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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-27
(54)【発明の名称】複数の医療用器具を有するロボット医療システム
(51)【国際特許分類】
A61B 34/35 20160101AFI20221020BHJP
B25J 17/00 20060101ALI20221020BHJP
A61B 1/00 20060101ALI20221020BHJP
A61B 1/018 20060101ALI20221020BHJP
【ＦＩ】
A61B34/35
B25J17/00 G
A61B1/00 655
A61B1/018 515
A61B1/018 511
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022509090
(86)(22)【出願日】2020-08-15
(85)【翻訳文提出日】2022-03-23
(86)【国際出願番号】 IB2020057704
(87)【国際公開番号】W WO2021028887
(87)【国際公開日】2021-02-18
(31)【優先権主張番号】62/887,569
(32)【優先日】2019-08-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】カスティーヨ・アンドレ・ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ウエダ・アキラ・ブライアン
(72)【発明者】
【氏名】ヘアレル・エイドリアン・タイラー
(72)【発明者】
【氏名】ジョシ・ニキル・エス
【テーマコード（参考）】
3C707
4C161
【Ｆターム（参考）】
3C707AS35
3C707BS13
3C707BS26
3C707CS08
3C707HT04
3C707HT24
3C707LU09
4C161AA00
4C161BB00
4C161CC06
4C161FF43
4C161GG15
4C161HH56
(57)【要約】
特定の態様は、ロボット医療用器具システムに関する。そのようなシステムは、第１の医療用器具及び第２の医療用器具を含むことができる。第１の医療用器具は、器具基部と、器具基部から延出する細長いシャフトと、ロボット駆動入力部と、を含むことができる。第１の医療用器具は、器具入口を含み得る。第２の医療用器具は、器具基部と、器具入口を通って延在する細長いシャフトと、を含み得る。第２の医療用器具は、第２の医療用器具内の回転要素に連結されたロボット駆動入力部を含むことができる。ロボット医療用器具システムは、第１のロボット駆動出力部及び第２のロボット駆動出力部を有する、ロボットアームを含むことができる。第１のロボット駆動出力部は、第１の医療用器具のロボット駆動入力部を駆動することができ、第２のロボット駆動出力部は、第２の医療用器具のロボット駆動入力部を駆動することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボット医療用器具システムであって、ロボット駆動入力部及び前記ロボット駆動入力部に連結された第１の回転要素を含む器具基部と、前記器具基部から延出する細長いシャフトとを備える第１の医療用器具であって、前記第１の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記第１の医療用器具の前記細長いシャフトの遠位端を関節運動させるように構成され、前記第１の医療用器具が、前記第１の医療用器具を通って延在する作業チャネルと連通する器具入口を更に備える、第１の医療用器具と、
器具基部と、前記器具入口を通って前記第１の器具の前記細長いシャフト内に部分的に延在するように構成されている細長いシャフトとを備え、ロボット駆動入力部を含む、第２の医療用器具と、
前記第１の医療用器具の前記ロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第１のロボット駆動出力部と、前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第２のロボット駆動出力部とを備えるロボットアームと、
を備える、ロボット医療用器具システム。
【請求項2】
前記第１の回転要素が、前記第１の回転要素に連結されたプルワイヤの初期張力付与を可能にするように構成されている張力付与ラチェットを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項3】
前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトが、前記第２の医療用器具の前記器具基部の近位部分から延出する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項4】
前記第２の医療用器具が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトを前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記器具基部の前記近位部分より遠位側の点で、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトに動作可能に連結されている、
請求項３に記載のロボットシステム。
【請求項5】
前記第２の医療用器具が、前記連結要素に連結され、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項6】
前記第２の医療用器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項7】
第１のアクチュエータが、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項8】
第２のアクチュエータが、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、請求項７に記載のロボットシステム。
【請求項9】
前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトのシースに連結されている、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項10】
前記第２の医療用器具が、第２のロボット駆動入力部を更に備え、前記第２のロボット駆動入力部が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの内部部分に連結されている、
請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項11】
前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトが、サービスループを形成する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項12】
前記サービスループが、前記第１の医療用器具の前記器具入口と前記第２の医療用器具の前記器具基部との間で少なくとも４５度延在する、請求項１１に記載のロボットシステム。
【請求項13】
医療システムであって、内視鏡基部であって、そこから延出する細長いシャフトを有し、第１のロボット駆動入力部及び第１の手動アクチュエータを有する、内視鏡基部と、
前記内視鏡の前記細長いシャフト内に延在するように構成されている細長いシャフトを有し、第２のロボット駆動入力部及び第２の手動アクチュエータを有する作業チャネル器具と、
を備え、
前記第１のロボット駆動入力部及び前記第２のロボット駆動入力部が、ロボットアームの、対応する第１のロボット駆動出力部及び第２のロボット駆動出力部に連結するように構成され、
前記第１の手動アクチュエータ及び前記第２の手動アクチュエータが、前記第１のロボット駆動入力部及び前記第２のロボット駆動入力部が前記ロボットアームの前記第１のロボット駆動出力部及び前記第２のロボット駆動出力部から切り離されたときに、手動で作動されるように構成されている、
医療システム。
【請求項14】
前記作業チャネル器具が、連結要素を有する器具基部を備え、前記連結要素は、前記器具基部を前記内視鏡基部に取り外し可能に連結することを可能にするように構成されている、請求項１３に記載の医療システム。
【請求項15】
前記内視鏡が、前記内視鏡の前記細長いシャフトの遠位端を第１の自由度で関節運動させるように構成されている第１の回転要素を更に備え、前記第１の手動アクチュエータが、前記第１の回転要素の手動回転を可能にするように構成されている、
請求項１３に記載の医療システム。
【請求項16】
前記作業チャネル器具が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトに連結された器具基部を更に備え、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトが、前記器具基部の近位部分から延出する、
請求項１３に記載の医療システム。
【請求項17】
前記作業チャネル器具が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトを前記第２のロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、前記作業チャネル器具の前記第２のロボット駆動入力部が、前記器具基部の前記近位部分より遠位側の点で前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトに動作可能に連結されている、
請求項１３に記載の医療システム。
【請求項18】
前記作業チャネル器具が、前記連結要素に連結され、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、請求項１７に記載の医療システム。
【請求項19】
前記作業チャネル器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、請求項１３に記載の医療システム。
【請求項20】
前記第２のロボット駆動入力部が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、請求項１３に記載の医療システム。
【請求項21】
前記第２の手動アクチュエータが、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、請求項１３に記載の医療システム。
【請求項22】
前記第２のロボット駆動入力部が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトのシースに連結されている、請求項１３に記載の医療システム。
【請求項23】
前記器具の前記細長いシャフトが、前記内視鏡の入口と前記作業チャネル器具の器具基部との間に、サービスループを形成する、請求項１３に記載の医療システム。
【請求項24】
医療用器具であって、ロボットアームの対応するロボット駆動出力部に連結するように構成されているロボット駆動入力部と、前記ロボット駆動入力部に連結されたリニアアクチュエータとを含む器具基部、及び
前記器具基部の近位部分から延出する細長いシャフト、
を備え、
前記リニアアクチュエータが、前記器具基部の前記近位部分よりも遠位側の点で前記細長いシャフトの一部分に連結する、
医療用器具。
【請求項25】
前記リニアアクチュエータが、前記細長いシャフトの長手方向位置を操作するように構成されているリニアギアを備える、請求項２４に記載の医療用器具。
【請求項26】
前記器具が、前記器具の遠位端を作動させるように構成されている第２のロボット駆動入力部を更に備える、請求項２４に記載の医療用器具。
【請求項27】
前記器具の前記遠位端の作動を更に制御する手動アクチュエータを更に備える、請求項２６に記載の医療用器具。
【請求項28】
前記第２のロボット駆動入力部が、前記器具の前記遠位端を拡張又は後退させるように構成されている、請求項２６に記載の医療用器具。
【請求項29】
前記器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、請求項２４に記載の医療用器具。
【請求項30】
前記細長いシャフトが、前記器具基部の前記近位部分から前記近位部分の遠位側の前記点まで延在するサービスループを形成する、請求項２４に記載の医療用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年８月１５日に出願の、米国仮出願第６２／８８７，５６９号の利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年８月１５日に出願の、米国仮出願第６２／８８７，５６９号の利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
（発明の分野）
本明細書に開示されるシステム及び方法は、医療用器具システム、より具体的には、手動又はロボットを介して制御可能であり得る医療用器具を対象とする。
本明細書に開示されるシステム及び方法は、医療用器具システム、より具体的には、手動又はロボットを介して制御可能であり得る医療用器具を対象とする。
【背景技術】
【0003】
内視鏡術などの医療処置では、診断及び／又は治療目的で患者の解剖学的構造の内部にアクセスし可視化を行う場合がある。例えば、消化器科、泌尿器科、及び呼吸器科では、医師による、尿管、胃腸管、及び気道（気管支及び細気管支）などの患者の管腔の検査を可能にする医療処置を必要とする。これらの処置の間、内視鏡として知られる細く、可撓性のある管状ツール又は器具を、開口部（自然開口部など）を通して患者に挿入し、その後の診断及び／又は治療を行うために特定された組織部位に向かって前進させる。医療用器具は、解剖学的構造を通じたナビゲーションを容易にするために制御可能かつ関節運動可能であり得る。
【図面の簡単な説明】
【0004】
開示される態様は、以下、添付の図面と併せて説明され、開示された態様を例示するが、限定するものではなく、同様の符号は同様の要素を示す。
【図1】診断及び／又は治療用気管支鏡術のために配置されたカートベースのロボットシステムの一実施形態を示す。
【図5】気管支鏡検査処置のために配置されたテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す。
【図7】ロボットアーム（複数可）を収容するように構成されている例示的なシステムを示す。
【図8】尿管鏡術処置のために構成されているテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す。
【図9】腹腔鏡処置のために構成されているテーブルベースのロボットシステムの一実施形態を示す。
【図12】テーブルベースのロボットシステムの代替的一実施形態を示す。
【図14】ロボットアームが取り付けられた、テーブルベースのロボットシステムの端面図を示す。
【図15】例示的な器具ドライバを示す。
【図16】ペアリングされた器具ドライバを備えた例示的な医療用器具を示す。
【図17】駆動ユニットの軸線が器具の細長いシャフトの軸線に平行である、器具ドライバ及び器具の代替的な設計を示す。
【図18】器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具を示す。
【図19】例示的なコントローラを示す。
【図21A】例示的医療用器具システムを概略的に示す。
【図21B】例示的医療用器具システムを概略的に示す。
【図21C】例示的医療用器具システムを概略的に示す。
【図21D】例示的医療用器具システムを概略的に示す。
【図21E】例示的医療用器具システムを概略的に示す。
【図22A】一構成による、例示的な内視鏡の下面図を示す。
【図22B】一構成による、例示的な医療用器具システムであって、その中に別の医療用器具の機能を含む医療用器具システムの斜視図を示す。
【図23】例示的な内視鏡基部の内部構成要素のいくつかを示す。
【図24】例示的なプーリの上面斜視図を示す。
【図25】ロボット器具駆動アダプタの一実施形態に取り付けられた医療用器具システム２００の、例示的な内視鏡基部の図を示す。
【図26】一構成による、例示的な医療用器具システムの下面図を示す。
【図27】一実施形態による例示的器具の上面図を示す。
【図30A】例示的なロボット器具駆動アダプタの斜視図を示す。
【図30B】例示的なロボット器具駆動アダプタの斜視図を示す。
【図31】ロボット器具駆動アダプタに連結された内視鏡及び器具の両方を有する、例示的な医療用器具システムを示す。
