7052095 外科的ロボットシステム

(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】

(24)【登録日】2022-04-01

(45)【発行日】2022-04-11

(54)【発明の名称】外科的ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20220404BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021000785

(22)【出願日】2021-01-06

(62)【分割の表示】P 2019006589の分割

【原出願日】2014-03-14

(65)【公開番号】P2021053471

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2021-01-29

(31)【優先権主張番号】61/792,508

(32)【優先日】2013-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508221224

【氏名又は名称】ボード オブ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ネブラスカ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ファリター シェーン

(72)【発明者】

【氏名】サントロ クリス

(72)【発明者】

【氏名】シャショー ジェフ

(72)【発明者】

【氏名】クマール ニシャント

(72)【発明者】

【氏名】スチェシアク マテウス

(72)【発明者】

【氏名】ハーマン ジェイソン

【審査官】小河 了一

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５１５０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／００９８８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１３５５０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００９６５０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者において外科的処置を実施するための外科的ロボットシステムであって、その外科的ロボットシステムは、
ａ．前記患者の切り込みを経由して患者の腔内に配置されるサイズのロボットデバイスを含み、
前記ロボットデバイスは、以下のｉからｖの要件を含み、
ｉ．デバイス本体（１２）、
ｉｉ．前記デバイス本体（１２）の遠位端と可動に連結される第一の肩関節（２４Ａ）、
ｉｉｉ．前記デバイス本体（１２）の前記遠位端と可動に連結される第二の肩関節（２４Ｂ）、
ｉｖ．前記第一の肩関節（２４Ａ）に操作的に連結され、以下を含む、第一の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ）、
Ａ．複数の第一の上腕アクチュエーター（１２０）を包含するハウジングを含む第一の上腕（１８Ａ）、
Ｂ．少なくとも１つの第一の前腕アクチュエーター（１８０）を包含するハウジング（２６０）を含む第一の前腕（２０Ａ）、
Ｃ．複数の第一の原動歯車（１２２、１８２）および被動歯車（１２６、１８４）であって、前記第一の上腕アクチュエーター（１２０）および／または前記第一の前腕アクチュエーター（１８０）からの回転運動を、前記第一の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ）の運動に変換するように構成および配置されること、および、
Ｄ．第一の操作コンポーネント（２８Ａ）、
ｖ．前記第二の肩関節（２４Ｂ）に操作的に連結され、以下を含む、第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ｂ）、
Ａ．複数の第二の上腕アクチュエーター（１２０）を包含するハウジングを含む第二の上腕（１８Ｂ）であって、前記の複数の第二の上腕アクチュエーター（１２０）の１つは、前記第二の肩関節（２４Ｂ）に連結されること、
Ｂ．少なくとも１つの第二の前腕アクチュエーター（１８０）を包含するハウジング（２６０）を含む第二の前腕（２０Ｂ）、
Ｃ．複数の第二の原動歯車（１２２、１８２）および被動歯車（１２６、１８４）であって、前記第二の上腕アクチュエーター（１２０）および／または前記第二の前腕アクチュエーター（１８０）からの回転運動を、前記第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ｂ）の運動に変換するように構成および配置されること、および、
Ｄ．第二の操作コンポーネント（２８Ｂ）、
前記外科的ロボットシステムは更に、
ｂ．前記ロボットデバイスと電気通信するコンソールを含み、前記コンソールは前記ロボットデバイスを前記患者の外部からコントロールするために構成され、
前記デバイス本体（１２）は、前記遠位端が前記腔内にあり、前記デバイス本体（１２）の少なくとも一部が腔外にあるように、前記切り込みに挿入されるように構成され、
前記の第一および第二の可動のセグメント化されたアーム（１４Ａ，１４Ｂ）は、前記切り込みを経由した挿入のために、前記デバイス本体（１２）の縦軸と実質的に並行して配置されることが可能であることを含む、外科的ロボットシステム。

【請求項2】

前記第一の前腕、第二の前腕、第一の上腕および第二の上腕アクチュエーター（１２０、１８０）はそれぞれブラシレスＤＣモーターである請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項3】

前記デバイス本体（１２）内に配置され、前記第一の前腕、第二の前腕、第一の上腕および第二の上腕アクチュエーター（１２０、１８０）の内の少なくとも一つと操作的に通信するリジッド－フレックスＰＣＢをさらに含む請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項4】

前記第一の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ）は第一の肘関節（２２Ａ）をさらに含み、前記第一の上腕（１８Ａ）は、前記第一の肩関節（２４Ａ）に対して、ロール、ピッチ、および、ヨーが可能なように構成され、および、前記第一の前腕（２０Ａ）は、前記第一の肘関節（２２Ａ）を経由して前記第一の上腕（１８Ａ）に対してヨーが可能なように構成される請求項３に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項5】

前記第一の操作コンポーネントは、把持コンポーネント、焼灼コンポーネント、縫合コンポーネント、イメージングコンポーネント、灌漑コンポーネント、吸引コンポーネント、操作アームコンポーネント、センサーコンポーネント、および、照明コンポーネントからなる群から選択される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項6】

前記第二の操作コンポーネントは、把持コンポーネント、焼灼コンポーネント、縫合コンポーネント、イメージングコンポーネント、灌漑コンポーネント、吸引コンポーネント、操作アームコンポーネント、センサーコンポーネント、および、照明コンポーネントからなる群から選択される請求項５に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項7】

前記の第一および第二の前腕（２０Ａ，２０Ｂ）は、前記第一および第二の操作コンポーネントのクイックチェンジを可能とするように構成および配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項8】

前記第一および第二のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ，１４Ｂ）は、並行して挿入されるように構成および配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項9】

前記デバイス本体（１２）は、前記患者内で最初の挿入位置に対し回転される、および／または、傾けられるように構成および配置される請求項８に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項10】

前記第一および第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ，１４Ｂ）は、挿入時に、前記第一および第二の前腕（２０Ａ，２０Ｂ）および第一および第二の上腕（１８Ａ，１８Ｂ）が、前記デバイス本体（１２）に対して実質的に垂直に方向づけられるように構成および配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項11】

前記外科的ロボットシステムにおいて、
ａ．前記第一の上腕（１８Ａ）は、前記デバイス本体（１２）に対して、ロール、ピッチ、および、ヨーが可能なように、前記第一の肩関節（２４Ａ）を経由して前記デバイス本体（１２）に操作的に連結され、
ｂ．前記第二の上腕（１８Ｂ）は、前記デバイス本体（１２）に対して、ロール、ピッチ、および、ヨーが可能なように、前記第二の肩関節（２４Ｂ）を経由して前記デバイス本体（１２）に操作的に連結される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項12】

前記ロボットデバイスは、
ａ．第一の肘関節（２６Ａ）、および、
ｂ．第二の肘関節（２６Ｂ）、をさらに含み、
前記第一の前腕（２０Ａ）および第二の前腕（２０Ｂ）は、前記第一および第二の肘関節（２６Ａ，２６Ｂ）を経由して前記第一および第二の上腕（１８Ａ，１８Ｂ）に対してヨーが可能なように構成される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【請求項13】

前記ロボットデバイスは、前記切り込み内に配置されたポートを介して前記腔内に配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年３月１５日に出願され、「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｔｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題された、米国仮出願６１／７９２，５０８からの優先権を主張するものであり、それは、その全体で参照により本明細書中に援用される。［技術分野］

