特許 7463277 改善されたロボットアームを有する外科用ロボットシステム

(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】2024-03-29

(45)【発行日】2024-04-08

(54)【発明の名称】改善されたロボットアームを有する外科用ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20240401BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020539226

(86)(22)【出願日】2018-12-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-05-06

(86)【国際出願番号】 US2018067968

(87)【国際公開番号】W WO2019143458

(87)【国際公開日】2019-07-25

【審査請求日】2021-12-27

(31)【優先権主張番号】62/618,500

(32)【優先日】2018-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518083032

【氏名又は名称】オーリス ヘルス インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100130384

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】エア・ニコラス・ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】ヒル・アレン・カルダー

(72)【発明者】

【氏名】ヴェールマン・スヴェン

(72)【発明者】

【氏名】ウィルソン・コリン・アレン

(72)【発明者】

【氏名】フアン・ヤナン

(72)【発明者】

【氏名】ウィルソン・ジェイソン・トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ミンツ・デビッド・スティーブン

【審査官】木村 立人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１８７０５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０８８２０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１６４８２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０４６４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２０４９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０００９８３８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １７／００ ― ９０／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外科用ロボットシステムであって、
テーブルと、
前記テーブルに連結されたアーム支持体と、
冗長な自由度を有するロボットアームであって、前記アーム支持体に装着されたベースと、肩接合部において前記ベースに接続された近位リンクと、肘接合部において前記近位リンクに接続された遠位リンクと、を含む、ロボットアームと、を含み、
前記肩接合部は、前記アーム支持体に沿って肩部を並進させ、前記肩部をピッチングさせる（shoulder pitch）ことが可能であり、前記ロボットアームは、前記ロボットアームに固定的に取り付けられた器具駆動機構と、
器具と、を含み、
前記器具は、
細長いシャフトと、
エンドエフェクタと、
前記細長いシャフトと前記エンドエフェクタとを前記ロボットアームに取り付けるために、前記ロボットアームの前記器具駆動機構に取り外し可能に取り付けられるように構成されたハンドルと、
前記ハンドル内に配置され、前記細長いシャフトに接続されたケーブルと係合する少なくとも１つのプーリを含む挿入機構であって、前記細長いシャフトを、挿入軸に沿って並進させるように構成された挿入機構と、を含む、外科用ロボットシステム。

【請求項2】

前記アーム支持体は、前記テーブルに対して垂直に調節されることが可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

追加のロボットアームを支持するための第２のアーム支持体を更に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記アーム支持体が、前記第２のアーム支持体に独立して調節可能である、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記肩接合部及び前記肘接合部が、電動式である、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ロボットアームは、少なくとも７自由度が可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記ロボットアームは、前記テーブルの下方に収容されることが可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記肩接合部はまた、前記肩部をヨーイングさせることが可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記ロボットアームが、それに取り付けられた前記器具の器具ドライバのロールを可能にする自由度を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記ロボットアームが、手首接合部を更に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記手首接合部が、部分的に球形の接合部である、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記冗長な自由度が、ポーズ最適化及び衝突回避を可能にする、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記ロボットアームが、手首接合部を更に含んでおり、前記手首接合部、肘接合部、及び肩接合部が、同じ平面内で実質的に位置合わせされ得る、請求項１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、概して、外科用又は医療用ロボットに関し、具体的には、様々な外科手術又は医療手術用に構成可能なロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボット技術は、様々な用途を有する。具体的には、ロボットアームは、通常は人間が実行するタスクを完了するのを支援する。例えば、工場では、ロボットアームを使用して、自動車及び民生用電子機器製品が製造される。加えて、科学施設では、マイクロプレートを輸送するなどの実験室での手順を自動化するために、ロボットアームが使用される。最近、医師は、外科手術を実行するのを支援させるために、ロボットアームを使用し始めている。例えば、医師は、ロボットアームを使用して、患者の内部の外科用器具を制御する。しかしながら、ロボットアームを含む既存の医療システムは、資本コストが高く、典型的には、限定されたタイプの外科手術を実行するために専門化されている。したがって、医師又はその助手は、様々な外科手術に適応するために、複数のロボットアームシステムを入手する必要があり得る。各外科手技のためにロボットアームシステムを手動で再構成することもまた、医師にとって時間のかかる物理的な負担になる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

ロボットアームを有する外科用（又は医療用）ロボットシステムは、様々な外科（又は医療）手術を実行するように構成可能である。外科用ロボットシステムは、１つ又は２つ以上のロボットアームを支持する１つ又は２つ以上の調節可能なアーム支持体を含むことができる。調節可能なアーム支持体は、テーブル、テーブルのカラム支持体、又はテーブルのベースのいずれかに取り付けて、テーブルの下方の位置から調節可能なアーム支持体及びロボットアームを展開するように構成され得る。いくつかの実施例では、調節可能なアーム支持体は、ロボットアームが装着されるバー又はレールの位置の調節を可能にする、少なくとも３つ又は４つの自由度を含む。自由度のうちの１つにより、調節可能なアーム支持体をテーブルに対して垂直に調節することが可能になり得る。ロボット外科用システムは、各々が１つ又は２つ以上のロボットアームを支持する、２つの調節可能なアーム支持体を含むことができる。２つの調節可能なアーム支持体は、独立して調節され得る。例えば、各アーム支持体は、テーブルに対して異なる高さに調節され得る。

【0004】

外科用ロボットシステムはまた、１つ又は２つ以上のロボットアームを含むことができる。１つ又は２つ以上のロボットアームは、調節可能なアーム支持体に装着されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、低マウント位置から（例えば、テーブルの表面の下方の位置から）展開されるように構成されているが、他の実施形態では、ロボットアームは、テーブルの表面の上方の位置から展開され得る。ロボットアームは、複数の自由度を提供する複数の接合部を含むことができる。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、１つ又は２つ以上の冗長な自由度を含み得る。

【0005】

第１の態様では、システムは、テーブルと、テーブルの下のテーブル支持体と、テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、アーム支持体に連結された第１のロボットアームと、を含むことができる。第１のロボットアームは、近位部分と、遠位部分と、近位部分と遠位部分との間の少なくとも４つの電動接合部と、を含み得、接合部の各々は、他の接合部とは独立して作動されることが可能であり、第１のロボットアームは、外科用器具を駆動するように構成された器具駆動機構を含んでいる。システムはまた、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するために、第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構と、アーム支持体に連結された第２のロボットアームと、を含むことができる。

【0006】

システムはまた、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）第１のロボットアームは、第２のロボットアームに対して並進可能である、（ｂ）挿入機構は、第１のロボットアームとは独立して、器具自体内に構築されている、（ｃ）挿入機構は、第１のロボットアーム内に構築されている、（ｄ）挿入機構は、挿入体ハウジングに対して器具駆動機構を並進させて、挿入軸に沿って器具を並進させるように構成されている、（ｅ）第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能であり、自由度のうちの少なくとも１つは、冗長である、及び／又は（ｆ）第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、テーブルの下方に収容されることが可能である。

【0007】

別の態様では、システムは、テーブルと、テーブルの下のテーブル支持体と、テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、第１のロボットアームが、近位リンクと、遠位リンクと、遠位リンクの遠位端に連結された少なくとも３つの接合部と、を含み、接合部の各々が、他の接合部とは独立して作動されることが可能であり、第１のロボットアームが、外科用器具を駆動するように構成された器具駆動機構を含む、第１のロボットアームと、を含む。システムはまた、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するために、第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構を含んでもよい。

【0008】

システムはまた、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）接合部のうちの少なくとも２つは、回転接合部である、（ｂ）接合部のうちの少なくとも１つは、挿入軸を含む、（ｃ）接合部のうちの少なくとも１つは、器具軸を中心に器具をローリングさせる、（ｄ）器具軸を中心に器具をローリングさせる少なくとも１つの接合部は、第１のロボットアームの一部又は器具自体の一部である、（ｅ）アーム支持体に連結された第２のロボットアーム、（ｆ）第１のロボットアームは、第２のロボットアームに対して並進可能である、及び／又は（ｇ）第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能であり、自由度のうちの少なくとも１つは、冗長である。

【0009】

別の態様では、システムは、テーブルと、テーブルを支持するためのテーブル支持体と、テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、第１のロボットアームが、テーブルの下に収容されること、及び上昇することが可能である、第１のロボットアームと、を含む。第１のロボットアームは、近位部分及び遠位部分であって、近位部分が、アーム支持体に連結されたベースを含み、遠位部分が、複数のモータを含む器具駆動機構を含み、器具駆動機構が、それに取り付けられた外科用器具を駆動するように構成されている、近位部分及び遠位部分を含む。システムはまた、近位部分と遠位部分との間の複数の電動接合部であって、それにより、複数の自由度における器具の移動に適応し、接合部の各々が、他の接合部とは独立して作動されることが可能である、複数の電動接合部と、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するために、第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構と、アーム支持体に連結された第２のロボットアームであって、第２のロボットアームが、テーブルの下に収容されること、及び上昇することが可能である、第２のロボットアームと、を含む。

【0010】

システムはまた、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）挿入機構は、第１のロボットアームとは独立して、器具自体内に構築されている、（ｂ）第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能であり、自由度のうちの少なくとも１つは、冗長である（ｃ）第１のロボットアームは、近位リンク及び遠位リンクを含み、少なくとも３つの接合部は、遠位リンクの遠位端に連結されており、遠位リンクの遠位端に連結された接合部のうちの少なくとも２つは、回転接合部である、及び／又は（ｄ）外科用器具は、内視鏡器具を含む。

【0011】

別の態様では、システムは、テーブル上に位置付けられた患者を支持するためのテーブルと、テーブルの下のテーブル支持体と、テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、を含むことができる。システムはまた、アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、第１のロボットアームが、近位部分と、遠位部分と、近位部分と遠位部分との間の少なくとも４つの電動接合部と、を含み、接合部の各々が、他の接合部とは独立して作動されることが可能であり、第１のロボットアームが、外科用器具を駆動するように構成された器具駆動機構を含む、第１のロボットアームを含むことができる。システムはまた、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するために、第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構を含んでもよい。システムは、アーム支持体に連結された第２のロボットアームを含んでもよい。

【0012】

システムは、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）第１のロボットアームは、第２のロボットアームに対して並進可能である、（ｂ）挿入機構は、第１のロボットアームとは独立して、器具自体内に構築されている、（ｃ）挿入機構は、第１のロボットアーム内に構築されている、（ｄ）挿入機構は、挿入体ハウジングに対して器具駆動機構を並進させて、挿入軸に沿って器具を並進させるように構成されている、（ｅ）第１のロボットアームは、少なくとも５自由度が可能である、（ｆ）第１のロボットアームは、少なくとも６自由度が可能である、（ｇ）第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能である、（ｈ）７自由度のうちの少なくとも１つは、冗長である、（ｉ）第２のアーム支持体であって、アーム支持体及び第２のアーム支持体は、高さ差を有することができる、第２のアーム支持体、（ｊ）アーム支持体は、その傾斜角を調節することが可能である、（ｋ）第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、テーブルの下方に収容されることが可能である、（ｌ）テーブル支持体は、ベースを含み、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、ベースに収容されることが可能である、（ｍ）実行可能命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ可読メモリ、及び少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと通信し、かつ命令を実行して、システムに、第１及び第２のロボットアームをベース内の収容位置からテーブルに隣接する垂直な上昇位置へと移動させる命令を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサ、（ｎ）第１のロボットアームの器具駆動機構に取り付けられたハンドルを有する、器具、（ｏ）ロールは、器具のハンドル若しくは器具駆動機構に提供されている、（ｐ）第１のロボットアームは、第２の器具駆動機構を更に含み、並びに／又は（ｑ）アーム支持体は、テーブルに対して垂直な調節が可能である。

【0013】

別の態様では、システムは、テーブルと、テーブルを支持するためのテーブル支持体と、テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、第１のロボットアームが、テーブルの下に収容されること、及び上昇することが可能である、第１のロボットアームと、を含むことができる。第１のロボットアームは、近位部分及び遠位部分であって、近位部分が、アーム支持体に連結されたベースを含み、遠位部分が、複数のモータを含む器具駆動機構を含み、器具駆動機構が、それに取り付けられた外科用器具を駆動するように構成されている、近位部分及び遠位部分と、近位部分と遠位部分との間の複数の電動接合部であって、それにより、複数の自由度における移動に適応し、接合部の各々が、他の接合部とは独立して作動されることが可能である、複数の電動接合部と、を含むことができる。システムは、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するために、第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構を含んでもよい。システムは、アーム支持体に連結された第２のロボットアームであって、第２のロボットアームが、テーブルの下に収容されること、及び上昇することが可能である、第２のロボットアームを含んでもよい。

【0014】

システムは、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）実行可能命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ可読メモリ、及び少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと通信し、かつ命令を実行して、システムに、少なくとも第１及び第２のロボットアームを収容位置からテーブルに隣接する垂直な上昇位置へと移動させる命令を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサ、（ｂ）第１のロボットアームは、その軸を中心に器具をローリングさせることと、その軸に沿って外科用器具を挿入することと、その軸に沿った点を中心に器具をピッチング及びヨーイングさせることと、を行うことが可能である、（ｃ）挿入機構は、第１のロボットアームとは独立して、器具自体内に構築されている、（ｄ）器具駆動機構は、第１のロボットアームの手首部の一部である、（ｅ）手首部は、器具駆動機構及び挿入体ハウジングを含み、挿入機構は、挿入体ハウジングに対して器具駆動機構を並進させて、挿入軸に沿って器具を並進させるように構成されている、（ｆ）第１のロボットアーム及び第２のロボットアームのうちの少なくとも１つは、アーム支持体に沿って並進可能である、（ｇ）第１のロボットアームは、少なくとも３つの電動式回転接合部を有する手首部を含み、手首部は、ピッチ及びヨーが可能である、並びに／又は（ｈ）第１のロボットアーム及び第２のロボットアームのうちの少なくとも１つは、カメラを保持している。

【0015】

別の態様では、ロボットアームが患者支持テーブルの表面の下に位置する収容位置から、ロボットアームの少なくとも遠位部分がテーブルの表面の上に位置する作動位置へと、ロボットアームを移動させることであって、作動位置において、ロボットアームの遠位部分に連結された器具の軸が、テーブルの表面上の患者の体内にポートと位置合わせされている、移動させることを含み得る、方法が提供される。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、テーブル又はテーブルの下に位置付けられたテーブル支持体のうちの少なくとも１つに取り付けられている。

【0016】

別の態様では、アーム支持体に装着されるように構成されたベースと、近位端及び遠位端を含む近位リンクであって、近位リンクの近位端が、肩部によってベースに接続されている、近位リンクと、近位端及び遠位端を含む遠位リンクであって、遠位リンクの近位端が、肘部によって近位リンクの遠位端に接続されている、遠位リンクと、遠位リンクの遠位端における手首部と、を含む、ロボットアームを含むことができる、システムが提供される。システムは、実行可能命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと、少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと通信し、かつ命令を実行して、システムに、ロボットアームが患者を支持するように構成されたテーブルの表面の下に位置する収容位置から、ロボットアームの少なくとも遠位部分がテーブルの表面の上に位置する作動位置へと、少なくともロボットアームを移動させるように構成された少なくとも１つのプロセッサと、を含むことができる。いくつかの実施形態では、作動位置において、ロボットアームの遠位部分に連結された器具の軸は、テーブルの表面上の患者の体内にポートと位置合わせされている。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、テーブル又はテーブルの下に位置付けられたテーブル支持体のうちの少なくとも１つに取り付けられている。

【0017】

別の態様では、ロボットアームを用いて、ポートを通して患者に器具を挿入することであって、器具が、ロボットアームの遠位端に位置する、挿入することと、ロボットアームを用いて、ポートに対して器具のピッチ、ヨー、又はロールのうちの少なくとも１つを操作することと、ロボットアームを操作して、ポートに対するロボットアームの近位端の位置を調節することと、を含むことができる、方法が提供される。

【0018】

方法は、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）ロボットアームを用いて、器具を操作すること、及びロボットアームを操作することは、同時に行われること、並びに／又は（ｂ）ロボットアームを操作して、ロボットアームの近位端の位置を更に調節することは、ロボットアームの遠位端に取り付けられた器具の位置若しくは配向に影響を及ぼさないこと。

【0019】

別の態様では、ロボットアームを用いて、ポートを通して患者に器具を挿入することであって、器具が、ロボットアームの遠位端に位置する、挿入することと、器具の位置又は配向に影響を及ぼすことなく、ロボットアームを操作して、ポートに対してロボットアームの近位端の位置を調節することと、を含むことができる、方法が提供される。方法はまた、ロボットアームを用いて、ポートに対して器具のピッチ、ヨー、又はロールのうちの少なくとも１つを操作することを含んでもよい。

【0020】

別の態様では、アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、ロボットアームは、アーム支持体に装着されるように構成されたベースと、近位端及び遠位端を含む近位リンクであって、近位リンクの近位端が、電動肩部によってベースに接続されている、近位リンクと、近位端及び遠位端を含む遠位リンクであって、遠位リンクの近位端が、電動肩部によって近位リンクの遠位端に接続されている、遠位リンクと、遠位リンクの遠位端にある電動手首部と、ロボットアームの遠位端にあり、かつ挿入軸に沿った器具の挿入を提供するように構成された挿入機構であって、挿入機構が、手首部に取り付けられている、挿入機構と、を含む、第１のロボットアームを含むことができる、システムが提供される。システムはまた、ポートを含んでもよく、器具は、ポートを通って延在して、外科手術を支援する。

【0021】

いくつかの実施形態では、システムは、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）肩部、肘部、若しくは手首部のうちの少なくとも１つは、モータ式である、（ｂ）挿入機構は、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するように、器具自体の内部に構築された機構を含む、（ｃ）挿入機構は、挿入軸に沿って器具のハンドルに対して移動する器具のシャフトを含む、（ｄ）挿入機構は、挿入体ハウジングに沿って並進して、挿入軸に沿って器具の挿入を提供するように構成された器具駆動機構を含む、（ｅ）手首部は、少なくとも２自由度を含む、（ｆ）手首部は、ピッチ及びヨーが可能である、（ｇ）肘部は、少なくとも１自由度を含む、（ｈ）肩部は、少なくとも２自由度を含む、（ｉ）肩部の少なくとも２自由度は、少なくともピッチ及びヨー又はピッチ及び並進を含む、（ｊ）ベースは、アーム支持体のレールに沿ってベースが並進することを可能にするように構成された直線状の接合部を介して、アーム支持体に装着されるように構成されている、並びに／又は（ｋ）肩部、肘部、及び手首部は、少なくとも６自由度を提供して、ロボットアームが、器具を遠隔中心に位置決めし、かつ遠隔中心の周りでの器具の少なくともピッチ、ヨー、及びロールを制御することを可能にするように構成されている。

【0022】

別の態様では、テーブルと、テーブルに対して位置付けられたアーム支持体と、アーム支持体に連結されたロボットアームと、を含むことができる、システムが提供される。ロボットアームは、アーム支持体に装着されるように構成されたベースと、近位端及び遠位端を含む近位リンクであって、近位リンクの近位端が、電動肩部によってベースに接続されている、近位リンクと、近位端及び遠位端を含む遠位リンクであって、遠位リンクの近位端が、電動肘部によって近位リンクの遠位端に接続されている、遠位リンクと、遠位リンクの遠位端にあり、かつ器具に連結するように構成された電動手首部と、を含むことができる。いくつかの実施形態では、肩部、肘部、及び手首部は、少なくとも６自由度を提供して、ロボットアームが、遠隔中心で器具を位置決めし、かつ遠隔中心の周りでの器具の少なくともピッチ、ヨー、及びロールを制御することを可能にするように構成されており、ベースは、アーム支持体に対して並進可能である。システムは、ロボットアームの遠位端にあり、かつ挿入軸に沿った器具の挿入を提供するように構成された挿入機構と、ポートと、を含むことができ、器具は、ポートを通して延在して、外科手術を支援する。

【0023】

システムは、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）手首部は、少なくとも３自由度を提供して、器具の少なくともピッチ、ヨー、及びロールの調節を可能にするように構成された接合部を含む、（ｂ）手首部は、部分的な球形の接合部を含む、（ｃ）ベースは、ベースがアーム支持体のレールに沿って並進することを可能にするように構成された直線状の接合部を介して、アーム支持体に装着されるように構成されており、アーム支持体は、テーブルの表面の下に位置しており、及びテーブルは、患者を支持するように構成されている、並びに／又は（ｄ）レールは、テーブルの表面の下に位置する。

【0024】

別の態様では、アーム支持体に装着されるように構成されたベースと、近位端及び遠位端を含む近位リンクであって、近位リンクの近位端が、肩部によってベースに接続されている、近位リンクと、近位端及び遠位端を含む遠位リンクであって、遠位リンクの近位端が、肘部によって近位リンクの遠位端に接続されている、遠位リンクと、遠位リンクの遠位端における手首部と、を含む、ロボットアームを含むことができる、システムが提供される。システムはまた、実行可能命令が記憶された少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと、少なくとも１つのコンピュータ可読メモリと通信し、かつ命令を実行して、システムに、少なくとも、手首部、肘部、及び肩部のうちの少なくとも１つを作動させて、ロボットアームの位置を調節することと、器具の軸が患者の体内のポートと位置合わせされた遠隔中心を通して延在するように、ロボットアームで器具を位置決めすることと、コマンドを受信したことに応じて、手首部、肘部、及び肩部のうちの少なくとも１つを作動させて、コマンドに従って器具を操作することと、を行わせるように構成された少なくとも１つのプロセッサと、を含むことができる。

【0025】

システムは、任意の組み合わせにおける以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含んでもよい。（ａ）命令は、実行されると、システムに、手首部、肘部、及び肩部のうちの少なくとも１つを作動させて、患者、患者を支持するテーブル、医療用撮像装置、及び追加のロボットアームのうちの少なくとも１つに対するロボットアームの位置を調節させる、（ｂ）追加のロボットアームは、アーム支持体に装着されている、（ｃ）テーブルを支持するカラムに装着されたアーム支持体であって、アーム支持体が、レールを含んでおり、ロボットアームのベースが、直線状のモータ式接合部を介してレールに装着されている、アーム支持体、（ｄ）命令は、実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、システムに、少なくとも直線状のモータ式接合部を作動させて、レールに沿ってベースを並進させるようにすることを更に行わせる、（ｅ）レールは、テーブルの表面の下に位置している、並びに／又は（ｆ）命令は、実行されると、システムに、コマンドに応答して、少なくとも直線状の接合部を作動させて、レールに沿ってベースを並進させ、同時に、コマンドに従って、手首部、肘部、及び肩部のうちの少なくとも１つを作動させて、器具を操作することを更に行わせる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】一実施形態による、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図2A】一実施形態による、外科用ロボットシステムのテーブルの等角図である。

【図2B】一実施形態による、テーブルの上面図である。

【図2C】一実施形態による、テーブルの旋回セグメントの上面図である。

【図2D】一実施形態による、テーブルの旋回セグメントの上面図である。

【図2E】一実施形態による、旋回機構の構成要素の等角分解図である。

【図2F】一実施形態による、図２Ｅに示した旋回機構の断面図である。

【図2G】一実施形態による、図２Ｅに示した旋回機構の底面図である。

【図2H】一実施形態による、テーブルの折り畳みセグメントの等角図である。

【図2I】一実施形態による、テーブルの折り畳みセグメントの別の等角図である。

【図2J】一実施形態による、テーブルのトラップドアの等角図である。

【図2K】一実施形態による、テーブルのピボットの等角図である。

【図2L】一実施形態による、ピッチの軸を中心に回転したテーブルの側面図である。

【図2M】一実施形態による、ロー（row）の軸を中心に回転したテーブルの等角図である。

【図3A】一実施形態による、外科用ロボットシステムのカラムの側面切欠図である。

【図3B】一実施形態による、カラムの等角切欠図である。

【図3C】一実施形態による、カラムの上面図である。

【図4A】一実施形態による、カラム装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図4B】一実施形態による、カラム装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図5A】一実施形態による、外科用ロボットシステムのカラムリングの等角図である。

【図5B】一実施形態による、テーブルの下にあるカラムリングのセットの底面図である。

【図5C】一実施形態による、カラムに装着されたカラムリングのセットの等角図である。

【図5D】一実施形態による、カラムリングのアームマウントの等角切欠図である。

【図5E】一実施形態による、伸縮式構成におけるアームマウントの等角切欠図である。

【図6A】一実施形態による、外科用ロボットシステムのロボットアームの等角図である。

【図6B】一実施形態による、ロボットアームのアームセグメント接合部の等角図である。

【図6C】一実施形態による、ロボットアームの別のアームセグメント接合部の等角図である。

【図7A】一実施形態による、患者の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図7B】一実施形態による、患者の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステムの上面図である。

【図7C】一実施形態による、撮像装置と、患者の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステムと、の等角図である。

【図7D】一実施形態による、撮像装置と、患者の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステムと、の上面図である。

【図7E】一実施形態による、患者のコア体領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図7F】一実施形態による、患者の上半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図8A】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベースの等角図である。

【図8B】一実施形態による、ベースの開放パネルの等角図である。

【図8C】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベースの内側に収容されたロボットアームの等角図である。

【図8D】一実施形態による、外科用ロボットシステムのテーブルの下に収容されたロボットアームの等角図である。

【図8E】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベースの上に収容されたロボットアームの等角図である。

【図8F】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベースの上に収容されたロボットアームの別の等角図である。

【図8G】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベース上のアウトリガキャスタの等角図である。

【図8H】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベース上のアウトリガキャスタの別の等角図である。

【図8I】一実施形態による、可動構成におけるアウトリガキャスタの側面図である。

【図8J】一実施形態による、静止構成のアウトリガキャスタの側面図である。

【図9A】一実施形態による、レール装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図9B】一実施形態による、レール装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図10A】一実施形態による、外科用ロボットシステムのベースレールの等角図である。

【図10B】一実施形態による、ベースレール上のアームマウントの等角図である。

【図10C】一実施形態による、ベースレール上のアームマウントの等角切欠図である。

【図10D】一実施形態による、ベースレールの断面図である。

【図11】一実施形態による、カラム装着ロボットアーム及びレール装着ロボットアームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図12】一実施形態による、外科用ロボットシステムのテーブル及びベースとは別個のプラットフォーム上のカラム装着ロボットアームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図13A】一実施形態による、調節可能なアーム支持体を有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図13B】図１３Ａの調節可能なアーム支持体を有する、外科用ロボットシステムの端面図である。

【図14A】一実施形態による、テーブルの両側に装着された２つの調節可能なアーム支持体を有する、外科用ロボットシステムの端面図である。

【図14B】一実施形態による、腹腔鏡手術のために構成された２つの調節可能なアーム支持体及び複数のロボットアームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図14C】一実施形態による、腹腔鏡手術のために構成された２つの調節可能なアーム支持体及び複数のロボットアームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図15A】一実施形態による、調節可能なアーム支持体の位置を調節するように並進するように構成された２つの調節可能なアーム支持体を有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図15B】一実施形態による、内視鏡手術のために構成された調節可能なアーム支持体及びロボットアームを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図16】一実施形態による、傾斜が可能なレールを有して構成された調節可能なアーム支持体を有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図17A】一実施形態による、医療用撮像装置のＣアームへのアクセスを可能にするように位置付けられた調節可能なアーム支持体を有する、外科用ロボットシステムの等角図である。

【図17B】別の実施形態による、医療用撮像装置のＣアームへのアクセスを可能にするように位置付けられた調節可能なアーム支持体を有する、図１７Ａの外科用ロボットシステムの等角図である。

【図18A】一実施形態による、展開構成に位置付けられた調節可能なアーム支持体を有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図18B】一実施形態による、収容構成に位置付けられた調節可能なアーム支持体を有する外科用ロボットシステムの等角図である。

【図19】一実施形態による、調節可能なアーム支持体を有する外科用ロボットシステムを操作するための方法を示すフローチャートである。

【図20】一実施形態による、調節可能なアーム支持体を有する外科用ロボットシステムのブロック図である。

【図21】一実施形態による、ロボットアームの等角図である。

【図22】一実施形態による、腹腔鏡手術を実行する複数のロボットアームを含むロボット外科用システムの俯瞰図である。

【図23】一実施形態による、２つの器具駆動機構を含むロボットアームの等角図である。

【図24】一実施形態による、ロボットアームの遠位端に取り付けられた器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具の等角図である。

【図25A】一実施形態による、第１の配向に位置付けられた挿入軸本体を有するロボットアームの側面図である。

【図25B】一実施形態による、第２の配向に位置付けられた挿入軸本体を有する、図２５Ａのロボットアームの側面図である。

【図26A】一実施形態による、取り付けられたカニューレで構成されたロボットアームの側面図である。

【図26B】一実施形態による、分離されたカニューレで構成されたロボットアームの側面図である。

【図27A】一実施形態による、腹腔鏡手術を実行する複数のロボットアームを含むシステムの等角図であり、ここで、アームのうちの１つは、取り付けられたカニューレと共に構成されている。

【図27B】一実施形態による、腹腔鏡手術を実行する複数のロボットアームを含むシステムの等角図であり、ここで、アームのうちの１つは、分離されたカニューレと共に構成されている。

【図28】一実施形態による、追加の回転接合部を有する手首部を含む、ロボットアームの等角図である。

【図29A】一実施形態による、傾斜ベースを含むロボットアームの等角図である。

【図29B】一実施形態による、図２９Ａのロボットアームの側面図である。

【図30】一実施形態による、伸縮式リンクを有するロボットアームの等角図である。

【図31】一実施形態による、外科用ロボットシステム用の器具装置マニピュレータの斜視図を示す。

【図32】一実施形態による、図３１の器具装置マニピュレータの側面図を示す。

【図33】一実施形態による、図３１の器具装置マニピュレータに固定された例示的な外科用ツールの前方斜視分解図を示す。

【図34】一実施形態による、図３１の器具装置マニピュレータに固定された例示的な外科用ツールの背面斜視分解図を示す。

【図35】一実施形態による、外科用ツールホルダに対する外科用ツールの係合及び係合解除のための作動機構の拡大斜視図を示す。

【図36A】一実施形態による、外科用ツールを無菌アダプタに対して係合及び係合解除するプロセスを示す。

【図36B】一実施形態による、外科用ツールを無菌アダプタに対して係合及び係合解除するプロセスを示す。

【図37A】追加の実施形態による、外科用ツールを無菌アダプタに対して係合及び係合解除するプロセスを示す。

【図37B】追加の実施形態による、外科用ツールを無菌アダプタに対して係合及び係合解除するプロセスを示す。

【図38A】一実施形態による、器具装置マニピュレータ内で外科用ツールホルダをローリングさせるための機構の斜視図を示す。

【図38B】一実施形態による、器具装置マニピュレータの断面図を示す。

【図38C】一実施形態による、器具装置マニピュレータの内部部品及びその内部部品の特定の電気部品の部分分解斜視図を示す。

【図38D】一実施形態による、器具装置マニピュレータの内部部品及びその内部部品の特定の電気部品の部分分解斜視図を示す。

【図38E】一実施形態による、外科用ツールホルダをロール割り出しするための、器具装置マニピュレータの電気部品の拡大斜視図を示す。

【図39】一実施形態による、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具の側面図を示す。

【図40】一実施形態による、エンドエフェクタを作動させるための第１の作動機構を示す概略図を示す。

【図41】一実施形態による、図３９の器具の第１の作動機構の拡大側面図を示す。

【図42】一実施形態による、図３９の器具の第１の作動機構の拡大斜視図を示す。

【図43】一実施形態による、プーリの作動前の図３９の器具のプーリ及びケーブルの図を示す。

【図44】一実施形態による、プーリの作動後の図３９の器具のプーリ及びケーブルの図を示す。

【図45】一実施形態による、シャフト並進のためのスプールを含む第２の作動機構の側面図を示す。

【図46】一実施形態による、シャフト並進のために単一のケーブルを使用する、代替的なスプールの斜視図を示す。

【図47】一実施形態による、シャフト並進のために２本以上のケーブルを使用する、代替的なスプールの斜視図を示す。

【図48】一実施形態による、図４６のスプールを含むハンドルの正面図を示す。

【図49】一実施形態による、エンドエフェクタの作動及びシャフトの並進のための代替的なアーキテクチャを示す概略図を示す。

【図50A】一実施形態による、図４９のエンドエフェクタの作動及びシャフトの挿入のための代替的なアーキテクチャを組み込んだ器具の拡大正面図を示す。

【図50B】一実施形態による、図４９のエンドエフェクタの作動及びシャフトの挿入のための代替的なアーキテクチャを組み込んだ器具の上面斜視図を示す。

【図51】一実施形態による、器具のハンドル及びシャフトの上面斜視図を示す。

【図52A】一実施形態による、図４０に示される挿入アーキテクチャを利用する器具のシャフトの断面の概略図を示す。

【図52B】一実施形態による、図４９に示される挿入アーキテクチャを利用する器具のシャフトの断面の概略図を示す。

【図53】一実施形態による、血管シーラ内でナイフを駆動するためのアーキテクチャを示す概略図を示す。

【図54】一実施形態による、血管シーラ内でナイフを駆動するための代替的なアーキテクチャを示す概略図を示す。

【図55】一実施形態による、血管シーラ内でナイフを駆動するための更に別の代替的なアーキテクチャを示す概略図を示す。

【図56】一実施形態による、剛性カメラを挿入器具とするためのアーキテクチャを示す概略図を示す。

【図57】一実施形態による、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にする第１の挿入アーキテクチャを示す。

【図58】一実施形態による、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にする第２の挿入アーキテクチャを示す。

【図59】一実施形態による、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にする第２の挿入アーキテクチャを示す。

【図60】別の実施形態による、シャフト並進のための代替的なアーキテクチャを示す図を示す。

【図61】患者からの空気漏れを防止するための複数の封止部を有する器具の側面断面図を示す。

【図62】複数の封止部を有する器具の正面断面図を示す。

【0027】

これから、いくつかの実施形態に関して詳細に言及を行い、それらの実施例が添付の図に示される。可能である場合は、類似又は同様の参照番号を図面で使用してもよく、これら参照番号は類似又は同様の機能性を示してもよいことに留意されたい。図は、例示のみを目的として、説明されるシステム（又は方法）の実施形態を示すものである。当業者であれば、本明細書に記載の原理から逸脱することなく、本明細書に例示した構造及び方法の代替的な実施形態が採用され得ることを以下の説明から容易に理解するであろう。

【発明を実施するための形態】

【0028】

Ｉ．システム概要
図１は、一実施形態による、外科用ロボットシステム１００の等角図である。ユーザ、例えば、医師又は助手は、外科用ロボットシステム１００を使用して、患者に対してロボット支援手術を実行する。外科用ロボットシステム１００は、テーブル１０１と、カラム１０２と、互いに物理的に連結されたベース１０３と、を含む。図１には示されていないが、テーブル１０１、カラム１０２及び／又はベース１０３は、外科用ロボットシステム１００の機能を支持する電子機器、流体装置、空圧、吸引、又は他の電気的及び機械的構成要素を収容、接続、又は使用してもよい。

【0029】

テーブル１０１は、外科用ロボットシステム１００を使用して、手術を受ける患者の支持を提供する。一般に、テーブル１０１は、接地に平行であるが、テーブル１０１は、様々な外科手術を容易にするためにその配向及び構成を変更してもよい。テーブル１０１は、セクションＩＩ．テーブルにおける図２Ａ～図２Ｉを参照して更に説明される。

【0030】

カラム１０２は、一方の端部でテーブル１０１に連結されており、かつ他方の端部でベース１０３に連結されている。一般に、カラム１０２は、カラム１０２に連結されたカラムリングに適応するように円筒形状であり、セクションＶ．カラムリングにおける図５Ａ～図５Ｅを参照して更に説明されるが、カラム１０２は、楕円形又は矩形などの他の形状を有してもよい。カラム１０２は、セクションＩＩＩ．カラムにおける図３Ａ及び図３Ｂを参照して更に説明される。

【0031】

ベース１０３は、接地に平行であり、カラム１０２及びテーブル１０１の支持を提供する。ベース１０３は、ホイール、トレッド、又は外科用ロボットシステム１００を位置付け又は輸送する他の手段を含んでもよい。ベース１０３は、セクションＶＩＩＩ．ベースにおける図８Ａ～図８Ｅを参照して更に説明される。

【0032】

上述の構成要素を含む外科用ロボットシステム１００の代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号及び２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号に、更に例示及び記載されている。

