特許 7264521 ロボット外科的デバイス、システムおよび関連する方法

(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】2023-04-17

(45)【発行日】2023-04-25

(54)【発明の名称】ロボット外科的デバイス、システムおよび関連する方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20230418BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20230418BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20230418BHJP

   A61B 1/018 20060101ALI20230418BHJP

   A61B 1/04 20060101ALI20230418BHJP

【ＦＩ】

A61B34/35

B25J13/08 A

A61B1/00 620

A61B1/018 511

A61B1/018 515

A61B1/04

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021106525

(22)【出願日】2021-06-28

(62)【分割の表示】P 2018526493の分割

【原出願日】2016-08-03

(65)【公開番号】P2021180846

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2021-06-28

(31)【優先権主張番号】62/200,563

(32)【優先日】2015-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518408589

【氏名又は名称】バーチャル インシジョン コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＮＣＩＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(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 シェイン

(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】シチェジアック マテウス

【審査官】菊地 康彦

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００５１４４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２７０８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６４５０９９２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２００９－５３９５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１００５８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３１／／３０－３４／３７

Ａ６１Ｂ １／００

Ａ６１Ｂ １／０１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット外科的システムであって、
ａ）ロボット外科的デバイスであって、
ｉ）近位端および遠位端を有する細長いデバイス本体と
ｉｉ）前記デバイス本体の前記遠位端に動作可能に連結された第１および第２の肩関節と、
ｉｉｉ）前記第１の肩関節に動作可能に連結された第１のセグメント化されたロボットアームと、
ｉｖ）前記第２の肩関節に動作可能に連結された第２のセグメント化されたロボットアームと、
ｖ）前記デバイス本体内に規定されるカメラルーメンであって、
Ａ）前記デバイス本体の前記近位端に規定されるソケットと、前記ソケットは、第１の連結コンポーネントを含んでおり、
Ｂ）前記ソケットの遠位に配置されるシール構造と、前記シール構造は、リングシールおよびワンウェイシールを含んでおり、前記リングシールは、リングシール保持コンポーネント内に保持されており、前記リングシール保持コンポーネントは、前記リングシール保持コンポーネントの外壁から伸長している少なくとも１つの突出を備えており、
Ｃ）前記細長いデバイス本体の長さに沿って規定される細長いルーメン部分と、前記細長いルーメン部分は、近位端において前記シール構造によって規定されており、
Ｄ）前記デバイス本体の前記遠位端において規定され、前記細長いルーメン部分と流体連通している遠位ルーメン開口部と、を含む前記カメラルーメンと、を含む前記ロボット外科的デバイスと、
ｂ）取り外し可能なカメラコンポーネントであって、
ｉ）ハンドルであって、前記第１の連結コンポーネントと開放可能に連結して、前記ハンドルを前記ソケットの中に開放可能にロックするように構成された第２の連結コンポーネントを含む前記ハンドルと、
ｉｉ）前記ハンドルに動作可能に連結された細長いチューブと、を含み、前記細長いチューブは、前記細長いルーメン部分を通って配置可能な構成およびサイズであり、前記細長いチューブは、前記カメラコンポーネントが前記細長いルーメン部分を通って配置された場合に、前記遠位ルーメン開口部から遠位に伸長する、前記取り外し可能なカメラコンポーネントと、を備えるロボット外科的システム。

【請求項2】

前記ハンドルは、前記ハンドル内に配置された少なくとも１つのアクチュエーターを含み、前記アクチュエーターは、前記カメラコンポーネントをパンおよびチルト作動させるように構成および配置される、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項3】

前記ソケットは、前記ソケットの内壁内に規定されるチャネルをさらに備え、前記チャネルは、前記少なくとも１つの突出を受け入れるように構成される、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項4】

前記シール構造は、取り外し可能である、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項5】

前記ハンドルは、前記カメラコンポーネントを操作するように構成されたコントローラーを備える、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項6】

前記遠位ルーメン開口部は、前記第１および第２の肩関節の間に配置される、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項7】

前記細長いチューブは、
（Ａ）剛性部分と、
（Ｂ）光学部分と、
（Ｃ）前記光学部分を前記剛性部分に動作可能に連結する柔軟部分と、を含む、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項8】

前記光学部分は、前記剛性部分に対して前記柔軟部分で傾斜可能であるように構成され、前記光学部分は、直線構造と傾斜構造との間で傾斜可能である、請求項７に記載のロボット外科的システム。

【請求項9】

前記細長いチューブは、前記ハンドルに関して回転可能であるように構成される、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項10】

前記ソケットは、前記ワンウェイシールおよび前記リングシール保持コンポーネントの挿入および除去を可能にする挿入コンポーネントを受け入れるように構成されたチャネルを備える内壁をさらに備える、請求項１に記載のロボット外科的システム。

【請求項11】

ロボット外科的システムであって、
（ａ）ロボット外科的デバイスであって、
（ｉ）デバイス本体と、前記デバイス本体は、前記デバイス本体内に規定されるカメラルーメンを含み、前記カメラルーメンは、
（Ａ）前記カメラルーメン内に規定されるソケットと、
（Ｂ）前記ソケットの遠位に配置されるシール構造と、前記シール構造は、リングシールおよびワンウェイシールを備えており、前記リングシールは、リングシール保持コンポーネント内に保持されており、前記リングシール保持コンポーネントは、前記リングシール保持コンポーネントの外壁から伸長している少なくとも１つの突出を備えており、
（Ｃ）前記デバイス本体の遠位端において規定される遠位ルーメン開口部と、を含んでおり、
（ｉｉ）前記デバイス本体の前記遠位端に動作可能に連結された第１および第２の肩関節と、
（ｉｉｉ）前記第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、
（ｉｖ）前記第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームと、を含み、前記遠位ルーメン開口部は、前記第１および第２の肩関節の間に配置される、前記ロボット外科的デバイスと、
（ｂ）取り外し可能なカメラコンポーネントであって、
（ｉ）前記ソケット内に取り外し可能に配置可能なように構成されたハンドルと、
（ｉｉ）前記ハンドルに動作可能に連結された細長いチューブと、を含み、前記細長いチューブは、前記カメラルーメンを通って配置可能な構成およびサイズであり、前記細長いチューブは、前記カメラルーメンを通って前記カメラコンポーネントが配置された場合に、前記遠位ルーメン開口部から遠位に伸長するように構成される、前記取り外し可能なカメラコンポーネントと、を備えるロボット外科的システム。

【請求項12】

前記細長いチューブは、
（Ａ）剛性部分と、
（Ｂ）光学部分と、
（Ｃ）前記光学部分を前記剛性部分に動作可能に連結する柔軟部分と、を含む、請求項１１に記載のロボット外科的システム。

【請求項13】

前記光学部分は、前記剛性部分に対して前記柔軟部分で傾斜可能であるように構成され、前記光学部分は、直線構造と傾斜構造との間で傾斜可能である、請求項１２に記載のロボット外科的システム。

【請求項14】

前記ハンドルは、少なくとも１つのアクチュエーターを含み、前記少なくとも１つのアクチュエーターは、前記カメラコンポーネントをパンおよびチルト作動させるように構成および配置される、請求項１１に記載のロボット外科的システム。

【請求項15】

前記シール構造は、取り外し可能である、請求項１１に記載のロボット外科的システム。

【請求項16】

前記ハンドルは、前記カメラコンポーネントを操作するように構成されたコントローラーを備える、請求項１１に記載のロボット外科的システム。

【請求項17】

前記細長いチューブは、前記ハンドルに関して回転可能であるように構成される、請求項１１に記載のロボット外科的システム。

【請求項18】

前記ソケットは、前記ワンウェイシールおよび前記リングシール保持コンポーネントの挿入および除去を可能にする挿入コンポーネントを受け入れるように構成されたチャネルを備える内壁をさらに備える、請求項１１に記載のロボット外科的システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願（単数または複数）の相互参照］
本出願は、２０１５年８月３日に出願されて、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題された、米国仮出願６２／２００，５６３に対する合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）の下での利益を主張し、それは、その全体で参照により本明細書中に援用される。

【0002】

［本発明の分野］
本明細書中に開示される実施態様は、ロボットおよび／またはインビボ医療機器および関連するコンポーネントを含む様々な医療機器および関連するコンポーネントに関する。特定の実施態様は、体腔内に配置される、および、体腔内のオリフィスまたは開口部を通して配置された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様々なロボット医療機器を含む。他の実施態様は、ロボット外科的デバイスおよびコントローラーを備える様々なシステムに関し、ここで、デバイスは、１つまたは複数のセンサーを備え、ここで、コントローラーは、センサーがコントローラーにおいて用いられる情報を伝達して、モーターが触覚フィードバックをユーザーに提供するのを作動するように、１つまたは複数のモーターを備える。

【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剛性の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あり、ほとんどの病院で利用できず、そして、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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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必要性が当分野において存在する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に述べられるのは、様々なカメラシステムを受け入れるように構成されたカメラルーメンを備える特定のシステムを含む、様々なロボット外科的システムである。さらなる実施態様は、空洞の通気を維持しながら様々な外科的デバイスを患者の空洞中へ挿入するために用いられるように構成された、外科的挿入デバイスに関する。

【0007】

１つまたは複数のコンピューターのシステムは、操作中にシステムに動作を実行させるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせが、システム上にインストールされているおかげで、特定の操作または動作を実行するように構成され得る。１つまたは複数のコンピュータープログラムは、データ処理装置によって実行された場合に、その装置に動作を実行させる指示を含むおかげで、特定の操作または動作を実行するように構成され得る。

【0008】

一例では、ロボット外科的システムは、
遠位端；近位端、および、デバイス本体内に規定されるカメラルーメンを備える、デバイス本体（カメラルーメンは、（１）デバイス本体の近位端における、近位ルーメン開口部；（２）近位ルーメン開口部の遠位に規定される、ソケット部分（ソケット部分は、第一の直径および第一の連結コンポーネントを備える）；（３）ソケット部分の遠位に規定される、伸長部分（伸長部分は、第二の、より小さな直径を有する）；および（４）デバイス本体の遠位端における、遠位ルーメン開口部（遠位ルーメン開口部は、伸長部分の遠位端に規定される）を備える）；
デバイス本体の遠位端に動作可能に連結された、第一および第二の肩関節；
第一の肩関節に動作可能に連結された、第一のロボットアーム；および
第二の肩関節に動作可能に連結された、第二のロボットアーム、を備える、
ロボット外科的デバイス；
および、
ソケット部分内に配置可能なように構成された、遠位端；第一の連結コンポーネントと開放可能に連結して、それによって、ハンドルをソケット部分の中に開放可能にロックするように構成された、第二の連結コンポーネント、を備えるハンドル；
ハンドルに動作可能に連結された、細長いチューブ（細長いチューブは、伸長部分を通って配置可能な構成およびサイズであり、細長いチューブは、剛性部分；光学部分；および、光学部分を剛性部分に動作可能に連結する柔軟部分を備え、ここで、細長いチューブは、カメラコンポーネントがカメラルーメンを通して配置された場合に少なくとも光学部分が遠位ルーメン開口部から遠位に伸長するように構成されるような長さを有する）、を備える、
カメラコンポーネント
を備える。この態様の他の実施態様は、対応するコンピューターシステム、装置、および、１つまたは複数のコンピューター記憶装置上に記録されたコンピュータープログラムを備え、それぞれ、この方法の動作を実行するように構成される。

【0009】

実施は、以下の機構の１つまたは複数を備えてよい。ロボット外科的システムであって、カメラルーメンは、ソケット部分の遠位および伸長部分の近位に規定されるシール部分をさらに備える。ロボット外科的システムであって、シール部分は、リングシールおよびワンウェイシールを受け入れるように構成される。ロボット外科的システムであって、シール部分は、保持コンポーネントを受け入れるようにさらに構成されて、リングシールは、リングシール保持コンポーネント内に保持される。ロボット外科的システムであって、リングシール保持コンポーネントは、リングシール保持コンポーネントの外壁から伸長している少なくとも１つの突出を備える。ロボット外科的システムであって、ソケット部分は、ソケット部分の内壁内に規定されるチャネルをさらに備え、チャネルは、少なくとも１つの突出を受け入れるように構成される。ロボット外科的システムであって、ハンドルは、カメラコンポーネントを操作するように構成されたコントローラーを備える。ロボット外科的システムであって、遠位ルーメン開口部は、第一および第二の肩関節の間に配置される。ロボット外科的システムであって、光学部分は、剛性部分に関して柔軟部分で傾斜可能であるように構成されて、光学部分は、直線構造および傾斜構造を有する。ロボット外科的システムであって、細長いチューブは、ハンドルに関して回転可能であるように構成される。ロボット外科的システムであって、ソケット部分は、挿入デバイスを受け入れるように構成されたチャネルを備える内壁をさらに備える。ロボット外科的システムであって、カメラルーメンは、デバイス本体の近位端における近位ルーメン開口部；近位ルーメン開口部の遠位に規定されるソケット部分（ソケット部分は、第一の直径および第一の連結コンポーネントを備える）；ソケット部分の遠位に規定される伸長部分（伸長部分は、第二の、より小さな直径を有する）；および、デバイス本体の遠位端における、遠位ルーメン開口部（遠位ルーメン開口部は、伸長部分の遠位端に規定される）を備える。ロボット外科的システムであって、第一のロボットアームは、第一のアーム上腕；第一のアーム肘関節；および、第一のアーム前腕をさらに備え、第一のアーム上腕は、第一の肩関節に対してロール、ピッチおよびヨーが可能であるように構成されて、第一のアーム前腕は、第一のアーム肘関節によって第一のアーム上腕に対してヨーが可能であるように構成される。外科的ロボットシステムであって、第一のロボットアームは、第一のロボットアーム内に配置された少なくとも１つの第一のアームアクチュエーターをさらに備える。ロボット外科的システムであって、第二のロボットアームは、第二のアーム上腕；第二のアーム肘関節；および、第二のアーム前腕をさらに備え、第二のアーム上腕は、第二の肩関節に対してロール、ピッチおよびヨーが可能であるように構成されて、第二のアーム前腕は、第二のアーム肘関節によって第二のアーム上腕に対してヨーが可能であるように構成される。外科的ロボットシステムであって、第二のロボットアームは、第二のロボットアーム内に配置された少なくとも１つの第二のアームアクチュエーターをさらに備える。ハンドルを備える外科的ロボットシステムは、ソケット部分内に配置可能なように構成された、遠位端；および、第一の連結コンポーネントと開放可能に連結して、それによって、ハンドルをソケット部分の中に開放可能にロックするように構成された、第二の連結コンポーネントを備える。外科的ロボットシステムは、少なくとも１つの第一または第二のロボットアーム内に配置されて、少なくとも１つの第一のロボットアームおよび第二のロボットアームと操作可能に連通した、少なくとも１つのＰＣＢをさらに備え、ここで、ＰＣＢは、ヨーおよびピッチ機能を実行するように構成される。記載される技術の実施は、コンピューターアクセス可能媒体上のコンピューターソフトウェア、方法またはプロセス、または、ハードウェアを含んでよい。