【0002】

本明細書に開示される実施態様は、様々な医療用デバイスおよび関連するコンポーネント（ロボットおよび／またはインビボの医療用デバイスおよび関連するコンポーネントを含む）に関する。特定の実施態様は、様々なロボット医療用デバイス（体腔内に置かれるロボットデバイス、および、体腔内のオリフィスまたは開口部を通して置かれる支持コンポーネントを用いて配置されるロボットデバイスを含む）を含む。さらなる実施態様は、上記デバイスを操作する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

侵襲性の外科的手順は、様々な医学的状態を対処するために必須である。可能な場合は、腹腔鏡検査のような最小侵襲的な手順が好ましい。

【0004】

しかしながら、腹腔鏡検査のような公知の最小侵襲的な技術は、１）アクセスポートを通して挿入される固い道具の使用により生じる可動性制限、および、２）制限された視覚フィードバックに、一部起因して、範囲および複雑性が制限される。ｄａ Ｖｉｎｃｉ（登録商標）Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（カリフォルニア州サニーベールにあるＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．より入手可能）のような公知のロボットシステムもまた、アクセスポートにより制限され、そして、非常に大きくて、非常に高価で、ほとんどの病院で利用できず、および、感覚および運動の能力が制限されるという、さらなる不都合を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際特許出願公開第２０１３／００９８８７号明細書

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１６３９２９号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００６９９４０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

改善された外科的方法、システム、およびデバイスに関する当分野での必要性が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書に開示される様々なシステムおよびデバイスは、医療の手順およびシステムでの使用のためのデバイスに関する。より具体的には、様々な実施態様は、ロボットデバイスを含む様々な医療用デバイス、および、関連する方法およびシステムに関する。特定の実施は、単孔式腹腔鏡（ＬＥＳＳ）の外科的手順での使用のための、そのようなデバイスに関する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】一実施態様に係るロボット外科的デバイスの側面図である。

【図1B】図１のデバイスの正面斜視図である。

【図1C】図１のデバイスの斜視図である。

【図1D】図１のデバイスの端面図である。

【図2A】一実施態様に係るロボット医療用デバイスの内部本体および肩の切断図である。

【図2B】図２Ａのロボット医療用デバイスの回転した切断図である。

【図2C】図２Ａの実施態様に係る医療用デバイスの切断斜視図である。

【図2D】図２Ａの実施態様に係る医療用デバイス本体のさらなる切断斜視図である。

【図2E】図２Ａの実施態様に係るロボットデバイスの下部本体および肩の切断図である。

【図3A】一実施態様に係るロボット医療用デバイスの上腕の切断側面図である。

【図3B】図３Ａの実施態様の斜視図である。

【図3C】図３Ａの実施態様の異なる斜視図である。

【図3D】図３Ａの実施態様の背面斜視図である。

【図3E】図３Ｄに示した医療用デバイスの別の斜視図である。

【図4A】一実施態様に係るロボットデバイスの右上腕の内部コンポーネントの切断図である。

【図4B】図４Ａの実施態様の回転した側面図である。

【図4C】図４Ａの実施態様のさらに回転した側面図である。

【図4D】図４Ａの実施態様のエンドロング図（ｅｎｄｌｏｎｇ ｖｉｅｗ）である。

【図4E】図４Ａの実施態様のさらなるエンドロング図である。

【図5A】一実施態様に係るロボットデバイスの前腕のエンドロング図である。

【図5B】ラインＡ－Ａに沿った、図５Ａの実施態様の前腕の内部コンポーネントの切断側面図である。

【図5C】ラインＢ－Ｂに沿った、図５Ａの実施態様の前腕の内部コンポーネントの切断側面図である。

【図6A】例示的な実施態様に係る、電気部分を示す前腕（ｆｏｒｅａｒｍ）の末端エフェクター部分の断面図である。

【図6B】図６Ａの実施態様に対する、前腕の補完（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）部分の外観図の上面斜視図である。

【図7】一実施態様に係るロボットデバイスの前腕の内部コンポーネントの底面概略斜視図である。

【図8A】ラインＡ－Ａに沿った、図５Ａの実施態様の前腕の内部コンポーネントの切断側面図であり、電気コンポーネントをさらに詳しくする。

【図8B】図８Ａの実施態様のＣ－Ｃ断面の接近図である。

【図9A】一実施態様に係る前腕の外部の斜視図である。

【図9B】図９Ａの実施態様の斜視の内部図である。

【図10A】内側流体シールを含むロボットデバイスの一実施態様の斜視図である。

【図10B】さらなる外側流体シールをさらに含む、図１０Ａの実施態様の斜視図である。

【図11A】デバイスの前腕内のリジッド－フレックスＰＣＢコンポーネントの一実施態様の側面切断図である。

【図11B】図１１Ａの実施態様のさらなる斜視図である。

【図12A】一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。

【図12B】図１２Ａのデバイスの正面図である。

【図12C】図１２Ａのデバイスの側面図である。

【図12D】図１２Ａのデバイスの斜視図である。

【図13A】一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。

【図13B】図１３Ａのデバイスの正面図である。

【図13C】図１３Ａのデバイスの側面図である。

【図13D】図１３Ａのデバイスの斜視図である。

【図14A】一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。

【図14B】図１４Ａのデバイスの正面図である。

【図14C】図１４Ａのデバイスの側面図である。

【図14D】図１４Ａのデバイスの斜視図である。

【図15A】一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。

【図15B】図１５Ａのデバイスの正面図である。

【図15C】図１５Ａのデバイスの側面図である。

【図15D】図１５Ａのデバイスの斜視図である。

【図16A】一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。

【図16B】図１６Ａのデバイスの正面図である。

【図16C】図１６Ａのデバイスの側面図である。

【図16D】図１６Ａのデバイスの斜視図である。

【図17A】一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。

【図17B】図１７Ａのデバイスの正面図である。

【図17C】図１７Ａのデバイスの側面図である。

【図17D】図１７Ａのデバイスの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書に開示される、ロボットデバイスおよび関連する方法およびシステムの様々な実施態様は、任意の他の公知の医療用デバイス、システム、および方法に組み込むことができ、またはこれらとともに用いることができることが理解される。本明細書に開示される、ロボットデバイスおよび関連する方法およびシステムの様々な実施態様は、任意の他の公知の医療用デバイス、システム、および方法に組み込むことができ、またはこれらとともに用いることができることが理解される。例えば、本明細書に開示される様々な実施態様は、同時係属の米国出願１１／７６６，６８３（２００７年６月２１日に出願された、表題「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、１１／７６６，７２０（２００７年６月２１日に出願された、表題「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、１１／９６６，７４１（２００７年１２月２８日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」）、６１／０３０，５８８（２００８年２月２２日に出願）、１２／１９２，６６３（２００８年８月１５日に出願された、表題「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｆｌａｔｉｏｎ，Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ，ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、１２／１９２，７７９（２００８年８月１５日に出願された、表題「Ｍｏｄｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、６１／６４０，８７９（２０１２年５月１日に出願）、１３／４９３，７２５（２０１２年６月１１日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」）、１３／５４６，８３１（２０１２年７月１１日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、６１／６８０，８０９（２０１２年８月８日に出願）、１３／５７３，８４９（２０１２年１０月９日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、および、１３／７３８，７０６（２０１３年１月１０日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」）、および、米国特許第７，４９２，１１６号（２００７年４月３日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」）、７，７７２，７９６（２００７年１１月２９日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」）、８，１７９，０７３（２０１２年５月１５日に発行された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ａｇｅｎｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、８，３４３，１７１（２００８年７月１１日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、および、８，６７９，０９６（２００８年１１月２６日に出願された、表題「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）に開示される任意の医療用デバイスおよびシステムに取り込まれてよく、またはそれらとともに用いられてよく、それらの全てが、それらの全体で参照により本明細書中に援用される。