【図32】遠位方向に位置するバスケットツールの拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0005】
１．概論
本開示の態様は、腹腔鏡術などの低侵襲性、及び内視鏡術などの非侵襲性の両方の処置を含む、様々な医療処置を行うことができるロボットで使用可能な医療用システムに統合され得る。内視鏡処置のうち、システムは、気管支鏡術、尿管鏡術、胃鏡術などを行うことができる。
本開示の態様は、腹腔鏡術などの低侵襲性、及び内視鏡術などの非侵襲性の両方の処置を含む、様々な医療処置を行うことができるロボットで使用可能な医療用システムに統合され得る。内視鏡処置のうち、システムは、気管支鏡術、尿管鏡術、胃鏡術などを行うことができる。
【0006】
幅広い処置を行うことに加えて、システムは、医師を支援するための強調された撮像及び誘導などの追加の利益を提供することができる。また、システムは、厄介な腕の動作及び姿勢を必要とせずに、人間工学的位置から処置を行う能力を医師に提供することができる。また更に、システムは、システムの器具のうちの１つ以上が単一のユーザーによって制御され得るように、改善された使いやすさで処置を行う能力を医師に提供することができる。
【0007】
以下、説明を目的として、図面と併せて、様々な実施形態が説明される。開示される概念の多くの他の実装態様が可能であり、開示される実装態様で様々な利点が達成され得ることを理解されたい。見出しは、参照のために本明細書に含まれ、様々なセクションの位置を特定する支援となる。これらの見出しは、それに関して説明される概念の範囲を限定することを意図するものではない。そのような概念は、本明細書全体にわたって適用可能性を有し得る。
【0008】
Ａ．ロボットシステム：カート
ロボットで使用可能な医療用システムは、特定の処置に応じて様々な方法で構成され得る。図１は、診断及び／又は治療用気管支鏡術処置のために配置された、ロボットで使用可能なカートベースのシステム１０の一実施形態を示す。気管支鏡術の間、システム１０は、気管支鏡術のための処置専用気管支鏡であり得る操縦可能な内視鏡１３などの医療用器具を、診断及び／又は治療用具を送達するための自然開口部アクセスポイント（すなわち、本実施例ではテーブル上に位置決めされている患者の口）に送達するための１つ以上のロボットアーム１２を有するカート１１を含むことができる。図示されるように、カート１１は、アクセスポイントへのアクセスを提供するために、患部胴体に近接して位置決めすることができる。同様に、ロボットアーム１２は、アクセスポイントに対して気管支鏡を位置決めするために作動させることができる。図１の配置はまた、胃腸管（ＧＩ）処置を、ＧＩ処置のための特殊な内視鏡である胃鏡を用いて行うときに利用することができる。図２は、カートの例示的な一実施形態をより詳細に示す。
ロボットで使用可能な医療用システムは、特定の処置に応じて様々な方法で構成され得る。図１は、診断及び／又は治療用気管支鏡術処置のために配置された、ロボットで使用可能なカートベースのシステム１０の一実施形態を示す。気管支鏡術の間、システム１０は、気管支鏡術のための処置専用気管支鏡であり得る操縦可能な内視鏡１３などの医療用器具を、診断及び／又は治療用具を送達するための自然開口部アクセスポイント（すなわち、本実施例ではテーブル上に位置決めされている患者の口）に送達するための１つ以上のロボットアーム１２を有するカート１１を含むことができる。図示されるように、カート１１は、アクセスポイントへのアクセスを提供するために、患部胴体に近接して位置決めすることができる。同様に、ロボットアーム１２は、アクセスポイントに対して気管支鏡を位置決めするために作動させることができる。図１の配置はまた、胃腸管（ＧＩ）処置を、ＧＩ処置のための特殊な内視鏡である胃鏡を用いて行うときに利用することができる。図２は、カートの例示的な一実施形態をより詳細に示す。
【0009】
図１を引き続き参照すると、カート１１が適切に位置決めされると、ロボットアーム１２は、操縦可能な内視鏡１３をロボットで、手動で、又はそれらの組み合わせで患者内に挿入することができる。図示されるように、操縦可能な内視鏡１３は、内側リーダー分及び外側シース部分などの少なくとも２つの入れ子式部品を含んでもよく、各部分は、器具ドライバの組２８から別個の器具ドライバに連結され、各器具ドライバは、個々のロボットアームの遠位端部に連結されている。リーダー部分をシース部分と同軸上に位置合わせするのを容易にする、器具ドライバ２８のこの直線配置は、１つ以上のロボットアーム１２を異なる角度及び／又は位置に操作することによって空間内に再位置決めされ得る「仮想レール」２９を作成する。本明細書に記載される仮想レールは、破線を使用して図に示されており、したがって破線は、システムの物理的構造を示さない。仮想レール２９に沿った器具ドライバ２８の並進は、外側シース部分に対して内側リーダー部分を入れ子にするか、又は内視鏡１３を患者から前進若しくは後退させる。仮想レール２９の角度は、臨床用途又は医師の好みに基づいて調整、並進、及び枢動させられてもよい。例えば、気管支鏡術では、図示されるような仮想レール２９の角度及び位置は、内視鏡１３を患者の口内に曲げ入れることによる摩擦を最小限に抑えながら内視鏡１３への医師のアクセスを提供する妥協を表す。
【0010】
内視鏡１３は、標的の目的地又は手術部位に到達するまで、ロボットシステムからの正確なコマンドを使用して挿入後に患者の気管及び肺の下方に向けられてもよい。患者の肺網を通したナビゲーションを向上させ、かつ／又は所望の標的に到達するために、内視鏡１３を操縦して、内側リーダー部分を外側シース部分から入れ子状に延出させ、向上した関節運動及びより大きな曲げ半径を得てもよい。別個の器具ドライバ２８の使用により、リーダー部分及びシース部分が互いに独立して駆動されることも可能となる。
【0011】
例えば、内視鏡１３は、例えば、患者の肺内の病変又は小結節などの標的に生検針を送達するように方向付けられてもよい。針は、内視鏡の長さにわたる作業チャネルの下方に展開されて、病理医によって分析される組織サンプルを得てもよい。病理分析の結果に応じて、追加の生検のために追加のツールが内視鏡の作業チャネルの下方に展開されてもよい。小結節を悪性と識別した後、内視鏡１３は、潜在的な癌組織を切除するために器具を内視鏡的に送達してもよい。場合によっては、診断及び治療的処置は、別々の処置の機会にて提供されることができる。これらの状況において、内視鏡１３はまた、標的小結節の場所を「マーク」するために基準を送達するのに使用されてもよい。他の例では、診断及び治療的処置は、同一の処置の機会中に送達されてもよい。
【0012】
システム１０はまた、カート１１に支持ケーブルを介して接続されて、カート１１への制御、電子機器、流体系、光学系、センサ類、及び／又は電力のためのサポートを提供し得る移動可能なタワー３０を含んでもよい。タワー３０内にこのような機能を置くことにより、手術中の医師及びそのスタッフがより容易に調整及び／又は再位置決めすることができるより小さいフォームファクタのカート１１が可能となる。また、カート／テーブルと支持タワー３０との間の機能の分割は、手術室の乱雑さを低減し、臨床ワークフローの改善を促進する。カート１１は患者に近接して配置されてもよいが、タワー３０は、処置中に邪魔にならないように離れた場所に格納されてもよい。
【0013】
上述のロボットシステムのサポートにおいて、タワー３０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ベースの制御システムの構成要素を含んでもよい。これらの命令の実行は、実行がタワー３０内で行われるのか又はカート１１で行われるのかにかかわらず、システム全体又はそのサブシステムを制御してもよい。例えば、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き、命令は、ロボットシステムの構成要素に、関連するキャリッジ及びアームマウントを作動させ、ロボットアームを作動させ、医療用器具を制御させてもよい。例えば、制御信号を受信したことに応答して、ロボットアームの関節内のモータは、アームをある特定の姿勢に位置決めしてもよい。
【0014】
タワー３０は、内視鏡１３を通して配備することができるシステムに、制御された灌注及び吸引機能を提供するために、ポンプ、流量計、弁制御、及び／又は流体アクセスも含むことができる。これらの構成要素はまた、タワー３０のコンピュータシステムを使用して制御されてもよい。いくつかの実施形態では、灌注及び吸引能力は、別個のケーブルを通して内視鏡１３に直接送達されてもよい。
【0015】
タワー３０は、フィルタリングされ、保護された電力をカート１１に提供するように設計された電圧及びサージ保護具を含んでもよく、それによって、カート１１内に電力変圧器及び他の補助電力構成要素を配置することが回避され、カート１１はより小さく、より移動可能になる。
【0016】
タワー３０は、ロボットシステム１０全体に配備されたセンサのための支持機器も含んでもよい。例えば、タワー３０は、ロボットシステム１０全体の光センサ又はカメラから受信したデータを検出、受信、及び処理するためのオプトエレクトロニクス機器を含んでもよい。制御システムと組み合わせて、このようなオプトエレクトロニクス機器は、タワー３０内を含むシステム全体に展開された任意の数のコンソール内に表示するためのリアルタイム画像を生成するために使用されてもよい。同様に、タワー３０はまた、展開された電磁（ＥＭ）センサから信号を受信し、受信した信号を処理するための電子サブシステムも含んでもよい。タワー３０はまた、医療用器具内又は医療用器具上の電磁センサによる検出のために電磁場発生器を収容し、位置決めするためにも使用されてもよい。
【0017】
タワー３０はまた、システムの残りの部分で利用可能な他のコンソールに追加して、コンソール３１、例えば、カートの上部上に装着されたコンソールを含んでもよい。コンソール３１は、オペレータである医師のための、ユーザーインターフェース及び表示画面、例えばタッチスクリーンなどを含んでもよい。システム１０内のコンソールは、一般に、ロボット制御、並びに内視鏡１３のナビゲーション情報及び位置特定情報などの処置の術前及びリアルタイム情報の両方を提供するように設計される。コンソール３１が医師に利用可能な唯一のコンソールではない場合、コンソール３１は、看護師などの第２のオペレータによって使用されて、患者の健康又はバイタル、及びシステム１０の動作を監視し、かつナビゲーション及び位置特定情報などの処置固有のデータを提供してもよい。その他の実施形態では、コンソール３０は、タワー３０とは別個の本体内に収容される。
【0018】
タワー３０は、１つ以上のケーブル又は接続部（図示せず）を介してカート１１及び内視鏡１３に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、タワー３０からのサポート機能は、単一ケーブルを通してカート１１に提供されることにより、手術室を簡略化し、整理整頓することができる。他の実施形態では、特定の機能は、別個の配線及び接続部で連結されてもよい。例えば、単一の電力ケーブルを通してカート１１に電力が供給され得る一方で、制御、光学、流体工学、及び／又はナビゲーションのためのサポートは、別個のケーブルを通して提供されてもよい。
【0019】
図２は、図１に示されるロボットで使用可能なカートベースのシステムからの、カート１１の一実施形態の詳細な図を提供する。カート１１は、概して、細長い支持構造１４（「カラム」と呼ばれることが多い）、カート基部１５、及びカラム１４の頂部にあるコンソール１６を含む。カラム１４は、１つ以上（図２には３つ示されている）のロボットアーム１２の展開を支持するためのキャリッジ１７（あるいは「アーム支持体」とも呼ぶ）などの１つ以上のキャリッジを含んでもよい。キャリッジ１７は、患者に対してより良好に位置決めするために垂直軸線に沿って回転してロボットアーム１２の基部を調整する、個別に構成可能なアームマウントを含んでもよい。キャリッジ１７はまた、キャリッジ１７がカラム１４に沿って垂直方向に並進することを可能にするキャリッジインターフェース１９を含む。
【0020】
キャリッジインターフェース１９は、キャリッジ１７の垂直方向の並進を案内するためにカラム１４の両側に位置決めされているスロット２０などのスロットを通してカラム１４に接続されている。スロット２０は、カート基部１５に対して様々な垂直方向の高さでキャリッジ１７を位置決めし、保持するための垂直方向の並進インターフェースを含む。キャリッジ１７の垂直方向の並進により、カート１１は、様々なテーブルの高さ、患者のサイズ、及び医師の好みを満たすようにロボットアーム１２のリーチを調整することが可能となる。同様に、キャリッジ１７上の個別に構成可能なアームマウントにより、ロボットアーム１２のロボットアーム基部２１を様々な構成で角度付けすることが可能となる。
【0021】
いくつかの実施形態では、キャリッジ１７が垂直方向に並進するときにカラム１４の内部チャンバ及び垂直方向の並進インターフェース内に汚れ及び流体が侵入するのを防止するために、スロット２０には、スロット表面と同一平面及び平行であるスロットカバーが追加されてもよい。スロットカバーは、スロット２０の垂直方向の頂部及び底部付近に位置決めされているばねスプールの対を通じて展開されてもよい。カバーは、キャリッジ１７が上下に垂直方向に並進するにつれてコイル状から拡張及び後退するように展開されるまで、スプール内でコイル巻きにされている。スプールのバネ荷重は、キャリッジ１７がスプールに向かって並進する場合にカバーをスプールに後退させる力を提供し、一方、キャリッジ１７がスプールから離れて並進する場合にはぴったりとした封止を維持する。カバーは、キャリッジ１７が並進するときにカバーが適切に拡張及び後退するのを確実にするために、例えば、キャリッジインターフェース１９内のブラケットを使用してキャリッジ１７に接続されてもよい。
【0022】
カラム１４は、例えば、コンソール１６からの入力などのユーザー入力に応答して生成された制御信号に応答してキャリッジ１７を機械的に並進させるために、垂直方向に位置合わせされた主ねじを使用するように設計された、ギア及びモータなどの機構を内部に含んでもよい。
【0023】
ロボットアーム１２は、一般に、一連の関節２４によって接続されている一連のリンク２３によって分離された、ロボットアーム基部２１及びエンドエフェクタ２２を含んでもよく、各関節は独立したアクチュエータを含み、各アクチュエータは、独立して制御可能なモータを含む。独立して制御可能な各関節は、ロボットアーム１２が利用可能な独立した自由度を表す。ロボットアーム１２の各々は、７つの関節を有して、その結果として７つの自由度を提供することが可能である。多数の関節は、多数の自由度をもたらし、「冗長的」自由度を可能にする。冗長的自由度を有することにより、ロボットアーム１２は、異なるリンク位置及び関節角度を使用して空間内の特定の位置、向き、及び軌道で、それらのそれぞれのエンドエフェクタ２２を位置決めすることが可能となる。これにより、システムが空間内の所望のポイントから医療用器具を位置決めし、方向付けることが可能になると同時に、医師がアーム関節を患者から離れる臨床的に有利な位置へと移動させて、アームの衝突を回避しながらよりよいアクセスを生み出すことを可能にする。
【0024】
カート基部１５は、床の上のカラム１４、キャリッジ１７、及びロボットアーム１２の重量の釣り合いをとる。したがって、カート基部１５は、より重い部品、例えば電子機器、モータ、電源、並びにカート１１の移動及び／又は固定化のいずれかを可能にする構成要素などを収容する。例えば、カート基部１５は、処置前にカート１１が部屋中をあちこちに容易に移動することを可能にする、転動可能なホイール形状のキャスタ２５を含む。適切な位置に到達した後、キャスタ２５は、処置中にカート１１を所定の場所に保持するためのホイールロックを使用して静止させられてもよい。
【0025】
カラム１４の垂直方向の端部に位置決めされたコンソール１６は、ユーザー入力を受信するためのユーザーインターフェース及び表示画面（又は、例えば、タッチスクリーン２６などの二重目的デバイス）の両方に、術前データ及び術中データの両方を医師であるユーザーに提供させることを可能にする。タッチスクリーン２６上の潜在的な術前データは、術前計画、術前コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンから導出されたナビゲーション及びマッピングデータ、並びに／又は術前の患者への問診からのメモを含んでもよい。ディスプレイ上の術中データは、ツールから提供される光学情報、センサからのセンサ及び座標情報、並びに呼吸、心拍数、及び／又はパルスなどの患者のバイタルに関する統計的数値を含んでもよい。コンソール１６は、医師が、カラム１４の、キャリッジ１７とは反対にある側から、コンソール１６にアクセスすることを可能にするように位置決めされ、傾斜が付けられてもよい。この位置からは、医師がコンソール１６をカート１１の背後から操作しながら、コンソール１６、ロボットアーム１２、及び患者を見ることができる。図示されるように、コンソール１６はまた、カート１１の操作及び安定化を支援するハンドル２７を含む。
