単一の部分に少なくとも２つの医療器具を利用する状況での手術が可能となる。

【0174】

一実施形態によれば、前記少なくとも２つの医療器具１６０、２６０は、相互に平行に配置される。

【0175】

一実施形態によれば、前記それぞれの作業容積７は実質的に一致する。

【0176】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、少なくとも１つのマイクロ位置決め装置４１の少なくとも一部分を保持するのに適した少なくとも１つの取付機構３９を有する少なくとも１つの支持部材３８を備える。

【0177】

一実施形態によれば、前記支持部材３８は、前記第１のマイクロ位置決め装置１４１の少なくとも一部分、及び前記第２のマイクロ位置決め装置２４１の少なくとも一部分を同時に運搬／受け取るのに適している。

【0178】

一実施形態によれば、前記支持部材３８は、少なくとも３つの取付機構３９を有するように、少なくとも１つの他の取付機構３９を含み、前記更なる取付機構３９は更なるマイクロ位置決め装置４１の少なくとも一部分を保持するのに適している。

【0179】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、少なくとも３つのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、３４１を備える。

【0180】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、少なくとも３つの医療器具６０、１６０、２６０、３６０を備える。

【0181】

一実施形態によれば、前記３つの医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、前記少なくとも３つのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、３４１のそれぞれのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、３４１とカスケード又は直列に配置されている。

【0182】

一実施形態によれば、前記第１のマイクロ位置決め装置１４１、前記第２のマイクロ位置決め装置２４１、及び前記第３のマイクロ位置決め装置３４１は、各関節装置７０の終端位置７７が少なくとも部分的に重なっているそれぞれの作業容積に到達するように配置されている。

【0183】

一実施形態によれば、前記支持部材３８は、少なくとも３つの取付機構３９を含み、その各々は、マイクロ位置決め装置４１の少なくとも一部分を保持するのに適している。

【0184】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、３つの自由度を有する。

【0185】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、５つの自由度を有し、前記５つの自由度は、並進運動と回転運動との両方である。

【0186】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０の前記５つの自由度は、１つの実質的に垂直な並進運動、前記第１のアーム移動軸ａ−ａ、第２のアーム移動軸ｂ−ｂ、及び第３のアーム移動軸ｃ−ｃを中心とした３つの実質的な回転運動、及び前記第４のアーム移動軸ｄ−ｄを中心とした少なくとも１つの回転運動である。

【0187】

一実施形態によれば、アームの前記移動軸は、共通の参照システムに対して固定又は移動可能であってもよい。

【0188】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は受動的機構である。換言すれば、一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、操作者によって手動で動かされる。

【0189】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、６つの自由度を有し、その少なくとも１つは回転運動である。この特性を設けることにより、図１Ｃの非限定的な例に示されているように、能動的な人型ロボットの形成が可能となる。一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、能動的な人型ロボットである。換言すれば、一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアームは、ステッパモータ又はサーボモータを含む電動システムによって動かされる。

【0190】

代替的な実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、受動的な人型ロボットである。

【0191】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、半径６５０ｍｍの延伸の移動を有する。

【0192】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、
前記支持体１０４に接続され、且つ直線スライドガイド３６に沿って前記支持体１０４に対して移動可能である、１つの第１のアーム部材３１と、
第１のアーム移動軸ａ−ａを中心に前記第１のアーム部材３１に接続された第２のアーム部材３２と、
を含む。

【0193】

第１のアーム部材３１が直線スライドガイド３６に沿って前記支持体１０４に対して移動可能であることにより、接近する、又はオペレーションフィールドから離れるように上下運動が可能となる。

【0194】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、第２のアーム部材３２に接続され、且つ第２のアーム移動軸ｂ−ｂを中心に前記第２のアーム部材３２に対して移動可能である第３のアーム部材３３を更に含む。

【0195】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、前記第３のアーム部材３３に接続され、且つ第３のアーム移動軸ｃ−ｃを中心に前記第３のアーム部材３３に対して移動可能である第４のアーム部材３４を更に含む。

【0196】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、少なくとも１つの回転ダイヤルナット４３を更に含み、当該ダイヤルナットは、第４のアーム移動軸ｄ−ｄを中心に移動可能であり、前記支持部材３８を前記第４のアーム移動軸ｄ−ｄを中心に移動させるように操作されるのに適している。

【0197】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０の前記５つの自由度は、１つの実質的に垂直な並進運動、前記第１の移動軸ａ−ａ、第２の移動軸ｂ−ｂ、及び第３の移動軸ｃ−ｃを中心とした３つの実質的な回転運動、及び前記第４のアーム移動軸ｄ−ｄを中心とした少なくとも１つの回転運動である。

【0198】

一実施形態によれば、前記回転ダイヤルナット４３は、予め設定された変位を規定するクリック止め又は非連続運動機構を含む。

【0199】

一実施形態によれば、前記回転ダイヤルナット４３と前記支持部材３８との間で回転運動の伝達の低下が生じる。換言すれば、前記回転ダイヤルナットの大きい角運動は、カメラの対物と同じように、前記支持部材３８の小さい角運動に対応する。

【0200】

前記支持部材３８が前記第４のアーム移動軸ｄ−ｄを中心とした回転運動によって移動可能であるように設けることにより、前記マクロ位置決めアーム３０に関連付けられた前記少なくとも１つの医療機器６０の前記終端部７７を、前記機器シャフトと前記解剖学的平面との間の好ましい角度で、異なる解剖学的平面上の縫合を容易にするように急勾配で若しくは浅く、前記患者２０１の所定の部位に近接させることが可能である。

【0201】

一実施形態によれば、前記回転ダイヤルナット４３は、少なくとも１つのギザ付きハンドルを含む。これはより微細な制御を提供する。

【0202】

一実施形態によれば、前記第１のアーム移動軸ａ−ａ、前記第２のアーム移動軸ｂ−ｂ、及び前記第３のアーム移動軸ｃ−ｃは互いに実質的に平行である。

【0203】

一実施形態によれば、前記第４のアーム移動軸ｄ−ｄは、前記第３のアーム移動軸ｃ−ｃに実質的に直交する。

【0204】

一実施形態によれば、ラックアンドピニオン機構を動かす手動ノブ３７は、その回転運動によって前記直線スライドガイド３６における前記第１のアーム部材３１の移動を制御する。

【0205】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、前記支持体１０４、前記第１のアーム部材３１、前記第２のアーム部材３２、前記第３のアーム部材３３、前記第４のアーム部材３４のうちの少なくとも２つの相対運動を阻止するのに適した少なくとも１つの制動システムを含む。

【0206】

一実施形態によれば、前記制動システムは、少なくとも１つの電磁制動装置を含む。

【0207】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、少なくとも１つの解放ボタン３５又は解錠ボタンを含み、当該ボタンはブレーキ（又はロック）位置と解放（又は解錠）位置との間で切り替えることができる。

【0208】

一実施形態によれば、前記制動システムは、解放ボタン３５によって解放することができる。

【0209】

一実施形態によれば、前記解放ボタン３５は、ブレーキ位置と解放位置との間で切り替えることができる。

【0210】

一実施形態によれば、前記解放ボタン３５は、その解放位置にあるとき、操作者が、前記マクロ位置決めアーム３０を動かすことによって、当該マクロ位置決めアーム３０の自由度の少なくとも１つを移動させることを可能にする。

【0211】

一実施形態によれば、前記解放ボタン３５は、その解放位置にあるとき、制動システムを解放することができ、前記支持体１０４、ならびに前記第１のアーム部材３１、前記第２のアーム部材３２、前記第３のアーム部材３３、及び前記第４のアーム部材３４の少なくとも２つの同時相対移動を可能にする。

【0212】

一実施形態によれば、前記解放ボタン３５は、その解放位置にあるとき、前記停止システムを非作動にするのに適しており、前記第１のアーム部材３１、前記第２のアーム部材３２、前記第３のアーム部材３３、及び前記第４のアーム部材３４の同時相対移動を可能にする。

【0213】

一実施形態によれば、前記解放ボタン３５は、圧力によって作用するのに適しており、それが押し下げられたときに、前記解放位置にあり、出っ張った状態又は押し下げていないときに、前記停止位置にある。

【0214】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、
前記解放システムを解放することによって受動的に移動可能である前記マクロ位置決めアーム３０と、
外科医２００によって実行されると、前記制御器具２１の移動からマスタスレーブ遠隔操作によって能動的に制御された、前記少なくとも１つのマイクロ位置決め装置４１及び前記少なくとも１つの多関節装置７０と、
を含む。

【0215】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、３つの並進運動自由度を有する。

【0216】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、４つの自由度を有し、そのうちの３つが並進運動である。

【0217】

一実施形態によれば、各マイクロ位置決め装置４１は、球面関節１７３を含み、前記球面関節１７３は、各マイクロ位置決め装置４１の上流にカスケード又は直列に配置される。

【0218】

例えば図２Ｂに示す一実施形態によれば、各マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、その基部、すなわち、最近位部からマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１を移動させることによって医療器具６０、１６０、２６０の向きを変更するのに適した球面関節１７３を備えている。一実施形態によれば、前記球面関節１７３は、ブロックすることができる自在関節である。

【0219】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、第１のスライド方向ｆ−ｆに沿った第１のスライドレール５４に沿って移動可能である、第１の電動スライド５１を含む。

【0220】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、第２のスライド方向ｇ−ｇに沿った第２のスライドレール５５に沿って移動可能である、第２の電動スライド５２を含む。

【0221】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、第３のスライド方向ｈ−ｈに沿った第３のスライドレール５６に沿って移動可能である、第３の電動スライド５３を含む。

【0222】

一実施形態によれば、前記第１のスライド方向ｆ−ｆは、実質的に直線的である。

【0223】

一実施形態によれば、前記第２のスライド方向ｇ−ｇは、実質的に直線的である。

【0224】

一実施形態によれば、前記第２のスライド方向ｇ−ｇは、前記第１のスライド方向ｆ−ｆに対して実質的に直交する。

【0225】

一実施形態によれば、前記第３のスライド方向ｈ−ｈは、実質的に直線的である。

【0226】

一実施形態によれば、前記第３のスライド方向ｈ−ｈは、前記第１のスライド方向ｆ−ｆ及び前記第２のスライド方向ｇ−ｇに対して実質的に直交する。一実施形態によれば、前記第３のスライド方向ｈ−ｈは、シャフト６５と整列している。

【0227】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、ステッパモータ又はサーボモータと作用するのに適している。一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、圧電モータ又は超音波モータと作用するのに適している。

【0228】

一実施形態によれば、前記第１、第２、及び第３の電動スライドの少なくとも１つの電動スライド５１、５２、５３は、それぞれのスライドレール５４、５５、５６に対して回転するボールねじを含む伝達機構を介してモータに接続され、ナットによって保持される。一実施形態によれば、前記ナットは、前記第１、第２、及び第３の電動スライドの少なくとも１つの電動スライド５１、５２、５３にソリダル（ｓｏｌｉｄａｌ）である。

【0229】

予荷重されたボール又はリードスクリューナット型の結合を含む伝達機構を設けることにより、電動スライドへの移動の制御が改善され、バックラッシュが減少する。

【0230】

一実施形態によれば、前記第１、第２、第３の電動スライドの少なくとも１つの電動スライド５１、５２、５３は、歯付きベルトを含む伝達機構によってモータに接続される。

【0231】

一実施形態によれば、前記電動スライド５１、５２、５３は、１ｃｍ〜１０ｃｍのストロークを有し、且つ０．１ミクロン〜２５ミクロンの範囲内の精度を有する精密なマイクロスライドである。

【0232】

一実施形態によれば、前記モータはサーボモータである。一実施形態によれば、前記モータはステッパモータである。

【0233】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、長手方向回転軸ｒ−ｒを中心に前記医療器具６０を移動させるのに適した電動回転関節４６を含む。

【0234】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１も、長手方向回転軸ｒ−ｒを中心に前記医療器具６０を移動させるのに適した電動回転関節４６を含む。

【0235】

一実施形態によれば、前記長手方向回転軸ｒ−ｒは、前記医療器具６０の伸縮展開の長手方向軸、又は器具軸Ｘ−Ｘ、又はシャフトの長手方向軸Ｘ−Ｘと実質的に一致する。一実施形態によれば、軸角度θは、前記第１の医療器具１６０のシャフト６５の軸方向Ｘ−Ｘと、前記第２の医療器具２６０のシャフト６５の軸方向Ｘ−Ｘとの間の角度として定義される。

【0236】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、２つの回転自由度を有する１つの多関節装置７０を含む。一実施形態によれば、前記医療器具６０は、接合された手首を形成するように互いに直交する２つの回転自由度を有する１つの多関節装置７０を含む。

【0237】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、少なくとも３つの自由度を有する関節装置７０を含む。一実施形態によれば、前記関節装置７０は、３つの回転自由度を有し、そのうちの２つの回転自由度は、互いに平行な軸を中心とし、第３の回転自由度は、前記長手方向の回転軸ｒ−ｒを中心とする。

【0238】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、器具軸Ｘ−Ｘに直交する第１の回転軸を中心とした１つの第１の回転自由度と、第１の回転軸に平行な１つの第２の回転自由度と、第２の回転軸に直交する第３の回転自由度との３つの回転自由度を有し、その結果、前記第２及び第３の回転自由度は互いに近接し、手首の部分関節（ｓｕｂ−ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）を形成する。

【0239】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、関節装置７０を含み、当該装置は、その終端部７７において更なる自由度を有し、前記更なる自由度により、前記終端部７７の開放運動及び／及び閉鎖運動が可能となる。一実施形態によれば、前記関節装置７０は、前記遠位部において終端装置７７を含み、前記終端装置７７は開放及び／又は閉鎖の前記更なる自由度を含む。例えば、前記更なる自由度は、鉗子、又ははさみなどの切断器具の開放及び／又は閉鎖を決定する。

【0240】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの医療器具６０は、着脱可能に前記ロボットアセンブリ１００に接続されている。

【0241】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、前記フレーム５７を前記関節装置７０と接続させるのに適したシャフト６５を少なくとも含む。

【0242】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、その関節装置７０を、前記マイクロ位置決め装置４１から所定距離を離れて配置するように、少なくとも１つのシャフト６５を備える。一実施形態によれば、前記シャフト６５は、前記関節装置７０を、前記マイクロ位置決め装置４１から所定距離で遠ざけるのに適している。

【0243】

一実施形態によれば、前記所定距離は、前記関節装置７０の長手方向延伸の倍数である。一実施形態によれば、前記所定距離は、前記関節装置７０の長手方向延伸の少なくとも５倍に等しい。一実施形態によれば、前記所定距離は、前記関節装置７０の長手方向延伸の少なくとも２５倍に等しい。一実施形態によれば、前記所定距離は、前記関節装置７０の長手方向延伸の略２０倍に等しい。一実施形態によれば、前記所定距離は、シャフトの長手方向Ｘ−Ｘに沿って測定される。一実施形態によれば、前記所定距離は、前記関節装置７０の長手方向延伸の略５０倍に等しい。

【0244】

前記マイクロ位置決め装置４１と前記関節装置７０とを離間させる前記シャフト６５を設けることにより、前記マイクロ位置決め装置４１及び前記関節装置７０を、それらが作動状態にあるとき、それらの機能を果たすのに適した寸法であるように製造することが可能である。前記ロボットアセンブリ１００が複数の医療器具６０、１６０、２６０、３６０を含むとき、関連する関節装置からそれぞれのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、３４１を離間させる、各医療器具６０、１６０、２６０、３６０内の前記シャフト６５を設けることにより、各医療装置の終端部７７は、独立の移動能力を保ちながら、各自の作業容積に到達することが可能である。

【0245】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は、前記終端装置７７が前記フレーム５７から所定距離を離れるように、前記フレームに接続するのに適している。

【0246】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は剛性である。

【0247】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は、３０ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは６０ｍｍ〜１５０ｍｍの長手方向延伸を有する。

【0248】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は、長手方向の内孔を有する。一実施形態によれば、前記シャフト６５は、中空の管形状を有する。

【0249】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、少なくとも前記関節装置７０の少なくとも１つの駆動システムを収容するのに適した、前記医療器具６０のモータ収容部６１を備える。このようにして、前記関節装置７０の作動は、前記医療器具６０の内部で行われる。

【0250】

一実施形態によれば、ロボットアセンブリ１００は、マスタ／スレーブ形式の通信システムによって前記医療器具６０、１６０、２６０の少なくとも一部分の運動を決定するのに適した、少なくとも１つの制御装置２０を備える。

【0251】

一実施形態によれば、前記アセンブリは、少なくとも２つの入力装置２０を備えるように、更なる制御装置２０を有する。一実施形態によれば、前記制御装置２０は、前記医療器具６０の前記関節装置７０の動作を決定するのに適している。一実施形態によれば、前記制御装置２０は、前記マイクロ位置決め装置４１の移動を決定するのに適している。前記特性を設けることにより、前記検出装置２２によって登録されるように前記制御器具２１の並進運動を、その作業空間７、１７内の前記終端装置７７の並進運動に関連付けることができる。

【0252】

一実施形態によれば、前記制御装置２０は、前記マイクロ位置決め装置４１及び前記医療器具６０の動作を決定するのに適している。

【0253】

前記特性を設けることにより、前記作業容積７内の前記終端装置７７の回転運動及び並進運動を決定するように、前記制御器具２１によって前記マイクロ位置決め装置４１の少なくとも一部分及び前記医療器具６０の少なくとも一部分を移動させることができる。

【0254】

代替的な一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１は、制動又はその他の方法でブロックすることができる複数の受動的自由度を有する。一実施形態によれば、前記複数の自由度は、前記マイクロ位置決め装置４１のすぐ上流に、直列に配置されている。

【0255】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、前記ロボットアセンブリ１００に関連する視覚システム１０３と協働するのに適している。

【0256】

一実施形態によれば、前記視覚システム１０３は顕微鏡１０３である。

【0257】

前記ロボットアセンブリに関連する顕微鏡１０３を設けることにより、既存の顕微鏡を導入することが可能となり、前記ロボットアセンブリ１００をより汎用性のあるものにすることができる。例えば、前記ロボットアセンブリ１００は、使用される対物レンズの焦点距離に応じて、１００ｍｍ〜５００ｍｍの焦点距離を有する顕微鏡と協働して使用することができる。更に、それにより、器具の終端部の移動の間に比較的大きな動きを必要とする部分を可能な限り無くし、外科手術中にロボットアセンブリ１００の掃引する容積を低減することが可能になる。

【0258】

一実施形態によれば、前記顕微鏡１０３は光学顕微鏡１０３である。

【0259】

一実施形態によれば、前記顕微鏡１０３は、前記第１の医療器具１６０の前記終端部７７、及び／又は前記第２の医療器具２６０の前記終端部７７、及び／又は前記第３の医療器具３６０の前記終端部をその視野内に収めるのに適している。

【0260】

一実施形態によれば、前記顕微鏡１０３は、作業容積７をフレーミング（ｆｒａｍｉｎｇ）するのに適している。

【0261】

一実施形態によれば、少なくとも１つのビデオカメラ４５は、前記支持部材３８に接続されている。

【0262】

一実施形態によれば、前記ビデオカメラ４５は、前記第１の医療器具１６０の前記終端部７７及び前記第２の医療器具２６０の前記終端部７７をフレーミングするのに適している。

【0263】

一実施形態によれば、前記支持体１０４は、機械入力インターフェースを形成するのに適した少なくとも１つのディスプレイ１１１を含む。

【0264】

一実施形態によれば、前記ディスプレイ１１１は、前記ビデオカメラ４５によって得られた画像を視覚化するのに適している。

【0265】

一実施形態によれば、前記ビデオカメラ４５は、前記少なくとも１つの医療器具６０の正確な位置決めを可能にするように前記マクロ位置決めアーム３０と協働するのに適している。この特性を設けることにより、作業容積７内で前記少なくとも１つの医療器具６０の少なくとも一部分の位置決めプロセスを容易にする。

【0266】

一実施形態によれば、前記第１の医療器具１６０、前記第２の医療器具２６０、及び前記支持部材３８は、実質的に三角形を形成するように配設されている。このように設けることにより、前記ロボットアセンブリ１００によって外科医の目と腕との間に存在する同様な三角を再現することができる。