【0010】

一例では、ロボット外科的システムは、
遠位端；近位端、および、デバイス本体内に規定されるカメラルーメンを備える、デバイス本体；
デバイス本体の遠位端に動作可能に連結された、第一および第二の肩関節；
第一の肩関節に動作可能に連結された、第一のロボットアーム；および、
第二の肩関節に動作可能に連結された、第二のロボットアーム；を備える、
ロボット外科的デバイス
および、
ソケット部分内に配置可能なように構成された、遠位端；第一の連結コンポーネントと開放可能に連結して、それによって、ハンドルをソケット部分の中に開放可能にロックするように構成された、第二の連結コンポーネント、を備えるハンドル；
ハンドルに動作可能に連結された、細長いチューブ（細長いチューブは、伸長部分を通って配置可能な構成およびサイズであり、細長いチューブは、剛性部分；光学部分；および、光学部分を剛性部分に動作可能に連結する柔軟部分を備え、ここで、細長いチューブは、カメラルーメンを通ってカメラコンポーネントが配置された場合に、少なくとも光学部分が遠位ルーメン開口部から遠位に伸長するように構成されるような長さを有する）、を備える、
カメラコンポーネント
を備える。この態様の他の実施態様は、対応するコンピューターシステム、装置、および、１つまたは複数のコンピューター記憶装置上に記録されたコンピュータープログラムを備え、それぞれ、この方法の動作を実行するように構成される。

【0011】

実施は、１つまたは複数の以下の機構を備えてよい。ロボット外科的システムであって、カメラルーメンは、デバイス本体の近位端における近位ルーメン開口部；近位ルーメン開口部の遠位に規定されるソケット部分（ソケット部分は、第一の直径および第一の連結コンポーネントを備える）；ソケット部分の遠位に規定される伸長部分（伸長部分は、第二の、より小さな直径を有する）；および、デバイス本体の遠位端における遠位ルーメン開口部（遠位ルーメン開口部は、伸長部分の遠位端に規定される）を備える。ロボット外科的システムであって、第一のロボットアームは、第一のアーム上腕；第一のアーム肘関節；および、第一のアーム前腕をさらに備え、第一のアーム上腕は、第一の肩関節に対してロール、ピッチおよびヨーが可能であるように構成されて、第一のアーム前腕は、第一のアーム肘関節によって第一のアーム上腕に対してヨーが可能であるように構成される。外科的ロボットシステムであって、第一のロボットアームは、第一のロボットアーム内に配置された少なくとも１つの第一のアームアクチュエーターをさらに備える。ロボット外科的システムであって、第二のロボットアームは、第二のアーム上腕；第二のアーム肘関節；および、第二のアーム前腕をさらに備え、第二のアーム上腕は、第二の肩関節に対してロール、ピッチおよびヨーが可能であるように構成されて、第二のアーム前腕は、第二のアーム肘関節によって第二のアーム上腕に対してヨーが可能であるように構成される。外科的ロボットシステムであって、第二のロボットアームは、第二のロボットアーム内に配置された少なくとも１つの第二のアームアクチュエーターをさらに備える。外科的ロボットシステムは、ソケット部分内に配置可能なように構成された遠位端；および、第一の連結コンポーネントと開放可能に連結して、それによって、ハンドルをソケット部分の中に開放可能にロックするように構成された、第二の連結コンポーネント、を備えるハンドルを備える。外科的ロボットシステムは、少なくとも１つの第一または第二のロボットアーム内に配置されて、少なくとも１つの第一のロボットアームおよび第二のロボットアームと操作可能に連通した、少なくとも１つのＰＣＢをさらに備え、ここで、ＰＣＢは、ヨーおよびピッチ機能を実行するように構成される。記載される技術の実施は、コンピューターアクセス可能媒体上のコンピューターソフトウェア、方法またはプロセス、または、ハードウェアを備えてよい。

【0012】

一例では、ロボット外科的システムは、
遠位端；近位端、および、デバイス本体内に規定されるカメラルーメンを備える、デバイス本体（カメラルーメンは、（１）デバイス本体の近位端における、近位ルーメン開口部；（２）近位ルーメン開口部の遠位に規定される、ソケット部分（ソケット部分は、第一の直径および第一の連結コンポーネントを備える）；（３）ソケット部分の遠位に規定される、伸長部分（伸長部分は、第二の、より小さな直径を有する）；および（４）デバイス本体の遠位端における、遠位ルーメン開口部（遠位ルーメン開口部は、伸長部分の遠位端に規定される）を備える）；
デバイス本体の遠位端に動作可能に連結された、第一および第二の肩関節；
第一の肩関節に動作可能に連結された、第一のロボットアーム；および
第二の肩関節に動作可能に連結された、第二のロボットアーム；を備える、
ロボット外科的デバイス、
および
ハンドルに動作可能に連結された細長いチューブを備えるカメラコンポーネント（細長いチューブは、伸長部分を通って配置可能な構成およびサイズであり、細長いチューブは、剛性部分；光学部分；および、光学部分を剛性部分に動作可能に連結する柔軟部分を備え、ここで、細長いチューブは、カメラルーメンを通ってカメラコンポーネントが配置された場合に、少なくとも光学部分が遠位ルーメン開口部から遠位に伸長するように構成されるような長さを有する）
を備える。この態様の他の実施態様は、対応するコンピューターシステム、装置、および、１つまたは複数のコンピューター記憶装置上に記録されたコンピュータープログラムを備え、それぞれ、この方法の動作を実行するように構成される。

【0013】

実行は、１つまたは複数の以下の機構を備えてよい。外科的ロボットシステムは、ソケット部分内に配置可能なように構成された遠位端；および、第一の連結コンポーネントと開放可能に連結して、それによって、ハンドルをソケット部分の中に開放可能にロックするように構成された、第二の連結コンポーネント、を備えるハンドルを備える。外科的ロボットシステムは、少なくとも１つの第一または第二のロボットアーム内に配置されて、少なくとも１つの第一のロボットアームおよび第二のロボットアームと操作可能に連通した、少なくとも１つのＰＣＢをさらに備え、ここで、ＰＣＢは、ヨーおよびピッチ機能を実行するように構成される。記載される技術の実施は、コンピューターアクセス可能媒体上のコンピューターソフトウェア、方法またはプロセス、または、ハードウェアを備えてよい。

【0014】

多数の実施態様が開示されるが、本発明のさらに他の実施態様が、本発明の例示的な実施態様を示して説明する以下の詳細な説明から、当業者に明らかになるであろう。理解されるように、本発明は、様々な自明の態様における改変が可能であり、全て、本発明の主旨および範囲を逸脱しない。したがって、図面および詳細な説明は、実際には例示であるとみなされるべきであり、限定でない。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A-1B】図１Ａは、一実施態様に係るロボット外科的デバイスの正面図であり、図１Ｂは、図１Ａのデバイスの斜視正面図である。

【図1C-1D】図１Ｃは、図１Ａのデバイスの側面図であり、図１Ｄは、図１Ａのデバイスの端面図である。

【図1E-1G】図１Ｅは、カメラコンポーネントなしの図１Ａのデバイスのさらなる正面図であり、図１Ｆは、カメラコンポーネントなしの図１Ａのデバイスのさらなる側面図であり、図１Ｇは、図１Ａの実施態様に係るカメラコンポーネントの正面図である。

【図2A-2C】図２Ａは、一実施態様に係るロボット外科的デバイスの近位端の斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａのデバイスの回転された斜視図であり、図２Ｃは、図２Ａのデバイスの近位端の切断図である。

【図3A-3E】図３Ａは、一実施態様に係るシール挿入コンポーネントの斜視正面図であり、図３Ｂはシールなしの図３Ａの挿入コンポーネントの遠位端のクローズアップ図であり、図３Ｃは、Ｏリング担体を示す、図３Ａの挿入コンポーネントの遠位端のクローズアップ図であり、図３Ｄは、ロボットデバイス本体の上の図３Ａの挿入コンポーネントの斜視図であり、図３Ｅは、図３Ｄの実施態様の斜視切断図である。

【図4A-4D】図４Ａは、一実施態様に係るカメラコンポーネントの端面図であり、図４Ｂは、「ダウン」配置での図４Ａの実施態様の側面図であり、図４Ｃは、「アップ」配置での図４Ａの実施態様の側面図であり、図４Ｄは、図４Ｃの実施態様の４分の３回転された図である。

【図4E-4H】図４Ｅは、一実施態様に係る、内部コンポーネントを示すカメラコンポーネントの端面図であり、図４Ｆは、「アップ」配置での図４Ｅの実施態様の正面図であり、図４Ｇは、「アップ」配置での図４Ａの実施態様の側面図であり、図４Ｈは、図４Ｇの実施態様の４分の３回転された図である。

【図5A-5B】図５Ａは、一実施態様に係るロボット外科的デバイスに挿入されたカメラコンポーネントの近位端の切断側面図であり、図５Ｂは、図５Ａの実施態様のさらにクローズアップした切断側面図である。

【図5C-5D】図５Ｃは、一実施態様に係るカメラコンポーネントの内部コンポーネントの側面図であり、図５Ｄは、図５Ｃの実施態様のさらなる内部側面図である。

【図5E】図５Ｃの実施態様の斜視図である。

【図5F-5G】図５Ｆは、一実施態様に係るロボット外科的デバイスに挿入されたカメラコンポーネントの斜視内部図であり、図５Ｇは、図５Ｆの実施態様のさらなる斜視内部図である。

【図6A】一実施態様に係るカメラコンポーネントの内部コンポーネントの側面図である。

【図6B-6C】図６Ｂは、一実施態様に係るカメラコンポーネントの内部コンポーネントの斜視内部図であり、図６Ｃは、図６Ｂの実施態様に係るカメラコンポーネントの内部コンポーネントの側面内部図である。

【図6D-6E】図６Ｄは、図６Ｂの実施態様に係るカメラコンポーネントの内部コンポーネントの内部正面図であり、図６Ｅは、一実施態様に係るロボット外科的デバイスに挿入されたカメラコンポーネントの斜視内部図である。

【図7A】一実施態様に係るカメラコンポーネントの遠位端の斜視内部図である。

【図7B】別の実施態様に係るカメラコンポーネントの遠位端の斜視内部図である。

【図7C】一実施態様に係る、レンズから外科的コンソールへのカメラ情報の概略フローである。

【図8A-8D】図８Ａは、一実施態様に係る、ハウジングなしのデバイス本体の内部正面図であり、図８Ｂは、図８Ａの実施態様の側面図であり、図８Ｃは、図８Ａの実施態様の斜視図であり、図８Ｄは、図８Ａの実施態様の端面図である。

【図8E-8G】図８Ｅは、一実施態様に係る、ハウジングなしのデバイス本体の後部４分の３の斜視図であり、図８Ｆは、図８Ｅの実施態様の側面図であり、図８Ｇは、ハウジングなしの図８Ｅの実施態様の前部４分の３の斜視図である。

【図9A-9C】図９Ａは、一実施態様に係る、ハウジングまたは支持構造なしの内部コンポーネントを示すデバイス本体の内部正面図であり、図９Ｂは、図９Ａの実施態様の特定のヨーコンポーネントの斜視図であり、図９Ｃは、図９Ａの実施態様の特定のピッチコンポーネントの斜視図である。

【図10】一実施態様に係る６自由度を有するロボットアームの斜視図である。

【図11A-11D】図１１Ａは、一実施態様に係るそのハウジングなしの上側ロボットアームの側面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの実施態様の回転された側面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａの実施態様のさらに別の回転された側面図であり、図１１Ｄは、図１１Ａの実施態様の端面図である。

【図11E-11F】図１１Ｅは、一実施態様に係る上側ロボットアームの斜視図であり、図１１Ｆは、ハウジングなしの図１１Ｅの実施態様の回転された斜視図である。

【図12A-12B】図１２Ａは、図１１Ｅの実施態様のさらに回転された図であり、図１２Ｂは、一実施態様に係る上側ロボットアームのコンポーネントの別の内部図である。

【図12C-12D】図１２Ｃは、図１２Ｂの実施態様の特定のヨーコンポーネントの斜視図であり、図１２Ｄは、図１２Ｂの実施態様の特定のピッチコンポーネントの斜視図である。

【図13A】一実施態様に係る下側ロボットアームの斜視図である。

【図13B】ハウジングなしの図１３Ａの実施態様の背面斜視図である。

【図13C-13G】図１３Ｃは、一実施態様に係る、そのハウジングなしの下側ロボットアームの側面図であり、図１３Ｄは、図１３Ｃの実施態様の回転された側面図であり、図１３Ｅは、図１３Ｃの実施態様のさらに別の回転された側面図であり、図１３Ｆは、図１３Ｃの実施態様の端面図であり、図１３Ｇは、図１３Ｃの実施態様の斜視図である。

【図14A-14C】図１４Ａは、一実施態様に係る下側ロボットアームのコンポーネントの別の内部図であり、図１４Ｂは、図１４Ａの実施態様の特定のロールコンポーネントの斜視図であり、図１４Ｃは、図１４Ａの実施態様の特定のエンドエフェクター相互作用連結コンポーネントの斜視図である。

【図14D】一実施態様に係る前腕の断面側面図である。

【図14E-14F】図１４Ｅは、一実施態様に係る前腕の切断斜視側面図であり、図１４Ｆは、一実施態様に係る前腕の断面側面図である。

【図15A-15B】一実施態様に係るエンドエフェクターの斜視図であり、図１５Ｂは、一実施態様に係るエンドエフェクターの斜視図である。

【図16A-16B】図１６Ａは、一実施態様に係る単極焼灼器の接続の概略図であり、図１６Ｂは、一実施態様に係る双極焼灼器（ｃａｕｔｅｒ）の接続の概略図である。

【図17A-17B】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図18A-18C】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図19A-19C】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図20A-20B】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図21A-21C】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図22A-22C】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図23A-23C】いくつかの実施に係るスリーブのいくつかの図を示す。

【図24A-24D】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図25A-25C】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図26A】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図26B-26E】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図27A-27C】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図28A-28B】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図28C-28D】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図29A-29D】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【図30A-30B】開示されるシステム、デバイス、および方法の様々なさらなる実施を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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機器および関連する方法およびシステムに関する。

【0017】

本明細書に開示されるロボットデバイスの様々な実施態様および関連する方法およびシステムは、任意の他の公知の医療機器、システム、および方法に組み込むことができ、またはそれらとともに用いることができることが理解される。