【0026】
図３は、尿管鏡術のために配置された、ロボットで使用可能なシステム１０の一実施形態を示す。尿管鏡術処置では、カート１１は、患者の尿道及び尿管を横断するように設計された処置専用内視鏡である尿管鏡３２を患者の下腹部領域に送達するように位置決めされてもよい。尿管鏡術では、尿管鏡３２が患者の尿道と直接位置合わせされ、当該領域内の敏感な解剖学的構造に対する摩擦及び力を低減することが望ましいことがある。図示されるように、カート１１は、ロボットアーム１２が尿管鏡３２を、患者の尿道に直線状に直接アクセスするために位置決めすることを可能にするように、テーブルの脚部に位置合わせされてもよい。テーブルの脚部から、ロボットアーム１２は、尿道を通して患者の下腹部に直接、仮想レール３３に沿って尿管鏡３２を挿入してもよい。
【0027】
気管支鏡術におけるのと同様の制御技法を使用して尿道に挿入した後、尿管鏡３２は、診断及び／又は治療用途のために、膀胱、尿管、及び／又は腎臓にナビゲートされてもよい。例えば、尿管鏡３２を尿管及び腎臓に方向付けて、尿管鏡３２の作業チャネルの下方に配備されたレーザ又は超音波結石破砕デバイスを使用して、腎臓結石の蓄積を破砕することができる。砕石術が完了した後、結果として得られた結石片は、尿管鏡３２の下方に配備されたバスケットを使用して除去されてもよい。
【0028】
図４は、血管処置のために同様に配置された、ロボットで使用可能なシステム１０の一実施形態を示す。血管処置において、システム１０は、カート１１が、操縦可能なカテーテルなどの医療用器具３４を、患者の脚内の大腿動脈内のアクセスポイントに送達することができるように構成され得る。大腿動脈は、ナビゲーションのためのより大きな直径と、患者の心臓への、遠回りも曲がりくねりも比較的少ない経路との両方を示すが、これはナビゲーションを単純化する。尿管鏡術処置のように、カート１１は、患者の脚及び下腹部に向かって位置決めされて、ロボットアーム１２が患者の大腿／腰領域内の大腿動脈アクセスポイントへの直接的な直線状アクセスで仮想レール３５を提供することを可能にしてもよい。動脈内への挿入後、器具ドライバ２８を並進させることによって医療用器具３４が方向付けられ、挿入されてもよい。あるいは、カートは、例えば、肩付近の頸動脈及び手首付近の腕動脈などの代替的な血管アクセスポイントに到達するために、患者の上腹部の周囲に位置決めされてもよい。
【0029】
Ｂ．ロボットシステム：テーブル
ロボットで使用可能な医療用システムの実施形態は、患者テーブルも組み込んでいてもよい。テーブルの組み込みは、カートをなくすことによって手術室内の資本設備の量を低減し、患者へのより大きなアクセスを可能にする。図５は、気管支鏡検査処置のために配置された、そのようなロボットで使用可能なシステムの一実施形態を示す。システム３６は、床の上にプラットフォーム３８（「テーブル」又は「ベッド」として図示）を支持するための支持構造体又はカラム３７を含む。カートベースのシステムと同様に、システム３６のロボットアーム３９のエンドエフェクタは、器具ドライバ４２を含み、その器具ドライバ４２は、器具ドライバ４２の直線的配列から形成された仮想レール４１を通して、又はそれに沿って、例えば図５の気管支鏡４０などの細長い医療用器具を操作するように設計されている。実際には、蛍光透視撮像を提供するためのＣアームは、発光器及び検出器をテーブル３８の周囲に置くことによって、患者の上腹部領域の上方に位置決めされてもよい。
ロボットで使用可能な医療用システムの実施形態は、患者テーブルも組み込んでいてもよい。テーブルの組み込みは、カートをなくすことによって手術室内の資本設備の量を低減し、患者へのより大きなアクセスを可能にする。図５は、気管支鏡検査処置のために配置された、そのようなロボットで使用可能なシステムの一実施形態を示す。システム３６は、床の上にプラットフォーム３８（「テーブル」又は「ベッド」として図示）を支持するための支持構造体又はカラム３７を含む。カートベースのシステムと同様に、システム３６のロボットアーム３９のエンドエフェクタは、器具ドライバ４２を含み、その器具ドライバ４２は、器具ドライバ４２の直線的配列から形成された仮想レール４１を通して、又はそれに沿って、例えば図５の気管支鏡４０などの細長い医療用器具を操作するように設計されている。実際には、蛍光透視撮像を提供するためのＣアームは、発光器及び検出器をテーブル３８の周囲に置くことによって、患者の上腹部領域の上方に位置決めされてもよい。
【0030】
図６は、説明を目的として、患者及び医療用器具なしのシステム３６を示す代替的な図を提供する。図示されるように、カラム３７は、１つ以上のロボットアーム３９の基部となり得る、システム３６内ではリング形状として図示される１つ以上のキャリッジ４３を含んでもよい。キャリッジ４３は、カラム３７の長さにわたる垂直方向のカラムインターフェース４４に沿って並進して、異なるバンテージポイントを提供してもよく、それらの異なるバンテージポイントから、ロボットアーム３９が患者に到達するように位置決めされ得る。キャリッジ４３は、カラム３７内に配置されている機械的モータを使用してカラム３７の周りを回転してもよく、その結果、ロボットアーム３９が、例えば、患者の両側などの、テーブル３８の多数の側部へのアクセスを有することを可能にしてもよい。複数のキャリッジを有する実施形態では、キャリッジはカラム上に個別に位置決めされてもよく、他のキャリッジとは独立して並進及び／又は回転してもよい。キャリッジ４３はカラム３７を取り囲む必要はなく、又は更には円形である必要もないが、図示されるようなリング形状は、構造的バランスを維持しながらカラム３７の周りでのキャリッジ４３の回転を容易にする。キャリッジ４３の回転及び並進により、システム３６は、内視鏡及び腹腔鏡などの医療用器具を患者の異なるアクセスポイントに位置合わせすることができる。他の実施形態（図示せず）では、システム３６は、患者テーブル又はベッドを含むことができるが、その患者テーブル又はベッドは、それと並行して延在するバー又はレールの形態の調整可能なアーム支持体を有する。１つ以上のロボットアーム３９を（例えば、肘関節を有する肩部を介して）、垂直方向に調整することができる調整可能なアーム支持体に取り付けることができる。垂直方向の調節を提供することによって、ロボットアーム３９は、有利なことには、患者テーブル又はベッドの下にコンパクトに収容されることが可能であり、その後、処置中に引き上げられることが可能である。
【0031】
ロボットアーム３９は、ロボットアーム３９に追加の構成可能性を提供するために、個別に回転及び／又は入れ子式に延在し得る一連の関節を含む、アームマウント４５の組を介して、キャリッジ４３に装着されてもよい。また、アームマウント４５は、キャリッジ４３が適切に回転されると、アームマウント４５がテーブル３８の同じ側（図６に示すように）、テーブル３８の両側（図９に示すように）、又はテーブル３８の隣接する側部（図示せず）のいずれかに位置決めされ得るように、キャリッジ４３上に位置決めされ得る。
【0032】
カラム３７は、テーブル３８の支持及びキャリッジ４３の垂直方向の並進のための経路を、構造的に提供する。内部においては、カラム３７は、キャリッジの垂直方向の並進を案内するための主ねじ、及び主ねじに基づくキャリッジ４３の並進を機械化するためのモータを備えていてもよい。カラム３７はまた、キャリッジ４３と、その上に装着されたロボットアーム３９とに、電力及び制御信号を伝達してもよい。
【0033】
テーブル基部４６は、図２に示すカート１１のカート基部１５と同様の機能を果たし、テーブル／ベッド３８、カラム３７、キャリッジ４３、及びロボットアーム３９の釣り合いをとるためにより重い構成要素を収容する。テーブル基部４６はまた、処置中に安定性を提供するために剛性キャスタを組み込んでもよい。テーブル基部４６の底部から展開されるキャスタは、基部４６の両側で反対方向に延在し、システム３６を移動させる必要があるときには後退されてもよい。
【0034】
引き続き図６を参照すると、システム３６はまた、タワー（図示せず）を含んでもよく、そのタワーは、テーブルとタワーとの間でシステム３６の機能を分割して、テーブルのフォームファクタ及びバルクを低減するものである。先に開示された実施形態と同様に、タワーは、処理、計算、及び制御能力、電力、流体、並びに／又は光学及びセンサ処理などの様々なサポート機能をテーブルに提供してもよい。タワーはまた、患者から離れて位置決めされるように移動可能であってもよく、それによって医師のアクセスを改善し、手術室を整理整頓させることができる。また、タワー内に構成要素を配置することにより、ロボットアーム３９の潜在的な収容のために、テーブル基部４６内により多くの保管空間を可能にする。タワーはまた、マスターコントローラ又はコンソールも含んでもよく、そのマスターコントローラ又はコンソールは、ユーザー入力のためのユーザーインターフェース、例えばキーボード及び／又は釣り下げ式入力部などと、リアルタイム撮像、ナビゲーション、及び追跡情報などの術前及び術中情報のための表示画面（又はタッチスクリーン）との両方を提供するものである。いくつかの実施形態では、タワーはまた、送気のために使用されるガスタンク用のホルダを含んでもよい。
【0035】
いくつかの実施形態では、テーブル基部は、使用されていないときにロボットアームを収容して格納してもよい。図７は、テーブルベースのシステムの一実施形態において、ロボットアームを収容するシステム４７を示す。システム４７では、キャリッジ４８は、ロボットアーム５０、アームマウント５１、及びキャリッジ４８を基部４９内に収容するために、基部４９内へと垂直方向に並進させられてもよい。基部カバー５２は、並進及び後退して、キャリッジ４８、アームマウント５１、及びロボットアーム５０をカラム５３の周りに展開させるように開き、使用されていないときにそれらを収容して保護するように閉じられてもよい。基部カバー５２は、閉じたときに汚れ及び流体の侵入を防止するために、その開口部の縁部に沿って膜５４で封止されてもよい。
【0036】
図８は、尿管鏡術処置のために構成されているロボットで使用可能なテーブルベースシステムの一実施形態を示す。尿管鏡術では、テーブル３８は、患者をカラム３７及びテーブル基部４６からオフアングルに位置決めするためのスイベル部分５５を含んでもよい。スイベル部分５５は、スイベル部分５５の底部をカラム３７から離すように位置決めするために、枢動点（例えば、患者の頭部の下方に配置）を中心に回転又は枢動してもよい。例えば、スイベル部分５５の枢動により、Ｃアーム（図示せず）が、テーブル３８の下のカラム（図示せず）と空間を奪い合うことなく、患者の下腹部の上方に位置決めされることを可能にする。カラム３７の周りにキャリッジ３５（図示せず）を回転させることにより、ロボットアーム３９は、尿道に到達するように、仮想レール５７に沿って、患者の鼠径部領域に尿管鏡５６を直接挿入してもよい。尿管鏡術では、処置中に患者の脚の位置を支持し、患者の鼠径部領域への邪魔するもののないアクセスを可能にするために、テーブル３８のスイベル部分５５に脚乗せ５８が固定されてもよい。
【0037】
腹腔鏡処置では、患者の腹壁内の小さな切開部を通して、低侵襲性器具を患者の解剖学的構造に挿入してもよい。いくつかの実施形態では、低侵襲性器具は、患者内の解剖学的構造にアクセスするために使用されるシャフトなどの細長い剛性部材を含む。患者の腹腔の膨張後、器具は、把持、切断、アブレーション、縫合などの外科的又は医療的タスクを実施するように方向付けられてもよい。いくつかの実施形態では、器具は、腹腔鏡などのスコープを含むことができる。図９は、腹腔鏡検査処置のために構成されているロボットで使用可能なテーブルベースのシステムの一実施形態を示す。図９に示されるように、システム３６のキャリッジ４３は回転し、垂直方向に調整されて、ロボットアーム３９の対をテーブル３８の両側に位置決めし得るが、それにより器具５９が、患者の両側の最小切開部を通過して患者の腹腔に到達するように、アームマウント４５を使用して位置決めされ得るようになっている。
【0038】
腹腔鏡処置に対応するために、ロボットで使用可能なテーブルシステムはまた、プラットフォームを所望の角度に傾斜させてもよい。図１０は、ピッチ又は傾斜調整を有する、ロボットで使用可能な医療用システムの一実施形態を示す。図１０に示されるように、システム３６は、テーブル３８の傾斜に適応して、テーブルの一方の部分を他方の部分より床から離れた距離に位置決めすることができる。また、アームマウント４５は、ロボットアーム３９がテーブル３８と同一平面上にある関係を維持するように、傾斜に一致するように回転してもよい。より急な角度に適応するために、カラム３７はまた、カラム３７が垂直方向に延在するのを可能にする入れ子部分６０を含んでもよく、それにより、テーブル３８が床に接触したりテーブル基部４６と衝突したりするのを防ぐ。
【0039】
図１１は、テーブル３８とカラム３７との間の界面の詳細な図を提供する。ピッチ回転機構６１は、カラム３７に対するテーブル３８のピッチ角を多数の自由度で変更するように構成されてもよい。ピッチ回転機構６１は、カラムとテーブルとの界面での直交する軸線１、２の位置決めによって可能にされてもよく、各軸線は、電気ピッチ角コマンドに応答して別個のモータ３、４によって作動させられる。一方のねじ５に沿った回転は、一方の軸線１における傾斜調整を可能にし、他方のねじ６に沿った回転は、他方の軸線２に沿った傾斜調整を可能にする。いくつかの実施形態では、カラム３７に対するテーブル３８のピッチ角を複数の自由度で変更するために、球継手が使用されてもよい。
【0040】
例えば、ピッチ調整は、テーブルをトレンデレンブルグ位置に位置決めしようとするときに、すなわち下腹部手術のために患者の下腹部を患者の上腹部よりも床からより高い位置に位置決めしようとするときに、特に有用である。トレンデレンブルグ位置は、重力によって患者の内臓を患者の上腹部に向かって摺動させ、低侵襲性ツールが入って腹腔鏡前立腺切除術などの下腹部の外科又は医療処置を行うために、腹腔を空にする。
【0041】
図１２及び図１３は、テーブルベースの外科用ロボットシステム１００の別の一実施形態の等角図及び端面図を示す。外科用ロボットシステム１００は、テーブル１０１に対して１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１つ以上の調節可能なアーム支持体１０５（例えば、図１４参照）を含む。図示される実施形態では、単一の調整可能なアーム支持体１０５が示されているが、テーブル１０１の反対側に追加のアーム支持体を設けることができる。調整可能なアームサポート１０５は、テーブル１０１に対して移動して、調整可能なアーム支持体１０５及び／又はテーブル１０１に対して、調整可能なアーム支持体１０５に装着された任意のロボットアームの位置を調節及び／又は変更できるように構成され得る。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１に対して１つ以上の自由度で調節することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、１つ以上の調整可能なアーム支持体１０５及びそれに取り付けられた任意のロボットアームをテーブル１０１の下に容易に収容する能力を含む、システム１００への高い汎用性を提供する。調整可能なアーム支持体１０５は、収容位置からテーブル１０１の上面の下の位置まで上昇させることができる。他の実施形態では、調整可能なアーム支持体１０５は、収容位置からテーブル１０１の上面の上方の位置まで上昇させることができる。
【0042】
調節可能なアーム支持体１０５は、リフト、横方向並進、傾斜などを含む、いくつかの自由度を提供することができる。図１２及び図１３の図示の実施形態では、アーム支持体１０５は、４自由度で構成され、図１２にそれらが矢印で示されている。第１の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５の、ｚ方向における調節（「Ｚリフト」）を可能にする。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１を支持するカラム１０２に沿って、又はそれに対して上下に動くように構成されているキャリッジ１０９を含むことができる。第２の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５が傾斜することを可能にする。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、回転接合部を含むことができ、それは、調整可能なアーム支持体１０５を、トレンデレンブルグ位置のベッドと位置合わせすることを可能にできる。第３の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５が「上方枢動する」ことを可能にでき、それを使用して、テーブル１０１の側部と調整可能なアーム支持体１０５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整可能なアーム支持体１０５の並進を可能にする。