【0033】

ＩＩ．テーブル
図２Ａは、一実施形態による、外科用ロボットシステム１００のテーブル２０１Ａの等角図である。テーブル２０１Ａは、図１のテーブル１０１の一実施形態である。テーブル２０１Ａは、１つ又は２つ以上のセグメントのセットを含む。一般に、ユーザは、セグメントのセットを構成することによってテーブル２０１Ａの構成を変更する。外科用ロボットシステム１００はまた、例えば、セグメントのセットのセグメントを再配置するためにモータを使用することによって、セグメントを自動的に構成してもよい。セグメントの例示的なセットが図２Ａに示されており、これは、旋回セグメント２１０と、中央セグメント２１２と、折り畳み可能なセグメント２１４と、分離可能なセグメント２１６と、テーブルベース２１８と、を含む。旋回セグメント２１０、中央セグメント２１２、及び折り畳み可能なセグメント２１４は、テーブルベース２１８に連結されている。図２Ａは、テーブルベース２１８から分離された分離可能なセグメント２１６を示しているが、分離可能なセグメント２１６はまた、テーブルベース２１８に連結されていてもよい。様々な実装態様では、追加の又はより少ないセグメントが使用されてもよい。

【0034】

テーブル２０１Ａのセグメントのセットを構成する利点は、構成されたテーブル２０１Ａが、テーブル２０１Ａ上の患者へのより大きいアクセスを提供し得ることである。例えば、外科用ロボットシステム１００は、患者の鼠径領域へのアクセスを必要とする患者に対して外科手術を実行する。患者が典型的な外科用ベッド上に上向きに置かれるとき、患者の鼠径領域よりも、患者の頭部、腕部、及び脚部へのアクセスが多くなる。鼠径領域は、患者の身体の中心に向かって位置するため、脚部は、鼠径領域へのアクセスを妨げることが多い。分離可能なセグメント２１６は、テーブル２０１Ａから分離可能である。分離可能なセグメント２１６を有さないテーブル２０１Ａは、患者の頭部が旋回セグメント２１０を有するテーブル２０１Ａの側面に向かっている状態での、テーブル２０１Ａ上に位置する患者の鼠径領域へのより大きいアクセスを提供する。具体的には、分離可能なセグメント２１６を取り外すことにより、例えば、外科用器具を鼠径領域内に挿入するために、より多くの空間が開かれる。鼠径領域にアクセスするために追加の空間が必要とされる場合、折り畳み可能なセグメント２１４は、患者から離れるように折り畳まれてもよい（図２Ｈに更に記載される）。中央セグメント２１２は、鼠径領域へのより大きいアクセスをまた提供する切欠きセクション２２０を含む。

【0035】

旋回セグメント２１０は、テーブル２０１Ａに対して横方向に枢動する。旋回セグメント２１０は、弓状縁部２２２を含み、中央部分２１２はまた、弓状縁部２２４に含まれる。弓状の縁部により、旋回セグメント２１０がテーブル２０１Ａから離れるように又はテーブル２０１Ａに向かって枢動するときに、旋回セグメント２１０と中央セグメント２１２との間には最小限の間隙が存在する。旋回セグメント２１０がテーブル２０１Ａから離れる方向に枢動する状態のテーブル２０１Ａの構成は、テーブル２０１Ａの他のセグメントが鼠径領域を妨げないため、鼠径領域へのより大きいアクセスを提供する。この構成の一実施例は、セクションＶＩＩ．Ａ．下半身手術における図７Ｃ及び図７Ｄに関連して更に説明される。加えて、旋回セグメント２１０はまた、鼠径領域への更により大きいアクセスを提供する切欠きセクション２２６を含む。

【0036】

図２Ｂは、一実施形態による、テーブル２０１Ａの上面図である。具体的には、図２Ｂは、部分的な切欠き図を有するテーブルベース２１８及び旋回セグメント２１０の一部分を示している。旋回セグメント２１０内の構成要素は、例示の目的で露出されている。テーブルベース２１８は、二重湾曲レール２３０、すなわち、２つの湾曲した直線レール（第１のベアリングサブアセンブリとも称される）を含む。旋回セグメント２１０はまた、二重湾曲レール２３２（第２のベアリングサブアセンブリとも称される）を含む。第２のベアリングアセンブリに連結された第１のベアリングアセンブリは、ベアリング機構と称されてもよい。テーブルベース２１８の二重湾曲レール２３０は、旋回セグメント２１０の二重湾曲レール２３２と係合する。二重湾曲レールの両方は、仮想円２３４と同心である。旋回セグメント２１０は、テーブルベース２１８の平面に対して垂直な仮想円２３４の中心にある点２３６を通る軸を中心に枢動する。テーブルベース２１８の二重湾曲レール２３０は、第１の台車２３８及び第２の台車２４０を含む。同様に、旋回セグメント２１０の二重湾曲レール２３２は、第１の台車２４２及び第２の台車２４４を含む。台車は、構造的支持を提供し、かつモーメント荷重を打ち消し、これにより、二重湾曲レールが、少なくとも５００ポンドまでの高片持ち荷重を支持することを可能にする。例えば、患者をテーブル２０１Ａから離れるように枢動させることにより、患者の体重を支持する二重湾曲レール上に高い片持ち荷重を発生させる。テーブルベース２１８及び旋回セグメント２１０は、ローラ、カムフォロワ、及びベアリングなどの追加の荷重共有構成要素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、旋回セグメント２１０及びテーブルベース２１８は各々、二重湾曲レールの代わりに単一の湾曲レールを含む。更に、各湾曲レールは、追加の又はより少ない台車を含んでもよい。

【0037】

図２Ｃは、一実施形態による、テーブル２０１Ａの旋回セグメント２１０の上面図である。質量中心２５０は、旋回セグメント２１０の質量中心、及び旋回セグメント２１０上に位置する患者（図示せず）を示す。旋回セグメント２１０は、軸２３６を中心に角度αで枢動される。図２Ｄに示す質量中心２４６と比較して、質量中心２５０は、図２Ｃ及び図２Ｄの両方の旋回セグメントが各々同じ角度αで枢動されても、テーブルベース２１８（図２Ｄのテーブルベース２１８Ｂに対応する）に近い。質量中心２５０をテーブル２１８に近づくように維持することは、旋回セグメント２１０が、外科用ロボットシステムを転倒させることなく、患者のために、より大きい片持ち荷重を支持するのに役立つ。いくつかの実施形態では、旋回セグメント２１０をテーブルベース２１８に対して３０度又は４５度の角度まで回転させる一方で、旋回セグメント２１０の質量中心をテーブル２０１Ａの上に維持することができる。

【0038】

図２Ｄは、一実施形態による、テーブル２０１Ｂの旋回セグメント２１０Ａの上面図である。具体的には、テーブル２０１Ｂは、テーブルベース２１８Ａ及び旋回セグメント２１０Ａを含む。テーブル２０１Ｂは、二重湾曲レールを含まないが、代わりに、図２Ｅ～図２Ｇを参照して以下で更に説明される旋回機構２７８を含む。質量中心２４６は、旋回セグメント２１０Ａの質量中心、及び旋回セグメント２１０Ａ上に位置する患者（図示せず）を示す。旋回セグメント２１０Ａは、軸２４８を中心に角度αで枢動される。したがって、質量中心２４６は、テーブルベース２１８Ａから離れて位置付けられる。

【0039】

図２Ｅは、一実施形態による、テーブル２０１Ｂの旋回機構２７８（ベアリング機構とも称され得る）の構成要素の等角分解図である。旋回機構２７８は、第２のベアリングサブアセンブリに連結された第１のベアリングサブアセンブリを含む。具体的には、旋回機構２７８は、ハーモニック駆動モータ２８０、静止プレート２８１、シム２８２、内側ベアリングレース２８３、ベアリング２８４、外側ベアリングレースクリート２８５、内側ベアリングレース支持体２８６、静止リング２８７、モータハウジングマウント２８８、エンコーダストリップ２８９、駆動プレート２９０、エンコーダセンサ２９１、及び旋回インサート２９２を含む。モータハウジングマウント２８８は、テーブルベース２１８Ａに対して静止している。ハーモニック駆動モータ２８０は、軸２４８を中心に旋回セグメント２１０Ａを回転させる。第１のベアリングサブアセンブリは、テーブルベース２１８Ａに連結された上述の構成要素を含む。第２のベアリングサブアセンブリは、旋回セグメント２１０Ａに連結された上述の構成要素を含む。

【0040】

図２Ｆは、一実施形態による、図２Ｅに示す旋回機構２７８の断面図である。ハーモニック駆動モータ２８０は、モータハウジングマウント２８８に連結されている。モータハウジングマウント２８８は、静的リング２８７及び静的プレート２８１に連結されている。静的プレート２８１は、ハーモニック駆動モータ２８０がまたテーブルベース２１８Ａに対して静止しているように、シム２８２を使用して、テーブルベース２１８Ａに連結されている。

【0041】

ハーモニック駆動モータ２８０は、駆動軸２９４及び駆動面２９６が一緒に回転するように、駆動面２９６に連結された駆動軸２９４を含む。駆動面２９６は、駆動プレート２９０に連結されている。駆動プレート２９０は、内側ベアリングレース支持体２８６に連結されている。内側ベアリングレース支持体２８６は、旋回インサート２９２及び内側ベアリングレースクリート２８３に連結されている。内側ベアリングレース支持体２８６は、ベアリング２８４（例えば、クロスローラベアリング）によって、テーブルベース２１８Ａに移動可能に連結されている。旋回インサート２９２は、駆動軸２９４及び駆動面２９６を回転させることにより、旋回セグメント２１０Ａが同じ方向に回転するように、旋回セグメント２１０Ａに連結されている。図２Ｆには示されていないが、旋回機構２７８は、例えば、物理的なハードストップの形態における追加の安定性を提供するために、静的プレート２８１と内側ベアリングレースクリート２８３との間に追加の構成要素を含んでいてもよい。更に、図２Ｆには示されていないが、エンコーダセンサ２９１は、エンコーダストリップ２８９によってモータハウジングマウント２８８に連結されている。エンコーダセンサ２９１は、旋回セグメント２１０Ａの回転に関する情報、例えば、旋回セグメント２１０Ａの位置を、０．０１度の分解能で０．１度の精度まで記録する。図２Ｆは、旋回機構の構成要素を連結するために使用されるいくつかのねじ（又はボルト）を示すが、構成要素は、他の方法、例えば、溶接、圧力ばめ、接着などを使用して連結されてもよいことに留意されたい。

【0042】

旋回機構２７８は、例えば、旋回セグメント２１０Ａ上に位置する患者から、最大５００ポンドの荷重を支持しながら、ハーモニック駆動モータ２８０が旋回セグメント２１０Ａを正確な制御で回転させることを可能にする。具体的には、ハーモニック駆動モータ２８０は、旋回セグメント２１０Ａを、１０度／秒の回転速度まで、及び軸２４８を中心としたいずれかの方向に最大４５度まで回転させ得る。更に、旋回セグメント２１０Ａは、患者の質量中心の最大速度が１００ミリメートル／秒であり、かつ最大速度までの時間が０．５秒であるように回転される。いくつかの実施形態では、旋回機構のベアリングのうちの１つは、例えば、約０．００２５のベアリング摩擦係数を有するボールベアリングを有するクロスローラベアリングであり、これは、患者の体重から片持ち荷重を維持しながら、旋回セグメント２１０Ａの正確な回転を可能にする安定性を更に提供するのに役立つ。ハーモニック駆動モータ２８０は、最大３３ニュートンメートルのトルクを生成して、旋回セグメント２１０Ａを患者の重量で回転させることができる。いくつかの実施形態では、ハーモニック駆動モータ２８０は、少なくとも４０ニュートンメートルの保持トルクを有する内部ブレーキを含む。

【0043】

図２Ｇは、一実施形態による、図２Ｅに示した旋回機構の底面図である。ハーモニック駆動モータ２８０は、例えば、外科用ロボットシステムのカラムからの電線がハーモニック駆動モータ２８０に連結されて、ハーモニック駆動モータ２８０に制御信号を提供することができるように、露出される。

【0044】

図２Ｈは、一実施形態による、テーブル２０１Ｃの折り畳み可能なセグメント２１４Ｃの等角図である。テーブル２０１Ｃは、図２Ａのテーブル２０１Ａの一実施形態である。テーブル２０１Ｃはまた、テーブルベース２１８Ｃに連結された中央セグメント２１２Ｃを含む。折り畳み可能なセグメント２１４Ｃは、テーブルベース２１８Ｃに対して平行な軸２５２を中心に、ベアリングを使用して回転する。折り畳み可能なセグメント２１４Ｃは、折り畳み可能なセグメント２１４Ｃがテーブルベース２１８Ｃ及び中央セグメント２１２Ｃに直交するように回転される。他の実施形態では、折り畳み可能なセグメント２１４Ｃは、テーブルベース２１８Ｃ及び中央セグメント２１２Ｃに対して他の角度に回転されてもよい。折り畳み可能なセグメント２１４Ｃは、例えば、テーブル２０１Ｃ上に位置する患者へのより大きいアクセスを提供するための切欠きセクション２５４を含む。他の実施形態では、折り畳み可能なセグメント２１４Ｃは、切欠きセクションを含まない。

【0045】

図２Ｉは、一実施形態による、テーブル２０１Ｄの折り畳み可能なセグメント２１４Ｄの別の等角図である。テーブル２０１Ｄは、図２Ａのテーブル２０１Ａの一実施形態である。折り畳み可能なセグメント２１４Ｄは、折り畳み可能なセグメント２１４Ｄ及びテーブルベース２１８Ｄが互いに対して角度βで位置付けられるように回転される。テーブル２０１Ｄは、テーブル２０１Ｄ上の患者の体重を支持しながら回転位置を維持するために、折り畳み可能なセグメント２１４Ｄ及び中央セグメント２１２Ｄのための機構を含む。例えば、機構は、折り畳み可能なセグメント２１４Ｄと、中央セグメント２１２Ｄとの２つのセグメントを角度βで保持する接合部における摩擦ブレーキである。代替的に、折り畳み可能なセグメント２１４Ｄは、シャフトを使用して中央セグメント２１２Ｄを中心に回転し、機構は、シャフトを係止する、したがって、２つのセグメントを固定位置に維持するクラッチである。図２Ｉには示されていないが、テーブル２０１Ｄは、折り畳み可能なセグメント２１４Ｄを、中心セグメント２１２Ｄに対して特定の角度に自動的に回転し、かつ係止するためのモータ又は他のアクチュエータを含んでもよい。折り畳み可能なセグメント２１４Ｄを回転させることは、例えば、テーブル２０１Ｄの対応する構成が、テーブル２０１Ｄ上に位置する患者の腹部の周囲の領域へのより大きいアクセスを提供するため、有利である。

【0046】

図２Ｊは、一実施形態による、テーブル２０１Ｅのトラップドア２５６の等角図である。テーブル２０１Ｅは、図２Ａのテーブル２０１Ａの一実施形態である。具体的には、テーブル２０１Ｅは、トラップドア２５６と、トラップドア２５６の下に位置付けられた排水構成要素２５８と、を含む。トラップドア２５６及び排水構成要素２５８は、外科手術中にテーブル上に位置する患者によって分泌される又は放出される、流体（例えば、尿）、破片（例えば、糞便）などの廃棄物質を収集する。容器（図示せず）を排水構成要素２５８の下に位置付けて、廃棄物質を収集及び格納することができる。トラップドア２５６及び排水構成要素２５８は、廃棄物質が、外科用ロボットシステム１００の他の構成要素又は外科用ロボットシステム１００と共に手術室にある他の外科用ツールなどの機器を汚すこと、又は減菌することを防止するので有利である。

【0047】

図２Ｋは、一実施形態による、テーブル２０１Ａのピボットの等角図である。具体的には、テーブル２０１Ａは、第１のピボット２６０及び第２のピボット２６２を含む。テーブル２０１Ａは、第１の軸２６４を中心に回転する。ユーザ、例えば、医師は、第１の軸２６４又は第２の軸２６６を中心にテーブル２０１Ａを、手動で又は外科用ロボットシステム１００によって補助されて回転させ得る。外科用ロボットシステム１００はまた、例えば、第１のピボット２６０又は第２のピボット２６２に連結されたモータを動作させるために、制御信号を使用することによって、テーブル２０１Ａを自動的に回転させてもよい。モータ２８０は、第１のピボット２６０に連結されている。テーブル２０１Ａの回転は、外科手術中にテーブル２０１Ａ上に位置する患者の特定の領域へのより大きいアクセスを提供することができる。具体的には、テーブル２０１Ａは、第１の軸２６４を中心に回転することによって、テーブル２０１Ａ上に位置する患者をトレンデレンブルク位置に配向するように構成されている。テーブル２０１Ａの回転を、図２Ｌ～図２Ｍで更に説明する。

【0048】

図２Ｌは、一実施形態による、ピッチの軸２６４を中心に回転したテーブル２０１Ａの側面図である。具体的には、テーブル２０１Ａは、接地に対して平行な平面２６８に対して角度γに回転される。

【0049】

図２Ｍは、一実施形態による、ロー２６６の軸を中心に回転したテーブル２０１Ａの等角図である。具体的には、テーブル２０１Ａは、接地に対して平行な平面２６８に対して角度δに回転される。テーブル２０１Ａは、テーブル２０１Ａの下側の構成要素を露出させるために透明として示されている。テーブルは、一セットのレール２７０を含む。テーブル２０１Ａは、レール２７０のセットに対して平行な軸２６６に沿って横方向に並進してもよい。外科用ロボットシステム１００は、例えば、モータ又は他の作動手段（図示せず）を使用して、テーブル２０１Ａを横方向に並進させる。外科用ロボットシステム１００のユーザはまた、テーブル２０１Ａを、手動で又は外科用ロボットシステム１００からの補助を受けて並進させてもよい。

【0050】

上述の構成要素を含むテーブル２０１Ａの代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６２／２３５，３９４号に、更に例示及び記載されている。

【0051】

ＩＩＩ．カラム
図３Ａは、一実施形態による、外科用ロボットシステム１００のカラム１０２の側面切欠図である。カラム１０２は、外科用ロボットシステム１００の機能を実行するための電気的及び機械的並びに他のタイプの構成要素を含む。カラム１０２は、ピッチ回転機構３１０、カラム伸縮式機構３２０、リング伸縮式機構３３０Ａ及び３３０Ｂ、並びにリング回転機構３４０Ａ及び３４０Ｂを含む。リング回転機構３４０Ａ及び３４０Ｂは、図３Ｂに更に記載される。

【0052】

外科用ロボットシステム１００は、ピッチ回転機構３１０を使用して、テーブル１０１をピッチの軸２６４（これはまた、図２Ｋ～Ｌで既に示されている）の周りで回転させる。ピッチ回転機構３１０は、ピッチ回転モータ３１２、直角歯車ボックス３１４、ピッチ回転送りねじ３１６、及びピッチ回転ブラケット３１８を含む。ピッチ回転モータ３１２は、直角歯車ボックス３１４に連結されている。ピッチ回転モータ３１２は、ピッチ回転送りねじ３１６と直交する。ピッチ回転送りねじ３１６は、ピッチ回転ブラケット３１８に移動可能に連結されている。直角歯車ボックス３１４は、ピッチ回転送りねじ３１６に連結されている。ピッチ回転モータ３１２の出力回転は、軸３１１に沿ったピッチ回転送りねじの並進運動を引き起こす。したがって、ピッチ回転送りねじ３１８の並進運動は、テーブル１０１をピッチの軸２６４を中心に回転させる。

【0053】

外科用ロボットシステム１００は、カラム伸縮式機構３２０を使用して、テーブルを垂直に並進させる。カラム伸縮式機構３２０は、カラム伸縮式モータ３２２、カラム伸縮式送りねじ３２４、及びカラム伸縮式レール３２６を含む。カラム伸縮式モータ３２２は、カラム伸縮式送りねじ３２４に連結されている。カラム伸縮式モータ３２２及びカラム伸縮式送りねじ３２４は、ベース１０３に対して静止している。カラム伸縮式送りねじ３２４は、カラム伸縮式レール３２６と係合される。カラム伸縮式モータ３２２の出力回転により、カラム伸縮式レール３２６は、カラム伸縮式送りねじ３２４に沿って垂直軸３２１に沿って並進する。カラム伸縮式レール３２６が垂直軸３２１に沿って正方向に並進すると、カラム１０２及びテーブル１０１の高さが増加する。

【0054】

カラム１０２はまた、下部カラムセグメント３５０、中央カラムセグメント３５２、及び上部カラムセグメント３５４を含む。下部カラムセグメント３５０は、ベース１０３に連結されており、ベース１０３に対して静止している。中央カラムセグメント３５２は、下部カラムセグメント３５０に移動可能に連結されている。上部カラムセグメント３５４は、中央カラムセグメント３５２に移動可能に連結されている。他の実施形態では、カラム１０２は、追加又はより少ないカラムセグメントを含んでもよい。

【0055】

上部カラムセグメント３５４及び／又は中央カラムセグメント３５２はまた、カラム１０２の高さを延在するように、垂直軸３２１に沿って並進する。同様に、カラム伸縮式レール３２６が垂直軸３２１に沿って負方向に並進すると、カラム１０２及びテーブル１０１の高さは減少する。更に、上部カラムセグメント３５４及び／又は中央カラムセグメント３５２はまた、下部カラムセグメント３５０の上で圧潰して、垂直軸３２１に沿って並進する。調節可能な高さを有するテーブル１０１は、様々な外科手術を容易にするため、そのようなテーブル１０１は有利である。具体的には、１つの外科手術は、テーブル１０１上に位置する患者が、異なる外科手術のためにテーブル１０１上に位置する患者の高さよりも低い高さに位置付けられることを必要とする。いくつかの実施形態では、カラム伸縮式機構３２０は、モータの代わりに、又はそれに加えて、油圧又は空気圧などの他の作動手段を使用する。

【0056】

外科用ロボットシステム１００は、リング伸縮式機構３３０Ａ及び３３０Ｂを使用して、カラムリング３０５Ａ及び３０５Ｂを垂直に並進させる。リング伸縮式機構３３０Ａは、リング伸縮式モータ３３２、リング伸縮式送りねじ３３４、及びリング伸縮式レール３３６を含む。カラムリングは、セクションＶ．カラムリングにおける図５Ａ～図５Ｅを参照して更に説明される。カラムリング３０５Ａ及び３０５Ｂは、カラム１０２に移動可能に連結されており、垂直軸３３１に沿って並進する。一般に、カラム１０２は、カラム１０２の各カラムリングのためのリング伸縮式機構を含む。具体的には、カラム１０２は、リング伸縮式機構３３０Ａ及び第２のリング伸縮式機構３３０Ｂを含む。リング伸縮式モータ３３２は、リング伸縮式送りねじ３３４に連結されている。リング伸縮式モータ３３２及びリング伸縮式送りねじ３３４は、ベース１０３に対して静止している。リング伸縮式送りねじ３３４は、リング伸縮式レール３３６と係合されている。リング伸縮式レール３３６は、カラムリング３０５Ａに連結されている。リング伸縮式モータ３３２の出力回転により、リング伸縮式レール３３６は、リング伸縮式送りねじ３３４に沿って垂直軸３３１に沿って並進する。リング伸縮式レール３３６が垂直軸３３１に沿って正方向又は負方向に並進すると、対応するカラムリングの高さは、それぞれ増加又は減少する。

【0057】

図３Ｂは、一実施形態による、カラム１０２の等角切欠図である。カラム１０２は、第１のアコーディオンパネル３６０Ａ及び第２のアコーディオンパネル３６０Ｂを含む。アコーディオンパネル３６０Ａ及び３６０Ｂは、外科用ロボットシステム１００が、垂直軸３３１に沿って正方向又は負方向にカラムリング３０５Ａ及び３０５Ｂを並進させる際に、それぞれ延在するか、又は折り畳まれる。アコーディオンパネル３６０Ａ及び３６０Ｂは、それらが、カラム１０２の内部の電気的及び機械的並びに他のタイプの構成要素（例えば、ピッチ回転機構３１０、カラム伸縮式機構３２０、リング伸縮式機構３３０Ａ及び３３０Ｂ、並びにリング回転機構３４０Ａ及び３４０Ｂ）を、流体廃棄物及び他の危険によって汚れること又は滅菌されることから保護するので、有利である。図３Ｂは、リング回転機構３４０Ａの等角図を示している一方で、リング回転機構３４０Ｂは、カラム１０２によって覆い隠されている。

【0058】

外科用ロボットシステム１００は、リング回転機構３４０Ａ及び３４０Ｂを使用して、それぞれカラムリング３０５Ａ及び３０５Ｂを回転させる。リング伸縮式レール３３６は、リング回転ブラケット３４４によってリング回転モータ３４２に連結されている。リング回転モータ３４２は、一セットの歯車３４６に連結されている。歯車３４６のセットは、駆動歯車３４６Ｇを含む。駆動歯車３４６Ｇは、カラムリング３０５Ａのカラムリングレール３４８と係合されている。リング回転モータ３４２の出力回転により、歯車３４６のセット及び駆動歯車３４６Ｇが回転する。したがって、駆動歯車３４６Ｇの回転により、カラムリング３０５Ａは、カラム１０２と同心の垂直軸３４１を中心に回転する。カラム１０２は、カラムリング３０５Ｂに対応する別のリング回転機構３４０Ｂを含む。一般に、リング回転機構３４０Ａ及び３４０Ｂ並びにカラムリング３０５Ａ及び３０５Ｂの両方は、実質的に同じであるが、他の実装形態では、それらは、異なる機構を使用して構築されてもよい。

【0059】

図３Ｃは、一実施形態による、リング回転機構３４０Ａの上面図である。明確にするために、図３Ｃは、リング回転機構３４０Ａの駆動歯車３４６Ｇ、カラムリング３０５Ａ、及びカラムリングレール３４８のみを示す。例示的な使用事例では、外科用ロボットシステム１００は、駆動歯車３４６Ｇを時計回りに回転させて、カラムリングレール３４８を回転させ、したがって、カラムリング３０５Ａは、垂直軸３４１を中心として時計回りに回転する。

【0060】

上述の構成要素を含むカラム１０３の代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号及び２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号に、更に例示及び記載されている。

【0061】

ＩＶ．カラム装着ロボットアーム
図４Ａは、一実施形態による、カラム装着ロボットアーム４７０Ａを有する外科用ロボットシステム４００Ａの等角図である。外科用ロボットシステム４００Ａは、一セットのロボットアーム、一セットのカラムリング、テーブル４０１Ａ、カラム４０２Ａ、及びベース４０３Ａを含む。外科用ロボットシステム４００Ａは、図１に示す外科用ロボットシステム１００の一実施形態である。一般に、ロボットアームのセットは、ロボットアーム４７０Ａなどの１つ又は２つ以上のロボットアームを含み、ロボットアームは、カラムリング４０５Ａなどの１つ又は２つ以上のカラムリングに連結されている。カラムリングは、以下のセクションＶ．カラムリングにおける図５Ａ～図５Ｅに関連してより詳細に説明される。ロボットアームは、以下のセクションＶＩ．ロボットアームにおける図６Ａ～図６Ｃに関連してより詳細に説明される。カラムリング４０５Ａは、カラム４０２Ａに移動可能に連結されている。したがって、カラム４０５Ａに取り付けられたロボットアーム４７０Ａは、カラム装着ロボットアーム４７０Ａと称され得る。上記で紹介したように、外科用ロボットシステム４００Ａは、ロボットアーム４７０Ａを使用して、テーブル４０１Ａ上に位置する患者に対して外科手術を実行する。

【0062】

図４Ｂは、一実施形態による、カラム装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステム４００Ｂの等角図である。外科用ロボットシステム４００Ｂは、図４Ａに示す外科用ロボットシステム４００Ａの一実施形態である。外科用ロボットシステム４００Ｂは、複数のロボットアーム、すなわち、第１のロボットアーム４７０Ｂ、第２のロボットアーム４７０Ｃ、第３のロボットアーム４７０Ｄ、及び第４のロボットアーム４７０Ｅ、並びに複数のカラムリング、すなわち、第１のカラムリング４０５Ｂ及び第２のカラムリング４０５Ｃを含む。他の実施形態では、外科用ロボットシステム４００Ｂは、追加の又はより少ないロボットアーム及び／又はカラムリングを含んでもよい。更に、ロボットアームは、様々な構成でカラムリングに連結されてもよい。例えば、３つのロボットアームは、１つのカラムリングに連結されてもよい。加えて、外科用ロボットシステム４００Ｂは、２つのロボットアームに各々連結された３つのカラムリングを含んでもよい。

【0063】

カラム装着ロボットアームと共に上述の構成要素を含む外科用ロボットシステム４００Ｂの代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号及び２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号に、更に例示及び記載されている。

【0064】

Ｖ．カラムリング
図５Ａは、一実施形態による、外科用ロボットシステム（例えば、外科用ロボットシステム１００、４００Ａ又は４００Ｂ）のカラムリング５０５の等角図である。

【0065】

カラムリング５０５は、カラムリングレール５１０、アームマウントピボット５１２、アームマウントベース５１４、及び一セットのアームマウントを含む。アームマウントのセットは、１つ又は２つ以上のアームマウントを含む。具体的には、図５Ａのアームマウントのセットは、第１のアームマウント５０６Ａ及び第２のアームマウント５０６Ｂを含む。一般に、アームマウントのセットの各アームマウント及びアームマウントベース５１４は、円筒形状である。

【0066】

第１のアームマウント５０６Ａ及び第２のアームマウント５０６Ｂは、アームマウントベース５１４に移動可能に連結されている。第１のアームマウント５０６Ａ及び第２のアーム５０６Ｂマウントは、アームマウントベース５１４と同心の軸５１１を中心に、一緒に又は独立して回転することができる。例えば、外科用ロボットシステム４００Ｂは、アームマウントベース５１４又はアームマウントの内側のモータ又は他の作動手段（図示せず）を使用して、第１のアームマウント５０６Ａ及び第２のアームマウント５０６Ｂを回転させる。いくつかの実施形態では、第１のアームマウント５０６Ａ及び第２のアームマウント５０６Ｂは、所定の増分、例えば、１５度の増分で回転する。

【0067】

アームマウントベース５１４は、アームマウントピボット５１２に連結されている。アームマウントピボット５１２は、アームマウントピボット５１２内部のモータ又は他の作動手段（図示せず）を使用して、アームマウントベース５１４を、軸５１１に直交する軸５２１を中心に回転させる。アームマウントピボット５１２は、カラムリングレール５１０に連結されており、かつカラムリングレール５１０に対して静止している。アームマウントベース５１４を回転させることは、アームマウントベース５１４に連結されたロボットアーム（及びアームマウント）が、テーブル４０１Ｂの回転に応答して再配向され得るため、有利である。したがって、アームマウントベース５１４のアームマウントに連結されたロボットアームは、テーブル４０１Ｂ上に位置する患者へのより大きいアクセスを有する。

【0068】

図５Ｂは、一実施形態による、図４Ｂのテーブル４０１Ｂの下側のカラムリングのセットの底面図である。カラムリングのセットは、第１のカラムリング４０５Ｂ及び第２のカラムリング４０５Ｃを含む。図５Ｂは、アームマウントがテーブル４０１Ｂの同じ側にあるように位置合わせされた第１のカラムリング４０５Ｂ及び第２のカラムリング４０５Ｃを示し、一方で、図４Ｂは、アームマウントがテーブル４０１Ｂの両側にあるように位置付けられた第１のカラムリング４０５Ｂ及び第２のカラムリング４０５Ｃを示すことに留意されたい。外科用ロボットシステム４００Ｂは、カラムリング４０５Ｂ及び４０５Ｃを回転させて、アームマウントを他の構成で位置付けることができる。例えば、２つのアームマウントがテーブル４０１Ｂの一方の側に位置付けられ、２つのアームマウントがテーブル４０１Ｂの対向する側に位置付けられる。カラムリングを、カラムを中心に互いに独立して回転させることによって、外科用ロボットシステム４００Ｂは、より多くの可能な位置で、アームマウント、したがってアームマウントに装着されたロボットアームを構成することができる。この構成可能性により、外科用ロボットシステム４００Ｂは、ロボットアームがテーブル４０１Ｂ上に位置する患者の身体の任意の領域（例えば、上半身、コア体、又は下半身）にアクセスすることができるため、様々な外科手術に適応する。いくつかの実施形態では、カラムリングの各アームマウントは、アームマウントへのロボットアームの取り付けを容易にするノッチ５１６を含む。

【0069】

図５Ｃは、一実施形態による、図４Ｂのカラム４０２Ｂに装着されたカラムリングのセットの等角図である。図５Ｂと同様に、図５Ｃは、外科用ロボットシステム４００Ｂの同じ側に位置合わせされた全てのアームマウントを示す。

【0070】

図５Ｄは、一実施形態による、カラムリングのアームマウント５０６Ｃの等角切欠図である。アームマウント５０６Ｃは、アームマウント伸縮式機構５２０及び一セットのアームマウントセグメントを含む。アームマウント伸縮式機構５２０は、アームマウント伸縮式モータ５２２、アームマウント伸縮式送りねじ５２４、及びアームマウント伸縮式レール５２６を含む。一般に、アームマウントセグメントのセットは、１つ又は２つ以上のアームマウントセグメントを含む。具体的には、図５Ｄのアームマウントセグメントのセットは、下部アームマウントセグメント５３０、中央アームマウントセグメント５３２、及び上部アームマウントセグメント５３４を含む。ロボットアームセグメント５７１（例えば、図４Ｂのロボットアーム４７０Ｂの）は、上部アームマウントセグメント５３４に連結されている。中央アームマウントセグメント５３２及び上部アームマウントセグメント５３４は、下部アームマウントセグメント５３０に移動可能に連結されている。下部アームマウントセグメント５３０は、アームマウントベース（例えば、図５Ａのアームマウントベース５１４）に連結されている。

【0071】

外科用ロボットシステム４００Ｂは、アームマウント伸縮式機構５２０を使用して、アームマウント５０６Ｃを軸５３１に沿って並進させる。図５Ｄでは、軸５３１は水平配向であるが、他の実施形態では、軸５３１は、垂直又は任意の他の配向にあることに留意されたい。アームマウント伸縮式モータ５２２は、アームマウント伸縮式レール５２６に連結されている。アームマウント伸縮式レール５２６は、アームマウント伸縮式送りねじ５２４と係合されている。アームマウント伸縮式送りねじ５２４は、下部アームマウントセグメント５３０に対して静止している。アームマウント伸縮式モータ５２２の出力回転により、アームマウント伸縮式レール５２６が垂直軸５３１に沿って並進する。アームマウント５０６Ｃの並進は、アームマウント５０６Ｃが拡張している場合に、アームマウント５０６Ｃに装着されたロボットアームが、外科手術中にテーブル４０１Ｂ上に位置する患者へのより大きいアクセスを有し得るため、有利である。

【0072】

図５Ｅは、一実施形態による、伸縮式構成におけるアームマウント５０６Ｃの等角切欠図である。伸縮式構成では、上部アームマウントセグメント５３４及び中央アームマウントセグメント５３２は、アームマウント５０６Ｃの拡張を容易にするために、正軸５３１方向に延在している。

【0073】

上述の構成要素を含むカラムリング５０５の代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号及び２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号に、更に例示及び記載されている。

【0074】

ＶＩ．ロボットアーム
図６Ａは、一実施形態による、外科用ロボットシステム（例えば、外科用ロボットシステム１００、４００Ａ又は４００Ｂ）のロボットアーム６７０の等角図である。一般に、ロボットアーム６７０は、ロボットアームセグメント６７１、６７２、６７３、６７４、６７５、６７６及び６７７などの一セットのロボットアームセグメントを含む。各アームセグメントは、アームセグメント接合部で少なくとも１つの他のアームセグメントに移動可能に連結されている。具体的には、第１のアームセグメント６７１は、第２のアームセグメント６７２に移動可能に連結されており、第２のアームセグメント６７２は、第３のアームセグメント６７３に移動可能に連結されており、同じように続いている。第１のアームセグメント６７１は、アームマウント（例えば、図５Ａのアームマウント５０６Ａ）に移動可能に連結されている。第７のアームセグメント６７７（又は７以外のいくつかのアームセグメントを含む一セットのアームセグメントのセットの最後のアームセグメント）は、外科用器具に連結されている。第７のアームセグメント６７７はまた、クランプ又はロボット指部などの外科用器具を保持するための機構を含んでもよい。ロボットアーム６７０は、モータ、歯車、及びセンサなどの電気的及び機械的構成要素を、ロボットアームセグメントの内側に使用して、アームセグメント接合部でアームセグメントを回転させる。