【0010】

上記に挙げた出願に開示される特定のデバイスおよびシステムの実施は、本明細書に開示されるものと同様の支持コンポーネンと組み合わせて、患者の体腔内に配置することができる。本明細書において用いられる「インビボのデバイス」は、患者の体腔内に配置されている間、少なくとも部分的に、ユーザーにより、配置、操作、またはコントロールすることができる、任意のデバイスを意味し、支持コンポーネント（例えば、ロッド、または、体腔の開口部またはオリフィスを通って置かれる他のそのようなコンポーネント）に連結される任意のデバイスを含み、また、実質的に、患者の体腔の壁に対して、または、隣接して、配置される任意のデバイスも含み、さらに、内部作動される（原動力の外部源を有さない）任意のそのようなデバイスを含み、加えて、外科的手順中に腹腔鏡下または内視鏡的に用いられ得る任意のデバイスを含む。本明細書において用いられる用語「ロボット」および「ロボットデバイス」は、前に説明したように、外部のコンソールまたはコントロールシステムからのコマンドに応答して、または自動的のいずれかで、タスクを行なうことのできる任意のデバイスを指す。

【0011】

特定の実施態様は、空洞の十分な通気を維持しながら、空洞内への本発明の挿入を提供する。さらなる実施態様は、挿入プロセス中に、外科医または外科的ユーザーの本発明との物理的接触を最小限化する。他の実施は、患者および本発明に関する挿入プロセスの安全性を高める。例えば、一部の実施態様は、システム／デバイスと患者との間に、有害な接触が生じないことを保証するために、患者の空洞内へ挿入される際に本発明の視覚化を提供する。加えて、特定の実施態様は、切り込みのサイズ／長さの最小限化を可能にする。さらなる実施は、アクセス／挿入の手順、および／または、手順に要するステップの、複雑性を低減させる。他の実施態様は、最小の輪郭、最小のサイズを有し、または、一般に取り扱いおよび使用の簡易性を高めるために機能および外観が最低限である、デバイスに関する。

【0012】

本明細書に開示される特定の実施は、様々な構造に組み立てることのできる、「コンビネーション」または「モジュール」の医療用デバイスに関する。本適用の目的に関し、「コンビネーションデバイス」および「モジュールデバイス」は両方とも、様々な異なる構造に並べることのできるモジュールまたは交換可能なコンポーネントを有する、任意の医療用デバイスを意味する。また、本明細書に開示されるモジュールコンポーネントおよびコンビネーションデバイスは、セグメント化された三角形または四角形の形をしたコンビネーションデバイスも含む。三角形または四角形の構造を形成するために連結されるモジュールコンポーネント（本明細書において「セグメント」とも呼ぶ）で作り上げられるこれらのデバイスは、より大きなコンポーネントまたはより多くの操作コンポーネントに用いることのできる、デバイス内の実質的なペイロード空間も提供しながら、使用中、てこ作用（ｌｅｖｅｒａｇｅ）および／または安定性を提供することができる。上記に開示および記述される様々なコンビネーションデバイスと同様に、一実施態様によれば、これらの三角形または四角形のデバイスは、上記に記述および開示されるこれらのデバイスと同様の方法で、患者の体腔内部に配置することができる。

【0013】

概して図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄに示すように、特定の例示的な実施態様は、本体１２とそれに操作可能に連結された２つのアーム１４Ａ、１４Ｂを備える、デバイス１０に関する。本体１２は、示されるように、ケーシング３０をさらに備える。本体１２は、「デバイス本体」とも呼ぶ。アーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、アーム１４Ａ、１４Ｂを本体１２に連結する、第一の連結リンク１６Ａ、１６Ｂを備える。

【0014】

図１Ｂ～図１Ｃに最もよく示されるように、この第一の連結リンク１６Ａ、１６Ｂは、本明細書において、「第一の連結コンポーネント」または「肩リンク」とも呼ぶことができ、第一の回転可能な関節２４Ａ、２４Ｂ（本明細書において、「肩関節」とも呼ぶ）の一部である。アーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、上腕（本明細書において、「内腕」、「内腕アセンブリ」、「内部リンク」、「内部リンクアセンブリ」、「上腕アセンブリ」「第一のリンク」、または、「第一のリンクアセンブリ」とも呼ぶ）１８Ａ、１８Ｂ、および、前腕（ｆｏｒｅａｒｍ）（本明細書において、「外腕」、「外腕アセンブリ」、「外部リンク」、「外部リンクアセンブリ」、「前腕アセンブリ」、「第二のリンク」、または、「第二のリンクアセンブリ」とも呼ぶ）２０Ａ、２０Ｂを備える。

【0015】

図１Ａ～図１Ｃに示され、以下で図１２～図１７に関してさらに述べられるように、上腕１８Ａ、１８Ｂは、連結リンク１６Ａ、１６Ｂに回転可能に連結され、本体１２に回転可能に連結される。アーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、上腕１８Ａ、１８Ｂを前腕２０Ａ、２０Ｂに連結する、第二の連結リンク２２Ａ、２２Ｂを備える。この第二の連結リンク２２Ａ、２２Ｂは、本明細書において、「第二の連結コンポーネント」または「肘リンク」とも呼ぶことができ、第二の回転可能な関節２６Ａ、２６Ｂ（本明細書において「肘関節」とも呼ぶ）の一部である。より具体的には、右アーム１４Ａでは、上腕１８Ａは、肘リンク２２Ａを介して肘関節２６Ａで前腕２０Ａに回転可能に連結され、一方で、左アーム１４Ｂでは、上腕１８Ｂは、肘リンク２２Ｂを介して肘関節２６Ｂで前腕２０Ｂに回転可能に連結される。

【0016】

示されるように、アーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、前腕２０Ａ、２０Ｂの遠位端に操作可能に連結された、末端エフェクター２８Ａ、２８Ｂも備える。末端エフェクターは、本明細書において、「操作コンポーネント」とも呼ぶことができる。

【0017】

一実施において、アーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、６自由度を有する。すなわち、以下にさらに詳細に説明するように、アーム１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、肩で３自由度、肘で１自由度、および、末端エフェクターで２自由度を有する（回転されることができ－末端エフェクターのロール－および、開かれる／閉じられることができる）。したがって、各アーム１４Ａ、１４Ｂの６自由度は、人の腕の自由度と類似する（それも肩で３自由度および肘で１を有する）。４自由度を有するアーム（２自由度を有する末端エフェクターを備える）の一つの利点は、末端エフェクターは、同一のデカルト点において多数の方向を有することができることである。この追加の巧妙さは、外科医または他のユーザーをより自由にし、および、デバイスを操作している間のコントロールをより直感的にすることを可能にする。

【0018】

本体１２の内部コンポーネントを、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに示される様々な実施態様で示す。これらの図において、本体１２は、そのケーシング３０を含まずに示す。より具体的には、これらの図は、右アーム１４Ａを制御／作動する内部コンポーネントおよび本体１２の右半分を示す。左アーム１４Ｂを操作／制御／作動する左半分の内部コンポーネント（図示せず）は、ここに示され記載されるものと実質的に同様であり、そして、以下に提供される説明は、これらのコンポーネントにも同等に当てはまることが、理解されるべきである。