【0267】

一実施形態によれば、前記支持体１０４は、移動カート、顕微鏡の支持構造体、手術用ベッド、手術台の少なくとも１つである。

【0268】

本発明の一態様によれば、顕微手術用のロボットアセンブリ１００用のマスタ／スレーブ対のマスタインターフェースを少なくとも部分的に形成するのに適している、顕微手術用のロボットアセンブリ１００用の顕微手術用制御装置２０は、
従来の外科器具、すなわち、患者の人体２０１の少なくとも一部分において直接に手術するのに適した外科器具のように保持され、取り扱われるのに適した形状及びサイズを有する空間的に移動可能な少なくとも１つの制御器具２１と、
空間の少なくとも一部分における前記制御器具２１の位置を検出するのに適した少なくとも１つの検出装置２２と、
を含む。

【0269】

前記制御器具２１は、少なくとも１つの位置センサ２８を含み、当該センサは前記検出装置２２と協働して少なくとも前記制御器具２１の位置を検知する。

【0270】

一実施形態によれば、前記検出装置２２は、前記少なくとも１つの位置センサ２８の位置を検出することによって少なくとも前記制御器具２１の位置を検出するように電磁場を生成する。一実施形態によれば、前記検出装置２２は、少なくとも慣性加速度成分を測定することにより前記位置センサ２８の位置を検出することによって少なくとも前記制御器具２１の位置を検出する。一実施形態によれば、前記位置センサ２８は加速度計を含む。

【0271】

一実施形態によれば、前記検出装置２２は、前記制御装置２０の基部構造体６７内に配置されている。

【0272】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、少なくとも電磁通信システムによって前記検出装置２２に接続されている。

【0273】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、前記制御器具２１の先端部６８で有効な少なくとも１つの鉗子関節６９を含み、前記先端部６８に把持又は切断動作をさせる。

【0274】

一実施形態によれば、少なくとも１つの先端センサ２９は、前記鉗子関節６９の開口角度を測定する。

【0275】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、従来の外科手術用器具の形状を実質的に再現する形状を有する。

【0276】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、外科用鉗子の形状を有する。

【0277】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、外科用メスの形状を有する。

【0278】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、外科用針ホルダーの形状を有する。

【0279】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、外科用はさみの形状を有する。

【0280】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、外科用ブレードの形状を有する。

【0281】

一実施形態によれば、前記制御装置２０は、操作者２７用の少なくとも１つの人間工学的支持要素を有する。当該人間工学的支持要素は、顕微手術外科医２００のための人間工学的支持を提供するように、少なくとも動作状態にあるときに、顕微手術外科医２００の前腕の少なくとも一部分を支持するのに適した、操作者２５用の少なくとも１つの支持面を含む。このような特性を設けることにより、改善された手術の効率を決定する顕微手術外科医の快適性の向上が可能である。

【0282】

一実施形態によれば、前記人間工学的支持要素２７は、軟質素材又は発泡体で作製された一部分を少なくとも有する。

【0283】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、少なくとも１つの電磁通信システムによって前記検出装置２２に接続されている。一実施形態によれば、前記位置センサは、マイクロボビンを有する電磁位置センサであり、前記センサ装置は磁場の発生器と、前記磁場によって前記マイクロボビン内で誘起された電流を読み込む電気回路とを含む。この特性を設けることにより、制御器具２１は前記検出装置２２の応答時間に影響を与えることなく、従来の外科器具としての機能を保つことが可能である。

【0284】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、有線接続又はケーブルによって前記検出装置２２に接続されている。

【0285】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、無線接続によって前記検出装置２２に接続されている。

【0286】

一実施形態によれば、前記検出装置２２は、空間的な位置を測定するのに適しており、この位置測定は、誘導電流による測定、又は光学測定、又は超音波測定、又は電離放射線による測定である。

【0287】

一実施形態によれば、前記制御装置２０は、選択的に前記制御装置２０からの入力を起動又は停止するのに適したペダル又はボタンとして実装されたオン／オフ式のスイッチを含む。

【0288】

一実施形態によれば、ロボットアセンブリ１００は、
上述した実施形態の１つによって記載されたような少なくとも１つの制御装置２０と、
少なくとも１つの終端部７７を有する少なくとも１つの外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０、３６０と、
を含む。

【0289】

一実施形態によれば、前記終端部７７は、患者２０１の少なくとも一部分において手術するのに適している。

【0290】

一実施形態によれば、前記終端部７７は、例えば図３Ａ〜図３Ｂに示すように、外科用針２０２を扱うのに適している。

【0291】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、同じ寸法を有し、従来の外科手術用器具、すなわち、患者２０１の少なくとも一部分において直接に手術するために使用することができる外科手術用器具と同様な取り扱い体験を提供する。前記外科手術用マイクロ器具６０は、前記制御器具２１の同様な全運動能力を再現するのに適している。

【0292】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、前記制御器具２１の動作が大きく、振動を含む場合に、前記外科手術用マイクロ器具６０の動作は、振動がフィルタリングされ、ミリメートル又はミクロンスケールまで動作を低減するように、前記制御器具２１及び前記外科手術用マイクロ器具６０の動作を分離するのに適している。マスタインターフェースとスレーブインターフェースとの間で導入された基準化された動作を設けることにより、外科医２００のオペレーションの容易性を低下させることなく前記外科手術用マイクロ器具の震えの軽減及び精度の向上が可能である。

【0293】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記検出装置に対する前記制御器具２１の第１の３次元移動において、前記外科手術用マイクロ器具６０の第２の３次元移動に対応するように、前記外科手術用マイクロ器具６０と協働するのに適している。

【0294】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記制御器具２１の第１の並進運動が、前記制御器具２１の前記第１の移動の振幅の一部に等しい前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の第２の並進運動に対応するように、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０と協働するのに適している。このように、外科手術用マイクロ器具６０への制御器具２１の震え又は振動の伝達を制限することが可能である。

【0295】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記制御器具２１の第１の並進運動が前記制御器具２１の前記第１の移動の振幅の１０分の１に実質的に等しい振幅の前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の第２の並進運動に対応するように、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０と協働するのに適している。

【0296】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記制御器具２１の第１の並進運動が前記制御器具２１の前記第１の移動の振幅の３０分の１に実質的に等しい振幅の前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の第２の並進運動に対応するように、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０と協働するのに適している。

【0297】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記制御器具２１の第１の角移動が前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の第２の角移動に対応し、マイクロ器具の前記第２の角移動が前記制御器具２１の前記第１の移動の振幅に実質的に等しい振幅であるように、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０と協働するのに適している。このような特性を設けることにより、外科医２００が熟知する前記制御器具２１の使用が可能である。

【0298】

一実施形態によれば、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記制御器具２１の鉗子関節６９の第１の角移動が前記外科手術用マイクロ器具６０の前記終端部７７に位置する関節の第２の角移動に対応し、前記第２の移動の振幅が前記制御器具２１の前記鉗子関節の前記第１の角移動の振幅に実質的に等しいように、前記外科手術用マイクロ器具６０と協働するのに適している。

【0299】

一実施形態によれば、制御器具２１の前記一部分は、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の前記終端部７７の形状を実質的に再現する形状である。

【0300】

一実施形態によれば、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０は、少なくとも１つの関節装置７０を含み、前記制御器具２１は、作動状態にあるとき、前記検出装置２２に対する前記制御器具２１の第１の移動が前記関節装置７０、１７０、２７０の第２の移動に対応するように、前記関節装置７０、１７０、２７０と協働するのに適している。

【0301】

一実施形態によれば、ロボットアセンブリ１００はまた、
支持体１０４と、
前記支持体１０４に接続された、複数の自由度を有する少なくとも１つのマクロ位置決めアーム３０と、
複数の並進運動自由度を有する少なくとも１つのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１と、
を含む。

【0302】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの制御装置２０は、前記顕微手術用ロボットアセンブリ１００の少なくとも一部分に接続されている。

【0303】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの制御装置２０は、前記支持体１０４に対して自由に配置可能である。

【0304】

一実施形態によれば、前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０は、少なくとも１つのマイクロ器具センサを備え、当該少なくとも１つのマイクロ機器センサは、前記検出装置２２に対して、外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の少なくとも一部分の空間的位置を検出することができるように、前記検出装置２２と協働するのに適している。

【0305】

一実施形態によれば、前記マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、前記検出装置２２に対して、前記マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１の少なくとも一部分の空間的位置を検出するように、検出装置２２と協働するのに適した少なくとも１つのマイクロマニピュレータセンサを含む。

【0306】

一実施形態によれば、前記マクロ位置決めアーム３０は、前記検出装置２２に対して、前記マクロ位置決めアーム３０の少なくとも一部分の空間的位置を検出するように、前記検出装置２２と協働するのに適した少なくとも１つのマクロ位置決めアームセンサを含む。

【0307】

一実施形態によれば、前記顕微手術用ロボットアセンブリ１００は、前記位置センサ２８、前記先端センサ２９、前記マクロ位置決めアームセンサ、前記マイクロ位置決め装置センサ、前記マイクロ器具センサのうちの少なくとも１つの単一参照システムに対する空間的位置を検出するのに適したセンサと協働するのに適している。一実施形態によれば、前記顕微手術用ロボットアセンブリ１００は、前記位置センサ２８、前記先端センサ２９、前記マクロ位置決めアームセンサ、前記マイクロ位置決め装置センサ、前記マイクロ器具センサのうちの少なくとも２つの単一参照システムに対する空間的位置を検出するのに適したセンサと協働するのに適している。この特性を設けることにより、遠隔操作マスタ／スレーブシステムが前記検出装置２２、前記支持体１０４、前記マクロ位置決めアーム３０、及び前記マイクロ位置決め装置４１の正確な位置とは十分に独立して機能することができる。換言すれば、前記医療器具６０は、同一の共通参照座標系に対する制御器具２１の移動に追従することができる。

【0308】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０は、着脱可能に前記ロボットアセンブリ１００に接続されている。

【0309】

一実施形態によれば、顕微手術用ロボットアセンブリ１００はまた、
第１の制御器具１２１及び第２の制御器具２２１を含むように、更なる制御器具２１と、
第１の外科手術用マイクロ器具１６０及び第２の外科手術用マイクロ器具２６０を含むように、更なる外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０と、
を含む。

【0310】

一実施形態によれば、前記第１の制御器具１２１は、作動状態にあるとき、前記検出装置２２に対する前記第１の制御器具１２１の第１の移動が前記第１の外科手術用マイクロ器具１６０の第２の移動に対応するように、前記第１の外科手術用マイクロ器具１６０と協働するのに適している。

【0311】

一実施形態によれば、前記第２の制御器具２２１は、作動状態にあるとき、前記検出装置２２に対する前記第２の制御器具２２１の第１の移動が前記外科手術用マイクロ器具２６０の第２の移動に対応するように、前記第２の外科手術用マイクロ器具２６０と協働するのに適している。

【0312】

一実施形態によれば、前記第１の制御器具１２１は、外科医２００の１つの第１の手用の、前記ロボットアセンブリ１００のマスタインターフェースを形成するのに適している。

【0313】

一実施形態によれば、前記第２の制御器具２２１は、前記第１の手とは異なる外科医２００の１つの第２の手用の、前記ロボットアセンブリ１００のマスタインターフェースを形成するのに適している。

【0314】

一実施形態によれば、前記第１の制御器具１２１及び第２の制御器具２２１は、外科医の両手用の、前記ロボットアセンブリ１００のマスタインターフェースを形成するように、形状及び位置が実質的に鏡像反転されたものである。このように、インターフェースは、人間工学的に改善されており、外科医にとってより熟知するものである。

【0315】

一実施形態によれば、前記制御装置２０は、少なくとも２つの制御器具２１、１２１、２２１を含む。

【0316】

一実施形態によれば、前記顕微手術用ロボットアセンブリ１００は、少なくとも２つの検出装置を有するような更なる検出装置２２を備える。

【0317】

一実施形態によれば、前記制御装置２０は、少なくとも２つの検出装置２２を有する。

【0318】

一実施形態によれば、前記顕微手術用ロボットアセンブリ１００は、第１の制御装置１２０及び第２の制御装置２２０を有するような少なくとも１つの更なる制御装置２０を備える。

【0319】

一実施形態によれば、前記第１の制御装置１２０は、外科医２００の第１の手用の、前記ロボットアセンブリ１００のマスタインターフェースを形成するのに適している。

【0320】

一実施形態によれば、前記第２の制御装置２２０は、前記第１の手とは異なる外科医２００の第２の手用の、前記ロボットアセンブリ１００のマスタインターフェースを形成するのに適している。

【0321】

一実施形態によれば、前記第１の制御装置１２０及び第２の制御装置２２０は、外科医の両手用の、前記ロボットアセンブリ１００のマスタインターフェースを形成するように、実質的に鏡像反転された形状を有する。このように、インターフェースは、人間工学的に改善されており、外科医にとってより熟知するものである。

【0322】

本発明の一態様によれば、医療器具６０、１６０、２６０、３６０は、少なくとも１つのフレーム５７及び１つの関節装置７０を備える。

【0323】

前記関節装置７０は、前記フレーム５７の少なくとも一部分に接続するのに適した少なくとも１つの第１の関節部材７１又は第１のリンク７１と、少なくとも第２の関節部材７２又は第２のリンク７２とを備える。

【0324】

前記第１のリンク７１は、回転関節１７１を介して前記第２のリンク７２に接続されている。

【0325】

また、前記医療器具６０は、少なくとも１つのテンドン９０、１９０を有し、当該テンドンを引っ張ることによって、少なくとも前記第２のリンク７２を、前記第１のリンク７１に対して移動させるのに適している。

【0326】

前記第１のリンク７１、前記第２のリンク７２の少なくとも１つは、少なくとも摺動面４０、８０、１４０、１８０を有し、当該摺動面４０、８０、１４０、１８０は、前記テンドン９０、１９０の少なくとも一部分がその上を摺動することを可能にするのに適している。

【0327】

前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は、線織面４０、８０、１４０、１８０である。具体的には、互いに全て平行であり、且つ関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙに実質的に平行な直線の複数の部分によって形成された線織面である。

【0328】

一実施形態によれば、前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は、線織面４０、８０、１４０、１８０である。具体的には、互いに全て平行であり、且つ前記摺動面４０、８０、１４０、１８０に最も近い回転関節１７１の関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙに実質的に平行な直線の複数の部分によって形成された線織面である。一実施形態によれば、最も近い回転関節１７１は、テンドン経路Ｔ−Ｔの方向に沿って測定することによって定められる。

【0329】

一実施形態によれば、前記関節移動軸は、ベース参照システムに対して固定又は移動可能であり得る。

【0330】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの第２のリンク７２は手首部材７８であり、前記手首部材７８は、互いに平行であり、且つ第１の関節移動軸に実質的に平行な直線の複数の部分によって形成された少なくとも１つの摺動面４０、８０、１４０、１８０を有する。

【0331】

一実施形態によれば、前記手首部材７８は、前記第１の関節移動軸とは平行ではない第２の関節移動軸を有する第２の回転関節１７１の少なくとも一部分を形成するのに適した少なくとも１つの関節部１７２を含む。

【0332】

一実施形態によれば、前記第１の関節移動軸と前記第２の関節移動軸とは、相互に実質的に直交している。

【0333】

一実施形態によれば、前記第１の関節移動軸は、ピッチ軸Ｐ−Ｐである。

【0334】

一実施形態によれば、前記第２の関節移動関節軸は、ヨー軸Ｙ−Ｙである。

【0335】

一実施形態によれば、前記医療器具６０、１６０、２６０は、少なくとも１つの終端部材７７を有する。

【0336】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、作動状態にあるとき、患者２０１の一部分と接触するのに適している。

【0337】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、外科用針２０２を扱うのに適している。

【0338】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、切断面又はブレードを含み、メスとして機能することができる。

【0339】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、互いに全て平行であり、且つ関節移動軸に実質的に平行な直線の複数の部分によって形成された少なくとも１つの巻取面８６を有する。一実施形態によれば、前記巻取面８６は、前記テンドン９０、１９０の少なくとも一部分がそれに巻き付くことを可能にするのに適している。

【0340】

一実施形態によれば、前記第２の関節部材７２は、終端部材７７である。

【0341】

一実施形態によれば、前記関節装置７０、１７０、２７０は、回転関節１７１によって少なくとも前記第２の関節部材７２に接続するのに適した第３の関節部材７３を含む。

【0342】

一実施形態によれば、前記第３の関節部材７３は、終端部材７７である。

【0343】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、回転関節１７１によって前記手首部材７８に接続されている。

【0344】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの関節部材７２は肘部材７５であり、前記肘部材７５は、互いに全て平行であり、且つ単一の関節移動軸に実質的に平行な直線の複数の部分によって形成された複数の摺動面４０、８０、１４０、１８０を有する。

【0345】

一実施形態によれば、前記肘部材７５は、回転関節１７１の少なくとも一部分を形成するのに適した少なくとも１つの関節部１７２を含む。

【0346】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、回転関節１７１によって少なくとも前記第２の関節部材７２に接続するのに適した第３の関節部材７３を含み、前記第２の関節部材７２は肘部材７５であり、前記第３の関節部材７３は肘部材７８である。

【0347】

一実施形態によれば、前記肘部材７５は、回転関節１７１によって前記第１の関節部材７１に接続され、前記肘部材７８は回転関節１７１を介して前記肘関節部材７５に接続されている。

【0348】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、回転関節１７１を介して少なくとも前記第３の関節部材７３に接続するのに適した第４の関節部材７４を含む。

【0349】

一実施形態によれば、前記第４の関節部材７４は、終端部材７７である。ｇｍｐ

【0350】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、互いに全て平行であり、且つ関節移動軸に略平行な直線の複数の部分によって形成された少なくとも１つの巻取面８６を有し、前記巻取面８６は前記テンドン９０、１９０の少なくとも一部分をそれに巻き付けることを可能にするのに適している。

【0351】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、前記第１の部材７１を有し、当該第１の部材７１は、回転関節１７１を介して前記手首部材７８に接続され、回転関節１７１を介して前記終端部材７７に接続されている。

【0352】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、前記第１の部材７１を有し、当該第１の部材７１は、回転関節１７１によって前記肘部材７５に接続され、回転関節１７１によって前記手首部材７８に接続され、回転関節１７１によって前記終端部材７７に自ら接続されている。当業者にとって、７１、７２、７３に類似の関節部材を利用すれば、ゼロから複数までの肘関節部材７５、好ましくは直交する複数の対の手首関節部材７８、及び少なくとも１つの終端関節部材７７の一連の部材を含むように関節装置７０組み立てることができるのは明らかであろう。

【0353】

一実施形態によれば、前記巻取面８６は線織面である。

【0354】

一実施形態によれば、前記巻取面は、前記テンドン９０、１９０がその上を滑り通過するのに実質的に適していない。これは、前記テンドン９０、１９０が前記巻取面８６の近くで、前記巻取面８６を有する関節部材において終端するためである。

【0355】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、１つのテンドン９０及び１つの対向テンドン１９０を含む少なくとも１対のテンドンを有し、前記テンドン９０と前記対向テンドン１９０とは、前記第２の関節部材７２をその関節軸を中心に反対方向に移動させるように、それらの第２の終端終点９２又は第２のテンドン終端９２を、前記第２の関節部材７２のそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端８２に接続させるのに適している。

【0356】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、１つのテンドン９０及び１つの対向テンドン１９０を含む少なくとも１対のテンドンを有し、前記テンドン９０と前記対向テンドン１９０とは、前記終端部材７７をその関節軸を中心に反対方向に移動させるように、それらの第２の終端終点９２又は第２のテンドン終端９２で、前記終端部材７７のテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２に接続するのに適している。

【0357】

このような特徴を設けることにより、前記テンドン９０と前記対向テンドン１９０とが拮抗するように作用することができる。例えば、前記テンドン９０と前記対向テンドン１９０との両方がヨー軸Ｙ−Ｙを中心に前記終端部材を移動させるようにする。したがって、受動的又は自由関節運動が起こり得ず、代わりに積極的に案内され、且つ制御された移動のみが存在する。

【0358】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び対向テンドン１９０は、それらの第２の終端９２によって前記第１の関節部材７１、第２の関節部材７２、第３の関節部材７３、及び第４の関節部材７４のそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２に接続するのに適している。

【0359】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び対向テンドン１９０は、それらの第２の終端終点９２によって、前記肘部材７５、手首部材７８、及び終端部材７７の少なくとも１つのそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２に接続するのに適している。