【0043】
図１２及び図１３の外科用ロボットシステム１００は、基部１０３に装着されたカラム１０２によって支持されるテーブルを含むことができる。基部１０３及びカラム１０２は、支持面に対してテーブル１０１を支持する。床軸線１３１及び支持軸線１３３は、図１３に示される。
【0044】
調整可能なアーム支持体１０５は、カラム１０２に装着することができる。他の実施形態では、アーム支持体１０５は、テーブル１０１又は基部１０３に装着することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、キャリッジ１０９、バー又はレールコネクタ１１１、及びバー又はレール１０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、レール１０７に装着された１つ以上のロボットアームは、互いに対して並進及び移動することができる。
【0045】
キャリッジ１０９は、第１の接合部１１３によってカラム１０２に取り付けられてもよく、それにより、キャリッジ１０９がカラム１０２に対して移動すること（例えば、第１又は垂直軸線１２３に沿った上下など）が可能になる。第１の接合部１１３は、調整可能なアーム支持体１０５に第１の自由度（「Ｚリフト」）を提供することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第２の自由度（傾斜）を調整可能なアーム支持体１０５に提供する第２の接合部１１５を含むことができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第３の自由度（「上方枢動」）を調整可能なアーム支持体１０５に提供することができる第３の接合部１１７を含むことができる。レールコネクタ１１１が第３の軸線１２７を中心にして回転させられるときにレール１０７の方向を維持するように第３の接合部１１７を機械的に拘束する、追加の接合部１１９（図１３に示す）を設けることができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第４の自由度（並進）を第４の軸線１２９に沿って調整可能なアーム支持体１０５に提供することができる、第４の接合部１２１を含むことができる。
【0046】
図１４は、テーブル１０１の両側に装着された２つの調節可能なアーム支持体１０５Ａ、１０５Ｂを有する、外科用ロボットシステム１４０Ａの端面図を示す。第１のロボットアーム１４２Ａは、第１の調整可能なアーム支持体１０５Ｂのバー又はレール１０７Ａに取り付けられる。第１のロボットアーム１４２Ａは、レール１０７Ａに取り付けられた基部１４４Ａを含む。第１のロボットアーム１４２Ａの遠位端部は、１つ以上のロボット医療用器具又はツールに取り付けることができる器具駆動機構１４６Ａを含む。同様に、第２のロボットアーム１４２Ｂは、レール１０７Ｂに取り付けられた基部１４４Ｂを含む。第２のロボットアーム１４２Ｂの遠位端部は、器具駆動機構１４６Ｂを含む。器具駆動機構１４６Ｂは、１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。
【0047】
いくつかの実施形態では、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂのうちの１つ以上は、７以上の自由度を有するアームを含む。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂのうちの１つ以上は、挿入軸線（挿入を含む１自由度）、リスト（リストピッチ、ヨー及びロールを含む３自由度）、エルボ（エルボピッチを含む１自由度）、ショルダ（ショルダピッチ及びヨーを含む２自由度）、及び基部１４４Ａ、１４４Ｂ（並進を含む１自由度）、を含む８自由度を含むことができる。いくつかの実施形態では、挿入自由度は、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂによって提供することができるが、他の実施形態では、器具自体が、器具ベースの挿入アーキテクチャを介して挿入を提供する。
【0048】
Ｃ．器具ドライバ及びインターフェース
システムのロボットアームのエンドエフェクタは、（ｉ）医療用器具を作動させるための電気機械的手段を組み込む器具ドライバ（代替的には、「器具駆動機構」又は「器具デバイスマニピュレータ」と呼ばれる）と、（ｉｉ）モータなどの任意の電気機械的構成要素を欠いていてもよい除去可能な又は取り外し可能な医療用器具と、を含み得る。この二分法は、医療処置に使用される医療用器具を滅菌する必要性と、それらの複雑な機械的アセンブリ及び繊細な電子機器により、高価な資本設備を十分に滅菌することができないこととを根拠とする場合がある。したがって、医療用器具は、医師又は医師のスタッフによって個々に滅菌され又は廃棄されるように、器具ドライバ（したがってそのシステム）から取り外され、除去され、及び交換されるように設計することができる。対照的に、器具ドライバは交換又は滅菌される必要がなく、保護のために掛け布をすることができる。
システムのロボットアームのエンドエフェクタは、（ｉ）医療用器具を作動させるための電気機械的手段を組み込む器具ドライバ（代替的には、「器具駆動機構」又は「器具デバイスマニピュレータ」と呼ばれる）と、（ｉｉ）モータなどの任意の電気機械的構成要素を欠いていてもよい除去可能な又は取り外し可能な医療用器具と、を含み得る。この二分法は、医療処置に使用される医療用器具を滅菌する必要性と、それらの複雑な機械的アセンブリ及び繊細な電子機器により、高価な資本設備を十分に滅菌することができないこととを根拠とする場合がある。したがって、医療用器具は、医師又は医師のスタッフによって個々に滅菌され又は廃棄されるように、器具ドライバ（したがってそのシステム）から取り外され、除去され、及び交換されるように設計することができる。対照的に、器具ドライバは交換又は滅菌される必要がなく、保護のために掛け布をすることができる。
【0049】
図１５は、例示的な器具ドライバを示す。ロボットアームの遠位端部に配置される器具ドライバ６２は、駆動シャフト６４を介して医療用器具に制御されたトルクを提供するために平行軸線を伴って配置された１つ以上の駆動ユニット６３を含む。各駆動ユニット６３は、器具と相互作用するための個々の駆動シャフト６４と、モータシャフトの回転を所望のトルクに変換するためのギアヘッド６５と、駆動トルクを生成するためのモータ６６と、モータシャフトの速度を測定し、制御回路にフィードバックを提供するエンコーダ６７と、制御信号を受信し、駆動ユニットを作動させるための制御回路６８と、を含む。各駆動ユニット６３は、独立して制御され電動化され、器具ドライバ６２は、複数（例えば図１５に示すように４つ）の独立した駆動出力を医療用器具に提供することができる。動作中、制御回路６８は、制御信号を受信し、モータ６６にモータ信号を送信し、エンコーダ６７によって測定された結果として得られたモータ速度を所望の速度と比較し、モータ信号を変調して所望のトルクを生成する。
【0050】
無菌環境を必要とする処置のために、ロボットシステムは、器具ドライバと医療用器具との間に位置する、滅菌ドレープに接続された滅菌アダプタなどの駆動インターフェースを組み込んでもよい。滅菌アダプタの主な目的は、器具ドライバの駆動シャフトから器具の駆動入力部に角運動を伝達する一方で、駆動シャフトと駆動入力部との間の物理的分離、したがって無菌性を維持することである。したがって、例示的な滅菌アダプタは、器具ドライバの駆動シャフトと嵌合されることが意図された一連の回転入力部及び出力部と、器具に対する駆動入力部と、を含み得る。滅菌アダプタに接続される滅菌ドレープは、透明又は半透明プラスチックなどの薄い可撓性材料で構成され、器具ドライバ、ロボットアーム、及び（カートベースのシステムにおける）カート又は（テーブルベースのシステムにおける）テーブルなどの資本設備を覆うように設計される。ドレープの使用により、滅菌を必要としない領域（すなわち、非滅菌野）に依然として位置決めされている間に、資本設備を患者に近接して配置することが可能となる。滅菌ドレープの反対側では、医療用器具は、滅菌を必要とする領域（すなわち、滅菌野）において患者とインターフェース接続されてもよい。
【0051】
Ｄ．医療用器具
図１６は、対にされた器具ドライバを備えた例示的な医療用器具を示す。ロボットシステムと共に使用するために設計された他の器具と同様に、医療用器具７０は、細長いシャフト７１（又は細長い本体）及び器具基部７２を含む。医師による手動相互作用が意図されているその設計により「器具ハンドル」とも呼ばれる器具基部７２は、一般に、ロボットアーム７６の遠位端部において器具ドライバ７５上の駆動インターフェースを通って延びる駆動出力部７４と嵌合するように設計された、回転可能な駆動入力部７３、例えば、レセプタクル、プーリ、又はスプールを含んでもよい。物理的に接続、ラッチ、及び／又は連結される場合、器具基部７２の嵌合された駆動入力部７３は、器具ドライバ７５における駆動出力部７４と回転軸線を共有して、駆動出力部７４から駆動入力部７３へのトルクの伝達を可能とすることができる。いくつかの実施形態では、駆動出力部７４は、駆動入力部７３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。
図１６は、対にされた器具ドライバを備えた例示的な医療用器具を示す。ロボットシステムと共に使用するために設計された他の器具と同様に、医療用器具７０は、細長いシャフト７１（又は細長い本体）及び器具基部７２を含む。医師による手動相互作用が意図されているその設計により「器具ハンドル」とも呼ばれる器具基部７２は、一般に、ロボットアーム７６の遠位端部において器具ドライバ７５上の駆動インターフェースを通って延びる駆動出力部７４と嵌合するように設計された、回転可能な駆動入力部７３、例えば、レセプタクル、プーリ、又はスプールを含んでもよい。物理的に接続、ラッチ、及び／又は連結される場合、器具基部７２の嵌合された駆動入力部７３は、器具ドライバ７５における駆動出力部７４と回転軸線を共有して、駆動出力部７４から駆動入力部７３へのトルクの伝達を可能とすることができる。いくつかの実施形態では、駆動出力部７４は、駆動入力部７３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。
【0052】
細長いシャフト７１は、例えば、内視鏡術におけるような解剖学的開口部若しくは管腔、又は、例えば腹腔鏡術におけるような低侵襲性切開部のいずれかを通して送達されるように設計される。細長いシャフト７１は、可撓性（例えば、内視鏡と同様の特性を有する）若しくは剛性（例えば、腹腔鏡と同様の特性を有する）のいずれかであってもよく、又は可撓性部分及び剛性部分の両方のカスタマイズされた組み合わせを含んでもよい。腹腔鏡術のために設計される場合、剛性の細長いシャフトの遠位端部は、少なくとも１つの自由度を有するクレビスから形成された接合されたリストから延在するエンドエフェクタ、及び駆動入力部が器具ドライバ７５の駆動出力部７４から受信したトルクに応答して回転するときに、緊張線からの力に基づいて作動され得る、例えば、把持具又ははさみなどの外科用ツール又は医療用器具に接続することができる。内視鏡術のために設計される場合、可撓性の細長いシャフトの遠位端部は、器具ドライバ７５の駆動出力部７４から受信したトルクに基づいて関節運動及び屈曲され得る操縦可能又は制御可能な屈曲部を含んでもよい。
【0053】
器具ドライバ７５からのトルクは、細長いシャフト７１に沿った緊張線を使用して細長いシャフト７１の下流に伝達される。プルワイヤなどのこれらの個々の緊張線は、器具ハンドル７２内の個々の駆動入力部７３に個別に固定されてもよい。ハンドル７２から、緊張線は、細長いシャフト７１に沿って１つ以上のプルルーメンの下方に向けられ、細長いシャフト７１の遠位部分、又は細長いシャフトの遠位部分のリストに固定される。腹腔鏡、内視鏡、又はハイブリッド処置などの外科処置中、これらの緊張線は、リスト、把持具、又ははさみなどの遠位に装着されたエンドエフェクタに連結されてもよい。このような構成の下で、駆動入力部７３に及ぼされるトルクは、緊張線に張力を伝達し、それによってエンドエフェクタを何らかの方法で作動させる。いくつかの実施形態では、外科処置中に、緊張線は、関節を軸線の周りで回転させることができるが、それによってエンドエフェクタを一方向又は別の方向に移動させる。あるいは、緊張線は、細長いシャフト７１の遠位端部で把持具の１つ以上のジョーに接続されてもよく、緊張線からの張力によって把持具は閉鎖される。
【0054】
内視鏡術では、緊張線は、接着剤、制御リング、又は他の機械的固定を介して、細長いシャフト７１に沿って（例えば、遠位端部に）位置決めされている屈曲部又は関節運動部に連結されてもよい。屈曲部の遠位端部に固定的に取り付けられる場合、駆動入力部７３に及ぼされるトルクは、緊張線の下流に伝達され、より軟質の屈曲部（関節運動可能部又は関節運動可能領域と呼ばれることがある）を屈曲又は関節運動させる。非屈曲部分に沿って、個々の緊張線を内視鏡シャフトの壁に沿って（又は内側に）向ける個々のプルルーメンを螺旋状又は渦巻状にして、プルワイヤにおける張力からもたらされる半径方向の力の釣り合いをとることが有利であり得る。螺旋の角度及び／又はそれらの間の間隔は、特定の目的のために変更又は設計することができ、よりきつい螺旋は負荷力の下でより少ないシャフト圧縮を示し、一方、より少ない量の螺旋は負荷力の下でより大きなシャフト圧縮をもたらすが、屈曲を制限する。スペクトルのもう一方の端部では、プルルーメンは、細長いシャフト７１の長手方向軸線に平行に方向付けられて、所望の屈曲部又は関節運動可能部における制御された関節運動を可能にしてもよい。
【0055】
内視鏡術では、細長いシャフト７１は、ロボット処置を支援するいくつかの構成要素を収容する。シャフト７１は、シャフト７１の遠位端部における手術領域に対して外科用ツール（又は医療用器具）を展開する、灌注する、及び／又は吸引するための作業チャネルを含んでもよい。シャフト７１は、遠位先端部の光学アセンブリに信号を伝送するためのワイヤ及び／又は光ファイバも収容してもよく、これは光学カメラを含んでもよい。シャフト７１はまた、発光ダイオードなどの近位に位置する光源からシャフト７１の遠位端部に光を搬送するための光ファイバを収容してもよい。
【0056】
器具７０の遠位端部では、遠位先端部は、診断及び／又は治療、灌注、及び吸引のためにツールを手術部位に送達するための作業チャネルの開口部を含んでもよい。遠位先端部はまた、内部解剖学的空間の画像をキャプチャするために、ファイバスコープ又はデジタルカメラなどのカメラのためのポートを含んでもよい。関連して、遠位先端部はまた、カメラを使用する場合に解剖学的空間を照明するための光源用のポートを含んでもよい。
【0057】
図１６の例では、駆動シャフト軸線、すなわち駆動入力軸線は、細長いシャフト７１の軸線に直交する。しかしながら、この配置は、細長いシャフト７１のロール能力を複雑にする。駆動入力部７３を静止させながら、細長いシャフト７１をその軸線に沿ってロールさせることにより、緊張線が駆動入力部７３から延出し、細長いシャフト７１内のプルルーメンに入るときに、緊張線の望ましくない絡まりをもたらす。そのような緊張線が結果として絡まることで、内視鏡処置中の可撓性の細長いシャフト７１の動きを予測することを意図した制御アルゴリズムを混乱させる可能性がある。
【0058】
図１７は、駆動ユニットの軸線が器具の細長いシャフトの軸線に平行である、器具ドライバ及び器具の代替的な設計を示す。図示されるように、円形の器具ドライバ８０は、ロボットアーム８２の端部において平行に位置合わせされた駆動出力部８１を備える４つの駆動ユニットを含む。駆動ユニット及びそれらのそれぞれの駆動出力部８１は、アセンブリ８３内の駆動ユニットのうちの１つによって駆動される器具ドライバ８０の回転アセンブリ８３内に収容される。回転駆動ユニットによって提供されるトルクに応答して、回転アセンブリ８３は、回転アセンブリ８３を器具ドライバ８０の非回転部分８４に接続する円形ベアリングに沿って回転する。電力及び制御信号は、ブラシ付きスリップリング接続（図示せず）による回転を通して維持され得る電気接点を介して、器具ドライバ８０の非回転部分８４から回転アセンブリ８３に伝達されてもよい。他の実施形態では、回転アセンブリ８３は、非回転部分８４に一体化され、したがって他の駆動ユニットと平行ではない別個の駆動ユニットに応答してもよい。回転機構８３は、器具ドライバ８０が、器具ドライバ軸線８５周りの単一ユニットとして、駆動ユニット及びそれらのそれぞれの駆動出力部８１を回転させることを可能にする。