【0018】

本明細書に開示されるロボットデバイスの様々な実施態様および関連する方法およびシステムは、任意の他の公知の医療機器、システム、および方法に組み込むことができ、またはそ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、米国特許８，９６８，３３２（２０１５年３月３日に発行された、表題「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許８，８３４，４８８（２０１４年９月１６日に発行された、表題「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／６１７，２３２（２０１５年２月９日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願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」）、米国特許出願６１／０３０，５８８（２００８年２月２２日に出願）、米国特許８，３４３，１７１（２０１３年１月１日に発行された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、米国特許８，８２８，０２４（２０１４年９月９日に発行された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、米国特許出願１４／４５４，０３５（２０１４年８月７日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、米国特許出願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」）、米国特許出願１５／０１８，５３０（２０１６年２月８日に出願された、表題「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｆｌａｔｉｏｎ，Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ，ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許８，９７４，４４０（２０１５年３月１０日に発行された、表題「Ｍｏｄｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許８，６７９，０９６（２０１４年３月２５日に発行された、表題「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、米国特許９，１７９，９８１（２０１５年１１月１０日に発行された、表題「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、米国特許出願１４／９３６，２３４（２０１５年１１月９日に発行された、表題「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）、米国特許８，８９４，６３３（２０１４年１１月２５日に発行された、表題「Ｍｏｄｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許８，９６８，２６７（２０１５年３月３日に発行された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｎａｔｕｒａｌ Ｏｒｉｆｉｃｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ」）、米国特許９，０６０，７８１（２０１５年６月２３日に発行された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」）、米国特許出願１４／７４５，４８７（２０１５年６月２２日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」）、米国特許９，０８９，３５３（２０１５年７月２８日に発行された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／８００，４２３（２０１５年７月１５日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１３／５７３，８４９（２０１２年１０月９日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願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」）、米国特許出願１３／８３３，６０５（２０１３年３月１５日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／６６１，４６５（２０１５年３月１８日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」）、１３／８３９，４２２（２０１３年３月１５日に出願された、表題「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｔｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許９，０１０，２１４（２０１５年４月２１日に発行された、表題「Ｌｏｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／６５６，１０９（２０１５年３月１２日に出願された、表題「Ｌｏｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／２０８，５１５（２０１４年３月１３日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ，ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ」）、米国特許出願１４／２１０，９３４（２０１４年３月１４日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｆｏｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、米国特許出願１４／２１２，６８６（２０１４年３月１４日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／３３４，３８３（２０１４年７月１７日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／８５３，４７７（２０１５年９月１４日に出願された、表題「Ｑｕｉｃｋ－Ｒｅｌｅａｓｅ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、米国特許出願１４／９３８，６６７（２０１５年１１月１１日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、および、米国特許出願６２／３３８，３７５（２０１６年５月１８日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）、および、米国特許７，４９２，１１６（２００７年１０月３１日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」）、７，７７２，７９６（２００７年４月３日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」）、および、８，１７９，０７３（２０１１年５月１５日に出願された、表題「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ａｇｅｎｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」）に開示される任意の医療機器およびシステムに組み込まれ得て、またはそれらとともに用いられ得て、その全てが、それらの全体で参照により本明細書中に援用される。

【0019】

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され得る。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、ユーザーによって少なくとも部分的に配置、操作、または制御され得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、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。

【0020】

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、本発明と外科医または外科的ユーザー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、損傷させる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、最小プロファイル、最小サイズを有し、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。

【0021】

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られ得る「コンビネーション」または「モジュール」の医療機器に関する。本出願の目的に関し、「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配列され得るモジュールまたは交換可能なコンポーネントを備える任意の医療機器を意味する。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られ得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。

【0022】

本明細書に開示または検討される特定の実施態様は、結腸切除、より下の胃腸の疾患、例えば、憩室炎、クローン病、炎症性腸疾患および結腸癌を有する患者を治療するために行なわれる外科的手順のために用いられ得る。公知の結腸切除手順のおよそ３分の２は、８～１２インチ切開および６週までの回復時間を伴う完全に開放の外科的手順を介して行なわれる。手順の複雑な性質のために、既存のロボット支援型外科的デバイスは、結腸切除外科的処置には滅多に用いられず、事例の３分の１では手による腹腔鏡下アプローチのみが用いられる。対照的に、本明細書に開示される様々な実施は、公知の技術によって典型的に「開放」で行なわれる様々な手順に対して低侵襲アプローチで用いられ得て、臨床転帰および健康管理コストを改善する潜在性を有する。さらに、本明細書に開示される様々な実施は、患者の外側から体の中に到達する公知のメインフレーム様の腹腔鏡下外科的ロボットの位置において任意の腹腔鏡下外科的手順のために用いられ得る。すなわち、本明細書に開示される低侵襲性ロボットシステム、方法、およびデバイスは、小さくて、患者の腹部において単一の切開を通してそれらの全体で挿入される自己包含外科的デバイスを特徴とする。既存のツールおよび外科医に親しみのある技術を利用するように設計されるので、本明細書に開示されるデバイスは、専用の手術室または特別な基盤施設を必要とせず、そして、それらのさらにいっそう小さなサイズのために、腹腔鏡下外科的処置のための既存のロボットの代替法よりも著しく費用が掛からないことが期待される。これらの技術的利点のため、本明細書における様々な実施態様は、今日において開放外科的処置で低侵襲アプローチの手順が行われるのを可能にし得る。

【0023】

図１Ａ～１Ｇに示されるように、特定の例示的な実施態様は、動作可能に連結された２つのアーム１４、１６を備える本体１２を備えるデバイス１０、および、その中に配置可能なカメラコンポーネント１８に関する。すなわち、デバイス１０は、第一の（または「右」）アーム１４、および、第二の（または「左）アーム１６を備え、その両方とも、以下にさらに詳細に述べられるように本体１２に動作可能に連結される。本体１２は、示されるように、ケーシング（「カバー」または「エンクロージャ」とも呼ばれる）２０を備える。本体１２は、「デバイス本体」２０とも呼ばれ、２つの回転可能な円柱状のコンポーネント（「ハウジング」および「タレット」とも呼ばれる）：第一の（または「右」）ハウジング２２および第二の（または「左」）ハウジング２４を備える。アーム１４、１６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）１４Ａ、１６Ａ、および、前腕（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）１４Ｂ、１６Ｂも備える。右上腕１４Ａは、右肩関節２６で本体１２の右ハウジング２２に動作可能に連結されて、左上腕１６Ａは、左肩関節２８で本体１２の左ハウジング２４に動作可能に連結される。さらに、アーム１４、１６のそれぞれに関して、前腕１４Ｂ、１６Ｂは、肘関節１４Ｃ、１６Ｃで上腕１４Ａ、１６Ａに回転可能に連結される。

【0024】

例示的な実施では、示されるように、アーム１４、１６のそれぞれは、前腕１４Ｂ、１６Ｂの遠位端に動作可能に連結されたエンドエフェクター３０、３２も備える。またエンドエフェクターは、本明細書において「操作コンポーネント」と呼ぶこともできて、本明細書において、様々な実施態様が以下にさらに詳細に述べられる。

【0025】

一実施では、アーム１４、１６のそれぞれは、６自由度を有する。すなわち、以下にさらに詳細に説明されるように、アーム１４、１６はそれぞれ、肩関節２６、２８で３自由度、肘関節１４Ｃ、１６Ｃで１自由度、および、エンドエフェクター３０、３２で２自由度を有する（それは、特定の実施態様では、回転されることができ－エンド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１４、１６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自由度を有するエンドエフェクターを備える）の一つの利点は、エンドエフェクターが、同一のデカルト点において多数の配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させて、および、デバイスを操作している間の制御をより直感的にすることを可能にする。

【0026】

カメラコンポーネント１８は、一実施態様に係る図１Ｇに示されるように、本体１２に簡単に挿入されて、そして取り外される。示されるように、カメラコンポーネント１８は、ハンドル４０、カメラ本体またはチューブ４２、カメラレンズ４８を備える遠位チューブ末端１８Ａ、および、ハンドル４０の遠位端に規定される２つの肩４４、４６を備える。すなわち、第一の肩４４は第一の直径を有し、第二の肩４６は第一の直径よりも大きな第二の直径を有する。

【0027】

一実施態様によれば、図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃは、密封された電気接続またはコネクター５０、５２、支持ロッド５４、ラッチ５６、および、本体１２内に規定された開口部６０を備えるヘッド５８を備える、デバイス本体１２の近位端を示す。本明細書において図２５Ａ～Ｃに関して述べられるように、これらの実施では、支持ロッドは、使用のためにデバイスを配置するために支持アームに取り付けられるように構成される。

【0028】

様々な実施では、電気コネクター５０、５２は、ロボット機能性に必要なロボット電力およびバス通信を提供することができ、電力および通信コネクター、双極焼灼器コネクターおよび単極焼灼器コネクター、例えばＬＥＭＯ（登録商標）プッシュプル円形コネクターを含む。特定の実施では、３つのコネクターが提供され得る。図２Ａ～Ｃの実施では、第一の電気コネクター５０は、ロボット電力およびバス通信を送信および受信するように構成されて、第二の電気コネクター５２は、単－および双－極性の組み合わせた焼灼器の接続性のために構成される。あるいは、３つのコネクターは、単一の統合カスタムコネクターへと組み合わされ得る。また、さらなる代替では、図３Ｄ～Ｆに示されるように、ロボットに直接組み込まれた単一のケーブル５３が提供され得る。密封されて、緊張が解かれたケーブル出口位置は、その結果、コネクター５０、５２の代わりにこの位置に存在することが理解される。

【0029】

これらの実施によれば、開口部６０は、本体１２の長さを通って規定されるルーメン６２と流体連通している。ルーメン６２は、カメラコンポーネント１８を受け入れるように構成されて、受け入れ部分（本明細書において「ソケット部分」または「ソケット」とも呼ばれる）６２Ａ、シール部分６２Ｂ、および、伸長部分６２Ｃを備える。

【0030】

特定の実施では、ソケット部分６２Ａは、「ぴったり合う」ように構成されて、すなわち、カメラコンポーネント１８ハンドル４０と嵌合して、全ての負荷と反応または抵抗し、または、全ての回転および並進運動を防止するように構成される。様々な実施では、ラッチ５６は、カメラコンポーネント１８の留め金部分７２に連結することが可能であるようにソケット部分６２Ａ内に配置される。

【0031】

様々な実施では、シール（単数または複数）６３Ａ、６３Ｂは、ルーメン６２内に配置されたときにカメラ１８の周りに流体シールを維持するようにシール部分６２Ｂ内に提供される。シール部分６２Ｂは、受け入れ部分６２Ａに関して遠位であり、図２Ｃ～３Ｆに関して説明されるように、ルーメン６２の壁６８に対してシール（単数または複数）６３Ａ、６３Ｂを収容するように構成される。

【0032】

図２Ｃおよび図３Ａ～Ｆに示される実施では、デバイスは、ワンウェイダックビルシールである第一のシール６３Ａを利用するが、様々な他のワンウェイシールが代替の実施態様において用いられ得ることが理解される。これらの実施では、第二のシール６３Ｂ－それはＯリング担体シールであってよい－が、第一のシール６３Ａの近位に配置されてもよい。図３Ａおよび図３Ｃ～Ｆに示されるように、様々な実施では、Ｏリング担体シール６３Ｂは、第一のシール６３Ａを遠位に促すように構成されたＯリング６５を備える。様々な実施では、Ｏリングは、カメラコンポーネント１８に対するシールを提供することができ、一方で、Ｏリング担体シール６３Ａは、本明細書に記載のようにガスまたは流体の漏れに対して、ルーメン６２Ａに対するシールを提供することができることが理解される。

【0033】

以下に説明されるように、これらの実施では、シールが設置されると、Ｏリング担体シール６３Ｂは、第一のシール６３Ａのリップ６３Ａ１上を圧迫して、それにより、ハウジングの内壁に対してシールを作成する（６７に示される）。第一および第二のシール６３Ａ、６３Ｂの使用は、特定の実施では、本明細書に記載の特定の利点を提供する。カメラコンポーネント１８が存在しない状況では、腹腔からの圧力がワンウェイダックビルシール６３Ａを閉じさせて、その圧力の喪失を防ぐ。カメラが存在する状況では、カメラおよびチューブ４２はダックビルシール６３Ａを開かせて、ルーメン６２への通路を可能にして、一方で、Ｏリング６５およびＯリング担体シール６３Ａは、それぞれ、剛性カメラチューブ４２およびルーメン６２に対してシールして、空洞の圧力を維持する。さらなる実施がもちろん可能であることが理解される。

【0034】

図３Ａ～Ｆに示されるように、様々な実施では、細長い挿入コンポーネント１５が提供されて、それは、交換および／または清掃のためにシール（単数または複数）６３Ａ、６３Ｂの挿入および除去を可能にする。図３Ａ～Ｃに示されるように、挿入コンポーネント１５は、Ｏリング担体シール６３Ｂのようなシールに嵌合して、ルーメン６２内に配置されている間にシールの回転位置を維持するように構成された、取付突起１３Ａ、１３Ｂを備えるシール連結リング１３を備えることができる。様々な実施では、突起部１７は、シールを所定の位置に固定するように提供されてもよい。図２Ｃに戻り、受け入れ部分６２Ａの遠位端は、挿入コンポーネント１５を受け入れるように構成された肩６４によって規定される。少なくとも１つのチャネル６６は、示されるように、ルーメン６２および肩６４の部分に規定されて、突出（単数または複数）６７Ａ、６７Ｂがチャネル６６内に配置されてそれに沿ってスライドされ得て、それにより、シール６３Ａ、６３Ｂがルーメン６２内の位置に配置およびロックされるのを可能にするように、Ｏリング担体シール６３Ｂ上に配置された対応する突出（単数または複数）６７Ａ、６７Ｂを受け入れるように配置される。挿入コンポーネント１５は、続いて、使用のためにシール６３Ａ、６３Ｂがルーメン６２内に含まれるように取り除かれ得る。

【0035】

より具体的には、チャネル６６は、長手方向の長さ６６Ａおよび半径方向の長さ６６Ｂを有するルーメン６２内に規定される。特定の実施では、チャネル６６は、長手方向の長さ６６Ａに沿って先細である。したがって、突出６７Ａは、長手方向の長さ６６Ａに配置されて、挿入コンポーネント１５は、突出６７Ａが長手方向の長さ６６Ａの末端に到達するまで遠位に進行する。この時点で、挿入コンポーネント１５は、突出６７Ａが半径方向の長さ６６Ｂに沿って進行するようにその縦軸の周りで回転され得る。図３Ｂに示されるように、取付突起１３Ａ、１３Ｂは、この回転の間、挿入コンポーネント１５に対するＯリングシール６３Ｂの回転を防ぐことができる。さらに、剛性Ｏリング６５は、この回転およびロックの結果としてそれが所定の位置に固定されるように、第一のシール６３Ａに対して十分な遠位力を提供する。ルーメン内のシール６３Ａ、６３Ｂの生じる連結は、シール６３Ａ、６３Ｂを除去せずに使用するために、ユーザーが、カメラコンポーネント１８をシール６３Ａ、６３Ｂに通すのに十分強固な機械的連結である。

【0036】

図４Ａ～Ｈは、カメラコンポーネント１８の例示的な実施を示す。この特定の実施におけるカメラコンポーネント１８は、図１Ａ～Ｂに示されるように、ロボットデバイス本体１２の中に取り外し可能に組み込まれるように構成される。より具体的には、カメラコンポーネント１８は、カメラコンポーネント１８が、近位開口部６０、受け入れ部分を通って、受け入れ部分６２Ａの中へ、シール部分６２Ｂおよびシール（単数または複数）６３Ａ、６３Ｂを通って、および、カメラコンポーネント１８Ａの遠位部分およびカメラレンズ４８が遠位開口部６０Ａから突き出るように伸長部分６２Ｃの中に挿入されるように、デバイス本体１２内に規定されたルーメン６２を通って取り外し可能に配置されるように構成される。（図１Ａに最もよく示される）。

【0037】

図４Ａ～Ｈに示されるように、このカメラコンポーネント１８の実施態様は、コントローラー（「ハンドル」とも呼ばれる）４０、および、ハンドル４０にその近位端で動作可能に連結された細長いコンポーネント（本明細書において「チューブ」とも呼ばれる）４２を備える。図４Ｃに最もよく示されるように、チューブ４２は、剛性部分４２Ａ、柔軟部分４２Ｂ、および、光学部分４２Ｃを備える。したがって、これらの実施では、カメラコンポーネントは、２自由度を有する：パン（左右の回転）、および、外科的作業場において「上下」を見ることを意味するチルト。これらの自由度のさらなる議論は、図１０に関して見ることができる。