【0360】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、前記少なくとも１つのテンドン９０、１９０を案内するのに適した少なくとも１つのシャフト６５を含む。前記シャフト６５は、前述した実施形態のいずれかに係るシャフトである。

【0361】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は、実質的に円形の断面を有し、４ミリメートル未満の直径を有する。これにより、医療器具の極限の小型化が可能となる。

【0362】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は、前記少なくとも１つのテンドン９０、１９０をその内部に通過させるような長手方向の孔を含む。

【0363】

一実施形態によれば、前記シャフト６５は、前記フレーム５７と一体である。

【0364】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、１０ミリメートル未満の長手方向延伸を有する。

【0365】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、１０立方ミリメートル未満の容積を有する。

【0366】

一実施形態によれば、前記終端部材７７は、終端部材の少なくとも１つの第１の部分１７７と終端部材の少なくとも第２の部分２７７を含む。一実施形態によれば、終端部材の前記第１の部分１７７及び終端部材の前記第２の部分２７７は、把持又は切断動作を決定するように関節移動軸を中心に互いに対して移動可能である。一実施形態によれば、前記関節移動軸は、前記ヨー軸Ｙ−Ｙである。

【0367】

一実施形態によれば、少なくとも１対のテンドンを含む前記医療器具６０は、テンドン９０及び対向テンドン１９０を含み、前記終端部材の第１の部分１７７と前記端子部材の第２の部分２７７とを反対方向に移動させるように、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０の一方は、その第２の終点９２によって前記第１の終端部材１７７上のそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２で接続するのに適しており、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０のもう一方は、その第２の終点９２によって前記第２の終端部材２７７上のそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２で接続するのに適している。

【0368】

一実施形態によれば、前記終端部材の第１の部分１７７及び前記終端部材の第２の部分２７７の各々は、少なくとも１つの巻取面８６を有する。

【0369】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、１つのテンドン９０及び１つの対向テンドン１９０を含む少なくとも１対のテンドンを含み、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、把持又は切断動作を決定するように、前記第３の関節部材７３を前記第４の関節部材７４に対して移動させるように、それらの第２の終点９２によって、前記終端部材７７のそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２で接続するのに適している。

【0370】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、それらの遠位部を、終端部材７７の前記少なくとも１つの巻取面８６の少なくとも一部分に巻き付く。

【0371】

一実施形態によれば、前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は、テンドンの少なくとも一部分が偏向して離れ、前記関節装置７０と接触せずに走行することを判断するような前記関節装置７０、１７０、２７０の中央容積から離れて延在するのに適した摺動側面４０、１４０である。

【0372】

一実施形態によれば、前記摺動側面４０、１４０は、それが形成された部材の表面と接合し、少なくとも連続表面６４を有し、局所の接平面を共有する。一実施形態によれば、前記摺動側面４０、１４０は、それが形成された部材と少なくとも１つの鋭い縁部６３を形成する。

【0373】

一実施形態によれば、前記摺動側面４０、１４０は、それが形成された部材の表面を一方の側において連続表面６４と接合し、もう一方の側においてそれが形成された部材と１つの鋭い縁部６３を形成する。

【0374】

一実施形態によれば、前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は、関節移動軸を少なくとも部分的に囲む関節摺動面８０、１８０である。一実施形態によれば、前記摺動面４０、８０、１４０、１８０は、前記ピッチ軸Ｐ−Ｐ及び前記ヨー軸Ｙ−Ｙの少なくとも１つを少なくとも部分的に囲む関節摺動面８０、１８０であり、関節摺動面８０、１８０は、前記テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔと前記対向テンドン１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔとの間の少なくとも１つの交差点を可能にするように、前記ピッチ軸Ｐ−Ｐ及び前記ヨー軸Ｙ−Ｙの少なくとも１方に対して反対向きに配向されている。換言すれば、前記関節摺動面８０、１８０は、作動状態にあるとき、最も近い回転関節１７１の前記関節移動軸に向かうのに適していない。

【0375】

一実施形態によれば、前記関節摺動面は凸状であり、２つの対向テンドンの少なくとも１つの交差点がそれ自体の上にある可能ように、前記ピッチ軸Ｐ−Ｐ又はヨー軸Ｙ−Ｙの少なくとも１つを部分的に囲む。

【0376】

一実施形態によれば、「最も近い関節」という用語は、テンドン経路Ｔ−Ｔに沿って摺動面４０、８０、１４０、１８０に最も近い回転関節１４１を指す。

【0377】

一実施形態によれば、前記関節摺動面８０、１８０上で、前記テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔと前記対向テンドン１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔとは交差していないが、最も近い回転関節１７１の前記関節移動軸の方向に直交する投影面において少なくとも部分的に重なる。

【0378】

一実施形態によれば、前記関節摺動面８０、１８０上で、前記テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔと前記対向テンドン１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔとは互いに異なり、最も近い回転関節１７１の関節移動軸に平行な投影面において平行である。

【0379】

一実施形態によれば、前記テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔは、最も近い関節の前記関節移動軸の方向に直交する投影面において少なくとも前記対向テンドン１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔと重なる。一実施形態によれば、前記テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔは、最も近い回転関節の前記関節移動軸に平行な投影面において前記対向テンドン１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔに実質的に平行である。

【0380】

一実施形態によれば、各テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔは、最も近い回転関節１７１の前記関節移動軸に平行な投影面において互いに実質的に平行である。

【0381】

一実施形態によれば、テンドン経路Ｔ−Ｔは、それが接触する関節部材上で実質的に定常である。換言すれば、テンドン９０が摺動しているときでも、全体的なテンドン経路Ｔ−Ｔは、それが接触する前記医療器具６０の関節部材に対して実質的に常に同一の位置にある。

【0382】

このような特徴は、前記巻取面８６の前記摺動面４０、８０、１４０、１８０が、前記テンドン終端機構８２と協調的な幾何学的関係を有し、そして前記テンドン終端機構８２が前記医療器具の一部分に嵌め合うように配置されることによって、一意に実現される。

【0383】

一実施形態によれば、前記テンドン経路Ｔ−Ｔは、反対の関節運動を決定するテンドン９０と対向テンドン１９０との両方に接触する関節部材上で実質的に定常状態を維持している。

【0384】

一実施形態によれば、各テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔは、前記偏向可能部分９３を除いて、前記フレーム５７に関してその区間において実質的に定常である。前記偏向可能部分９３は、実際には、ギターの弦のように、プッシャアセンブリ９４によって偏向されるのに適している。

【0385】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つのテンドン９０、１９０は、作動状態にあるとき、全体に、摺動面４０、８０、又は巻取面８６と接していない連続的な真っ直ぐな空中区間９と、関節部材７１、７２、７３、７４、７５、７７、７８の摺動面４０、８０、又は巻取面８６と接する曲線区間とからなるテンドン経路Ｔ−Ｔをたどる。

【0386】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つのテンドン９０、１９０は、前記第１の関節部材７１の前記関節摺動面４０、１４０上にそれ自体を少なくとも部分的に巻き付くように、前記第１の関節部材７１の周りに経路を描く。

【0387】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つのテンドン９０、１９０は、前記第２の関節部材７２の前記関節摺動面８０、１８０上にそれ自体を少なくとも部分的に巻き付くように、前記遠位の第２の関節部材７２の周りに経路を描く。

【0388】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、複数のテンドンを含む。

【0389】

一実施形態によれば、最も近い回転関節１７１の前記関節移動軸に直交する平面において、前記テンドン９０の前記テンドン経路Ｔ−Ｔと前記対向テンドン１９０の前記テンドン経路Ｔ−Ｔとの投影は、少なくとも交点１６で重なる。

【0390】

一実施形態によれば、前記テンドン９０の前記テンドン経路Ｔ−Ｔの前記空中区分９は、前記対向テンドン１９０の少なくとも１つの前記空中区分９に実質的に平行である。

【0391】

一実施形態によれば、各テンドン９０のテンドン経路Ｔ−Ｔは、最も近い回転関節１７１の前記関節移動軸の方向に平行な投影面において互いに実質的に平行である。

【0392】

一実施形態によれば、各前記テンドン終端機構８２は、前記テンドン９０を任意の他のテンドンのテンドン経路Ｔ−Ｔに実質的に平行なテンドン経路Ｔ−Ｔに続く前記少なくとも１つの摺動面４０、８０上を摺動させるように、そのテンドン経路Ｔ−Ｔを、最も近い回転関節１７１の関節移動軸に実質的に直交するように保つように各テンドン９０、１９０を支持するように配置される。

【0393】

一実施形態によれば、各テンドン終端機構８２は、そのテンドン経路Ｔ−Ｔがそれに最も近い関節部材に対して定常であるように各テンドン９０、１９０を支持するように配置される。

【0394】

一実施形態によれば、前記テンドン終端機構８２は、作動状態にあるとき、各テンドン９０のそのテンドン経路Ｔ−Ｔを、前記巻取面８６と実質的に常に接しているように維持するように配置される。

【0395】

一実施形態によれば、前記テンドン終端機構８２は、作動状態にあるとき、各テンドン９０、１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔが他のテンドン９０、１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔと接触しないように配置される。

【0396】

一実施形態によれば、前記テンドン終端機構８２は、各テンドン９０が作動状態にあるとき、少なくとも１つの摺動面４０、８０上を摺動し、同一の摺動面４０、８０上を摺動するとき、他のテンドン９０、１９０によって描かれたテンドン経路Ｔ−Ｔの曲線区間に実質的に平行なテンドン経路Ｔ−Ｔの曲線区間を描くように配置される。

【0397】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、顕微手術、低侵襲性外科手術、及び腹腔鏡手術のうち少なくとも１つに適用されるのに適した外科手術用器具である。

【0398】

一実施形態によれば、前記医療器具６０は、生体検査に使用されるのに適している。一実施形態によれば、前記医療器具６０は、内視鏡手術に使用されるのに適している。

【0399】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、実質的に円形の断面を有する。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０の直径は、前記テンドン９０、１９０の異なる部分において可変である。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０の機械的特性は、前記テンドン９０、１９０の異なる部分において可変である。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、異なる特性を有するテンドン部が接合することによって得られる。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０の組成は、前記テンドン９０、１９０の異なる部分において可変である。

【0400】

一実施形態によれば、テンドンの少なくとも一部分における前記テンドン経路Ｔ−Ｔは、テンドンがあらゆる作動状態で、すなわち、回転関節１７１の任意の回転角において、摺動する摺動面４０、８０、１４０、１８０の母線に対して実質的に局所的に直交している。これらの特性は、前記テンドンの各々の前記テンドン経路Ｔ−Ｔがいつか偏向されることの回避に寄与する。すなわち、最も近い回転関節１７１の関節移動軸に平行な方向に曲がらない。

【0401】

一実施形態によれば、前記テンドン経路Ｔ−Ｔは、それが摺動する摺動面４０、８０、１４０、１８０の母線に実質的に局所的に直交している。

【0402】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、主に金属材料製である。

【0403】

一実施形態によれば、前記関節部材は、前記テンドンがその部材上を摺動するとき、前記少なくとも１つのテンドンの摺動によって生じる摩擦を更に低減する目的で研磨されるのに適している。

【0404】

本発明の一態様によれば、医療器具６０、１６０、２６０のためのテンドン駆動システム５０は、少なくとも１つのプッシャアセンブリ９４を含む。

【0405】

前記医療器具６０、１６０、２６０は、フレーム５７と、その終点に加えられた引張荷重下で作用することのみに適した少なくとも１つのテンドン９０、１９０を備え、そのテンドン方向Ｔ−Ｔが定義されるか、又はテンドン経路Ｔ−Ｔが前記テンドン９０の長手方向展開の方向と実質的に一致し、前記テンドン９０はその第１の終点９１、又は近位テンドン終点９１、又は第１のテンドン終端９１で前記フレーム５７に固定される。

【0406】

前記プッシャアセンブリ９４は、テンドン経路Ｔ−Ｔを偏向させ、前記テンドン９０に増加した引張荷重を誘発するように、テンドン経路Ｔ−Ｔを横切る押圧方向に沿って前記テンドン９０の前記偏向可能部分９３の少なくとも一部分に力を加えるのに適している。

【0407】

前記プッシャアセンブリがテンドン経路Ｔ−Ｔを横切る前記押圧方向に押圧するとき、それは、前記テンドン経路を局所的に、且つ局所的にのみ伸ばす傾向がある。このような局所的な経路伸延は、プッシャアセンブリの前進量に直接関連するより大きな局所的テンドンループを生じさせる。このようなより大きな局所的テンドンループの発生は、テンドンの反対側の端部において、関節部材上のテンドン終端機構８２に固定されたテンドンの遠位終点９２の比例した後退を生じ、その結果、関節部材の移動をもたらす。

【0408】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、前記テンドン９０の片側拘束として機能する。

【0409】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、実質的に真っ直ぐである前記テンドン経路Ｔ−Ｔの少なくとも一区間において前記テンドン経路Ｔ−Ｔを延長又は短縮する。

【0410】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、前記テンドン９０の所定の長さを回収するのに適している。一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、前記テンドン９０の所定の長さを解放するのに適している。

【0411】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、前記テンドン経路Ｔ−Ｔの偏向が減少し、且つ前記テンドン９０の張りが減少するように、前記テンドン９０の前記テンドン偏向可能部分９３において、テンドン経路Ｔ−Ｔの横方向に後退するのに適している。このようにして、前記医療器具６０の前記関節装置７０の少なくとも一部分の制御された移動が可能になる。

【0412】

「後退する」及び「回収する」という用語は、前記押圧方向に押圧するとき、テンドン経路Ｔ−Ｔに対して横方向のプッシャアセンブリが局所的に、且つ局所的にのみテンドン経路を短縮することを意味する。このような局所的な短縮は、プッシャアセンブリの引き戻し量に直接関連するますます小さくなる局所的ループを生成し、遠位終点９２でテンドンが作用する関節部材に固定されたテンドンの反対側において、前記遠位終点の移動を可能にすることによって、前記関節部材の移動を可能にする。

【0413】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び対向テンドン１９０は、前記テンドン９０及び前記対向テンドン９０がそれぞれの張力付与要素９９、１９９によって張力がかけられたとき、前記医療器具６０の前記関節装置７０が基準位置に保持されるようになる長さを有する。

【0414】

一実施形態によれば、前記フレーム５７は、少なくとも１つのシャフト６５を含み、そのシャフトにおける長手方向の軸方向Ｘ−Ｘが規定され、当該方向は、前記シャフト６５の長手方向の展開の軸に一致するか、又はその軸に平行である。

【0415】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、少なくとも１つの長手方向テンドン部１９を含み、その部分におけるテンドン経路Ｔ−Ｔは、シャフトの長手方向Ｘ−Ｘに実質的に平行であり、前記シャフト６５に対して、少なくとも軸方向Ｘ−Ｘに沿って、少なくとも前記長手方向テンドン部１９の移動を決定する。

【0416】

一実施形態によれば、前記押圧方向は、シャフトの長手方向Ｘ−Ｘに平行である。

【0417】

一実施形態によれば、前記押圧方向は、シャフトの長手方向Ｘ−Ｘに直交する。

【0418】

一実施形態によれば、前記テンドン９０には予張力がかけられる。このようにして、前記プッシャアセンブリ９０が偏向可能部分９３に対する押圧動作を停止するとき、前記テンドン９０は実質的に張力を受けたままである。予め張力がかけられたテンドンを設けることにより、前記テンドン駆動システム５０の簡便な較正が可能となり、関節装置のどの姿勢でゼロ押圧動作姿勢を位置決めするかを任意に決めることができる。

【0419】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は常に、テンドン９０に最小の正張力をかけている。このようにして、前記プッシャアセンブリが前記テンドン偏向可能部分９３に接触するとき、前記テンドン９０は、実質的に常に張力を受けたままである。予め張力がかけられたテンドンを設けることにより、任意の作動状態下で医療器具６０内のテンドン経路の効率的な制御が可能となる。

【0420】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、可動要素を引っ張るのに適した第２のテンドン終点９２又は遠位テンドン終点９２を含み、この可動要素は前記第２の遠位テンドン終点９２に接続することができる。

【0421】

一実施形態によれば、テンドン経路Ｔ−Ｔに沿って、前記第１のテンドン終点９１に、次に前記少なくともテンドン偏向可能部分９３に、次いで前記第２のテンドン終点９２に遭遇する。

【0422】

一実施形態によれば、前記可動要素は、前記医療器具６０、１６０、２６０の少なくとも一部分であり、前記フレーム５７に対して移動可能である。

【0423】

一実施形態によれば、前記テンドン偏向可能部分９３が前記プッシャアセンブリ９４によって偏向されると、前記テンドン９０は、前記フレーム５７に対して前記関節装置７０の少なくとも一部分の移動を決定する。

【0424】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、前記プランジャ９６が前記テンドン９０の少なくとも１つのテンドン偏向可能部分９３を押すように、前記フレーム５７に対して移動可能であり、且つプランジャ９６を押圧するのに適した、少なくとも１つの押圧要素９５を含む。

【0425】

一実施形態によれば、少なくとも１つの本体が、前記押圧要素９５と前記プランジャ９６との間に配置されている。一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記プランジャと接触している。換言すれば、前記少なくとも１つの押圧要素９５は、前記プランジャ９６を直接的又は間接的に押すのに適している。

【0426】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記押圧要素９５が前記プランジャ９６に押圧動作を行うのに適している接触位置内で、及び前記押圧要素９５が前記プランジャ９６から離れ、前記プランジャ９６に何らかの押圧作用も及ぼさない非接触位置内で、前記プランジャ９６に対して移動可能である。一実施形態によれば、前記接触位置において、前記押圧要素９５は、必ずしも前記プランジャ９６と接触していない。換言すれば、一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、前記押圧要素９５と前記プランジャ９６との間に配置された少なくとも１つの中間体を介して押圧動作を行う。

【0427】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４はまた、分離する２つの環境の相互細菌汚染を実質的に阻止するのに適した少なくとも１つの無菌バリア８７を有する。

【0428】

一実施形態によれば、前記無菌バリア８７は、前記押圧要素９５と前記プランジャ９６との間に配置されている。

【0429】

一実施形態によれば、前記無菌バリアは、前記押圧要素９５の押圧を前記プランジャ９６に伝達するのに適した形状及び材料である。

【0430】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５は、実質的に直線状の軌道に沿って前記フレーム５７に対して移動可能である。

【0431】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５はピストンである。

【0432】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリが前記テンドン経路Ｔ−Ｔの偏向を決定するとき、前記少なくとも２つのテンドン案内要素９７が前記テンドン経路Ｔ−Ｔの偏向を前記２つの案内要素９７の間のテンドン経路区間に限定するように協働するように、前記駆動システム５０は、前記テンドン経路Ｔ−Ｔに沿って配置された少なくとも２つのテンドン案内要素９７又は案内プーリを備える。

【0433】

一実施形態によれば、前記プランジャ９６は、前記テンドン偏向可能部分９３を押圧するのに適した少なくとも１つのプランジャアイドルプーリ９８を備え、前記プランジャアイドルプーリ９８は、その軸を中心に回転自由であり、このようにして、少なくとも前記プランジャ９６によって押圧されたときに、前記テンドン偏向可能部分９３における摺動摩擦を低減するのに適している。

【0434】

一実施形態によれば、前記プランジャアイドルプーリ９８は玉軸受である。

【0435】

一実施形態によれば、前記第２のテンドン終点９２は、隆起（ｂｏｓｓ）、ループ又は結び目である。

【0436】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、予張力がかけられるのに適している。

【0437】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、予張力がかけられた前記テンドン９０を維持するのに適した少なくとも１つの予張力付与要素９９を含む。

【0438】

一実施形態によれば、前記予張力付与要素９９は、前記ばね９９の圧縮運動に実質的に比例する前記テンドン９０に予荷重をかけるようにフレーム５７とプランジャ９６との間に力を加えるのに適したばねである。

【0439】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、前記押圧要素９５を移動させるのに適した電動モータを含む。

【0440】

一実施形態によれば、前記プッシャアセンブリ９４は、リードスクリュー及びナット型アクチュエータを含む。一実施形態によれば、前記アクチュエータはボールねじを含む。

【0441】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、それが摺動する表面の材料よりも軟質な材料により少なくとも部分的に作製される。換言すれば、前記テンドン９０は、それが摺動する表面よりも低硬度の材料により少なくとも部分的に作製される。