【0075】

ロボットアーム６７０は、例えば、図４Ｂのカラム４０２Ｂに収容されたロボットアーム制御システムから制御信号を受信する。いくつかの実施形態では、ロボットアーム６７０は、カラム４０２Ｂの外側に位置するか、又は外科用ロボットシステム４００Ｂから分離したロボットアーム制御システムから、制御信号を受信する。一般に、ロボットアーム６７０は、ロボットアーム制御システムにセンサデータを提供する、センサを含んでもよい。具体的には、圧力センサは、力フィードバック信号を提供し、エンコーダ又はポテンショメータは、アームセグメントの回転の測定を提供する。ロボットアーム制御システムは、センサデータを使用して、ロボットアーム６７０に提供される制御信号を生成する。各アームセグメントは別の隣接するセグメントに対して回転することができるため、各アームセグメントは、ロボットアーム６７０の機械的システムに追加の自由度を提供する。ロボットアームセグメントを回転させることによって、外科用ロボットシステム４００Ｂは、外科用器具が外科手術を受ける患者へのアクセスを有するように、ロボットアーム６７０に連結された外科用器具を位置付ける。外科用ロボットシステム４００Ｂのロボットアームの構成は、セクションＶＩＩ．外科手術を実行するためのシステム配向における図７Ａ～図７Ｆを参照して更に説明される。

【0076】

図６Ｂは、一実施形態による、ロボットアーム６７０のアームセグメント接合部６１０の等角図である。第１のアームセグメント６７１Ａ及び第２のアームセグメント６７２Ａは、図６Ａのアームセグメントのいずれかの実施形態である。アームセグメント６７１Ａ及び６７２Ａは、円筒形状であり、かつ平面６１２で接合されている。第１のアームセグメント６７１Ａは、平面６１２に対して垂直な軸６１１を中心に第２のアームセグメント６７２Ａに対して回転する。更に、軸６１１は、第２のアームセグメント６７２Ａの平面６１４に対して垂直であり、かつ第１のアームセグメント６７１Ａの平面６１６に対して垂直である。すなわち、軸６１１は、アームセグメント６７１Ａ及び６７２Ａに対して長手方向である。

【0077】

図６Ｃは、一実施形態による、ロボットアーム６７０の別のアームセグメント接合部６２０の等角図である。アームセグメント６７１Ｂ及び６７２Ｂは、平面６２２で接合されている。図６Ｂに示される円筒形状のアームセグメントとは異なり、アームセグメント６７１Ｂ及び６７２Ｂは各々、湾曲セクション６２８及び６３０をそれぞれ含む。第１のアームセグメント６７１Ｂは、平面６２２に対して垂直な軸６２１を中心に第２のアームセグメント６７２Ｂに対して回転する。軸６２１は、アームセグメント６７２Ｂの平面６２４に対して垂直ではなく、かつアームセグメント６７１Ｂの平面６２６に対して垂直ではない。いくつかの実施形態では、回転軸は、１つのアームセグメントの平面に対して垂直であるが、アームセグメント接合部の他のアームセグメントの平面に対して垂直ではない。

【0078】

上述の構成要素を含むロボットアーム６７０の代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号及び２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号に、更に例示及び記載されている。

【0079】

ＶＩＩ．外科手術を実行するためのシステム配向
図４Ｂの外科用ロボットシステム４００Ｂは、ロボットアームのセットのカラム装着ロボットアームを使用して、様々な外科手術を実行する。外科用ロボットシステム４００Ｂは、外科手術の前、その間、及び／又はその後に、テーブル４０１Ｂ上に位置する患者の部分にアクセスするように、カラム装着ロボットアームを構成する。カラム装着ロボットアームは、尿管鏡検査、経皮的腎切石術（ＰＣＮＬ（percutaneous nephrolithotomy））、結腸鏡検査、及び透視検査などの外科手術のために、患者の鼠径部付近の部分にアクセスする。カラム装着ロボットアームは、前立腺切除術、結腸切除術、胆嚢切除術、及び鼠径ヘルニアなどの外科手術のために、コア（例えば、腹部）領域の患者の付近の部分にアクセスする。カラム装着ロボットアームは、気管支鏡検査、内視鏡逆行性胆管解剖学的断層撮影（ＥＲＣＰ（endoscopic retrograde cholangiopancreatography））などの外科手術のために、患者の頭部付近の部分にアクセスする。

【0080】

外科用ロボットシステム４００Ｂは、カラム装着ロボットアーム、カラムリング、カラム、及びテーブルを自動的に再構成して、異なる外科手術を実行する。外科用ロボットシステム４００Ｂの各サブシステム及び構成要素の特徴により、ロボットアームの同じセットが大きい作業容積及び複数の作業容積（構成に基づく）にアクセスして、患者に対して様々な外科手術を実行することが可能になる。具体的には、上述のように、ロボットアームは、患者の鼠径領域にアクセスするための第１の構成、患者の腹部領域にアクセスするための第２の構成、及び患者の頭部領域にアクセスするための第３の構成、加えて他の可能な構成で構成されてもよい。ロボットアーム、カラムリング、カラム、及びテーブルのアームセグメントによって提供される自由度は、広範囲の構成に寄与する。外科用ロボットシステム４００Ｂは、例えば、永続的な磁気記憶ドライブ、ソリッドステートドライブなどの非一時的コンピュータ可読記憶媒体内にコンピュータプログラム命令を記憶するコンピュータシステムを含む。コンピュータシステムのプロセッサによって実行されると、命令は、外科用ロボットシステム４００Ｂの構成要素を、ユーザ（例えば、医師）からの介入を必要とせずに、又は最小限の介入を伴って、自動的に再構成させる。例えば、命令に基づいて、コンピュータシステムは、ロボットアームのモータに電子制御信号を送信する。制御信号を受信したことに応じて、モータは、特定の位置に、ロボットアームのアームセグメントを回転させる。医師又は別のユーザは、命令を作成すること、及び命令をコンピュータシステムに提供することによって、外科用ロボットシステムの構成を設計することができる。例えば、命令は、コンピュータシステムのデータベースにアップロードされる。外科用ロボットシステム４００Ｂの自動構成可能性は、自動構成可能性がリソースを節約するため利点となる。具体的には、外科用ロボットシステム４００Ｂは、ユーザが、外科手術のために外科用ロボットシステム４００Ｂをセットアップするためにかかる時間量を低減する。更に、様々な外科手術のために外科用ロボットシステム４００Ｂを使用することにより、ユーザは、動作するために購入、維持、格納、及び学習に必要な外科用機器の量を低減する。

【0081】

上述の構成要素を含むカラム装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステム４００Ｂの使用事例の代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号及び２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号に、更に例示及び記載されている。

【0082】

ＶＩＩ．Ａ．下半身手術
図７Ａは、一実施形態による、患者７０８の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステム７００Ａの等角図である。外科用ロボットシステム７００Ａは、図４Ｂの外科用ロボットシステム４００Ｂよりも多くの構成要素を含む一実施形態である。具体的には、外科用ロボットシステム７００Ａは、一セットのロボットアーム（合計５つのロボットアームを含む）及び一セットの３つのカラムリングを含む。第１のロボットアーム７７０Ａ及び第２のロボットアーム７７０Ｂは、第１のカラムリング７０５Ａに連結されている。第３のロボットアーム７７０Ｃ及び第４のロボットアーム７７０Ｄは、第２のカラムリング７０５Ｂに連結されている。第５のロボットアーム７７０Ｅは、第３のカラムリング７０５Ｃに連結されている。図７Ａは、患者７０８の下半身領域へのアクセスを必要とする外科手術（例えば、尿管鏡検査）を受けている、テーブル７０１上に位置する患者７０８のワイレレームを示す。患者７０８の脚部は、外科用ロボットシステム７００Ａの部分を不明瞭にしないように示されていない。

【0083】

外科用ロボットシステム７００Ａは、ロボットアームのセットを構成して、患者７０８の下半身領域に対する外科手術を実行する。具体的には、外科用ロボットシステム７００Ａは、ロボットアームのセットを構成して、外科用器具７１０を操作する。図７Ａは、患者７０８の鼠径領域に仮想レール７９０に沿って、外科用器具７１０を挿入するロボットアームのセットを示している。一般に、仮想レール７９０は、同軸軌道であり、ロボットアームのセットが、それに沿って外科用器具（典型的には、伸縮式器具）を並進させる。第２のロボットアーム７７０Ｂ、第３のロボットアーム７７０Ｃ、及び第５のロボットアーム７７０Ｅは、例えば、外科用器具７１０を保持するように連結されている。第１のロボットアーム７７０Ａ及び第４のロボットアーム７７０Ｄは、外科手術（又は図７Ａに示される外科手術の少なくとも一部）のために必ずしも必要とされないため、外科用ロボットシステムの側面に収容される。ロボットアームは、患者７０８から離れた距離から外科用器具７１０を操作するように構成されている。これは、例えば、多くの場合患者の身体に向かって接近して利用可能な限られた空間が存在するか、又は患者７０８の周囲に滅菌境界が存在するため、有利である。更に、外科用機器の周囲に滅菌ドレープが存在してもよい。外科手術中に、滅菌物体のみが、滅菌境界を通過することができる。したがって、外科用ロボットシステム７００Ａは、更に滅菌境界の外側に位置付けられ、かつ滅菌されたドレープで覆われているロボットアームを使用して、外科手術を実行してもよい。

【0084】

一実施形態では、外科用ロボットシステム７００Ａは、ロボットアームのセットを構成して、患者７０８に対して内視鏡外科手術を実行する。ロボットアームのセットは、内視鏡、例えば、外科用器具７１０を保持する。ロボットアームのセットは、患者７０８の鼠径領域内の開口部を介して、患者の体内に内視鏡を挿入する。内視鏡は、カメラ及び光ケーブルなどの光学構成要素を有する可撓性、細長い、及び管状の器具である。光学構成要素は、患者の体内の部分の画像を表すデータを収集する。外科用ロボットシステム７００Ａのユーザは、内視鏡検査を実行するのを支援するために、データを使用する。

【0085】

図７Ｂは、一実施形態による、患者７０８の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステム７００Ａの上面図である。

【0086】

図７Ｃは、一実施形態による、撮像装置７４０と、患者７０８の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステム７００Ｂと、の等角図である。外科用ロボットシステム７００Ｂは、図４Ｂの外科用ロボットシステム４００Ｂの一実施形態である。外科用ロボットシステム７００Ｂは、患者７０８の脚部を支持し、したがって患者７０８の鼠径領域を露出させる一対のスティラップ７２０を含む。一般に、撮像装置７４０は、患者７０８内部の身体部分又は他の物体の画像をキャプチャする。撮像装置７４０は、多くの場合Ｘ線透視タイプの外科手術、又は別のタイプの撮像装置に使用される、可動Ｃアームとも称されるＣアームであってもよい。Ｃアームは、発生器、検出器、及び撮像システム（図示せず）を含む。発生器は、Ｃアームの下端部に連結されており、患者７０８に向かって上向きに面している。検出器は、Ｃアームの上端部に連結されており、患者７０８に向かって下向きに面している。発生器は、患者７０８に向かってＸ線波を放射する。Ｘ線波は、患者７０８に浸透し、検出器によって受信される。受信されたＸ線波に基づいて、撮像システム７４０は、患者７０８内部の身体部分又は他の物体の画像を生成する。テーブル４０１Ｂの旋回セグメント２１０は、患者７０８の鼠径領域がＣアーム撮像装置７４０の発生器と検出器との間で位置合わせされるように、横方向に回転される。Ｃアームは、患者の下側に留める必要があるフットプリントを有する物理的に大きい装置である。具体的には、Ｃアームの発生器は、患者の手術領域、例えば、腹部領域の下側にある必要がある。カラムに装着された典型的な外科用ベッドでは、カラムは、例えば、カラムがまた手術領域の下側にあるので、Ｃアーム発生器の位置付けに干渉する。対照的に、旋回セグメント２１０の構成可能性により、外科用ロボットシステム７００Ｂは、Ｃアーム、ロボットアーム、及びユーザ（例えば、医師）が、患者の身体の作業領域で外科手術を実行するのに十分な範囲のアクセスを有するように、テーブル４０１Ｂを構成することができる。１つの例示的な使用事例では、テーブル４０１Ｂは、ロボットアームが、テーブル４０１Ｂ上の患者の鼠径領域又は下部腹部領域にアクセスすることができるように、テーブル４０１Ｂの長手方向軸に沿って横方向に並進される。別の例示的な使用事例では、旋回セグメント２１０をカラム４０２Ｂから離れるように回転させることによって、Ｃアーム７４０の発生器は、患者７０８の鼠径領域の下側に位置付けられてもよい。旋回セグメント２１０は、患者が旋回セグメント２１０上に位置している状態で、外科用ロボットシステムを傾けることなく、テーブル４０１Ｂの長手方向軸に対して少なくとも４５度回転され得る。具体的には、外科用ロボットシステムは、外科用ロボットシステムの質量中心（例えば、組み合わされた、少なくともテーブル、ベッド、及びベースの質量中心）がベースのフットプリントの上方に位置付けられるため、傾いていない。セクションＶＩＩＩ．ベースにおける図８Ｇ～図８Ｊを参照して更に説明されるアウトリガキャスタは、旋回セグメントがテーブルから離れる方向に回転されるときに、外科用ロボットシステムが傾くことを防止するための更なる安定性を提供することができる。

【0087】

外科用ロボットシステム７００Ｂは、一セットのカラム装着ロボットアームを使用して、外科用器具７１０を操作する。ロボットアームの各々は、外科用器具７１０に連結されており、例えば、それを保持する。外科用ロボットシステム７００Ｂは、ロボットアームを使用して、外科用器具７１０を、仮想レール７９０に沿って患者の鼠径領域内に挿入する。

【0088】

図７Ｄは、一実施形態による、撮像装置７４０と、患者７０８の下半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステム７００Ｂと、の上面図である。

【0089】

ＶＩＩ．Ｂ．コア体手術
図７Ｅは、一実施形態による、患者７０８のコア体領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステム７００Ｂ（又は４００Ｂ）の等角図である。外科用ロボットシステム７００Ｂは、図７Ｃ及び図７Ｄに示される構成から再構成されており、ここで、ロボットアームは、患者７０８の下半身領域にアクセスしている。テーブルが旋回セグメント２１０を含む実施形態では、テーブルの旋回セグメント２１０は、テーブルの残りの部分と１列に並べられた状態で回転する。テーブル４０１Ｂ上に位置する患者７０８は、患者７０８のコア体領域へのアクセスを必要とする外科手術（例えば、前立腺切除術又は腹腔鏡検査）を受ける。各ロボットアームは、外科手術を実行するために外科用器具を操作する。外科用ロボットシステム７００Ｂは、ロボットアームが患者７０８により多くアクセスすることができるように、カラムリング４０５Ｂ及び４０５Ｃを、テーブル４０１Ｂに向かって持ち上げる。更に、外科ロボットシステム７００Ｂは、ロボットアームのうちの２つが、テーブル４０１Ｂの一方の側から延在し、かつロボットアームのうちの他方の２つが、４０１Ｂの対向する側から延在するように、カラムリングを回転させる。したがって、ロボットアームは、外科手術中に互いに干渉する（例えば、ロボットアームが別のロボットアームの運動を阻止する）可能性が低い。

【0090】

ＶＩＩ．Ｃ．上半身手術
図７Ｆは、一実施形態による、患者７０８の上半身領域にアクセスするように構成されたカラム装着アームを有する、外科用ロボットシステム７００Ｂ（又は４００Ｂ）の等角図である。外科用ロボットシステム７００Ｂは、図７Ｅに示される構成から再構成されており、ここで、ロボットアームは、患者７０８のコア体領域にアクセスしている。テーブルが旋回セグメント２１０を含む実施形態では、テーブルの旋回セグメント２１０は、テーブルの残りの部分と１列に並べられた状態で回転する。テーブル４０１Ｂ上に位置する患者７０８は、患者７０８の上半身領域、具体的には、患者７０８の頭部へのアクセスを必要とする外科手術（例えば、気管支鏡検査）を受ける。ロボットアーム４７０Ｃ及びロボットアーム４７０Ｄは、外科用器具７１０Ｄ、例えば、気管支鏡を、仮想レール７９０に沿って患者７０８の口部内に挿入する。ロボットアーム４７０Ｂは、イントロデューサー７５０に連結されており、例えば、それを保持している。イントロデューサー７５０は、気管支鏡を、患者７０８の口部内に方向付ける外科用器具である。具体的には、仮想レール７９０に沿った気管支鏡の軌道は、患者７０８に対して平行に開始する。イントロデューサー７５０は、気管支鏡が口部に入る直前に、仮想レール７９０の角度を変更する。ロボットアーム４７０Ｅ（図７Ｆには示されていない）は、外科手術に使用されず、したがって、収容されている。

【0091】

ＶＩＩＩ．ベース
図８Ａは、一実施形態による、外科用ロボットシステム８００Ａのベース４０３Ａの等角図である。外科用ロボットシステム８００Ａは、図４Ｂの外科用ロボットシステム４００Ｂの一実施形態である。外科用ロボットシステム８００Ａは、ロボットアームが使用されていないときに、ベース４０３Ｂの内側にカラム装着ロボットアーム及び／又はカラムリング（図示せず）を格納する。ベース４０３Ｂは、格納されたロボットアームを覆う第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを含む。第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂは、廃棄物質が、格納されたロボットアームを脱滅菌するか、ないしは別の方法で汚染することを防止するため、有利である。

【0092】

図８Ｂは、一実施形態による、ベース４０３Ｂの開放パネルの等角図である。第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂは、カラム装着ロボットアームがベース４０３Ｂの内側へのアクセスを有するように、カラム８０２Ａから離れる方向に枢動する。第１のパネル８２０Ａは、切欠部８３０Ａを含んでおり、第２のパネル８２０Ｂは、切欠部８３０Ｂを含んでいる。切欠部８３０Ａ及び８３０Ｂは、パネル８２０Ａ及び８２０Ｂが、閉じたときにカラム４０２Ｂの周囲にシールを形成するように、カラム４０２Ｂの形状に適合する。外科用ロボットシステム８００Ａは、モータ又は他の作動手段を使用して、第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを自動的に開閉することができる。外科用ロボットシステム８００Ａのユーザはまた、第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを手動で開閉してもよい。

【0093】

図８Ｃは、一実施形態による、外科用ロボットシステム８００Ｂのベース４０３Ｂの内側に収容されたロボットアームの等角図である。外科用ロボットシステム８００Ｂは、図４Ｂの外科用ロボットシステム４００Ｂの一実施形態である。外科用ロボットシステム８００Ｂは、ロボットアームが使用されていないときに、カラム装着ロボットアーム４７０Ｂ及び４７０Ｄ、並びにベース４０３Ｂの内側のカラムリング４０５Ｂ及び４０５Ｃを格納する。ベース４０３Ｂは、格納されたロボットアーム及びカラムリングを覆う、第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを含む。第１のパネル８２０Ａは、切欠部８３０Ｃを含む。第２のパネル８２０Ｂはまた、切欠部（他の構成要素によって覆い隠されているために示されていない）を含む。切欠部は、パネル８２０Ａ及び８２０Ｂが、閉じたときにカラム４０２Ｂの周囲にシールを形成するように、カラム４０２Ｂの形状に適合する。

【0094】

第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂは、横方向に並進して、ロボットアーム及びカラムリングのベース４０３Ｂ内へのアクセスを提供する。図８Ｃは、開口部を形成するように並進された第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを示している。開口部は、ロボットアームのためのアクセスを提供するのに十分な大きさであってもよいが、パネルが開いているときであっても、ロボットアームへの保護を依然として提供するためには大きすぎない。ロボットアーム４７０Ｄ及びカラムリング４０５Ｃは、ベース４０３Ｂの内側に収容される。ロボットアーム４７０Ｂ及びカラムリング４０５Ｂは、ベース４０３Ｂの外側にあるが、またベース４０３Ｂの内側に収容されていてもよい。外科用ロボットシステム８００Ｂは、モータ又は他の作動手段を使用して、第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを自動的に開閉することができる。外科用ロボットシステム８００Ｂのユーザはまた、第１のパネル８２０Ａ及び第２のパネル８２０Ｂを手動で開閉してもよい。

【0095】

図８Ｄは、一実施形態による、外科用ロボットシステム７００Ａのテーブル７０１の下に収容されたロボットアームの等角図である。具体的には、各ロボットアームのアームセグメントは、ロボットアームが収容のためにコンパクトな構成になるように回転する。外科用ロボットシステム７００Ａは、第１のカラムリング７０５Ａ及び第２のカラムリング７０５Ｂを持ち上げており、かつ第３のカラムリング７０５Ｃを、カラム７０２の中心に向かって下降させている。このようにして、ロボットアームは、互いに干渉することなく、収容構成に十分な空間を有する。一実施形態では、カラム７０２は、ロボットアームを汚染又は損傷から保護するために、ロボットアーム上のカバー（例えば、パネル８２０Ａ及び８２０Ｂと同様である）を含む。

【0096】

図８Ｅは、一実施形態による、外科用ロボットシステム４００Ｂのベース４０３Ｂの上に収容されたロボットアームの等角図である。ロボットアーム４７０Ｂ、４７０Ｃ、４７０Ｄ及び４７０Ｅは、収容構成にある。具体的には、各ロボットアームのアームセグメントは、ロボットアームが収容のためにコンパクトな構成になるように回転する。外科用ロボットシステム４００Ｂは、カラム４０２Ｂに沿って第１のカラムリング４０５Ｂ及び第２のカラムリング４０５Ｃを下降させており、そのため収容されたロボットアームは、ベース４０３Ｂ上に載置され、かつテーブル４０１Ｂから離れている。ドレープ又はパネルなどのカバー（図示せず）を使用して、収容ロボットアームを、脱滅菌又は他の汚染から保護するために覆うことができる。

【0097】

図８Ｆは、一実施形態による、外科用ロボットシステム８００Ｃのベース４０３Ｂの上に収容されたロボットアームの別の等角図である。ロボットアームは、カラム装着の代わりにレール装着されている。レール装着ロボットアームは、セクションＩＸ．レール装着ロボットアーム及びセクションＸ．レールにおける、それぞれの図９Ａ及び図９Ｂ並びに図１０Ａ～図１０Ｄを参照して更に説明されている。外科用ロボットシステム８００Ｃは、セクションＩＸ．レール装着ロボットアームにおける図９Ｂを参照して更に説明される外科用ロボットシステム９００Ｂの一実施形態である。ロボットアーム８７０Ｃ、８７０Ｄ、８７０Ｅ、８７０Ｆ、８７０Ｇ及び８７０Ｈは、収容構成にある。

【0098】

図８Ｇは、一実施形態による、外科用ロボットシステムのベース８０３上のアウトリガキャスタの等角図である。図８Ｇに示されるベース８０３は、各々互いに実質的に同じであり、かつベース８０３の異なる角部に位置付けられた４つのアウトリガキャスタ８４０Ａ、８４０Ｂ、８４０Ｃ、及び８４０Ｄを含むが、他の実施形態では、ベースは、ベース上の他の場所に位置付けられた任意の数のアウトリガキャスタを含んでもよいことに留意されたい。アウトリガキャスタ８４０Ａ、８４０Ｂ、８４０Ｃ、及び８４０Ｄは各々、可動構成であり、すなわち、キャスタホイールは、接地と物理的に接触している。したがって、外科用ロボットシステムのユーザは、外科用ロボットシステムが使用されていないときに、キャスタホイールを使用して、例えば、格納領域に、外科用ロボットシステムを輸送することができる。

【0099】

図８Ｈは、一実施形態による、外科用ロボットシステムのベース８０３上のアウトリガキャスタ８４０Ａ、８４０Ｂ、８４０Ｃ、及び８４０Ｄの別の等角図である。アウトリガキャスタ８４０Ａ、８４０Ｂ、８４０Ｃ、及び８４０Ｄは各々、静止構成にあり、すなわち、アウトリガキャスタは、キャスタホイールが接地と物理的に接触しないように回転される。したがって、外科用ロボットシステムは、外科手術中に安定化され固定され得る。

【0100】

図８Ｉは、一実施形態による、可動構成におけるアウトリガキャスタ８４０Ａの側面図である。アウトリガキャスタ８４０Ａは、アウトリガマウント８４４に移動可能に連結されたキャスタホイール８４２を含む。アウトリガマウント８４４は、足部８４６に連結されている。第１のリンケージ８４８は、第１のヒンジ８５０によってアウトリガマウント８４４に移動可能に連結されている。第２のリンケージ８５２は、第２のヒンジ８５４によってアウトリガマウント８４４に移動可能に連結されている。可動構成では、キャスタホイール８４２は、回転して、アウトリガキャスタ８４０を接地に沿って移動させることができる。

【0101】

図８Ｊは、一実施形態による、静止構成のアウトリガキャスタ８４０Ａの側面図である。静止構成では、キャスタホイール８４２は、自由に回転することができるが、キャスタホイール８４２は、キャスタホイール８４２が接地と物理的に接触していないため、アウトリガキャスタ８４０Ａを移動させない。外科用ロボットシステム（又はユーザ）は、アウトリガキャスタ８４０Ａを、例えば、９０度回転させて、アウトリガキャスタ８４０Ａを可動構成から静止構成に変化させる。したがって、ここで、足部８４６は、物理的に接地に接触しており、外科用ロボットシステムが移動するのを防止するのに役立つ。足部８４６は、接地上に更なる安定性を提供するために、キャスタホイール８４２に対してより大きいフットプリントを有してもよい。リンケージ８４８及び８５２は、アウトリガキャスタ８４０Ａの回転経路に干渉しないように位置付けられている。アウトリガキャスタ８４０Ａにおけるキャスタホイール８４２と足部８４６との組み合わせは、例えば、アウトリガキャスタ８４０Ａによって、キャスタ及び安定化のための別個の機構を有することと比較して、コンパクトな機構を使用して、外科用ロボットシステムを可動構成と静止構成との間で変化させることを可能にするため、有利である。更に、旋回セグメント上に位置する患者を、対応するテーブルから離れるように回転させる旋回セグメントを含む外科用ロボットシステムの使用事例（例えば、図７Ｃ及び図７Ｄに示されるような）では、アウトリガキャスタの足部（静止構成における）は、テーブルベースを越えて延在する患者の質量中心によって、外科用ロボットシステムが傾かないようにすることに役立つ。

【0102】

上述の構成要素を含むベース４０３Ｂの代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年８月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／２０３，５３０号に更に例示及び記載されている。

【0103】

ＩＸ．レール装着ロボットアーム
図９Ａは、一実施形態による、レール装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステム９００Ａの等角図である。外科用ロボットシステム９００Ａは、一セットのロボットアーム（少なくともアーム４７０Ａを含む）と、一セットのベースレール（少なくともベースレール９８０Ａを含む）と、を含む。ロボットアーム４７０Ａは、ベースレール９８０Ａに連結されている。ベースレールは、以下のセクションＸ．レールにおける図１０Ａ～図１０Ｄに関連して更に説明されている。ベースレール９８０Ａは、ベース１０３に移動可能に連結されている。したがって、ロボットアーム４７０Ａは、レール装着ロボットアーム４７０Ａと称されてもよい。

【0104】

図９Ｂは、一実施形態による、レール装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステム９００Ｂの等角図である。外科用ロボットシステム９００Ｂは、第１のベースレール９８０Ｂ又は第２のベースレール９８０Ｃに各々連結されている、ロボットアーム４７０Ｂ、４７０Ｃ、４７０Ｄ及び４７０Ｅを含む。第１のベースレール９８０Ｂ及び第２のベースレール９８０Ｃは、ベース１０３に移動可能に連結されている。

【0105】

他の実施形態では、外科用ロボットシステム９００Ｂは、追加の又はより少ないロボットアーム及び／又はベースレールを含んでもよい。更に、ロボットアームは、様々な構成でベースレールに連結されてもよい。例えば、３つのロボットアームが、１つのベースレールに連結されてもよい。加えて、外科用ロボットシステム９００Ｂは、１つのロボットアームに各々連結された３つのベースレールを含んでもよい。

【0106】

外科用ロボットシステム９００Ｂは、ベースレールをベース１０３に対して並進させることによって、ベースレールに装着されたロボットアームを並進させることができる。ベースレールは、ベース１０３の開始フットプリントを超えて並進することができ、これにより、ロボットアームがより大きい空間容積で動作することを可能にする。更に、外科用ロボットシステム９００Ｂは、ロボットアームをベースレールに対して並進させることによって、ベースレールに装着されたロボットアームを互いに独立して並進させることができる。これは、例えば、外科用ロボットシステム９００Ｂが、様々な外科手術を実行するためにロボットアームを異なる構成に位置付けることができるため、有利である。

【0107】

上述の構成要素を含むレール装着ロボットアームを有する外科用ロボットシステム９００Ｂの代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年７月１７日に出願された米国特許仮出願第６２／１９３，６０４号及び２０１５年８月５日に出願された米国特許仮出願第６２／２０１，５１８号に更に例示及び記載されている。

【0108】

Ｘ．レール
図１０Ａは、一実施形態による、外科用ロボットシステム１０００のベースレールの等角図である。ベースレールは、ベースレールに各々移動可能に連結された一セットの１つ又は２つ以上のアームマウントを含んでいる。更に、各アームマウントは、セクションＶ．カラムリングにおいて図５Ａを参照して前述したアームマウント５０６Ａ又は５０６Ｂの一実施形態である。具体的には、ベースレール９８０Ｂは、アームマウント１００６Ａ、１００６Ｂ及び１００６Ｃを含む。

【0109】

図１０Ｂは、一実施形態による、ベースレール９８０Ｂ上のアームマウントの等角図である。アームマウント１００６Ａ、１００６Ｂ及び１００６Ｃは各々、ベルト及びピニオンアセンブリを含む。具体的には、アームマウント１００６Ａのベルト及びピニオンアセンブリは、ブラケット１０１２、モータ１０１４、ベルト１０１６及びピニオン１０１８を含む。アームマウント１００６Ｂ及び１００６Ｃのベルト及びピニオンアセンブリは、同様に構築されている。

【0110】

外科用ロボットシステム１０００は、ベルト及びピニオンアセンブリを使用して、ベースレールに沿ってアームマウント（したがって、アームマウントに装着されたロボットアーム）を並進させる。具体的には、アームマウント１００６Ａは、ブラケット１０１２によって、ベースレール９８０Ｂのチャネル１０２０に移動可能に連結されている。ブラケット１０１２は、モータ１０１４、ベルト１０１６及びピニオン１０１８に連結されている。モータ１０１４は、ベルト１０１６によってピニオン１０１８に連結されている。したがって、モータ１０１４の出力回転により、ピニオン１０１８が回転する。ピニオン１０１８は、ベースレール９８０Ｂのレール送りねじ１０１０と係合される。ピニオン１０１８の回転は、アームマウント１００６Ａを、レール送りねじ１０１０に対して平行なベースレール９８０Ｂに沿って並進させる。

【0111】

図１０Ｃは、一実施形態による、ベースレール９８０Ｂ上のアームマウント１００６Ａの等角切欠図である。アームマウント１００６Ａは、ベルト及びピニオンアセンブリを含む。具体的には、ベルト及びピニオンアセンブリは、モータ１０１４、ベルト１０１６、ピニオン１０１８及びベアリング１０２２を含む。外科用ロボットシステム１０００は、ベルト及びピニオンアセンブリを使用して、ベースレール９８０Ｂに沿ってアームマウント１００６Ａ（したがって、アームマウント１００６Ａに装着されたロボットアーム）を並進させる。モータ１０１４は、ベルト１０１６によってピニオン１０１８に連結されている。したがって、モータ１０１４の出力回転により、ピニオン１０１８が回転する。センサ１０１８は、ベアリング１０２２に連結されている。いくつかの実施形態では、ベアリング１０２２は、ベースレール９８０Ｂを有するラック及びピニオンアセンブリを形成する。具体的には、ベアリング１０２２は、歯車（すなわち、ピニオン）であり、ベースレール９８０Ｂのラック１０２４と係合される。ピニオン１０１８の回転は、ベアリング１０２２を、ラック１０２４に対して平行なベースレール９８０Ｂに沿って並進させる。したがって、アームマウント１００６Ａはまた、ベースレール９８０Ｂに沿って並進する。

【0112】

図１０Ｄは、一実施形態による、ベースレール９８０Ｂの断面図である。断面図１０００Ａは、ベースレール９８０Ｂの一実施形態の基本プロファイルを示す。断面図１０００Ｂは、ベースレール９８０Ｂの一実施形態の強化されたプロファイルを示す。強化されたプロファイルの下部セグメント１０３０Ｂは、基本プロファイルの下部セグメント１０３０Ａよりもサイズが大きい。したがって、強化されたプロファイルは、例えば、ベースレール９８０Ｂが基本プロファイルに対してより大きい荷重に耐えることを可能にするので、利点である。基本及び強化されたプロファイルの両方は、外科用ロボットシステムのベース上の対応するＴ字形スロットと係合する、Ｔ字形スロットアタッチメント１０４０を有する。

【0113】

上述の構成要素を含むベースレール９８０Ａ、９８０Ｂ及び９８０Ｃの代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年７月１７日に出願された米国特許仮出願第６２／１９３，６０４号及び２０１５年８月５日に出願された米国特許仮出願第６２／２０１，５１８号に更に例示及び記載されている。

【0114】

ＸＩ．代替的な構成
ＸＩ．Ａ．ハイブリッド構成
図１１は、一実施形態による、カラム装着ロボットアーム及びレール装着ロボットアームを有する、外科用ロボットシステム１１００の等角図である。カラム装着ロボットアーム及びレール装着ロボットアームの両方を含むハイブリッド構成により、外科ロボットシステム１１００は、カラム装着ロボットアームのみ又はレール装着ロボットアームのみを有する外科用ロボットシステムと比較して、ロボットアームを、より多くの数（又は異なるタイプの）位置に構成することができる。更に、外科用ロボットシステム１１００は、カラムリングを使用するロボットアームの回転運動、並びにベースレールを使用するロボットアームの並進運動を利用する。

【0115】

ＸＩ．Ｂ．カートベースのロボットアームカラム
図１２は、一実施形態による、外科用ロボットシステム１２００のテーブル１０１、カラム１０２及びベース１０３から独立した、例えば、自立型カートとしてのカラム４０２Ｂ及びベース４０３Ｂ上のカラム装着ロボットアームを備えた外科用ロボットシステム１２００の等角図である。外科用ロボットシステム１２００は、ロボットアームを、テーブル１０１上に位置する患者７０８の下半身領域にアクセスするように構成する。一実施形態では、患者と共にテーブル１０１に連結されたカラム１０２から分離したカラム４０２Ｂを含むカートにロボットアームを装着することは、有利である。例えば、外科用ロボットシステム１２００は、テーブルと同じカラムに装着されたロボットアームを有する外科用ロボットシステムと比較して、ロボットアームを、より多くの数の（又は異なるタイプの）位置に構成してもよく、これは、少なくともテーブルがカラム１０２を越えて延在する角度に限定される。更に、カートは、ユーザが、ロボットアームをより容易に輸送するか、又はカートを静止したままにすることができる、アウトリガキャスタ（例えば、セクションＶＩＩＩ．ベースにおける図８Ｇ～図８Ｊを参照して前述したもの）を含んでもよい。ロボットアームを別々に装着することにより、患者と共にテーブルに連結されたカラムの構成要素及び複雑さの数も低減することができる。

【0116】

上述の構成要素を含む、外科用ロボットシステム１１００、外科用ロボットシステム１２００及び他の外科用ロボットシステムの代替的な図及び実施形態は、少なくとも、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４８６号、２０１５年５月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／１６２，４６７号、２０１５年７月１７日に出願された米国特許仮出願第６２／１９３，６０４号、２０１５年８月５日に出願された米国特許仮出願第６２／２０１，５１８号、２０１５年８月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／２０３，５３０号、及び２０１５年９月３０日に出願された米国特許仮出願第６２／２３５，３９４号に、更に例示及び記載されている。

【0117】

ＸＩＩ．調節可能なアーム支持体
ロボット外科用（又は医療用）システムは、１つ又は２つ以上のロボットアームを支持するための、このセクションに記載されるような調節可能なアーム支持体を含むことができる。調節可能なアーム支持体は、テーブル、テーブルのカラム支持体、又はテーブルのベースのいずれかに取り付けて、テーブルの下方の位置から調節可能なアーム支持体及びロボットアームを展開するように構成され得る。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体は、ベッド（又はテーブル）又はベッドに隣接して位置付けられたカートに取り付けられ得る。いくつかの実施例では、調節可能なアーム支持体は、１つ又は２つ以上のロボットアームが装着されるバー、トラック、又はレールを含む。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体は、バー、トラック、又はレールの位置の調節を可能にする、少なくとも３つ又は４つの自由度を含む。自由度のうちの１つにより、調節可能なアーム支持体をテーブルに対して垂直に調節することが可能になり得る。調節可能なアーム支持体のこれら及び他の特徴は、図１３Ａ～図２０の実施例を参照して詳細に説明されることになる。