【0019】

図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、本体１２の内部構造または支持コンポーネントを含む。一実施において、本体１２は、示されるように、内部の上部キャップ４０、内部の支持ロッド４２、および、内部の支持シャーシ４４を備える。支持ロッド４２は、上部キャップ４０を支持シャーシ４４に連結する。特定の実施態様では、支持シャーシは、アルミニウム構造を含む。別の実施態様では、射出成形ポリマーを用いてよい。これらのコンポーネントは、本体１２の構造を維持し、その中に置かれるコンポーネントに構造支持を提供し、および、特定の実施態様では、ハウジングまたはシェルで覆われる。一実施態様によれば、内部の上部キャップ４０は、図２Ｃに最もよく示されるように、３つの部分的なルーメン４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃを規定する。上部キャップ４０は、部分的なルーメン４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃのそれぞれが、キャップ４０およびケーシング３０の連結により規定される完全なルーメンに形成されるようにして、本体ケーシング３０に連結する。以下にさらに詳細に説明するように、これらのルーメン４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃは、様々なワイヤ、コード、または、本体１２へ挿入または本体１２を通して挿入される他のコンポーネントを、受け入れるように構成することができる。

【0020】

図２Ａ～図２Ｃとは対照的に、図２Ｄは、内部作動および制御コンポーネントをより良く示すために内部構造または支持コンポーネントを隠して、本体１２の右半分の内部作動および制御コンポーネントを示す。これらの内部作動および制御コンポーネントは、肩関節２４Ａで２自由度を提供するように構成される。

【0021】

図２Ｅは、本体１２の遠位端の拡大図である。一実施態様では、図２Ｄおよび図２Ｅに示される特定の内部コンポーネントは、本体１２の縦軸と平行な軸Ａ（図２Ｂに最もよく示される）の周りを、肩関節２４Ａで、回転を作動するように構成される。軸Ａの周りでのこの回転は、「ヨー」または「肩のヨー」とも呼ぶ。回転は、一態様では、以下のように生じる。アクチュエーター６０（すなわち、本実施では、モーターアセンブリ６０）が提供される。モーターアセンブリ６０は、近位原動歯車６２の回転が近位被動歯車６４の回転を生じさせるように近位被動歯車６４に連結された近位原動歯車６２に、操作可能に連結される。近位被動歯車６４は、近位伝動シャフト６６（シャフト６６の逆末端に遠位伝動歯車６８を備える）に固定して連結される。遠位伝動歯車６８は、遠位伝動シャフト７２に固定して連結された遠位被動歯車７０に連結される。マグネットを含むマグネットホルダー７６も、遠位伝動歯車６８に操作可能に連結される。ホルダー７６およびマグネットは、マグネットエンコーダー（図示せず）に操作可能に連結される。

【0022】

マグネットホルダー７６、マグネット、およびマグネットエンコーダー（および、他の関節（ｊｏｉｎｔ）に関して本明細書において他で記載されるものと同様のコンポーネント）は、２０１２年１０月９日に出願された米国出願第１３／５７３，８４９号、および、２０１３年３月１５日に出願された１３／８３３，６０５（それらの全体で参照により本明細書中に援用される）に開示される絶対位置センサーの１つまたは複数と同一または実質的に同一の絶対位置センサーのコンポーネントであることが理解される。遠位伝動シャフト７２は、その遠位端において、回転可能なピッチハウジング７４（図２Ｂおよび図２Ｅに最もよく示される）に、遠位被動歯車７０の回転がシャフト７２の回転を生じさせ、それにより、図２Ｂに示すように、軸Ａの周りでハウジング７４の回転を生じさせるように、固定して連結される。

【0023】

一実施によれば、図２Ｄに示される特定の他の内部コンポーネントは、本体１２の縦軸に垂直な軸Ｂ（図２Ｄに最もよく示される）の周りを、肩関節２４Ａで、回転を作動するように構成される。軸Ｂの周りでのこの回転は、「ピッチ」または「肩のピッチ」とも呼ばれる。一実施態様では、回転は以下のように生じる。アクチュエーター８０（すなわち、本実施では、近位肩モーターアセンブリ８０）が提供される。モーターアセンブリ８０は、近位肩原動歯車８２の回転が近位肩被動歯車８４の回転を生じさせるように近位肩被動歯車８４に連結された近位肩原動歯車８２に、操作可能に連結される。この被動歯車８４は、近位肩伝動シャフト８６（シャフト８６の逆末端に近位肩伝動歯車８８を備える）に固定して連結される。

【0024】

近位伝動歯車８８は、遠位肩シャフト９２に固定して連結された遠位肩被動歯車９０に連結される。マグネットを含むマグネットホルダー９８も、被動歯車９０に操作可能に連結される。ホルダー９８およびマグネットは、マグネットエンコーダー（図示せず）に、操作可能に連結される。図２Ｅに最もよく示されるように、遠位肩シャフト９２の一部分は、上述のシャフト７２のルーメン７２Ａ内に置かれ、ハウジング７４内へ、シャフト７２の遠位端の外に伸びる。図２Ｅに最もよく示されるように、シャフト９２の遠位端は、ベベル歯車９４である回転歯車９４に連結される。回転歯車９４は、一実施によれば、リンク歯車９６（同じくベベル歯車９６である）に操作可能に連結される。リンク歯車９６は、シャフト９２の回転が回転歯車９４の回転を生じさせ、それにより、リンク歯車９６の回転を生じさせ、それから、図２Ｄに最もよく示される軸Ｂの周りでリンク１６Ａの回転を生じさせるように、肩リンク１６Ａ（上述）に操作可能に連結される。

【0025】

この実施態様では、２つの回転軸が連結される。すなわち、軸Ａの周りでの回転のみ（純粋なヨー）が所望の場合は、「ピッチ駆動トレイン」（モーター８０、および、軸Ｂの周りでの回転を達成するために必要な全ての連結された歯車およびコンポーネント）は、ピッチハウジング７４と回転歯車９４との間に相対的角変位がないように、「ヨー駆動トレイン」（モーター６０、および、軸Ａの周りでの回転を達成するために必要な全ての連結された歯車およびコンポーネント）のスピードに合わせなければならない。対照的に、軸Ｂの周りでの回転のみ（純粋なピッチ）が所望の場合は、ピッチ駆動トレインが作動する間、ヨー駆動トレインは位置を保たなければならない。

【0026】

図２Ａに示す一実施では、本体１２は、本体内に置かれたリジッド－フレックスＰＣＢ１００を備える。ＰＣＢ１００は、ヨーおよびピッチの機能を発揮するために、モーター６０、８０およびマグネットエンコーダー（図示せず）に操作可能に連結され、そして、それらと連通している。

【0027】

別の実施態様によれば、少なくとも１つの連結コンポーネントは、本体１２と関連する。より具体的には、本実施において、電力／通信ライン１０２および焼灼電力ライン１０４は、それらの近位端で、１つまたは複数の外部電源（図示せず）に連結され、内部の上部キャップ４０により部分的に規定される３つのルーメン４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃの１つまたは複数を通ってデバイス１０へ及ぶ。ライン１０２、１０４は、本体１２を通って伸び、図２Ｂに示されるように出て、上腕セグメントへ伸びる。特定の実施態様では、ライン１０２、１０４は、連続ではないが直列に生じる（ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ）。特定のこれらの実施態様では、ラインは、様々なＰＣＢボードにおいて末端を含む。ラインのさらなる実施態様では、平行に伸びてよい。

【0028】

一実施態様では、本体１２は、その近位端で、配置ロッド（「挿入ロッド」とも呼ばれる）に連結することができる（図示せず）。配置ロッドは、デバイス１０の配置および／またはデバイス１０の配置の保持および安定化を補助するための任意のそのような公知のコンポーネントであり得ることが理解される。一実施によれば、電力／通信ライン１０２および／または焼灼電力ライン１０４は、配置ロッド内の１つまたは複数のルーメンを通って近位に伸びることができる。