【0442】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、ポリマー材料により少なくとも部分的に作製される。ポリマー材料により少なくとも部分的に作製されたテンドンを設けることにより、例えば金属製のテンドンに対して摺動する表面の摩耗の低減が可能となる。

【0443】

一実施形態の一変形形態によれば、前記第１のテンドン終点９１は、前記フレーム５７ではなく、前記プランジャ９６に固定される。

【0444】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、前記テンドン９０に対向し、且つその第１の終点９１又は近位終点で前記フレーム５７に固定又は拘束された少なくとも１つの更なるテンドン１９０又は対向テンドン１９０を含み、前記テンドン１９０はテンドン方向Ｔ−Ｔ又はテンドン経路Ｔ−Ｔに沿って延びる。

【0445】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、前記プッシャアセンブリ９４に対向し、且つテンドン経路Ｔ−Ｔを偏向させ、前記対向テンドン１９０及び前記テンドン９０での引張荷重の増大を誘発するようにテンドンの横方向の押圧方向Ｔ−Ｔに沿って前記対向テンドン１９０のテンドン偏向可能部分９３の少なくとも一部分を押圧するのに適した、少なくとも１つの更なるプッシャアセンブリ９４又は対向プッシャアセンブリ１９４を含む。換言すれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドンは、関節の内転及び外転動作を決定するように協働する人体の拮抗筋のように互いに対向して作用するのに適している。

【0446】

一実施形態によれば、前記対向プッシャアセンブリ１９４は、前記テンドン経路Ｔ−Ｔに対して横方向の押圧方向に沿って前記対向テンドン１９０の前記テンドン偏向可能部分９３を押圧し、前記テンドン経路Ｔ−Ｔを偏向させ、その近位部分１８から前記対向テンドン１９０における引張荷重を誘発し、且つその遠位部分１９から前記テンドン９０における引張荷重を誘発する。

【0447】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記テンドン１９０は、前記テンドンと前記対向テンドンとの間の接合によって遠位に構造的に接続されている。一実施形態によれば、前記テンドン及び前記対向テンドンはともに、前記テンドンによる前記対向テンドンへの力の伝達が保証されるように、共通の接合素子に遠位に構造的に接続されている。

【0448】

一実施形態によれば、前記対向テンドン１９０は、前記対向テンドン１９０の前記第２のテンドン終点９２に関連する可動要素を引っ張るのに適した第２の終点９２又は遠位終点９２を有する。

【0449】

一実施形態によれば、前記対向テンドン１９０は、前記テンドン９０の前記第２のテンドン終点９２及び前記対向テンドン１９０の前記第２のテンドン終点９２に関連する共通の単一の可動要素を引っ張るのに適した第２の終点９２又は遠位終点を有する。一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０がそれらのそれぞれの予張力付与要素によって予張力がかけられたとき、前記共通の単一の可動要素が基準位置にあるような長さを有する。

【0450】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、単一のテンドン９０の２つの部分である。

【0451】

一実施形態によれば、前記テンドン９０の前記第２のテンドン終点９２と前記対向テンドン１９０の前記第２の終点９２とは一致し、前記テンドン９０の前記第２の終点９２と前記対向テンドン１９０の前記第２のテンドン終点９２とに関連し得る共通の可動要素を引っ張るのに適している。

【0452】

一実施形態によれば、前記対向テンドン１９０は、少なくとも長手方向部分１９を含み、テンドン経路Ｔ−Ｔは、少なくともシャフトの長手方向Ｘ−Ｘに沿って、前記シャフト６５に対して前記対向テンドン１９０の少なくとも前記長手方向部分１９を移動させるように、シャフトの長手方向Ｘ−Ｘに実質的に平行である。

【0453】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、各自由度に対して少なくとも１対のテンドン９０、１９０を含み、前記テンドン対はテンドン９０及び対向テンドン１９０を含む。

【0454】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０によって共通の可動要素に伝達される力が前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０によって伝達される力の総和であるように、同時に引っ張られるのに適している。

【0455】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、実質的に同量の力で同時に引っ張られるのに適している。

【0456】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、一方が他方よりも高い力で引っ張られるのに適している。

【0457】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、同時に引っ張られて、それらの近位部分から実質的に同一のテンドンの長さを回収するのに適している。

【0458】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、引っ張られて、その近位区間から第１のテンドンの長さを回収するのに適しており、同時に前記対向テンドン１９０は、その近位部分によって解放され、対向テンドンから前記第１のテンドンの長さに実質的に等しい第２のテンドンの長さを解放するのに適している。

【0459】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、
予張力がかけられた前記対向テンドン１９０を維持するのに適した対向予張力付与要素１９９を含む。

【0460】

一実施形態によれば、前記対向予張力付与要素１９９はばね９９である。

【0461】

一実施形態によれば、前記予張力付与要素９９及び前記対向予張力付与要素１９９は、プッシャアセンブリ９４及び前記対向プッシャアセンブリ１９４が同時に作用することができるように、予張力がかけられた前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０を同時に維持するように協働するのに適している。

【0462】

前記予張力付与要素９９及び前記対向予張力付与要素１９９を設けることにより、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、それらに取り付けられた前記共通の可動要素の重量の釣り合いを取るのに適した予張力付与値で、それらの予張力付与状態で保たれるのが可能となる。このようにして、重力は駆動システムには影響を及ぼさない。

【0463】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０は、反対方向にそれを移動させるように、その第２の終点９２を、前記第２の関節部材７２及び前記終端部材７７のうちの１つのそれぞれのテンドン固定点８２又はテンドン終端機構８２に接続させるのに適している。前記特性と前記予張力付与要素９９と前記対向予張力付与要素１９９との協働により、全ての動作を積極的に案内及び制御することができ、戻しばねなどによるあらゆる受動的又は自由関節運動を回避することができる。

【0464】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、複数のテンドン９０及び複数の対向テンドン１９０を備える。

【0465】

一実施形態によれば、前記テンドン駆動システム５０は、複数のプッシャアセンブリ９４及び複数の対向プッシャアセンブリ１９４を備える。

【0466】

一実施形態によれば、前記複数のテンドン９０及び前記複数の対向テンドン１９０は、各テンドン９０、１９０のテンドン経路Ｔ−Ｔが全ての他のテンドン９０、１９０の経路に対して別個に走行するように、前記フレーム５７のドラム５９の一部分又はドラム５９に配置される。

【0467】

一実施形態によれば、前記複数のテンドン９０及び前記複数のテンドン１９０は、実質的に半径方向に、又は光線のように、前記ドラム５９に配置される。一実施形態によれば、前記複数のテンドン９０及び前記複数の対向テンドン１９０は、ラジアルエンジンのシリンダのような１つの前記ドラム５９として構成され、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０の経路は前記ドラム５９上で互いに交差しない。

【0468】

一実施形態によれば、前記複数のテンドン９０の各テンドン９０は、他のテンドン９０とは無関係にそのそれぞれのプッシャアセンブリ９４によって係合されるのに適している。

【0469】

一実施形態によれば、前記複数のテンドン９０の前記テンドン９０は、関連する対向テンドン１９０とは無関係にそのそれぞれのプッシャアセンブリ９４によって係合されるのに適している。

【0470】

一実施形態によれば、医療器具６０、１６０、２６０用の駆動システムアセンブリは、
前述したいずれかの実施形態の一実施形態に係る少なくとも１つのテンドン駆動システム５０と、
少なくとも１つの回転関節を有する関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも１つを備える少なくとも１つの医療器具６０、１６０、２６０と、
を備える。

【0471】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０が前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分を引っ張って、前記フレーム５７に対してその一部分を移動させるのに適するように、前記テンドン９０、１９０は、その第２の終点９２で、前記フレーム５７に対して移動可能な前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分に固定又は拘束する。

【0472】

一実施形態によれば、前記対向テンドン１９０が前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分を引っ張って、前記テンドン９０によって決められた移動とは反対の移動によって前記フレーム５７に対してその対向テンドンを移動させるのに適するように、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０はともに、それらのそれぞれの第２の終点９２で、前記フレーム５７に対して移動可能な前記関節装置７０、１７０、２７０の同一の部分に固定される。

【0473】

一実施形態によれば、前記駆動システムアセンブリは、テンドン対９０、１９０を有し、前記テンドン対は、前記関節装置７０、１７０、２７０のあらゆる運動自由度のため、テンドン９０及び対向テンドン１９０を含む。

【0474】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０が同時且つ実質的に同量の力で引っ張られたとき、前記医療器具６０、１６０、２６０の前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分の移動が阻止される。

【0475】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０が、異なる大きさの力で同時に引っ張られ、一方の力が他方の力よりも大きいとき、前記医療器具６０、１６０、２６０の前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分の制御された移動が生じる。

【0476】

一実施形態によれば、前記医療器具６０、１６０、２６０は、外科手術用器具、顕微手術用器具、腹腔鏡手術用の器具、内視鏡器具、生体検査用の器具のうちの少なくとも１つである。

【0477】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの関節装置７０及び１つのフレーム５７を含む医療器具６０用のテンドン９０、１９０は、前記フレーム５７に対して前記関節装置７０の少なくとも一部分を移動させるのに適している。

【0478】

前記関節装置７０は、前記フレーム５７に対して少なくとも１つの運動自由度を有する。

【0479】

前記テンドン９０は、引張荷重下での動作にのみ適している。

【0480】

前記テンドン９０は、前記関節装置７０の材料よりも低硬度の材料で製造される。

【0481】

この特性を設けることにより、前記関節装置７０の少なくとも一部分の上でのテンドン９０の摺動によって引き起こされる摩耗に対するより高い耐摩耗性を有する関節装置７０を有する医療器具６０の製造が可能となる。更に、この特性は、テンドンが摺動する関節装置７０の表面の材料のあらゆる摩耗及び損耗を回避する。換言すれば、この特性を設けることにより、作動状態にあるとき、前記関節装置７０がその上を摺動するテンドン９０の影響により損傷することを回避することができる。

【0482】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、作動状態にあるとき、前記関節装置７０の少なくとも一部分の上を摺動する。

【0483】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、押圧を伝達するのに適していない構造で製造される。

【0484】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記関節装置７０の材料よりも軟質な材料で製造される。

【0485】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、ポリマー材料で製造される。ポリマー材料で少なくとも部分的に製造されたテンドンを設けることにより、それが摺動する表面の摩耗が、例えば、金属製のテンドンに対して低減することが可能となり、設計段階の間に確立された幾何公差を保つことに役立ち、その後、前記テンドン９０、１９０の寿命、ならびに前記医療器具６０、１６０、２６０の寿命を延ばす。

【0486】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、ポリエチレンで作製される。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、高分子量ポリエチレン又は超高分子量ポリエチレンで作製される。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０はケブラーで作製される。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、ベクトランで作製される。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、ザイロン又はＰＢＯで作製される。一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、前記材料の組み合わせで作製される。

【0487】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、ポリマー繊維で作製される。

【0488】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、金属材料で作製される。

【0489】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、ＩＮＯＸ鋼又はステンレス鋼、超高速鋼、硬化鋼、鍛鋼、チタンの少なくとも１つで作製される。

【0490】

一実施形態によれば、前記関節装置７０は、セラミック導電材料で作製される。

【0491】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記フレーム５７に接着されるのに適した少なくとも１つのテンドン終点９１を含む。

【0492】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、接着された表面を最大にするようにその第１のテンドン終点９１の周囲がストランド（ｓｔｒａｎｄｓ）にほぐされる。

【0493】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記関節装置７０の少なくとも一部分に接続するのに適した少なくとも第２のテンドン終点９２を含む。

【0494】

一実施形態によれば、前記第２のテンドン終点９２は隆起である。一実施形態によれば、前記第２のテンドン終点はループである。一実施形態によれば、前記第２のテンドン終点９２は結び目である。

【0495】

一実施形態によれば、前記第２のテンドン終点９２は、前記関節装置７０の少なくとも一部分に接着される。

【0496】

一実施形態によれば、前記第１のテンドン終点９１は、前記テンドンを前記医療器具６０の一部分に複数回、巻き付けることによって終端される。一実施形態によれば、前記第２の終点９２は、前記テンドンを前記医療器具６０の一部分に複数回、巻き付けることによって終端される。一実施形態によれば、前記テンドンは、その直径に実質的に等しい曲率半径で巻き付けられる。

【0497】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの直径を有する。

【0498】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、５０ＧＰａ〜１００ＧＰａの弾性率を有する。

【0499】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、略１ミリメートル以下の曲率半径を有するように製造される。

【0500】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、終点に加えられた引張荷重下での作用のみに適しており、前記テンドンが挟み込まれ、チャネル内で側方に案内され、又はシースを含むことを避ける。

【0501】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、前記テンドン９０、１９０の引張破断強度の少なくとも半分に等しい実体の少なくとも２つの荷重を含む荷重サイクルで予め伸ばされるのに適している。

【0502】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、横方向寸法、すなわち、異なるテンドン部において可変の前記テンドン経路Ｔ−Ｔに対して実質的に直交する寸法を有する。

【0503】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、実質的に円形の断面を有する。

【0504】

一実施形態によれば、前記テンドン９０の直径は、前記テンドン９０の異なる部分において可変である。

【0505】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記第２のテンドン終点９２でより薄い。一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記長手方向部分１９においてより厚い。このようにして、テンドン９０、１９０は、テンドン固定点８２に近いか又はその点においてより可撓性であり、前記シャフト６５の内側又はその近くでより硬いことに適している。

【0506】

一実施形態によれば、前記テンドン９０の機械的特性は、前記テンドン９０の異なる部分において可変である。

【0507】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、異なる特性を有するテンドン部を接合又は並置することによって得られる。

【0508】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０の組成は、前記テンドン９０、１９０の異なる部分において可変である。

【0509】

一実施形態によれば、前記テンドン９０、１９０は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの直径を有する。

【0510】

一実施形態によれば、前記テンドン９０は、前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分を移動させるように対向テンドン１９０と協働するのに適している。

【0511】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０が一方の力が他方の力よりも大きい力で同時に引っ張られるのに適しているとき、前記関節装置７０、１７０、２７０又は前記医療器具６０、１６０、２６０の少なくとも一部分の制御された移動が生じる。

【0512】

一実施形態によれば、前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０が同じ力で同時に引っ張られると、前記医療器具６０の前記関節装置７０の少なくとも一部分の移動が阻止される。

【0513】

一実施形態によれば、全てのテンドン対がテンドン９０及び対向テンドン１９０を含むテンドン対９０、１９０は、前記関節装置７０のあらゆる運動自由度に対して予測する。

【0514】

ロボットアセンブリ１００用の駆動方法を以下に記載する。

【0515】

外科手術用ロボットアセンブリの駆動方法は、以下の過程、すなわち
前述した実施形態のいずれか１つの実施形態に係るロボットアセンブリ１００を設ける過程と、
患者２０１の少なくとも一部分を視覚化するために、ロボットアセンブリ１００に関連する少なくとも１つの視覚システムを利用する過程と、
前記終端部７７の少なくとも一部分によって到達される作業容積７が、前記ロボットアセンブリ１００に関連する少なくとも１つの視覚システム１０３の視野内にあるように、前記マクロ位置決めアーム３０を位置決めする過程と、
少なくとも１つのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、３４１を駆動する過程と、
医療器具６０、１６０、２６０、３６０の少なくとも１つの関節装置７０、１７０、２７０を駆動する過程と、
を含む。

【0516】

１つの可能な動作モードによれば、外科手術用ロボットアセンブリの駆動方法は、好ましい順であるが限定的ではない順に記載された以下の過程、すなわち
前記マクロ位置決めアーム３０を移動させることが可能なように前記マクロ位置決めアーム３０を解放する過程と、 前記少なくとも１つの終端部７７によって到達される作業容積７が前記ロボットアセンブリ１００に関連する前記少なくとも１つの視覚システム１０３の視界内にあるように、前記マクロ位置決めアーム３０を位置決めする過程と、
前記マクロ位置決めアーム３０を係止する過程と、
前記少なくとも１つの制御装置２０によって前記少なくとも１つのマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１を駆動する過程と、
前記制御装置２０によって医療器具６０、１６０、２６０の前記少なくとも１つの関節装置７０、１７０、２７０を駆動する過程と、
の少なくとも１つを更に含む。

【0517】

顕微手術用ロボットアセンブリ用の顕微手術用の制御装置の制御方法を以下に記載する。

【0518】

顕微手術用ロボットアセンブリ用の顕微手術用の制御装置の制御方法は、好ましい順であるが限定的ではない順に記載された以下の過程、すなわち
前述した実施形態のいずれか１つの実施形態に係る少なくとも１つの顕微手術用制御装置２０を設ける過程と、
前記制御器具２１を操縦する過程と、
前記検出装置２２に対して前記制御器具２１の少なくとも一部分を移動させる過程と、
を含む。

【0519】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち
前述した実施形態の一実施形態に係る顕微手術用ロボットアセンブリ１００を設ける過程と、
前記制御器具２１によって前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０を移動させる過程と、
前記制御器具２１によって前記マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１を移動させる過程と、
前記ロボットアセンブリ１００に関連する顕微鏡１０３を使用して、患者２０１の少なくとも一部分を表示する過程と、
遠隔操作状態又はモードを起動する過程であって、当該遠隔操作状態又はモードにより、前記検出装置２２及び前記顕微鏡１０３の少なくとも１つに関連する座標系に対する第１の方向の制御器具２１の移動が、前記座標系に対して同一の方向における前記外科手術用マイクロ器具６０、１６０、２６０の移動に対応する、前記遠隔操作状態又はモードを起動する過程と、
の少なくとも１つを含む。

【0520】

一実施形態によれば、患者２０１の前記部分は、前記作業容積７に含まれる。

【0521】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち、
第１の制御装置１２０及び第２の制御装置２２０を備えるように、更なる制御装置２０を設ける過程と、
第１の手で前記第１の制御装置１２０を操縦する過程と、
第２の手で前記第２の制御装置２２０を操縦する過程と、
を含む。

【0522】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち、
第１の制御器具１２１及び第２の制御器具２２１を備えるように、更なる制御器具２１を設ける過程と、
一方の手で前記第１の制御器具１２１を操縦する過程と、
他方の手で前記第２の制御器具２２１を操縦する過程と、
を含む。

【0523】

一実施形態によれば、前記関節部材７１、７２、７３、７４は、ワイヤ放電加工によって得られる。

【0524】

一実施形態によれば、前記関節部材７１、７２、７３、７４は、微量射出成形によって得られる。

【0525】

一実施形態によれば、前記関節部材７１、７２、７３、７４は、３次元印刷によって得られる。

【0526】

前記医療器具６０、１６０、２６０の製造方法を以下に記載する。

【0527】

１つの可能な動作モードによれば、医療器具６０、１６０、２６０の製造方法は、前述したいずれかの実施形態のうちの１つに係る医療器具６０、１６０、２６０の製造過程を含み、少なくとも１つの追加の製造技術によって達成される。

【0528】

１つの可能な動作モードによれば、医療器具６０、１６０、２６０の製造方法は、マイクロ射出成形による医療器具製造過程を含む。換言すれば、医療器具６０、１６０、２６０の製造方法は、マイクロ成形による医療器具の製造過程を含む。

【0529】

医療器具６０、１６０、２６０用のテンドン９０、１９０の駆動方法を以下に記載する。

【0530】

医療器具６０、１６０、２６０用のテンドン９０の駆動方法は、好ましい順であるが、限定的ではない実行順で記載された以下の過程、すなわち、
Ａ’）前述した実施形態のうちのいずれか１つに係るテンドン駆動システム５０を設ける過程と、
Ｂ’）そのテンドン経路Ｔ−Ｔを偏向させるように前記テンドン９０、１９０の少なくとも一部分を押圧する過程と、
Ｃ’）前記テンドン９０、１９０に引張荷重を発生させる過程と、
を含む。

【0531】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、前述した実施形態のいずれか一実施形態に係る駆動システムアセンブリを提供する更なる過程を含む。

【0532】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち、
Ｄ’）過程Ｂの前に前記テンドン９０に予張力をかける過程と、
Ｅ’）過程Ｂの前且つ過程Ｄの後に前記プッシャアセンブリ９４を駆動する過程と、
Ｆ’）過程Ｃの後に、前記医療器具６０、１６０、２６０の前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分を移動させる過程と、
Ｇ’）過程Ｆ’）の後に、前記対向プッシャアセンブリ１９４を駆動する過程と、
Ｈ’）Ｇ’）過程の後に、反対方向に過程Ｆ’）の前記医療器具６０、１６０、２６０の前記関節装置７０、１７０、１７０の少なくとも一部分を移動させる過程と、
の少なくとも１つを含む。