【0118】

図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ、一実施形態による、調節可能なアーム支持体１３０５を含む外科用ロボットシステム１３００の等角図及び端面図である。調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１に対して１つ又は２つ以上のロボットアームを支持するように構成され得る（例えば、図１４Ａ～図１５Ｂを参照されたい）。以下でより詳細に説明するように、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１に対して動いて、調節可能なアーム支持体１３０５及び／又はテーブル１３０１に対して調節可能なアーム支持体１３０５に装着された任意のロボットアームの位置を調節及び／又は変更することができるように構成され得る。例えば、調節可能なアーム支持体１３０５は、調節可能なアーム支持体１３０５の調節を可能にするために、テーブル１３０１に対して１つ又は２つ以上の自由度を含んでもよい。図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるシステム１３００は、単一の調節可能なアーム支持体１３０５のみを含むが、いくつかの実施形態では、システムは、複数の調節可能なアーム支持体を含むことができる（例えば、２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを含む図１４Ａのシステム１４００を参照されたい）。

【0119】

このセクションに記載されるような調節可能なアーム支持体１３０５を含む外科用ロボットシステムは、既知の外科用ロボットシステムの１つ又は２つ以上の問題に対処するように設計され得る。例えば、いくつかの外科用ロボットシステムによる１つの問題は、大量の部屋空間を占めるような嵩高であり得ることである。これは、ロボットアームを位置付けて、ロボット外科手術を実行するために、大きく、かつ精巧な支持構造体が必要であることが多いためである。いくつかの外科用ロボットシステムは、ロボット外科手術中に患者を支持するテーブルの上方に複数のロボットアームを支持する、ロボットアーム支持構造体を含む。例えば、いくつかの外科用ロボットシステムは、１つ又は２つ以上のロボットアームをテーブル上に懸架する支持構造体を含む。これらの支持構造体は、例えば、それらがテーブルの上及び上方に延在する必要があるため、かなり大きく、かつ嵩高である。

【0120】

いくつかの外科用ロボットシステムによる別の問題は、それらが過度に扱いにくいものであり得ることである。例えば、上述したようないくつかの外科用ロボットシステムによって必要とされる大きく、かつ嵩高な支持構造体により、これらのシステムは、容易に移動されず、これは不都合であり得る。手術前及び手術後に、テーブル上に患者を装填するか、又は患者をテーブルから取り外すための容易なアクセスを提供するために、外科用領域からロボットアームを迅速かつ円滑に取り除くことが望ましい場合がある。これは、大きく、かつ嵩高な支持構造体及びこれらのシステムの扱いにくい性質のため、いくつかの外科用ロボットシステムでは困難であることが証明されている。いくつかの外科用ロボットシステムは、容易に格納又は移動されない。

【0121】

更に、いくつかの外科用ロボットシステムは、限定された適応性又は汎用性を有する。すなわち、いくつかの外科用ロボットシステムは、特定の外科手術のために設計されており、したがって、他のタイプの外科手術に十分に機能しない。例えば、腹腔鏡手術のために構成された外科用ロボットシステムは、内視鏡手術のためによく機能せず、又はその逆であってもよい。場合によっては、このことは、手術中に使用されるロボットアームが、異なるタイプの外科手術中に患者及び／又はテーブルに対して異なる位置に位置付けられる必要があり、並びに従来の外科用ロボットシステムの支持構造体が、ロボットアームの異なる位置に適応することができないことが理由である。更に、上述したように、いくつかの外科用ロボットシステムは、患者及びテーブルの上に１つ又は２つ以上のロボットアームを懸架する支持構造体を含む。この位置に装着されたロボットアームを用いて、特定の医療手術を実行することは困難であり得る。

【0122】

最後に、いくつかの外科用ロボットシステムは、それらの対応する支持構造体に固定的に装着されたロボットアーム、及び／又は固定的に装着された若しくは位置付けられた支持構造自体を含む。これらのシステムは、ロボットアーム及び／又はロボットアームに装着された外科用ツールの位置を調節するために、ロボットアームの関節運動のみに依存し得る。アーム及び／又は支持体は定位置に固定されているため、このことは、これらのシステムの全体的な適応性を大幅に制限することができる。いくつかのシステムのロボットアーム及び／又は支持体の固定された性質は、手術中のアーム及び／又は他の物体（例えば、患者、テーブル、他の機器など）間の衝突を回避するための、これらのシステムの能力を更に制限し得る。

【0123】

図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように、例えば、調節可能なアーム支持体１３０５を含むシステム１３００、並びに本出願に記載される他のシステムは、上で考察されるいくつかの外科用ロボットシステムと関連付けられた問題のうちの１つ又は２つ以上に対処する（例えば、低減する又は排除する）ように構成され得る。例えば、本明細書に記載されるシステムは、いくつかのシステムよりも嵩高でない場合がある。本明細書に記載されるシステムは、いくつかのシステムよりも少ない物理空間を占有し得る。本明細書に記載されるシステムは、いくつかのシステムよりも扱いにくくないものであり得る。例えば、本明細書に記載されるシステムは、容易に移動可能であり得、かつ／又はアーム支持体及びロボットアームを素早くかつ容易に格納して、患者及び／又はテーブルへの便利なアクセスを可能にするように構成され得る。本明細書に記載されるシステムは、高度に可撓性であり、多種多様な外科手術で使用するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、腹腔鏡手術及び内視鏡手術の両方のために構成されている。本明細書に記載されるシステムは、様々なロボットアームと手術室内の他の物体との間の衝突を低減するように構成され得る。

【0124】

いくつかの実施形態では、これらの利点のうちの１つ又は２つ以上は、本明細書に記載されるように、１つ又は２つ以上の調節可能なアーム支持体１３０５を含めることによって達成され得る。上述したように、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１に対して動いて、調節可能なアーム支持体１３０５及び／又はテーブル１３０１に対して調節可能なアーム支持体１３０５に装着された任意のロボットアームの位置を調節及び／又は変更することができるように構成され得る。例えば、調節可能なアーム支持体１３０５は、収容され得（例えば、テーブル１３０１の下に）、その後、使用のために上昇され得る。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１を支持するベース内に、又はベースに近接して収容され得る。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、ベースの長手方向中心軸に沿って形成された１つ又は２つ以上の凹部に収容され得る。他の実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、ベースの長手方向中心軸からオフセットされた１つ又は２つ以上の凹部に収容され得る。上昇すると、調節可能なアーム支持体１３０５は、患者の近くであるが、テーブル１３０１の下（例えば、テーブル１３０１の上部表面の下）に位置付けられ得る。他の実施形態では、アーム支持体１３０５は、テーブル１３０１の上（例えば、テーブルの上部表面の上）に持ち上げられ得る。このような構成は、例えば、調節可能なアーム支持体が、その側に位置する患者の後ろに位置付けられる場合に有用であり得る。

【0125】

いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、いくつかの自由度（例えば、リフト、横方向並進、傾斜など）を提供する支持構造体を用いてベッドに取り付けられる。図１３Ａ及び図１３Ｂの示された実施形態では、アーム支持体１３０５は、図１３Ａに矢印で示される４自由度で構成されている。第１の自由度は、ｚ方向（例えば、Ｚリフト）における調節可能なアーム支持体の調節を可能にする。例えば、以下で説明するように、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１を支持するカラム１３０２に沿って、又はそれに対して上下に移動するように構成された台車１３０９を含むことができる。第２の自由度は、調節可能なアーム支持体１３０５が傾くことを可能にすることができる。例えば、調節可能なアーム支持体１３０５は、回転接合部を含むことができ、これにより、例えば、アーム支持体１３０５が、トレンデレンブルク位置のベッドと位置合わせされることを可能にする。第３の自由度は、図示されるように、調節可能なアーム支持体が枢動することを可能にすることができる。以下に説明するように、この自由度を使用して、テーブル１３０１の側面と調節可能なアーム支持体１３０５との間の距離を調節することができる。第４の自由度は、テーブルの長手方向の長さに沿って調節可能なアーム支持体１３０５の並進を許容することができる。これらの自由度のうちの１つ又は２つ以上を含むアーム支持体１３０５は、様々なロボットアームを取り付けることができる高度に位置付け可能な支持体を提供することによって、上述したいくつかのシステムと関連付けられた問題のうちの１つ又は２つ以上に対処することができる。調節可能なアーム支持体１３０５は、例えば、テーブル１３０１に対するロボットアームの位置の調節を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、これらの自由度は、連続的に制御され得、その場合、１つの移動は、別の移動の後に実行される。他の実施形態では、異なる自由度を、並列に制御することができる。例えば、いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の直線アクチュエータは、Ｚリフト及び傾斜の両方を提供することができる。

【0126】

ここで、調節可能なアーム支持体１３０５のこれらの自由度、並びに他の特徴について、一実施形態による調節可能なアーム支持体１３０５を含む外科用ロボットシステム１３００のそれぞれの等角図及び端面図である、図１３Ａ及び図１３Ｂを続けて参照しながらより詳細に説明する。示される実施形態では、システム１３００は、テーブル１３０１を含む。いくつかの実施形態では、テーブル１３０１は、上述のテーブルと同様であってもよい。示される実施形態では、テーブル１３０１は、ベース１３０３に装着されたカラム１３０２によって支持される。ベース１３０３は、床などの支持面上に載置されるように構成され得る。したがって、ベース１３０３及びカラム１３０２は、支持面に対してテーブル１３０１を支持する。図１３Ｂは、支持面平面１３３１を示す。いくつかの実施形態では、テーブル１３０１は、１つ又は２つ以上の支持体によって支持され得、支持体のうちの１つは、カラム１３０２を含む。例えば、テーブル１３０１は、複数の並列アクチュエータを含むスチュワート機構によって支持され得る。

【0127】

システム１３００はまた、調節可能なアーム支持体１３０５を含むことができる。示される実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、カラム１３０２に装着されている。他の実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１又はベース１３０３に装着される。上述したように、調節可能なアーム支持体１３０５は、調節可能なアーム支持体１３０５の位置がテーブル１３０１に対して調節され得るように構成されている。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５の位置はまた、カラム１３０２及び／又はベース１３０３に対して調節され得る。

【0128】

調節可能なアーム支持体１３０５は、台車１３０９、バー又はレールコネクタ１３１１、及びレール１３０７を含むことができる。１つ又は２つ以上のロボットアームは、例えば、図１４Ａ～図１５Ｂに示されるように、レール１３０７に装着され得る。例えば、いくつかの実施形態では、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上のロボットアームを、レール１３０７に装着することができる。更に、いくつかの実施形態では、レールに装着されたロボットアームは、レール１３０７に沿って移動（例えば、並進）するように構成され得、したがって、レール１３０７上のロボットアームの位置を互いに対して調節し、それによって、ロボットアーム間の衝突のリスクを低減することができる。これは、以下により詳細に記載されている。示される実施形態では、レール１３０７は、バー又はレールコネクタ１３１１に接続されている。バー又はレールコネクタ１３１１は、台車１３０９に接続される。台車は、カラム１３０２に接続されている。他の配設が可能である。

【0129】

カラム１３０２は、第１の軸１３２３に沿って延在することができる。いくつかの実施形態では、第１の軸１３２３は、示されるようにｚ軸に平行である。いくつかの実施形態では、第１の軸１３２３は、垂直軸である。例えば、第１の軸１３２３は、システム１３００が載置される支持面又は床に対して垂直であり得る。

【0130】

台車１３０９は、第１の接合部１３１３によってカラム１３０２に取り付けられ得る。第１の接合部１３１３は、台車１３０９（及びしたがって調節可能なアーム支持体１３０５）がカラム１３０２に対して移動することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の接合部１３１３は、台車１３０９がカラム１３０２に沿って（例えば、カラム１３０２に沿って上下に）移動することを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、第１の接合部１３１３は、台車１３０９が第１の軸１３２３に沿って（例えば、第１の軸１３２３に沿って前後に）移動することを可能にするように構成されている。第１の接合部１３１３は、直線状又は角柱状の接合部を含むことができる。第１の接合部１３１３は、モータ式又は油圧式接合部などの電動接合部を含むことができる。第１の接合部１３１３は、調節可能なアーム支持体１３０５の第１の自由度（例えば、Ｚリフト）を提供するように構成され得る。

【0131】

調節可能なアーム支持体１３０５は、図示されるように第２の接合部１３１５を含むことができる。第２の接合部１３１５は、調節可能なアーム支持体１３０５の第２の自由度（傾斜）を提供するように構成され得る。第２の接合部１３１５は、調節可能なアーム支持体１３０５が、第１の軸１３２３とは異なる第２の軸１３２５を中心に回転することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第２の軸１３２５は、第１の軸１３２３に対して垂直である。いくつかの実施形態では、第２の軸１３２５は、第１の軸１３２３に対して垂直である必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、第２の軸１３２５は、第１の軸１３２３に対して鋭角である。いくつかの実施形態では、第２の軸１３２５は、ｙ方向に延在している。いくつかの実施形態では、第２の軸１３２５は、システム１３００が載置される支持面又は床に対して平行な平面内にあってもよい。第２の接合部１３１５は、回転接合部を含むことができる。第２の接合部１３１５は、モータ式又は油圧式接合部などの電動接合部を含むことができる。

【0132】

示される実施形態では、台車１３０９がカラム１３０２に対して第２の軸１３２５を中心に回転することができるように、台車１３０９とカラム１３０２との間に、第２の接合部１３１５が形成されている。他の実施形態では、第２の接合部１３１５は、他の場所に位置付けられ得る。例えば、第２の接合部１３１５は、台車１３０９とレールコネクタ１３１１との間、又はレールコネクタ１３１１とレール１３０７との間に位置付けられ得る。

【0133】

上述したように、第２の接合部１３１５は、調節可能なアーム支持体１３０５が、第２の軸１３２５を中心に回転することを可能にして、調節可能なアーム支持体１３０５の第２の自由度（傾斜）を可能にするように構成され得る。以下の図１６を参照してより詳細に説明するように、調節可能なアーム支持体１３０５を第２の軸１３２５を中心に回転させることにより、調節可能なアーム支持体１３０５の傾斜角の調節を可能にすることができる。すなわち、バー又はレール１３０７の傾斜角度は、第２の軸１３２５を中心に調節可能なアーム支持体１３０５を回転させることによって調節され得る（図１６を参照）。

【0134】

調節可能なアーム支持体１３０５は、図示されるように第３の接合部１３１７を含むことができる。第３の接合部１３１７は、調節可能なアーム支持体１３０５の第３の自由度（ピボットアップ）を提供するように構成することができる。第３の接合部１３１７は、レールコネクタ１３１１が第１の軸１３２３及び第２の軸１３２５とは異なる第３の軸１３２７を中心に回転することを可能にする、回転接合部として構成され得る。いくつかの実施形態では、第３の軸１３２７は、第２の軸１３２５に対して垂直であり得る。他の実施形態では、第３の軸１３２７は、第２の軸１３２５に対して平行である必要はない。例えば、第３の軸１３２７は、第２の軸１３２５に対して鋭角であってもよい。いくつかの実施形態では、第３の軸１３２７は、ｘ方向に延在している。いくつかの実施形態では、第３の軸１３２７は、システム１３００が載置される支持面又は床に対して平行な平面内にあってもよい。第３の軸１３２７は、第２の軸１３２５と同じ平面又は異なる平面内にあってもよい。調節可能なアーム支持体１３０５が、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように位置付けられるとき、第３の軸１３２７は、第１の軸１３２３に対して垂直であり得る。しかしながら、調節可能なアーム支持体１３０５が第２の接合部１３１５を中心に回転すると、第１の軸１３２３と第３の軸１３２７との間の角度は、変化し得る。いくつかの実施形態では、第３の軸１３２７は、レール１３０７に対して平行であり得る。

【0135】

回転接合部として構成されるとき、第３の接合部１３１７は、レールコネクタ１３１１が第３の軸１３２７を中心に回転することを可能にすることができる。レールコネクタ１３１１が第３の軸１３２７を中心に回転するとき、テーブル１３０１の縁部とレール１３０７との間の距離（例えば、ｙ方向に沿って測定される）は、調節され得る。例えば、レールコネクタ１３１１が図１３Ｂに示す位置から下方に回転するにつれて、テーブル１３０１の縁部とレール１３０７との間の距離は、増加することになる。したがって、第３の接合部１３１７は、レール１３０７のｙ方向に沿った位置付けの調節を可能にする自由度を提供するように構成され得る。更に、回転接合部として構成される場合、第３の接合部１３１７はまた、ｚ方向に沿ったレール１３０７の位置の更なる調節を可能にすることができる。例えば、レールコネクタ１３１１が図１３Ｂに示す位置から下方に回転するにつれて、レール１３０７の高さ（ｚ方向に沿った）は、減少することになる。いくつかの実施形態では、第３の接合部１３１７は、レール１３０７が、収容位置から上昇位置へと「二頭筋」タイプの様式で上方に枢動することを可能にすることができる。

【0136】

図１３Ｂで最も良く分かるように、示される実施形態では、第３の接合部１３１７は、レールコネクタ１３１１を台車に接続するレールコネクタ１３１１の第１の端部上に位置付けられる。レールコネクタ１３１１をレール１３０７に接続する、追加の接合部１３１９を、レールコネクタ１３１１の第２の端部に含めることができる。いくつかの実施形態では、第３の接合部１３１７及び追加の接合部１３１９の位置は、転換され得る。いくつかの実施形態では、追加の接合部１３１９は、第３の接合部１３１７及び追加の接合部１３１９が一緒に回転するように、第３の接合部１３１７に機械的に拘束される。例えば、第３の接合部１３１７及び追加の接合部１３１９は、４棒のリンケージを介して機械的に拘束され得る。機械的拘束のための他の方法がまた、可能である。第３の接合部１３１７と追加の接合部１３１９との間の機械的拘束は、レールコネクタ１３１１が第３の軸１３２７を中心に回転する際にレール１３０７の配向を維持するように構成され得る。例えば、第３の接合部１３１７と追加の接合部１３１９との間の機械的拘束は、レールコネクタ１３１１が回転すると、レール１３０７の上部表面（１つ又は２つ以上のロボットアームが装着され得る）が同じ方向に引き続き面するように構成され得る。図１３Ａ及び図１３Ｂの示される実施例では、レール１３０７の上面は、上向き（ｚ方向）に面している。第３の接合部１３１７と追加の接合部１３１９との間の機械的拘束は、レールコネクタ１３１１が回転する際にレール１３０７の上面が上向き（ｚ方向）に面することを維持するように構成され得る。いくつかの実施形態では、機械的制約は、ソフトウェア定義の拘束で置き換えることができる。例えば、第３の接合部１３１７及び追加の接合部１３１９の各々は、電動接合部とすることができ、ソフトウェアを使用して、各接合部の回転が共に拘束され得る。

【0137】

いくつかの実施形態では、第３の接合部１３１７は、（例えば、ｙ方向に沿って）カラム１３０２に向かう及びそれから離れるレール１３０７の直線変位を可能にするように構成されている、（上記で説明され、かつ図に示された回転性の接合部の代わりに）直線状の接合部又は角柱状の接合部を含むことができる。

【0138】

第３の接合部１３１７は、電動接合部を含むことができる。いくつかの実施形態では、第３の接合部１３１７は、モータ式又は油圧式接合部を含むことができる。

【0139】

調節可能なアーム支持体１３０５は、図示されるように第４の接合部１３２１を含むことができる。第４の接合部１３２１は、調節可能なアーム支持体１３０５に対して第４の自由度（並進）を提供するように構成され得る。例えば、第４の接合部１３２１は、レール１３０７が、例えば、テーブル１３０１、カラム１３０２、台車１３０９及び／又はレールコネクタ１３１１に対して前後に並進することを可能にするように構成され得る。レール１３０７は、第４の軸１３２９に沿って延在することができる。第４の接合部１３２１は、レール１３０７が第４の軸１３２９に沿って並進することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第４の軸１３２９は、第３の軸１３２７に対して平行であり得る。他の実施形態では、第４の軸１３２９は、第３の軸１３２７に対して非平行（例えば、鋭角）であり得る。いくつかの実施形態では、第４の軸１３２９は、第２の軸１３２５に対して垂直であり得る。他の実施形態では、第４の軸１３２９は、第２の軸１３２５に対して垂直でない角度（例えば、鋭角）であり得る。調節可能なアーム支持体１３０５が、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように位置付けられるとき、第４の軸１３２９は、第１の軸１３２３に対して垂直であり得る。しかしながら、調節可能なアーム支持体１３０５が第２の接合部１３１５を中心に回転すると、第１の軸１３２３と第４の軸１３２９との間の角度は、変化し得る。

【0140】

第４の接合部１３２１は、直線状又は角柱状の接合部を含むことができる。第４の接合部１３２１は、モータ式又は油圧式接合部などの電動接合部を含むことができる。示される実施形態では、第４の接合部１３２１は、バー又はレールコネクタ１３１１とレール１３０７との間に位置付けられる。

【0141】

以下に図１５Ａ及び図１５Ｂを参照してより詳細に説明されるように、レール１３０７の並進は、システム１３００のために（例えば、ｘ方向に沿って）増加した長手方向の到達を提供するように構成され得る。これにより、システム１３００の適応性を改善することができ、システム１３００をより広範な外科手術で使用することが可能になる。

【0142】

いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル１３０１に対するレール１３０７の可変位置付けを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、レール１３０７の位置は、テーブル１３０１の上部表面と平行である支持面平面１３３３の下に留まる。このことは、医療手術中に、テーブル支持面平面１３３３の上に滅菌野を維持する能力を改善することができるため、有利であり得る。手術環境では、医療用個人は、テーブルの表面の上に滅菌野を維持することを望む場合がある。したがって、テーブルの表面の上に位置付けられた機器については、要件が厳しくなる、又は手術が厳しくなる場合がある。例えば、テーブルの表面の上に位置付けられた機器は、ドレープである必要があり得る。したがって、アーム支持体がテーブルの表面の下に維持されることが望ましい場合があり、一部の医療用個人が、そのことを好む場合がある。いくつかの例では、アーム支持体がテーブルの表面の下に維持される場合、それはドレープである必要はなくてもよい。しかしながら、他の実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、レール１３０７がテーブル支持面平面１３３３の上に位置付けられるように、レール１３０７の位置を調節することができる。

【0143】

いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５は、テーブル支持面平面１３３３の下の位置で、ベース１３０３、カラム１３０２又はテーブル１３０１に取り付けられる。図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して以下で説明するように、このことは、調節可能なアーム支持体１３０５（及び任意の取り付けられたロボットアーム）を、調節可能なアーム支持体１３０５（及び任意の取り付けられたロボットアーム）がテーブル１３０１の下に収容される収容構成（図１８Ｂを参照）に移動させることを有利に可能にし得る。これは、既知の外科用ロボットシステムと比較したときに、システム１３００を、より嵩高にせず、かつ／又はより扱いにくくないものにするのに有利であり得る。

【0144】

アーム支持体１３０５の移動（例えば、第１、第２、第３、又は第４の接合部１３１３、１３１５、１３１７、１３２１のうちの１つ又は２つ以上の移動）は、いくつかの方法で制御及び／又は命令され得る。例えば、システム１３００は、ベッド（患者側）又は外科医コンソール上のいずれかのコントローラ（例えば、ペンダント）を含み得る。別の実施例として、ボタン（又は他の作動機構）は、調節可能なアーム支持体１３０５の構成要素のうちの１つ又は２つ以上（又は接続されたロボットアームのうちの１つ若しくは２つ以上）に含まれ得る。別の実施例として、調節可能なアーム支持体１３０５の移動は、例えば、ロボットのヌル空間内での調節する（外科医によって命令されるツール先端位置を維持しながら）ために、システムソフトウェアによって自動的に提供され得る。加えて、調節可能なアーム支持体１３０５の移動は、ツールが患者に挿入されないときに、セットアップ、展開、ドレーピング、又は他のワークフロー工程中にシステムソフトウェアによって自動的に提供され得る。他の実施例もまた、可能である。

【0145】

図１３Ａ及び図１３Ｂは、１つの調節可能なアーム支持体１３０５を含む一実施形態を示している。前述したように、いくつかのシステムは、１つ又は２つ以上のロボットアームを各々支持する、２つ以上の調節可能なアーム支持体１３０５を含むことができる。このようなシステムでは、各調節可能なアーム支持体は、上述のように構成され得る。更に、このようなシステムでは、各調節可能なアーム支持体を、独立して制御することができる。

【0146】

図１４Ａは、一実施形態による、テーブル１３０１の両側に装着された２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを有する、外科用ロボットシステム１４００Ａの端面図である。調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの各々は、上述のように構成され得る。示される実施形態では、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、テーブル１３０１の第１の側（例えば、図に示される右側）上に位置付けられており、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、テーブル１３０１の第２の側（例えば、図に示される左側）上に位置付けられている。第２の側は、第１の側とは反対であり得る。

【0147】

更に、第１のロボットアーム１４０２Ａは、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａのバー又はレール１３０７Ａに取り付けられて示されており、第２のロボットアーム１４０２Ｂは、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂのバー又はレール１３０７Ｂに取り付けられて示されている。示されるように、第１のロボットアーム１４０２Ａは、レール１３０７Ａに取り付けられたベース１４０４Ａを含む。第１のロボットアーム１４０２Ａの遠位端は、器具駆動機構１４０６Ａを含む。器具駆動機構１４０６Ａは、１つ又は２つ以上のロボット医療用器具又はツールに取り付けるように構成され得る。同様に、第２のロボットアーム１４０２Ｂは、レール１３０７Ｂに取り付けられたベース１４０４Ｂを含む。第２のロボットアーム１４０２Ｂの遠位端は、器具駆動機構１４０６Ｂを含む。器具駆動機構１４０６Ｂは、１つ又は２つ以上のロボット医療用器具又はツールに取り付けるように構成され得る。調節可能なアーム支持体１３０５と共に使用するように構成された例示的なロボットアームは、セクションＸＩＩＩでより詳細に説明される（図２１～図３０）を参照）。

【0148】

図１４Ａは、調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂが独立して制御及び位置付けられ得ることを示している。示されるように、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、第１の軸１３２３に沿って第１の高さに位置付けられており、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、第１の軸１３２３に沿って第２の高さに位置付けられている。いくつかの実施形態では、第２の高さは、第１の高さとは異なり、及びそれから独立していてもよい。他の実施形態では、第２の高さは、第１の高さに実質的に等しくてもよい。

【0149】

図１４Ａの実施形態では、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａの台車１３０９Ａは、第１の軸１３２３に沿って第１の高さに位置付けられており、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂの台車１３０９Ｂは、第１の高さとは異なる第１の軸１３２３に沿った第２の高さに位置付けられている。したがって、高さ差Ｈ１は、第１及び第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの台車１３０９Ａと台車１３０９Ｂとの間に存在し得る。他の実施形態では、第１及び第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの台車１３０９Ａ、１３０９Ｂは、同じ高さに位置付けられてもよい。

【0150】

更に、図１４Ａは、第１及び第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂのバー又はレールコネクタ１３１１Ａ、１３１１Ｂの位置を示しており、これはまた、異なる配向を有するように独立して調節され得る。例えば、示されるように、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａのレールコネクタ１３１１Ａは、下向きに回転し、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂのレールコネクタ１３１１Ｂは、上向きに回転する。示されるように、第１及び第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂのレール１３０７Ａとレール１３０７Ｂとの間に、高さ差Ｈ２が存在し得る。更に、この位置では、第１及び第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂのレールコネクタ１３１１Ａ、１３１１Ｂの各々は、第１の軸１３２３から異なる距離に位置付けられている。例えば、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａのレールコネクタ１３１１Ａは、第１の軸１３２３から第１の距離Ｄ１に位置付けられており、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂのレールコネクタ１３１１Ｂは、第１の軸１３２３から第２の距離Ｄ２に位置付けられている。この距離Ｄ１は、距離Ｄ２と異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、第１及び第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂのレールコネクタ１３１１Ａ、１３１１Ｂは、同じ程度に回転され得、及び／又は距離Ｄ１は、距離Ｄ２に等しくてもよい。

【0151】

図１４Ａは、調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂが各々、独立して位置付けられて、又は調節されて、ロボットアームが取り付けられて支持される異なる位置を提供することができることを示している。図１４Ａは、多くのうちの一実施例のみを示している。調節可能なアーム支持体１３０５は、連続的な移動（例えば、垂直又は長手方向）を有することができ、外科医又は臨床医によって所望されるような任意の点で停止され得る。これは、例えば、１つのセットのロボットアームを低くする必要があり、別のものを患者上に到達する必要がある場合など、特定のタイプの手術に有利であり得る、アーム支持体間の高さ差を作り出す際に有益であり得る。例えば、図１４Ａに示されるように、取り付けられたロボットアーム１４０２Ｂを有する第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、取り付けられたロボットアーム１４０２Ａを有する第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａよりも高く持ち上げられている。この位置は、患者が、例えば、腎摘出術において、その側（例えば、側臥位）にあるときに特に有用であり得るが、当業者は、差が他の手術においても有益であり得ることを理解するであろう。図１４Ｂ及び図１４Ｃは、追加の実施例を提供する。

【0152】

図１４Ｂは、一実施形態による腹腔鏡手術のために構成された２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂ及び複数のロボットアーム１４０２Ａ、１４０２Ｂ、１４０２Ｃ、１４０２Ｄを有する外科用ロボットシステム１４００Ｂの等角図である。示される実施形態では、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、第１のロボットアーム１４０２Ａを支持しており、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、第２のロボットアーム１４０２Ｂ、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、及び第４のロボットアーム１４０２Ｄを支持している。

【0153】

第１のロボットアーム１４０２Ａは、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａのレール１３０７Ａに沿って前後に並進するように構成され得る。すなわち、第１のロボットアーム１４０２Ａは、第４の軸１３２９Ａに沿って並進するように構成され得る。これは、レール１３０７Ａに対する第１のロボットアーム１４０２Ａの調節を可能にすることができる。同様に、第２のロボットアーム１４０２Ｂ、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、及び第４のロボットアーム１４０２Ｄは各々、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂのレール１３０７Ｂに沿って前後に並進するように構成され得る。すなわち、第２のロボットアーム１４０２Ｂ、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、及び第４のロボットアーム１４０２Ｄは、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂの第４の軸１３２９Ｂに沿って並進するように構成され得る。これにより、レール１３０７Ｂに対する第２のロボットアーム１４０２Ｂ、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、及び第４のロボットアーム１４０２Ｄの調節を可能になり得る。更に、第２のロボットアーム１４０２Ｂ、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、及び第４のロボットアーム１４０２Ｄの各々は、第２のロボットアーム１４０２Ｂと第３のロボットアーム１４０２Ｃと第４のロボットアーム１４０２Ｄとの各々の間の間隔を調節することができるように、レール１３０７Ｂに沿って独立して移動することができる。とりわけ、図１４Ｂは、いくつかの実施形態では、対応するアーム支持体１３０５の対応するレール１３０７に沿った各ロボットアーム１４０２の位置を独立して制御及び調節することができることを示している。

【0154】

更に、図１４Ｂは、第１のアーム支持体１３０５Ａと第２のアーム支持体１３０５Ｂとの間の高さ差の別の実施例を示している。示される実施形態では、患者１０は、腹腔鏡手術中に自身の側に位置付けられる。第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、第１のロボットアーム１４０２Ａが患者１０の上に到達することができるように、高位置（しかし、テーブル１３０１の表面の下方）に位置付けられている。示されるように、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、第２のロボットアーム１４０２Ｂ、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、及び第４のロボットアーム１４０２Ｄが患者の前方側にアクセスすることができるように、下方位置に位置付けられている。

【0155】

いくつかの実施形態では、ロボットアーム１４０２Ａ、１４０２Ｂ、１４０２Ｃ、１４０２Ｄのうちの１つ又は２つ以上は、腹腔鏡外科用器具又はツールを操作することができ、１４０２Ａ、１４０２Ｂ、１４０２Ｃ、１４０２Ｄのうちの他の１つ又は２つ以上は、患者内に腹腔鏡的に挿入されたカメラを操作することができる。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の腹腔鏡外科用器具及びカメラは、患者において１つ又は２つ以上の腹腔鏡ポートを通って延在するようにサイズ決め及び構成され得る。

【0156】

図１４Ｃは、一実施形態による腹腔鏡手術のために構成された２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂ及び複数のロボットアーム１４０２Ａ、１４０２Ｂ、１４０２Ｃ、１４０２Ｄ、１４０２Ｅを有する外科用ロボットシステム１４００Ｃの等角図である。示される実施形態では、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、第１のロボットアーム１４０２Ａ及び第２のロボットアーム１４０２Ｂを支持しており、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、第４のロボットアーム１４０２Ｄ、及び第５のロボットアーム１４０２Ｅを支持している。

【0157】

示される実施形態では、患者１０を支持するテーブル１３０１は、床に対してある角度で位置付けられている。すなわち、例えば、図１４Ｂに示されるように、テーブル表面平面１３３３は、平行であるよりもむしろ、支持面平面１３３１に対して角度を付けられている。テーブル１３０１の下側に位置付けられた第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、第１のロボットアーム１４０２Ａ及び第２のロボットアーム１４０２Ｂが患者１０にアクセスすることができるように、低位置に位置付けられ得る。示されるように、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、第３のロボットアーム１４０２Ｃ、第４のロボットアーム１４０２Ｄ、及び第５のロボットアーム１４０２Ｅが患者１０の上に到達して、アクセスすることができるように、より高い位置（テーブル支持面１３３３よりも低くてもよい）に位置付けられる。

【0158】

図１５Ａは、一実施形態による、調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの位置を調節するように並進するように構成された２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを有する、外科用ロボットシステムの等角図である。前述したように、調節可能なアーム支持体１３０５は、レール１３０７がベース１３０３、カラム１３０２、テーブル１３０１、台車１３０９及び／又はレールコネクタ１３１１に対して第４の軸１３２９に沿って並進することを可能にするように構成された第４の接合部１３２１を含むことができる。図１５Ａは、２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを含む実施形態では、各調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂのレール１３０７Ａ、１３０７Ｂが、他のレールとは独立して、その対応する軸１３２９Ａ、１３２９Ｂに沿って並進することができることを示している。例えば、図１５Ａでは、レール１３０７Ａは、軸１３２９Ｂに沿って前後に並進することができ、レール１３０７Ｂから独立して、軸１３２９Ａに沿って前後に並進することもできる。

【0159】

他の実施形態では、レール１３０７は、軸１３２９に沿って並進するように構成されていない。例えば、いくつかの実施形態では、長いレール１３０７を、並進レールの代わりに使用することができる。いくつかの実施形態では、レール１３０７の並進は、システムの全体的な汎用性及び適応性を依然として維持しながら、より短いレール１３０７を使用することを可能にする。いくつかの実施形態では、（並進を伴う又は伴わない）より短いレール１３０７は、システムがテーブル１３０１の下に収容される能力を改善することができる（図１８Ｂを参照）。

【0160】

図１５Ｂは、一実施形態による、内視鏡手術のために構成された調節可能なアーム支持体１３０５及びロボットアーム１４０２を有する、外科用ロボットシステム１５００Ｂの等角図である。図１５Ｂは、いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５を含むシステムが、例えば、尿管鏡検査などの内視鏡手術において有用であり得る長い長手方向の運動範囲を提供するように構成され得ることを示しており、ここで、内視鏡は、鼠径領域を通って患者内に挿入されている。例えば、図１５Ｂに示されるように、レール１３０７は、テーブル１３０１の足部に向かって全面的に並進させることができる。そこから、アーム１４０２は、更に長手方向に延在して、鼠径領域へのアクセスのために、患者１０の脚部の間に器具を位置付けることができる。１つのロボットアーム１４０２のみが図１５Ｂに示されているが、他の実施形態では、同じ調節可能なアーム支持体１３０５又は追加のアーム支持体１３０５上のいずれかに装着された複数のロボットアームは、内視鏡手術で使用するように構成され得る。図１５Ｂは、内視鏡手術の一実施例のみを提供する。調節可能なアーム支持体１３０５を含むシステムは、例えば、気管支鏡検査などの他のタイプの内視鏡手術で使用され得る。

【0161】

図１６は、一実施形態による、傾斜が可能なレール１３０７を有して構成された調節可能なアーム支持体１３０５を有する、外科用ロボットシステム１６００の等角図である。先で考察されるように、アーム支持体は、アーム支持体１３０５が傾くことを可能にするように構成された第２の接合部１３１５を含むことができる。図１６の示される実施形態では、第２の接合部１３１５は、台車１３０９とレールコネクタ１３１１との間に位置付けられているが、先で考察されるように、第２の接合部１３１５の他の位置が可能である。第２の接合部１３１５は、第２の軸１３２５を中心に回転し、又はアーム支持体１３０５の調節を提供するように構成された回転接合部であり得る。図１６に示されるように、第２の軸１３２５を中心とした回転、又はアーム支持体１３０５の調節を提供することによって、軸１３２９の傾斜角１３３５を調節することができる。傾斜角１３３５は、例えば、軸１３２９（レール１３０７の）と、ｘ軸、支持面平面１３３１、又はテーブル表面平面１３３３との間で測定され得る。