【0059】
先に開示した実施形態と同様に、器具８６は、細長いシャフト部分８８と、器具ドライバ８０内の駆動出力部８１を受け入れるように構成されている複数の駆動入力部８９（レセプタクル、プーリ、及びスプールなど）を含む器具基部８７（説明目的のために透明な外部スキンで示される）と、を含んでもよい。先の開示された実施形態とは異なり、器具シャフト８８は、器具基部８７の中心から延出し、その軸線は駆動入力部８９の軸線に実質的に平行であり、図１６の設計にあるように直交してはいない。
【0060】
器具基部８７及び器具シャフト８８を含む医療用器具８６が器具ドライバ８０の回転アセンブリ８３に連結されると、その医療器具８６は、器具ドライバ軸線８５を中心にして回転アセンブリ８３と一緒に回転する。器具シャフト８８は器具基部８７の中心に位置決めされているため、器具シャフト８８は、取り付けられたときに器具ドライバ軸線８５と同軸である。したがって、回転アセンブリ８３の回転により、器具シャフト８８は、それ自体の長手方向軸線を中心に回転する。更に、器具基部８７が器具シャフト８８と共に回転すると、器具基部８７内の駆動入力部８９に接続されたいかなる緊張線も、回転中に絡まらない。したがって、駆動出力部８１、駆動入力部８９、及び器具シャフト８８の軸線が互いに平行であることで、制御緊張線を絡めることなくシャフトが回転することを可能にする。
【0061】
図１８は、いくつかの実施形態による、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具を示す。器具１５０は、上述の器具ドライバのいずれかに連結することができる。器具１５０は、細長いシャフト１５２と、シャフト１５２に接続されたエンドエフェクタ１６２と、シャフト１５２に連結されたハンドル１７０と、を含む。細長いシャフト１５２は、近位部分１５４及び遠位部分１５６を有する管状部材を含む。細長いシャフト１５２は、その外側表面に沿った１つ以上のチャネル又は溝１５８を含む。溝１５８は、１つ以上のワイヤ又はケーブル１８０をそれを通して受け入れるように構成されている。したがって、１つ以上のケーブル１８０は、細長いシャフト１５２の外側表面に沿って延びる。他の実施形態では、ケーブル１８０は、細長いシャフト１５２内を通って延びることもできる。ケーブル１８０のうちの１つ以上の操作（例えば、器具ドライバを介した操作）により、エンドエフェクタ１６２の作動がもたらされる。
【0062】
器具基部とも称され得る器具ハンドル１７０は、一般に、取り付けインターフェース１７２を含むことができるが、その取り付けインターフェース１７２は、１つ以上の機械的入力部１７４、例えばレセプタクル、プーリ又はスプールを有し、その取り付けインターフェース１７２は、器具ドライバの取り付け面上で１つ以上のトルクカプラと互いに嵌合するように設計されている。
【0063】
いくつかの実施形態では、器具１５０は、細長いシャフト１５２がハンドル１７０に対して並進することを可能にする一連のプーリ又はケーブルを含む。換言すれば、器具１５０自体は器具の挿入に適応する器具ベースの挿入アーキテクチャを含み、それによって器具１５０の挿入を提供するためにロボットアームへの依存を最小化する。他の実施形態では、ロボットアームは、器具の挿入に大きく関与することができる。
【0064】
Ｅ．コントローラ
本明細書に記載の任意のロボットシステムは、ロボットアームに取り付けられた器具を操作するための、入力デバイス又はコントローラを含むことができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、器具と連結（例えば、通信的に、電子的に、電気的に、無線的に、及び／又は機械的に連結）することができ、それによりコントローラの操作は、例えば、マスタースレーブ制御を介して、器具の対応する操作を引き起こす。
本明細書に記載の任意のロボットシステムは、ロボットアームに取り付けられた器具を操作するための、入力デバイス又はコントローラを含むことができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、器具と連結（例えば、通信的に、電子的に、電気的に、無線的に、及び／又は機械的に連結）することができ、それによりコントローラの操作は、例えば、マスタースレーブ制御を介して、器具の対応する操作を引き起こす。
【0065】
図１９は、コントローラ１８２の一実施形態の斜視図である。本実施形態では、コントローラ１８２は、インピーダンス制御及びアドミタンス制御の両方を有することができるハイブリッドコントローラを含む。他の実施形態では、コントローラ１８２は、インピーダンス制御又は受動的制御だけを利用することができる。他の実施形態では、コントローラ１８２は、アドミタンス制御だけを利用することができる。ハイブリッドコントローラであることにより、コントローラ１８２は、有利なことには、使用中に知覚する慣性が、より低いものとなり得る。
【0066】
図示される実施形態では、コントローラ１８２は、２つの医療用器具の操作を可能にするように構成され、２つのハンドル１８４を含む。ハンドル１８４の各々は、ジンバル１８６に接続されている。各ジンバル１８６は、位置決めプラットフォーム１８８に接続されている。
【0067】
図１９に示されるように、各位置決めプラットフォーム１８８は、プリズム接合部１９６によってカラム１９４に連結されたＳＣＡＲＡアーム（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ、水平多関節ロボットとも言う）１９８を含む。プリズム接合部１９６は、（例えば、レール１９７に沿って）カラム１９４に沿って並進して、ハンドル１８４の各々がｚ方向に並進され、第１の自由度を提供するように構成されている。ＳＣＡＲＡアーム１９８は、ｘ－ｙ平面におけるハンドル１８４の動作を可能にし、２つの更なる自由度を提供するように構成されている。
【0068】
いくつかの実施形態では、１つ以上のロードセルがコントローラ内に位置決めされる。例えば、いくつかの実施形態では、ロードセル（図示せず）は、ジンバル１８６の各々の本体内に位置決めされる。ロードセルを設けることによって、コントローラ１８２の一部分は、アドミタンス制御下で動作することができ、それによって、有利なことには、使用中にコントローラの知覚慣性を低減することができる。いくつかの実施形態では、位置決めプラットフォーム１８８はアドミタンス制御用に構成され、一方、ジンバル１８６はインピーダンス制御用に構成されている。他の実施形態では、ジンバル１８６はアドミタンス制御用に構成され、位置決めプラットフォーム１８８はインピーダンス制御用に構成されている。したがって、いくつかの実施形態では、位置決めプラットフォーム１８８の並進又は位置自由度は、アドミタンス制御に依存することができ、一方、ジンバル１８６の回転自由度はインピーダンス制御に依存する。
【0069】
Ｆ．ナビゲーション及び制御
従来の内視鏡術は、オペレータである医師に腔内誘導を提供するために、蛍光透視法（例えば、Ｃアームを通して送達され得るような）、及び他の形態の放射線ベースの撮像モダリティの使用を伴うことがある。対照的に、本開示によって企図されるロボットシステムは、放射線への医師の曝露を低減し、手術室内の機器の量を低減するために、非放射線ベースのナビゲーション及び位置特定手段を提供することができる。本明細書で使用するとき、用語「位置特定」は、基準座標系内のオブジェクトの位置を判定及び／又は監視することを指すことがある。術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイム電磁追跡、及びロボットコマンドデータなどの技術は、放射線を含まない動作環境を達成するために個別に又は組み合わせて使用されてもよい。その他の場合、すなわち放射線ベースの撮像モダリティが依然として使用される場合、術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイム電磁追跡、及びロボットコマンドデータは、放射線ベースの撮像モダリティによってのみ取得される情報を改善するために、個別に又は組み合わせて使用されてもよい。
従来の内視鏡術は、オペレータである医師に腔内誘導を提供するために、蛍光透視法（例えば、Ｃアームを通して送達され得るような）、及び他の形態の放射線ベースの撮像モダリティの使用を伴うことがある。対照的に、本開示によって企図されるロボットシステムは、放射線への医師の曝露を低減し、手術室内の機器の量を低減するために、非放射線ベースのナビゲーション及び位置特定手段を提供することができる。本明細書で使用するとき、用語「位置特定」は、基準座標系内のオブジェクトの位置を判定及び／又は監視することを指すことがある。術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイム電磁追跡、及びロボットコマンドデータなどの技術は、放射線を含まない動作環境を達成するために個別に又は組み合わせて使用されてもよい。その他の場合、すなわち放射線ベースの撮像モダリティが依然として使用される場合、術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイム電磁追跡、及びロボットコマンドデータは、放射線ベースの撮像モダリティによってのみ取得される情報を改善するために、個別に又は組み合わせて使用されてもよい。
【0070】
図２０は、例示的な一実施形態による、器具の場所など、ロボットシステムの１つ以上の要素の場所を推定する位置特定システム９０を示すブロック図である。位置特定システム９０は、１つ以上の命令を実行するように構成されている１つ以上のコンピュータデバイスの組であってもよい。コンピュータデバイスは、上で考察された１つ以上の構成要素内のプロセッサ（又は複数のプロセッサ）及びコンピュータ可読メモリによって具現化されてもよい。例として、限定するものではないが、コンピュータデバイスは、図１に示されるタワー３０内にあっても、図１～図４に示されるカート１１内にあっても、図５～図１４に示されるベッド内にあってもよい。
【0071】
図２０に示されるように、位置特定システム９０は、入力データ９１～９４を処理して医療用器具の遠位先端部の場所データ９６を生成する位置特定モジュール９５を含んでもよい。場所データ９６は、基準系に対する器具の遠位端部の場所及び／又は向きを表すデータ又は論理であってもよい。基準系は、患者の解剖学的構造、又は電磁場発生器（電磁場発生器についての以下の考察を参照）などの既知の物体に対する基準系とすることができる。
【0072】
ここで、様々な入力データ９１～９４についてより詳細に説明する。術前マッピングは、低用量ＣＴスキャンの群を使用して達成することができる。術前ＣＴスキャンは、例えば、患者の内部解剖学的構造の断面図の「スライス」として可視化される三次元画像へと再構成される。全体として分析される場合、患者の肺網などの患者の解剖学的構造の解剖学的空腔、空間、及び構造のための画像ベースのモデルが生成され得る。中心線形状（center-line geometry）などの手法をＣＴ画像から決定及び近似して、モデルデータ９１（術前ＣＴスキャンのみを使用して生成された場合は「術前モデルデータ」とも称される）と称される患者の解剖学的構造の三次元立体を作成することができる。中心線形状の使用は、米国特許出願第１４／５２３，７６０号で考察されており、その内容はその全体が本明細書に組み込まれる。ネットワーク位相幾何学モデルもまた、ＣＴ画像から導出されてもよく、気管支鏡術に特に適している。
【0073】
いくつかの実施形態では、器具はカメラを装備して、視覚データ（又は画像データ）９２を提供してもよい。位置特定モジュール９５は、視覚データ９２を処理して、１つ以上の視覚ベースの（又は画像ベースの）位置追跡モジュール又は機能を有効にしてもよい。例えば、術前モデルデータ９１は、医療用器具（例えば、内視鏡又は内視鏡の作業チャネルを通って前進する器具）のコンピュータビジョンベースの追跡を可能にするために、視覚データ９２と共に使用されてもよい。例えば、術前モデルデータ９１を使用して、ロボットシステムは、内視鏡の予想される移動経路に基づいて、モデルから、予測される内視鏡画像のライブラリを生成することができ、各画像はモデル内の場所にリンクされる。手術中に、このライブラリは、カメラ（例えば、内視鏡の遠位端部でのカメラ）でキャプチャされたリアルタイム画像を画像ライブラリ内のものと比較して、位置特定を支援するために、ロボットシステムによって参照することができる。
【0074】
他のコンピュータビジョンベースの追跡技術は、追跡機能を使用して、カメラ、したがって内視鏡の動作を決定する。位置特定モジュール９５のいくつかの特徴は、解剖学的管腔に対応する術前モデルデータ９１内の円形幾何学形状を特定し、どの解剖学的管腔が選択されたか、並びにカメラの相対的な回転及び／又は並進運動を決定するために、それらの幾何学的形状の変化を追跡してもよい。位相幾何学マップの使用は、視覚ベースのアルゴリズム又は技術を更に向上させることがある。
【0075】
別のコンピュータビジョンベースの技術である光学フローにより、視覚データ９２内のビデオシーケンス内の画像ピクセルの変位及び並進を分析して、カメラの移動を推測してもよい。光学フロー技術の例としては、動作検出、オブジェクトセグメンテーション計算、輝度、動作補償符号化、立体視差測定などを挙げることができる。複数の反復にわたり多数のフレームを比較することにより、カメラ（及びしたがって内視鏡）の移動及び位置を判定することができる。
【0076】
位置特定モジュール９５は、リアルタイム電磁追跡を使用して、術前モデルによって表される患者の解剖学的構造に位置合わせされ得るグローバル座標系内に、内視鏡のリアルタイムの場所を生成することができる。電磁追跡では、医療用器具（例えば、内視鏡器具）内の１つ以上の位置及び向きに埋め込まれた１つ以上のセンサコイルを含む電磁センサ（又はトラッカー）が、既知の位置に配置された１つ以上の静的電磁場発生器によって生成される電磁場の変動を測定する。電磁センサによって検出された位置情報は、電磁データ９３として記憶される。電磁場発生器（又は送信機）は、埋め込まれたセンサが検出し得る低強度磁場を生成するために、患者に近接して配置することができる。磁場は電磁センサのセンサコイル内に小さな電流を誘導し、電磁センサと電磁場発生器との間の距離及び角度を判定するためにこの電流が分析され得る。これらの距離及び向きは、患者の解剖学的構造（例えば、術前モデル）に、手術中に「登録」され得るが、それによって、患者の解剖学的構造の術前モデル内の位置と、座標系内の単一の場所を位置合わせする幾何学的変換が判定できる。ひとたび登録されると、医療用器具の１つ以上の位置（例えば、内視鏡の遠位先端部）に埋め込まれた電磁トラッカが、患者の解剖学的構造を通る医療用器具の進行の、リアルタイムでの表示を提供することができる。
【0077】
ロボットコマンド及び運動学データ９４はまた、ロボットシステムのための位置特定データ９６を提供するために、位置特定モジュール９５によって使用されてもよい。関節運動コマンドから生じるデバイスピッチ及びヨーは、術前較正中に判定され得る。術中、これらの較正測定値は、既知の挿入深度情報と組み合わせて使用されて、器具の位置を推定し得る。あるいは、これらの計算は、電磁、視覚、及び／又は位相幾何学的モデリングと組み合わせて分析して、ネットワーク内の医療用器具の位置を推定し得る。
【0078】
図２０が示すように、多くの他の入力データが、位置特定モジュール９５によって使用されることができる。例えば、図２０には示していないが、形状感知ファイバを利用する器具は、位置特定モジュール９５が器具の場所及び形状を判定するために使用し得る形状データを提供することができる。
【0079】
位置特定モジュール９５は、入力データ９１～９４を組み合わせて使用することができる。場合によっては、このような組み合わせは、位置特定モジュール９５が入力データ９１～９４の各々から判定された場所に信頼性の重みを割り当てる確率的アプローチを使用し得る。したがって、電磁データが信頼でき得ない場合（電磁干渉が存在する場合など）、電磁データ９３によって判定された場所の信頼性を低下させ、位置特定モジュール９５は、視覚データ９２並びに／又はロボットコマンド及び運動学データ９４により重く依存してもよい。
【0080】