【0533】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、
Ｉ’）前記プッシャアセンブリ９４及び前記対向プッシャアセンブリ１９４を同時に駆動する過程と、
Ｊ’）一方の力が他方の力よりも大きく、異なる大きさの力で前記テンドン９０及び前記対向テンドン１９０を引っ張る過程と、
Ｋ’）制御された移動によって前記医療器具６０、１６０、２６０の前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分を移動させる過程と、
の更なる過程を含む。

【0534】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、
Ｌ’）過程Ｊ’）の代わりに、実質的に同量の力で前記テンドン９０及び前記テンドン１９０を引っ張る過程と、
Ｍ’）過程Ｋ’）の代わりに、前記医療器具６０、１６０、２６０の前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分の移動を阻止する過程と、
の更なる過程を含む。

【0535】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、過程Ｉ’）、Ｊ’）、Ｋ’）の代わりに、以下の過程、すなわち、
Ｎ’）前記プッシャアセンブリ９４及び前記対向プッシャアセンブリ１９４を同時に駆動する過程と、
Ｏ’）前記テンドン（９０）を同時に引っ張って、その近位部から第１のテンドンの長さを回収し、その近位部によって、第１のテンドンの長さに実質的に等しい対向テンドンの第２の長さを解放するように、前記対向テンドン（１９０）を解放する過程と、
Ｐ’）前記医療器具（６０、１６０、２６０）の前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部を、前記テンドンの長さ及び対向テンドンの長さに関連して制御された運動によって移動させる過程と、
を含む。

【0536】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、
前記対向プッシャアセンブリ１９４によって前記対向テンドン１９０を駆動する過程と、
前記プッシャアセンブリ９４によって前記医療器具６０、１６０、２６０の少なくとも一部分を移動させる過程と、
の更なる過程を含む。

【0537】

医療器具のテンドン９０、１９０を交換する方法を以下に記載する。

【0538】

１つの可能な動作モードによれば、テンドン９０、１９０を交換する方法は、以下の過程、すなわち、
前述した実施形態のいずれかに係る更なるテンドン９０、１９０を設ける過程と、
Ａ’’）前記テンドン９０、１９０を前記医療器具６０から取り外す過程と、
Ｂ’’）前記更なるテンドン９０、１９０を前記医療器具６０に取り付ける過程と、
を含む。

【0539】

１つの可能な動作モードによれば、テンドン９０は、最初に前記第２のテンドン終点９２に取り付けられ、次に前記第１のテンドン終点９１に取り付けられる。

【0540】

１つの動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち、
Ｃ’’）過程Ａ’’）の前に、関連するテンドン９０におけるあらゆる予張力を除去するのに適した位置に前記プランジャ（９６）を係止する過程、
を含む。

【0541】

一実施形態によれば、前記プランジャ（９６）は、プランジャ係止孔４８に挿入されたピンの使用によって係止される。

【0542】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち、
Ｄ’’）過程Ａ’’）と過程Ｂ’’）との間で、前記医療器具６０を洗浄する過程、
を含む。

【0543】

１つの可能な動作モードによれば、前記過程Ｄ’’）は、有機溶媒浴に前記医療器具６０の浸漬を行う、更なるサブ過程を含む。

【0544】

１つの可能な動作モードによれば、前記過程Ａ’’）は、テンドン９０の残りの部分を溶解させる更なるサブ過程を含む。

【0545】

１つの可能な動作モードによれば、前記過程Ａ’’）は、オートクレーブ又は他の滅菌システムに前記医療器具６０を導入する更なるサブ過程を含む。

【0546】

１つの可能な動作モードによれば、前記過程Ａ’’）は、２５℃〜１５０℃の温度のオーブンに前記医療器具６０を導入する更なるサブ過程を含む。

【0547】

１つの可能な動作モードによれば、前記過程Ａ’’）は、化学有機溶媒浴に前記医療器具６０を浸すサブ過程を含む。

【0548】

１つの可能な動作モードによれば、前記過程Ｂ’’）は、好ましい順であるが限定的ではない順に記載された以下のサブ過程、すなわち、
前記関節装置７０を基準位置に係止し、及び／又は前記プランジャ９６をその係止位置に係止するサブ過程と、
前記第２の終点９２を前記関節装置７０に接続させるサブ過程と、
前記更なるテンドン９０、１９０を前記シャフト６５内に通すサブ過程と、
前記第１のテンドン終点９１を前記フレーム５７に接続させるサブ過程と、
を含む。

【0549】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、以下の更なる過程、すなわち、
Ｅ’’）過程Ｂ’’）の後に、プランジャの新しいゼロ位置を特定する前記医療器具６０、１６０、２６０を較正する過程、
を含む。

【0550】

関節装置７０、１７０、２７０の製造方法を以下に記載する。

【0551】

本発明の一態様によれば、関節装置７０、１７０、２７０の一製造方法は、下記の好ましい順序で、以下の過程、すなわち、
（Ａ’’’）加工治具１１２をＥＤＭ加工機に設け、複数のワークピース１１７を前記加工治具１１２上に配置する過程と、
（Ｂ’’’）互いに平行な切断線で前記ワークピース１１７において所望の形状を切断する過程と、
を少なくとも含む。

【0552】

互いに平行な切断線で前記ワークピースにおいて単一の切断過程を提供することにより、前記ワークピースにおける互いに平行な表面の機械加工を、極めて高い平行精度で行うことが可能となる。

【0553】

１つの可能な動作モードによれば、上述した加工方法により、前記ワークピース１１７における平行な母線（ｇｅｎｅｒａｔｉｃｅｓ）を特徴とする線織面の加工が可能となる。

【0554】

１つの可能な動作モードによれば、上述した加工方法により、微小寸法、例えばミリメートル寸法又は準ミリメートル寸法のワークピースの切断が可能となる。

【0555】

一実施形態によれば、前記加工方法は、複数の関節部材７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８を含む少なくとも１つの関節装置７０を製造するのに適している。

【0556】

１つの可能な動作モードによれば、前記加工方法は、互いに平行な表面を含む関節部材を形成するように前記ワークピース１１７における平行切削を加工するのに適している。

【0557】

１つの可能な動作モードによれば、前記加工方法は、関節部材が互いに平行な表面を有することにより、相補的に組み立てるのに適した関節部材を形成するように、前記ワークピース１１７における平行切削を加工するのに適している。

【0558】

１つの可能な動作モードによれば、前記ＥＤＭ加工機は、ワイヤＥＤＭを行うのに適しており、切断ワイヤ１１５を有する。

【0559】

一実施形態によれば、前記切断ワイヤ１１５、又はＥＤＭワイヤ１１５、又は放電加工ワイヤ１１５は、３０ミクロン〜１００ミクロンの直径であり、好ましくは５０ミクロンの直径である。

【0560】

前述した加工方法を提供することにより、加工されるワークピース１１７には、熱エネルギーのみを伝達することができ、加工されるワークピース１１７に伝達される機械的エネルギー、例えば、フライス盤で切断を行う場合のように、屈曲を誘発する機械的エネルギーを回避することができる。

【0561】

一実施形態によれば、前記加工方法は、医療−外科分野での応用のための少なくとも１つの関節装置を製造するのに適している。

【0562】

一実施形態によれば、前記加工方法は、精密機構における応用に適した少なくとも１つの関節装置の製造、例えば時計の製造における使用に適している。一実施形態によれば、前記加工方法は、宝飾品及び／又はファッション宝飾品分野での用途に適した少なくとも１つの関節装置を製造するのに適している。一実施形態によれば、前記加工方法は、電気機械製品の組立における応用に適した少なくとも１つの関節装置の製造に適している。

【0563】

１つの可能な動作モードによれば、過程（Ａ’’’）は、以下のサブ過程、すなわち、
前記加工治具１１２に複数のワークピースをそれらのそれぞれの部材シート１１６内に取り付けるサブ過程、
を含む。

【0564】

１つの可能な動作モードによれば、以下のサブ過程、すなわち
前記過程（Ａ’’’）の間に、最初に（Ａ１’’’）ＥＤＭ加工機に加工治具１１２を設けるサブ過程が行われ、
次に、（Ａ２’’’）前記加工治具１１２に複数のワークピース１１７を配置するサブ過程が行われる。

【0565】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、サブ過程（Ａ１’’’）とサブ過程（Ａ２’’’）との間に以下の更なる過程、すなわち
（Ｃ’’’）較正を行う過程、
を含む。

【0566】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、過程（Ａ’’’）と過程（Ｂ’’’）との間に以下の更なる過程、すなわち、
（Ｃ’’’）較正を行う過程、
を含む。

【0567】

１つの可能な動作モードによれば、一方法は、過程（Ｂ’’’）の後に以下の更なる過程、すなわち
（Ｄ’’’）前記加工治具１１２を回転させる過程と、
前記過程（Ｂ’’’）を繰り返す過程と、
を含む。

【0568】

１つの可能な動作モードによれば、前記加工治具１１２を回転させる前記過程は、回転テーブルを用いて前記加工治具１１２を回転させ、前記加工治具１１２を切断機から取り外すことを回避して、以下の過程を行う更なる過程、すなわち、
前記加工治具１１２を回転させる過程と、
第２の較正又は切断較正を前記基準棒１１８のみにおいて行う過程と、
前記過程（Ｂ’’’）を繰り返す過程と
を含む。

【0569】

１つの可能な動作モードによれば、較正を行う前記過程（Ｃ’’’）は、以下のサブ過程、すなわち、
ＥＤＭ加工機のスイッチを入れるステップと、
ワークピース１１７の前記部材シート１１６に平行な軸を有する基準棒１１８を設けるステップと、
前記切断ワイヤ１１５を、前記基準棒１１８の第１の部分１２２又はワイヤアプローチ１２２の側に面する部分と接触させるステップと、
前記ワイヤの位置を測定又は登録するステップと、

【0570】

及び／又は
前記切断ワイヤ１１５の位置を測定又は登録し、前記切断ワイヤ１１５が加工される第１のワークピースの第１の部分、又はワイヤアプローチの側に面する部分と接触しているとき、各ワークピース１１７に対して以前の過程を実行するステップと、

【0571】

及び／又は
切断ワイヤ１１５を、前記基準棒１１８の第２のロッド部１２３、又は前記第１のロッド部１２２に対して反対側のワイヤ離脱１２３の側に面する部分と接触させるステップと、
前記切断ワイヤ１１５の位置を測定又は登録するステップと、
前記第１のロッド部と接触するときの前記ワイヤの位置と、前記第２のロッド部と接触するときの前記ワイヤの位置との間の中間点として前記基準棒１１８の軸の位置を計算するステップと、

【0572】

及び／又は
前記第１のワークピースの第２の部分又はワイヤ離脱の側に面する部分と接触するとき、前記切断ワイヤ１１５の位置を測定又は登録するステップと、
ワークピースの前記第１の部分と接触するときの前記ワイヤの位置と、ワークピースの前記第２の部分と接触するときの前記ワイヤの位置との間の中間点として、前記第１のワークピースの位置を計算するステップと、

【0573】

及び／又は
各ワークピース１１７に対して以前の過程を実行するステップと、

【0574】

及び／又は
全ての切断面Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｘ−Ｚに対して、手順を繰り返すステップと、
を含む。

【0575】

一実施形態によれば、関節装置７０、１７０、２７０の前記加工治具１１２は、ＥＤＭ加工機に取り付けられるのに適している。

【0576】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、切断面ごとに単一の切断プロファイル１１０を用いてワークピース１１７の異なる切断面における少なくとも２つ切断を行うのに適している。

【0577】

１つの実現例によれば、前記加工治具１１２は、固定面１１３、１１４の第１の対を含み、これらの固定面は、対向しており、互いに実質的に平行し、且つ第１の切断面Ｘ−Ｙに実質的に直交するように調整される。

【0578】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、固定面１３４、１３５の第２の対を含み、これらの固定面は、対向しており、互いに実質的に平行し、且つ第２の切断面Ｙ−Ｚに実質的に直交するように調整される。

【0579】

一実施形態によれば、固定面１１３、１１４の前記第１の対、及び固定面１３４、１３５の前記第２の対は調整される。

【0580】

一実施形態によれば、各対の配置面は、少なくとも１つの基部固定面１１３、１３５、及び少なくとも１つの治具固定面１１４、１３４を含む。

【0581】

一実施形態によれば、前記複数の部材シート１１６は、前記ワークピースがそれぞれの部材シート１１６に取り付けられるとき、前記第１の切断面Ｘ−Ｙに実質的に直交するか、又は前記第２の切断面Ｙ−Ｚに実質的に直交する。また、前記複数の部材シート１１６は、前記ワークピースがそれぞれの部材シート１１６に取り付けられたとき、一度に前記ワークピース１１７の多くても１つのみを横切る。

【0582】

一実施形態によれば、前記部材シート１１６は、互いに実質的に平行である。

【0583】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、対向しており、互いに実質的に平行であり、かつ第３の切断面Ｘ−Ｚに実質的に直交する１対の配置面を含む。

【0584】

一実施形態によれば、前記第３の対の配置面は、少なくともガイド孔１２５を含み、切断中にＥＤＭワイヤが少なくとも１つの加工治具１１２と接触することを回避するように、前記ＥＤＭ加工機のＥＤＭワイヤ１１５は、少なくとも１つの前記ガイド孔１２５に挿入される。

【0585】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２はまた、
複数の部材シート１１６を含み、複数の部材シート１１６の各々が少なくとも１つのワークピース１１７を受容するのに適しており、前記ワークピース１１７は前記関節装置７０、１７０、２７０の少なくとも一部分を実現するのに適している。

【0586】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２はまた、切断較正を可能にするのに適した少なくとも１つの基準棒１１８を有する。

【0587】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、少なくとも１つの固定要素又は締結要素を含み、前記少なくとも１つの固定要素又は締結要素は、そのそれぞれの部材シート１１６内の前記少なくとも１つのワークピース１１７にしっかりと接続するのに適している。

【0588】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの締結要素は導電性接着剤である。

【0589】

一実施形態によれば、前記少なくとも１つの締結要素はグラブねじである。

【0590】

一実施形態によれば、前記グラブねじは、前記少なくとも１つの締結面に設けられたねじ孔内に取り付けられるのに適している。

【0591】

一実施形態によれば、前記締結用グラブねじは、前記締結面の前記ねじ孔内に進入するのに適している。

【0592】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、４つの部材シート１１６と、基準棒１１８とを有する。

【0593】

一実施形態によれば、各部材シート１１６は、実質的にそのそれぞれの締結面から同一の距離を離間して配置される。

【0594】

一実施形態によれば、前記締結面は、階段形状のプロフィールを形成するように段階的に配置される。換言すれば、前記締結面は、少なくとも１つの切断面Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｘ−Ｚに対して階段形状のプロフィールを形成するように段階的に配置される。

【0595】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、１００００平方ミリメートル未満の任意の切断面Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｘ−Ｚに面する表面を有する。

【0596】

一実施形態によれば、前記加工治具１１２は、５０００平方ミリメートル未満の任意の切断面Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ、Ｘ−Ｚに面する表面を有する。

【0597】

既知の顕微手術処置は、直径が１ｍｍ以下の非常に脆弱な組織及びダクトを操作するために使用される鉗子、はさみ、及び針ホルダーなどの手動器具を用いて、外科医２００又は顕微手術外科医２００によって手動で行われる。最も一般的に行われる顕微手術処置ステップは吻合であり、そこで２つの小さな切断された血管を縫合して血流を再形成する。この処置は、特定のクランプで２つの隣接する血管スタブを保持し、縫合を行うために小さい口径の針を使用することによって実行される。従って、顕微手術外科医２００は、手の自然な振戦を抑え、器具を介して相互作用する脆弱な組織を繊細に操作するためには、高レベルの集中及び感度を維持しなければならない。ロボット工学は、複雑な顕微手術処置の性能を大幅に向上させることができることは明らかである。

【0598】

一実施形態によれば、前記ロボットアセンブリ１００は、小規模に人間の手首の運動学を再現しながら、外科医２００の実際の手の動作を縮小して振戦を除去する、極めて精密な動作を保証する関節装置及びロボット装置を使用することによって顕微手術処置の実行において外科医２００を支援する機能を有する。

【0599】

一実施形態によれば、前記外科手術用ロボットアセンブリ１００は、支持体１０４と、多関節マクロ位置決めアーム３０と、１対のマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１とを備える。モータボックス６１及び無菌関節装置７０、１７０、２７０を有する医療器具６０、１６０、２６０は、各マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１に取り付けられている。

【0600】

２つの医療器具６０、１６０、２６０、及びマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１のロボット制御に適した２つの制御装置２０は、通信ケーブル１０９によって支持体１０４に接続されている。ロボットアセンブリ１００の全ての電子制御回路基板及び電源は、支持体１０４に統合されているが、スイッチのオンオフ切り替え用、及び操作者によるロボットアセンブリ１００からのユーザメッセージの管理用の制御パネル１０８はその表面に配置されている。専用の外部ビデオ顕微鏡入力により、顕微手術用の任意の従来の外部顕微鏡１０３の統合が可能となる。デジタル顕微鏡１０３は、２つの無菌の関節装置７０、１７０、２７０の実質的に重なる作業容積７を視覚化するようにシステムに統合されている。

【0601】

一実施形態によれば、外科手術用ロボットアセンブリ１００の可能な構成は、特に、四肢の端部又は自由フラップにおける顕微手術を行うために専用されている。これは、手術すべき肢体又はフリーフラップが載置された手術台１０２が設置され、マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１に接続され、顕微手術外科医２００によってそれぞれの制御装置２０によってリアルタイムに遠隔制御される１対の関節装置７０、１７０、２７０の使用を含む。顕微鏡１０３は外科手術用ロボットアセンブリ１００の一部ではなく、手術の遂行中で作業容積７の視覚化のために重要な、独立した要素である。

【0602】

一実施形態によれば、乳房再建処置に特に適しているが、他の全ての身体部位で顕微手術を行うのにも適した外科手術用ロボットアセンブリ１００の可能な構成は、外科手術用ロボットアセンブリ１００の支持、及び横たえた状態の患者２０１を載せている可動手術台１０２をそれに隣接する手術室への移送を可能にする支持体１０４と、支持体１０４から延在し、外科手術用ロボットアセンブリ１００の能動部品が処置に関わる解剖学的部位に到達することを可能にする、１つの受動的多関節マクロ位置決めアーム３０と、を含む。１対の精密マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、又はマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、外科手術用ロボットアセンブリ１００の端部に配置され、それぞれが４つの自由度を有し、これらのマイクロ位置決め装置にそれぞれの医療器具６０、１６０、２６０が取り付けられ、これらのマイクロ位置決め装置は外科医２００によって用いられ、組織及び小さい縫合針を取り扱うことによって顕微手術処置を行う。全ての手順は、外部の従来の外科用顕微鏡１０３によって提供された視覚的誘導の下で実行される。

【0603】

一実施形態によれば、支持体１０４は、外科手術用ロボットアセンブリ１００のための構造的機能及び搬送機能の両方を有し、それに接続されたマクロ位置決めアーム３０により、手術を受ける解剖学的部位に近接している１対のマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、及び医療器具６０、１６０、２６０を同時に位置決めすることが可能となる。マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１、及び医療器具６０、１６０、２６０は、制御装置２０によってリアルタイムで能動的に移動及び制御される。

【0604】

一実施形態によれば、各制御装置２０は、例えば手術台１０２に接続することによって、独立して位置決めすることができる支持クランプまたはブラケットを備えている。前記制御装置２０は、制御データの伝送にも適している電力ケーブル１０７によって外科手術用ロボットアセンブリ１００に接続されている。

【0605】

一実施形態によれば、外科手術用ロボットアセンブリ１００の搬送を簡便にするために、格納式ハンドル１０６及び足置き台１０５が後部側に配置される。カート１０４は、ユーザによる外科手術用ロボットアセンブリ１００のパラメータの管理、及び機械自体のメッセージ又は警告の表示のために、後面に制御パネル１０８を有する。オン／オフ型のスイッチ（電源ボタン）及び緊急停止ボタンは同じ側に設置されている。電源ケーブル１０７は、システム全体に電流を供給し、デジタル顕微鏡によって取得された映像データは、視覚から得られた情報を制御装置に統合することができるように、通信ケーブル１０９を介して外科手術用ロボットアセンブリ１００に伝送される。一実施形態によれば、前記外科手術用ロボットアセンブリ１００は、足置き台１０５を含み、当該足置き台１０５は、カートの後部側の底部に配置され、手術室内の位置決め中にロボットアセンブリ１００を運搬するための格納式ハンドル１０６と一緒に又は代替として使用されるのに適している。