【0038】

一実施態様では、ハンドル４０は、チューブ４２のパンおよびチルト機能を作動するためのアクチュエーターおよび関係がある機構（図４Ｈに関して最もよく示される）とともに、映像伝送のためのローカル電子装置を備えるように構成される。ローカル電子装置、アクチュエーター、および関係がある機構は、公知の標準的なコンポーネントであってよいことが理解される。さらなる実施では、ハンドル４０は、ライトエンジンを備えてもよい。あるいは、ライトエンジンは、別個のコンポーネントであってよく、そして、ライトケーブルは、ライトエンジンをハンドルに動作可能に連結することができる。

【0039】

一実施によれば、チューブ４２の剛性部分４２Ａは実質的に剛性であり、必要に応じて、光学部分４２Ｃ内の光学コンポーネントをハンドル４０に動作可能に連結するための適切なワイヤおよび光ファイバーを備える。剛性部分４２Ａの実質的な剛性は、ルーメン６２の中への簡単な挿入を含むチューブ４２の簡単な操作を可能にする。

【0040】

一実施態様に係る柔軟部分４２Ｂは、図４Ｂの直線構造および図４Ｃに示される傾斜構造の間、またはその間の任意の位置の光学部分４２Ｃの移動を可能にするように構成される。光学部分４２Ｃは実質的に剛性であり、剛性部分４２Ａと非常に似ていて、そして、光学素子を適切なローカル電子装置とともに備える。

【0041】

したがって、この実施のカメラコンポーネント１８の様々な実施は、機械的な２自由度：パン（左／右を見る）およびチルト（上／下を見る）を有する。使用では、カメラコンポーネント１８は、ハンドル４０内の電子装置およびアクチュエーターによって電力供給および制御されるパンおよびチルト機能を有する。様々な実施では、ハンドル４０は、図５Ａ～Ｄにさらに詳細に示されるように、ラッチ５６と嵌合するように構成されたカメラ留め金７２およびボタン７０をさらに備える。

【0042】

チルト機能は、図２４Ａ～Ｄに関してさらに述べられるように、カメラ４８が所望の作業場へ配向するように、光学部分４２Ｃを傾斜させることに関する。この傾斜は、例えば図４Ｃおよび図７Ａ～Ｂに示されるように、ケーブルの作動が、柔軟部分４２Ｂを曲げることによって光学部分４２Ｃを傾斜させるように、柔軟部分４２Ｂまたは光学部分４２Ｃに動作可能に連結されたケーブルを介して達成され得る。あるいは、このチルト機能は、チューブ４２を柔軟部分４２Ｂで曲げるための任意の他の公知の機構または方法によって達成され得る。

【0043】

図５Ａ～７Ｂの実施に示されるように、カメラコンポーネント１８は、カメラ４８、チューブ４２および他の操作コンポーネントの操作および動作が可能な、いくつかの内部の電気的および機械的コンポーネントを収容する。様々な実施では、カメラコンポーネント１８は、ルーメン６２へのコンポーネント１８の挿入を検出するように構成された存在感知システムを備える。さらに、損傷を防ぐために、特定の実施態様では、カメラコンポーネント１８は、チューブ４２が「直線」（チルト＝０度）構造でない限りカメラコンポーネント１８を取り外すことができないような「機械的ロックアウト」を提供するように構成される。

【0044】

上述のように、図５Ａ～Ｂは、カメラコンポーネント１８が本体１２のルーメン６２に挿入されている場合の、デバイス１０の実施を示す。これらの実施では、シール部分６２Ｂ内のシール６３Ａ、６３Ｂの配置に続いて（図３Ａ～Ｆに関して説明）、カメラコンポーネント１８がルーメン６２に挿入され得て、ラッチ５６が係合される。

【0045】

図５Ｃに示されるように、特定の実施では、カメラコンポーネント１８は、光ガイドポスト７４、作動コネクター７６、および／または、同軸コネクター７８を備える。様々な実施では、光ガイドポスト７４は、外部の光発生器からカメラ内の光ファイバーへの光の移行を促進させる。作動コネクター７６は、電力および通信機能、例えば、図２６～２９Ｄに関して以下に述べられるロボットおよびカメラの電力および通信機能を提供することができる。様々な実施では、同軸コネクター７８は、図７Ｃおよび２６Ａに関して本明細書に記載されるビデオシグナルの伝達のような、さらなる機能を提供することができる。様々な実施では、光ファイバーケーブル８０は、光ガイドポストと操作上および光で通信していて、ルーメン中に遠位に伸長する（図示せず）。さらに、図５Ｅ～Ｆに関してさらに述べられるように、通信ライン８２は、これらの実施において光ファイバーケーブル８０とともに伸長する。

【0046】

図５Ｃ～Ｅの実施は、機械的ロックアウトを備えるカメラコンポーネント１８の一実施を示す。特定のこれらの実施では、ハンドルボタン７０を下に押すことは、チルト＝０度の場合にカメラコンポーネントの取り外しを可能にするようにチューブ４２を直線配向に再配向させるのを作動することができる。この実施では、カメラ留め金７２は、留め部材８４上に配置されて、それはまた、ボタン７０を備えてもよく、ボタン７０を押すことは、カメラハウジングに回転連結された留め金ピボット８６の周りで留め部材の旋回をもたらし（図示せず）、留め部材に隣接して配置されたプランジャー８８が、ボタン７０の作動に応答して内側に促されるのが可能である。

【0047】

様々な実施では、プランジャー８８の末端８８Ａは、リードスクリューナット９０内でスロット９０Ａと並び、それは、以下にさらに詳細に説明するように、カメラチルトに応答して線形並進される。これらの実施では、スロット９０Ａおよびプランジャー８８の並びは、カメラチューブ４２が「直線」配向である場合にのみ生じる。これらの実施では、アームが取り外された場合に－わずかでさえ－アームが制限スイッチ９４をトリガーして、「直線になれ（ｇｏ－ｓｔｒａｉｇｈｔ）」サブルーチンを開始して、それにより、カメラを直線にするように、プランジャーはトリガーアーム９２にも固定して取り付けられる。プランジャー８８の長さは、これらの実施では、スロット９０Ａが並んでいない場合に留め金７２がロボットから外れないように、カメラが傾斜している場合はスロット９０Ａに入ることができないようになっている（図５Ｅ～６Ｄに関して以下に説明される）ことが理解される。

【0048】

特定の実施では、「直線になれ」サブルーチンは、プランジャー末端８８Ａがスロット９０Ａに入るかどうかにかかわらず、ボタン７０の作動に応答してトリガーされることが理解される。これらの実施では、図５Ｅに最もよく示されるように、リードスクリューナット９０の非スロット部分（概して９１に示される）およびプランジャー末端８８Ａの間の空間は、留め金７２Ａとラッチエッジ５６Ａとの間のオーバーラップの距離未満であり（図５Ｂに示される）、それにより、留め金が外れるのを防止する。これらの実施では、トリガーアーム９２と制限スイッチ９４との間の距離もまた、プランジャー末端８８Ａがスロット９０Ａに入るか入らないかにかかわらず、ボタン７０の作動に応答して制限スイッチ９４が作動されるように、リードスクリューナット９０の非スロット部分（９１に概して示される）およびプランジャー末端８８Ａの間の空間の間の距離未満である。特定の実施では、アクチュエータースプリング９６は、プランジャーを外側に促すようにプランジャー８８に動作可能に連結されて、それにより、使用中でない場合に留め金７２およびボタン７０の張力を維持する。

【0049】

図５Ｅ～Ｇの実施に最もよく示されるように、カメラチルトは、ハンドル４０内に配置されたチルトアクチュエーター１００によって駆動される。チルトアクチュエーター１００は、これらの実施では、６ｍｍ Ｍａｘｏｎ ＢＬＤＣモーター、または他のそのようなアクチュエーターであってよい。これらの実施では、チルトアクチュエーター１００は、リードスクリューナット９０において並進運動を引き起こすことが可能である。これらの実施では、チルトアクチュエーター１００は、駆動歯車１０４に連結された遊星ギアヘッドおよび平歯車１０２を駆動する。これらの実施では、駆動歯車１０４は、リードスクリュー１０６と回転連通している。これらの実施では、リードスクリューナット９０内でのリードスクリュー１０６の回転は、リードスクリューナット９０および場合により、リードスクリューナット９０外部に固定して取り付けられたケーブルカプラーアセンブリ１０８の並進動作を引き起こす。これらの実施では、リードスクリューナット９０は、回転連結されるが、リードスクリュー１０６の回転がリードスクリューナット９０の線形並進を引き起こすように、パンシャフト１１２から線状に分離されることが理解される。様々な実施では、作動ケーブル（図５Ｆ～Ｇに１２０Ａ、１２０Ｂで最もよく示される）は、リードスクリューナット９０およびケーブルカプラーアセンブリ１０８の並進がチルト作動を生じさせるように、カプラーアセンブリ１０８に固定して連結される。

【0050】

図５Ｆ～Ｇに示されるように、様々な実施では、チルト機能は、以下の構造を介して達成され得る。この実施態様では、柔軟部分４２Ｂは、肘関節１２４および一組のチルトケーブル１２０Ａ、１２０Ｂを備え、ここで、チルトケーブル１２０Ａ、１２０Ｂのそれぞれは、その遠位端で光学部分４２Ｃに動作可能に連結される。様々な実施では、示されるように、ケーブル１２０Ａ、１２０Ｂは、テフロン被覆材料１２０Ｃ、１２０Ｄを備える。これらの実施では、被覆材料は静止したままであり得て、一方で、中に配置されたケーブル１２０Ａ、１２０Ｂは、本明細書に概して説明されるように被覆材料に対してスライドすることが可能である。

【0051】

第一のチルトケーブル１２０Ａは、図５Ｆ～Ｇに示され参照矢印Ｃによって指定されるように、ケーブル１２０Ａを近位に促すことが、光学部分４２Ｃをそのサイドで上へ傾けさせるように、示されるように関節１２４に関して光学部分４２Ｃの一方のサイドで連結されるアクティブのチルトケーブル１２０Ａである。第二のチルトケーブル１２０Ｂは、関節１２４および第一のチルトケーブル１２０Ａに関して光学部分４２Ｃの他方のサイドで連結されるパッシブのチルトケーブル１２０Ｂである。第二のチルトケーブル１２０Ｂは、ユーザーによって作動されない。その代わりに、第二のチルトケーブル１２０Ｂは、ケーブル１２０Ｂが近位方向に連続的に促されて、それにより、光学部分４２Ｃを図４Ｂに示されるような直線構造に促すように、パッシブスプリング１２２によって所定のレベルの張力で維持される。

【0052】

したがって、図５Ｆ～Ｇの実施では、光学部分４２Ｃのデフォルトの位置は、直線構造である。すなわち、ケーブルカプラーアセンブリ１０８によってアクティブのチルトケーブル１２０Ａに力がかけられていない場合、張力がかけられたパッシブのチルトケーブル１２０Ｂは、光学部分４２Ｃを直線構造にさせる。ユーザーは、上述のように、リードスクリューナットを通してケーブルカプラーアセンブリ１０８の近位動作を引き起こすことができ、アクティブのチルトケーブル１２０Ａを近位に促すのを引き起こして光学部分４２Ｃを傾ける。他のアクティビティ、例えばボタン７０を下に押すことに応答して、ケーブル１２０Ａは、部分４２Ｃがスプリング１２２およびリターンケーブル１２０Ｂによって、直線構造に戻るのを可能にさせられ得る。図４Ｂの直線構造は、カメラコンポーネント１８をルーメン６２内に配置すること、および、さらに、カメラコンポーネント１８をルーメン６２から同様に取り除くことを容易にさせる。使用では、ユーザーは、アクティブのケーブル１２０Ａを近位に促して、光学部分４２Ｃを所望／必要のとおりに傾けることができる。代替の実施態様では、システムは、システムが直線構造に移動するのを作動して、それにより、容易な挿入および／または除去を促進するように構成され得る、作動ボタン（または他のタイプのユーザーインターフェース）（図示せず）を備えてよい。

【0053】

パン機能は、図５Ｇ～Ｆの矢印Ｄによって示されるように、チューブ４２の縦軸の周りのチューブ４２の回転を介して達成される。チューブの剛性部分４２Ａ、柔軟部分４２Ｂ、および、光学部分４２Ｃ（図示せず）は、部分４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃが互いに対して回転することができないように一緒に連結される。換言すれば、部分４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃは、単一ユニットとして一緒に回転する。チューブ４２は、しかしながら、チューブ４２がハンドル４０に関して矢印Ｄによって示されるように回転することができるように、ハンドル４０に回転可能に連結される。結果として、パン機能は、光学部分４２Ｃを傾斜構造（例えば図５Ｆの構造）で配置してチューブ４２をハンドル４０に関して回転することによって提供される。これは、カメラコンポーネント１８の周りを３６０度まで画像を潜在的にキャプチャーすることができるように、チューブ４２軸の周りを光学部分４２Ｃ内の光学コンポーネントが回転される結果となる。特定の実施では、パンは、図６Ａ～Ｂに示されるように、例えばハードストップ１３３によって、より小さな範囲、例えば１００度に制限される。これらの実施では、ハードストップ３３は、チューブ４２およびチューブヘッド１３７（またはリードスクリュー１０６）とともに回転し、一方で、チューブハウジング１３５（またはリードスクリューナット９０）は、固定された位置を維持し、それにより、ハードストップ１３３はチューブハウジング１３５を通って回転することが不可能であるので、チューブ４２の動作の範囲を制限する。また、ハードストップ開口部１３３Ａは、図６Ａに示されるように、チューブヘッド１３７内にも提供され得る。特定の実施では、パン範囲の制限は、ワイヤのサービスループのためになされると理解される。

【0054】

したがって、図５Ｆ～６Ｅの実施では、パン機能は、図６Ａに最もよく示される、ハンドル４０内に配置されたパンアクチュエーター１３０によって行われる。パンアクチュエーター１３０は、これらの実施では、６ｍｍ Ｍａｘｏｎ ＢＬＤＣモーター、または他のそのようなアクチュエーターであってよい。これらの実施では、パンアクチュエーター１３０は、チューブ４２内で回転運動を引き起こすことが可能である。これらの実施では、パンアクチュエーター１３０は、駆動歯車１３４に連結された遊星ギアヘッドおよび平歯車１３２を駆動する。これらの実施では、駆動歯車１３４は、パンシャフト１１２と回転連通していて、それは次々に、チューブ４２と回転連通している。これらの実施では、パンシャフト１１２の回転が、光学部分４２Ｃを含むチューブ４２全体の回転を引き起こして、その結果、パン機能をもたらすように、パンシャフト１１２は、チューブ４２に回転連結されることが理解される。図６Ｂ～Ｄは、カメラハンドル４０の内部コンポーネントのさらなる実施を示し、ハンドルハウジング内に配置されたパンアクチュエーター１３０およびチルトアクチュエーター１００を示す（図示せず）。

【0055】

これらの実施では、パンアセンブリ（概して、１２８）は、グラウンドスロット１３６（回転しない）およびパンシャフトスロット１３８（回転する）を備え、両方とも、ワイヤ（図示せず）がスロット１３６、１３８を安全に通過し得てパン作動中に損傷されないように構成される。