【0162】

いくつかの実施形態では、第２の継手１３１５は、テーブル１３０１に対するレールの傾きを可能にする。いくつかの実施形態では、テーブル１３０１はまた、（例えば、トレンデレンブルク位置へ）枢動する、又は傾くことができ、第２の接合部１３１５は、調節可能な支持アーム１３１５がテーブル１３０１の枢動又は傾きに従うことを可能にすることができる。これにより、テーブル１３０１が枢動する又は傾く際に、外科用アーム１４０２が患者１０及び／又はテーブル１３０１に対して位置ａに留まることを可能にすることができる。これは、外科医又は臨床医が、テーブル１３０１を手術中に枢動する、又は傾けることを所望する場合があるため、有利であり得る。いくつかの実施形態では、第２の接合部１３１５は、枢動し、又は傾いて、テーブルが傾くときに、レール１３０７がテーブル１３０１との平行を維持することを可能にする。いくつかの実施形態では、レール１３０７は、テーブル１３０１と平行なままである必要はない。

【0163】

図１７Ａ及び図１７Ｂは、調節可能なアーム支持体１３０５を含むシステムが、医療用撮像装置のための改善されたアクセスを提供し得ることを示している。上述のように、調節可能なアーム支持体１３０５の位置は、Ｃアームなどの医療用撮像装置へのアクセスを可能にするか、又はそれに適応するように調節され得る。医療用撮像装置の改善されたアクセスを提供することに加えて、調節可能なアーム支持体はまた、臨床医のための改善されたアクセスを提供する。

【0164】

図１７Ａは、一実施形態による、医療用撮像装置１７０２のＣアーム１７０４へのアクセスを可能にするように位置付けられた調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを有する、外科用ロボットシステム１７００Ａの等角図である。図示されるように、第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂは、医療用撮像装置のＣアーム１７０４の下に位置付けられるように、床の近くに位置付けられている。第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、ロボットアームが患者にアクセスすることができるように、テーブル１３０１の近くに位置付けられている。

【0165】

図１７Ｂは、別の実施形態による、医療用撮像装置１７０２のＣアーム１７０４へのアクセスを可能にするように位置付けられた調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを有する、外科用ロボットシステム１７００Ｂの等角図である。示される実施形態では、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａは、Ｃアーム１７０４が第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａを部分的に取り囲むように、テーブル１３０１の近くに位置付けられている。

【0166】

調節可能なアーム支持体１３０５の調節可能性は、システムが他のタイプの医療用撮像装置と同様に共に機能することを有利に可能にすることができる。

【0167】

図１８Ａ及び図１８Ｂは、調節可能なアーム支持体１３０５を含むシステムが、調節可能なアーム支持体１３０５及び対応するロボットアーム１４０２が好都合なことにテーブル１３０１の下に収容されることを可能にするように構成され得ることを示している。これは、そのシステムがいくつかの外科用ロボットシステムよりも、より嵩高にせず、かつ／又はより扱いにくくないものにするのに有利であり得る。調節可能なアーム支持体１３０５は、収容構成（図１８Ｂ）と展開構成（図１８Ａ）との間で移行することができる。

【0168】

図１８Ａは、一実施形態による、展開構成に位置付けられていた調節可能なアーム支持体１３０５を有する外科用ロボットシステム１８００Ａの等角図である。図示されるように、調節可能なアーム支持体１３０５は、レール１３０７がテーブル１３０１の側面に隣接して位置付けられ、かつロボットアーム１４０２が患者１０にアクセスするように展開されるように調節されている。図１８Ａはまた、ベース１３０３が凹部１３３７を含むことができることを示している。凹部１３３７は、例えば、図１８Ｂに示されるように、収容構成でアーム支持体１３０５を受容するように構成され得る。

【0169】

図１８Ｂは、一実施形態による、収容構成に位置付けられた調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを有する外科用ロボットシステム１８００Ｂの等角図である。図示されるように、各アーム支持体のバー又はレール１３０７Ａ、１３０７Ｂは、ベース１３０３の凹部１３３７内に受容されている。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１４０２Ａ、１４０２Ｂ、１４０２Ｃは、図示されるように、アーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの上に折り重なることができる。例えば、図１８Ｂに示されるように、アーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂがテーブル１３０１の下の凹部１３３７に格納された状態での収容構成は、システムをより嵩高にせず、かつ／又はより扱いにくくないものにするのに有利であり得る。他の実施形態では、アーム支持体及びロボットアームの両方を、ベース１３０３内の凹部に格納することができる。本明細書に記載される実施形態は、テーブルに対して低い位置にあるアーム支持体を示すが、他の実施形態では、調節可能なアーム支持体は、テーブルの上方の上昇又は懸架位置から提供され得る。懸架位置におけるこれらの調節可能なアーム支持体は、独立した調節可能性、互いに対する高さ差、傾斜、及び長手方向の並進を含む、下方に位置付けられたものと同様の属性を有することができる。

【0170】

いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５を含むシステムは、移動可能であるように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ベース１３０３は、システムが容易に再配置されることを可能にするホイールを含むことができる（例えば、図１４Ａを参照）。例えば、システムは、それを床から持ち上げて、移動する、別個の輸送カートを有することができる。いくつかの実施形態では、システムは、手術室に恒久的に固定されない。

【0171】

図１９は、一実施形態による、調節可能なアーム支持体を有する外科用ロボットシステムを操作するための方法１９００を示すフローチャートである。例えば、方法１９００は、図１３Ａ～図１８Ｂを参照して上述したシステムのうちのいずれかを動作させるために使用され得る。いくつかの実施形態では、方法１９００は、メモリに記憶されたコンピュータ可読命令として記憶され得る。プロセッサは、メモリにアクセスし、方法１９００を実行するためにコンピュータ可読命令を実行することができる。

【0172】

方法１９００は、コマンドを受信することを含むブロック１９０２で開始する。いくつかの実施形態では、コマンドは、医師、看護師、医師助手、外科医スタッフなどから受信される。コマンドは、第１のロボットアーム、ロボットの第１のアームのエンドエフェクタに連結された医療用器具、及び／又は第１のロボットアームのベースに連結されたアーム支持体のうちの少なくとも１つの位置付けに関連し得る。いくつかの実施形態では、コマンドは、システムを収容又は展開するコマンドであってもよい。

【0173】

いくつかの実施形態では、第１のコマンドは、少なくとも１つの接合部を作動させて、カラムの垂直軸に沿ったアーム支持体の位置を調節し、第２のコマンドは、アーム支持体を枢動させるために第２の接合部を作動させ、第３のコマンドは、アーム支持体を傾けるために第３の接合部を作動させ、かつ第４のコマンドは、アーム支持体の長手方向の並進を引き起こす。

【0174】

ブロック１９０４において、方法１９００は、受信されたコマンドに基づいて、調節可能なアーム支持体の少なくとも１つの接合部を作動させて、アーム支持体のバー又はレールの位置を調節することを含む。例えば、方法１９００は、第１の接合部、第２の接合部、第３の接合部、及び／又は第４の接合部のうちの１つ又は２つ以上を作動させてもよい。これは、アーム支持体を、その自由度のうちの１つ又は２つ以上で移動させることができる。

【0175】

方法１９００は、アーム支持体、第１のロボットアーム、及び第２のロボットアームを、テーブルの下の収容位置から持ち上げることと、アーム支持体、第１のロボットアーム、及び第２のロボットアームを、テーブルに隣接して位置付けることと、第１のコマンド、第２のコマンド、第３のコマンド、又は第４のコマンドのうちの少なくとも１つを介して、テーブルに対するアーム支持体の位置を調節することと、外科手術の準備として、支持接合部のレールに沿って第２のロボットアームに対する第１のロボットアームの位置を調節することと、を更に含み得る。いくつかの実施形態では、アーム支持体は、テーブルの上部表面の下に位置付けられている。

【0176】

いくつかの実施形態では、方法１９００は、運動学モデルに基づいて、１つ又は２つ以上のコマンドを実行するためのコントローラによって実行され、１つ又は２つ以上のコマンドは、第１のロボットアーム、ロボットの第１のアームのエンドエフェクタに連結された医療用器具、並びに第１のロボットアームのベース及び患者支持テーブルを支持するカラムに連結されたアーム支持体のうちの１つ又は２つ以上の位置付けを制御し、アーム支持体は、少なくとも１つの接合部と、第１のロボットアームを支持するように構成されたレールと、を含む。

【0177】

図２０は、一実施形態による、調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂを有する外科用ロボットシステム２０００のブロック図である。図示されるように、システム２０００は、メモリ２００４と通信するプロセッサ２００２を含む。プロセッサ２００２及びメモリ２００４は、例えば、上述の方法１９００を実行するように構成され得る。

【0178】

システムはまた、テーブル１３０１を含む。示される実施形態では、２つの調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂは、テーブル１３０１に連結されている。調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂは、テーブル１３０１、テーブルを支持するカラム１３０２、又はカラムを支持するベース１３０３に連結され得る。調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの各々は、プロセスが調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの位置を調節することができるように、プロセッサ２００２と通信している。

【0179】

示される実施形態では、一セットのロボットアームは、調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの各々に取り付けられている。例えば、ロボットアーム１４０２Ａ、１４０２Ｂは、調節可能なアーム支持体１３０５Ａに連結されており、ロボットアーム１４０２Ｃ、１４０２Ｄは、調節可能なアーム支持体１３０５Ｂに連結されている。他の実施形態では、他の数のロボットアーム（例えば、１つ、３つ、４つなど）を、各アーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂに連結することができる。例示的なロボットアームは、以下のセクションＸＩＩＩに記載されている。いくつかの実施形態では、アーム支持体が複数のロボットアームを支持すると、アーム支持体の剛性を高めることができる。この増加した剛性は、複数のアームと共に使用されるときに安定性の追加効果を提供し、これにより、外科的プロセス中にロボットアームの揺れを低減することができる。

【0180】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２００２は、コマンドを受信したことに応じて、第１の軸に沿ったバー又はレールの位置を調節するために、メモリ２００４に記憶された命令を実行するように構成されている。コマンドは、アーム支持体に連結されたロボットアームに連結されたロボット医療用ツールの位置を調節するためのコマンドを含むことができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２００２は、医師が選択したセットに応答して、システムに、少なくともレール又はアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの位置を調節させる命令を実行するように更に構成されている。いくつかの実施形態では、プロセッサ２００２は、ロボットアームと、テーブル、患者、追加のロボットアーム、及び医療用撮像装置のうちの少なくとも１つとの間の衝突を回避するために、システム２０００に、少なくともレールの位置を調節させる命令を実行するように更に構成されている。システム２０００は、システムの環境内の他のもの（例えば、ペンダント、スティラップ、ベッドレール上にクリップ留めするもの、看護師など）との衝突を回避するように更に構成されてもよい。衝突回避に加えて、プロセッサ２００２は、ロボットアーム１４０２Ａ、１４０２Ｂ、１４０２Ｃ、１４０２Ｄの姿勢を最適化するか、又はそれらの操作性を改善するように、アーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂの位置を調節するように更に構成され得る。

【0181】

ＸＩＩＩ．調節可能なアーム支持体と関連付けられたロボットアーム
上述の調節可能なアーム支持体は、テーブル、カラム、又はベースに装着されるように構成され得、調節可能なアーム支持体上に位置付けられたロボットアームを支持するように調節可能（様々な自由度で移動可能）であり得る。調節可能なアーム支持体を、テーブルの表面の下に装着するように構成することができるため、いくつかの実施形態によれば、特定のタイプのロボットアームを、調節可能なアーム支持体と共に用いることが有利であり得る。いくつかの実施形態では、アーム支持体（複数可）及び／又はそれに連結されたロボットアームは、テーブルの表面の上に少なくとも部分的に又は全体的に装着され得る。このセクションは、上述の調節可能なアーム支持体と共に使用するように構成されたロボットアームの特定の特徴を概説する。

【0182】

このセクションで説明されるロボットアームは、テーブル頂部及び他のロボットアームとの衝突などの課題に直面し得る、テーブル頂部（例えば、テーブル頂部の下）に対する低マウント位置に対して最適化され得る。しかしながら、このセクションで説明されるロボットアームが、低マウント位置に限定されず、テーブルの表面の上に位置付けられるか、又は患者の上に懸架されるアーム支持体に取り付けられたときに有益である特徴を含むことを、当業者は理解するであろう。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、ロボットアームへのより大きい適応性を提供するために、少なくとも１つの冗長な自由度を有するいくつかの自由度（例えば、７自由度）を含む。本明細書で使用するとき、冗長な自由度を有するロボットアームは、所与のタスクを実行するのに必要な自由度よりも多くの自由度を含むものの１つとすることができ、多種多様な方法でタスクを達成することができる。例えば、冗長な自由度を有するロボットアームは、患者の所望の場所にエンドエフェクタ（例えば、ツールの端部）を位置付けるために必要な自由度よりも多くの自由度を含むことができ、多種多様な方法でエンドエフェクタの所望の位置を達成することができる。

【0183】

このセクションで説明されるロボットアームは、空間内の所与の点（例えば、本明細書で使用されるような「遠隔中心」、遠隔中心は、ロボットシステムの物理的な外旋接合部が物理的に遠隔中心に位置されていない状態で、医療用器具が中心として回転する固定点と見なすことができる。）を中心に、エンドエフェクタでツールを回転させる一方で、いくつかの実施形態では、遠隔中心の下（例えば、テーブルトップの下）のマウント点によって、支持されるように更に最適化され得る。ロボットアームは、他のロボットアーム（複数可）に近接して（例えば、画定された距離内で）動作するように最適化され得る。

【0184】

いくつかの実施形態では、このセクションで説明されるロボットアームは、手術室で発生し得る１つ又は２つ以上の問題に対処（例えば、緩和、解決、又は排除）することができる。例えば、本出願に記載されるロボットアーム及びシステムがアドレスに対処するように設計された問題は、限定された空間内で動作することを含み得る。具体的には、空間は、テーブルの下から来るロボットアームを有するシステムに限定され得る。本出願に記載されているロボットアーム及びシステムがアドレスに対処するように設計された問題は、他のロボットアーム及び／又は環境内の他の対象（例えば、テーブル、患者、医師、医療用撮像装置など）との衝突を含み得る。加えて、本出願に記載されるロボットアーム及びシステムがアドレスに対処するように設計された問題は、テーブルの下から来るシステムと関連付けられた課題を含み得る。このようなシステムは、例えば、（例えば、テーブルとの）衝突を回避するために、ロボットアームが、腹腔鏡ポート（例えば、腹壁ヘルニア手術）の上に位置付けられた患者の場所にアクセスするために、ツールを位置決めしなければならない特定の外科手術を実行するための追加の適応性を必要とし得る。本明細書に記載されるロボットアームの特徴及び利点は、以下の図２１～図３０の考察から明らかになるであろう。

【0185】

図２１は、一実施形態による、ロボットアーム２１００の等角図である。ロボットアーム２１００は、上述の調節可能なアーム支持体（複数可）１３０５と共に使用するように構成され得る。ロボットアーム２１００は、近位部分２１０１と遠位部分２１０３との間に延在している。近位部分２１０１は、調節可能なアーム支持体１３０５を装着するか、又は取り付けるように構成され得る。例えば、ロボットアーム２１００の近位部分２１０１は、調節可能なアーム支持体１３０５のバー、トラック、又はレール１３０７を装着するか、又は取り付けるように構成され得る。上述したように、調節可能なアーム支持体１３０５は、ロボットアーム２１００をテーブルに対して位置付けるために、１つ又は２つ以上の自由度で構成され得る。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５及び／又はロボットアーム２１００は、収容状態と展開状態との間で移行するように構成されている。収容状態では、調節可能なアーム支持体１３０５及びロボットアーム２１００は、テーブルの下に位置付けられてもよい（例えば、図１８Ｂを参照）。展開状態では、ロボットアーム２１００の少なくとも一部分は、テーブルの表面の上に延在していてもよい（例えば、図１８Ａを参照）。調節可能なアーム支持体１３０５は、展開状態でテーブルの表面の下に位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５（又はそのバー又はレール１３０７）は、展開状態でテーブルの表面の上に位置付けられてもよい。

【0186】

器具駆動機構（ＩＤＭ）（instrument drive mechanism）とも称される器具ドライバ２１１５は、ロボットアーム２１００の遠位部分２１０３に位置付けられ得る。器具ドライバ２１１５は、医療用器具を取り付けるか、又は接続するように構成され得る。器具は、例えば、腹腔鏡器具、内視鏡器具、カメラなどであり得る。器具ドライバ２１１５は、器具を作動させるように構成され得る。例えば、器具ドライバ２１１５は、器具を作動させるように構成された１つ又は２つ以上のモータ、プーリ、巻取車軸、又はケーブルを含み得る。後述するように（セクションＸＩＶを参照されたい）、ロボットアーム２１００と関連付けられた挿入機構は、ロボットアーム２１００の遠位部分２１０３に含まれてもよく、軸に沿って器具の少なくとも一部分を挿入（又は後退）するように構成され得る。以下に説明するように、挿入機構は、ロボットアーム２１００自体の部分として（例えば、図２１）、又は器具ドライバ２１１５に取り付けられた器具の部分として（例えば、図２４）構成され得る。

【0187】

ロボットアーム２１００は、連続的に配置された複数の構成要素を含み得る。構成要素は、ロボットアーム２１００の移動又は関節運動を可能にするように構成された１つ又は２つ以上の接合部（例えば、モータ式又は油圧式接合部）によって接続され得る。示されるように、いくつかの実施形態では、接合部は、図２１に示されるように、肩部２１１７、肘部２１１９、及び手首部２１２１にグループ化され得る。すなわち、いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００は、肩部２１１７と、肘部２１１９と、手首部２１２１と、を含み、肩部２１１７、肘部２１１９、及び手首部２１２１のうちの１つ又は２つ以上は、複数の接合部を含むことができる。例えば、示される実施例では、肩部２１１７は、３つの接合部を含んでおり、肘部２１１９は、１つの接合部を含んでおり、かつ手首部２１２１は、２つの接合部を含んでいる。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、肩部２１１７、肘部２１１９又は手首部２１２１のうちの１つ又は２つ以上は、ロボットアーム２１００に２つ以上の自由度を提供することができる。例えば、示される実施形態では、肩部２１１７は、３つの自由度を提供するように構成されており、肘部２１１９は、１つの自由度を提供するように構成されており、かつ手首部２１２１は２つの自由度を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、手首部は、いくつかの実施形態に従って、ロボットアーム２１００が少なくとも７自由度を含むことができるように、挿入自由度を含むことができる。他の実施形態では、肩部２１１７、肘部２１１９又は手首部２１２１は、他の数の接合部で構成されてもよく、及び／又は他の数の自由度を提供することができる。

【0188】

肩部２１１７は、ロボットアーム２１００の近位部分２１０１に概ね位置し得る。手首部２１２１は、ロボットアーム２１００の遠位部分２１０３に概ね位置し得る。肘部２１１９は、近位部分２１０１と遠位部分２１０３との間に概ね位置し得る。いくつかの実施形態では、肘部２１１９は、近位リンク２１０９と遠位リンク２１１１との間に位置している。いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００は、図２１に示されるもの以外の他の接合部又は接合部の領域を含むことができる。例えば、ロボットアーム２１１は、肘部２１１９と手首部２１２１との間、及び／又は肘部２１１０と肩部２１１７との間に第２の肘部（１つ又は２つ以上の接合部を含む）を含み得る。

【0189】

図２１のロボットアーム２１００の様々な自由度は、矢印で示されている。矢印は、各自由度によって提供される運動を示すことを意図している。示される実施形態は、以下の自由度を含む。全ての実施形態において、自由度が全て含まれる必要はなく、他の実施形態では、更なる自由度を含むことができる。様々な自由度を提供する接合部は、例えば、モータ式接合部又は油圧式接合部などの電動接合部であり得る。

【0190】

示されるように、ロボットアーム２１００は、肩部の並進を可能にする自由度２１５１を含む。この自由度は、ロボットアーム２１００がアーム支持体１３０５に沿って移動することを可能にし得る。例えば、この自由度は、ロボットアーム２１００がアーム支持体１３０５に沿って、例えば、アーム支持体のレール１３０７に沿って直線的に移動することを可能にすることができる。複数のロボットアーム２１００がアーム支持体１３０５に取り付けられるとき、並進は、異なるアーム間の衝突のリスクを有利に低減する。

【0191】

ロボットアーム２１００はまた、肩部のヨーを可能にする自由度２１５３を含むことができる。自由度２１５３は、例えば、ベース２１０５に対する肩部ハウジング２１０７（及び対応するロボットアーム２１００の残りの部分）の回転を可能にすることができる。

【0192】

ロボットアーム２１００はまた、肩部のピッチングを可能にする自由度２１５５を含むことができる。この自由度２１５５は、例えば、肩部ハウジング２１０７に対する近位リンク２１０９の調節を可能にすることができる。例えば、この自由度を使用して、近位リンク２１０９の角度を調節することができる。

【0193】

肩部２１１７は、肩部ヨー自由度２１５３及び肩部ピッチ自由度２１５５を提供するように構成され得る。例えば、肩部２１１７は、アーム支持体１３０５の近くに１つ又は２つ以上の接合部を含むことができ、これは、近位リンク２１０９がアーム２１００のベース２１０５から任意の方向に向くことを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、これらの肩部の自由度は、近位リンク及び遠位リンクが、例えば、遠隔中心に向かって内側に向くように配置され得る（例えば、図２２を参照）。

【0194】

ロボットアーム２１００はまた、肘部ピッチを可能にする自由度２１５７を含むことができる。この自由度２１５７は、近位リンク２１０９に対する遠位リンク２１１１の調節を可能にすることができる。例えば、この自由度２１５７は、遠位リンク２１１１と近位リンク２１０９との間の角度の調節を可能にすることができる。この自由度は、肘部２１１９によって提供され得る。いくつかの実施形態では、この自由度は、遠位リンク２１１１及び近位リンク２１０９が、（例えば、単一平面又は平行平面内で）位置合わせされたままであることを確実にするピボット接合部によって提供される。この位置合わせは、アームが互いに離れるように扇形に広がり、互いから離れたままであるため、アーム間の衝突のリスクを有利に低減する。更に、以下に記載されるように、手首部２１２１の運動の向上（例えば、多自由度を提供する）に起因して、肘部２１１９における運動が最小化され得、ロボットアーム２１００の最速の運動は、手首部２１２１で生じる。

【0195】

ロボットアーム２１００はまた、手首部ヨーを可能にする自由度２１５９を含むことができる。この自由度２１５９は、遠位リンク２１１１に対して遠位リンク２１１１に接続された構成要素の調節を可能にすることができる。例えば、この自由度２１５９は、挿入軸本体２１１３又は器具ドライバ２１１５と遠位リンク２１１１との間の調節を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、この自由度２１５９は、遠位リンク２１１１に対する遠位リンク２１１１に取り付けられた構成要素の回転角度を調節するために使用される。回転は、例えば、遠位リンク２１１１の軸の周りで測定され得る。

【0196】

ロボットアーム２１００はまた、手首部ピッチを可能にする自由度２１６１を含むことができる。この自由度２１６１は、遠位リンク２１１１に対して遠位リンク２１１１に接続された構成要素の更なる調節を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、この自由度２１６１は、遠位リンク２１１１に接続された構成要素と遠位リンク２１１１との間の傾斜角の調節を可能にする。

【0197】

ロボットアーム２１００はまた、器具ドライバのロールを可能にする自由度２１６３を含むことができる。この自由度２１６３は、器具ドライバに取り付けられた器具（又は器具ドライバ自体）が、その軸の周りをローリングすることを可能にするように構成され得る。

【0198】

いくつかの実施形態では、手首部２１２１は、手首部ヨー、手首部ピッチ、及び器具ドライバのロールの自由度を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、手首部２１２１は、いくつかの実施形態では、部分的に球形又は球形の接合部を含んでもよい。手首部２１２１は、ロボットアーム２１００が、ロボットアームの他のリンクの動きを最小限に抑えながら、ロボットアーム２１００に接続された器具を遠隔中心の周りでピッチ及びヨーすることを可能にし得る。換言すれば、手首部２１２１は、肘部２１１９などのロボットアーム２１００の他の部分上で運動を最小限に抑えることを可能にし得る。手首部２１２１は、ロボットアーム２１００全体を移動させることなく、器具又はツールを患者の近くに送達することを可能にし、それによって、ロボットアーム２１００と環境内の他の物体との間の衝突のリスクを低減することができる。

【0199】

挿入自由度２１６５はまた、ロボットアーム２１００と関連付けられ得る。挿入自由度は、器具の軸又は器具ドライバ２１１５の軸に沿って器具ドライバ機構２１１５に取り付けられた器具（又はツール）の挿入（又は後退）を可能にするように構成され得る。挿入軸と称され得るこの軸は、上で考察される器具ドライバのロールの自由度２１６３の回転軸と同軸であり得る。いくつかの実施形態では、器具は、挿入軸を介して患者の特定の深さに挿入され得る。器具は、器具ドライバ２１１５内に保持され得、器具ドライバ２１１５は、挿入軸本体２１１３に対して並進することができる。いくつかの実施形態では、挿入軸（又は挿入自由度）は、患者の挿入深さをツールシャフトのピッチ及びヨー運動（例えば、手首部２１２１によって引き起こされる）から分離することを可能にする。すなわち、いくつかの実施形態では、アーム２１００の運動又は関節運動を必要とせずに、器具の挿入を達成することができる。

【0200】

上述したように、いくつかの実施形態では、挿入自由度は、ロボットアーム２１００によって提供され得る（例えば、ロボットアーム２１００に構築され得る）。図２１のロボットアーム２１００は、ロボットアーム２１００によって、挿入自由度が提供され得る（例えば、ロボットアーム２１００に構築され得る）一実施形態を示している。図示されるように、ロボットアーム２１００は、遠位リンク２１１１に、（手首部２１２１のうちの１つ又は２つ以上の接合部を介して）取り付けられた挿入軸本体（又はハウジング）２１１３を含む。挿入軸本体２１１３は、軸に沿って延在することができる。挿入軸本体２１１３の軸は、挿入軸に対して平行であり得る。器具ドライバ２１１５は、挿入軸本体２１１３に取り付けられ得る。器具ドライバ２１１５と挿入軸本体２１１３との間の接合部は、器具ドライバ２１１５が、挿入軸本体２１１３に沿って（例えば、挿入軸本体２１１３に沿って前後に）並進することを可能にするように構成され得る。器具ドライバ２１１５が挿入軸本体２１１３に沿って並進すると、器具ドライバ２１１５に取り付けられた器具は、挿入軸に沿って挿入（又は後退）され得る。

【0201】

いくつかの実施形態では、挿入自由度（ロボットアーム２１００の遠位部分２１０３にも提供される）と組み合わされた手首部２１２１（ロボットアーム２１００の遠位部分２１０３上に位置付けられている）は、特に上で考察される調節可能なアーム支持体１３０５と組み合わせて展開されるときに、固有の利点を提供することができる。例えば、この構成は、収容され、その後コンパクトな方法で展開され得る、１つ又は２つ以上のロボットアーム２１００を提供することができる。これは、例えば、衝突回避の助けとなり、ロボットアーム２１００を、エンドエフェクタが切開部の上方にあるセットアップでより良い結果又は有用にすることができる。

【0202】

いくつかの実施形態では、挿入自由度は、ロボットアーム２１００に取り付けられた器具によって提供され得る（例えば、その中に構築され得る）。例えば、器具は、器具の少なくとも一部分が挿入軸に沿って挿入されることを可能にする、器具ベースの挿入構造体を含むことができる。この実施形態では、ロボットアームは、挿入自由度が器具自体に組み込まれるので、自由度を失う。このような実施形態では、器具ドライバ２１１５は、例えば、遠位リンク２１１１に（手首部２１２１の１つ又は２つ以上の接合部を介して）取り付けられ得る。器具は、ハンドル及びシャフトを含むことができる。器具ハンドルは、器具ドライバ２１１５に取り付けられてもよく、器具は、（例えば、ハンドルに対する）器具軸に沿った器具の少なくとも一部分の挿入を提供することができる。挿入自由度が、ロボットアーム２１００に取り付けられた器具によって提供され得る（例えば、その中に構築され得る）実施形態の実施例は、図２４を参照して以下でより詳細に説明される。

【0203】

いくつかの実施形態では、６つ以上の自由度（例えば、７つ又は８つ）が、ロボット医療手術を実行するのに十分な操作性を提供することが望ましい場合がある。例えば、３つの自由度を有するロボットアームを有して、３次元空間（例えば、遠隔中心の周りで器具のピッチ、ヨー、及びロールを制御する３つの追加の自由度がある）に、器具を位置付けることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、必要とされる６自由度を超える更なる自由度を含むことが有利であり得る。これらの自由度は、冗長な自由度と称され得る。冗長な自由度は、腕の姿勢を最適化し、かつ衝突を回避するために、例えば、マルチアームセットアップにおいて有利であり得る。いくつかの実施形態では、冗長な自由度は、器具位置及びベース位置を静止状態に維持しながら、ロボットアームを再配置することを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００は、３、４、５、６、７、８、９、１０、又はそれ以上の自由度を含む。いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の冗長な自由度を含む。

【0204】

説明される多自由度に適応するために上述した機構を有するロボットアーム２１００に加えて、ロボットアーム２１００が装着される（及び他のロボットアームがまた装着され得る）アーム支持体１３０５はまた、前述のセクションで考察されるような更なる自由度を提供することができる。更に、いくつかの実施形態では、複数の調節可能なアーム支持体１３０５を（例えば、テーブルの両側に）提供することができ、その各々は、１つ又は２つ以上のロボットアーム２１００を支持する。これらの実施形態のうちのいくつかでは、テーブルの一方の側のロボットアーム２１００の全てが、共有並進バー、トラック、又はレール１３０７上に装着される。これらの２つのレール１３０７（ベッドの各側面上にある）は、互いに独立して位置付けられ得、前述のように、３自由度（例えば、持ち上げ、横方向並進、及び傾斜）を予測することができる。複数のロボットアーム２１００を共有レール１３０７上に配置することにより、システムに必要なセットアップ自由度を低減することができ、良好な剛性経路を接地に提供することができる。

【0205】

図２２は、一実施形態による、腹腔鏡を実行する複数のロボットアーム２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃ、２１００Ｄ、２１００Ｅを含むロボット外科用システム２２００の俯瞰図である。ロボットアーム２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃは、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａ上に装着されており、ロボットアーム２１００Ｄ、２１００Ｅは、第１の調節可能なアーム支持体１３０５Ａの反対側に位置する第２の調節可能なアーム支持体１３０５Ｂ上に装着されている。図示されるように、ロボットアーム２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃ、２１００Ｄ、２１００Ｅは、腹腔鏡ツール又は器具を保持している。ロボットアーム２１００Ａ、２１００Ｂ、２１００Ｃ、２１００Ｄ、２１００Ｅは、腹腔鏡ポート（例えば、腹腔鏡ポート２２０２Ａ、２２０２Ｃ、２２０２Ｄ）を通して腹腔鏡ツールを挿入して、患者内の治療部位へのアクセスを得ることができる。いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００ごとに、対応する腹腔鏡ポート２２０２は、ロボットアーム２１００の遠隔中心に位置付けられ得る。すなわち、ロボットアームの挿入軸は、遠隔中心と位置合わせされ、かつ遠隔中心を通って延在し得る。ロボットアーム２１００は、器具のピッチ、ロール、及びヨーを遠隔中心の周りで操作するように構成され得る。本実施形態では、調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂは、複数のアームを支持するようにサイズ決め及び構成されている。調節可能なアーム支持体１３０５Ａ、１３０５Ｂがこれらのアームを支持するための厚さを有することができるので、調節可能なアーム支持体は、振とう性のリスクを低減するために安定性を追加している。

【0206】

図２２はまた、いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００が、上から見たときに、ロボットアームの手首部２１２１及び肩部ベース２１０５が実質的に直線２２５０に沿って位置し得るように構成され得ることを示している。これは、例えば、ロボットアーム２１００の手首部２１２１Ａ及び肩部ベース２１０５Ａに関して示されている。いくつかの実施形態では、手首部２１２１、肘部２１１９、及び肩部２１１７は、（真上から見た場合に）実質的に直線２２５０に沿って位置することができる。いくつかの実施形態では、手首部２１２１、肘部２１１９、及び肩部２１１７は、テーブルに対して垂直である平面内で実質的に位置合わせされ得る。有利には、同じ平面内で実質的に位置合わせされることによって、ロボットアームの平面は、外科手術中にテーブルに対して実質的に垂直なままである。この構成は、１つのロボットアームが互いに回避することを可能にし、手首構成によって部分的に有効にされるため、望ましい。いくつかの実施形態では、ロボットアームは、手首部２１２１、肘部２１１９、及び肩部２１１７が平面内に位置し、平面がテーブルに平行である必要はないように、ロボットアームを位置付けることができる。例えば、平面は、テーブルに対して鋭角であってもよい。

【0207】

図２３は、一実施形態による、２つの器具ドライバ２１１５Ａ、２１１５Ｂを含む代替的なロボットアーム２３００の等角図である。示される実施形態では、２つの器具ドライバ２１１５Ａ、２１１５Ｂは、ロボットアーム２３００の遠位部分２１０３に位置付けられている。器具ドライバ２１１５Ａ、２１１５Ｂの各々は、対応する器具を受容するように構成され得る。いくつかの実施形態では、器具は伸縮式器具であり、ここで、１つの器具は、他の器具の作業チャネル内に位置付けられている。例えば、１つの器具は、内視鏡であってもよく、他の器具は、内視鏡を取り囲む外部シースであってもよい。器具ドライバ２１１５Ａ、２１１５Ｂは、対応する器具を独立して駆動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、各器具は、挿入軸に沿って挿入され得る。いくつかの実施形態では、示される挿入軸２３０５のように、２つの軸は同軸である。示される実施形態では、器具ドライバ２１１５Ａ、２１１５Ｂのうちの一方又は両方は、挿入軸本体２１１３に沿って並進して、器具の挿入又は後退を提供するように構成され得る。他の実施形態では、ツールの挿入は、以下に記載されるように、器具自体によって提供されている。いくつかの実施形態では、器具ドライバのうち一方又は両方は、取り外し可能であり得る。

【0208】

図２４は、一実施形態による、代替的なロボットアーム２１００の遠位端に取り付けられた器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具２４００の等角図である。上述したように、いくつかの実施形態では、器具２４００自体は、器具２４００の少なくとも一部分を挿入軸に沿って並進させることを可能にするアーキテクチャを有する。これにより、挿入中のロボットアーム２１００の移動を最小限に抑えることができる。例えば、図２１の実施形態では、挿入駆動機構２１１５は、挿入軸本体２１１３に沿って移動して、挿入軸に沿って挿入を提供する。対照的に、図２４の実施形態では、挿入駆動機構２４１５は、同じ位置に留まり得るが、器具２４００自体のアーキテクチャによって、器具２４００の少なくとも一部分が挿入される。

【0209】

示されるように、器具は、器具シャフト２４０６と、器具ハンドル（図示せず）に取り付けられたカニューレ２４０２と、を含むことができる。器具ハンドルは、器具ドライバ２４１５に取り付けて、連結するように構成され得る。器具シャフト２４０６は、いくつかの実施形態では、器具ハンドル及び／又は器具ドライバ２４１５を通って延在し得る。器具ドライバ２４１５は、ロボットアーム２１００の遠位端で手首部２１２１に取り付けられ得る。器具２４００は、器具シャフト２４０６がハンドルに対して並進する、組み込みアーキテクチャを有することができる。

【0210】

いくつかの他のロボットシステムでは、ロボットアームの一部分は、挿入を達成するために多くの場合並進する（それによってロボットアームによって引き起こされるスイング質量が増加する）。図２４の本実施形態では、器具２４００自体は、挿入に適応するアーキテクチャを有する。したがって、この実施形態及び同様の実施形態では、挿入軸は、ロボットアーム２１００から排除され、ロボットアーム２１００の全体的なサイズ及び運動を低減することができる。このことは、ロボットアーム２１００から１つの自由度を除去し得るが、自由度がロボットアーム２１００ではなく器具２４００自体に移動するので、ロボット２１００の能力を低下させない。以下のセクションＸＩＶは、そのような器具ベースの挿入アーキテクチャのいくつかの実施例を提供する。図２４に示されるような、いくつかの実施形態で存在し得る更なる利点は、手首部２１２１と器具ロール軸又は挿入軸との間のオフセット角度又は距離が低減され得ることである。いくつかの実施形態では、これにより、より短いリンクでより多くの到達が可能になり、ロボットアーム２１００の肘部運動がより少なくなる。図２４の本実施形態の別の利点は、器具ドライバが手首部の下にあり得ることである。これは、腹壁ヘルニアタイプの手術などの特定の手術に有益であり得る。