【0606】

前記足置き台１０５により、前記ロボットアセンブリ１００の移動を担う作業者の足がその上に載ることを可能にするため、ロボットアセンブリ１００は基部から押され、移動中に転倒のリスクを排除することができる。

【0607】

一実施形態によれば、制御装置２０は、マイクロ位置決め装置及び医療器具６０、１６０、２６０のロボット動作を制御する機能を有する。制御装置２０は、磁気追跡センサによって空間的位置をリアルタイムで検出する制御器具２１を備える。磁気追跡センサは、磁場発生器、及びマイクロボビンを収容する有線マーカで作製され、例えば、これらに限定されないが、「ＮＤＩ−Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｃ．，１０３ Ｒａｎｄａｌｌ Ｄｒｉｖｅ Ｗａｔｅｒｌｏｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ Ｎ２Ｖ１Ｃ５」社による「Ｐｌａｎａｒ ｆｉｅｌｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」、及び「Ｍｉｎｉ ６ＤＯＦ」のセンサを含む「ＮＤＩ ＡＵＲＯＲＡ Ｖ３ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ」の製品などがある。制御器具２１は、基部構造体６７に対して制御器具２１の６つの空間座標の検出に必要な全てのマーカを統合しその先端部６８に設けられた更なる把持自由度を有する。先端部６８の開口角度は、先端センサによって測定され、前記先端センサ２９は、位置センサ又は近接センサである。接続テンドン２３は、制御器具２１を基部構造体６７に接続しており、基部構造体は、特に、制御器具２１と前記基部構造体６７との間の動力供給及びデータ伝送に適した磁場発生器を収容しているが、検出装置２２を備えているときには必要ではない電源及び通信テンドン２４は、ロボットアセンブリのカート１０４で磁場発生器を外部電源に接続し、制御器具の位置及び配向、ならびに制御器具２１の鉗子の開口角度に関連するデータを伝送する。基部構造体６７に対するカートの６つの空間座標の検出用の更なるマーカは、支持体１０４に存在し、電源及び通信テンドン２４によって基部構造体６７に接続される。状態信号灯２６は、基部構造体６７内に統合され、制御装置の活動をユーザに伝達する。軟質で専用の人間工学的な操作者支持体２７は制御装置２０の人間工学的な使用を可能にするように作製されている。制御器具２１は、外科医にとって取り扱いのより直感的でより熟知するものにするように、鉗子及び針ホルダーなどの従来のマイクロ器具の形状を再現している。

【0608】

一実施形態によれば、マクロ位置決めアーム３０により、外科的処置に関わる解剖学的領域は、例えばマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１及び医療器具６０、１６０、２６０など、ロボットアセンブリ１００の能動的部品によって到達することができる。前記マクロ位置決めアーム３０は、垂直かつ平行なアーム移動軸ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃをそれぞれ有する受動的回転関節によって互いに直列に接続された４つの部材３１、３２、３３、３４からなる。各回転関節の内側において、電磁ブレーキにより、各単一部材の位置が空間的に係止されることが可能となる。把持及び作動を容易にするために、第４のアーム部材３４の底面側に位置する専用のブレーキ解放ボタン３５により、全ての関節ブレーキを同時に解放することができる。従って、ユーザによって必要に応じて空間において各アーム部材を空間的再配置することが可能となる。その後、解放ボタン３５を押し下げないようにする（ｕｎｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇ）ことによって、新しい位置に定着させることができる。

【0609】

一実施形態によれば、マクロ位置決めアーム３０の第１の部材３１は、ラックアンドピニオン（ｒａｃｋ ａｎｄ ｐｉｎｉｏｎ）機構によってカート１０４に接続され、この機構により、手動ノブ３７が回転されるとき、好ましくは垂直の直線状変位軸に沿って、専用の直線スライドガイド３６内の前記マクロ位置決めアーム３０の移動を手動で制御することができる。

【0610】

一実施形態によれば、マクロ位置決めアーム３０の第４の部材３４は、その先端に回転関節を有し、当該回転関節は、第３のアーム移動軸ｃ−ｃに垂直な第４のアーム移動軸ｄ−ｄを中心に回転する専用の回転ダイヤルナット４３によって手動で作動される。

【0611】

一実施形態によれば、マクロ位置決めアーム３０は、回転関節を介して支持部材３８に接続されている。当該回転関節は、前記回転ダイヤルナット４３の移動によって手動で作動される。１対のマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、前記支持部材３８の２つの先端に接続され、当該支持部材はその中間部にビデオカメラ４５が更に取り付けられており、当該ビデオカメラは、顕微手術が行われる作業容積７の拡大画像を表示することができる。医療器具６０、１６０、２６０は、マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１の遠位部に強固に取り付けられている。

【0612】

一実施形態によれば、マイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１は、互いに直交して接続され、３つの直線変位軸ｆ−ｆ、ｇ−ｇ、ｈ−ｈのそれぞれ及び電動回転関節４６に沿ってそれぞれ独立して移動することができる３つの電動スライド５１、５２、５３を備える。

【0613】

一実施形態によれば、前記電動スライド５１、５２、５３は電動マイクロスライドである。医療器具６０、１６０、２６０は、電動回転関節４６によってその長手方向回転軸ｒ−ｒを中心に回転させるマイクロ位置決め装置４１、１４１、２４１に強固に取り付けられている。

【0614】

一実施形態によれば、医療器具６０は、モータ収容部６１を有し、当該モータ収容部は前記医療器具６０の関節装置７０を駆動するために備えた少なくとも１つのテンドン駆動システム５０、及びその終端装置７７を収容する。一実施形態によれば、モータ収容部６１に接続された機械式伝達ボックス６２内に一体化された伝達機構は、シャフト６５を介して動作を医療器具６０に、関節装置７０及び終端装置７７に伝達する。

【0615】

一実施形態によれば、医療器具６０は、医療器具６０を駆動するアクチュエータ、関連する電子制御ボード及びモータドライバボードを含むモータ収容部６１により構成される。シャフト６５を介して軸方向Ｘ−Ｘに沿ってモータ運動を関節装置及び終端装置７７に伝達するための専用の機構を含む機械式伝達ボックス６２は、前記モータ収容部６１に接続されている。

【0616】

一実施形態によれば、モータ収容部６１は、医療器具６０の３つの自由度に関連する６つの押圧要素９５を含む。特に、前記押圧要素は、少なくとも１つのプッシャアセンブリ９４によって動かされ、当該プッシャアセンブリは線形伝達システムリードスクリューを有するマイクと電気モータを備える。作動ピストン９５は、伝達ボックス６２に面するモータ収容部６１の壁から出ており、機械式伝達ボックス６２に一体化された伝達機構を作動させる。

【0617】

一実施形態によれば、モータ収容部６１と機械式伝達ボックス６２とは、無菌バリア８７によって分離され、図１２に示すように、接続機構、例えばバヨネット（ｂａｙｏｎｅｔ）接続によって互いに一体的に接続することができる。

【0618】

一実施形態によれば、シャフト６５は中空であり、金属製であって、長手軸方向Ｘ−Ｘに沿ってそれ自体を延伸し、それ自体を機械式伝達ボックス６２に挿入する。先端に終端装置７７を有する関節装置７０、１７０、２７０は、他のシャフト端部又は先端で挿入される。

【0619】

一実施形態によれば、モータに接続された作動ピストンとして実装された６つの押圧要素９５は、機械式伝達ボックス６２のそれぞれのプランジャ９６と結合することによって、モータ収容部６１を機械式伝達ボックス６２に接続させる。

【0620】

一実施形態によれば、前記押圧要素９５と前記プランジャ９６とは、無菌バリア８７によって分離される。

【0621】

一実施形態によれば、プランジャ９６は、ピストン移動軸に沿って直線状に移動することができ、第１のフレーム部５８又は上部フレーム５８に挿入された図示されていないリニアブッシングによって、及びそれぞれの肩面８８によって適切な整列状態に維持されている。

【0622】

一実施形態によれば、関節装置７０の作動は、６つのテンドン９０又は作動ケーブル９０に割り当てられ、これらのテンドンは、独立しており、機械式伝達ボックス６２内のテンドン固定面８４から、機械式伝達ボックス６２、テンドン通過孔、及び中空シャフト６５を介して、医療器具６０の関節装置７０まで走行する。

【0623】

一実施形態によれば、機械式伝達ボックス６２の内側の走行区間において、各テンドン９０は、器具軸Ｘ−Ｘと整列するまでその経路方向を変更するように、前記下部フレーム５９に取り付けられたそれぞれの４つの案内プーリ９７に巻き付く。このような案内プーリ９７は、固定プーリ又はアイドルプーリであってもよく、好ましい構成では、固定案内プーリ１９７である第１のテンドン終点９１に最も近接して配置された第１の案内プーリ１９７を除いて、アイドルプーリである。

【0624】

一実施形態によれば、更なるプランジャアイドルプーリ９８は、各プランジャ９６に設置され、線形ピストンプーリ移動軸に沿ってそのプランジャと一体に移動する。各作動テンドン９０はまた、それぞれのプランジャ９６に固定されたそれぞれのプランジャアイドルプーリ９８に部分的に巻き付く。前記プランジャアイドルプーリ９８は、前記第１の案内プーリ１９７と第２の案内プーリ２９７との間に配置されている。

【0625】

一実施形態によれば、作動ピストン９５が引き起こしたプランジャ９６の移動及びそれによるプランジャアイドルプーリ９８の移動は、テンドン９０を押圧することによって、前記第１の案内プーリ１９７と前記第２の案内プーリ２９７との間の経路長が変化される。当該長さ変化は、前記伝達機構によって医療器具６０、１６０、２６０の遠位関節に伝達され、その作動を引き起こす。

【0626】

一実施形態によれば、圧縮によって作用するのに適したばね９９は、プランジャアイドルプーリ９８とプランジャ９６の周りの上部フレーム５８との間に挿入される。

【0627】

一実施形態によれば、前記ばね９９は、プランジャ移動方向軸に沿って方向付けられた力を発生させ、各プランジャ９６に可変の予荷重を与え、当該予荷重は、常にテンドン９０を軽度の張力下に保ち、且つその牽引荷重の変化中に前記案内要素９７、９８、１９７、２９７から脱線することを回避するのに十分である。

【0628】

一実施形態によれば、テンドン案内要素８９は、各テンドン９０を適所に維持し、テンドン９０における張力の喪失などの異常の場合でも、その脱線を阻止する。

【0629】

一実施形態によれば、関節装置７０は、関節装置７０、１７０、２７０が可能な３つの運動自由度を作動させるための運動伝達手段として６つの低摩擦、低最小曲率半径、及び高剛性高分子テンドンを使用する。各作動ケーブル又はテンドン９０は、低粘度アクリル接着剤によって下部フレーム５９のテンドン締結面８４に接着され、伝達ボックス６２の中心に到達するまで下部フレーム５９と一体化した４つの連続的案内要素９７、１９７、２９７を通過することによってその方向を変化させ、器具方向Ｘ−Ｘに分布している医療器具６０、１６０、２６０のシャフト６５内の中心孔を通って関節装置７０、１７０、２７０に入る。

【0630】

図１３に示すように、各作動ケーブル９０の第１の案内プーリ１９７は、テンドン９０が巻き付く固定プーリ１９７である。連続した案内要素はアイドルプーリであり、その周りにテンドン９０が部分的に巻き付けられている。前記第１の案内プーリ１９７と前記第２の案内プーリ２９７との間には、作動ピストン９５によって作動されるプランジャ９６の直線運動を可能にする空間が設けられている。

【0631】

一実施形態によれば、少なくとも１つのテンドン９０は、少なくとも４つの案内プーリ１９７、２９７、３９７、４９７に巻き付けられることによって、第３の案内要素３９７及び第４の案内要素４９７を画定する。前記第３の案内要素３９７と前記第４の案内要素４９７との間には、テンドン案内要素８９がテンドン９０を正しい位置に維持し、張力の喪失などの異常の場合でも、テンドン９０の脱線を回避する。

【0632】

一実施形態によれば、関節装置７０、１７０、２７０、及びその終端装置７７を形成する関節部材は、把持する運動自由度を先端に加え、合計３つの運動自由度で人間の手首の運動を再現する。

【0633】

一実施形態によれば、第１の関節部材７１と第２の関節部材７２とは、第１の回転軸Ｐ−Ｐを中心に回転関節１７１によって互いに接続され、続いて終端部材の第１の部分１７７と終端部材の第２の部分２７７とは、ともに前記第２の関節部材７２に接続され、第１の関節移動軸Ｐ−Ｐに直交する第２の関節移動軸Ｙ−Ｙを中心に自在に回転し、先端に終端装置７７を設ける。

【0634】

一実施形態によれば、第１の部材７１は、医療器具６０のシャフト６５に係止するか、又はそのシャフトと同軸に接合され、固定ピン７６によって前記シャフトに強固に取り付けられている。

【0635】

一実施形態によれば、６本の作動ケーブル９０は、器具軸Ｘ−Ｘ及び第１の関節軸Ｐ−Ｐによって定められた軸断面に対して、３本ずつの２つの平面グループに対称的に配置され、それぞれ配置された医療器具シャフトを貫通する。

【0636】

一実施形態によれば、前記第１の関節移動軸Ｐ−Ｐを中心に時計回り及び反時計回りの回転を提供する、第２の関節部材７２に関連するテンドン及び対向テンドン９０，１９０は、前記断面に関して互いに対向して配置され、第１の部材７１の２つの対向する摺動側面４０を滑り通過し、次に両方とも前記第１の関節移動軸Ｐ−Ｐの前に前記断面を横断し、その後、第２の部材７２の少なくとも１つの関節摺動面８０に巻き付き、最後に前記第２の部材７２に取り付けられる。

【0637】

一実施形態によれば、終端部材の第１の部分１７７に関連するテンドン及び対向テンドン９０は、終端部材２７７の第２の部分に関連する２つのテンドン９０と同様に、両方ともに前記軸断面の同一側を走行し、両方とも第１の部材７１の同一摺動側面４０、１４０を摺動し、次に両方とも第１の関節移動軸Ｐ−Ｐの前に前記断面を横断し、その後、両方とも第２の部材７２の少なくとも１つの同一摺動面８０に巻き付き、その経路を継続し、最後に終端部材７７の巻取面８６に反対方向に巻き付けられて終了する。終端部材の第１の部分１７７のみ、又は終端部材の第２の部分２７７のみが作動されたとき、終端部材の前記第１の部分１７７に関連し、かつ終端部材の前記第２の部分２７７に関連するテンドン９０は、第２の部材７２の摺動面８０に沿って摺動する。

【0638】

一実施形態によれば、関節装置７０の移動は、ポリマー作動ケーブル９０又はポリマーテンドン９０によって実現される。これらのテンドン９０は、機械的伝達ボックス６２を通過し、中空シャフト６５の全体に沿って走行し、関節装置７０及び終端装置７７に到達する。

【0639】

一実施形態によれば、関節装置７０の関節への動きの伝達は、関節装置内のテンドン９０の経路の機能である。

【0640】

テンドン９０の低摩擦、非常に小さい曲率半径を利用することによって、テンドンは、関節装置を構成する関節部材にわたって摺動し、異なる関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙに巻き付けられる。

【0641】

一実施形態によれば、関節装置７０を構成する部材は、実際には回転関節１７１の軸支持機能によって互いに回転可能に接続されている。各部材は、関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙを中心とし、その本体に沿った、テンドン９０用の関節摺動面８０又は関節巻取面８６を有する。

【0642】

一実施形態によれば、更なる肘関節部材７５は、人間の手首の運動を再現するのに適した手首関節部材７８の前に配置され、２つの異なる平行な関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｐ−Ｐを有することを特徴とする肘関節部材７５を設けることによって含めることができる。一実施形態によれば、第１の部材７１は、前記肘部材７５に結合され、前記肘部材７５は、２つの別個の互いに平行な関節運動軸Ｐ−Ｐ、Ｐ−Ｐを有し、それぞれが近位側および遠位側、すなわち、第１の関節及び第２の関節である。前記肘部材７５は、第１の軸Ｐ−Ｐ及び第２の関節移動軸Ｙ−Ｙを含む平面として画定された第２の断面に関して互いに横方向に対向して配置された２つの摺動側面４０、１４０を有する。

【0643】

一実施形態によれば、８本の作動ケーブル９０、１９０がある。前記８本の作動ケーブル又はテンドンは、第１の部材の摺動側面４０、１４０を走行し、前記第１の断面に関して４つ対４つにグループ分けて配置され、第１の関節移動軸Ｐ−Ｐの前にこれらが前記断面を横断することによって前記肘部材７５の第１の関節摺動面８０を走行する。

【0644】

一実施形態によれば、肘部材の回転関節１７１の動きに専用の２本の作動ケーブル９０、１９０は、前記肘部材７５で終端する。残りの６本のケーブル９０、１９０は、肘の回転関節１７１の摺動側面４０、１４０に沿って続き、前記第２の関節軸の前に第２の断面を横断する。終端部材の第１の部分１７７及び終端部材の第２の部分２７７への第２の部材７２、第３の部材７３、及び第４の部材７４の周りのテンドンの次の進行は、手首構成の記載において前述したものと類似である。

【0645】

一実施形態によれば、関節装置７０及び終端装置７７を形成する全ての部材は、２つの直交する作業平面Ｘ−Ｙ、Ｙ−Ｚ上で行われるワイヤＥＤＭによって製造される。

【0646】

一実施形態によれば、第１の部材７１の製造は、加工すべき円筒状の部片１１７から始まり、前記第１の部材は、シャフト６５への同心挿入を可能にする２つの円形面を呈する。

【0647】

一実施形態によれば、前記円形面は、固定ピン７６によるシャフト６５の前記第１の部材の強固な取り付けを可能にする、貫通孔などの下部の嵌合機構を有する。前記第１の部材７１は、遠位部に回転関節１７１を支持する２つの機構を有し、その各々が、前記第１の関節移動軸Ｐ−Ｐを中心とした円筒状シート、及び側方肩面を特徴とする。

【0648】

一実施形態によれば、ピンホール７９などのワイヤＥＤＭによって加工される全ての孔は、切断ワイヤ１１５の通過により生じる余分の加工溝４９を有する。

【0649】

一実施形態によれば、器具軸Ｘ−Ｘ及び第１の関節移動軸Ｐ−Ｐを含む前記第１の断面が定められており、第１の部材７１は、２つの対向テンドン摺動面４０、１４０を有し、当該２つの対向テンドン摺動面４０、１４０は、対称的対向し、すなわち、前記断面に対して鏡面対称であり、それぞれが丸い形状を有する。

【0650】

一実施形態によれば、ワイヤＥＤＭによって加工され、各摺動面８０、１８０、４０、１４０は、切断プロファイル１１０に沿って直接移動する平行な直線状の母線の掃引運動によって形成される。

【0651】

一実施形態によれば、作動ケーブル９０は、３本ずつの２つのグループで、第１の部材７１における互いに対向する２つの摺動側面４０、１４０のそれぞれに沿って摺動し、第１の回転軸の前で前記断面を横断し、その後、走行し続けて第２の部材７２上へ進む。

【0652】

一実施形態によれば、前記第２の部材７２は、円筒部を有する前記第１の関節移動軸Ｐ−Ｐの周りに配設された関節摺動面８０を近位に有する。

【0653】

一実施形態によれば、前記関節摺動面８０は、ワイヤＥＤＭ切断プロファイルに続き、平行な直線状の母線によって形成される。

【0654】

一実施形態によれば、第１の関節移動軸Ｐ−Ｐの周りの第１の部材７１の関節は、ピン保持機構７６及び側方肩面を特徴とする。２つのテンドン終端機構８２は、第２の部材７２の側面に設けられ、結び目又は接着によって第２の部材の第２のテンドン終点９２の固定を可能にする。遠位に、第３及び第４の回転関節の２つの支持機構は、それぞれ、第２の関節移動軸Ｙ−Ｙの周りのピンホール７９及び側方肩面を特徴とする。