【0056】

例えば、図６Ｅに示されるように、画像センサー電力／通信ライン８２および光ファイバー照明ケーブル８０は、支持体１４０の上に送られて、スロット１３６、１３８を通過して、カメラチューブ４２に入り（ｉｎ ｔｈｅ ｔｏ ｅｎｔｅｒ）、そして、レンズ４８へ伸長する。少なくとも１つのハンドル剛性－屈曲ＰＣＢコンポーネント、または「ＰＣＢ」１４２は、チルトおよびパンのような様々なカメラハンドル機能を制御するためにも提供される。特定の実施では、３つめの自由度が、デジタル（ソフトウェア）に基づくズームによって達成可能であることが理解される。

【0057】

図７Ａおよび７Ｂは、柔軟部分４２Ｂおよび遠位カメラコンポーネントの様々な内部図を示す。

【0058】

図７Ａの実施は、他のパラメーターの中でも、視野（例えば、およそ９０度）およびフィールドの深さ（およそ１’’～６’’集束範囲）を最適化するように構成されたレンズのスタック４８Ａを備えるカメラレンズ４８を備える。また、複数の光ファイバーライト１６０も、レンズハウジング１６２内に配置される。図７Ａ～Ｂに示されるように、様々な実施では、これらの光ファイバー１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃは、レンズ４８の反対側（図７Ｂ）、または、レンズ４８の放射状に周りにおよび／または「下」（図７Ａ）に、配置され得る。これらの光ファイバー１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃは、例えば図６Ｆに関して上述されるように、ハンドルから下に伸長しているケーブル８０Ａ、８０Ｂまたは光ファイバーケーブルと光通信している。

【0059】

図７Ａ～Ｂの実施では、画像センサー１６４（例えば、ＯｍｎｉＶｉｓｉｏｎ ２２７２０ ＩＣ、１０８０ｐ ＠ ３０ｆｐｓが可能）は、フレックステープ１６６上のレンズスタック４８Ａの後ろに配置される。これらの実施では、画像センサー１６４、または、フレックステープ１６６を通したＭＩＰＩフォーマットでのセンサー出力データは、次々に、軟性部分４２Ｂを通ってスレッドされる。フレックステープ１６６は、カメラチューブの遠位端で剛性ＰＣＢ１６８へ、終点１６６Ａで終わる（図示せず）。軟性チューブ部分４２Ｂは、図７Ａの実施では、他の実施が可能であるが、前述したように複数の連接部材１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃを備えることが理解される。

【0060】

様々な実施態様では、図７Ｃに概して示されるように、フレックステープ１６６からのセンサー画像シグナル（ボックス１７０）は、ＰＣＢ１６８上のＦＰＧＡ（ボックス１７２）によって、ＭＩＰＩからＬＶＤＳにカメラ（ボックス１７１）内で変換される。例示的な実施では、このＬＶＤＳシグナルは、それから、内部カメラハーネスを通って、カメラハンドル上のコネクターを通って、５’カメラピグテイルを通って、コネクターペアを通って、２０’ハーネスを通って、外科医コンソール上のパネルマウントコネクターを通って、外科医コンソール内部ハーネスを通って、ＣＣＵ（カメラ制御ユニット－ボックス１７３）上のパネルマウントコネクターに、内部ＣＣＵハーネスを通って、ドーターカードに伝達される。

【0061】

図７Ｃの実施では、ＣＣＵ（ボックス１７３）は、ＬＶＤＳシグナルをパラレルデータ（ボックス１７４および１７５）に変換して、それから、ＨＤＭＩ出力に変換する。ＨＤＭＩ出力は、外科医コンソールコンピューター（ボックス１７６）に届けられて、オンボードビデオプロセッシングカード（ボックス１７７）に届けられる。様々な実施では、それが見られる外科医コンソール（ボックス１７６）上のメインモニター（ボックス１７９）に、混合されたシグナルがパスされ得るように、ビデオプロセッシングカード（ボックス１７７）は、カメラフィードをＧＵＩオーバーレイ（ボックス１７８）と混合する。このシグナルはまた、外科医コンソールコネクターパネル上のＨＤＭＩ出力上にも写されて、そこで、補助モニターに送られる。使用され得る多くの異なるシグナル伝達プロトコル（ｐｒｏｔｏｃａｌ）が存在することが理解される。一例では、剛性チューブ４２の遠位端における剛性ＰＣＢ１６８は、その代わりに、ＭＩＰＩデータをシリアルデータに変換し得て、シリアル化されたシグナルを同軸ケーブルに沿ってＣＣＵに戻して伝達する。別の例では、ビデオプロセッシングカード（ボックス１７７）およびＧＵＩオーバーレイ（ボックス１７８）は省略され得て、ビデオシグナルは、ＣＣＵからメインディスプレイに直接送られ得る。さらなる例では、ビデオシグナルは、外科医コンソールコネクターパネルの代わりに（またはそれに加えて）、メインディスプレイ（ボックス１７９）から写され得る。

【0062】

一実施態様に係る図８Ａ～Ｇおよび図９Ａ～Ｄは、本体１２の内部コンポーネントを示し、それはこれらの図において、そのケーシング２０なしで示される。図９Ｂ～Ｃは、本体１２の右半分および右アーム１４Ａを制御／作動する内部コンポーネントを示す。左アーム１４Ｂを操作／制御／作動する左半分における内部コンポーネント（図示せず）は、本明細書において示されて説明されるものと実質的に同一であり、以下に提供される説明は、これらのコンポーネントに同様に等しく当てはまることが理解される。

【0063】

図８Ａ～Ｇは、本体１２の内部構造または支持コンポーネントを備える。一実施では、本体１２は、示されるように、内部トップキャップ２００および内部支持シェル２０２を備える。これらのコンポーネントは、本体１２の構造を維持し、その中に配置されるコンポーネントに関する構造的支持を提供する。図８Ｄは、本体１２の遠位端の拡大図である。

【0064】

図８Ａ～Ｄと対照的に、図９Ｂ～Ｃ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、本体１２の内部作動および制御コンポーネントを、内部構造または支持コンポーネントを隠して示す。これらの内部作動および制御コンポーネントは、肩関節２６、２８で２自由度を提供するように構成される。

【0065】

一実施態様では、図９Ａ～Ｃ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の周りで肩関節２６、２８における回転を作動するように構成される（図９Ａに最もよく示される）。軸Ａの周りでのこの回転は、「ヨー」または「肩のヨー」とも呼ばれる。回転は、一態様では、以下のように生じる。ヨーアクチュエーター２０４、すなわち、この実施では、ヨーモーターアセンブリが提供される。ヨーモーターアセンブリ２０４は、ヨーモーターギア２０６に動作可能に連結されて、それは、ヨーモーターギア２０６の回転が被駆動歯車２０８の回転を生じさせるように被駆動歯車２０８に連結される。被駆動歯車２０８は、伝動シャフト２１０に固定して連結されて、それは、シャフト２１０の逆末端に伝道歯車２１２を備える。

【0066】

伝道歯車２１２は、被駆動歯車２１４に連結されて、それは、シャフト２１６に固定して連結される。マグネットを含むマグネットホルダー２１８もまた、伝道歯車２１２に動作可能に連結される。ホルダー２１８およびマグネットは、マグネットエンコーダー（図示せず）に動作可能に連結される。マグネットホルダー２１８、マグネット、およびマグネットエンコーダー（および、他の関節に関して本明細書において他のどこかで述べられるものと同様のコンポーネント）は、２０１２年８月８日に出願された米国仮出願６１，６８０，８０９（そ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様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。シャフト２１６は、被駆動歯車２１４の回転がシャフト２１６の回転を生じさせて、したがって、図８Ｂおよび図９Ｂに示されるように軸Ａの周りで（図１０において軸Ｚ１にも示される）、ハウジング２２０の回転を生じさせるように、その遠位端において、回転可能なピッチハウジング２２０（図９Ａ～Ｂに最もよく示される）に固定して連結される。

【0067】

一実施によれば、図９Ｃ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の周りで肩関節２６、２８の回転を作動するように構成される（図８Ｃおよび９Ｃに最もよく示される）。軸Ｂの周りのこの回転は、「ピッチ」または「肩ピッチ」とも呼ばれる。回転は、一実施態様では、以下のように生じる。ピッチアクチュエーター２３０、すなわち、この実施では、ピッチモーターアセンブリ２３０が提供される。ピッチモーターアセンブリ２３０は、モーターギア２３２に動作可能に連結されて、それは、モーターギア２３２の回転が被駆動歯車２３４の回転を生じさせるように、被駆動歯車２３４に連結される。被駆動歯車２３４は、伝動シャフト２３６に固定して連結されて、それは、シャフト２３６の逆末端に伝道歯車２３８を備える。伝道歯車２３８は、被駆動歯車２４０に連結されて、それは、シャフト２４２に固定して連結される。マグネットを含むマグネットホルダー２４４もまた、被駆動歯車２４０に動作可能に連結される。ホルダー２４４およびマグネットは、マグネットエンコーダー（図示せず）に動作可能に連結される。図９Ｂ～Ｃに最もよく示されるように、シャフト２４２の部分は、上述のようにシャフト２１６のルーメン２１６Ａ内に配置されて、ハウジング２２０の中に、シャフト２１６の遠位端の外へ伸長する。図９Ｃに最もよく示されるように、シャフト２４２の遠位端は、傘歯車２４４である回転歯車２４４に連結される。回転歯車２４４は、リンク歯車２４６に動作可能に連結されて、一実施によれば、それもまた傘歯車２４６である。リンク歯車２４６は、シャフト２４２の回転が回転歯車２４４の回転を生じさせて、それにより、リンク歯車２４６の回転を生じさせて、その結果、図９Ｄに最もよく示されて図１０において軸Ｚ２でも示されるように、軸Ｂの周りでのリンク１６Ａの回転を生じさせるように、肩リンク１６Ａ（上述）に動作可能に連結される。

【0068】

この実施態様では、回転のこれらの２つの軸は連結される。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、その結果、「ピッチ駆動トレイン」（ピッチモーター２３０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２２０と回転歯車２４４との間に相対的角変位が存在しないように、「ヨー駆動トレイン」（ヨーモーター２０４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、その結果、ピッチ駆動トレインが作動される間、ヨー駆動トレインは位置を保たなければならない。

【0069】

図９Ａに示される一実施では、本体１２は、本体内に配置された剛性－屈曲ＰＣＢ２５０を備える。ＰＣＢ２５０は、モーター２０４、２３０およびマグネットエンコーダー（図示せず）に動作可能に連結されて制御する。一実施では、図８Ｆ、９Ａおよび他のどこかに示されるように、本明細書に記載の様々なアクチュエーターまたはモーターは、以下に述べるように、例えば、温度－感受性エポキシによって、温度センサー２４８が、コントロールユニットへの伝達のために、温度情報を各アクチュエーターから集めることができるように、モーターの表面上に配置された少なくとも１つの温度センサー２４８を備える。一実施態様では、本明細書において述べられて示される任意のモーターは、ブラシまたはブラシレスモーターであってよい。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ってよい。あるいは、医療機器に組み込まれ得る任意の公知のサイズが用いられ得る。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機器において用いられる任意の公知のアクチュエーターであってよい。本明細書に記載のモーターに用いられ得るモーターの例は、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。例えば、ＤＣモーター、ＡＣモーター、永久磁石ＤＣモーター、ブラシレスモーター、気力学、リモートモーターに対するケーブル、水力学の使用など、これらの動作を作動するための多くの方法が存在する。

【0070】

本明細書にも説明されるように、各リンク（本体、上腕、および前腕）は、埋め込まれたセンサー、増幅、およびコントロール電子装置を備える印刷回路基板（ＰＣＢ）を備えてもよい。例えば、特定の実施では、同一のＰＣＢ１６８、２５０、２９０、３２０、３２８は、それぞれ１つが２つのモーターを制御する場合、全体を通じて用いられる。１つのＰＣＢが前腕および上腕のそれぞれにあり、２つのＰＣＢが本体内にある。また、各ＰＣＢは、完全な６軸の加速度計に基づく慣性計測装置およびモーターの温度をモニターするために用いられ得る温度センサーも備える。また、関節のそれぞれは、絶対位置センサーまたは増加位置センサーのいずれかまたは両方を備えてもよい。特定の実施では、一部の関節は、絶対位置センサー（マグネットエンコーダー）および増加センサー（ホール効果）の両方を備える。関節５＆６は、増加センサーのみを備える。これらのセンサーは、モーター制御のために用いられる。関節は、多くの他のタイプのセンサーを備えてもよい。１つの可能な方法のより詳細な説明がここに含まれる。

【0071】

図１０は、ロボットの動作を示す。図１０に関して示されるように、肩関節２６は、上腕１４Ａを本体１２に接続する。肩ヨー（Ｚ１についてθ１）、肩ピッチ（Ｚ２についてθ２）、および、肩ロール（Ｚ３についてθ３）は、球状のような関節を形成するように、大きく交差する３つの軸を有してよく、または有さなくてよい。肘関節１４Ｃ（Ｚ４についてθ４）は、上腕１４Ａを前腕１４Ｂに接続する。それから、ツールはロールすることができる（Ｚ５についてθ５）。最後に、ツール自体（またはエンドエフェクター）が、ツールを開閉するために用いられ得る動作を有する。このデザインの右アーム１４は、左１６の鏡像である。図１１Ａ～１４Ｃは、一実施態様によれば、右アーム１４の内部コンポーネントを示す。左アーム１６における内部コンポーネントは、本明細書に示されて説明されるものと実質的に同一であること、および、以下に提供される説明は、これらのコンポーネントに同様に等しく当てはまることが理解される。

【0072】

図１１Ａ～Ｆおよび図１２Ａ～Ｄは、一実施態様によれば、右上腕１４Ａの内部コンポーネントを示し、それは、図１１Ａ～Ｅおよび図１２Ａ－Ｄにそのハウジング２５２なしで示される。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。図１２Ａ～Ｄは、アクチュエーター、駆動コンポーネント、および電子装置を備える右上腕１４Ａの内部コンポーネントを示し、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いる。図１２Ａ～Ｄとは対照的に、図１１Ａ～Ｆは、内部アクチュエーター、ドライブ、および電子工学コンポーネントの両方を備えるが、右上腕１４Ａの支持コンポーネントまたは内部構造も備える。

【0073】

一実施態様では、図１１Ａ～Ｆおよび図１２Ａ～Ｄに示される特定の内部コンポーネントは、右上腕１４Ａの縦軸と平行なθ３としてのＺ３の周りでの肩リンク２６における回転を作動するように構成される（図１０に最もよく示される）。この回転θ３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。アクチュエーター２６０、すなわち、この実施では、モーターアセンブリ２６０が提供される。モーターアセンブリ２６０は、モーターギア２６２に動作可能に連結される。モーターギア２６２は、軸受ペア２６４によって支持される。モーターギア２６２は、モーターギア２６２の回転が被駆動歯車２６６の回転を生じさせるように、被駆動歯車２６６に連結される。被駆動歯車２６６は、被駆動歯車２６６の回転が、図１０に示されるように軸Ｚ３の周りで上腕１４Ａの回転を生じさせるように、肩リンク（図示せず）に固定して連結される。被駆動歯車２６６は、軸受ペア２６８によって支持される。マグネットを含むマグネットホルダー２７０もまた、被駆動歯車２６６に動作可能に連結される。ホルダー２７０およびマグネットは、前述されたようにマグネットエンコーダーに動作可能に連結される。