【0211】

図２５Ａ及び図２５Ｂは、いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００が、挿入軸本体２１１３が概ね可逆的であるように構成され得るように構成され得ることを示している。いくつかの実施形態では、遠隔中心から遠く離れた器具ドライバ２１１５を有するロボットアーム２１００を操作する能力を有することにより、アームの衝突を軽減することができる。これを容易にするために、ロボットアーム２１００は、カニューレが挿入軸ハウジング２１１３の両側２１１３Ａ、２１１３Ｂに装着され得るように構成され得る。これは、遠隔中心と手首部２１２１との間の分離距離を変更するために使用され得る。これは、ロボットアーム２１００の位置を変化させるように制御する追加オプションを提供することができる。

【0212】

図２５Ａは、一実施形態による、第１の配向に位置付けられた挿入軸本体２１１３を有するロボットアーム２５００Ａの側面図である。図示されるように、器具ドライバ２１１５は、挿入軸本体２１１３の第１の側面２１１３Ａ上に位置付けられている。更に、挿入軸本体２１１３は、遠隔中心から離れて位置付けられるように配向されている。図示されるように、これは、手首部２１２１を遠隔中心に近づけている。

【0213】

対照的に、図２５Ｂは、一実施形態による、第２の配向に位置付けられた挿入軸本体を有する、ロボットアーム２５００Ｂの側面図である。図示されるように、器具ドライバ２１１５は、挿入軸本体２１１３の第２の側面２１１３Ｂ上に位置付けられている。更に、挿入軸本体２１１３は、遠隔中心から向かって位置付けられるように配向されている。図示されるように、これは、一般に、手首部２１２１を遠隔中心から離れるように移動させる。

【0214】

いくつかの実施形態では、器具ドライバ２１１５は、挿入軸本体２１１３の両側２１１３Ａ、２１１３Ｂに取り外され、及び取り付けられ得るように、着脱可能である。いくつかの実施形態では、図２５Ａに示される第１の位置から、図２５Ｂに示される第２の位置へと移動するために、手首部２１２１は、ロボットアームの頂部を越えて枢動される。他の実施形態では、第１の位置と第２の位置との間で移動するために、手首部２１２１を、ロボットアームを中心に回転させることができる。これらの実施形態では、器具ドライバ２１１５は、反対方向に配向されるように取り外し及び／若しくは反転されてもよく、又は器具ドライバ２１１５は、器具を器具ドライバ２１１５の両側に取り付けることができるように、可逆的であり得る。

【0215】

図２６Ａ及び図２６Ｂは、いくつかの実施形態では、ロボットアーム２１００が分離されたカニューレで操作され得ることを示している。これは、図２４を参照して上で考察されるような挿入を提供する器具を含む実施形態などの挿入軸本体を含まない実施形態では、上述の可逆的挿入軸本体２１１３と同様の機能性（すなわち、遠隔中心に対する手首部２１２１の様々な位置を可能にする）を提供することができる。これは、ツール先端を静止して保持しながら、手首部２１２１とカニューレとの間の距離が動的に変化することを可能にするため、ロボットアーム２１１に、１つの追加のヌル空間自由度を効果的に与えることができる。

【0216】

図２６Ａは、一実施形態による、取り付けられたカニューレ２６０２で構成されたロボットアーム２６００Ａの側面図である。図示されるように、カニューレ２６０２は、器具ドライバ２１１５に取り付けられている。図２６Ｂは、一実施形態による、分離されたカニューレ２６０２で構成されたロボットアーム２６００Ｂの側面図である。図示されるように、カニューレ２６０２は、器具ドライバ２１１５から分離されている。この構成では、カニューレ２６０２は、器具が挿入又は後退される際に挿入軸に沿って自由に移動する。図２６Ａ及び図２６Ｂを比較すると、カニューレ２６０２を分離することによって、器具ドライバ２１１５及び／又は手首部２１２１を、カニューレ２６０２及び又はツール先端２６０４に対して戻すことができることが分かる。

【0217】

これは、図２７Ａ（取り付けられたカニューレ）及び図２７Ｂ（分離されたカニューレ）に更に例示されている。図２７Ａは、一実施形態による、腹腔鏡手術を実行する複数のロボットアーム（例えば、２７０１Ａ、２７０２Ａ）を含むシステムの等角図であり、ここで、アーム２７０１Ａのうちの１つは、取り付けられたカニューレと共に構成されている。図２７Ａに示されるように、いくつかの実施形態では、分離されたカニューレの操作がない場合（すなわち、カニューレが取り付けられている場合）、中央アーム２７０１Ａは、カメラアーム２７０２Ａに当たる前に、ヨーイングするための制限された空間（距離２７０３Ａによって示されている）を有し得る。図２７Ｂは、一実施形態による、腹腔鏡手術を実行する複数のロボットアーム（例えば、２７０１Ｂ、２７０２Ｂ）を含むシステムの等角図であり、ここで、アーム２７０１Ｂのうちの１つは、分離されたカニューレと共に構成されている。図２７Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、分離されたカニューレの操作がある状態で、中央アーム２７０１Ｂは、カメラアーム２７０２Ｂに当たる前に、ヨーイングするためのより多くの空間（距離２７０３Ｂによって示されている）を有し得る。図２７Ａ及び図２７Ｂを比較すると、距離２７０３Ｂは、距離２７０３Ａよりも大きいことが分かる。これらの図に示されるように、ロボットアームの手首部は、カニューレが分離されているときに、遠隔中心から離れて移動することができる。これは、ロボットアームを操作するための、更なる取り外しを提供することができる。他の実施形態では、カニューレは、取り付けられたままであり得、遠隔中心は、カニューレの長さに沿ってわずかに移動することができる。他の実施形態では、カニューレは、遠隔中心を手首部から更に遠くにすることを可能にするために、より長く作製することができる。

【0218】

場合によっては、ロボットアーム２１００の性能は、以下で考察される特徴のうちの１つ又は２つ以上を含めることによって改善され得る。例えば、本発明者らは、ロボットアーム２１００（例えば、図２１に示されるような）が、使用中にいくつかの特異点を経験し得ると判定した。特異点は、低下した性能の領域を表し得る。例えば、ロボットアームの異なる軸が位置合わせされ、それによって自由度を失うときに、特異点が生じ得る。特異点が確認された他の実施例は、（ｉ）ベースヨーが球形の手首と交差することと、（ｉｉ）（例えば、１８０度に近い肘部ピッチを伴って）過度に拡張したアームと、（ｉｉｉ）下に拡張した伸長アーム（例えば、プラスマイナス９０度に近い手首部、又は０度に近い肘部を有する）と、を含み得る。図２８～図２９Ｂに示される特徴は、これらの特異点のうちの１つ又は２つ以上に対処することができる。

【0219】

図２８は、一実施形態による、追加の回転接合部を有する手首２８２１を含む、ロボットアーム２８００の等角図である。図２１のロボットアーム２１００と比較すると、ロボットアーム２８００は、同様の肩部２１１７及び肘部２１１９を含み得る。しかしながら、ロボットアーム２８００は、手首部２８２１に追加の軸を含んでいる。例えば、上述のロボットアーム２１００は、２自由度を提供する手首部２１２１を含んでいるが、ロボットアーム２８００は、４自由度を提供する手首部２８２１を含んでいる。いくつかの実施形態では、手首部に追加の回転軸を加えることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、この回転軸は、高い運動範囲を必要としないが、他の接合部を特異点から遠ざけるのを助ける制御アルゴリズムによって採用され得る。手首部２８２１に追加の冗長な自由度を追加することにより、特異点回避を可能にすることに加えて、衝突回避（特に、正中線上の厳密に配設されたポートの周りの）の更なる可能性を可能にすることができる。手首部２８２１によって提供される更なる自由度は、いくつかの実施形態では、アームの作業空間を通してアーム性能をより均一にするのに役立つことができ、かつ所望のツール速度を達成するために必要なピーク接合部要件を低減することができる。いくつかの実施形態では、手首部は、追加の自由度、例えば、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の自由度を含むことができる。これらは、例えば、器具の挿入自由度、器具のロール自由度、及び１つ又は２つ以上の回転／枢動自由度を含むことができる。

【0220】

図２９Ａ及び図２９Ｂはそれぞれ、一実施形態による、傾けられたベース２９０５を含む、ロボットアーム２９００の等角図及び側面図である。図２９Ｂで最も良く分かるように、ベース２９０５は、角度２９０６だけ傾けられ得る。ベース２９０５は、ベースのヨー角を調節するように傾けられ得る。いくつかの実施形態では、これは、（図２９Ｂに示されるように）ベースヨー接合部の軸と手首部２１２１との間の有効距離を増加させることによって、ベースヨーが手首部２１２１と交差するときに生じる特異点に対処するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、傾斜角２９０６は、約５度、約１０度、約１５度、約２０度、約２５度、若しくは約３０度、３５度、約４０度、約４５度、約５０度、約５５度、約６０度、約６５度、約７０度、約７５度、約８０度、又は約８５度であり得る。

【0221】

図３０は、伸縮式リンク３１０９を含む代替的なロボットアーム３０００の等角図である。ロボットアーム３０００は、近位部分３００１及び遠位部分３００３を含む、先の実施形態のような多くの特徴を共有する。ロボットアーム３０００は、近位部分３００１と遠位部分３００３との間に肩部、肘部、及び手首部を含む、連続的に配置された複数の接合部を含む。加えて、ロボットアーム３０００は、少なくとも近位リンク３１０９及び遠位リンク３１１１を含む。

【0222】

いくつかの実施形態では、近位リンク３１０９及び遠位リンク３１１１のうちの少なくとも１つは、プリズム型伸縮式接合部を含む。示される実施形態では、近位リンク３１０９は、外側部材内に内側部材が伸縮式である、プリズム型伸縮式接合部３１２０を含む。伸縮式接合部３１２０を提供することによって、ロボットアーム３０００は、有利には、より大きい到達範囲を有することができ、それによって、異なる外科用アプローチでの使用がより容易になる。更に、このような伸縮式接合部３１２０は、ロボットアーム３０００を、より大きいサイズの患者で使用するのに好適にすることができる。

【0223】

このセクションで説明されるロボットアームは、前述のセクションに記載された調節可能なアーム支持体と共に使用するように構成され得る。これらのロボットアームは、テーブルの表面の下にある装着位置から展開されるときに、特に有利であり得る。

【0224】

一般に、平行四辺形の遠隔中心ロボット（腹腔鏡手術で一般的に使用される）との衝突を回避するために、ロボットアームは、望ましくは、上方から見たときに、直線がアームベースから遠隔中心を通って作業空間内に入るようにセットアップされる。これらの３つの点は、テーブル又は床に対して実質的に垂直である平面内に存在する。作業空間がそのように位置合わせされていない場合、アームは、１つの側に大きくヨーイングされなければならず、それは衝突を引き起こす。従来のロボット外科用システムは、ロボットアームがほとんどの作業空間にアクセスすることができるように十分な適応性を提供するために、上述のようなオーバーヘッド支持構造体を採用する。しかしながら、調節可能なアーム支持体に装着されたアームであるように、下から出て、テーブルに沿って装着されるアームは、所望に応じて機能するために、異なる構造体を必要とする場合がある。

【0225】

例えば、いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体と共に使用するように構成されたロボットアームは、従来の平行四辺形の遠隔中心ロボットとは異なる。一実施例では、調節可能なアーム支持体と共に使用するように構成されたロボットアームは、少なくとも２自由度を有する肩部、少なくとも１自由度を有する肘部、及び少なくとも２自由度を有する手首部を含むことができる。このようなアームと関連付けられた運動学により、アームベースを作業空間に対して任意に位置決めすることが可能となり、そのことは、ベッドに沿って装着された平行四辺形遠隔中心ロボットにとって困難であろうセットアップを可能にする。

【0226】

更に、いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体と共に使用するように構成されたロボットアームは、少なくとも３自由度で構成された手首部を含んでもよい。いくつかの実施形態では、手首部は、半球形又は球形であり得る。このような手首部は、ロボットアームの遠位端に位置付けられた器具ドライバがアーム手首部の下方にあり得るように、ロボットアームがその手首接合部をローリングさせることを可能にすることができる。これにより、ターゲット作業空間がポートの上に遠く離れている場合の手術を可能にすることができる。

【0227】

他の外科用ロボットアームは、冗長な自由度を有さない機械的に拘束された遠隔中心を含む。すなわち、任意の遠隔中心位置では、ベースまでの距離は、機械的に拘束されている。ロボットアームが上述の調節可能なアーム支持体上に装着された場合のように、ベッドの下から来るロボットアームは、それらの装着構造によって制限され得、平行四辺形ロボットアームを優れたものにする最適な構成に到達することができない。この問題に対処するために、上述の調節可能なアーム支持体と共に使用するように構成されたロボットアームは、１つ又は２つ以上の冗長な自由度を含み得る。冗長な自由度は、ツール先端を移動させることなく、アームがそのヌル空間内で揺れながら進むことを可能にすることができ、これは、予め知られている外科用ロボットアームでは不可能である手術中の衝突回避を可能にする。加えて、アームがそれらのヌル空間内で揺れながら進むとき、それらは、有利には、互いの衝突、並びにベッド、患者、ｃアームなどとの衝突を回避することができる。

【0228】

ＸＩＶ．器具ベースの挿入アーキテクチャ
上記で簡潔に述べたように、上述のロボットアーム及び器具駆動機構と共に使用することができるいくつかの器具は、器具ベースの挿入アーキテクチャを含むことができる。器具ベースの挿入アーキテクチャは、器具を直線的に挿入する際にロボットアームに依存してしまうことを低減することができる。具体的には、このセクションで説明されるシステム、装置、及び方法は、器具ベースの直線的挿入アーキテクチャを有する器具の実施例を提供する。このセクションで説明される器具ベースの挿入アーキテクチャは、前述のセクションに記載されているロボットアーム及び調節可能なアーム支持体と共に実装され得る。

【0229】

図３１は、外科用ロボットシステム用の器具装置マニピュレータ（ＩＤＭ）（instrument device manipulator）４３００の斜視図を示し、図３２は、一実施形態によるＩＤＭ４３００の側面図である。ＩＤＭ４３００は、外科用ツール（又は器具）が、その外科用ツールの軸の周りで連続的に回転する又は「ローリングする」ことを可能にするように、外科用ツールをロボット外科用アームに取り付けるように構成される。ＩＤＭ４３００は、ベース４３０２と、ベースに連結された外科用ツールホルダアセンブリ４３０４とを含む。外科用ツールホルダアセンブリ４３０４は、器具１１８を保持するツールホルダとして機能する。外科用ツールホルダアセンブリ４３０４は、外側ハウジング４３０６と、外科用ツールホルダ４３０８と、取り付けインターフェース４３１０と、通路４３１２と、複数のトルクカップラ４３１４と、を更に含む。いくつかの実施形態では、通路４３１２は、ＩＤＭ４３００の１つの面からＩＤＭ４３００の反対側の面まで延在する貫通孔を含む。ＩＤＭ４３００は、様々な外科用ツール（図３１には図示せず）と共に使用されてもよく、そのような外科用ツールには、ハンドル及び細長体（例えば、シャフト）が含まれていてもよく、かつ、そのような外科用ツールは、腹腔鏡、内視鏡、又は外科用ツール若しくは器具の他のタイプのエンドエフェクタ用のものであり得る。

【0230】

ベース４３０２は、ＩＤＭ４３００を外科用ロボットシステムの外科用ロボットアームに取り外し可能に又は固定的に取り付ける。図３１の実施形態では、ベース４３０２は、外科用ツールホルダアセンブリ４３０４の外側ハウジング４３０６に固定的に取り付けられる。代替的な実施形態では、ベース４３０２は、取り付けインターフェース４３１０とは反対側の面上に、外科用ツールホルダ４３０８を回転可能に受容するように適合されたプラットフォームを含むように構成されてもよい。プラットフォームは、外科用ツールの細長体を受容するため、またいくつかの実施形態では、プラットフォームは、第１の外科用ツール又は器具と同軸に取り付けられた第２の外科用ツールの追加の細長体を受容するため、通路４３１２と位置合わせされた通路を含んでもよい。

【0231】

手術ツールホルダアセンブリ４３０４は、外科用ツールをＩＤＭ４３００に固定し、外科用ツールをベース４３０２に対して回転させるように構成されている。機械的及び電気的接続が、外科用アームからベース４３０２へ、次いで外科用ツールホルダアセンブリ４３０４に提供され、外科用ツールホルダ４３０８を外側ハウジング４３０６に対して回転させ、外科用アームから外科用ツールホルダ４３０８に、そして最終的には外科用ツールに、電力及び／又は信号を、操作及び／又は送達する。信号は、空気圧に関する信号、電力に関する信号、電気信号、及び／又は光信号を含んでもよい。

【0232】

外側ハウジング４３０６は、ベース４３０２に対する外科用ツールホルダアセンブリ４３０４の支持を提供する。外側ハウジング４３０６は、ベース４３０２に固定的に取り付けられ、外側ハウジング４３０６は、ベース４３０２に対して静止されたままである一方で、外科用ツールホルダ４３０８が外側ハウジング４３０６に対して自由に回転できるようになっている。図３１の実施形態では、外側ハウジング４３０６は、円筒形の形状であり、外科用ツールホルダ４３０８を完全に取り囲んでいる。外側ハウジング４３０６は、剛性材料（例えば、金属又は硬質プラスチック）から構成されてもよい。代替的な実施形態では、ハウジングの形状は異なっていてもよい。

【0233】

外科用ツールホルダ４３０８は、取り付けインターフェース４３１０を介して、外科用ツールをＩＤＭ４３００に固定する。外科用ツールホルダ４３０８は、外側ハウジング４３０６とは独立して回転することができる。外科用ツールホルダ４３０８は、回転軸線４３１６を中心に回転するが、その回転軸線４３１６は、外科用ツールホルダ４３０８と共に外科用ツールが回転するように、外科用ツールの細長体と同軸に位置合わせされる。

【0234】

取り付けインターフェース４３１０は、外科用ツールに取り付けられる外科用ツールホルダ４３０８の１つの面である。取り付けインターフェース４３１０は、取り付け機構の第１の部分を含み、この第１の部分は、外科用ツール上に配置された、取り付け機構の第２の部分と相互に嵌合し、これらについては、図３６Ａ及び図３６Ｂに関連して、より詳細に考察される。いくつかの実施形態では、取り付けインターフェース４３１０は、複数のトルクカップラ４３１４を備え、それらのトルクカップラ４３１４は、取り付けインターフェース４３１０から外側に突出し、外科用ツール上のそれぞれの器具の入力部と係合する。いくつかの実施形態では、無菌アダプタに連結された切開ドレープを使用して、ＩＤＭ４３００と外科用ツールとの間に無菌境界を形成し得る。これらの実施形態では、外科用ツールがＩＤＭ４３００に固定されるときに、無菌アダプタが、取り付けインターフェース４３１０と外科用ツールとの間に位置するようにしてもよく、そうすることで、切開ドレープが、外科用ツール及び患者を、ＩＤＭ４３００及び外科用ロボットシステムとから分離することができるようになる。

【0235】

通路４３１２は、外科用ツールが取り付けインターフェース４３１０に固定されたときに、外科用ツールの細長体を受容するように構成されている。図３１の実施形態では、通路４３１２は、外科用ツールの細長体の長手方向軸線と、外科用ツールホルダ４３０８の回転軸線４３１６とに同軸に位置合わせされる。通路４３１２は、外科用ツールの細長体が、通路４３１２内で自由に回転することを可能にする。この構成により、外科用ツールが、最小限の制約下で又はいかなる制約も伴わずに、回転軸線４３１６を中心にして連続的に回転する又はローリングすることが可能になる。

【0236】

複数のトルクカップラ４３１４は、外科用ツールが外科用ツールホルダ４３０８に固定されたときに、外科用ツールの構成要素と係合して駆動するように構成されている。各トルクカップラ４３１４は、外科用ツール上に位置するそれぞれの器具入力部に挿入される。複数のトルクカップラ４３１４はまた、外科用ツールと外科用ツールホルダ４３０８との間の、回転方向の位置合わせを維持するように機能し得る。図３１に示されるように、各トルクカップラ４３１４は、取り付けインターフェース４３１０から外側に突出する円筒形突出部として成形される。ノッチ４３１８が、円筒形突出部の外側表面エリアに沿って配置されてもよい。いくつかの実施形態では、ノッチ４３１８の配置は、スプラインインターフェースを形成する。外科用ツール上の器具入力部は、トルクカップラ４３１４に対して相補的な形状を有するように構成されている。例えば、図３１には示されていないが、外科用ツールの器具入力部は、円筒形の形状であってもよく、各トルクカップラ４３１４上の複数のノッチ４３１８と相互に嵌合し、それによってノッチ４３１８に対してトルクを付与する、複数の隆起部を有してもよい。代替的な実施形態では、円筒形突出部の上面が、それぞれの器具入力部にある複数の隆起部と嵌合するように構成された複数のノッチ４３１８を含んでもよい。この構成では、各トルクカップラ４３１４は、それぞれの器具入力と完全に係合する。

【0237】

加えて、各トルクカップラ４３１４は、トルクカップラが並進することを可能にするばねに連結されてもよい。図３１の実施形態では、ばねは、各トルクカップラ４３１４を、取り付けインターフェース４３１０から離れるように、外向きに勢いよく移動させるように付勢する。ばねは、軸線方向の並進を生じさせる、すなわち、取り付けインターフェース４３１０から離れる方向には延伸して、外科用ツールホルダ４３０８に向かっては後退するように構成されている。いくつかの実施形態では、各トルクカップラ４３１４は、外科用ツールホルダ４３０８の中に部分的に後退して入ることができる。他の実施形態では、各トルクカップラ４３１４は、各トルクカップラの有効高さが取り付けインターフェース４３１０に対してゼロになるように、外科用ツールホルダ４３０８の中に完全に後退して入ることができる。図３１の実施形態では、各トルクカップラ４３１４の並進運動は、作動機構によって作動され、この作動機構については、図３５及び図３６に関連して更に詳細に説明される。様々な実施形態では、各トルクカップラ４３１４は、単一のばね、複数のばね、又は各トルクカップラに対するそれぞれのばねに連結され得る。

【0238】

加えて、各トルクカップラ４３１４は、そのトルクカップラをいずれかの方向に回転させるそれぞれのアクチュエータによって駆動される。したがって、各トルクカップラ４３１４が器具入力部と係合されると、各トルクカップラ４３１４は、外科用ツール内で、プルワイヤを締め付ける又は緩めて、外科用ツールのエンドエフェクタを操作するための力を伝達することができる。図３１の実施形態では、ＩＤＭ４３００は、５つのトルクカップラ４３１４を含むが、他の実施形態では、その数は、外科用ツールのエンドエフェクタの所望の自由度の数に応じて異なり得る。いくつかの実施形態では、無菌アダプタに連結された切開ドレープを使用して、ＩＤＭ４３００と外科用ツールとの間に無菌境界を形成し得る。これらの実施形態では、外科用ツールがＩＤＭ４３００に固定されるときに、無菌アダプタが、取り付けインターフェース４３１０と外科用ツールとの間に位置付けられてもよく、無菌アダプタは、各トルクカップラ４３１４からそれぞれの器具入力部に、力を伝達するように構成されてもよい。

【0239】

図３１に示されるＩＤＭ４３００の実施形態は、外科用ロボットシステムと共に、様々な構成で使用されてもよい。所望の構成は、患者に対して実行されている外科手術のタイプ又は外科手術中に使用される外科用ツールのタイプに依存して異なるものとなり得る。例えば、ＩＤＭ４３００の所望の構成は、腹腔鏡手術の場合と内視鏡手術の場合とでは異なっていてもよい。

【0240】

第１の構成では、ＩＤＭ４３００は、外科手術中に取り付けインターフェース４３１０が患者より近位側になるように、外科用アームに取り外し可能に又は固定的に取り付けられてもよい。この構成（以下、「前方マウント構成」と称する）では、外科用ツールは、患者よりも近位側で、ＩＤＭ４３００に固定される。前方マウント構成で使用するための外科用ツールは、外科用ツールの細長体が、外科用ツールの取り付けインターフェースとは反対側から延在するような構造を有する。外科用ツールが前方マウント構成のＩＤＭ４３００から取り外される際には、外科用ツールは、患者に対して近位方向に取り外される。

【0241】

第２の構成では、ＩＤＭ４３００は、外科手術中に取り付けインターフェース４３１０が患者より遠位側になるように、外科用アームに取り外し可能に又は固定的に取り付けられてもよい。この構成（以下、「後方マウント構成」と称する）では、外科用ツールは、患者よりも遠位側の側でＩＤＭ４３００に固定される。後方マウント構成で使用するための外科用ツールは、外科用ツールの細長体が外科用ツールの取り付けインターフェースから延在するような構造を有する。この構成は、ＩＤＭ４３００からのツール除去中の患者の安全性を高めるものである。外科用ツールが後方マウント構成のＩＤＭ４３００から取り外される際には、外科用ツールは、患者から遠位方向に取り外される。

【0242】

第３の構成では、ＩＤＭ４３００は、外科用ツールの少なくとも一部分がＩＤＭ４３００の上方に位置付けられるように、外科用アームに取り外し可能に又は固定的に取り付けられ得る。この構成（以下、「上部構成」又は「貫通構成」と称する）では、外科用ツールのシャフトは、ＩＤＭ４３００を通って下方に延在する。

【0243】

外科用ツールの一部特定の構成は、その外科用ツールが、前方マウント構成又は後方マウント構成のいずれかのＩＤＭと共に使用され得るような構造を有し得る。これらの構成において、外科用ツールは、外科用ツールの両端に取り付けインターフェースを含む。一部の外科手術では、医師がＩＤＭの構成を、実行される外科手術のタイプに応じて決定し得る。例えば、腹腔鏡器具は、他の外科用ツールに対して特に長い場合があるが、後方マウント構成は、腹腔鏡手術に有益であり得る。外科手術中に外科用アームがあちこちに移動する、例えば、医師が外科用ツールの遠位端を、患者の遠隔位置（例えば、肺又は血管）に向ける場合に、腹腔鏡器具の長さが長ければ、外科用アームはより大きい弧を描いてスイングすることになる。有利なことには、後方マウント構成は、通路４３１２を通して細長体の一部分を受容し、それによって外科用ツールを位置付けるために外科用アームによって必要とされる動作の弧を小さくすることによって、外科用ツールの有効ツール長を減少させる。

【0244】

図３３及び図３４は、一実施形態による、図３１の器具装置マニピュレータ４３００に固定された、例示的な外科用ツール４５００の斜視分解図を示す。外科用ツール４５００は、ハウジング４５０２と、細長体４５０４と、複数の器具入力部４６００と、を含む。前述したように、細長体４５０４は、腹腔鏡、内視鏡、又はエンドエフェクタを有する他の外科用ツールであってもよい。図示されるように、複数のトルクカップラ４３１４は、取り付けインターフェース４３１０から外側に突出し、外科用ツールの器具入力部４６００と係合する。器具入力部４６００の構造は、図３４に見ることができ、器具入力部４６００は、確実な手術ツールの係合を保証するために、トルクカップラ４３１４に対応する幾何学形状を有する。

【0245】

外科手術中に、切開ドレープを使用して、ＩＤＭ４３００と外部環境（すなわち、手術室）との間に、無菌境界を維持してもよい。図３３及び図３４の実施形態では、切開ドレープは、無菌アダプタ４５０６と、第１の突出部４５０８と、第２の突出部４５１０とを備える。図３３及び図３４には示されていないが、無菌シートが、無菌アダプタ及び第２の突出部に接続され、ＩＤＭ４３００の周囲にゆるやかにかかり、無菌境界を形成する。

【0246】

無菌アダプタ４５０６は、自身がＩＤＭ４３００に固定されると、ＩＤＭ４３００と外科用ツール４５００との間に無菌インターフェースを形成するように構成される。図３３及び図３４の実施形態では、無菌アダプタ４５０６は、ＩＤＭ４３００の取り付けインターフェース４３１０を覆うディスク状の幾何学形状を有する。無菌アダプタ４５０６は、外科用ツール４５００の細長体４５０４を受容するように構成された中央孔４５０８を備える。この構成では、無菌アダプタ４５０６は、外科用ツール４５００がＩＤＭ４３００に固定されたときに、取り付けインターフェース４３１０と外科用ツール４５００との間に位置し、外科用ツール４５００とＩＤＭ４３００との間に無菌境界を形成し、細長体４５０４が通路４３１２を通過することを可能にする。特定の実施形態では、無菌アダプタ４５０６は、外科用ツールホルダ４３０８と共に回転すること、複数のトルクカップラ４３１４からの回転トルクを外科用ツール４５００に伝達すること、ＩＤＭ４３００と外科用ツール４５００との間に電気信号を通すこと、又はそれらの何らかの組み合わせを実行することが可能であり得る。

【0247】

図３３及び図３４の実施形態では、無菌アダプタ４５０６は、複数のカップラ４５１２を更に含む。カップラ４５１２の第１の側部は、それぞれのトルクカップラ４３１４と係合するように構成されており、カップラ４５１２の第２の側部は、それぞれの器具入力部４６００と係合するように構成されている。

【0248】

複数のトルクカップラ４３１４の構造と同様に、各カップラ４５１２は、複数のノッチを含む円筒形突出部としての構造を有する。カップラ４５１２の各側部は、それぞれのトルクカップラ４３１４及びそれぞれの器具入力部４６００と完全に係合するための、相補的な幾何学形状を有する。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上の器具入力部４６００は、機械的入力部と称される。各カップラ４５１２は、それぞれのトルクカップラ４３１４と共に、時計回り又は反時計回り方向に回転するように構成されている。この構成により、各カップラ４５１２は、ＩＤＭ４３００の複数のトルクカップラ４３１４から外科用ツール４５００の複数の器具入力部４６００に回転トルクを伝達して、外科用ツール４５００のエンドエフェクタを制御することができる。

【0249】

第１の突出部４５０８及び第２の突出部４５１０は、ＩＤＭ４３００の通路４３１２を通過し、通路４３１２内で互いに嵌合するように構成されている。各突出部４５０８、４５１０は、細長体４５０４が突出部、ひいては通路４３１２を通過することを可能にするような構造を有している。第１の突出部４５０８及び第２の突出部４５１０の接続により、ＩＤＭ４３００と外部環境（すなわち、手術室）との間に、無菌境界が形成される。

【0250】

図３５は、一実施形態による、切開ドレープの無菌アダプタ４５０６に対する外科用ツール４５００の係合及び係合解除のための作動機構の拡大斜視図を示す。図３１に関して説明したようなＩＤＭ４３００の構成により、外科手術中に患者に外科用ツールを挿入する際の軸線は、外科用ツールの取り外しの際の軸線と同じである。外科用ツールの取り外し中の患者の安全性を確保するために、外科用ツール４５００は、外科用ツール４５００を取り外す前に、無菌アダプタ４５０６及びＩＤＭ４３００から関節運動解除され得る。図３５の実施形態では、複数のカップラ４５１２は、軸線方向に並進する、すなわち、無菌アダプタ４５０６から離れる方向には延伸して、無菌アダプタ４５０６に向かっては後退するように構成されている。複数のカップラ４５１２の並進は、作動機構によって作動され、作動機構は、複数のカップラ４５１２をそれぞれの器具入力部４６００から係合解除することによって、外科用ツール４５００の関節運動解除を確実にする。作動機構は、楔部４７０２及びプッシャプレート４７０４を含む。

【0251】

楔部４７０２は、外科用ツールの係合解除のプロセス中にプッシャプレート４７０４を作動させる構造的構成要素である。図３５の実施形態では、楔部４７０２は、外科用ツール４５００のハウジング４５０２内に、ハウジング４５０２の外周に沿って位置する。図示されるように、楔部４７０２は、プッシャプレート４７０４との接触が、外科用ツール４５００のハウジング４５０２が無菌アダプタ４５０６に対して時計回りに回転した場合に、プッシャプレート４７０４を無菌アダプタ４５０６内に押し下げるように配向される。代替的な実施形態では、楔部４７０２は、外科用ツール４５００のハウジング４５０２が時計回りではなく、反時計回りに回転するように構成されてもよい。アーチ形状の傾斜面などの楔形以外の幾何学形状は、その構造体が回転時にプッシャプレートを押し下げることができることを前提として採用されてもよい。

【0252】

プッシャプレート４７０４は、複数のカップラ４５１２を外科用ツール４５００から係合解除させるアクチュエータである。複数のトルクカップラ４３１４と同様に、カップラ４５１２のそれぞれは、各カップラ４５１２を無菌アダプタ４５０６から離れる方向に外向き勢いよく移動させるように付勢する１つ又は２つ以上のばねに連結されてもよい。複数のカップラ４５１２は、軸線方向に並進する、すなわち、無菌アダプタ４５０６から離れる方向には延伸して、無菌アダプタ４５０６の中に後退するように、更に構成されている。プッシャプレート４７０４は、カップラ４５１２の並進運動を作動させる。プッシャプレート４７０４が楔部４７０２によって押し下げられると、プッシャプレート４７０４は、各カップラ４５１２に連結された１つ又は複数のばねを圧縮させ、その結果として、カップラ４５１２が無菌アダプタ４５０６の中に後退することになる。図３５の実施形態では、プッシャプレート４７０４は、複数のカップラ４５１２の同時後退を引き起こすように構成されている。代替的な実施形態では、複数のカップラ４５１２が、特定の順序又はランダムな順序で後退し得る。図３５の実施形態では、プッシャプレート４７０４は、複数のカップラ４５１２を無菌アダプタ４５０６の中に、部分的に後退させる。この構成により、外科用ツール４５００が取り外される前に、外科用ツール４５００が、無菌アダプタ４５０６から関節運動解除されることが可能になる。この構成により、ユーザは、外科用ツール４５００を取り外すことなく、任意の所望の時点で、外科用ツール４５００を無菌アダプタ４５０６から関節運動解除させることが可能になる。代替的な実施形態では、測定された各カップラ４５１２の有効高さがゼロとなるように、複数のカップラ４５１２を無菌アダプタ４５０６の中に、完全に後退させることができる。いくつかの実施形態では、プッシャプレート４７０４は、複数のトルクカップラ４３１４を、複数のそれぞれのカップラ４５１２と同期して後退させることができる。

【0253】

図３６Ａ及び図３６Ｂは、一実施形態による、外科用ツールを無菌アダプタに対して係合及び係合解除するプロセスを示す。図３６Ａは、固定位置にある無菌アダプタ４５０６及び外科用ツール４５００を示すが、これらの２つの構成要素は一つに固定され、複数のカップラ４５１２が、外科用ツール４５００のそれぞれの器具入力部４６００と完全に係合された状態である。図３６Ａに示されるような固定位置を実現するために、外科用ツール４５００の細長体４５０４（図示せず）は、外科用ツール４５００と無菌アダプタ４５０６との嵌合表面どうしが接触するまで、無菌アダプタ４５０６の中央孔４５０８（図示せず）を通過させられ、外科用ツール４５００及び無菌アダプタ４５０６は、ラッチ機構によって互いに固定される。図３６Ａ及び図３６Ｂの実施形態では、ラッチ機構は、出っ張り４８０２とラッチ４８０４とを備える。

【0254】

出っ張り４８０２は、ラッチ４８０４を固定位置に固定する構造的構成要素である。図３６Ａの実施形態では、出っ張り４８０２は、外科用ツール４５００のハウジング４５０２内に、ハウジング４５０２の外周に沿って位置する。図３６Ａに示されるように、出っ張り４８０２は、ラッチ４８０４上の突出部の下方に置かれるように配向され、それによって、図３５に関して説明したように、複数のカップラ４５１２の勢いよく跳び上がった状態により、ラッチ４８０４及びその結果無菌アダプタ４５０６が、外科用ツール４５００から引き離されることを防止するように配向される。

【0255】

ラッチ４８０４は、固定位置において出っ張り４８０２と嵌合する構造的構成要素である。図３６Ａの実施形態では、ラッチ４８０４は、無菌アダプタ４５０６の嵌合表面から突出する。ラッチ４８０４は、外科用ツール４５００が無菌アダプタ４５０６に固定されたときに、出っ張り４８０２に当接するように構成された突出部を備える。図３６Ａの実施形態では、外科用ツール４５００のハウジング４５０２は、外科用ツール４５００の残りの部分とは独立して回転することができる。この構成により、ハウジング４５０２は、無菌アダプタ４５０６に対して回転することが可能になり、それにより出っ張り４８０２はラッチ４８０４に対して固定され、その結果、外科用ツール４５００が無菌アダプタ４５０２に固定される。図３６Ａの実施形態では、ハウジング４５０２は、固定位置を実現するために反時計回りに回転されるが、他の実施形態では時計回りに回転するように構成されてもよい。代替的な実施形態では、出っ張り４８０２及びラッチ４８０４は、無菌アダプタ４５０６及び外科用ツール４５００を固定位置に係止する、様々な幾何学形状を有してもよい。