上で考察されるように、本明細書で考察されるロボットシステムは、上述の技術のうちの１つ以上の組み合わせを組み込むように設計することができる。タワー、ベッド、及び／又はカートをベースとするロボットシステムのコンピュータベースの制御システムは、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してもよく、コンピュータプログラム命令は、実行されると、システムに、センサデータ及びユーザーコマンドを受信及び分析させ、システム全体の制御信号を生成させ、グローバル座標系内の器具の位置、解剖学的マップなどのナビゲーション及び位置特定データを表示させる。
【0081】
２．手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具
本開示の実施形態は、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具のための装置、システム、及び技術に関する。いくつかの実施形態では、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具を、図１～図２０を参照して上述したものなどの、ロボットで使用可能な医療用システムと共に使用することができる。以下に詳細に論じるように、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具は、手動制御、ロボット制御、又はそれらの両方のために構成され得る。このような医療用器具はまた、手動制御及びロボット制御の両方のために構成されているため、ハイブリッド医療用器具とみなすことができる。医療用器具の例としては、内視鏡、カメラ（例えば、光ファイバを有するもの）、バスケットツール、ブレードツール、レーザツール（例えば、光ファイバを有するもの）、及び／又は本明細書に記載の他の器具を含むことができる。
本開示の実施形態は、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具のための装置、システム、及び技術に関する。いくつかの実施形態では、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具を、図１～図２０を参照して上述したものなどの、ロボットで使用可能な医療用システムと共に使用することができる。以下に詳細に論じるように、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具は、手動制御、ロボット制御、又はそれらの両方のために構成され得る。このような医療用器具はまた、手動制御及びロボット制御の両方のために構成されているため、ハイブリッド医療用器具とみなすことができる。医療用器具の例としては、内視鏡、カメラ（例えば、光ファイバを有するもの）、バスケットツール、ブレードツール、レーザツール（例えば、光ファイバを有するもの）、及び／又は本明細書に記載の他の器具を含むことができる。
【0082】
いくつかの実施形態では、医療用器具は、内視鏡処置のために構成され得る。例えば、医療用器具は、尿検査、尿管鏡術、胃鏡術、気管支鏡術、又はその他内視鏡処置のために構成され得る。いくつかの実施形態では、医療用器具は、腹腔鏡処置又は他の種類の医療処置（例えば、開腹手技）のために構成され得る。
【0083】
Ａ．手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具の挿入
いくつかの実施形態では、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具は、医療用器具を物理的に持ち、手動で操作する医師又は他の操作者によって、第１のモード（手動モード）で操作することができ、また、ロボットで使用可能な医療用システムによって、第２のモード（ロボットモード）で操作することもできる。手動モードで操作されるとき、医師は、１つ以上の手動駆動入力部を手動で操作し、医療用器具を制御することができる。ロボットモードで操作するとき、医療用器具を、ロボットアーム又はその他器具位置決め装置の端部に位置付けられる器具駆動機構に取り付けることができる。器具駆動機構は、１つ以上のロボット駆動入力部に係合する１つ以上のロボット駆動出力部を含み、医療用器具をロボット制御することができる。医師は、ロボットで使用可能なシステムを制御するために（例えば、図１９に示されるような）コントローラを使用してもよい。
いくつかの実施形態では、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具は、医療用器具を物理的に持ち、手動で操作する医師又は他の操作者によって、第１のモード（手動モード）で操作することができ、また、ロボットで使用可能な医療用システムによって、第２のモード（ロボットモード）で操作することもできる。手動モードで操作されるとき、医師は、１つ以上の手動駆動入力部を手動で操作し、医療用器具を制御することができる。ロボットモードで操作するとき、医療用器具を、ロボットアーム又はその他器具位置決め装置の端部に位置付けられる器具駆動機構に取り付けることができる。器具駆動機構は、１つ以上のロボット駆動入力部に係合する１つ以上のロボット駆動出力部を含み、医療用器具をロボット制御することができる。医師は、ロボットで使用可能なシステムを制御するために（例えば、図１９に示されるような）コントローラを使用してもよい。
【0084】
医療用器具は、細長いシャフト及び器具ハンドル（又は器具基部）を含むことができる。細長いシャフトは、医療処置中に患者の解剖学的構造に挿入されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、細長いシャフトは、自然開口部を通して患者の解剖学的構造に挿入される。いくつかの実施形態では、細長いシャフトは、切開部又は他の外科的開口部を通して患者の解剖学的構造に挿入される。細長いシャフトは可撓性を有するものであってもよい。細長いシャフトは、関節運動可能であり、制御可能であってもよい。これにより、医師などの操作者が、細長いシャフトの関節運動を制御して、患者の解剖学的構造を通して医療用器具をナビゲートし、操縦することを可能にする。細長いシャフトの関節運動を制御することとしては、細長いシャフトの関節運動可能な部分を偏向又は屈曲させることが挙げられ得るが、特定の実施形態では、細長いシャフトの長手方向軸線を中心とするシャフトのロール又は回転が挙げられ得る。いくつかの実施形態では、関節運動可能部分は、細長いシャフトの遠位部分であり得る。関節運動可能部分は、１つ以上の自由度で関節運動可能であり得る。自由度は、直線状のもの又は回転であってもよく、又は平面に沿った関節運動を含んでもよい。細長いシャフトの作動は、器具基部で制御され得る。
【0085】
（例えば、図１５～図１８を参照して）既に述べたように、いくつかの実施形態では、医療用器具は、細長いシャフトに沿って（例えば、上又は内部を通って）延在する１本以上のプルワイヤを含むことができる。プルワイヤは、器具ハンドル内の、例えばプーリ及び／又はキャプスタンなどの、作動機構に取り付けることができる。次に、作動機構は、手動及びロボット駆動入力部に接続され得るが、その結果、手動及びロボット駆動入力部の作動により作動機構が操作され、プルワイヤを引っ張り、細長いシャフトの関節運動が引き起こされ得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部のうちの１つ以上及びロボット駆動入力部のうちの１つ以上は、器具ハンドル内の同じ作動機構（例えば、プーリ、キャプスタン、及び／又はプーリアセンブリ）にそれぞれ接続され、手動駆動入力部及びロボット駆動入力部の両方を使用して、同じ作動機構を作動できるようになっている。手動駆動入力部は、ロボット駆動入力部とは別個であり得る。例えば、手動駆動入力部は、手で操作可能であるように構成され、位置付けられ得るが、ロボット駆動入力部は、ロボット駆動出力部と係合してロボットで使用可能な医療用システムによって操作可能であるように構成され、位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部は、器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられたときでも露出したままであるか、又はアクセス可能である。
【0086】
いくつかの実施形態では、ロボット制御及び手動制御の両方又は一方のために構成されている医療用器具は、１つ以上の利点を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、処置中に、医療用器具をまず患者に手動で挿入することができる。医師はまず、医療用器具を物理的に取り扱って、手動駆動入力部を使用して患者内に手動で挿入して、細長いシャフトの関節運動を制御して、患者の解剖学的構造を通して医療用器具を誘導することができる。場合によっては、医師によって最初に手動挿入可能にできる医療用器具は、ロボットによる挿入よりも迅速かつ容易であり得る。手動による挿入は、例えば、患者の内部の解剖学的構造からの微妙なフィードバックを施術者に提供し得る。これは、例えば、特定の泌尿器科的処置（例えば泌尿器内視鏡術、膀胱内視鏡術、尿管鏡術、又は腎検査など）及び消化管内視鏡的処置などの場合に該当し得る。まず手動で挿入した後、器具ハンドルを、器具駆動機構、例えば、ロボットアーム若しくは他の器具位置決め装置の端部に、又はロボットで使用可能な医療用システムに配置されている器具駆動機構に取り付けることができる。ロボットで使用可能な医療用システムに取り付けられると、医療用器具の細長いシャフトの関節運動及び制御が、ロボットにより制御され得る。ロボット制御は、治療部位における医療用器具の正確かつ精密な制御を可能にできる。医療処置の特定の態様は、手動制御により好適であり得るが、医療処置の他の態様はロボット制御に最適であり得るため、本明細書に記載されるハイブリッド医療用器具は、有利なことには、医療処置の特定の状況又は段階によって、必要に応じて手動モード又はロボット制御モードのいずれでも使用することができる。このような医療用器具は、医師に大きな柔軟性をもたらし、医療処置の遂行を容易にするものである。
【0087】
また、ロボットで使用可能な医療用システムの一部のものは、絶対的な挿入深さ又はストロークに制限が設けられ得る。施術者は、器具を手動で挿入して、器具（例えば、器具ヘッド）の大まかな位置を設定することが有利であり得るが、ロボットによる機能によって、器具位置のより微調整が提供され得る。したがって、まず、医療用器具を手動で挿入して、ロボットシステムの制限された挿入深さ又はストロークが診断又は治療領域で有利に利用され得るようすることが有利であり得る。本明細書に記載される医療用器具は、ロボット制御で行うには煩雑な長距離にわたって、器具を手で配置することを可能にできる。いくつかの実施形態では、器具の手動制御を使用して、医療用器具の当初の大まかな位置決めを提供することができる。例えば、手動制御を使用して、患者の解剖学的構造内の治療部位又はその近くに医療用器具を位置付けることができ、その後、器具のロボット制御を使用して、処置中に微細な位置制御を提供することができる。
【0088】
いくつかの実施形態では、医師が、手動駆動入力部を操作することによって、手動で医療用器具を制御した後に、医療用器具を器具駆動機構に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、医療用器具が器具駆動機構に取り付けられている間にも、医師が、手動駆動入力部を操作することによって、手動で医療用器具を制御し得る。
【0089】
上述のように、医療用器具は、手動駆動入力部及びロボット駆動入力部の両方を含み得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部のうちの１つが、医療用器具の細長いシャフトを２方向に偏向させるような制御を提供するように構成されている。２方向の偏向制御は、細長いシャフトを２つの方向にの偏向させるのを可能にし得る。いくつかの実施形態では、この２つの方向は、上下又は左右などの反対方向であり得る。これはまた、上下平面又は左右平面などの単一平面における２方向偏向制御とも称され得る。本出願における方向に関する用語（例えば、上、下、左、右など）は、医療用器具の向きに対して、異なる方向を示すように広義で使用される。医療用器具は、多種多様な方向に常に再位置付けされ得るため、方向に関する用語は限定するものとして解釈されるべきではない。例えば、上、下、左、及び右と称する方向は、器具の向きに応じて変化し得る。２方向の偏向制御を行うように構成されている手動駆動入力部は、例えば、レバー、スライダ、ホイール、又は他のタイプの、手動で動作可能な駆動入力部であり得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部を第１の方向に操作することにより、細長いシャフトを第１の方向（例えば、上方）に偏向させ、手動駆動入力部を第２の方向に操作することにより、細長いシャフトを第２の方向（例えば、下方）に偏向させる。
【0090】
医療用器具はまた、細長いシャフトのロール制御を可能にするように構成されている手動駆動入力部を含むことができる。これは、手動ロール入力部と呼ばれる場合がある。例えば、医療用器具は、細長いシャフトが、器具ハンドルに対して細長いシャフトの軸線を中心に回転することを可能にする手動駆動入力部を含むことができる。この手動駆動入力部は、器具ハンドルに対して細長いシャフトのロール（シャフトがシャフトの長手方向軸線を中心に回転すること）を可能にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、手動ロール制御は、少なくとも９０度、少なくとも１００度、少なくとも１１０度、少なくとも１２０度、少なくとも１３０度、少なくとも１４０度、少なくとも１５０度、少なくとも１６０度、少なくとも１７０度、少なくとも１８０度、少なくとも１９０度、少なくとも２００度、少なくとも２１０度、少なくとも２２０度、少なくとも２３０度、少なくとも２４０度、少なくとも２５０度、少なくとも２６０度、少なくとも２７０度、少なくとも２８０度、少なくとも２９０度、少なくとも３００度、少なくとも３１０度、少なくとも３２０度、少なくとも３３０度、少なくとも３４０度、少なくとも３５０度、少なくとも３６０度、又はそれ以上の両方の回転方向への細長いシャフトの回転を許容できる。いくつかの実施形態では、ロール制御を行うように構成されている手動駆動入力部を省略することができ、医師は、医療用器具全体を物理的にロールして（例えば、ハンドル及び細長いシャフトを一緒にロールする）、細長いシャフトのロールを手動で制御することができる。
【0091】
２方向偏向及びロール制御を使用して医療用器具を手動で制御することは、手動制御を行うようにのみ構成されている医療用器具を用いた作業に慣れている多くの医師にとって、直感的かつなじみが深いものとして設けられ得る。
【0092】
いくつかの実施形態では、医療用器具は、追加の２方向偏向制御を可能にするように構成されている、追加の駆動入力部を含んでもよい。例えば、第１の手動駆動入力部は、上下方向における２方向偏向制御を可能にでき、第２の手動駆動入力部は、左右方向における２方向偏向制御を可能にできる。これは、２つの手動駆動入力部を使用して、細長いシャフトの４方向偏向制御を可能にする。
【0093】
いくつかの実施形態では、ロボット駆動入力部は、４方向偏向制御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、４方向偏向制御は、細長いシャフトの４つの異なる方向への関節運動を可能にする。いくつかの実施形態では、上記の方向は、上、下、左、及び右などの４つの直交する方向であり得る。いくつかの実施形態では、４方向偏向制御するために構成されているロボット駆動入力部は、２つのロボット駆動入力部を含み得る。２つのロボット駆動入力部は、器具駆動機構上の２つの対応するロボット駆動出力部と係合するように構成され得る。各ロボット駆動入力部は、２つの、互いに反対の方向、例えば時計回り及び反時計回りに回転可能であり得る。２つのうち第１のロボット駆動入力部の第１の方向（例えば、時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの１つ（例えば、上方向）への関節運動を可能にできる。２つのうち第１のロボット駆動入力部の反対方向（例えば、反時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの別の方向（例えば、下方向）への関節運動を可能にできる。２つのうち第２のロボット駆動入力部の第１の方向（例えば、時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの別の方向（例えば、右方向）への関節運動を可能にできる。そして、２つのうち第２のロボット駆動入力部の反対方向（例えば、反時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの別の方向（例えば、左方向）への関節運動を可能にできる。したがって、４方向偏向制御は、２つのロボット駆動入力部を使用して達成することができる。いくつかの実施形態では、ロボット駆動入力部は、２方向偏向制御、３方向偏向制御などの別の数の方向の偏向制御を提供するように構成される。