【0074】

軸Ｚ３の周りでの肩リンク２６の回転は、右上腕１４Ａ（したがって、前腕１４Ｂ）を本体１２に関して回転させる。一実施態様によれば、この回転は、以前の２アーム外科的デバイスでは提供されない追加の自由度を加える。

【0075】

一実施によれば、図１１Ａ～１２Ｄに示される特定の内部コンポーネントは、右上腕１４Ａの縦軸に垂直な軸Ｚ４の周りで肘リンク１４Ｃにおいて回転を作動するように構成される（図３Ｃに最もよく示される）。軸Ｚ４の周りでのこの回転は、「肘ヨー」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２７２、すなわち、この実施では、モーターアセンブリ２７２が提供される。モーターアセンブリ２７２は、この実施態様ではベベル付き歯車であるモーターギア２７４に、動作可能に連結される。モーターギア２７４は、軸受２７６によって支持される。モーターギア２７４は、モーターギア２７４の回転が被駆動歯車２７８の回転を生じさせるように、被駆動歯車２７８に連結される。被駆動歯車２７８は、被駆動歯車２７８の回転が、図１０に示されるように軸Ｚ４の周りで肘リンク１４Ｃの回転を生じさせるように肘リンク１４Ｃに固定して連結される。被駆動歯車２７８は、軸受ペア２８０によって支持される。マグネットを含むマグネットホルダーもまた、肘リンク１４Ｃに動作可能に連結される。ホルダーおよびマグネットは、マグネットエンコーダー２８２に動作可能に連結される。一実施態様によれば、リンク歯車２８４および肘リンク１４Ｃのさらなる連結は、さらなる外部低減（歯車２８４は、肘リンク１４Ｃよりも少ない歯車の歯を有するので）、および、上腕１４Ａの短縮（それにより、動作の接合範囲を改善する）を含む特定の利点を提供し得る。歯車２８４は、磁気ホルダー２８２を上に備える別の歯車に連結される。さらに、この他の歯車（図示せず）は、それに取り付けられたトーションスプリングを備え、それは、抗反動デバイスとして機能する。

【0076】

図１２Ａ～１２Ｂに示されるように、上腕１４Ａは、その中に配置された少なくとも１つの剛性－屈曲ＰＣＢ２９０を備えてよい。一実施態様では、ＰＣＢ２９０は、モーター２６０、２７２および（ホルダー２７０に連結された）マグネットエンコーダーに動作可能に連結されて制御する。これらの実施では、フレックステープ２９２は、当業者に理解されるように、ＰＣＢ２９０、モーター２６０、２７２およびマグネットエンコーダーと通信するために用いられ得る。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１４Ａと関連する。より具体的には、この実施では、電力／通信ラインおよび焼灼器電力ラインは、前述されたように、上腕１４Ａの近位端におけるポート（図示せず）を通って入り、遠位端におけるポート（図示せず）を通って出る。

【0077】

以下に記載されるように、前腕１４Ｂ、１６Ｂのそれぞれは、双極および単極の焼灼器エンドエフェクターの両方を可能にする、２つの電気的に単離された焼灼器回路も備える。特定の実施態様は、エンドエフェクターの容易な除去および交換を可能にす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、機構の中に流体が進入するのを防ぐのを助けるシールエレメントを備える。

【0078】

図１３Ａ～Ｇは、右前腕１４Ｂの様々な実施態様を示す。図１３Ｂ～Ｇは、前腕１４Ｂを、そのハウジング２５４なしで示す。本明細書に開示されて示される様々な実施は、以下にさらに詳細に説明されるように、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られ得るアクチュエーター、駆動コンポーネント、および電子装置を備える。以下に記載されるように、前腕１４Ｂは、２つの電気的に単離された焼灼器回路も備え、双極および単極焼灼器エンドエフェクターの両方を可能にする。特定の実施態様は、エンドエフェクター３００の簡単な除去および交換を可能にす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、流体が機構の中に進入するのを防ぐのを助けるシールエレメントを備える。図１３Ｂに示されるように、電力および通信ルーメン３０３および焼灼器ルーメン３０５は、ワイヤ（図示せず）が本体１２から前腕に送られるのを可能にするために用いられ得る。

【0079】

一実施によれば、図１３Ａ～Ｇおよび図１４Ａ～Ｆに示される特定の内部コンポーネントは、右前腕１４Ｂの縦軸に平行な軸Ｚ５の周りでエンドエフェクター３００における回転を作動するように構成される（図１０に最もよく示される）。軸Ｚ５の周りでのこの回転は、「ツールロール」とも呼ばれる。

【0080】

回転は、一態様では、以下のように生じる。図１４Ｂに最もよく示されるように、アクチュエーター３０１、すなわち、この実施では、モーターアセンブリ３０１が提供される。モーターアセンブリ３０１は、この実施態様では平歯車であるモーターギア３０２に動作可能に連結される。モーターギア３０２は、モーターギア３０２の回転が被駆動歯車３０４の回転を生じさせるように、被駆動歯車３０４に連結される。被駆動歯車３０４は、ロールハブ３０６に固定して連結されて、それは軸受３０８によって支持される。ロールハブ３０６は、ツールベースインターフェース３１０に固定して連結されて、それは、エンドエフェクター３００にネジで連結される雄ネジ３１０Ａおよびツールルーメン３１１を有する。したがって、被駆動歯車３０４の回転は、ロールハブ３０６の回転を生じさせて、それは、ツールベースインターフェース３１０の回転を生じさせて、図１０に示されるように、軸Ｚ５の周りでのエンドエフェクター３００の回転を生じさせる。

【0081】

一実施態様では、図１４Ａおよび１４Ｃに示される特定の内部コンポーネントは、エンドエフェクターが開閉するのを作動するように構成される。エンドエフェクターが開閉するようなエンドエフェクターアームの回転は、「ツールドライブ」とも呼ばれる。作動は、一態様では、以下のように生じる。アクチュエーター３１２、すなわち、この実施では、モーターアセンブリ３１２が提供される。モーターアセンブリ３１２は、この実施態様では平歯車であるモーターギア３１４に動作可能に連結される。モーターギア３１４は、モーターギア３１４の回転が被駆動歯車３１６の回転を生じさせるように、被駆動歯車３１６に連結される。被駆動歯車３１６は、雌ツールスプライン３１８に固定して連結されて、それは、軸受ペア３２０によって支持される。雌ツールスプライン３１８は、エンドエフェクター上の雄ツールスプライン機構とインターフェース接続して指示どおりにツールを開く／閉じるように構成される。

【0082】

一実施によれば、エンドエフェクター３００は、以下の様式で、迅速かつ容易に、前腕１４Ｂに連結および分離され得る。ロールおよびドライブ軸の両方を所定の位置に固定または維持してエンドエフェクター３００が回転され得て、それにより、ネジ山３１０Ａを連結または分離する。すなわち、エンドエフェクター３００がある方向に回転される場合は、エンドエフェクター３００が前腕１４Ｂに連結されて、他の方向に回転される場合は、エンドエフェクター３００が前腕１４Ｂから分離される。

【0083】

システム１０の様々な実施は、外科的処置中に組織を切断および凝固させるように、エンドエフェクター３００にエネルギーを届けるようにも設計される。これは、焼灼器と呼ばれることがあり、多くの電気形態、ならびに、熱エネルギー、超音波エネルギー、およびＲＦエネルギーとして供給され得て、その全てがこのロボットを意図される。ここでは、電気外科的焼灼器が例として説明される。

【0084】

一実施態様によれば、図１４Ｄ～Ｆに示されるように、前腕１４Ｂは、２つの非依存性の焼灼器チャネルを備え（本明細書において「チャネルＡ」および「チャネルＢ」と呼ばれる）、それは、この前腕１４Ｂによって、双極または単極のいずれかの焼灼器エンドエフェクターの使用を可能にする。

【0085】

これらの実施では、チャネルＡコンポーネントは、示されるように前腕１４Ｂ内に前へ設置される。ＰＣＢ３２８は、リードＡ３４２および／またはリードＢ３４４、外部電源に連結される焼灼器電力ライン（例えば以下に述べられる）から、電気的に単離される。ＰＣＢ３２８は、モーター３０１、３１２と電子通信している少なくとも１つのフレックステープ３３０Ａ、３３０Ｂに、さらに電気的に連結される。したがって、焼灼器ライン３４２においてリードＡにエネルギーを与えることは、双極焼灼器エンドエフェクター３００においてチャネルＡにエネルギーを与える。

【0086】

図１４Ｅ～Ｆに示されるように、特定の実施では、エンドエフェクター３００は、ローターコンタクト３４１Ａ、３４１Ｂおよびステーターコンタクトまたはフープ３４５Ａ、３４５Ｂが、ツールコンタクト３３０、３３２と電気通信しているように、ローターアセンブリ３４３Ａ、３４３Ｂ内の前腕１４Ｂ内に配置される。これらの実施では、焼灼器ワイヤは、前腕のバックプレート内のルーメン３０５を通って入る（図１３Ａに示される）。双極の前腕（導体のペアを用いる）については、導体Ａは、ステーターフープＡ上のタブＡ３４２にはんだ付けされる。導体Ｂは、ステーターフープ３４５Ｂ上のタブＢ３４４にはんだ付けされる。単極の前腕については、１つの導体のみ存在するので、導体Ａ３４２は、ステーターフープ３４５Ａ上のタブＡ３４２にはんだ付けされて、他方のステーターフープ３４５Ｂは接続がない。

【0087】

様々な実施では、ステーターアセンブリ３４７は、２つのステーターフープ３４５Ａ、３４５Ｂを備える。アセンブリ３４７は、前腕１４Ｂに固定されて動かない。ローターアセンブリ３４３は、２つのローターリング３４１Ａ、３４１Ｂを備える。ローター３４３は、軸受アセンブリ（図示せず）を通ってステーター３４７に同心円状に保持されて、ステーター３４７内で自由に回転する。ローターリング３４１Ａ、３４１Ｂは、それぞれ、リーフスプリングコンタクトのペアを備え（図１４Ｆに３４９Ａ、３４９Ｂで最もよく示される）、それは、スリップリングに関する場合にステーターリング３４５Ａ、３４５Ｂに対する電気接触を維持する。

【0088】

これらの実施では、ローターリング３４１Ａ、３４１Ｂは、ローターアセンブリへ伸長して、エンドエフェクターは、近位端に向けて配置されたツールコンタクト３３０、３３２の対応するペアを備える。これらのツールコンタクト３３０、３３２コンタクトは、リーフスプリング突出も備えてよい。

【0089】

使用では、エンドエフェクター３００がローター３４３内に適切に置かれると、エンドエフェクターツールコンタクト３３０、３３２のリーフスプリング突出は、電気接続を形成するようにローターリング３４１Ａ、３４１Ｂの内周に対して押す。さらに、ローターは、その内面に沿って「矢形状」突出として備えてよく、中にリードを作り、したがって、ツールを設置すると自己整列して、一方で、エンドエフェクターは、調和するカットアウトを備えてよい。これらの実施では、エンドエフェクターが突出に挿入されると、カットアウトが、エンドエフェクターとローターアセンブリとの間でトルク移行機構を形成するように嵌合する。このようにして、ローターが、ロールモーターを介してスピンすると、エンドエフェクターがそれとともにスピンする。したがって、ローターアセンブリとエンドエフェクター３００との間に相対運動は存在しない。

【0090】

一実施では、図１５Ａ～Ｂに示されるように、前腕１４Ｂは、単一または多数使用のために設計された、挿入可能な双極焼灼器ツール（図１５Ｂにおける３００Ａ）、または、挿入可能な単極焼灼器ルール（図１５Ａにおける３００Ｂ）が付いていてよい。

【0091】

これらの実施では、エンドエフェクター３００Ａ、３００Ｂは、流体が前腕１４Ｂに進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ースを備える。１つのそのような機構は、一実施態様によれば、単一ピースのハウジング３２２である。図１５Ａ～Ｂに最もよく示されるように、ハウジング３２２は、ハウジング３２２内に規定される溝内に配置されるＯリング３２４を備えてよい。

【0092】

図１５Ａの双極ツール３００Ａの特定の実施態様では、ツール３３０Ａの近位端に、２つのブロンズコンタクト３３０、３３２が存在する。挿入されると、これらのコンタクト３３０、３３２は、ロボットとツール３００Ａとの間に電気接続を作成するワイパーとインターフェース接続する。例えば米国出願１４／２１２，６８６において前述したように（その全体で参照により援用されている）、ワイパーは、機械的ストラットによって一方の末端で支持される、張力がかけられたコンポーネントである。絶縁挿入物は、ワイパーと機械的ストラットとの間に配置される。そのフリー末端では、ワイパーは、プリローダーによって支持される。この構造に基づき、ワイパーは、ツールベースインターフェースに対して（リーフスプリングのように）負荷または促進されて、したがって、ツールベースインターフェースに電気的に連結される。ツールベースインターフェースは、エンドエフェクター２８Ａに機械的に連結されて、そのエンドエフェクターのチャネルＢに電気的に連結される。これらの実施では、ワイパーおよびコンタクト３３０、３３２は、ワイパーとコンタクトとの間の電気的接触を維持しながら、相対的なツール動作（ツールロールまたはエンドエフェクターロール）が生じ得るように設計される。これらの２つの非依存性のコンタクト３３０、３３２は、それから、それぞれ、例えばソリッド銅ワイヤ３３４によって、ジョーのそれぞれに接続される。ツールは、非伝導性ディバイダー３３６を含むいくつかの技術を用いて互いから電気的に単離されたままである。電気エネルギーは、それから、２つのジョー３３８Ａ、３３８Ｂの間に維持される組織に届けられる。この実施では、ジョーガイド３４０もまた提供される。

【0093】

図１５Ｂの双極ツール３００Ｂの特定の実施態様では、ツール３３０Ｂの近位端に２つのブロンズコンタクト３３０、３３２が存在する。挿入されると、これらのコンタクト３３０、３３２は、ロボットとツール３００Ｂとの間に電気接続を作成するワイパーとインターフェース接続する。発生器（図１６Ａ～Ｂに関して説明）からの単極エネルギーは、潜在的エネルギーがツール先端３４０に存在するように、１つの電気接続を介してツール３００Ｂに流れる。エネルギーは、それから、リターンパッドを介して外科的ターゲットを通って発生器に戻る。ケーブルは、ロボットの使用および操作を単純化するように、コネクターを含んでよい。この図は、出て行くエネルギーがシールド化ケーブルを通って伝達されるという点で１つのさらなる機構を示し、シールドは、リターンパスに接続されてよく、またはされなくてよい。リターンパッドに接続されたシールドを備えることは、エネルギーが患者に漏れることを防ぐという点で、安全な機構であり得る。ここで、漏れたエネルギーは、シールドによって集められる可能性が非常に高く、発生器に安全に戻される。

【0094】

システムの様々な実施は、少なくとも１つの外部焼灼器発生器３５４およびそれぞれの単極３００Ｂおよび双極３００Ｂエンドエフェクターと電気通信した、単極焼灼器ライン３５０（図１６Ａに示される）および／または双極焼灼器電力ライン３５２（図１６Ｂに示される）を備える。図１６Ａの実施では、単極焼灼器ライン３５２は、単一の同軸ケーブル３５２であり、それは、患者の体の上の他の場所の配置のためのリターンパッド３５６とも電気通信している。これらの実施では、シールド３５８Ａは、中心導体３５８の周りに提供され得る。様々な実施では、シールド３５８Ａは、前腕１４Ｂにおいて遠位に終わるように（３５８Ｂで示される）、発生器３５４から本体１２の中に中心導体３５８の長さを延長することができる。特定の実施では、当業者によって理解されるように放射線が漏れ出すのを防ぐために、シールド３５８をリターンパッド３５６および／または発電機３５４に電気的に縛り付けるシールドタイ３６０が提供される。