【0256】

図３６Ｂは、固定されていない位置にある無菌アダプタ４５０６及び外科用ツール４５００を図示しており、外科用ツール４５００は、無菌アダプタ４５０６から取り外され得る状態である。前述したように、外科用ツール４５００のハウジング４５０２は、外科用ツール４５００の残りの部分とは独立して回転することができる。この構成により、複数のカップラ４５１２が外科用ツール４５００の器具入力部４６００と係合している間でも、ハウジング４５０２が回転可能になっている。固定されている位置から固定されていない位置へと移行するために、ユーザは、外科用ツール４５００のハウジング４５０２を、無菌アダプタ４５０６に対して時計回りに回転させる。この回転の間、楔部４７０２はプッシャプレート４７０４と接触し、プッシャプレート４７０４が楔部４７０２の角度付き平面に対して摺動する際にプッシャプレート４７０４を漸進的に押し下げて、複数のカップラ４５１２を無菌アダプタ４５０６の中に後退させ、複数の器具入力部４６００から係合解除させる。更に回転させると、ラッチ４８０４が、楔部４７０２と同様の構造を有する軸線カム４８０６に接触する。ラッチ４８０４が回転中に軸線カム４８０６に接触すると、軸線カム４８０６は、ラッチ４８０４が出っ張り４８０２から変位するように、ラッチ４８０４を外科用ツール４５００から離すように外向きに屈曲させる。この固定されていない位置では、複数のカップラ４５１２が後退させられて、図３６Ｂの実施形態では、外科用ツール４５００が、無菌アダプタ４５０６から取り外され得る。他の実施形態では、軸線カム４８０６は、回転によってラッチ４８０４が外側に屈曲するような、様々な幾何学形状を有してもよい。

【0257】

代替的な実施形態では、外科用ツール４５００のハウジング４５０２の回転方向は、ラッチ４８０４を出っ張り４８０２から固定解除するために反時計回りで回転するものとして構成されてもよい。加えて、代替的な実施形態は、同様の構成要素を含んでもよいが、構成要素の位置は、無菌アダプタ４５０６と外科用ツール４５００との間で切り替えられてもよい。例えば、出っ張り４８０２が無菌アダプタ４５０６上に配置される一方で、ラッチ４８０４が外科用ツール４５００上に配置され得る。他の実施形態では、無菌アダプタ４５０６の外側部分は、外科用ツール４５００のハウジング４５０２ではなく、複数のカップラ４５１２に対して回転可能であってもよい。代替的な実施形態はまた、外科用ツール４５０２のハウジング４５０２が器具入力部４６００に対して完全に回転されたときに、ハウジング４５０２の回転を係止するための機構を含んでもよい。この構成は、器具入力部４６００がカップラ４５１２から関節運動解除された場合に、外科用ツールが回転するのを防止する。いくつかの実施形態では、カップラ４５１２の後退及び延伸は、トルクカップラ４３１４のそれぞれの後退及び延伸と連結され、トルクカップラ４３１４と係合されたカップラ４５１２が一緒に並進するようにしてもよい。

【0258】

図３７Ａ及び図３７Ｂは、別の実施形態による、無菌アダプタに対する外科用ツールの係合及び係合解除のプロセスを示す。図３７Ａ及び図３７Ｂの実施形態では、無菌アダプタ４９００が、外科用ツール４９０４を無菌アダプタ４９００に固定する外側バンド４９０２を含んでもよい。図３７Ａ及び図３７Ｂに示されるように、外科用ツール４９０２は、ハウジング４９０８の外側表面上に、傾斜面４９０６を備える。傾斜面４９０６は、ノッチ４９１０を含み、ノッチ４９１０は、無菌アダプタ４９００の外側バンド４９０２の内側表面上に配置された円形突出部４９１２を、受容するように構成されている。外側バンド４９０２は、無菌アダプタ４９００及び外科用ツール４９０４とは独立して、かつそれらに対して相対的に回転可能である。外側バンド４９０２が第１の方向に回転すると、円形突出部４９１２は、円形突出部４９１２がノッチ４９１０内に入れ子状態になるまで傾斜面４９０６の表面を滑り上がり、それによって無菌アダプタ４９００及び外科用ツール４９０４を一緒に固定する。外側バンド４９０２が第２の方向に回転すると、無菌アダプタ４９００及び外科用ツール４９０４は互いの固定を解除される。特定の実施形態では、この機構は、図３５及び図３６に関連して説明されるように、無菌アダプタ４９００上の複数のカップラ４９１４の関節運動解除に連結されてもよい。

【0259】

外科用ツールの係合解除の代替的な実施形態は、インピーダンスモードなどの追加の機能を含んでもよい。インピーダンスモードでは、外科用ロボットシステムは、外科用ツールがユーザによって無菌アダプタから取り外され得るかどうかを制御し得る。ユーザは、外科用ツールの外側ハウジングを回転させ、外科用ツールを無菌アダプタから固定解除することによって、係合解除機構を始動させ得るが、外科用ロボットシステムは、器具入力部からカップラを解放しなくてもよい。外科用ロボットシステムをインピーダンスモードに移行させて初めてカップラが解放され、ユーザは外科用ツールを取り外すことができるようになる。外科用ツールを係合させたまま維持する利点は、外科用ツールが除去される前に、外科用ロボットシステムが外科用ツールのエンドエフェクタを制御し、ツールの除去のためにそれらを位置付け、外科用ツールへの損傷を最小化することができることである。インピーダンスモードを起動するため、プッシャプレート４７０４がある特定の距離まで押し込まれ得るように、プッシャプレート４７０４は、ハードストップを有していてもよい。いくつかの実施形態では、プッシャプレートのハードストップは、ハードストップが外科用ツールのハウジングの最大回転量と一致するように調節可能であってもよい。したがって、限度いっぱいまで回転すると、プッシャプレートによってハードストップもかかるようになっている。複数のセンサは、これらの事象を検出して、インピーダンスモードをトリガーしてもよい。

【0260】

特定の状況では、インピーダンスモードが望ましくない場合がある外科手術中に、緊急でツールを取り外すことを必要とする場合がある。いくつかの実施形態では、ハードストップが緊急時に生じ得るように、プッシャプレートのハードストップは、順応性を有してもよい。プッシャプレートのハードストップは、ばねに連結されて、追加の力に応じて、ハードストップが生じることを可能にしてもよい。他の実施形態では、プッシャプレートのハードストップは、外科用ツールを無菌アダプタに固定するラッチを取り外すことによって、緊急でツールを取り外すことができるように、剛性を有していてもよい。

【0261】

図３８Ａは、一実施形態による、器具装置マニピュレータ４３００内で、外科用ツールホルダ４３０８をローリングさせるための機構の斜視図を示す。図３８Ａに示されるように、取り付けインターフェース４３１０が取り外されて、ロール機構が露出する。この機構により、外科用ツールホルダ４３０８は、回転軸線４３１６を中心としていずれかの方向に連続的に回転又は「ローリング」することが可能になる。ロール機構は、ステータ歯車５００２及びロータ歯車５００４を備える。

【0262】

ステータ歯車５００２は、ロータ歯車５００４と嵌合するように構成された静止歯車である。図３８Ａの実施形態では、ステータ歯車５００２は、リングの内周に沿って歯車歯を備えるリング形状の歯車である。ステータ歯車５００２は、取り付けインターフェース４３１０の後ろで外側ハウジング４３０６に固定的に取り付けられている。ステータ歯車５００２は、ロータ歯車５００４と同じピッチを有しており、ステータ歯車５００２の歯車歯が、ロータ歯車５００４の歯車歯と嵌合するように構成されている。ステータ歯車５００２は、剛性材料（例えば、金属又は硬質プラスチック）から構成されてもよい。

【0263】

ロータ歯車５００４は、外科用ツールホルダ４３０８の回転を誘導するように構成された回転歯車である。図３８Ａに示されるように、ロータ歯車５００４は、その外周に沿って歯車歯を備える円形歯車である。ロータ歯車５００４は、ロータ歯車５００４の歯車歯がステータ歯車５００２の歯車歯と嵌合するように、取り付けインターフェース４３１０の後方及びステータ歯車５００２の内周内に位置付けられる。前述したように、ロータ歯車５００４及びステータ歯車５００２は、同じピッチを有する。図３８Ａの実施形態では、ロータ歯車５００４は、ロータ歯車５００４を時計回り又は反時計回り方向に回転させる駆動機構（例えば、モータ）に連結されている。駆動機構は、外科用ツールホルダアセンブリ４３０４内の統合コントローラから信号を受信してもよい。駆動機構がロータ歯車５００４を回転させると、ロータ歯車５００４は、ステータ歯車５００２の歯車歯に沿って移動し、それによって外科用ツールホルダ４３０８を回転させる。この構成では、ロータ歯車５００４は、いずれかの方向に連続的に回転することができ、その結果、外科用ツールホルダ４３０８が回転軸線４３１６を中心とした無限のローリングを実現することが可能になる。代替的な実施形態では、例えば、リング歯車及びピニオン歯車の構成などの無限のローリングを可能にするために、同様の機構を使用してもよい。

【0264】

図３８Ｂは、一実施形態による、器具装置マニピュレータ４３００の断面図を示す。図３８Ｂに示されるように、ロール機構は、複数のベアリング５００６と連結されている。ベアリングは、可動部品どうしの間の摩擦を低減し、固定軸線の周りの回転を促進する機械的構成要素である。１つのベアリングのみでも、外科用ツールホルダ４３０８が外側ハウジング４３０６内で回転する際に、半径方向又はねじり荷重を支持することができる。図３８Ｂの実施形態では、ＩＤＭ４３００は、外科用ツールホルダ４３０８に固定的に取り付けられた２つのベアリング５００６ａ、５００６ｂを含み、ベアリング５００６内の複数の構成要素（ボール又は円筒など）が外側ハウジング４３０６と接触するようになっている。第１のベアリング５００６ａは、取り付けインターフェース４３１０の後方の第１の端部に固定され、第２のベアリング５００６ｂは第２の端部に固定される。この構成は、外科用ツールホルダ４３０８が外側ハウジング４３０６内で回転する際に、外科用ツールホルダ４３０８の第１の端部と第２の端部との間の剛性及び支持を改善する。代替的な実施形態は、外科用ツールホルダの長さに沿って、追加の支持を提供する追加のベアリングを含んでもよい。

【0265】

図３８Ｂはまた、一実施形態による、ＩＤＭ４３００内の封着構成要素を示す。ＩＤＭ４３００は、複数のＯリング５００８と、２つの表面間の接合部を封止して流体が接合部に入るのを防止するように構成された複数のガスケット５０１０とを含む。図３８Ｂの実施形態では、ＩＤＭは、外側ハウジングの接合部と、外科用ツールホルダ４３０８内の接合部間のガスケット５０１０ａ、５０１０ｂとの間に、Ｏリング５００８ａ、５００８ｂ、５００８ｃ、５００８ｄ、５００８ｅを含む。この構成は、外科手術中に、ＩＤＭ４３００内の構成要素の無菌性を維持するのに役立つ。ガスケット及びＯリングは、典型的には、強力なエラストマー材料（例えば、ゴム）から構成される。

【0266】

図３８Ｃは、一実施形態による、器具装置マニピュレータの内部部品及びその一部特定の電気部品の部分分解斜視図を示す。外科用ツールホルダ４３０８の内部部品は、複数のアクチュエータ５１０２、と、モータと、歯車ヘッド（図示せず）と、トルクセンサ（図示せず）と、トルクセンサ増幅器５１１０と、スリップリング５１１２と、複数のエンコーダ基板５１１４と、複数のモータ電源基板５１１６と、統合コントローラ５１１８と、を含む。

【0267】

複数のアクチュエータ５１０２は、複数のトルクカップラ４３１４の各々の回転を駆動する。図３８Ｃの実施形態では、例えば、アクチュエータ５１０２ａ又は５１０２ｂなどのアクチュエータは、モータシャフトを介してトルクカップラ４３１４に連結されている。モータシャフトは、モータシャフトがトルクカップラ４３１４に確実に嵌合することを可能にする複数の溝を含むような、キー付きシャフトであってもよい。アクチュエータ５１０２は、モータシャフトを時計回り又は反時計回り方向に回転させ、それによって、それぞれ対応するトルクカップラ４３１４をその方向に回転させる。いくつかの実施形態では、モータシャフトは、ねじり剛性を有しながらも、ばね適合性を有していてもよく、モータシャフト及びしたがってトルクカップラ４３１４を回転させ、軸線方向に並進させることができる。この構成により、複数のトルクカップラ４３１４が、外科用ツールホルダ４３０８の中で、後退又は延伸することが可能になる。各アクチュエータ５１０２は、モータシャフトを回転させる方向及び量を示す電気信号を、統合コントローラ５１１８から受信してもよい。図３８Ｃの実施形態では、外科用ツールホルダ４３０８は、５つのトルクカップラ４３１４、及びその結果として、５つのアクチュエータ５１０２を含む。

【0268】

モータは、外側ハウジング４３０６内の外科用ツールホルダ４３０８の回転を駆動する。モータは、アクチュエータのうちの１つと構造的に同等であってもよいが、ただし、モータは、外側ハウジング４３０６に対して相対的に外科用ツールホルダ４３０８を回転させるために、ロータ歯車５００４及びステータ歯車５００２（図３８Ａを参照）に連結されている。モータは、ロータ歯車５００４を時計回り又は反時計回り方向に回転させ、それによってロータ歯車５００４をステータ歯車５００２の歯車歯の周りを移動させる。この構成により、外科用ツールホルダ４３０８は、ケーブル又はプルワイヤの潜在的な巻き上げによって妨げられることなく、連続的にローリング又は回転することが可能になる。モータは、モータシャフトを回転させる方向及び量を示す電気信号を、統合コントローラ５１１８から受信してもよい。

【0269】

歯車ヘッドは、外科用ツール４５００に送達されるトルクの量を制御する。例えば、歯車ヘッドは、外科用ツール４５００の器具入力部４６００に送達されるトルクの量を増加させ得る。代替的な実施形態は、歯車ヘッドが器具入力部４６００に送達されるトルクの量を減少させるように構成されてもよい。

【0270】

トルクセンサは、回転している外科用ツールホルダ４３０８上に生成されるトルクの量を測定する。図３８Ｃに示される実施形態では、トルクセンサは、時計回り及び反時計回り方向のトルクを測定することができる。トルク測定値は、外科用ツールの複数のプルワイヤに特定の張力を維持するために使用され得る。例えば、外科用ロボットシステムのいくつかの実施形態は、自動張力付与機能を有してもよく、外科用ロボットシステムに電力を供給するか、又は外科用ツールをＩＤＭと係合させると、外科用ツールのプルワイヤに、張力が予めかけられる。各プルワイヤにかかっている張力の量が、閾値量に達して、プルワイヤが張るのにちょうど十分なだけの張力をかけられるようにすることができる。トルクセンサ増幅器５１１０は、回転する外科用ツールホルダ４３０８上で生成されたトルクの量を測定する信号を増幅するための回路を備える。いくつかの実施形態では、トルクセンサは、モータに装着されている。

【0271】

スリップリング５１１２は、静止構造体から回転構造体への電力及び信号の伝達を可能にする。図３８Ｃの実施形態では、スリップリング５１１２は、図３８Ｄのスリップリング５１１２の更なる斜視図にも示されるように、外科用ツールホルダ４３０８の通路４３１２と位置合わせされるように構成された中央孔を含むリングとしての構造を有する。スリップリング５１１２の第１の側部は、複数の同心溝５１２０を含む一方、スリップリング５１１２の第２の側部は、図３１に関連して説明したように、外科用アーム及びベース４３０２から提供される電気的接続のための複数の電気部品を含む。スリップリング５１１２は、これらの電気的接続に用いる空間を割り当てるための特定の距離だけ外側ハウジング４３０６から離れて、外科用ツールホルダ４３０８の外側ハウジング４３０６に固定される。複数の同心溝５１２０は、統合コントローラに取り付けられた複数のブラシ５１２２と嵌合するように構成されている。溝５１２０とブラシ５１２２との間の接触により、外科用アーム及びベースから外科用ツールホルダへ、電力及び信号が伝達されるのが可能になる。

【0272】

複数のエンコーダ基板５１１４は、外科用ロボットシステムからスリップリングを通して受信した信号を読み取り、処理する。外科用ロボットシステムから受信した信号としては、外科用ツールの回転量及び回転方向を示す信号、外科用ツールのエンドエフェクタ及び／又は手首部の回転量及び方向を示す信号、外科用ツール上の光源を動作させる信号、外科用ツール上のビデオ又は撮像装置を動作させる信号、及び外科用ツールの様々な機能を動作させる他の信号が挙げられ得る。エンコーダ基板５１１４のそのような構成により、信号処理全体が外科用ツールホルダ４３０８内で完全に実行されることが可能になる。複数のモータ電源基板５１１６は各々、モータに電力を供給するための回路を備える。

【0273】

統合コントローラ５１１８は、外科用ツールホルダ４３０８内の演算装置である。図３８Ｃの実施形態では、統合コントローラ５１１８は、外科用ツールホルダ４３０８の通路４３１２と位置合わせされるように構成された中央孔を含むリングとしての構造を有する。統合コントローラ５１１８は、統合コントローラ５１１８の第１の側部上に設けられた複数のブラシ５１２２を含む。ブラシ５１２２はスリップリング５１１２に接触し、外科用ロボットシステムから外科用アーム、ベース４３０２を通じて送達され、最終的にスリップリング５１１２を通って統合コントローラ５１１８に送達される信号を受信する。統合コントローラ５１１８は、信号を受信した結果、様々な信号を、外科用ツールホルダ４３０８内のそれぞれ対応する構成要素に送信するように構成される。いくつかの実施形態では、エンコーダ基板５１１４及び統合コントローラ５１１８の機能は、エンコーダ基板５１１４及び統合コントローラ５１１８が同じ機能又はそれらの何らかの組み合わせを実行し得るように、本明細書に記載されるものとは異なる方式で分散されてもよい。

【0274】

図３８Ｄは、一実施形態による、器具装置マニピュレータの内部部品及びその特定の電気部品の部分分解斜視図を示す。図３８Ｄの実施形態は、２つのエンコーダ基板５１１４ａ及び５１１４ｂと、トルクセンサ増幅器５１１０と、３つのモータ電源基板５１１６ａ、５１１６ｂ、及び５１１６ｃとを含む。これらの構成要素は、統合コントローラ５１１８に固定され、統合コントローラ５１１８から垂直に延在して、外方向に突出する。この構成は、複数のアクチュエータ５１０２及びモータを電気基板内に配置するための余地を提供する。

【0275】

図３８Ｃに関して考察されるように、スリップリング５１１２は、外側ハウジング４３０６から特定の距離離れて固定される。図３８Ｄの実施形態では、スリップリング５１１２と外側ハウジング４３０６との間に、外科用アームとベース４３０２とからスリップリング５１１２への電気的接続のための正しい空間の割り当てを確保するために、スリップリング５１１２は、複数の位置合わせピン、複数のコイルばね、及びシムによって支持される。スリップリング５１１２は、スリップリング５１１２の中心孔の両側に、位置合わせピンの第１の側部を受け入れるように構成された穴５１２４を含み、位置合わせピンの第２の側部は、外側ハウジング４３０６のそれぞれ対応する穴に挿入される。位置合わせピンは、剛性材料（例えば、金属又は硬質プラスチック）から構成されてもよい。複数のコイルばねは、スリップリング５１１２の中心の周りに固定され、スリップリング５１１２と外側ハウジング４３０６との間の空間を橋渡し、接触を維持するように構成されている。有益なことには、コイルばねは、ＩＤＭ４３００に対するあらゆる衝撃を吸収し得る。シムは、スリップリング５１１２の中心孔の周りに位置するリング形状のスペーサであり、スリップリング５１１２と外側ハウジング４３０６との間に更なる追加の支持を提供するものである。また、これらの構成要素は、統合コントローラ５１１８上の複数のブラシ５１２２が複数の同心溝５１２０に接触し、当接した状態で回転する際に、スリップリング５１１２に安定性を提供する。代替的な実施形態では、位置合わせピン、コイルばね、及びシムの数は、スリップリング５１１２と外側ハウジング４３０６との間に所望の支持が実現されるまで変化させてもよい。

【0276】

図３８Ｅは、一実施形態による、外科用ツールホルダ４３０８をロール割り出しするための器具装置マニピュレータ４３００の電気部品の拡大斜視図を示す。回転割り出しでは、外科用ツール４５００の位置及び配向を、外科用ロボットシステムが連続的に認識するように、外側ハウジング４３０６に対する外科用ツールホルダ４３０８の相対的位置をモニタリングする。図３８Ｅの実施形態は、マイクロスイッチ５２０２及びボス５２０４を含む。マイクロスイッチ５２０２及びボス５２０４は、外科用ツールホルダ４３０８内に固定される。ボス５２０４は、外科用ツールホルダ４３０８が回転する際にマイクロスイッチ５２０２と接触し、ボス５２０４と接触するたびにマイクロスイッチを作動させるように構成された外側ハウジング４３０６上の構造物である。図３８Ｅの実施形態では、マイクロスイッチ５２０２の単一の基準点として機能する１つのボス５２０４が存在する。

【0277】

腹腔鏡手術、内視鏡手術、及び腔内手術に使用される器具を含む、様々なツール又は器具をＩＤＭ４３００に取り付けることができる。本明細書に記載される器具は、挿入のためにロボットアームに依存することを減らす、器具ベースの挿入アーキテクチャを含むという意味で、特に新規である。換言すれば、器具の挿入（例えば、手術部位に向かう）は、器具の設計及びアーキテクチャによって容易化することができるということである。例えば、器具が細長いシャフト及びハンドルを備えるいくつかの実施形態では、器具のアーキテクチャは、挿入軸線に沿って細長いシャフトがハンドルに対して並進することを可能にする。

【0278】

本明細書に記載される器具は、多くの問題を緩和する、器具ベースの挿入アーキテクチャを組み込んでいる。器具ベースの挿入アーキテクチャを組み込まれていない器具は、挿入のためにロボットアーム及びそのＩＤＭに依存することになる。この構成では、器具の挿入を実現するために、ＩＤＭを内外に移動させることを必要とする場合があり、これは、制御された方法で追加の質量を移動させるための、追加のモータパワー及びアームリンクのサイズを必要とする。加えて、体積がより大きくなると、はるかに大きい行程容積を作り出すことになり、その結果、動作中に衝突をもたらす可能性がある。器具ベースの挿入アーキテクチャが組み込まれたことによって、本明細書に記載される器具は、典型的には、器具自体（例えば、そのシャフト）が挿入軸線に沿って移動し、ロボットアームへの依存がより少なくなるため、スイング質量が低減されることになる。

【0279】

本明細書に記載される器具のいくつかの実施形態は、器具の挿入を可能にするだけでなく、干渉を伴わずに器具のエンドエフェクタを作動させることも可能にする、新規な器具ベースの挿入アーキテクチャを有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、器具は、エンドエフェクタを作動させるための第１の作動機構と、挿入軸線に沿った器具の一部分（例えば、シャフト）の並進を引き起こす第２の作動機構と、を備える。第１の作動機構は、有利なことには、第２の作動機構から分離され、エンドエフェクタの作動が器具の挿入によって影響されず、逆もまた同様であるようになっている。

【0280】

図３９は、一実施形態による、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具の側面図を示す。器具５２００の設計及びアーキテクチャにより、挿入のためのロボットアームの動きへの依存を少なくしながら、器具（例えば、そのシャフト）が挿入軸線に沿って並進することが可能になっている。

【0281】

器具５２００は、細長いシャフト５２０２と、シャフト５２０２に接続されたエンドエフェクタ５２１２と、シャフト５２０２に連結されたハンドル５２２０とを備える。細長いシャフト５２０２は、近位部分５２０４と遠位部分５２０６とを有する管状部材を備える。細長いシャフト５２０２は、その外側表面に沿った１本又は２本以上のチャネル又は溝５２０８を備える。シャフト５２０２の断面図で最も視認可能な溝５２０８は、それを通して１本又は２本以上のワイヤ又はケーブル５２３０を受容するように構成されている。したがって、１本又は２本以上のケーブル５２３０は、細長いシャフト５２０２の外側表面に沿って延びることになる。他の実施形態では、ケーブル５２３０はまた、図４９の概略図に示されるように、シャフト５２０２を貫通して延びてもよい。いくつかの実施形態では、シャフト５２０２を貫通するケーブル５２３０は、露出していない。いくつかの実施形態では、これらのケーブル５２３０のうちの１つ又は２つ以上の操作（例えば、ＩＤＭ４３００を介した操作）により、エンドエフェクタ５２１２の作動がもたらされる。

【0282】

エンドエフェクタ５２１２は、手術部位に効果を提供するように設計された１つ又は２つ以上の腹腔鏡、内視鏡又は腔内用構成要素を備える。例えば、エンドエフェクタ５２１２は、手首部、把持器具、歯、ピンセット、はさみ、又はクランプを備えることができる。図３９に示される本実施形態では、シャフト５２０２の外面上の溝５２０８に沿って延在する１本又は２本以上のケーブル５２３０が、エンドエフェクタ５２１２を作動させる。１本又は２本以上のケーブル５２３０は、シャフト５２０２の近位部分５２０４から、ハンドル５２２０を通って、シャフト５２０２の遠位部分５２０６に向かって延在し、そこでエンドエフェクタ５２１２を作動させる。

【0283】

器具ベースとも称され得る器具ハンドル５２２０は、一般に、ＩＤＭ４３００の取り付けインターフェース４３１０上の１つ又は２つ以上のトルクカップラ４３１４（図３１に図示）と相互に嵌合されるように設計された、１つ又は２つ以上の機械的入力部５２２４（例えば、レセプタクル、プーリ、又はスプール）を有する取り付けインターフェース５２２２を備えてもよい。取り付けインターフェース５２２２は、前方マウント、後方マウント、及び／又は上部マウントを介して、ＩＤＭ４３００に取り付けることができる。物理的に接続、ラッチ、かつ／又は連結されると、器具ハンドル５２２０の嵌合された機械的入力部５２２４は、ＩＤＭ４３００のトルクカップラ４３１４と回転軸線を共有することができ、それによって、ＩＤＭ４３００から器具ハンドル５２２０へのトルクの伝達が可能になる。いくつかの実施形態では、トルクカップラ４３１４は、機械的入力部上のレセプタクルと嵌合するように設計されたスプラインを含んでもよい。エンドエフェクタ５２１２を作動させるケーブル５２３０は、ハンドル５２２０のレセプタクル、プーリ、又はスプールと係合し、それにより、ＩＤＭ４３００から器具ハンドル５２２０へのトルクの伝達が、エンドエフェクタの作動をもたらすこととなる。

【0284】

器具５２００のいくつかの実施形態は、エンドエフェクタ５２１２の作動を制御する第１の作動機構を備える。このような第１の作動機構の一実施形態が、図４０に概略的に例示されている。加えて、器具５２００は、シャフト５２０２が挿入軸線に沿ってハンドル５２２０に対して並進することを可能にする第２の作動機構を含む。このような第２の作動機構の一実施形態が、図４５に示されている。有利なことには、第１の作動機構は第２の作動機構から分離され、エンドエフェクタ５２１２の作動がシャフト５２０２の並進によって影響されず、逆もまた同様であるようになっている。ツール又は器具５２００に組み込むことができる第１及び第２の作動機構の実施形態は、図４０～図４８に関連して以下により詳細に記載される。

【0285】

図４０は、一実施形態による、エンドエフェクタを作動させるための第１の作動機構を示す概略図を示す。いくつかの実施形態では、第１の作動機構は、Ｎ＋１とおりの手首部動作を提供し、ここで、Ｎは、Ｎ＋１本のケーブルによって提供される自由度の数である。エンドエフェクタ５２１２を作動させるための第１の作動機構は、少なくとも１組のプーリ５２５０を通って延在する、少なくとも１本のケーブル又はケーブルセグメント５２３０ａを備える。本実施形態では、第１のケーブル又はケーブルセグメント５２３０ａはプーリ部材５２５０ａ、５２５０ｂ、５２５０ｃを通って延在し、一方、第２のケーブル又はケーブルセグメント５２３０ａは、プーリ部材５２５０ｄ、５２５０ｅ、５２５０ｆを通って延在する。少なくとも１本のケーブル５２３０ａは、シャフト５２０２の近位端５２０５又はその付近で接地された後、少なくとも１組のプーリ５２５０（ハンドル５２２０内に位置する）を通って延在してから、エンドエフェクタ５２１２で終端する。ケーブルの総経路長は、各ケーブル５２３０ａをシャフト５２０２の近位端５２０５又はその付近で接地することによって一定に保たれ、相対的長さの変更は、プーリ（例えば、プーリ部材５２５０ｂ及び５２５０ｅ）を互いに対して移動させることによって行われ（矢印を参照）、それによってエンドエフェクタ５２１２の作動が可能にされる。いくつかの実施形態では、プーリは、対応する機械的入力部５２２４の直線的動作又は回転動作を介して移動させることができる。この第１の作動機構は、有利なことには、作動プーリ５２５０に対する器具シャフト５２０２の自由な移動（以下に記載される第２の作動機構によって実現される）を可能にし、それによって、エンドエフェクタ５２１２の作動と同時に器具シャフト５２０２の挿入及び後退を可能にするための追加のケーブルが含まれることが可能になる。

【0286】

図４１は、一実施形態による、図３９の器具の第１の作動機構の拡大側面図を示す。第１の作動機構は、図４０に示される概略図に対応し、その第１の作動機構は、別の第２の作動機構が、ハンドル５２２０に対してシャフト５２０２を並進させるのを可能にしながら、エンドエフェクタ５２１２の作動を引き起こすように設計されている。図４１に示されるように、ハンドル５２２０は、１組のベアリング、スプール、プーリ又はプーリ部材５２５０ａ、５２５０ｂ、５２５０ｃ、５２５０ｄ、５２５０ｅを含む（なお、プーリ５２５０ａ、５２５０ｂ、５２５０ｃは図４０の同じ一組のプーリに対応する）。ケーブル５２３０ａは、プーリ５２５０ａ、５２５０ｄ、５２５０ｂ、５２５０ｅ、５２５０ｃを通って延在する。機械的入力部（図４１の５２２４’として識別される）の操作は、プーリ５２５０ｄ、５２５０ｂ、５２５０ｅの回転動作を引き起こす。プーリ５２５０ｄ、５２５０ｂ、５２５０ｅの回転動作は、ハンドル５２２０内に受容されるケーブル５２３０の量を変化させ、それによってエンドエフェクタを作動させる。ケーブル５２３０ａ上のプーリの回転動作の効果を、図４３及び図４４に示す。回転動作の方向に応じて、プーリ５２５０ｄ、５２５０ｅは、ハンドル５２２０内にケーブル５２３０を巻き取る（又は「引き取る」）か、あるいはハンドル５２２０内のケーブル５２３０ａの巻をほどいて「送り出す」か、のいずれかを行うことができる。いずれにしても、ケーブル５２３０ａの長さがハンドル５２２０内で変化し、それによってエンドエフェクタ５２１２の作動を引き起こす。図４１の実施形態は、回転動作によって修正されるプーリシステムを描写しているが、他の実施形態では、プーリシステムは、直線的動作及び／又は回転動作によって修正され得る。加えて、当業者であれば、ハンドル５２２０内のケーブル５２３０ａの量の、長さでの変化もまた、ケーブル張力を変化させることができることを理解するであろう。

【0287】

図４２は、一実施形態による、図３９の器具の第１の作動機構の拡大斜視図を示す。この図から、プーリ５２５０ａ、５２５０ｃのスプールを含む、プーリ５２５０ａ～５２５０ｅの異なる詳細を見ることができる。

【0288】

図４３及び図４４は、一実施形態による、図３９の器具のプーリ部材５２５０ｅの作動前及び作動後の、プーリ部材５２５０ｅ及びケーブルの正面図を示す。機械的入力部５２２４’にトルクを印加すると、プーリ５２５０ｅ、５２５０ｂ、及び５２５０ｄが回転する。図４３に示されるように、プーリ５２５０ｅの作動前、ケーブル５２３０ａは、プーリ５２５０ｅの片側に沿って延びることができる。図４４に示されるように、プーリ５２５０ｅの作動後には、ケーブル５２３０ａはプーリによって引き取られ、それによってハンドル５２２０内のケーブル５２３０ａの量を増加させて、エンドエフェクタの作動を引き起こす。

【0289】

図３９～図４４の実施形態は、相対的ケーブル長を変化させるために回転軸線上に取り付けられた１つ又は２つ以上のプーリを開示しているが、他の実施形態では、位置を調節するためにレバー、歯車、又はトラックベースのシステム上にプーリを装着することが、追加の選択肢となっている。加えて、ツールの長さ方向に移動するボールスプライン回転シャフトもまた、機械的には遠隔の方法で力を伝達するために使用され得る。

【0290】

図４５は、一実施形態による、シャフト並進のためのスプールを含む第２の作動機構の側面図を示す。第２の作動機構は、ハンドル５２２０に対してシャフト５２０２を、挿入軸線に沿って並進させるように設計されている。エンドエフェクタ５２１２を作動させる第１の作動機構と同様に、第２の作動機構もまた、ハンドル５２２０内に組み込まれ得る。

【0291】

第２の作動機構は、一組のスプール５２７０ａ、５２７０ｂ、５２７０ｃ、５２７０ｄに係合する、ケーブル又はケーブルセグメント５２３０ｂを備える。ケーブル５２３０ｂの一端は、シャフト５２０２の近位端５２０５又はその近くに取り付けられ得る一方で、ケーブル５２３０ｂの他端は、シャフト５２０２の遠位端５２０７又はその付近に取り付けられ得る。ケーブル５２３０ｂは、スプール５２７０ｂが巻取車軸である、スプール５２７０ａ、５２７０ｂ、５２７０ｃの組を通って延在する。ハンドル５２２０の機械的入力部を回転させることにより、巻取車軸が回転し、それにより、ケーブル５２３０ｂを巻取車軸内に、及び巻取車軸外に駆動する。ケーブル５２３０ｂが巻取車軸の内外に駆動されると、これにより、シャフト５２０２が、ハンドル５２２０に対して並進する。有利なことには、シャフト５２０２の近位端及び遠位端の両方に取り付けられたケーブル５２３０ｂに十分な張力を事前にかけておくことによって、ケーブル５２３０ｂを内外に駆動するために摩擦力を利用でき、それによってシャフト５２０２をハンドル５２２０に対して滑りを起こすことなく動かすことができる。

【0292】

本実施形態では、巻取車軸５２７０ｂは、ゼロウォーク型巻取車軸を含む。他の実施形態、例えば図４６及び図４７に示されるようなものでは、ケーブルのウォークを可能にすることができる巻取車軸を、ハンドル５２２０に組み込むことができる。ゼロウォーク型巻取車軸アーキテクチャは、巻取車軸５２７０ｂを横切るケーブルのウォーク（ケーブルの全体の経路長に影響を及ぼしかつ張力を変化させ得る）を防止するために、溝上の螺旋角なしで巻取車軸５２７０ｂの周りのケーブル５２３０ｂの複数のラップを管理するのに役立つ。巻取車軸５２７０ｂの隣の傾斜上に追加のプーリ５２７０ｄを配置することにより、巻取車軸５２７０ｂ上の平行経路にリダイレクトすることができ、巻取車軸５２７０ｂ上のケーブル５２３０ｂのウォーク動作が消滅する。

【0293】

図４６及び図４７は、図４５に示されるゼロウォーク型巻取車軸の代替的な実施形態を提示するものである。これらの実施形態では、シャフトの挿入を駆動する巻取車軸は、第２の作動機構のアーキテクチャに組み込むことができる、大型の巻取車軸５２７０ｅである。駆動巻取車軸５２７０ｅが十分に大型であり、かつ挿入ストロークが十分に小さい場合には、巻取車軸の回転数は小さくなる。例えば、２２ｍｍの駆動巻取車軸５２７０ｅ及び３５０ｍｍの挿入ストロークの場合には、完全挿入範囲の巻取車軸５２７０ｅの回転数は、５回転である。巻取車軸５２７０ｅのケーブルのウォーク範囲と比較して、十分に大きい距離だけケーブルが移動する場合、ケーブル上のフリート角及び挿入中の経路長の変化は、無視できるほど小さくなる。いくつかの実施形態では、フリート角は、±２度の間であり得る。

【0294】

図４６は、一実施形態による、シャフト並進のために単一のケーブルを使用する、代替的なスプールの斜視図を示す。代替的なスプールは、単一のケーブル５２３０ｂによって係合される大型の巻取車軸５２７０ｅを備える。この実施形態では、シャフト挿入駆動を作動させるために、単一のケーブル５２３０ｂは、駆動するのに十分な巻取車軸摩擦を得るのに十分大きいラップ角を有する。いくつかの実施形態では、単一のケーブル５２３０ｂは、連続的であり、巻取車軸５２７０ｅの周囲に複数回（例えば、３、４回以上）巻き付いて、巻取車軸を駆動し挿入を駆動するのに十分大きいラップ角度を得ている。