【0655】

一実施形態によれば、第２の関節移動軸Ｙ−Ｙは、第１の関節移動軸Ｐ−Ｐに直交している。ワイヤＥＤＭによって加工されるため、ピンホール７９は、切断ワイヤ１１５により生じる加工溝４９を有する。

【0656】

一実施形態によれば、第３の部材７３は、第２の関節移動軸Ｙ−Ｙの周りに設置されたピンホール７９を特徴とする。第３の部材７３は、関節ピンのシート及び関連する側方肩面によって第２の部材７２に嵌合される。作動ケーブル９０、１９０の巻取面８６により、第２の関節移動軸Ｙ−Ｙと同心の巻取面８６の周りに作動ケーブル９０、１９０を巻き付けることが可能となる。

【0657】

第３の部材７３の側面には、テンドン終端機構８２及びテンドン固定点８２が設けられている。テンドン終端機構８２は、テンドン９０の通過を可能にし、テンドン固定点８２は、結び目によって規定された第３の部材７３の第２のテンドン終点９２、１９２を保持する。

【0658】

一実施形態によれば、終端部材の第１の部分１７７及び終端部材の第２の部分２７７は、第２の部材７２に接合され、同一の第２の関節移動軸Ｙ−Ｙを共有する。

【0659】

一実施形態によれば、終端部材の第１の部分１７７は、終端部材の第２の部分２７７の形状を鏡像反転している。

【0660】

一実施形態によれば、第３の部材７３に存在する終端装置７７が、例えばメスのブレードに類似する外科手術又は顕微手術式の医療器具６０である場合、第３の部材７３は、第２の部材７２に個別に嵌合することができる。

【0661】

一実施形態によれば、終端装置７７が、それ自体、例えばメスのブレード又はレーザ光処置用の光ファイバのテンドンキャリアに類似する外科手術又は顕微手術式の医療器具６０である場合のみ、端子部材７７は、前記第２の部材７２に個別に接合することができる。この場合、関節装置７０は、特にピッチ及びヨーの２つの運動自由度のみを有し、把持自由度を失っている。

【0662】

一実施形態によれば、終端部材の第１の部分１７７及び終端部材の第２の部分２７７は、切断用のマイクロ装置、ストレート把持を提供する終端マイクロ装置、アングル把持を提供するマイクロ装置、針ホルダー、及び図２５〜図２７に図示しているような他の従来の顕微手術用器具など、それぞれ一定の異なる終端装置７７と嵌合することができる。終端装置は、顕微手術外科医２００によるそれらの認識及び使用を容易にするために従来の顕微手術用器具先端の外形、大きさ、及び機能性を再現している。

【0663】

一実施形態によれば、固定ピン７６は関節装置７０の部材のピンホール７９に挿入される。固定ピン７６は、好ましくは硬質金属で作製され、摺動摩擦を低減するように調整及び研磨される。

【0664】

一実施形態によれば、固定ピン７６は、回転関節１７１の関節移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙに対応して配置されるピンホール７９と嵌合する際に締めしろを有する。

【0665】

一実施形態によれば、固定ピン７６は、巻取面８６に関連するピンホール７９内に許容量又は隙間を有する。

【0666】

一実施形態によれば、第１の部材７１と第２の部材７２との間の固定ピン７６による接続は、実質的に＋９０°〜−９０°内に含まれる関連する作動角で第２の関節移動軸Ｐ−Ｐを中心に回転するのに適した回転関節を形成する。

【0667】

一実施形態によれば、第２の関節部材７２と終端部材の第１の部分１７７と終端部材の第２の部分２７７との間の単一固定ピンによる接続は、実質的に＋９０°〜−９０°の範囲内に含まれる関連する作動角度で前記３つの部材７２、１７７、部材２７７の間の回転関節を形成する。前記関節は、医療器具６０のヨー及び把持を特徴とする２つの自由度を規定する。

【0668】

一実施形態によれば、ポリマーテンドン９０、１９０は、いくつかの方法で終端することができる。それらの方法によってポリマーテンドン９０、１９０が強固に固定され、その結果、それらに張力を与えることができ、更にこのような張力が関節部材、又はそれらが接続されている部品にも伝達され、その運動を駆動する。

【0669】

一実施形態によれば、テンドン９０は、テンドン終端機構８２を通過し、前記テンドン固定点８２に位置するテンドン９０自体で形成された結び目によって係止される。

【0670】

一実施形態によれば、例えば第２の部材７２の作動のために使用されるテンドン９０を固定する第２の方法は、テンドン固定点８２の周りでテンドン９０のループを通過させるとともに、テンドン９０の両端に張力を与え、その結果、テンドン９０は、その両側が単一のテンドン９０として機能し、受ける荷重が半減される。

【0671】

一実施形態によれば、テンドン９０の第３の固定方法は、この使用を意図したテンドン固定点８２にテンドン部を挿入し、また、例えば、第１の終点９１を、テンドン駆動システム５０の機械的伝達ボックス６２の下部フレーム５９に接着するのに使用されるもののような、テンドン９０が作製されたポリマーに特定の接着剤を使用する。

【0672】

一実施形態によれば、関節装置７０は、３つの運動自由度、特に、第１の部材７１と第２の部材７２との間の１つのピッチ自由度、第２の部材７２と第３の部材７３との間の１つのヨー自由度、終端部材の第１の部分１７７と終端部材の第２の部分２７７との間の１つの把握又は把持自由度を特徴とする。

【0673】

一実施形態によれば、第２の関節部材７２、終端部材の第１の部分１７７、及び終端部材の第２の部分２７７はそれぞれ、前記第１の関節移動軸Ｐ−Ｐ及び前記第２の関節移動軸Ｙ−Ｙを中心に独立に移動することができる。医療器具６０の移動は、回転関節によって互いに接合された部材を通って走行する作動ケーブル９０によって行われる。

【0674】

一実施形態によれば、１対のテンドン９０、１９０は、終端部材の第１の部分１７７に関連付けられた１対のアゴニスト（ａｇｏｎｉｓｔｉｃ）テンドン及びアンタゴニスト（ａｎｔａｇｏｎｉｓｔｉｃ）テンドンとして作用するのに適した、テンドン９０及び対向テンドン１９０を含む。更に、１対のテンドン９０、１９０は、終端部材の第２の部分２７７に関連付けられた１対のアゴニストテンドン及びアンタゴニストテンドンとして作用するのに適した、テンドン９０及び対向テンドン１９０を含む。更に、１対のテンドン９０、１９０は、第２の関節部材７２に関連付けられた１対のアゴニストテンドン及びアンタゴニストテンドンとして機能するのに適した、テンドン９０及び対向テンドン１９０を含む。

【0675】

一実施形態によれば、１対のアゴニスト及びアンタゴニストテンドンを作動させるのに適したテンドン９０及び対向テンドン１９０を含む１対のテンドン９０、１９０は、終端部材の第２の部分２７７に回転運動を伝達し、前記第２の関節移動軸Ｙ−Ｙを中心に、第１の関節部材７１の摺動側面４０を通って走行し、前記断面を横断し、第２の関節部材７２の関節摺動面８０上を走行し、次いで分かれて、それぞれが反対方向に終端部材の第２の部分２７７の巻取面８６に巻き付けられ、結び目で終端する。２つのテンドン９０、１９０のうちの１つが張力を与えられるか、又は解放されると、当該テンドンが第１の関節部材７１の摺動面４０上を摺動し、第２の関節部材７２の摺動面８０を通るとともに、固定プーリ上のようにそれ自体が巻き付くか、又は第４の関節部材の巻取面８６上で巻き戻す。

【0676】

一実施形態によれば、テンドン９０及び対向テンドン１９０からなる更なるテンドン対９０、１９０は、終端部材の第２の部分２７７を作動させるのと同様に、終端部材の第１の部分１７７を作動させる。

【0677】

一実施形態によれば、１対のアゴニスト及びアンタゴニストテンドンとして作用するのに適したテンドン９０及び対向テンドン１９０からなる更に別のテンドン対９０、１９０は、第２の関節部材７２を第１の関節移動軸Ｐ−Ｐの周りに移動させ、医療器具６０の前記断面に対して片側における第１の部材７１の摺動側面４０、１４０の上を走行し、前記断面を横切って、反対方向に第２の関節部材７２の関節摺動面８０にそれら自体を反対方向に巻き付き、テンドン固定点８２で終端する。具体的には、第２の関節部材７２の各作動テンドン９０、１９０は、ループ状に形成され、それぞれのテンドン固定点８２の周りを通過し、二つ折りで戻り、対向テンドンの走行経路と類似の経路に沿って、巻取面８６、関節摺動面８０、及び摺動側面４０を通過する。

【0678】

一実施形態によれば、一回転方向において、第１の関節移動軸Ｐ−Ｐを中心に第２の関節部材７２を移動させると、テンドン９０、１９０の両方の端部が張力を受ける。更に、終端部材の第１の部分１７７及び終端部材の第２の部分２７７をそれぞれ作動させる２つのテンドン対９０、１９０とは異なり、第２の関節部材７２のテンドン９０の場合、テンドン９０は、移動時に、第２の関節部材７２の摺動面を滑り通過するのではなく、それがプーリであるように、前記関節摺動面８０に巻き付くか、又は巻き戻す。

【0679】

一実施形態によれば、６つの独立したテンドン９０は、関節装置７０の３つの運動自由度の作動のために使用されるが、８本のケーブルは、第１の関節部材の摺動側面４０と第２の関節部材７２の摺動側面８０との間の前記断面を横切る。これは第１の関節移動軸Ｐ−Ｐを中心に一方向の移動中に、第２の部材７２の作動ケーブル９０、１９０のループ終端部分が張力を与えられているためである。

【0680】

一実施形態によれば、作動ケーブル９０と関節装置７０の部材との間の摺動面８０、１８０は、摩擦を低減させるように最小表面積に形成されている。テンドン９０、１９０は、横方向の力を回避するように、それらのテンドン経路Ｔ−Ｔが可能な限り、器具軸Ｘ−Ｘに平行であるように維持され、第２のテンドン終点９２で終端する。

【0681】

一実施形態によれば、テンドン９０の交差、及び関節摺動面４０と第１の回転軸Ｐ−Ｐとの間に前記断面を横断することは、テンドン９０がその移動中に関節摺動面８０を離れることを防ぎ、テンドン９０、１９０の一定の長さ及び角度を保証する。

【0682】

ＥＤＭによる３次元組立可能な機械的マイクロコンポーネントを加工する方法を以下に記載する。特に、当該方法は、顕微手術における応用のために４ｍｍ未満の特徴的な外径を有する関節装置７０の製造を考慮する。更に、経済的に持続可能な製造プロセスの確立のための基本的要素であり、かつ要求される精度を保証することができる、特定の加工治具１１２の主な特徴を以下に説明する。

【0683】

一実施形態によれば、多くの機械的細部及び高レベルの精度を有するマイクロ部品を製造する必要性には、構造材料として硬質金属の使用を必要とし、部品の加工プロセスとしてワイヤＥＤＭを必要とする。既知であるように、ＥＤＭは、サブトラクティブ（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）製造プロセスであり、当該プロセスにおいて、材料は導電片によって除去される。導電片自体と電極とは、水又は油などの誘電性液体によって分離されており、材料の所望の形状が得られるまで、導電片と電極との間は、電圧差が維持され、一連の放電電流が発生する。特に、ワイヤＥＤＭ加工の間に、ワークピース１１７は固定された状態に保持され、誘電性液体浴に浸漬され、例えば、銅又は黄銅製の、直径が０．５ｍｍ〜０．０２ｍｍの間で変動する金属切断ワイヤ１１５が、２つのボビンの間で走行し続ける。切断ワイヤ１１５は、コンピュータ数値制御システムによって駆動されている上側ガイドと下側ガイドとによって水平な平面に維持され、２次元切断プロファイルを実行する。ガイドの動きは非常に精密であり、全体的な加工分解能は１ミクロン（μｍ）に近いが、平面切断は三次元部品の製造を実質的に制限している。いくつかの先進的加工機が、水平面内において独立に移動可能な上部ガイドを有するが、複雑な３Ｄ部品を生産する能力は実質的に向上していない。

【0684】

ワイヤＥＤＭの主な利点は、
硬質金属を加工する可能性、
工具と加工すべき部片１１７との間に直接な接触がないこと、
歪みなしで繊細な細部を加工することができること、
良好な表面仕上げを得ることができること、
非常に低い公差を維持しながら、複雑な形状、又は従来の切削器具で製造することが難しいものを製造することができること、
を含む。

【0685】

各々の切断面のため、各単一の金属製ワークピース１１７を加工機に固定するための手動過程、及びその後加工機自体の較正は、部品の製造中の非常に遅い過程であり、個別に製造されるマイクロ部品間の完全な嵌合を妨げる最大の幾何誤差をもたらす過程でもある。

【0686】

一実施形態によれば、製造時間を実質的に短縮し、かつ製造されたマイクロ部品の正確な嵌合に必要な精度を保証するために、この使用に特に意図した加工治具１１２を提供する。当該方法は、全てのワークピース１１７の同時の固定及び加工を可能にする機械的支持を提供し、単一の切断プロファイル１１０および単一の較正ステップによって、１つ以上の異なる平面における関節装置７０の少なくとも一部の組立を簡素化する。

【0687】

１つの可能な動作モードによれば、加工治具１１２の正面は、非常に厳しい公差、すなわち少なくともＨ６ｈ５の公差でワークピース１１７を保持するのに適した部材孔１１６を有する。

【0688】

１つの可能な動作モードによれば、加工治具１１２の正面は、階段状の側面に短い貫通孔を通すことを可能にする「階段状」プロファイルを有する。

【0689】

１つの可能な動作モードによれば、グラブねじＭ２は、ワークピース１１７を加工治具１１２に固定し、成功のＥＤＭ工程の基本である、ワークピース１１７と前記加工治具１１２との良好な導電性を保証する。

【0690】

１つの可能な動作モードによれば、グラブねじは、それらがねじ込まれる平面下で見えない状態、すなわち、無頭状態である。これは、ＥＤＭ加工機のバイスでそれらの平面に沿って治具を固定するのを制限することを回避するためである。

【0691】

１つの可能な動作モードによれば、グラブねじ、及びグラブねじに関連するねじ孔の代替として、ワークピース１１７を加工治具１１２に固定し、かつ前記加工治具１１２で良好な導電性を保証するため、導電性接着剤の使用することである。

【0692】

１つの可能な動作モードによれば、加工治具１１２上で、ワークピース１１７は、それらが作業平面、例えばＸ−Ｙ、Ｙ−Ｚ平面で重ならないように配置される。そうすることによって、ワイヤの単一の連続的な切断プロファイル１１０を設けることによって、各ワークピース１１７における各平面に対して、異なる独立した細部又はプロファイルの切断が可能になる。

【0693】

１つの可能な動作モードによれば、２つの隣接するワークピース間の隙間又は非オーバラップセクションは、加工治具１１２の寸法を可能な限りコンパクトに保つように最小化される。このように、上部ガイドと下部ガイドとの間の距離を最小にすることが可能になり、加工精度が向上される。

【0694】

１つの可能な動作モードによれば、金属基準棒１１８は、加工治具１１２に挿入され、加工治具１１２及びワークピース１１７が加工機に取り付けられると、にＥＤＭ加工機の較正に使用される。

【0695】

１つの可能な動作モードによれば、全てのワークピース１１７が載置された所与の加工治具１１２、及び加工に使用されるＥＤＭ加工機に対する第１の較正が設けられ、１回のみ実行される。当該第１の較正は、ＥＤＭ加工機及び加工治具１１２の幾何誤差、例えば、基準棒１１８とワークピース１１７との間の相対位置などに関する全ての誤差を特定及び補正することができる。

【0696】

１つの可能な動作モードによれば、ワークピース１１７の位置が様々な切断面において、基準棒１１８に対して定められると、切断プロファイル１１０は、基準位置と実際の位置のあらゆる差を考慮に入れて生成される。

【0697】

１つの可能な動作モードによれば、前記第１の較正は、ＥＤＭ加工機が変更された場合、又は新たな加工治具１１２が使用されている場合にのみ繰り返される。

【0698】

１つの可能な動作モードによれば、ワークピース１１７が載置された加工治具１１２が切断前にＥＤＭ加工機のバイスに固定されるたびに、第２の較正手順が予測され、又は切断較正が較正棒１１８上でのみ行われる。当該切断較正プロセスは、治具の手動固定に関連する幾何学的オフセット及び誤差を取り除き、基準棒の軸に対する機械参照システムの原点を識別する。

【0699】

１つの可能な動作モードによれば、加工治具１１２をＥＤＭ加工機のバイスに正確に固定するために、前記加工治具１１２は、互いに対向して平行する少なくとも一対の締結面又は固定面１１３，１１４と、平坦な後部Ｘ−Ｚ面とを有し、前記一対の締結面又は固定面１１３，１１４は、バイスの顎部によって把持されるように調整され、前記平坦な後部Ｘ−Ｚ面は、固定面１１３，１１４に対して直交し、バイスのクランプと直交する加工機の基準面と同一平面上にあるように調整される。

【0700】

１つの可能な動作モードによれば、ＥＤＭ加工機において回転テーブルを使用しないことによって、加工治具１１２は、１対の固定面１１３、１１４を有することが必要である。当該１対の固定面１１３、１１４は、平坦で平行であり、マイクロ部品の製造に設けられた各切断面に対して相互に対向するように調整される。

【0701】

１つの可能な動作モードによれば、他の切断面は、加工治具１１２を適切に修正することによって生成することができる。

【0702】

１つの可能な動作モードによれば、第３の直交平面で加工するために、加工治具内の開口部１２５を設けることが必要である。当該開口部１２５を設けることによって、切断ワイヤ１１５が加工治具の内側に挿入されることが可能となり、従って、例えば、加工治具１１２の一部の切断を回避することができる。しかしながら、いくつかの独立した切断プロファイルを、更なる較正を必要とすることなく、利用しなければならない。それでもなお、前記平面における全ての切断プロファイル１１０の端部では、切断ワイヤ１１５を、切断し、次の開口部１２５に再挿入しなければならない。

【0703】

１つの可能な動作モードによれば、関節装置７０の部品の製造に利用される製造プロセスは、工具鋼製の金属円筒からなる４つの加工物１１７を前記加工治具１１２の前面側における部材孔１１６内に挿入することと、次にＭ２サイズのグラブねじでそれらを固定することを含む。

【0704】

１つの可能な動作モードによれば、マイクロ医療用の関節装置７０を形成する全ての３次元マイクロ部品は、金属製ワーク１１７、特に外径３ミリメートル、長さ１２ミリメートルの鋼製円筒から、ワイヤＥＤＭによって２つの平面Ｘ−Ｙ及びＹ−Ｚにおいて加工される。

【0705】

１つの可能な動作モードによれば、ワークピース１１７を載置された加工治具１１２は、固定用の基準平面として固定面１１３、１１４を使用することによってＥＤＭ加工機のバイスに固定され、次にＸ−Ｙ平面での較正は、加工治具１１２に強固に取り付けられた基準棒１１８の軸を、基準として用いて行われる。Ｘ−Ｙ平面で、加工治具１１２に固定された全てのワークピース１１７を加工する第１の切断プロファイル１１０が行われる。

【0706】

１つの可能な動作モードによれば、加工治具１１２は次に、加工機から取り外され、加工治具１１２の前記第２の平面Ｙ−Ｚに沿って加工するように９０°回転され、再装着される。

【0707】

１つの可能な動作モードによれば、第２の加工平面Ｙ−Ｚに対する第２の較正が行われ、次に第２の切断プロファイル２１０の切断が実行される。

【0708】

１つの可能な動作モードによれば、ＥＤＭ加工機に回転又は配向可能なテーブルを設けることによって、切断較正プロセスを１回だけ行い、１つの切断プロファイルと次のプロファイルとの間で必要に応じて作業平面を回転させることが可能である。

【0709】

１つの可能な動作モードによれば、第２の切断プロファイル２１０の端部において、製造される部品はワークピースから完全に取り外され、ＥＤＭ加工機の機械槽内に収集することができる。

【0710】

本発明の一態様によれば、ロボットアセンブリを提供することにより、信頼性が高く、正確かつ容易に制御可能な方法によって、作業容積内の少なくとも１つの関節医療器具の位置決め及び動作制御が可能である。