【0029】

一実施態様では、本明細書に記述および示される任意のモーターは、ブラシまたはブラシレスのモーター、例えばブラシレスＤＣモーターであり得る。さらに、モーターは、例えば、６ｍｍ、８ｍｍ、または１０ｍｍの直径のモーターであり得る。あるいは、医療用デバイスに組み込むことのできる任意の公知のサイズを用いることができる。さらなる代替では、アクチュエーターは、コンポーネントの動作または作用を作動するために医療用デバイスで用いられる任意の公知のアクチュエーターであり得る。本明細書に記載のモーターに用いることのできるモーターの例は、ＥＣ １０ ＢＬＤＣ ＋ ＧＰ１０Ａ Ｐｌａｎｅｔａｒｙ Ｇｅａｒｈｅａｄ、ＥＣ ８ ＢＬＤＣ ＋ ＧＰ８Ａ Ｐｌａｎｅｔａｒｙ Ｇｅａｒｈｅａｄ、または、ＥＣ ６ ＢＬＤＣ ＋ ＧＰ６Ａ Ｐｌａｎｅｔａｒｙ Ｇｅａｒｈｅａｄを含み、それらは全て、マサチューセッツ州フォールリバーに位置するＭａｘｏｎ Ｍｏｔｏｒｓから市販される。

【0030】

一実施態様に係る、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、および図４Ｅは、右上腕１８Ａの内部コンポーネントを示し、それらの図において、そのケーシング無しで示される。より具体的には、これらの図は右アーム１４Ａおよびその中の内部コンポーネントを示す。左上腕１８Ｂ内の内部コンポーネントは、ここに示され記載されるものと実質的に同様であり、そして、以下に提供される説明は、これらのコンポーネントにも同等に当てはまることが理解される。

【0031】

図３Ａ～図３Ｅは、内部コンポーネントをより良く示すために内部構造または支持コンポーネントを隠して、アクチュエーター、駆動コンポーネント、および電子機器を含む、右上腕１８Ａの内部コンポーネントを示す。図３Ａ～図３Ｅとは対照的に、図４Ａ～図４Ｅは、内部アクチュエーター、駆動、および電子機器コンポーネントの両方を含むが、右上腕１８Ａの内部構造または支持コンポーネントも含む。

【0032】

一実施態様では、図３Ａ～図３Ｅに示される特定の内部コンポーネントは、右上腕１８Ａの縦軸と平行な軸Ｃ（図３Ｂに最もよく示される）の周りを、肩リンク１６Ａで、回転を作動するように構成される。軸Ｃの周りでのこの回転は、「肩ロール」とも呼ばれる。回転は、一態様では、以下のように生じる：第一の肩アクチュエーター１２０（すなわち、本実施態様では、モーターアセンブリ１２０）が提供される。このモーターアセンブリ１２０は、第一の肩原動歯車１２２に操作可能に連結される。この原動歯車１２２は、第一の肩軸受ペア１２４により支持される。この原動歯車１２２は、第一の肩原動歯車１２２の回転が被動歯車１２６の回転を生じさせるように、肩被動歯車１２６に連結される。被動歯車１２６は、被動歯車１２６の回転が、図３Ｂに示されるように軸Ｃの周りで肩リンク１６Ａの回転を生じさせるように、肩リンク１６Ａに固定して連結される。被動歯車１２６は、第二の軸受ペア１２８により支持される。さらにマグネットを含むマグネットホルダー１３０もまた、被動歯車１２６に、操作可能に連結される。ホルダー１３０およびマグネットは、マグネットエンコーダー１３２に、操作可能に連結される。

【0033】

軸Ｃの周りでの肩リンク１６Ａの回転は、右上腕１８Ａ（したがって前腕２０Ａ）を本体１２に対して回転させる。一実施態様によれば、この回転は、従前の２アームの外科的デバイスでは提供されないさらなる自由度を加える。

【0034】

一実施によれば、図３Ａ～図３Ｅに示される特定の内部コンポーネントは、右上腕１８Ａの縦軸に垂直な軸Ｄ（図３Ｃに最もよく示される）の周りを、肘リンク２２Ａで、回転を作動するように構成される。軸Ｄの周りでのこの回転は、「肘のヨー」とも呼ばれる。回転は、一態様では、以下のように生じる。アクチュエーター１４０（すなわち、本実施では、第二の上腕モーターアセンブリ１４０）が提供される。このモーターアセンブリ１４０は、第二の上腕原動歯車１４２（本実施態様ではベベル歯車）に、操作可能に連結される。この原動歯車１４２は、軸受１４４により支持される。原動歯車１４２は、原動歯車１４２の回転が被動歯車１４６の回転を生じさせるように、被動歯車１４６に連結される。被動歯車１４６は、リンク歯車１４８に固定して連結され、それは、図３Ｃに示すように、被動歯車１４６の回転が、軸Ｄの周りで肘リンク２２Ａの回転を生じさせるように、肘リンク２２Ａの歯車の歯１５８（図３Ｂに最もよく示される）に連結される。被動歯車１４６およびリンク歯車１４８は、軸受ペア１５０により支持される。さらに、肘リンク２２Ａは軸受ペア１５２により支持される。マグネットを含むマグネットホルダー１５４もまた、肘リンク２２Ａに、操作可能に連結される。ホルダー１５４およびマグネットは、マグネットエンコーダー１５６に、操作可能に連結される。

【0035】

一実施態様によれば、リンク（またはメッシュ）歯車１４８および肘リンク２２Ａのさらなる連結は、さらなる外部減少（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）（歯車１４８は、肘リンク２２Ａよりも少ない歯車の歯を有するため）、上腕１８Ａの短縮化および改善された関節の動作範囲を含む、特定の利点を提供することができる。様々な実施態様では、図４Ａ～図４Ｅに示される実施態様のように、ロボットデバイスは、肘リンク２２Ａの回転中心の中心と所望の進行方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｖｅｌ）との間の相対的距離を低減し、物理的障害を防止することにより、肘関節の動作範囲の改善を示す（図２Ｂで矢印Ａにより示される）。

【0036】

図４Ｂに示すように、上腕１８Ａは、その中に置かれたリジッド－フレックスＰＣＢ１６０を備えることができる。一実施態様では、ＰＣＢ１６０は、アクチュエーター１２０、１４０、および、マグネットエンコーダー１３２、１５６と、操作可能に連結され、および、それらと連通している。

【0037】

別の実施態様によれば、少なくとも１つの連結コンポーネントは、上腕１８Ａと関連する。より具体的には、本実施では、電力／通信ライン１０２および焼灼電力ライン１０４は、上腕１８Ａの近位端においてポート（図示せず）を通って入り、そして、遠位端においてポート（図示せず）を通って出る。

【0038】

図５Ａ～図９Ｂは、右前腕２０Ａの様々な実施態様を示す。本明細書に開示され示される様々な実施は、以下にさらに詳細に説明するように、アクチュエーター、駆動コンポーネント、および、ツールロールおよびツールドライブ（開／閉の動作）の両方を達成するために用いることのできる電気機器を含む。以下に記載のように、前腕２０Ａは、２つの電気的に分離された焼灼回路も有し、双極および単極の両方の焼灼末端エフェクターを可能にする。特定の実施態様は、末端エフェクターの簡単な取り外しおよび置き換えが可能であるように構成される（「クイックチェンジ」構造）。さらなる実施態様は、流体がメカニズムに侵入するのを防ぐのを助けるシーリングエレメントを含む。