【0295】

図４７は、一実施形態による、シャフト並進のために２本以上のケーブルを使用する、代替的なスプールの斜視図を示す。代替的なスプールは、単一のケーブル５２３０ｂの２つの別個のセグメント５２３０ｂ’、５２３０ｂ’’によって係合される大型の巻取車軸５２７０ｅを備える。セグメント５２３０ｂ’、５２３０ｂ’’の各々は、巻取車軸５２７０ｅ上で終端する。図４６の実施形態とは異なり、本実施形態は、シャフトの挿入を駆動するために、巻取車軸の摩擦には依存しない。この実施形態では、ケーブル５２３０ｂは、外側に螺旋状になってから、上部及び底部の両方でスプールに終端される。図４７に示される二重終端アプローチの利点は、ケーブル張力の損失に対して回復力に富んでいるということである。二重終端アプローチは、摩擦ではなく確動係合に依存するので、スリップは起こり得ない。

【0296】

図４８は、一実施形態による、図４６のスプールを含むハンドルの正面図を示す。この図から、ハンドル５２２０内のスプール（例えば、巻取車軸５２７０ｅ）の取り得る位置の１つを見ることができる。有利なことには、エンドエフェクタ５２１２を作動させるために、追加のスプール及びプーリをハンドル５２２０内に提供することができる。例えば、図４０に示されるエンドエフェクタ作動のためのプーリシステムを、図４８のハンドルの中に組み込むことができる。したがって、ハンドル５２２０は、エンドエフェクタの作動及び駆動挿入の両方又はいずれか一方のための、複数の機構を組み込むことができる。図４８に示されるように、ケーブル５２３０を巻取車軸５２７０ｅ上に案内する１つ又は２つ以上のプーリは、ケーブル距離を増加させるためにハンドルを横切って位置している。巻取車軸５２７０ｅのケーブルのウォーク範囲と比較して、十分に大きい距離だけケーブルが移動する場合、ケーブル上のフリート角及び挿入中の経路長の変化は、無視できるほど小さくなる。いくつかの実施形態では、従来の螺旋型巻取車軸を用いて、長さの変化及びフリート角を最小に保つことが可能である。

【0297】

図４９は、一実施形態による、エンドエフェクタの作動及びシャフトの挿入のための代替的なアーキテクチャを示す概略図を示す。このアーキテクチャは、エンドエフェクタを作動させるための第１の作動機構と、シャフト挿入のための第２の作動機構とを組み込んでいる。先に説明した実施形態と同様に、第１の作動機構及び第２の作動機構は連結解除されても、エンドエフェクタの作動がシャフト挿入に影響を与えず、逆もまた同様である。しかしながら、図４０の実施形態では、第１の作動機構が、エンドエフェクタを作動させるための１本又は２本以上のケーブルが、シャフトの近位部分及び遠位部分で終端しているが、本実施形態では、第１の作動機構が、挿入スプール（シャフト挿入のための第２の作動機構の一部としても使用される）で終端する、エンドエフェクタを作動させるための１本又は２本以上のケーブルを備える。このアーキテクチャの結果として、第２の作動機構を介したシャフト挿入の間、挿入スプールによって巻かれる１本以上のケーブルは、挿入スプールによって巻きをほどかれる１本以上のケーブル（エンドエフェクタを作動させるための第１の作動機構で使用される）の長さによって実質的に相殺される。第１の作動機構を介したエンドエフェクタの作動の間、挿入スプールから来るケーブルの経路長がトレードオフされる。

【0298】

図４９に示されるように、エンドエフェクタ作動及びシャフト挿入のための代替的なアーキテクチャは、エンドエフェクタが位置する近位部分５３０４と遠位部分５３０６とを有するシャフト５５０２を備える。１つ又は２つ以上のスプール５３７０ａ、５３７０ｂ、５３７０ｃ、５３７０ｄ、５３７０ｅ（それらはハンドルの一部である）は、シャフト５５０２の周りに位置付けられている。スプール５３７０ｃは、挿入スプールを備える。挿入スプール５３７０ｃが第１の方向へ回転すると、ハンドルに対して第１の方向（例えば、挿入方向）へ、シャフトが並進させられる一方で、挿入スプール５３７０ｃが第２の方向に回転すると、ハンドルに対して第２の方向（例えば、後退方向）へ、シャフトが並進させられる。１本又は２本以上のケーブル又はケーブルセグメント５３３０ａは、その一方の端部が、エンドエフェクタ（例えば、手首部）で終端し、他方の端部が、挿入スプールで終端する。１つ又は２つ以上の追加のケーブル又はケーブルセグメント５３３０ｂはまた、シャフト５５０２の遠位部分５３０６で、その近くで、又はそこに向かって終端する前に、挿入スプール５３７０ｃに端を発する。

【0299】

本実施形態では、直線的動作又は回転動作による、１つ又は２つ以上のスプール（例えば、スプール５３７０ａ、５３７０ｄ）の操作が、ハンドル内の１本又は２本以上のケーブル５３３０ａの長さの変化を引き起こす、第１の作動機構が提供される。いくつかの実施形態では、ハンドル内の１本又は２本以上のケーブル５３３０ａの長さの変化は、ハンドル内の１本又は２本以上のケーブル又はケーブルセグメントの経路長の変化を含み得る。この第１の作動機構では、１本又は２本以上のケーブル５３３０ａは、「エンドエフェクタ」ケーブルと見なすことができる。エンドエフェクタの作動を引き起こすハンドル内の１本又は２本以上のケーブル５３３０ａの長さのいかなる変化も、１本又は２本以上のケーブル５３３０ｂの長さによって相殺される。

【0300】

本実施形態では、直線的動作又は回転動作による挿入スプール５３７０ｃの操作が、ハンドル内の１本又は２本以上のケーブル５３３０ｂの長さの変化を引き起こす、第２の作動機構が提供される。この第２の作動機構では、１本又は２本以上のケーブル５３３０ｂは、「挿入」ケーブルと見なすことができる。シャフトの挿入又は後退を引き起こす、ハンドル内での１本又は２本以上のケーブル５３３０ｂの長さのいかなる変化も、１本又は２本以上のケーブル５３３０ａの長さによって相殺される。挿入及び後退が進行している下では、１本又は２本以上の挿入ケーブル５３３０ｂが巻き取られる際に、等しい量の１本又は２本以上のエンドエフェクタケーブル５３３０ａが払い出されるため、張力が維持される。１本又は２本以上のエンドエフェクタケーブル５３３０ａの相対的な経路長は不変のままであるため、エンドエフェクタは挿入下では動かない。

【0301】

図５０Ａは、一実施形態による、図４９のエンドエフェクタの作動及びシャフトの挿入のための代替的なアーキテクチャを組み込んだ器具の拡大正面図を示す。図５０Ｂは、図４９のエンドエフェクタの作動及びシャフトの挿入ための代替的なアーキテクチャを組み込んだ器具の上面斜視図を示す。器具５３００は、図４９に示される第１及び第２の作動機構を組み込んでおり、１つ又は２つ以上のスプール５３７０ａ～５３７０ｅに各々対応する１つ又は２つ以上の機械的入力部５３２４を備えるハンドル５３２０を含み、スプール（５３７０ｃ）のうちの少なくとも１つが、挿入スプールを備える。１本又は２本以上のケーブル又はケーブルセグメント５３３０ａ’、５３３０ａ’’、５３３０ａ’’’、及び５３３０ａ’’’’は各々、別個の機械的入力部５３２４に対応するが、駆動スプール５３７０ｃで終端する。これらのケーブル５３３０ａ’、５３３０ａ’’、５３３０ａ’’’、及び５３３０ａ’’’’の各々は、１本又は２本以上のケーブル５３３０ａ（図４９の概略図に示される）に類似する１つ又は２つ以上のスプールと係合することができる。第１の作動機構では、これらのケーブルは、エンドエフェクタケーブルとして機能し得るが、対応する機械的入力部５３２４の操作がハンドル内のケーブルの長さの変化を引き起こすようになっている。いくつかの実施形態では、ハンドル内の１本以上のケーブルの長さの変化は、ハンドル内の１本以上のケーブル又はケーブルセグメントの経路長の変化を含み得る。いくつかの実施形態では、ハンドル内のケーブルの経路長が変更される。場合によっては、ハンドル５３２０内の、エンドエフェクタを作動させる１本又は２本以上のケーブル５３３０ａ’、５３３０ａ’’、５３３０ａ’’’、５３３０ａ’’’’の長さの変化は、図４９の同様の参照ケーブル５３３０ｂと類似しているケーブル５３３０ｂの長さによって相殺される。他の例では、純粋なエンドエフェクタ作動下では、ハンドル内のケーブル５３３０ｂの長さは変化しない。第２の作動機構では、ケーブル５３３０ｂは、挿入ケーブルとして機能することができるが、その対応する機械的入力部５３２４の操作が、ケーブル５３３０ｂを挿入スプール５３７０ｃの周囲に巻き付ける。シャフト挿入を引き起こす、挿入スプール５３７０ｃの周りに巻かれたケーブル５３３０ｂの量は、１本又は２本以上のケーブル５３３０ａ’、５３３０ａ’’、５３３０ａ’’’、５３３０ａ’’’’の巻きがほどかれている部分の長さによって相殺される。

【0302】

図５１は、一実施形態による、器具のハンドル及びシャフトの上面斜視図を示す。シャフト５２０２は、ハンドル５２２０に対して並進可能である。この図から、回転するときにエンドエフェクタを作動させる１つ又は２つ以上の機械的入力部５２２４を見ることができる。加えて、回転すると、ハンドル５２２０に対するシャフト５２０２の、挿入軸線に沿った並進を可能にする１つ又は２つ以上の機械的入力部５３２４も見ることができる。取り付けインターフェース５２２２は、例えば、ＩＤＭ４３００の取り付けインターフェース４３１０上の１つ又は２つ以上のトルクカップラ４３１４（図３１に示される）と相互に嵌合するように設計された、１つ又は２つ以上の機械的入力部５２２４、５３２４、例えば、レセプタクル、プーリ、又はスプールを含む。

【0303】

図５２Ａは、図４０に示される挿入アーキテクチャを用いる器具シャフトの断面の概略図を示し、図５２Ｂは、図４９に示す代替的な挿入アーキテクチャを用いる器具シャフトの断面の概略図を示す。図示されていないが、図５２Ａ及び図５２Ｂの断面の各々は、その内部を通って延在する開口部又はルーメンを含む。図５２Ａに示されるように、図４０の挿入アーキテクチャは、シャフト５２０２の外面に沿って延在する溝又はチャネル５２０８を通って延在する、１本又は２本以上のケーブル５２３０をもたらす。対照的に、図５２Ｂに示されるように、図４９の挿入アーキテクチャは、シャフト５２０２の外面に沿った、より少ない数の溝又はチャネル１３０８（ここでは単一のチャネル）を通って延在する、１本又は２本以上のケーブル５３３０ｂをもたらす。これは、図４９の代替的なアーキテクチャでは、ケーブルは、シャフト５５０２の本体内に延在するようにより傾斜しているためである。例えば、シャフト５５０２の外側にはエンドエフェクタケーブルは存在しない。シャフト５５０２の外側に延在するケーブルが少なくなると、図４９のアーキテクチャは、外側表面上に延在する溝又はチャネルが少ない、全体的なより滑らかなシャフト表面をもたらすことができる。

【0304】

上述のアーキテクチャ（例えば、図４０及び図４９に示されるアーキテクチャ）を使用して、エンドエフェクタを作動させ、器具の挿入に適応することができる。加えて、これらのアーキテクチャは、外科手術を支援するために、特定のタイプの器具に組み込むことができる。

【0305】

このような器具の１つは、血管シーラである。血管シーラでは、ナイフ又はカッターが組織を切断するために駆動され得る。いくつかの実施形態では、ナイフの動作は、回転動作である。他の実施形態では、ナイフの運動は、並進動作である。図５３～図５５は、血管シーラを介してナイフを駆動するために、血管シーラ器具に組み込むことができる異なるアーキテクチャを示す。これらの図に示されるアーキテクチャは、図４０に示されるアーキテクチャ及び関連する機構と同様であるが、他の実施形態では、アーキテクチャは、図４９に示されるアーキテクチャ及び関連する機構と同様であり得る。

【0306】

図５３～図５５は、血管シーラ内でナイフを駆動するための異なるアーキテクチャを示す概略図である。アーキテクチャは、ケーブルどうしの間での経路長の差を生じさせ、この差動経路長変化をナイフの直線的動作に変換させる。図５３及び図５４の実施形態では、２本のケーブル５４３０ａ、５４３０ｂが、反対方向の張力で配置されているが、図５５の実施形態では、単一のケーブル５４３０とばね５４９０とが反対方向の張力で使用される。２本のケーブルが反対方向の張力で配置される実施形態では、ナイフの直線的動作は、両方の差を、同じ入力軸上で、しかし反対方向にする（例えば、一方は巻き込み緩め用ケーブルとし、他方は巻き込み用ケーブルとする）ことによって実現される。二重の対向するケーブルを用いるアプローチはまた、張力ループを閉鎖するために、リダイレクトプーリを利用するが、このリダイレクトプーリは、シャフトの近位端に若しくは近位端の近くに、又はシャフトの遠位端に若しくは遠位端の近くに取り付けられ得る（図５３及び図５４にそれぞれ示されている）。引っ張って出し入れされるケーブルを設けると、ナイフをケーブルのあるセクションに連結して、ナイフを出し入れする運動を生じさせることができる。

【0307】

図５３は、血管シーラ５４８０内でナイフ５４８２を駆動するためのアーキテクチャを示す概略図を示す。このアーキテクチャは、第１のケーブル５４３０ａ及び第２のケーブル５４３０ｂを含み、第１のケーブル５４３０ａ及び第２のケーブル５４３０ｂには、反対向きの張力がかかっている。そのアーキテクチャは、第１のケーブル５４３０ａによって係合される１つ又は２つ以上のスプール又はプーリ部材５４７０ａ、５４７０ｂ、５４７０ｃと、第２のケーブル５４３０ｂによって係合される１つ又は２つ以上のスプール又はプーリ部材５４７０ｄ、５４７０ｅ、５４７０ｆと、張力ループを閉鎖するリダイレクトスプール又はプーリ５４７０ｇと、を更に備える。リダイレクトプーリ５４７０ｇは、シャフトの近位部分又はその近くに配置される。第１のケーブル５４３０ａ及び第２のケーブル５４３０ｂに互いに反対方向の張力がかかる状態で、ナイフ５４８２が、細長い部材５４８４などのコネクタを介してケーブル（例えば、第１のケーブル５４３０ａ）のあるセクションに連結され、それによって、血管シーラ５４８０に対してナイフ５４８２が出し入れされる動作を作り出すことができる。いくつかの実施形態では、細長い部材５４８４は、プッシュロッドを備える。他の実施形態では、細長い部材５４８４は、座屈することなく、駆動圧縮力に耐える。

【0308】

図５４は、血管シーラ内でナイフを駆動するための代替的なアーキテクチャを示す概略図を示す。このアーキテクチャは、図５３に示したものに類似している。しかしながら、本実施形態では、リダイレクトプーリが、シャフトの遠位部分又はその近くに配置される。

【0309】

図５５は、血管シーラ内でナイフを駆動するための更に別の代替的なアーキテクチャを示す概略図を示す。図５３及び図５４に示されている先の実施形態とは異なり、本実施形態におけるアーキテクチャは、ばね５４９０と反対方向の張力がかかる単一のケーブル５４３０を用いている。このアーキテクチャは、第１のケーブル５４３０ａによって係合される１つ又は２つ以上のスプール又はプーリ部材５４７０ａ、５４７０ｂ、５４７０ｃを更に備える。ケーブル５４３０にばね５４９０とは反対方向の張力がかかっている状態で、ナイフ５４８２がケーブル５４３０のあるセクションに連結され、それによって、血管シーラ５４８０に対してナイフ５４８２が出し入れされる動作を作り出すことができる。

【0310】

挿入器具として機能することができる別の装置はカメラである。カメラは、内視鏡手術に使用することができる。このアーキテクチャは、カメラが剛性カメラ又は関節運動式カメラであるかどうかによって変化させることができ、関節運動式カメラの場合には、関節運動の作動手段が提供されなければならない。

【0311】

図５６は、剛性カメラを挿入器具とするためのアーキテクチャを示す概略図を示す。カメラ５５００は、インターフェースボタン及びそれから出てくるケーブルを有するカメラハンドル５５３０に、シャフト５５０２によって接続された遠位側撮像ペイロードを備える。ケーブル５５３０は、シャフト５５０２の外側に形成されたチャネル又は溝内に受容される一方、挿入ハンドル５５２０はシャフト５５０２の周囲に配置される。これにより、挿入能力を有効にする第２のハンドルが内視鏡に事実上追加される。ケーブル５５３０は、１つ又は２つ以上のスプール５５７０ａ、５５７０ｂ、５５７０ｃを通って延在する。本実施形態では、スプール５５７０ｂが巻取車軸であり得る。いくつかの実施形態では、巻取車軸は、ゼロウォーク型巻取車軸を含む（図４５に示されるように）ことができ、他の実施形態では、巻取車軸は、ケーブルウォークを可能にする（図４６及び図４７に示されるように）ことができる。巻取車軸機構を介して、カメラは挿入軸線に沿って並進することができる。いくつかの実施形態では、コアペイロードは、同じ封止アーキテクチャを剛性スコープとして維持するため、同じ方法で滅菌されることが期待され得る。剛性スコープの場合、上記のことはオートクレーブ処理され得ることを意味する。追加の挿入ハンドル５５２０もまた、滅菌の観点からは、器具のように見える場合があり、同様にオートクレーブ処理することができる。

【0312】

図５６は、剛性カメラを挿入器具とするためのアーキテクチャを示しているが、関節運動を提供するためにカメラに機構が追加されるため、関節運動式カメラは追加的な複雑性を提示することになる。関節運動式カメラの場合、関節運動に適応するために、１本又は２本以上のケーブル（例えば、作動ケーブル又は手首部ケーブル）が提供され得る。カメラはまた、封止されたエリア内に収容されてもよく、そのため、外側の１本又は２本以上のケーブルを動かそうとする場合には、その１本又は２本以上のケーブルを除くカメラ用の密閉区画を作製することもできる。このアーキテクチャにより、いくらかの粒子及び破片が封止された領域内の小さい空間に入ることが可能であり得る。いくつかの実施形態では、汚染を防止するための１つの解決策は、関節運動のためのＩＤＭに依存するのではなく、封止されたカメラ領域内に２つの関節運動用モータを追加することであり得る。これにより、チューブの外側からケーブルを取り、それらを封止された内部に入れることによって、カメラ構成要素の洗浄及び封止を大幅に簡素化する。２つの関節運動用モータを、封止されたカメラ内に追加することの別の利点は、カメラがビジョンボックスに繋がれるとすぐにカメラの関節運動を制御することができるようになることである。これにより、設置又は取り外し中にカメラを真っ直ぐに保つ機能、及びロボットから離れての使用中に、カメラをカメラハンドルから関節運動させて周囲を見ることができる機能が可能になる。これにより、関節運動式カメラは、オートクレーブ処理が可能であるため、滅菌という観点からは、剛性カメラに大いに類似したものとなる。

【0313】

カメラがオートクレーブ処理できない場合、封止されたカメラコア及び挿入セクションは、洗浄及び挿入のためには、互いに分離される必要があり得る。これは、確実な滅菌を達成するためには、挿入ハンドルをオートクレーブ処理することが望ましいからである。図５７は、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にする第１の挿入アーキテクチャを示す。図５８及び図５９は、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にし、それによってより良好な滅菌を可能にする第２の挿入アーキテクチャを示す。

【0314】

図５７は、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にする第１の挿入アーキテクチャを示す。このアーキテクチャは、ＩＤＭにラッチし、カメラコア１６００から分離可能な、オートクレーブ処理可能な挿入ハンドル５６２０を有する。カメラコア１６００は、ハンドル５６２０を通って延在するシャフト５６０２を備える。ハンドル５６２０は、スプール５６７０ａ、５６７０ｂ、５６７０ｃ、５６７０ｄを通って延在する、１本又は２本以上のワイヤ５６３０ａ、５６３０ｂを備える。本実施形態では、スプール５６７０ｂは、巻取車軸を備える。いくつかの実施形態では、スプール５６７０ｂは、親ねじを備える。いくつかの実施形態では、巻取車軸は、ゼロウォーク型巻取車軸（図４５に示されるようなもの）であり、他の実施形態では、巻取車軸はケーブルのウォークを可能にするものである。挿入ハンドル５６２０は、コネクタ５６４０を介して、カメラコア５６００に取り外し可能に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、コネクタ５６４０は、ブラケットを備える。他の実施形態では、コネクタ５６４０は、カメラがラッチする垂直プレートを備える。挿入ハンドル５６２０がカメラコア１６００に取り外し可能に取り付けられるので、各々が、洗浄のために分離されることができる。

【0315】

図５８及び図５９は、カメラが挿入ハンドルから分離されることを可能にする第２のアーキテクチャを示す。本実施形態では、オーバーチューブ５７８０が提供され、オーバーチューブ５７８０には挿入ケーブル５７３０が取り付けられ、またオーバーチューブ５７８０を通じて、カメラ５７００が処置のために装填され得る。図６０は、オーバーチューブ５７８０から取り外され、分離されたカメラ５７００を示し、図６１は、オーバーチューブ５７８０内に装填されたカメラ５７００を示す。カメラ５７００をオーバーチューブの中に装填するために、カメラ５７００の遠位先端５７０６及びシャフト５７０２が、オーバーチューブ５７８０を貫通する。オーバーチューブ５７８０は、巻取車軸の形態のスプール５７７０を収容するハンドル５７２０に接続されている。このアーキテクチャは、必要に応じて、カメラ５７００を挿入ハンドル５７２０から分離したままにして、両方の構成要素を容易に洗浄することができるという利点を有する。更に、カメラ５７００は、オーバーチューブ５７８０に適合しなければならないので、使用中には薄型に保たれる。挿入ハンドル５７２０がカメラコア５７００に取り外し可能に取り付けられるので、それぞれが、洗浄のために分離されることができる。

【0316】

図６０は、別の実施形態による、シャフト並進のための代替的なアーキテクチャを示す図を示す。本実施形態では、器具は、近位部分５９０４及び遠位部分５９０６を有するシャフト５９０２を備える。シャフト５９０２の挿入は、ラック歯車５９１２及びピニオン５９１４によって駆動されることができ、ピニオン５９１４の回転の結果、ラック歯車５９１２及びラック歯車５９１２に連結されたシャフト５９０２の並進がもたらされる。いくつかの実施形態では、ラック歯車５９１２は、器具シャフト５９０２上に配置され、ピニオン５９１４は、器具ハンドルのハウジング内に配置される。モータ式ドライバを使用して、シャフト５９０２をハンドルに対して並進させることができる。いくつかの実施形態では、平歯車を、サイクロイドピンラックプロファイルに加えて使用することができる。いくつかの実施形態では、ラック歯車５９１２及びピニオン５９１４を、シャフト５９０２の挿入又は並進を引き起こすために、それ単独で使用し得る。他の実施形態では、ラック歯車５９１２及びピニオン５９１４を、既に説明した挿入機構のいずれかに付随させ、補完させることができる。ラック歯車５９１２及びピニオン５９１４を、ハンドルに対する器具シャフトの直線的挿入を提供するために、既に説明した器具のタイプのいずれかと共に使用することができる。

【0317】

腹腔鏡手術などの外科手術を行うとき、外科医は送気手段を使用する。これは、患者に挿入されたカニューレが外科用ツールシャフトに対して封止されて、患者の体内の正圧を維持することを意味する。封止部は、空気が患者の身体から漏れるのを防ぐために、外科用ツールシャフトに連結され得る。これらのシールは、多くの場合、円形の断面を有するツールを収容するように設計される。非円形の形状を有するツール、及びシャフトの外側表面上に凹状の特徴を有するツールに、同じ封止を適用することは困難であり得、これは、これらの表面によって形成される通路は、ツールシールにおいて、空気圧が放出されるのを可能にする場合があるからである。例えば、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具は、空気が患者から漏れることができる溝５２０８を有する断面（図５２Ａに示されるような断面）を有し得る。

【0318】

この課題に対処するため、患者の空気漏れを防止するための複数の封止部を含むシステムを提供することができる。具体的には、円形の外側形状を有するカニューレ封止部と協働する新規な封止部が提供され得るが、このことは、円形断面を有する器具については慣例的である。新規の封止部は、円形カニューレ封止部を通過し、それによって一貫した回転部用封止部を提供することができる。新規の封止部は、有利なことには、任意の回転動作及び直線的動作を範囲ごとに分けて、封止部が形成される２つの境界を形成するであろう。この範囲ごとに分けることは、中間ツール封止ピースを使用することによって達成される。

【0319】

図６１は、患者からの空気漏れを防止するための複数の封止部を有する器具の側面断面図を示す。図６２は、複数の封止部を有する器具の正面断面図を示す。器具５２００は、カニューレ５０５０に挿入される。また器具５２００は、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する図３９に示される器具に類似している。器具は、ハンドル５２２０に対して並進可能なシャフト５２０２を含み得る。シャフト５２０２は、その外側表面に沿って延在する１つ又は２つ以上のチャネル又は溝５２０８を有することができる。それによって、患者から空気が漏れることを可能にする通路を形成する。

【0320】

空気漏れを防止するために、マルチ封止システムが、有利なことに、器具に連結される。いくつかの実施形態では、マルチ封止システムは、空気漏れのリスクを低減するために協働し得る第１の封止部５８１０及び第２の封止部５８２０を備える。いくつかの実施形態では、第１の封止部５８１０及び第２の封止部５８２０は、同軸である。図６０に示されるように、第２封止部５８２０は、第１封止部５８１０の内部に受容され得る。第１封止部５８１０は、円形の外周及び円形の内周を有する断面を有することができ、一方、第２の封止部５８２０は、図６２に示されるように、円形の外周部と、内側突出部、タブ又は突起５８２２が設けられた内周部とを有する断面を有することができる。内側突出部を有する第２の封止部５８２０を有するという利点は、内側突出部が器具シャフト５２０２の外側に沿って延在し得る溝５２０８などの空隙を埋めることができ、それによって手術中の患者からの空気漏れのリスクを低減するということである。

【0321】

マルチ封止は、有利なことには、回転動作及び直線的動作を範囲ごとに分けて、封止部が形成される２つの境界を形成する。その内側突出部５８２２を有する第２の封止部５８２０は、器具シャフト５２０２の外側溝を摺動し、それによって器具シャフトの動作のための摺動可能直線状封止部を形成することができる。当業者であれば、第２の封止部５８２０が、曲線的な複数の内側突出部であり、かつ内周の周りに実質的に対称的に離間配置された複数の内側突出部を有して示されているが、第２封止部５８２０の内側部分は、成形プロセスが第２の封止部５８２０の内部と器具シャフト５２０２の外側表面とを実質的に一致させる限りにおいて、他の形状をとり得ることが理解できよう。器具５２００の溝５２０８内に受容されると、第２の封止部５８２０の内側の小塊５８２２の各々は、回転封止点５８２４を形成する。これらの回転封止点により、器具５２００及び第２封止部５８２０が回転について係止され、器具シャフト５２０２が回転するのに応じて、共に回転することを可能にする。本実施形態は、二重封止部を有するマルチ封止部を示しているが、他の実施形態では、三重、四重、又はそれ以上の封止部が協働して、手術中の患者からの空気漏れのリスクを低減することができる。

【0322】

ＸＶ．ソフトウェア
いくつかの実施形態では、調節可能なアーム支持体及び対応するロボットアームを含むシステムの１つ又は２つ以上の態様は、ソフトウェアを介して制御され得る。例えば、システムは、全ての作動がシステムによってロボット制御され、システムが全てのエンドエフェクタのタブ頂部に対する位置を知るように設計され得る。これは、既存のロボット手術システムが有さないという独特の利点を提供することができる。更に、これは、アーム及びアーム位置決めプラットフォームが同期して移動している間にテーブル頂部を手術中に（例えば、傾斜、トレンデレンブルク、高さ、屈曲など）を調節することと、ロボットアームを移動させることが、ドレーピング又は患者の負荷のために動作野から離れて移動することができることと、臨床医がシステムに手術のタイプを伝えた後に、ロボットアームは、ポートが典型的に配置される位置付近の位置に移動することができる（外科医は、手術の好みに合わせてポート選択「事前設定」を修正及び設定することができる）ことと、エンドエフェクタ上のカメラ及びカニューレ上の視力標的を使用して、「ラストマイル」ドッキングを実行すること（エンドエフェクタの周囲の他の非光学センサは同様の機能性を提供することができる）と、を含む、有利なワークフローを可能にすることができる。

【0323】

更に、ロボットアーム接合部のいくつかの傾斜は、モータ及び送信を逆駆動するために、アームに高い力を加えることを必要とする場合がある。これは、エンドエフェクタにおけるトルクセンサ、又はエンドエフェクタにおける力センサ又はジョイスティックによって低減され得て、それにより、ロボットが、臨床医がどこに押し込もうとしているのかを把握し、それに応じて移動（アドミタンス制御）して、出力で感じられるバックドライブ力を下げることができる。このようなバックドライブ調整は、いくつかの実施形態においてソフトウェアで達成され得る。

【0324】

ＸＶＩ．付加的考察
本開示を読むと、当業者は、本明細書に開示される原理によって、更に追加の代替的な構造的設計及び機能的設計を理解するであろう。したがって、特定の実施形態及び用途が図示及び説明されているが、開示される実施形態は、本明細書に開示される正確な構造及び構成要素に限定されないことを理解されたい。添付の特許請求の範囲に定義される趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される方法及び装置の配置、動作、及び詳細に対して、当業者には明らかであろう様々な修正、変更、及び変形がなされてもよい。

【0325】

本明細書において「一実施形態」又は「実施形態」と述べている場合、それは、当該実施形態に関連して述べられている特定の要素、特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。「一実施形態では」という語句が本明細書の様々な箇所に見られるが、これらは必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではない。

【0326】

いくつかの実施形態は、「連結された」及び「接続された」という表現を、それらの派生形と共に使用して、説明され得る。例えば、いくつかの実施形態は、２つ又はそれ以上の要素が直接物理的又は電気的に接触していることを示すため、「連結された」という用語を使用して説明され得る。しかしながら、「連結された」という用語は、２つ又は３つ以上の要素が互いに直接接触はしないが、依然として互いに協働又は相互作用することを意味することもある。実施形態は、特に明記しない限り、この文脈において限定されない。

【0327】

本明細書で使用されるとき、「備える又は含む（comprises）」、「備えている又は含んでいる（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」という用語、又はこれらの他全ての変化形は、非排他的に包含するように意図する。例えば、列記された要素を含む、プロセス、方法、物品、又は装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されず、明確には列記されていない他の要素、又はそのようなプロセス、方法、物品、若しくは装置に固有のものではない他の要素を含んでもよい。更に、明示的に反対に明記されない限り、「又は」は包括的な「又は」を指すものであり、排他的な「又は」を指すものではない。例えば、条件Ａ又はＢは、Ａが真であり（又は存在する）かつＢが偽である（又は存在しない）場合、Ａが偽であり（又は存在しない）かつＢが真である（又は存在する）場合、並びにＡ及びＢの両方が真である（又は存在する）場合、のいずれか１つによって充足される。

【0328】

それに加えて、「ある（「ａ」又は「ａｎ」）」の使用は、本明細書における実施形態の要素及び構成要素について記載するために用いられるものである。これは、単に便宜を図るため、また発明の一般的な意味を与えるためになされるものである。この記載は、１つ又は少なくとも１つを含むように読み取られるべきであり、単数形は、そうでないことを意味することが明白でない限り、複数形も含む。

【0329】

〔実施の態様〕
（１） システムであって、
テーブルと、
前記テーブルの下のテーブル支持体と、
前記テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、
前記アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、近位部分と、遠位部分と、前記近位部分と前記遠位部分との間の少なくとも４つの電動接合部と、を含み、前記接合部の各々が、他の接合部とは独立して作動されることが可能であり、前記第１のロボットアームが、外科用器具を駆動するように構成された器具駆動機構を含む、第１のロボットアームと、
挿入軸に沿って前記器具の挿入を提供するために、前記第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構と、
前記アーム支持体に連結された第２のロボットアームと、を含む、システム。
（２） 前記第１のロボットアームが、前記第２のロボットアームに対して並進可能である、実施態様１に記載のシステム。
（３） 前記挿入機構が、前記第１のロボットアームとは独立して、前記器具自体内に構築されている、実施態様１に記載のシステム。
（４） 前記挿入機構が、前記第１のロボットアーム内に構築されている、実施態様１に記載のシステム。
（５） 前記挿入機構が、挿入体ハウジングに対して前記器具駆動機構を並進させて、前記挿入軸に沿って前記器具を並進させるように構成されている、実施態様４に記載のシステム。

【0330】

（６） 前記第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能であり、前記自由度のうちの少なくとも１つが、冗長である、実施態様１に記載のシステム。
（７） 前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームは、前記テーブルの下方に収容されることが可能である、実施態様１に記載のシステム。
（８） システムであって、
テーブルと、
前記テーブルの下のテーブル支持体と、
前記テーブル又はテーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、
前記アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームが、近位リンクと、遠位リンクと、前記遠位リンクの遠位端に連結された少なくとも３つの接合部と、を含み、前記接合部の各々は、他の接合部とは独立して作動されることが可能であり、前記第１のロボットアームが、外科用器具を駆動するように構成された器具駆動機構を含む、第１のロボットアームと、
挿入軸に沿って前記器具の挿入を提供するために、前記第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構と、を含む、システム。
（９） 前記接合部のうちの少なくとも２つが、回転接合部である、実施態様８に記載のシステム。
（１０） 前記接合部のうちの少なくとも１つが、挿入軸を含む、実施態様９に記載のシステム。

【0331】

（１１） 前記接合部のうちの少なくとも１つが、器具軸を中心に前記器具をローリングさせる、実施態様８に記載のシステム。
（１２） 前記器具軸を中心に前記器具をローリングさせる前記少なくとも１つの接合部が、前記第１のロボットアームの一部又は前記器具自体の一部である、実施態様１１に記載のシステム。
（１３） 前記アーム支持体に連結された第２のロボットアームを更に含む、実施態様８に記載のシステム。
（１４） 前記第１のロボットアームが、前記第２のロボットアームに対して並進可能である、実施態様１１に記載のシステム。
（１５） 前記第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能であり、前記自由度のうちの少なくとも１つが、冗長である、実施態様８に記載のシステム。

【0332】

（１６） システムであって、
テーブルと、
前記テーブルを支持するためのテーブル支持体と、
前記テーブル又は前記テーブル支持体のうちの少なくとも１つに連結されたアーム支持体と、
前記アーム支持体に連結された第１のロボットアームであって、前記第１のロボットアームは、前記テーブルの下に収容されること、及び上昇することが可能であり、前記第１のロボットアームが、
近位部分及び遠位部分であって、前記近位部分が、前記アーム支持体に連結されたベースを含み、前記遠位部分が、複数のモータを含む器具駆動機構を含み、前記器具駆動機構が、それに取り付けられた外科用器具を駆動するように構成されている、近位部分及び遠位部分と、
前記近位部分と前記遠位部分との間の複数の電動接合部であって、それにより、複数の自由度における前記器具の移動に適応し、前記接合部の各々は、他の接合部とは独立して作動されることが可能である、複数の電動接合部と、を含む、第１のロボットアームと、
挿入軸に沿って前記器具の挿入を提供するために、前記第１のロボットアームと関連付けられている、挿入機構と、
前記アーム支持体に連結された第２のロボットアームであって、前記第２のロボットアームは、前記テーブルの下に収容されること、及び上昇することが可能である、第２のロボットアームと、を含む、システム。
（１７） 前記挿入機構が、前記第１のロボットアームとは独立して、前記器具自体内に構築されている、実施態様１６に記載のシステム。
（１８） 前記第１のロボットアームは、少なくとも７自由度が可能であり、前記自由度のうちの少なくとも１つが、冗長である、実施態様１６に記載のシステム。
（１９） 前記第１のロボットアームが、近位リンク及び遠位リンクを含み、少なくとも３つの接合部が、前記遠位リンクの遠位端に連結されており、前記遠位リンクの前記遠位端に連結された前記接合部のうちの少なくとも２つが、回転接合部である、実施態様１６に記載のシステム。
（２０） 前記外科用器具が、内視鏡器具を含む、実施態様１９に記載のシステム。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図2I】

【図2J】

【図2K】

【図2L】

【図2M】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図8G】

【図8H】

【図8I】

【図8J】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25A】

【図25B】

【図26A】

【図26B】

【図27A】

【図27B】

【図28】

【図29A】

【図29B】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36A】

【図36B】

【図37A】

【図37B】

【図38A】

【図38B】

【図38C】

【図38D】

【図38E】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50A】

【図50B】

【図51】

【図52A】

【図52B】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】