【0094】
医療用器具は、医療用器具の細長いシャフトの、ロボットによるロール制御を提供するように構成されている、追加のロボット駆動入力部を含むことができる。例えば、医療用器具は、細長いシャフトが、器具ハンドルに対して細長いシャフトの軸線を中心に回転することを可能にする、器具駆動機構上の対応するロボット駆動出力部と係合するように構成されている、ロボット駆動入力部を含むことができる。このロボット駆動入力部は、細長いシャフトが器具ハンドルに対して径方向に再配向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、このロボット器具駆動入力部の第１の方向（例えば、時計回り）への回転により、細長いシャフトを時計回り方向に回転させ、このロボット器具駆動入力部の第２の方向（例えば反時計回り）への回転により、細長いシャフトを反時計回り方向に回転させる。いくつかの実施形態では、ロボットによるロール制御は、少なくとも９０度、少なくとも１００度、少なくとも１１０度、少なくとも１２０度、少なくとも１３０度、少なくとも１４０度、少なくとも１５０度、少なくとも１６０度、少なくとも１７０度、少なくとも１８０度、少なくとも１９０度、少なくとも２００度、少なくとも２１０度、少なくとも２２０度、少なくとも２３０度、少なくとも２４０度、少なくとも２５０度、少なくとも２６０度、少なくとも２７０度、少なくとも２８０度、少なくとも２９０度、少なくとも３００度、少なくとも３１０度、少なくとも３２０度、少なくとも３３０度、少なくとも３４０度、少なくとも３５０度、少なくとも３６０度、又はそれ以上の、両方の回転方向に細長いシャフトをロールさせることを可能とする。
【0095】
場合によっては、４方向偏向制御及びロール制御を使用して医療用器具をロボット制御することは、ロボット制御を行うようにのみ構成されているロボット器具を用いた作業に慣れている多くの医師にとって、直感的かつなじみが深いものであり得る。例えば、４方向偏向制御は、医療用器具を制御するためにコントローラを操作する際に直感的であり得る。
【0096】
上述したように、いくつかの実施形態では、医療用器具は、手動２方向偏向制御及びロール制御（ロール制御は、細長いシャフトを器具ハンドルに対して回転させるように構成されている手動駆動入力部を用いて、又は医療用器具全体を物理的にロールさせることによって手動で達成することができる）を可能にする手動制御用、並びに、ロボット４方向偏向制御及びロール制御を可能にするロボット制御用に構成されている。他の種類の手動制御及びロボット制御も可能である。例えば、医療用器具は、手動４方向偏向制御及びロール制御を可能にする手動制御用、かつロボットによる４方向偏向制御及びロール制御を可能にするロボット制御用に構成することができる。別の例として、医療用器具は、手動２方向偏向制御及びロール制御を可能にする手動制御用、かつロボットによる２方向偏向制御及びロール制御を可能にするロボット制御用に構成することができる。
【0097】
いくつかの構成では、医師による使用をより容易にするために、複数（例えば、２つ、３つ、４つなど）のものを一体に連結する（例えば、取り外し可能に連結する）ことができる。例えば、内視鏡を別の器具に連結することができる。その別の器具は、本明細書に記載の任意の器具（例えば、レーザツール、バスケットツール、鉗子、ブレードなど）であり得る。その別の器具は、内視鏡の入口を介して内視鏡に連結する細長いシャフトを含み得る。いくつかの構成では、その入口は、その別の器具の細長いシャフトが内視鏡の作業チャネルに入ることを可能にすることができる。したがって、その別の器具のシャフトを、内視鏡の作業チャネルに組み込むことが可能であり得る。このようにして、内視鏡とその別の器具とは、それらの作業チャネルにおいて一体に連結され得る。いくつかの実施形態では、内視鏡の基部とその別の器具の基部ともまた、一体に連結され得る。この基部どうしの連結は、連結機構（例えば、クリップ、スナップ、磁石、ボタンなど）を介して実現することができる。
【0098】
いくつかの実施形態では、それらの複数の器具は、完全手動操作、完全ロボット操作、又は手動操作とロボット操作とのハイブリッド操作での使用のために、一体に連結され得る。例えば、複数の器具を一体に（例えば、それらの基部及び／又は入口を介して）連結させて、施術者の手でユニットとして保持することができるようにし得る。いくつかの実施形態では、ユニットは、ユニットとしてロボット器具駆動システムに連結されるように構成され得る。器具の一方又は両方は、後で、例えば、ロボット器具駆動システムから、及び／又は複数の器具のうちの他方の器具から切り離され得る。したがって、いくつかの実施形態では、どの器具が（可能である場合に）手動で使用されるか、どの器具が（可能である場合に）ロボット制御により使用されるか、どの器具が（可能である場合に）ハイブリッド制御により使用されるかについて、高い柔軟性を達成することができる。その１つ以上の医療用器具は、遠隔で制御され得る。例えば、本明細書に記載のロボットによる諸機能は、ロボットによる器具駆動システムから離れた場所から実行され得る。
【0099】
Ｂ．手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具の例示的な実施形態
ここで、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具の上記及び他の特徴を、図２１Ａ～図３１に示される実施形態を参照して説明する。これらの実施形態は例として提供され、本開示を限定することなく、本開示の原理を例示することを意図している。当業者は、本開示を考慮して、例示される実施形態の様々な修正が可能であることを理解するであろう。これらの修正は、本開示の範囲内であることが意図される。
ここで、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具の上記及び他の特徴を、図２１Ａ～図３１に示される実施形態を参照して説明する。これらの実施形態は例として提供され、本開示を限定することなく、本開示の原理を例示することを意図している。当業者は、本開示を考慮して、例示される実施形態の様々な修正が可能であることを理解するであろう。これらの修正は、本開示の範囲内であることが意図される。
【0100】
図２１Ａは、例示的な医療用器具システム１００の概略図を示す。近位方向１４２及び遠位方向１４４が参照用に示されている。医療用器具システム１００は、内視鏡１１０、器具１２０、及び／又は遠位駆動ユニット１３０を含むことができる。図示されるように、器具１２０は、器具基部１２１と、器具シャフト１２４とを含むことができる。内視鏡１１０は、器具基部１１１、及び内視鏡シャフト１３２を含むことができる。器具シャフト１２４は、器具基部１２１の遠位端で、器具基部１２１に連結され得る。器具シャフト１２４は、器具入口１２８を介して内視鏡シャフト１３２の作業チャネル（図示せず）に挿入することができる。したがって、器具１２０は、本明細書では作業チャネル器具と呼ばれることがあるが、作業チャネル器具に関して本明細書に記載される特徴は、他の実施形態において他のタイプの手動式、ロボット式、及び／又は可撓性のある器具に適用され得る。器具入口１２８は、器具シャフト１２４を支持して、例えば、器具入口１２８への挿入箇所において、器具シャフト１２４が、意図せざる並進及び／又は回転をすることを防止することができる。内視鏡基部１１１は、連結機構を介して、器具基部１２１に連結され得る。
【0101】
遠位駆動ユニット１３０は、内視鏡シャフト１３２の動きを制御するために使用され得る。例えば、遠位駆動ユニット１３０は、内視鏡シャフト１３２を近位方向及び／又は遠位方向に並進させることができる。遠位駆動ユニット１３０は、ロボット式及び／又は遠隔式で制御され得る。遠位駆動ユニット１３０は、例えば、フィードローラ、ラック及びピニオン機構、ピンチャー、把持部を、又は内視鏡シャフト１３０の挿入若しくは後退を駆動するように構成されている他の機構を含むことができる。あるいは、遠位駆動ユニット１３０は、ロボットにより制御又は操縦されるシースで置き換えられてもよく、あるいは遠位駆動ユニット１３０は省略されてもよい。
【0102】
図２１Ｂは、医療用器具システム１００の概略図を示し、その医療用器具システム１００は、器具シャフト１２４が、器具基部１２１の近位部分１３６から近位方向に延出する、図２１Ａを参照して上述した実施形態と同様の特徴を有することができる。いくつかの構成では、器具基部１２１から（遠位方向ではなく）近位方向に延出することによって、器具シャフト１２４に部分ループを形成することが有利であり得る。例えば、この構成は、器具シャフト１２４をより容易に手動操作するのを可能にすることができる。いくつかの構成では、器具シャフト１２４を長手方向に（例えば、近位方向に、遠位方向に）、手動でかつ／又はロボット制御により並進させるために、器具アクチュエータ１３８を含めることができる。器具アクチュエータ１３８は、リニアアクチュエータであり得る。器具アクチュエータ１３８は、器具シャフト１２４に強固に連結されて、器具シャフト１２４が器具アクチュエータ１３８に連結されている場合に、器具シャフト１２４の摺動及び／又は回転を防止することができる。したがって、器具アクチュエータ１３８は、器具シャフト１２４の長手方向位置、したがって器具アクチュエータ１３８の遠位部分（例えば、患者に挿入された部分）の長手方向位置を、制御することができる。図示されるように、器具シャフト１２４は、入口１２８を通って内視鏡シャフト１３２に入る前に器具基部１２１に再度入る。しかしながら、いくつかの構成では、器具シャフト１２４は、（例えば、器具基部１２１に再度入ることなく）直接、器具入口１２８に連結され得る。
【0103】
器具シャフト１２４によって形成された部分ループは、ある半径を有する曲率を形成することができる。その半径は、器具アクチュエータ１３８の並進に応じて変更され得る。半径は、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約５ｍｍ、約８ｍｍ、約１０ｍｍ、約１２ｍｍ、約１５ｍｍ、約２０ｍｍ、約２５ｍｍ、約３０ｍｍ、約３５ｍｍ、約４０ｍｍ、約４５ｍｍ、約５０ｍｍ、約６０ｍｍ、約７０ｍｍ、約８０ｍｍ、約９０ｍｍ、１００ｍｍ、それらの間の任意の距離であり得るが、あるいはその中に端点を有する任意の範囲内に存在し得る。
【0104】
図２１Ｃ～図２１Ｅは、ロボット式器具駆動機構１５０について垂直及び／又は水平方向配向を含む、例示的な医療用器具システム１００の実施形態を示す。図２１Ｃに示すように、内視鏡１１０は、器具１２０とロボット式器具駆動機構１５０との間に配設され得る。図２１Ｄに示されるように、いくつかの実施形態では、器具１２０は、内視鏡１１０とロボット式器具駆動機構１５０との間に配設され得る。ロボットアームは、ロボット式器具駆動機構１５０に連結され得る。本明細書に記載のいくつかの実施形態は、例えば、図２１Ｅに示されるように、横並び構成で器具１２０と内視鏡１１０との両方に直接連結された、ロボット式器具駆動機構１５０を含むが、図２１Ｃ及び図２１Ｄに示される、ロボット式器具駆動機構１５０は、縦積み構成で内視鏡１１０又は器具１２０のいずれかに直接連結されている。これらの実施例では、直接連結は、無菌アダプタを介した連結を含み、その場合、ロボット駆動出力部１５４は、ロボット主要設備に取り付けることができる無菌アダプタの駆動出力部である。ロボット式器具駆動機構１５０は、内視鏡基部１１１及び／又は器具基部１２１の、対応するロボット駆動入力部（図示せず）に連結することができる、１つ以上のロボット駆動出力部１５４を含むことができる。図２１Ｃに示されるようないくつかの実施形態では、内視鏡１１０は、それ自体が器具１２０の対応するロボット駆動入力部に連結するロボット駆動出力部としても機能する、ロボット駆動入力部（例えば、駆動出力部１５４に連結されているもの）を含むことができる。追加的又は代替的に、器具１２０は、図２１Ｄに示される実施形態におけるものなど、内視鏡１１０の対応するロボット駆動入力部に連結するロボット駆動出力部として機能する、ロボット駆動入力部（例えば、駆動出力部１５４に連結されているもの）を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態では、１つの医療用器具（例えば、内視鏡１１０）の駆動入力部はまた、異なる医療器具（例えば、器具１２０）のための駆動出力部を構成することができる。このようにして、器具基部１２１がロボット式器具駆動機構１５０に直接連結されていない場合でも、器具１２０は、ロボット式器具駆動機構１５０によって間接的に制御され得る。
【0105】
いくつかの構成では、ロボット式器具駆動機構１５０は、例えば、対応するロボット駆動出力部に（例えば、内視鏡１１０を介して）直接連結するロボット駆動入力部を介して、器具１２０に直接連結され得る。例えば、器具１２０のロボット駆動入力部は、ロボット式器具駆動機構１５０の対応するロボット駆動出力部と連結する、細長い駆動入力部（例えば、内視鏡１１０を少なくとも部分的に通って延在する）であり得る。追加的又は代替的に、ロボット式器具駆動機構１５０は、器具１２０のロボット駆動入力部と連結するように、内視鏡１１０を少なくとも部分的に通って延在する、延長された（例えば、細長い）ロボット駆動出力部を含むことができる。したがって、様々な実施形態は、図２１Ｃ～図２１Ｄに示される垂直構成においてさえも、ロボット式器具駆動機構１５０と器具１２０との間のロボット駆動入力部／出力部の直接連結を可能にする。
【0106】
図２２Ａは、一構成による、例示的な内視鏡２１０の底面図を示し、内視鏡２１０は、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照して既に説明した実施形態と同様に、器具システム１００に連結され、それと共に使用され得るものである。図示されるように、内視鏡２１０は、内視鏡基部２１１（又は内視鏡ハンドル）及び細長いシャフト（図示せず）を含む。細長いシャフトは、内視鏡出口２４２から遠位方向に延出し得る。細長いシャフトは、医療処置中に、患者に挿入されるように構成されている。細長いシャフトは、細長いシャフトが患者の解剖学的構造を通ってナビゲート及び操縦され得るように、関節運動可能かつ制御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、細長いシャフトは、尿道、尿管、胃腸管、食道、肺の気道などの患者内腔に挿入されかつこれを通って誘導されるように構成されている薄い可撓性本体を備える。上述のように、細長いシャフトの関節運動を制御するために細長いシャフト内又は細長いシャフト上に、プルワイヤを含めることができる。細長いシャフトは、遠位端と近位端との間に延び得る。遠位端は、患者に挿入されるように構成され得る。近位端は、内視鏡出口２４２を介して内視鏡基部２１１に取り付けることができる。細長いシャフトは、追加の器具又はツールが遠位端２０５に送達されるために、その内部を通ることができる作業チャネル（図示せず）を含むことができる。内視鏡２１０は、作業チャネルへのアクセスを可能にするように構成されている作業チャネル入口ポート（図示せず）を含み得る。器具シャフト入口２２８は、器具シャフト（後述）をその中に挿入させて、作業チャネル入口ポート内及び作業チャネル内に連結させることを可能にすることができる。
【0107】
内視鏡基部２１１は、内視鏡２１０の手動制御及びロボット制御の両方を可能にするように構成されている。例えば、内視鏡基部２１１は、物理的に保持され、手動で操作されて、手動制御を提供するように構成され、かつ器具駆動機構（下記参照）に連結されて、ロボット制御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、滅菌アダプタを内視鏡基部２１１と器具駆動機構との間に配置して、医療処置中に滅菌野を維持することができる。
【0108】