【0039】

一実施によれば、図５Ａ～図５Ｃに示される特定の内部コンポーネントは、右前腕２０Ａの縦軸と平行な軸Ｅ（図５Ｂに最もよく示される）の周りを、末端エフェクター２８Ａで、回転を作動するように構成される。軸Ｅの周りでのこの回転は、「ツールロール」とも呼ばれる。回転は、一態様では、以下のように生じる。アクチュエーター１８０（すなわち、本実施では、モーターアセンブリ１８０）が提供される。モーターアセンブリ１８０は、原動歯車１８２（本実施態様では平歯車である）に、操作可能に連結される。原動歯車１８２は、原動歯車１８２の回転が被動歯車１８４の回転を生じさせるように、被動歯車１８４に連結される。被動歯車１８４は、ロールハブ１８６に固定して連結され、それは軸受１８８により支持される。ロールハブ１８６は、末端エフェクター２８Ａにネジで連結された外部ネジ山１９０Ａを有する、ツールベースインターフェイス１９０に固定して連結される。したがって、被動歯車１８４の回転は、ロールハブ１８６の回転を生じさせ、それがツールベースインターフェイス１９０の回転を生じさせ、それが図５Ｂに示されるように軸Ｅの周りで末端エフェクター２８Ａの回転を生じさせる。

【0040】

一実施態様では、図５Ａ～図５Ｃに示される特定の内部コンポーネントは、末端エフェクターが開いたり閉じたりするのを作動するように構成される。末端エフェクターが開いたり閉じたりするような末端エフェクターのアームのこの回転は、「ツールドライブ」とも呼ばれる。一態様では、作動は以下のように生じる。アクチュエーター２００（すなわち、本実施では、モーターアセンブリ２００）が提供される。モーターアセンブリ２００は、原動歯車２０２（本実施態様では平歯車である）に、操作可能に連結される。原動歯車２０２は、原動歯車２０２の回転が被動歯車２０４の回転を生じさせるように、被動歯車２０４に連結される。被動歯車２０４は、ツールドライブナット２０６に固定して連結され、それは軸受ペア２０８により支持される。ツールドライブナット２０６は、ネジ山がついた内部ルーメン２０６Ａを有し、そして、このネジ山がついた内部ルーメン２０６Ａは、主ネジ２１０に、ネジで連結される。より具体的には、主ネジ２１０の外側のネジ山は、内部ルーメン２０６Ａ上のネジ山に、ネジで連結される。主ネジ２１０は、ツールベースインターフェイス１９０（上述）に、回転して連結される。より具体的には、ツールベースインターフェイス１９０は、四角い形状の内部ルーメン１９０Ａを有し、そして、主ネジ２１０の遠位端は、内部ルーメン１９０Ａ内で適合する四角い形状の突出を有し、それにより、ツールベースインターフェイス１９０と連結する。主ネジ２１０の遠位端は、ルーメン１９０Ａ内で並進移動（ｍｏｖｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｌｙ）することができるが、ツールベースインターフェイス１９０に対して回転することはできず、したがって、主ネジ２１０は、ツールベースインターフェイス１９０に対して並進移動することができるが、それに対して回転することはできない。

【0041】

また、主ネジ２１０は、主ネジ２１０の外側部分に置かれた絶縁スリーブ２１２も備え、それにより、以下に記載のように、分離した電気焼灼チャネルを維持する役割を果たす。さらに、主ネジ２１０は、ネジ山をつけた内部ルーメン２１０Ａを有し、ツールピン２１４にネジで連結される。ツールピン２１４は、ツールピン２１４の移動が、把持アームまたはブレードの開閉を生じさせるように、末端エフェクター２８Ａ内の公知のリンケージ機構に、操作的に連結される。したがって、歯車２０２の作動は、被動歯車２０４の回転を生じさせ、ツールドライブナット２０６を回転させる。ツールドライブナット２０６の回転は、ナット２０６およびネジ２１０のネジ止め可能な連結の結果として主ネジ２１０を移動させる。ネジ２１０の移動は、ツールピン２１４を移動させて、それにより、末端エフェクター２８Ａのアームまたはブレードの開閉を生じさせる。

【0042】

本実施態様では、これらの２つの回転軸は連結される。すなわち、純粋なロールが所望であれば、ツールの開／閉駆動トレインは、ツールドライブナット２０６とツールベースインターフェイス１９０との間に相対的角変位が存在しないように、ロールトレインのスピードに合わせなければならない。

【0043】

一実施によれば、末端エフェクター２８Ａは、以下の方法で、迅速およびかつ簡単に、前腕２０Ａに連結することができ、および、連結を外すことができる。適所に固定または維持されたロールおよびドライブ軸の両方により、末端エフェクター２８Ａは回転することができ、それにより、ネジ山１９０Ａおよび２１０Ａを連結し、または連結を外すことができる。すなわち、末端エフェクター２８Ａが一方向で回転する場合、末端エフェクター２８Ａは前腕２０Ａに連結され、他の方向で回転する場合は、末端エフェクター２８Ａは前腕２０Ａから連結が外される。

【0044】

一実施態様によれば、前腕２０Ａは、２つの非依存的な焼灼チャネル（本明細書において、「チャネルＡ」および「チャネルＢ」と呼ぶ）を有し、この前腕２０Ａにより、双極または単極のいずれかの焼灼末端エフェクターの使用を可能にする。

【0045】

図６Ａを参照して、示されるように、特定の例示的な実施態様のチャネルＡコンポーネントが、前腕２０Ａにおいて示されている。ＰＣＢ２２０は、焼灼発電機のような外部電源に連結された焼灼電力ライン（例えば上述の焼灼ライン１０４）のリードＡに、電気的に連結される。ＰＣＢ２２０は、さらに、ピン２２２に電気的に連結され、ソケット２２４（上述の主ネジ２１０の近位端において規定され、または、それに－電気的および機械的－に連結される）に、電気的に連結され、そして、ソケット２２４内に、スライド可能に配置される。主ネジ２１０は、図５Ｃに最もよく示されるように、末端エフェクターピン２１４に、電気的および機械的に連結される。したがって、焼灼ライン１０４中のリードＡに電圧を加えることは、双極の焼灼末端エフェクター２８Ａ中のチャネルＡに電圧を加える。前腕の特定の実施態様は、少なくとも１つの絶縁体２２５をさらに含む。

【0046】

図６Ｂおよび図７に示すように、チャネルＢコンポーネントが、示されるように、前腕２０Ａに示される。上述のＰＣＢ２２０もまた、外部電源に連結された焼灼電力ライン（例えば上述の焼灼ライン１０４）のリードＢに、電気的に連結される。ＰＣＢ２２０は、さらに導電ロッド２４０に電気的に連結され、それはワイパー２４２に電気的に連結される。ワイパー２４２は、機械的支柱２４４により片方の末端上に支持された、張力のかかったコンポーネントである。絶縁挿入２４６は、ワイパー２４２と機械的支柱２４４との間に配置される。その自由な末端において、ワイパー２４２は、プリローダ２４８により支持される。この構造に基づき、ワイパー２４２は、ツールベースインターフェイス１９０に対して－リーフスプリングのように－組み込まれ（ｌｏａｄｅｄ）、または、促され（ｕｒｇｅｄ）（上述）、したがって、ツールベースインターフェイス１９０に電気的に連結されるようになる。ツールベースインターフェイス１９０は、末端エフェクター２８Ａに機械的に連結され、その末端エフェクター２８ＡのチャネルＢに電気的に連結される。したがって、焼灼ライン１０４中のリードＢに電圧を加えることは、双極の焼灼末端エフェクター２８Ａ中のチャネルＢに電圧を加える。例示的な実施態様では、チャネルＡコンポーネントは、チャネルＢコンポーネントから電気的に分離され、両方のチャネルは、患者の安全を高めるために、シャーシから電気的に分離される。