【0711】

ロボットアセンブリを提供することにより、本発明の一態様によれば、それぞれが作業空間内で操作可能な１つの関節装置を有する医療器具の少なくとも２つによって、接合された医療器具の位置決め及び同時動作を、信頼性が高く、正確かつ簡便に制御可能な方法で、前記医療器具の終端部で患者の全ての身体部位に到達可能のように、制御することが可能である。

【0712】

画像取り込みシステムを含むが、一体化された顕微鏡を有しない本発明の一態様に係るロボットアセンブリを提供することにより、前記アセンブリのコスト及び物理的容積を制限することが可能であり、既存の顕微鏡の取付に適合可能なコンパクトなプラットフォームが実現され、後付け操作が可能となる。

【0713】

医療器具の終端部の移動中に、大きな移動範囲を必要とする可動部品が可能な限り少なく備える、本発明の一態様に係るロボットアセンブリを提供することにより、低負担の顕微手術用ロボットアセンブリを提供することが可能であり、顕微手術外科医の快適性を改善する。例えば、手術台のすぐ近くにいる間に遠隔操作することができ、したがって、手術部位を見て直接アクセスすることができる。また、例えば、手術部位にアクセスするとき、ロボットの可動部品との衝突を回避することによって手術チームの全体的な作業状態を改善するとともに、ロボットの運搬又はロボットアセンブリの周囲の人若しくは空気の流れを簡素化することができる。同様に、１人の患者に対し、２つ以上のロボットアセンブリを同時に使用することが可能になる。

【0714】

本発明の一態様に係る制御装置を提供することにより、遠隔操作マスタインターフェースを簡素化することが可能であり、その機能を制限することなく、より直感的かつ快適にすることができる。同時に、制御装置の十分な熟練度を達成するために、顕微手術処置において必ずしも専門ではない外科医にとって、必要な訓練時間が短縮される。

【0715】

従来の外科手術又は顕微手術器具の形状を再現するのに適した制御器具を有する、本発明の一態様に係る顕微手術用ロボットアセンブリを提供することにより、操作の精度を損なうことなく、外科医にとって遠隔操作用の熟知するマスタインターフェースを提供することが可能である。

【0716】

同時に、本発明の一態様によれば、電磁波３次元追跡装置に結合された少なくとも１つのセンサを設けることにより、前記制御器具は、従来の外科手術又は顕微手術器具の機能を再現するのに適するとともに、３次元空間における完全な運動自由度を可能にし、また、例えば、手術台と顕微鏡との間に制御装置を容易に再配置することを可能にする。更に、応答時間に関しても、ロボットシステムの良好な性能が保証されている。

【0717】

同時に、本発明の一態様によれば、ロボットアセンブリ及び検出装置を共通の参照システムに関連付けるのに適したコンパクトな制御装置及び少なくとも１つのセンサを設けることにより、簡便な方法で前記制御装置を自在に配置することが可能であり、例えば前記制御装置は手術台の隣、顕微鏡に近い支持台上、又は顕微鏡を覗いている外科医にとって人間工学的と考えられる位置に配置することができる。

【0718】

少なくとも１つの開口センサを備えた、例えば、鉗子のピンセットなど、先端に少なくとも１つの関節を有する従来の顕微手術用器具の形状を再現する本発明の一態様に係る制御器具を提供することにより、精密で熟知する方法で、接合した医療装置の開閉、及び把持動作を制御することが可能である。

【0719】

本発明の一態様に係るテンドンによって動かされる関節装置を備える医療器具を提供することは、例えば、チャネル又はシースの提供を排除することによって、その機械加工の複雑さを低減し、使用又は組立中にその信頼性を低下させることなく、医療器具の極限の小型化を可能にする。

【0720】

非金属材料、例えばポリマー材料で作製された作動ケーブル又はテンドンを含む、本発明の一態様に係る関節装置を設けることにより、前記テンドンの曲率半径及び前記テンドンの摩擦係数を減少させ、結果的に関節装置を更に小型化することが可能である。

【0721】

前記テンドンの摺動用の全て平行な母線を有する線織面、及び前記表面と特有の幾何学的関係で配置されたテンドン終端機構を有する、本発明の一態様に係る関節装置を提供することにより、テンドン案内チャネル又はシースなしで作用することが可能であり、なおテンドンの平行性を保証し、従って、関節装置の極限の小型化を可能にする。

【0722】

本発明の一態様に係る製造方法と、切断線が互いに平行に保たれるような方法で複数のワークピースの同時位置決めを保証するのに適した加工治具を提供することにより、複数のワークピースにおける各切断面のＥＤＭ切断ワイヤによって単一の切断経路を得ることが可能である。このようにして、非常に細密で小さな形状が加工される場合であっても、高い公差で前記部品における平行な表面を生成することが可能である。

【0723】

本発明の一態様に係る製造方法を提供することにより、高精度を保証するマイクロ機械部品及び医療及び／又は外科手術用途に適した表面を製造することが可能である。

【0724】

本発明の一態様に係る製造方法を提供することにより、既知の解決法に対してより迅速に、且つ結果的に、よりコスト効率よく医療器具を製造することが可能である。

【0725】

本発明の一態様に係る加工治具、並びに製造方法を提供することにより、加工機内のワークピースを繰り返し位置決めする場合でも、高速かつ効率的なプロセスを得ることが可能である。

【0726】

複数の切断面の切断プロセスを加速させる、本発明の一態様に係るＥＤＭ用の改良された加工治具を提供することにより、機械較正を目的とする過程の回数及び継続時間を低減させることが可能である。

【0727】

空洞及び隆起を含むマイクロ機械部品、材料の２つのプロング８１の間に溝を残しても、その加工を可能にする、本発明の一態様に係る電食用の製造方法を提供することにより、孔を加工する必要なくピン保持機構を形成するのに適し、加工時間を大幅に低減することが可能である。

【0728】

本発明の一態様に係るテンドン駆動システムを設けることにより、テンドンを押圧し、前記テンドンの少なくとも一部分に引張荷重を生成するのに適したプッシャアセンブリのみによって前記テンドンの移動を保証することが可能である。このようにして、駆動システムは、例えば、テンドンの一部分にくっつくことによって、又はテンドンの一部分をウインチの周りに巻き付けることによってテンドンを引っ張ることを回避する。

【0729】

本発明の一態様に係るテンドン駆動システムを設けることにより、前記駆動装置の部品の数及び複雑性が低減し、それらの部品が載置されていないときの部品のバックラッシュが回避可能であることが、その信頼性又はその精度を低下させることなく、システムを極限の小型化に適したものにする。

【0730】

本発明の一態様に係るテンドンを提供することにより、耐久性又は信頼性に関してその性能を低下させることなく、前記テンドンの外径寸法の縮小を可能にし、結果としての外径寸法の縮小が可能になる。

【0731】

本発明の一態様に係るテンドンを提供することにより、既知の解決法に対して、前記医療器具の少なくとも一部分における前記テンドンの摺動摩擦に関する性能の向上を保証することが可能である。

【0732】

本発明の一態様に係る、テンドン及びテンドン交換方法を提供することにより、既知の解決法に対して前記器具の作業寿命を延ばすことが可能である。

【0733】

非金属材料、例えばポリマー材料で製造された、本発明の一態様に係るテンドンを提供することにより、前記テンドンの曲率半径及び前記テンドンの摩擦係数を低下させることが可能であり、結果的に前記テンドンを備える医療器具の小型化を向上させることが可能である。

【0734】

本発明の一態様に係るテンドンを提供することにより、医療器具内にテンドン案内管又はシースを設けることなく作用することが可能であり、複数のテンドンの間の平行性が保証され、従って、医療器具の極限の小型化が可能である。

【0735】

上述したように、第２のテンドン終点９２を含むテンドン９０を設けることにより、関節装置７０を得ることが可能である。当該関節装置部材は、前記テンドン９０が互いに干渉しないようにテンドン９０の経路を容易にするテンドンガイド又はチャネルを必要としない。実際には、前記テンドン終点９２の幾何学的位置は、前記テンドン９０が互いに実質的に平行であり、かつ前記摺動面４０、８０に平行に走行するように選択される。

【0736】

摺動面、例えば、前述したような摺動側面４０及び関節摺動面８０を設けることにより、前記テンドンは、低摩擦の関節装置を滑り通過することが可能である。

【0737】

前記摺動面４０、８０と、前記第１のテンドン終点９１及び前記第２のテンドン終点９２の幾何学的位置との協調により、テンドンと摺動面との間の摩擦力、ならびに第１のテンドン終点９１及び第２のテンドン終点９２における締結反動力が互い実質的に平行であり、且つ同一の軸に沿っていることを保証することが可能である。

【0738】

前記摺動面４０、８０と、前記第１のテンドン終点９１及び前記第２のテンドン終点９２の幾何学的位置との協調により、前記医療器具６０の極限の小型化を実現することが可能である。例えば、このようにして、一定の閾値を超えて小型化するのに適していないプーリ及び／又は他のテンドンガイドを設けることなく、作用することが可能である。例えば、一実施形態によれば、前記医療器具のシャフト６５は、外径が３ミリメートルであり得る。

【0739】

曲率半径を１ミリメートル以下に維持するテンドン９０を設けることにより、例えば、前記関節装置７０の少なくとも一部分が移動軸Ｐ−Ｐ、Ｙ−Ｙに対して移動するとき、ループの形成を回避するように、前記関節装置７０の前記部材７１、７２、７３、７４、７５、７７、７８、１７７、２７７に少なくとも部分的に巻き付くテンドン経路Ｔ−Ｔを設計することが可能である。

【0740】

前記テンドン駆動システム５０、及び前述したように、隆起及び／又は結び目、及び／又は接着された、前記第１のテンドン終点９１及び前記第２のテンドン終点９２を有するテンドン９０、１９０を設けることにより、高精度でテンドン９０、１９０を装着及び容易に交換することが可能であり、前記医療器具６０の作業寿命を延ばす。更に、ポリマー材料製のテンドンを設けることにより、関節装置７０の部材は、作用状態の間に損傷を受けない。

【0741】

テンドン９０のテンドン偏向可能部分９３上に設置された状態であり、押圧するのに適したプッシャアセンブリ９４を少なくとも有するテンドン駆動システム５０を設けることにより、前記テンドンを圧迫することなく、又はそれらのテンドンをキャプスタンに巻き付けることなく、前記テンドンを作動させることが可能である。

【0742】

このようにして、作業状態にあるときにそれらを損傷することを回避することができ、従って、前記テンドン及び前記医療器具６０の寿命を延ばし、維持費を減らすことが可能である。

【0743】

前述したように、テンドン駆動システム５０を設けることにより、テンドン駆動システム５０内のバックラッシュを最低限に抑え、常に所定の予負荷を提供することが可能である。

【0744】

実質的に直線状のプッシャアセンブリを設けることにより、スライド及び圧電アクチュエータなどのマイクロメトリック作動システムを統合して、テンドンの引張荷重を制御するとともに、正確な長さのテンドンを解放する及び引っ張ることが可能であり、所望の量だけ、例えば、移動軸の周りに、前記医療器具の少なくとも一部分を移動させることが可能となる。

【0745】

無菌バリアにわたって関節装置と協働するのに適したテンドン駆動システムを設けることにより、信頼性が高く、無菌の医療器具の製造が可能となる。

【0746】

前述したように、ＥＤＭに基づく製造方法を提供することにより、加工機における１つの配置ステップのみで関節装置全体を製造することが可能であり、加工の信頼性又は精度を低下させることなく、製造時間及びコストを低減することができる。

【0747】

本発明の一態様に係る製造方法を提供することにより、平行な母線を有する線織面を有する関節装置の関節部材を、その上を摺動して通過するテンドンが前記関節部材に対して定常経路を維持することが可能なように製造することが可能である。これにより、テンドンと関節部材の摺動面との間の摩擦を最小限に抑えることができ、関節装置の小型化が容易になる。

【0748】

前述したように、ＥＤＭに基づく製造方法を提供することにより、熱刺激のみをワークピースに伝達するのに適しているため、サブミリメータ寸法の部品を得ることが可能であり、医療器具６０の極限の小型化を可能にする。また、単一の通過で複数のワークピースにおける切断を施すことにより、満足できる切断精度を維持する。

【0749】

単一のワイヤ通過で、加工後に、一緒に組み立てられる複数のワークピースにおける部品の切断を行うのに適した本発明の一態様に係るＥＤＭの工具及び方法を提供することにより、プロング、ピボットホール、関節部材のプロファイルなどの回転関節機構を形成するのに特に適した、ミリメートルの精度での嵌合を得ることが可能である。従って、スナップ嵌めによって、又は同じ部品間の制御されたバックラッシュによって部片を確実に取り付けることができる。

【0750】

従来の外科器具及び操作者用の人間工学的支持要素を含む制御装置を再現する少なくとも１つの制御器具を備えるロボットアセンブリ１００を提供することにより、外科医の熟知度及び人間工学性を改善することができ、結果として外科手術の結果及び患者の快適性の向上が可能である。

【0751】

アーム部材の機械的構造を有するマクロ位置決めアームと、高剛性関節とを備える、本発明の一態様に係るロボットアセンブリを提供することにより、器具の終端部における構造的な機械的振動を回避することができ、従って、外科医の作業を容易にすることができる。

【0752】

上述した実施形態のいくつかの組み合わせは、添付図面により示されているが、当該分野の専門家であれば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、図示に示されていない組み合わせを構成することができるであろう。

【0753】

特定的且つ一時的な要求を満たすために、当業者は、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、他の機能的に等価な要素による複数の修正、適応、及び置換を行うことができる。

【符号の説明】

【0754】

７ 作業容積、又は共通作業空間容積
９ テンドン
１６ 交点
１８ 近位テンドン部
１９ 遠位テンドン部
２０ 制御装置
２１ 制御器具
２２ 検出装置
２３ 接続ケーブル
２４ 通信及び電力ケーブル
２５ 操作者支持表面
２６ 状態信号灯
２７ 操作者支持要素
２８ ピストンセンサ
２９ 先端センサ
３０ マクロ位置決めアーム
３１ 第１のアーム部材
３２ 第２のアーム部材
３３ 第３のアーム部材
３４ 第４のアーム部材
３５ 解放ボタン、又はブレーキ解放ボタン
３６ 直線スライドガイド
３７ 手動ノブ
３８ 支持部材
３９ 取付機構
４０ 摺動面
４１ マイクロ位置決め装置
４３ 回転ダイヤルナット
４５ ビデオカメラ
４６ 電動回転関節
４７ 基部
４８ プランジャ係止孔
４９ 加工溝
５０ テンドン駆動システム
５１ 第１の電動スライド、又は第１の電動微小スライド
５２ 第２の電動スライド、又は第２の電動微小スライド
５３ 第３の電動スライド、又は第３の電動微小スライド
５４ 第１のスライドレール
５５ 第２のスライドレール
５６ 第３のスライドレール
５７ フレーム
５８ 第１のフレーム部、又は上部フレーム
５９ 第２のフレーム部、ドラム、又は下部フレーム
６０ 医療器具、マイクロ器具、又は外科手術用マイクロ器具
６１ モータ収容部
６２ 機械式伝達ボックス
６３ 摺動側面の鋭い縁部
６４ 滑走側面の連続面
６５ シャフト、又は中空シャフト
６７ 制御装置基部構造体
６８ 制御装置の先端部
６９ 制御装置の鉗子関節
７０ 関節又は多関節装置
７１ 第１の部材、第１の関節部材、又は第１のリンク
７２ 第２の部材、第２の関節部材、又は第２のリンク
７３ 第３の部材、第３の関節部材、又は第３のリンク
７４ 第４の部材、第４の関節部材、又は第４のリンク
７５ 肘部材、又は肘リンク
７６ 固定ピン
７７ 終端装置、終端部材、又は終端部
７８ 手首部材又は手首関節部材
７９ ピンホール
８０ 摺動面又は関節摺動面
８１ プロング
８２ テンドン終端機構、又はテンドン固定点
８３ 表面
８４ テンドン締結面
８６ 巻取面、又は線織巻取面
８７ 無菌バリア
８８ 肩面
８９ テンドン案内要素
９０ テンドン、作動ケーブル、又はテンドンの第１の対のテンドン
９１ 第１の終点、第１のテンドン終点、近位テンドン終点、又は第１のテンドン終端
９２ 第２の終点、第２のテンドン終点、遠位テンドン終点、又は第２のテンドン終端
９３ テンドン偏向可能部分又は偏向可能部分
９４ プッシャアセンブリ又は押圧手段
９５ 押圧要素、ピストン、作動ピストン、又は線形作動ピストン
９６ プランジャ又は摺動シャフト
９７ 案内要素、テンドン案内要素、又は案内プーリ
９８ プランジャアイドルプーリ
９９ 張力付与要素、オレテンショニング（ｏｒｅｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ）要素、又はばね
１００ ロボットアセンブリ、ロボット外科手術アセンブリ、外科手術用ロボットアセンブリ、顕微手術用のロボットアセンブリ、又は顕微手術用ロボットアセンブリ
１０２ 手術台
１０３ 視覚システム、顕微鏡、又は外科用顕微鏡
１０４ 支持体又はカート
１０５ 足置き台
１０６ 格納式ハンドル
１０７ 電力ケーブル
１０８ 制御パネル
１０９ 通信ケーブル
１１０ 切断プロファイル、又は切断線
１１１ ディスプレイ
１１２ 加工治具
１１３ 固定面の第１の対の第１の固定面
１１４ 固定面の第１の対の第２の固定面
１１５ 切断ワイヤ、ＥＤＭワイヤ、又は放電加工ワイヤ
１１６ 部材孔又は部材シート
１１７ ワークピース又は加工すべき部片
１１８ 基準棒
１２０ 第１の制御装置
１２２ 第１のロッド部
１２３ 第２のロッド部
１２５ ガイド孔又は開口部
１３４ 固定面の第２の対の第１の固定面
１３５ 固定面の第２の対の第２の固定面
１４１ 第１のマイクロ位置決め装置
１４５ プランジャの第１の部分
１４６ プランジャの第２の部分
１４７ 押圧面
１４８ 相互的押圧面
１５０ センサ
１５１ 力センサ
１５２ 圧力センサ
１５３ 近接センサ
１６０ 第１の医療器具
１７０ 第１の関節装置
１７１ 回転関節
１７２ 関節部
１７３ 球面関節
１７７ 終端部材の第１の部分
１９０ 対向テンドン、又はテンドンの第１の対の対向テンドン
１９１ テンドンの第２の対のテンドン
１９２ テンドンの第２の対の対向テンドン
１９４ 対向プッシャアセンブリ又は対向プッシャアセンブリ
１９７ 第１の案内要素、又は第１の案内プーリ
１９９ 対向する張力付与要素、対向予張力付与要素、又は対向ばね
２１０ 第２の切断プロファイル
２２０ 第２の制御装置
２２１ 第２の制御器具
２４１ 第２のマイクロ位置決め装置
２６０ 第２の医療器具
２７０ 第２の関節装置
２７７ 終端部材の第２の部分
２９７ 第２のテンドン案内要素、又は第２のテンドン案内プーリ
３９７ 第３のテンドン案内要素、又は第３のテンドン案内プーリ
４９７ 第４のテンドン案内要素、又は第４のテンドン案内プーリ
２００ 外科医、又は顕微手術外科医
２０１ 患者
２０２ 外科用針
３４１ 第３のマイクロ位置決め装置
３６０ 第３の医療器具
Ｔ−Ｔ テンドン方向又はテンドン経路
Ｘ−Ｘ 長手方向の軸方向、又は器具軸
Ｐ−Ｐ ピッチ軸、又は第１の関節移動軸
Ｙ−Ｙ ヨー軸、又は第２の関節移動軸
ａ−ａ 第１のアーム移動軸
ｂ−ｂ 第２のアーム移動軸
ｃ−ｃ 第３のアーム移動軸
ｄ−ｄ 第４のアーム移動軸
ｅ−ｅ マクロ位置決めアームの基部の長手方向軸
ｆ−ｆ 第１のスライド方向
ｇ−ｇ 第２のスライド方向
ｈ−ｈ 第３のスライド方向
ｒ−ｒ 長手方向の回転軸
Ｘ−Ｙ 第１の切断面
Ｙ−Ｚ 第２の切断面
Ｘ−Ｚ 第３の切断面
θ 軸角度

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40A】

【図40B】

【図41】

【図42】