【0095】

図１６Ｂの実施では、双極電力ライン３５２は、双極焼灼器ライン３５２Ａ、３５２Ｂおよび外部焼灼器発生器３５４の間に電気通信を提供する。様々な実施では、単極３５０および／または双極ライン３５２Ａ、３５２Ｂは、本体１２に直接接続することができて、または、前述したように「ピグテイル」３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃによって接続される。

【0096】

図１７Ａに示されるように、別の流体シールは、別の実施態様によれば、アーム１４、１６の外側に配置された柔軟膜４００（または「スリーブ」）の形態で提供され得る。図１７Ｂに示されるように、特定の実施では、膜４００は、遠位末端４０２で前腕ハウジング１４Ｂ、１６Ｂに取り付けられる。この膜４００は、任意の外部流体に対してアーム１４、１６の内部コンポーネントのための流体シールを提供する役割を果たす。一実施では、エンドエフェクター３００が前腕１４Ｂ、１６Ｂに連結されるか、または、されないかどうかにかかわらず、シールが維持される。

【0097】

大きな、または「嵩張る」膜は、前述したように、特にベルトを備える膜４００については、カメラコンポーネント１８の操作を妨げ得ることが理解される。様々な実施では、現在開示される膜４００は、カメラ干渉を対処する。図１８Ａ～Ｃから図２２Ｃまでに関して本明細書において述べられるように、特定の実施では、膜４００は永久であってよく、一方で、代替の実施では、図２３Ａ～Ｃに示されるように、膜４００は使い捨てであってよい。あるいは、膜４００は、前述したように、金属ベローズで置き換えてもよい。

【0098】

様々な実施では、スリーブ４００は、プラスチックの平らなピースから２Ｄパターンが切り出されるように、薄膜押出からパターンを切断することによって作り上げられ得て、それから、例えば超音波溶接によって２Ｄピースを一緒に接着することによってスリーブが形成される。あるいは、熱接着または接着剤を用いてスリーブが作られ得る。また、さらなる代替では、前述したように、成形プロセスを使用してこれらのスリーブが作られ得る。これは、浸漬成形、注入成形、または、他の公知の成形オプションを含んでよい。永久スリーブは、より分厚いプラスチック、または、耐久性を高めるための使い捨てスリーブではない他の材料から作られ得ることが理解される。

【0099】

図１８Ａ～Ｃに示されるように、特定の実施では、永久膜４００は、アーム１４、１６のそれぞれの上に配置される。これらの実施では、膜は、遠位端４０２に剛性終結コンポーネント４０４を備える。特定の実施では、図１８Ｃに示されるように、終結コンポーネント４０４は、所定の位置に留めて、前腕ハウジング１４Ｂ、１６Ｂとシールするために、クリップする内部固定シール４０４Ａを用いてよい。代替の実施では、膜４００は、ＵＶ硬化生体適合性エポキシを用いて遠位端４０２で前腕ハウジング１４Ｂ、１６Ｂに直接接着され得る。また、さらなる実施では、遠位端４０２は、前腕ハウジングおよび前腕シャシーサブ構造（図１９Ａ～Ｃに関して近位端に示される）の間の機械的なキャプチャーを用いて前腕ハウジングに取り付けられ得る。

【0100】

図１９Ａ～Ｃの実施に戻り、近位端４０６では、Ｏリングアセンブリ４０８は、本体１２内の対応する溝４１０の中に膜４００を「締め付ける」ために用いられ得る。図１９Ｃに示されるように、これらの実施では、外側本体ハウジング４１２は、取り付けられた膜４００の上に提供され得る。代替の実施では、膜４００は、ＵＶ硬化生体適合性エポキシを用いて近位端４０６において直接接着され得る。

【0101】

さらなる実施では、図２０Ａ～２０Ｂに示されるように、膜（図示せず）とともに屈曲－メッシュコンポーネント４１４を用いて、高度に接合された肘関節１４Ｃにおける「スリーブせん断」を防止することができる。これらの実施では、メッシュ４１４は、肘１４Ｃおよび肩（概して２６、２８）のようなアーム関節によって作られるピンチゾーンの中にスリーブが崩壊しないことを確実にする。

【0102】

図２１Ａ～Ｃの実施では、半剛性スライドガイド４２０を用いて、永久膜４００におけるスリーブせん断を防ぐことができる。これらの実施では、スライドガイド４２０は、膜がアームの関節の間の空間に入るのを防ぐように、膜（図示せず）の長さを伸長する（上述）。様々な実施では、半剛性ガイド４２０は、薄いテフロン、デルリン、または他の柔軟な低摩擦ポリマーで作られ得る。

【0103】

特定の実施では、図２１Ａ～２１Ｃに示されるように、半剛性ガイド４２０は、必要ならばガイドがアームに対して線状に動くのを可能にするように、示されるように前腕１４Ｂまたは上腕の上（図示せず）のいずれかの１つの位置で、４２１に固定される。図２１Ａ～２１Ｃの実施では、半剛性ガイド４２０は、逆末端（ここでは、近位端）でガイドブッシング４２２内に配置される。このことは、ロボットが接合するときに、ガイドのスライドを可能にし、スリーブがピンチゾーンに入るのを防ぐための動くバリアを作ることが理解される。

【0104】

図２２Ａ～Ｃの実施では、スリーブ形状は、多くの方法で最適化され得る。最適化は、アームが直線から曲がった構造になるときに、スリーブの長さの必要とされる変化の原因となる（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ）ことによって達成され得る。いくつかの異なる実施が用いられ得る。図２２Ａ～Ｂの実施に示されるように、スリーブ４００は、過剰材料－アームが曲げられる場合に必要とされる－が、アームが直線である場合には保管／管理されるように作り上げられ得る。図２２Ａは、「外側ボックス」プリーツ４３０を備えるスリーブ４００を示す。図２２Ｂは、「内側ボックス」プリーツ４３２を示す。図２２Ｃは、「曲がった」スリーブ４３４構造を示す。あるいは、図２２Ｃに示されるように、曲げがその動作範囲の中央まで曲げられたロボット肘に対応するように、曲げ構造４３４を有してスリーブを作り上げることによって、スリーブは、全体的なパラサイトトルクを低減するように改善されて、それは、作動中にスリーブによってロボットに適用されるトルクである。さらに、これらの実施は、低減されたバンチングおよび／またはストレッチングを有することを意味する改善された「フィット」を提供することができ（例えば、図２３Ｂに示される）、清掃がよりしやすくなり得る。これらの最適化のそれぞれは、使い捨てスリーブにも適用され得る。

【0105】

図２３Ａ～Ｃは、使い捨てスリーブ４３６の様々な実施を示す。様々な実施では、使い捨てスリーブ４３６は、設置しやすく生体負荷および流体に対するバリアを形成しなければならない。特定の状況では、スリーブ４３６は、前述したように、Ｏリング溝の中に留める、組み込まれたＯリングを用いて取り付けられ得る。スリーブ４３６は、デバイス１０にそれを取り付ける組み込まれた接着剤ストリップ４３７を用いて取り付けられてもよい。図２３Ｂに示されるように、過剰なバンチング４３６Ａは、スリーブが適切にサイズ化または最適化されていない場合に生じ得る。様々な実施では、接着剤ストリップ４３７は、近位終結部分の周りに最適に回転配置され得て（例えばロボットの腰において）、カメラがルーメンを出る所のような臨界ゾーン内に作られる材料を最小限化する。

【0106】

使用では、図２４Ａ～Ｄは、例示的な実施に係るデバイス１０の挿入および操作を示す。以前に図２７Ａ～Ｃに関してさらに説明して述べたように、これらのステップは、別のポートから腹腔中に挿入された腹腔鏡４４８を用いて、例えばコンソール上にデバイス１０が視覚化される間に達成され得る。

【0107】

図２４Ａに示されるように、挿入中、デバイス１０は最初に、ゲルポート４５０の上に維持されて、それは、不規則な形状のデバイス１０の周りをゲルポート４５０がシールする間、腹腔が隔離されたままであるのを可能にする。図２４Ｂに示されるように、それから、ゲルポート４５０を通って（ｔｈｏｕｇｈ）デバイス１０が挿入される。肘１４Ｃ、１６Ｃは、それから、さらなる挿入を収容するように曲がることができる。それから、デバイス１０は、図２４Ｃに最もよく示されるように、アーム１４、１６が実質的に腹腔内にあるまで、さらに挿入され得る。これは、その結果、図２４Ｄに示されるように、デバイス１０が回転されて外科的処置のために所望の位置に移動するのを可能にする。

【0108】

図２５Ａ～Ｂは、一実施に係る、ゲルポート４５０を示す。図２５Ａの実施態様では、ゲルポート４５０は、第一の４５２および第二の４５４開口部、または「スリット」を備える。特定の実施では、デバイス１０のゲルポート４５０への通路は、アーム１４、１６の広がりを生じさせて、患者の損傷を生じさせ得る。これらの実施では、スリット４５２、４５４は、デバイス１０の垂直配向での維持を促進する。特定のこれらの実施では、ゲルポート４５０は、アーム１４、１６を中心に促して、挿入中に広がるのを防ぐように構成された一組の半剛性コーラル４５６Ａ、４５６Ｂを備える。

【0109】

図２５Ｃに示されるように、特定の実施では、ロボットデバイス１０は、ロボット支持アーム４７０の遠位端にクランプ固定（または他の方法で連結）される。支持アーム４７０の近位端は、手術台上の標準的な支持ストラットにクランプ固定または他の方法で連結される。この実施態様では、支持アーム４７０は、６自由度を有し、単一のノブによって手作業で解放される。使用では、ユーザーは、ノブを緩めることによって支持アーム４７０を解放することができ、ロボットデバイス１０を適切な位置に移動させて、それからノブを締めて、それによって、アーム４７０を堅くして、ロボットデバイス１０を所定の位置に固定する。市販される支持アーム４７０の一例は、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏｒｐによって製造されるＩｒｏｎ Ｉｎｔｅｒｎ（商標）である。

【0110】

使用では、図２６Ａに示される一実施態様によれば、システム５００は、以下の様式で操作することができる。ユーザー－典型的には外科医－は、外科医コンソール５０２に自分自身を配置する。以下にさらに詳細に述べるように、コンソール５０２は、視覚ディスプレイ５１０、タッチスクリーン５１４、および、入力コンポーネント、例えば、フット入力デバイス（「フットコントローラー」とも呼ばれる）５１２、および、ハンド入力デバイス（「ハンドコントローラー」とも呼ばれる）５１８を備えてよい。ユーザーは、視覚ディスプレイ５１０を用いて患者の標的空洞内に配置されたロボット１０に関するカメラ１８からのフィードバックを見ながら、手でハンドコントローラー５１８を、足でフットコントローラー５１２を、および、手でタッチスクリーン（本明細書において「グラフィカルユーザーインターフェース」または「ＧＵＩ」とも呼ばれる）５１４を、操作することによってシステム５００を操作することができる。コンソール５０２は、この実施態様において、３つの異なる方法で、ロボット１０およびそのコンポーネントに、連結される。すなわち、コンソール５０２は、コンソール５０２とロボット１０との間の電力および通信の両方を運ぶケーブル５０２を介して、ロボット１０自体に直接連結される。さらに、コンソール５０２は、コンソール５０２とカメラ１８との間の電力および通信の両方を運ぶケーブル５０４を介して、ロボット１０上のカメラ１８にも連結される。さらに、コンソール５０２は、コンソール５０２と焼灼器エンドエフェクター３００Ａ、３００Ｂとの間の電力および通信を運ぶケーブル５０６を介して、ロボット１０上の焼灼器エンドエフェクター３００Ａ、３００Ｂにも連結される（図１６Ａ～Ｂに関して上述される）。他の実施では、コンソール５０２は、他の接続コンポーネントおよび／または他のロボットコンポーネントを介して、ロボット１０に連結され得る。

【0111】

一実施態様によれば、図２６Ｂ～２６Ｅに最もよく示されるように、コンソール５０２は、ハンドコントローラー５１８および／またはフットコントローラー５１２を用いてユーザーがロボットデバイス１０を制御するのを可能にする。ハンドコントローラー５１８およびフットコントローラー５１２は、ロボットデバイス１０の機能およびアームおよび他のコンポーネントの制御のために用いられ得る。様々な実施では、デバイス１０は、ハンドコントローラー５１８および／またはフットコントローラー５１２を用いることによって制御されて、ハンドコントローラー５１８および／またはフットコントローラー５１２が動かされるのと同様にデバイス１０を動かす。より具体的には、例えば、右ハンドコントローラー５１８を用いて、ロボットデバイス１０の右アームを、ハンドコントローラー５１８の動作がデバイス１０の右アームに同じ動作を再現またはシミュレートさせるように作動することができる。例えば、右ハンドコントローラー５１８がユーザーから外側に離れて伸長される場合は、デバイス１０の右アームは、同じ方向にデバイス１０から外側に離れて伸長するように作動される。左ハンドコントローラー５１８およびロボットデバイス１０の左アームは、同様の様式で操作することができる。コンソール５０２とロボットデバイス１０との間のこの仮想接続および相互作用は、テレオペレーション（または「ｔｅｌｅ－ｏｐ」）モードと呼ばれ得る。

【0112】

例示的なＧＵＩ ５３０の一実施態様を、図２７Ａ～Ｃに示す。この実施では、デバイス１０の挿入、引き込み、および操作を制御するために用いられ得る様々なボタン５２０が提供される。より具体的には、この実施態様の図２７Ｂに示されるように、ユーザーは、ＧＵＩ ５３０上に表示されるべき特定の操作ページを選択することができる。ユーザーが図２７Ｂに示されるように「挿入」ボタンを選択する場合は、その結果、図２７Ａに示されるように挿入ページが表示される。したがって、ＧＵＩ ５３０は、ロボット外科的システムの設定および機能を制御する能力をユーザーに提供することができる。様々な実施では、タッチスクリーンは、動作スケーリングに関する設定、カメラ位置、および、ロボットのモード（焼灼器状態、ＧＵＩ状態など）を示すインディケーターなどを含んでよい。さらに、図２７Ａに示されるｔｅｌｅ－ｏｐモードでは、ディスプレイ５３０は、デバイス１０のアームの特定の位置を含むデバイス１０の現在の構造を表示するリアルタイムのロボットアニメーション（概して、１０）を示すことができる。