【0047】

一実施では、前腕２０Ａは、流体が前腕２０Ａへ侵入するのを防ぐのを助ける少なくとも１つの流体シールインターフェイスを備える。そのようなメカニズムの１つは、一実施態様によれば、図９Ａおよび図９Ｂに示されるモノリシックのシングル－ピースのハウジング２６０である。ハウジング２６０のワン－ピースの特質は、密封されなければならないインターフェイスの数を大幅に減らし、したがって、流体の漏れがより生じやすいインターフェイスの数を減らす。ハウジング２６０は、前腕２０Ａの内部コンポーネント上を滑るように構成される。すなわち、ハウジング２６０の近位端は、ハウジング２６０が前腕２０Ａの上に正しく配置されるまで前腕２０Ａの上に配置されることのできる（または、前腕２０Ａがルーメンの中へ挿入される）、開口部を規定する。図９Ｂに最もよく示されるように、ハウジング２６０は、ハウジング２６０においてハウジング２６０の遠位端に規定される穴２６４の周りに規定される溝に配置された、Ｏ－リング２６２を備えることができる。穴２６４は、末端エフェクター２８Ａ（特定の実施態様では、ロールハブ１８６の遠位端である）を受け入れるように構成される。一実施態様では、ロールハブ１８６（上述）は、Ｏ－リング２６２がそのロールハブ１８６に対して予め組み込まれる（ｐｒｅｌｏａｄｅｄ）ように構成されるようにして穴２６４を通して配置され、それにより、ハウジング２６０とハブ１８６の外面との間に流体シールを形成し、それは特定の実施態様では、密封を高めるために、ステンレススチールリングをさらに含んでよい。

【0048】

図８Ａに示すさらなる実施態様では、前腕２０Ａは、前腕ハウジング２６０（上述）の外側部分に規定される２つの溝２７０、２７２を有する。溝２７０、２７２は、内側バリア３００のスリーブの開口部に規定される弾性バンドが溝２７０、２７２に配置され得るようにして、外側バリア（以下にさらに詳しく説明される第一のバリア３００など）に関する取り付けポイントを提供するように構成することができ、それにより、ハウジング２６０に対するバリア３００の連結を高め、したがって、流体シールを高める。一実施態様では、溝２７０、２７２は、前腕ハウジング２６０全体を取り囲む。あるいは、第一のバリア３００は、接着または溶接を介してハウジング２６０に接合することができる。さらなる代替では、ハウジング２６０および第一のバリア３００は、単一のピースとして組み立てることができる。

【0049】

別の実施によれば、図８Ａに示すように、前腕２０Ａハウジング２６０は、ハウジング２６０における穴２８２（それを通して末端エフェクター２８Ａが配置される）の周りに、ハウジング２６０に規定される溝２８０を有することができる。溝２８０は、第二のバリア３１０のスリーブの開口部に規定される弾性バンドが溝２７０、２７２に配置され得るようにして、外側バリア（以下にさらに詳しく説明される外側バリア３１０など）に関する取り付けポイントを提供するように構成することができ、それにより、ハウジング２６０に対する第二のバリア３１０の連結を高め、したがって、流体シールを高める。

【0050】

図８Ｂに示すように、別の流体シールは、別の実施態様によれば、一方の末端で主ネジ２１０（上述）に取り付けられ、もう片方の末端でツールベースインターフェイス１９０（上述）に取り付けられた、柔軟なメンブレン２９０の形状で、提供することができる。より具体的には、メンブレン２９０は、Ｏ－リング２９２において主ネジ２１０に連結され、溝２９２においてツールベースインターフェイス１９０に連結される。一実施態様では、メンブレン２９０は、取り付け機構、例えばシンチ（図示せず）により、溝２９２において保持される。このメンブレン２９０は、任意の外部流体に対して、前腕２０Ａの内部コンポーネントのための液体シールを提供するのに役立つ。一実施では、末端エフェクター２８Ａが前腕２０Ａに連結されていてもいなくても、シールは維持される。あるいは、メンブレン２９０は、金属ベローズで置き換えることができる。

【0051】

特定の実施態様によれば、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、さらなる流体シールを提供することができる。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、デバイス１０は、デバイスアーム１４Ａ、１４Ｂのそれぞれを保護する２つの流体的に密封されたバリアを備えることができる。第一のバリア（本明細書において、「内側バリア」とも呼ぶ）３００は図１０Ａに示され、それは、それぞれのアームの周りに配置され、そして、スリーブ末端ＦＡ、３０２Ｂで、デバイス本体１２に、スリーブ末端３０２Ａ、３０２Ｂでの開口部を促す（ｕｒｇｅ）弾性のコンポーネント３０４Ａ、３０４Ｂを介して連結され、それにより流体シールを高める。示されるように本実施態様では、弾性のコンポーネント３０４Ａ、３０４Ｂは、前腕の遠位端で、アーム１４Ａの前腕の周りに配置される。あるいは、図８Ａに関して上記で詳述されるように、弾性のコンポーネント３０４Ａ、３０４Ｂは、前腕内に規定される溝（上述の溝２７０、２７２など）に配置することができる。

【0052】

一実施態様では、内側バリア３００は、デバイス１０に永久的に結合されて、デバイス１０の操作寿命全体のあいだ、取り外されないメンブレンである。バリア３００は、デバイス１０とともに滅菌される。

【0053】

第二のバリア（本明細書において、「外側バリア」とも呼ぶ）３１０は図１０Ｂに示され、それは、それぞれのアーム１４Ａ、１４Ｂの周りに、上述の内側バリア３００の上に配置され、そして、スリーブ末端３１２Ａ、３１２Ｂで、デバイス本体１２に、アーム１４Ａ、１４Ｂに対するスリーブ末端３１２Ａ、３１２Ｂでの開口部を促す弾性のコンポーネント３１４Ａ、３１４Ｂを介して連結され、それにより流体シールを高める。

【0054】

図１１Ａおよび図１１Ｂは、上述のデバイスの実施態様においてＰＣＢコンポーネントとして用いることのできる、リジッド－フレックスＰＣＢコンポーネント３２０の一実施態様を示す。リジッド－フレックスの組み立ては公知の製造方法であることが理解される。一実施態様では、ＰＣＢコンポーネント３２０は、公知の製造方法を用いて組み立てられているが、カスタムで設計および製造される。

【0055】

図１２Ａ～図１７Ｄに示す使用では、本明細書に開示および検討されるデバイスの実施態様は、整合性のある横断面および最小の輪郭を有するように構成され、それにより、切り込みを通した患者の空洞への、デバイスの挿入の簡易性を高める。さらに、一実施態様では、デバイス１０は、最適な方法で、最小の輪郭および整合性のある横断面を維持する、特定のセットのステップを介して挿入することができる。図１２に示すように、デバイス１０は、切り込み３３０を通って空洞３４０へ挿入されるように整えられる。デバイス１０のアーム１４Ａ、１４Ｂが真っ直ぐであることに注意する。図１３では、デバイス１０は、前腕２０Ａ、２０Ｂが空洞３４０内に配置されるように挿入される。図１４に示すように、それから、前腕２０Ａ、２０Ｂは、示されるように、挿入されることのできるデバイス１０の量を最大限にするように回転することができる。図１５に示すように挿入が続くと、上腕１８Ａ、１８Ｂも回転して外科的空間を最適化する。この時点で、アーム１４Ａ、１４Ｂは、最初に図１６に示すように反対の方向に動くようにそれらを促すことにより、それらの操作位置へ動くことができる。