【0113】

特定の実施態様では、上述のコンソール５０２とデバイス１０との間の仮想接続は、「クラッチ」を用いて遮断され得る。特定の一実施では、クラッチは、ＧＵＩ ５３０上のボタン５２０を用いてアクティブにされ得る。あるいは、ユーザーは、フットペダル５１２の１つを下に押すことによってクラッチをアクティブにすることができる。クラッチがアクティブにされて上述の仮想接続が切断されて、それにより、デバイス１０およびそのコンポーネントが、クラッチがアクティブにされたときにコンポーネントがあった最後の位置にデバイス１０のコンポーネントが留まる「凍結」または「一時停止」状態に入るように、クラッチの脱アクティブ化されるまで、コンソール５０２からデバイス１０の接続を切る。このクラッチ機構は、いくつかの異なる理由で使用され得る。例えば、クラッチ機構は、緊急一時停止の状況で用いられ得て、そこでは、デバイス１０コンポーネントが１つまたは複数のコンポーネントが患者の内部組織を損傷させ得て、クラッチのアクティブ化がそれを防止する位置に向けて移動する。別の例では、クラッチ機構は、コンピューターマウスがマウスパッドから持ち上げられてマウスとコンピュータースクリーン上のカーソルとの間の接続がリセットされるのと同様の方法で、仮想接続をリセットするために用いられ得る。換言すれば、クラッチ機構は、デバイス１０を一時停止しながら、ハンドコントローラーをより望ましい位置に配置し直すために用いられ得る。

【0114】

本明細書において開示または検討される特定のシステムの実施態様は、触覚フィードバックを特徴とするハンドコントローラー（例えば上述のコントローラー５１８）を備えてもよい。すなわち、ハンドコントローラー（例えばコントローラー５１８）は、触覚入力デバイスを備え、それは、コントローラー（例えばコントローラー５１８）に力を加えて、それによりコントローラーを握っているユーザーの手に力を加えるようにモーターが作動され得るように、ハンドコントローラーに動作可能に連結されたモーターで構成される。触覚入力デバイスによって作られるユーザーの手に加えられるこの力は、触覚フィードバックと呼ばれ、ユーザーに情報を提供することが意図される。例えば、触覚フィードバックの１つの使用は、ロボットアーム間の衝突をユーザーに示すことである。別の例では、触覚フィードバックは、ロボットデバイスまたはそのコンポーネントの１つ（例えばアームの１つ）が、その到達可能または巧妙な作業場に近づいている、または到達したことを、ユーザーに示すために用いられる。

【0115】

図２８Ａおよび２８Ｂは、特定の実施態様に係るロボットアームの巧妙な作業場に関する触覚フィードバックの略図を提供する。より具体的には、図２８Ａは、本明細書における任意のシステムの実施態様のロボットデバイスの１つのアームの作業場６００の二次元の「スライス」を表わす。すなわち、画像は、アームがこれらの二次元内を動くことができてデバイス本体が動かないままである場合に、ロボットアームのエンドエフェクターが到達することのできる領域６００の全てを示すように、二次元（ｘおよびｙ方向）でのロボットアームの遠位端の動作範囲６００の表現である。図２８Ｃに示されるように、デバイス１０はｚ方向での操作が同様に可能であるので）、この作業場６０２は、三次元に伸長され得る。

【0116】

これらの実施では、図２８Ａに最もよく示されるように、到達可能な作業場６００全体は、作業場６００の外部部分６０２および内部部分６０４の両方で構成される。内部部分６０４は、ロボットアームの操作上の作業場６０４である。すなわち、アームが機能的であり適切に操作するのは、作業場６０４内である。外側部分６０２は、ロボットアームの望ましくない、または非最適な作業場６０２である。

【0117】

この特定の実施態様では、図２８Ｂに最もよく示されるように、システムは、アームのエンドエフェクターが作業場６００の外側ポイントに到達するときに、触覚フィードバックを提供するように構成されている。より具体的には、システム、または、そのソフトウェアコンポーネントは、操作上の作業場６０４として触覚境界６０４を規定する。エンドエフェクターが触覚境界６０４の内側であるようにユーザーがロボットアームを動かすと、触覚入力デバイスはハンドコントローラーに力を加えず、それにより、ロボットアームが操作上の作業場６０４内にあることをユーザーに示す。アームのエンドエフェクターが触覚境界６０４の外側および非最適な作業場６０２の中に移動する場合は、触覚入力デバイスは、ハンドコントローラーを促す力を提供し、したがって、ロボットアームは、触覚境界上の最も近いポイントに向かって戻る。一実施態様では、ハンドコントローラーにおいて加えられる力は、仮想スプリングがユーザーの手（したがってロボットアーム）を境界６０４の内側に押し戻しているようにユーザーに感じさせるように、触覚境界からの距離に比例する。あるいは、比例的な距離以外の力に関する他のモデルが作られ得ることが理解される。

【0118】

システムの１回の可能な使用を図２８Ｄに示す。この実施では、ユーザーは、様々なステップを通した並進（ボックス６２０）および／または配向（ボックス６２２）モデルでハンドコントローラー５１８（図２２６Ａ～Ｅに示される）を操作することができる。特定の実施では、コントローラーは、外科的な手術室（ｓｕｒｇｉｃａｌ ｔｈｅａｔｅｒ）におけるデバイスの位置に関する７の度合い（ｓｅｖｅｎ ｄｅｇｒｅｅ）の触覚フィードバックを有する。ここで、並進モデルは、ｘ－、ｙ－、およびｚ－触覚を指し、一方で、配向モデルは、ロール、ピッチおよびヨーのフィードバックを指し、トリガーの操作は、７番目の度合い（ｓｅｖｅｎｔｈ ｄｅｇｒｅｅ）の原因となる（ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ）ことができる。特定の実施では、特定のこれらのフィードバック動作－例えば配向－をロックして、一方で、他のもの－例えば並進－は、コンソールに対して自由に移動されるままにすることが望ましい。この選択的なロックは、外科的手術室内でのデバイス１０の対応する動作を引き起こさずに、ユーザーの手およびコントローラーの全体の再配置（ｇｒｏｓｓ ｒｅ－ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を可能にする。

【0119】

例えば、ユーザーは、触覚入力デバイス（図２６Ａ～２７Ｃに関して詳細に記載）が、デバイスの位置にかかわらずそれらの中央（０、０、０）に並べられて（ボックス６３２）、一方で、配向ベクトルは、ヨー、ピッチおよびロールに対してデバイスアーム１４、１６の配向で並べられるように（ボックス６３４）、ｔｅｌｅ－ｏｐモードに入ることができる（ボックス６３０）。

【0120】

ｔｅｌｅ－ｏｐモードでは、これらの位置は、コントローラーの任意の動作がデバイス１０の動作に直接対応して、デバイス１０に適用される任意の力が、対応する力を、コントローラーを通してユーザーに戻って適用させるように設定される（ボックス６３２および６３４）。しかしながら、特定の状況では、ユーザーは、デバイスの動作に対応する変化を生じさせずに、コンソールに対してハンドコントローラーを再配向させることを望み得る。

【0121】

システムが一時停止されると（ボックス６３６）、ハンドコントローラー５１８が所定の位置にロックされるように、システムは「ロック」される（ボックス６３８および６４０）。ユーザーがコントローラーに対して何をするかにかかわらずデバイス１０が位置を維持するように、デバイス１０の動作またはコマンドは送られず、たとえユーザーが触覚ロックを過出力してハンドコントローラーを移動させても、ロボットは移動しないことを意味する。

【0122】

さらなる実施では、コントローラーを独立して動かすために、ユーザーは、コントローラーの並進のみ外して（ボックス６４４）、一方で、デバイスアーム１４、１６およびコントローラーは、固定された配向を維持する（ボックス６４６）ように、クラッチを係合することができる（ボックス６４２）。クラッチ５１２が外されると（ボックス６４８）、ロボットおよびハンドコントローラーは、その結果、コントローラーとデバイスとの間の並進および配向を再度固定するように、実質的に再接続される。

【0123】

これらの実施では、作業場は、デバイス１０が配置されると規定され得る（ボックス６５０）。上述のように、アームおよびコントローラーの並進運動は、作業場の境界によって制限されて（ボックス６５０）、配向運動は、有効ベクトルと並べられて安全性および精密性を確実にする（ボックス６５２）。

【0124】

特定の実施では、触覚ロックは、「カメラクラッチ」（ボックス６５４）のような他の機能によって遮断されてもよく、ここで、２つのハンドコントローラーは一緒に動くことができる。これらの実施では、ハンドコントローラーおよび／またはデバイスアームを、カメラの位置および／または配向に対して再配向する必要があり得る。すなわち、理解されるように、カメラはパンおよびチルト機能が可能であるので、カメラは、作業場およびデバイス１０に関する参照の特定のフレームを有する。特定の実施では、コンソールは、参照のこのフレームを示し、アームおよびコントローラーの並進および／または配向は、カメラの配向に対して固定される。カメラが動かされると、コントローラーおよび／またはアームを、参照の第二のカメラフレームに対して再配向する必要があり得て、それはαによって指定され得る。したがって、ハンドコントロールを様々な方向で（例えば地面に対して水平に）促すことが可能であるが、デバイスおよびカメラが真っ直ぐ下に向けられる状況では、ロボットアームの対応する垂直動作を引き起こす。このワークフローの他のバージョンが可能である。

【0125】

図２９Ａ～Ｄは、力の次元（ｆｏｒｃｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の作業場６００における触覚フィードバックの別のあり得る使用を示す。これらの実施では、ハンドコントローラーの動作－並進および／または配向－は、特定の制限を有する。特定の実施態様では、図２９Ａ～Ｃに示されるように、上述の触覚フィードバックシステムは、ハンドコントローラーがそれらの動作の制限６０２まで移動したことをユーザーに示すために用いられ得る。ここでは、別の仮想スプリングが実施され得て、または仮想アラート、または可聴アラート、または振動アラートが提供され得る。

【0126】

図３０Ａ～Ｂは、オペレーター検出システム７００を示し、それは、ユーザー入力デバイスまたはコントローラー７０１の一部として、任意の以前の実施態様と操作上組み込まれ得る。これらの実施では、オペレーター検出システム７００は、デバイス１０の意図しない動作を防ぐために、ユーザー７０２の存在を検出するように構成される。１つの実施は、ユーザー７０２が彼／彼女の手７０２をユーザー入力デバイス７０１と接触して挿入するとき、および／または、コントローラーサイド７０６、７０８に圧力を加えるときに、係合される機械的スイッチ７０４を使用することである。様々な実施は、容量性センサー、圧力センサー、および、光学センサー、光ビームブレイク（ｏｐｔｉｃａｌ ｂｅａｍ ｂｒｅａｋ）センサーの形態、または多くの他の形態をとってもよい。様々な代替の実施では、オペレーター検出システム７００は、音声アクティブおよび／または視覚システムを利用することができる。

【0127】

様々な実施態様は、添付された図面においてさらに詳細に開示されて、その中の一部の記載された説明を含む。

【0128】

さらに、特定の実施態様によれば、添付された図面に示されて記載されるデバイスは、以下の手順を用いて患者の中に挿入される。

【0129】

最初に、標準的な技術を用いて腹壁を通って切開がなされる。この実施態様では、システムが通るための適切なオリフィスを作るために長さ２．５’’の切開が必要とされる。

【0130】

次に、リトラクタが切開内に置かれる。この実施態様では、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｌｅｘｉｓ Ｗｏｕｎｄ Ｒｅｔｒａｃｔｏｒ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｐｐｌｉｅｄｍｅｄｉｃａｌ．ｃｏｍ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／Ａｌｅｘｉｓ．ａｓｐｘ）が使用される。それは、剛性リング形状の末端キャップを備える壁の薄い（＜．００５’’）柔軟な管状膜からなる。遠位リングが患者の中に挿入された時点で、近位リングがロールされてチューブ内の過剰なたるみを取って創傷を引き開く。

【0131】

それから、ポートがリトラクタ上に置かれる。この実施態様では、改変されたＡｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｇｅｌポート（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｐｐｌｉｅｄｍｅｄｉｃａｌ．ｃｏｍ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／Ｇｅｌｐｏｒｔ．ａｓｐｘ）が使用される。ポートは、腹腔の通気が達成され得るように圧力差を維持することが可能である。ポートは、この圧力差／ガスシールを維持しながら、それを通ってアイテム（すなわちロボット）が突っ込まれることが可能である。このポートは、リトラクタの外側剛性リングに対して機械的にクランプ止めする剛性リングからなる。このクランプは、リングに対してシールすることが可能であり、通気圧を保存する。ポートは、さらに、一組の円形ゲル膜からなる。それぞれの膜は、約０．７５’’の厚さである。それぞれの膜は、それを通るスリットを備える。スリットは、膜の直径の約５０％の長さを有する。アセンブルされると、膜１のスリットは、膜２のスリットに対して９０度回転される。膜のゲル／順応特性に起因して、シールは、奇妙な形状の物体に対して、それらが膜のスリットを通って腹腔の中に入るときに維持される。

【0132】

ポートに関する代替の一実施態様によれば、非弾性の格子コードが膜内に埋め込まれて、内圧の結果として、ドーミング／ブローアウトを和らげる。さらなる代替では、剛性／穴開け耐性ポリマーの薄膜が膜１および２の界面に沈着された。このポリマーの目的は、ロボットのエンドエフェクターが、膜１内のスリットを通過した後に、膜２に穴を開けるのを防ぐことである。

【0133】

リトラクタおよびゲルポートが所定の位置に置かれた時点で、ロボットは、患者の中に挿入され得る。

【0134】

次に、カメラ（付属の図面に開示されるロボットカメラまたは補助のカメラ）が補助のポートを通って挿入されて、挿入を見る。

【0135】

次に、ロボットの挿入／引き抜きモードがＧＵＩからアクティブにされる。

【0136】

その後に、ロボットおよび／またはシステムは、その現在の状態からその挿入ポーズにパスを決定して（アームは下に真っ直ぐ）、そして、オペレーターは、このパスを通って入り、必要とされるポーズを達成する。

【0137】

続いて、オペレーターは、ロボットの肘関節が腹壁の内部表面を綺麗にする（ｃｌｅａｒ）まで、ロボットを、（ゲルポートおよびリトラクタポートを通して）患者の中に挿入する。

【0138】

その後に、オペレーターは、肘がそれらのエンドポイントに到達するまで（９０度）、挿入パスを通って入る。それから、オペレーターは、肩関節が腹壁の内部表面を綺麗にするまで、ロボットを患者の中にさらに挿入する。オペレーターは、ロボットがその「準備完了（ｒｅａｄｙ）」ポーズ（アームは名目上の操作位置）を達成するまで、挿入パスを通して入り続け、その地点で、外科的手順を進めることができる。

【0139】

手順が完了したら、デバイス引き抜きは、上記順番を逆に従う。

【0140】

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、本発明の主旨および範囲を逸脱せずに、形式および詳細において変更がなされ得ることを認識する。

【図1A-1B】

【図1C-1D】

【図1E-1G】

【図2A-2C】

【図3A-3E】

【図4A-4D】

【図4E-4H】

【図5A-5B】

【図5C-5D】

【図5E】

【図5F-5G】

【図6A】

【図6B-6C】

【図6D-6E】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A-8D】

【図8E-8G】

【図9A-9C】

【図10】

【図11A-11D】

【図11E-11F】

【図12A-12B】

【図12C-12D】

【図13A】

【図13B】

【図13C-13G】

【図14A-14C】

【図14D】

【図14E-14F】

【図15A-15B】

【図16A-16B】

【図17A-17B】

【図18A-18C】

【図19A-19C】

【図20A-20B】

【図21A-21C】

【図22A-22C】

【図23A-23C】

【図24A-24D】

【図25A-25C】

【図26A】

【図26B-26E】

【図27A-27C】

【図28A-28B】

【図28C-28D】

【図29A-29D】

【図30A-30B】