【0056】

最終的に、アーム１４Ａ、１４Ｂは、図１７において肘が外側に突き出るように回転し、それにより、アーム１４Ａ、１４Ｂをそれらの好ましい操作位置へ動かす。例示的な実施態様では、デバイスは、単一の挿入により全四象限に対するアクセスをユーザーに提供するように、最初の挿入位置に対して患者の内側で回転および／または傾いてよい。さらに、図１２Ａ～図１７Ｄに示されるデバイスの挿入から明らかなように、従前の外科的ロボットデバイスでの場合のように、デバイスのアームは、連続ではなく平行に挿入される。

【0057】

一実施では、デバイス１０は、デバイス１０とともに用いられる少なくとも１つのカメラを備える。例えば、デジタルズームを備える２自由度を備えたカメラ（ファンおよびチルトカメラ）などのカメラ（図示せず）を用いることができる。一実施態様では、図１Ｃに最もよく示されるように、それは、デバイス本体１２の近位端において規定されるカメラルーメン３２を通して挿入される。一実施によれば、カメラは、ユーザーまたは外科医によりフットコントローラーを用いてコントロールすることができ、手順の間、簡単に取り外し、洗浄、および再挿入される。別の実施態様では、カメラは、同じ切り込みを通して、ルーメン３２を通して、または異なる切り込みを通して、挿入される標準的な腹腔鏡であってよい。

【0058】

多数の実施態様が開示されるが、本発明の例示的な実施態様を示し説明する以下の詳細な説明から、本発明のさらに他の実施態様が、当業者に明らかになる。理解されるように、本発明は、様々の明らかな態様での修正が、全て本発明の意図および範囲を逸脱せずに、可能である。したがって、図面および詳細な説明は、事実上例示として見なされ、制限ではない。

【0059】

本発明は、好ましい実施態様に関して説明されているが、当業者は本発明の意図および範囲を逸脱せずに、変更が形式および詳細においてなされ得ることを理解するであろう。

【0060】

以下、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記］
[付記１］
患者において外科的処置を実施するための外科的ロボットシステムであって：
ａ．前記患者の切り込みに配置されるポートを経由して患者の腔内に配置されるサイズのロボットデバイス、
前記デバイスは、以下を含む：
ｉ．遠位および近位端の領域を含む、単一のデバイス本体；
ｉｉ．前記デバイス本体の前記遠位端と可動に連結する、第一の肩関節；
ｉｉｉ．前記デバイス本体の前記遠位端と可動に連結する、第二の肩関節；
ｉｖ．前記の第一の肩関節に操作的に連結され、以下を含む、第一の可動のセグメント化されたロボットアーム：
Ａ．複数の第一の上腕アクチュエーターを包含するハウジングを含む、第一の上腕セグメント、ここで、前記の複数の第一の上腕アクチュエーターの１つは、前記の第一の肩関節に連結されること；
Ｂ．少なくとも１つの前腕アクチュエーターを包含するハウジングを含む、第一の前腕セグメント；および
Ｃ．第一の操作コンポーネント；および、
ｖ．前記の第二の肩関節に操作的に連結され、以下を含む、第二の可動のセグメント化されたロボットアーム：
Ａ．複数の第二の上腕アクチュエーターを包含するハウジングを含む、第二の上腕セグメント、ここで、前記の複数の第二の上腕アクチュエーターの１つは、前記の第二の肩関節に連結されること；
Ｂ．少なくとも１つの前腕アクチュエーターを包含するハウジングを含む、第二の前腕セグメント；および
Ｃ．第二の操作コンポーネント；および、
ｂ．前記ロボットデバイスと電気通信するコンソール、ここで、前記コンソールは前記ロボットデバイスを前記患者の外部からコントロールするために構成される；
ここで、
ａ．前記単一のデバイス本体は、前記遠位端が前記腔内にあり、前記デバイス本体の少なくとも一部が前記腔外にあるように、前記ポートに挿入されるように構成され、
ｂ．前記の第一および第二の可動のセグメント化されたアームは、前記ポートを経由した挿入のために、前記デバイス本体の縦軸と実質的に並行して配置されることが可能であり；
ｃ．前記第一および第二の前腕アクチュエーターは、前記第一および第二の操作コンポーネントをツールロールおよびツールドライブさせるように構成および設計される；
を含む、
外科的ロボットシステム。
[付記２］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記の少なくとも１つのアクチュエーターは、ブラシレスＤＣモーターである、
外科的ロボットシステム。
[付記３］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記デバイス本体内に配置され、前記少なくとも１つのアクチュエーターと操作的に連通しているリジッド－フレックスＰＣＢをさらに含む、外科的ロボットシステム。
[付記４］
付記３の外科的ロボットシステムであって、
前記の第一の可動のセグメント化されたロボットアームは、第一の肘関節をさらに含み、ここで、前記第一の上腕セグメントは、前記第一の肩関節に対して、ロール、ピッチ、および、ヨー（ｙａｗ）が可能なように構成され、および、前記第一の前腕セグメントは、前記第一の肘関節を経由して前記第一の上腕セグメントに対してヨーが可能なように構成される、外科的ロボットシステム。
[付記５］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記の第一の操作コンポーネントは、把持コンポーネント、焼灼コンポーネント、縫合コンポーネント、イメージングコンポーネント、灌漑コンポーネント、吸引コンポーネント、操作アームコンポーネント、センサーコンポーネント、および、照明コンポーネントからなる群から選択される、外科的ロボットシステム。
[付記６］
付記５の外科的ロボットシステムであって、
前記の第二の操作コンポーネントは、把持コンポーネント、焼灼コンポーネント、縫合コンポーネント、イメージングコンポーネント、灌漑コンポーネント、吸引コンポーネント、操作アームコンポーネント、センサーコンポーネント、および、照明コンポーネントからなる群から選択される、外科的ロボットシステム。
[付記７］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記の第一および第二の前腕セグメントは、前記第一および第二の操作コンポーネントのクイックチェンジを可能とするように構成および設計される、外科的ロボットシステム。
[付記８］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記第一および第二のセグメント化されたロボットアームは、並行して挿入されるように構成および設計される、外科的ロボットシステム。
[付記９］
付記８の外科的ロボットシステムであって、
前記単一のデバイス本体は、前記患者内で、最初の挿入位置に対し、回転される、および／または、傾けられることができるように構成および設計される、外科的ロボットシステム。
[付記１０］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記第一および第二の可動のセグメント化されたロボットアームは、挿入時に、前記第一および第二の前腕セグメントおよび第一および第二の上腕セグメントが、前記デバイス本体に対して実質的に垂直に方向づけられるように構成および設計される、外科的ロボットシステム。
[付記１１］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
ａ．前記第一のロボット上腕（ｕｐｐｅｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ａｒｍ）セグメントは、前記本体に対して、ロール、ピッチ、および、ヨーが可能なように、前記の第一の肩関節を経由して前記の本体のコンポーネントに操作的に連結し；および
ｂ．前記第二のロボット上腕セグメントは、前記本体に対して、ロール、ピッチ、および、ヨーが可能なように、前記の第二の肩関節を経由して前記の本体のコンポーネントに操作的に連結する、外科的ロボットシステム。
[付記１２］
付記１の外科的ロボットシステムであって、
前記ロボットデバイスは、
ａ．第一のロボット前腕肘関節；および、
ｂ．第二のロボット前腕肘関節、をさらに含み、
前記第一の前腕および第二の前腕は、前記第一および第二の肘関節を経由して前記上腕に対してヨーが可能なように構成される、外科的ロボットシステム。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】