図示されるように、内視鏡基部２１１はハウジング２１２を含むことができる。図示されるように、ハウジング２１２はまた、自らに連結された器具を含むような形状に成形され得る。内視鏡基部２１１は、１つ以上の内視鏡受容要素２７６を含む。内視鏡受容要素２７６は、別の器具（例えば、以下に記載される器具２２０）の対応する要素と連結されるように構成されている。内視鏡基部２１１のハウジング２１２は、器具ハンドルが人間工学的に施術者の手にフィットすること、及び／又は別の器具の連結にフィットすることを提供するように成形することができる。例えば、ハウジング２１２の形状は、手動制御中に内視鏡基部２１１をより容易に又は快適に保持することを可能にできる。代替的に又は追加的に、ハウジング２１２の形状によって、以下で説明するように、器具駆動機構上の１つ以上の未使用のロボット駆動出力部へのアクセスを提供する（又はブロックしない）ことが可能となる。内視鏡基部２１１は、医療用器具システム２００の１つ以上の器具に電力を供給するために、電力ユニットに接続するための電力アクセス部２１４を含むことができる。電力アクセス部２１４は、内視鏡２１０に電気的及び／又は視覚的接続を提供するように構成され得る。図示される実施形態では、電力アクセス部２１４は、タワーにおいてコネクタにつながる、アンビリカルケーブルのストレインリリーフとして図示されている。
【0109】
内視鏡基部２１１は、その中に器具（例えば、後述する器具２２０）を挿入するのを可能にする器具シャフト入口２２８を含むことができる。器具シャフト入口２５６は、器具入口アクチュエータ２２９を含み得る。器具入口アクチュエータ２２９は、器具のシャフトの手動制御を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、器具入口アクチュエータ２２９を締め付けて、器具シャフトと内視鏡２１０との間の接続を改善することができる。器具入口アクチュエータ２２９は、ルアーロックアセンブリを含むことができる。いくつかの実施形態では、器具入口アクチュエータ２２９は、器具シャフトが器具シャフト入口２２８内で、意図せず滑ること（例えば、並進、回転すること）を防止することができる。追加的又は代替的に、器具入口アクチュエータ２２９は、施術者が器具シャフトを手動で回転させることを可能にするように構成され得る。
【0110】
内視鏡基部２１１は、手動アクチュエータ２３６を含み得る。図示される実施形態では、手動アクチュエータ２３６はレバーとして構成されているが、スライダ又はホイールなどの他の機械的構造が可能である。以下でより詳細に説明するように、手動アクチュエータ２３６は、内視鏡２１０の、手動による２方向の偏向制御を提供するように構成されている。図示の実施形態では、手動アクチュエータ２３６は、左右に操作又は回転するように構成されている。手動アクチュエータ２３６を第１の方向に移動させると、細長いシャフトの第１の関節運動方向への関節運動を引き起こすことができ、手動アクチュエータ２３６を第２の方向（第１の方向とは反対方向）に移動させると、細長いシャフトの第２の関節運動方向への関節運動を引き起こすことができる。第１及び第２の関節運動方向は、実質的に反対（例えば、上下）であってもよいが、これは全ての実施形態ではそうである必要はない。
【0111】
内視鏡基部２１１はまた、内視鏡出口２４２によって制御可能な、手動ロール入力部を含むことができる。図示されていないが、内視鏡２１０の細長いシャフトの近位端は、内視鏡出口２４２に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、細長いシャフトは、内視鏡出口２４２を通って内視鏡２１０のハウジング２１２内に延在する。内視鏡出口２４２は、細長いシャフトが内視鏡基部２１１に対して回転することを可能にするように構成され得る。図示されるように、内視鏡出口２４２は、ハウジング２１２に対して回転できる、ツイスタ、又は回転可能ハンドル若しくは回転可能グリップであり得る。例えば、内視鏡出口２４２は、時計回りの動き及び／又は反時計回りの動きで回転することができる。いくつかの実施形態では、内視鏡出口２４２は、時計回り及び反時計回りの両方向に回転する。細長いシャフトは内視鏡出口２４２に対して回転可能に固定され得るが、その場合には、内視鏡出口２４２の回転が、細長いシャフトの回転を引き起こすようになっている。細長いシャフトの回転は、内視鏡出口２４２の対応する動作と同じ方向、かつ等しい量であり得るが、このことは全ての実施形態でそうである必要はない。細長いシャフトは、少なくとも９０度、少なくとも１００度、少なくとも１１０度、少なくとも１２０度、少なくとも１３０度、少なくとも１４０度、少なくとも１５０度、少なくとも１６０度、少なくとも１７０度、少なくとも１８０度、少なくとも１９０度、少なくとも２００度、少なくとも２１０度、少なくとも２２０度、少なくとも２３０度、少なくとも２４０度、少なくとも２５０度、少なくとも２６０度、少なくとも２７０度、少なくとも２８０度、少なくとも２９０度、少なくとも３００度、少なくとも３１０度、少なくとも３２０度、少なくとも３３０度、少なくとも３４０度、少なくとも３５０度、又は少なくとも３６０度の両方の回転方向へ回転（例えば、ロール）することを可能にされるようになっていてよい。このロール制御は任意選択的であり、特定の実施形態では、ロールは、例えば内視鏡２１０を回転させることによって、手動で制御され得る。
【0112】
引き続き図２２Ａを参照すると、内視鏡２１０は、複数のロボット内視鏡駆動入力部２６２を含む。図示される実施形態では、内視鏡２１０は３つのロボット内視鏡駆動入力部２６２を含むが、他の実施形態では、他の数のロボット内視鏡駆動入力部２６２が使用されてもよい。ロボット内視鏡駆動入力部２６２は、内視鏡基部２１１が器具駆動機構に取り付けられたときに、器具駆動機構上の対応するロボット駆動出力部と係合するように構成されている。例示的なロボット駆動出力部及び器具駆動機構を図１５～図１７（前述）及び図２５及び図３０（後述）に示す。器具駆動機構のロボット駆動出力部は、ロボット内視鏡駆動入力部２６２に係合し、かつトルクを伝達するか又はそれを回転させる。いくつかの実施形態では、ロボット内視鏡駆動入力部２６２のそれぞれは、時計回り及び反時計回りの両方向に回転可能である。図示される実施形態では、ロボット内視鏡駆動入力部２６２は、溝付き又はキー付きの凹部として構成され、突出するスプラインとして構成されるロボット駆動出力部と係合するように構成されている。ロボット駆動出力部は、モータによって駆動され時計回り及び反時計回り方向に回転することができる。ロボット駆動出力部がロボット内視鏡駆動入力部２６２と係合すると、ロボット駆動入力部はロボット内視鏡駆動入力部２６２に回転運動を伝達する。いくつかの実施形態では、ロボット駆動出力部はロボット内視鏡駆動入力部２６２を駆動する。いくつかの実施形態では、この構成は逆であってもよく、又はロボット駆動入力部及び出力部の他の種類及び構成を使用することができる。
【0113】
内視鏡２１０の図示された実施形態は、少なくともロボット式４方向偏向制御及びロボット式ロール制御のために構成されている。この実施形態では、ロボット駆動入力部２６２のうちの２つが偏向制御用に構成され、ロボット駆動入力部２６２のうちの残りのものがロール制御用に構成される。偏向制御用に構成されているロボット駆動入力部２６２のうちの２つのそれぞれは、２方向の偏向制御を可能にでき、これにより、合わせて４方向の偏向制御を達成することができる。
【0114】
以下でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、ロボット内視鏡駆動入力部２６２のうちの１つの第１のロボット駆動入力部の作動は、手動駆動入力部の作動と同じ細長いシャフトの関節運動を引き起こすように構成され得る。例えば、第１のロボット駆動入力部及び手動アクチュエータ２３６の両方が、細長いシャフトを上下方向に関節運動させるように構成され得る。これは、後で説明されるように、第１のロボット駆動入力部及び手動アクチュエータ２３６の両方が、内視鏡基部２１１のハウジング２１２内の同じ関節運動機構（例えば、対応するプーリ）に接続され得るためである。いくつかの実施形態では、手動アクチュエータ２３６によって提供される２方向の偏向制御は、第１のロボット駆動入力部によって提供される２方向の偏向制御と同じである。
【0115】
図２２Ｂは、一構成による、例示的な医療用器具システム２００であって、その中に内視鏡及び別の医療用器具（例えば、バスケットツール）の機能を含む医療用器具システム２００の斜視図を示す。医療用器具システム２００は、内視鏡基部２１１、内視鏡出口２４２、内視鏡シャフト２４４、手動アクチュエータ２３６、第１の器具駆動部材３５４、及び第２の器具駆動部材３５６を含むことができる。第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６は、円形歯車などの回転要素を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６は、それぞれ対応する第１の直線状器具アクチュエータ３６０及び第２の第１直線状器具アクチュエータ３６４に連結されている。第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６、並びに第１の直線状器具アクチュエータ３６０及び第２の直線状器具アクチュエータ３６４は、図２９を参照して以下に説明する対応する要素の機能を共有する。内視鏡基部２１１は、内視鏡シャフト２４４を複数の自由度で関節運動させるための回転要素（図示せず）を含み得る。回転要素は、図２３を参照して以下に説明するプーリ３１０の機能を共有し得る。いくつかの実施形態では、第１の直線状器具アクチュエータ３６０及び第２の第１直線状器具アクチュエータ３６４は、それぞれ対応する第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６から、手動で係合解除され得る。これにより、必要に応じて、操作者は、第１の直線状器具アクチュエータ３６０及び第２の第１直線状器具アクチュエータ３６４を、内視鏡基部２１１により容易に連結することができ、かつ／又はそこから第１の直線状器具アクチュエータ３６０及び第２の第１直線状器具アクチュエータ３６４を、迅速かつ容易な手動操作のために切り離すことができる。このように図２２Ｂは、内視鏡及び別の医療用器具の両方の機能が単一の内視鏡基部２１１に組み合わされる、いくつかの実施形態を示す。手動アクチュエータ２３６は、以下の図２３に記載される手動アクチュエータ２３６と機能を共有し得る。
【0116】
図２３は、内視鏡基部２１１の内部構成要素のいくつかを示す。内視鏡基部２１１の第１の側面図は、内部構成要素のうちのいくつかが見えるように、ハウジング２１２の一部分が除去されて示されている。図示されるように、２つのプーリ（又はプーリアセンブリ）、すなわち第１のプーリ３１０ａ及び第２のプーリ３１０ｂが、ハウジング２１２内に配置されている。この実施形態では、第１のプーリ３１０ａ及び第２のプーリ３１０ｂのそれぞれは、細長いシャフトの４つの関節運動方向のうちの２つに関連付けられる。いくつかの実施形態では、関節運動の各平面（例えば、上下又は左右）は、１つのプーリアセンブリにリンクされ得る。例えば、細長いシャフトの上下関節運動は第１のプーリ３１０ａに関連付けられてもよく、かつ細長いシャフトの左右関節運動は第２のプーリ３１０ｂに関連付けられてもよい。
【0117】
図示の実施形態では、第１のプーリ３１０ａは、器具基部に回転可能に装着され、対応する第１のロボット駆動入力部に動作可能に連結されている。第２のプーリ３１０ｂは、器具基部に回転可能に装着され、対応する第２のロボット駆動入力部に動作可能に連結されている。したがって、第１のロボット駆動入力部の回転は、第１のプーリ３１０ａの対応する回転を引き起こすことができ、第２のロボット駆動入力部の回転は、第２のプーリ３１０ｂの対応する回転を引き起こすことができる。上述のように、第１のプーリ３１０ａの回転は細長いシャフト２０３の上下方向の関節運動を引き起こすことができ、第２のプーリ３１０ｂの回転は細長いシャフト２０３の左右方向の関節運動を引き起こすことができる。したがって、いくつかの実施形態では、ロボットによる４方向の偏向制御は、第１のロボット駆動入力部及び第２のロボット駆動入力部と、第１のプーリアセンブリ３１０ａ及び第２のプーリアセンブリ３１０ｂとによって達成され得る。あるいは、４つの別個のプーリを、４つの対応するロボット駆動入力部と共に使用することができる。
【0118】
上記のように、手動アクチュエータ２３６はまた、器具基部に回転可能に装着され、しかも手動アクチュエータ２３６は、手動アクチュエータ２３６が第１のプーリ３１０ａを回転させるために使用され得るように、第１のプーリ３１０ａに動作可能に連結され得る。第１のプーリ３１０ａの回転は、細長いシャフトの上下方向への関節運動を引き起こすことができる。したがって、図示される実施形態では、手動アクチュエータ２３６及び第１のロボット駆動入力部２２７ａの両方が、それぞれ第１のプーリ３１０ａに連結されており、その結果、両方が、細長いシャフトの、例えば上下方向への関節運動を引き起こすことができる。図示される実施形態では、手動アクチュエータ２３６は、第１のプーリ３１０ａに強固に取り付けられたレバーとして構成されている。例えば、手動アクチュエータ２３６の端部２３７は、第１のプーリ３１０ａのシャフトに取り付けられ得る。したがって、手動アクチュエータ２３６のいかなる動きも、第１のプーリ３１０ａに直接伝達され得る。したがって、内視鏡２１０は、手動による２方向の偏向制御（手動アクチュエータ２３６による）及び４方向の偏向制御（第１のロボット駆動入力部及び第２のロボット駆動入力部による）を行うように構成されている。
【0119】
図示される実施形態では、第２のプーリ３１０ｂは、第２のロボット駆動入力部２２７ｂを用いてのみ、関節運動させることが可能である。いくつかの実施形態では、第２の手動アクチュエータ（図示せず）が、第２のプーリ３１０ｂに連結されて、細長いシャフトの、例えば左右方向への手動制御を更に可能にできる。
【0120】
ロボットによるシャフトのロールは、第１のベベルギア３２０及び第２のベベルギア３３０によって達成され得る。第１のベベルギア３２０は、第３のロボット駆動入力部に取り付けられても、又はそうでなければ動作可能に連結されてもよく、これにより、第３のロボット駆動入力部の回転が、第１のベベルギア３２０の回転を引き起こすことができる。第２のベベルギア３３０は、内視鏡２１０の細長いシャフトの近位端に取り付けられてよく、これにより、第２のベベルギア３３０の回転が、内視鏡基部２１１に対する細長いシャフトの回転を引き起こすことができる。第１のベベルギア３２０及び第２のベベルギア３３０は、第３のロボット駆動入力部の回転運動を、内視鏡２１０の細長いシャフトに伝達するように係合され得る。例えば、図示されるように、駆動ベルト３２４を使用して、第１のベベルギア３２０を第３のロボット駆動入力部（図示せず）に、遠くから、動作可能に連結することができる。第３の駆動入力部は、第１のベベルギア３２０の近位側にあってもよい。第３の駆動入力部は、内視鏡２１０の第１のロボット駆動入力部と第２のロボット駆動入力部との間に配設され得る。第３のロボット駆動入力部の回転運動を、内視鏡２１０の細長いシャフトに伝達するための他の方法及び機構もまた可能である。いくつかの実施形態では、細長いシャフトがロールすると、内部構成要素（例えばコイルパイプ、プルワイヤ、電線、及び光ファイバなど）のねじれが可能になるが、それは、内部構成要素が内視鏡２１０の細長いシャフトの近位端及び遠位端の両方に固定され得るからである。内部構成要素のねじれは、細長いシャフトのほぼ全長にわたって実現され得るが、結果として生じる近位終端及び遠位終端に加えられる力／トルクを最小化する。
【0121】
内視鏡２１０はまた、電子式コントローラ３２８を含み得る。電子式コントローラ３２８は、電力アクセス２１４を介して電源に連結され得る。電子式コントローラ３２８は、内視鏡２１０の細長いチャネルの作業チャネルの内部に配設された１つ以上の要素に対して、電子式制御を提供するように構成され得る。例えば、内視鏡２１０は、カメラ、光源、マイクロフォン、別のセンサ、及び／又は医療処置中に使用するための別のツールを含み得る。電子式コントローラ３２８は、これらのツールのうちの１つ以上に対して、電力及び／又は信号を提供することができる。追加的又は代替的に、電子式コントローラ３２８は、これらのツールのうちの１つ以上から信号を受信し、その情報をコンピュータ（図示せず）に渡すことができる。例えば、電子式コントローラ３２８は、動画及び／又は音声信号を、遠隔ディスプレイに渡して、手術中に施術者を支援することができる。
【0122】
内視鏡２１０は、１つ以上のガイド要素３３２を含み得る。ガイド要素３３２は、内部を通る１つ以上のプルワイヤを受容し、内視鏡２１０の細長いシャフトの作業チャネル内をプルワイヤが通過するのを促進するように配置され、かつサイズ決めされ得る。ガイド要素３３２は、有利なことに、細長いシャフトを関節運動させる際に、プルワイヤへの摩擦の損傷効果を低減し得る。ガイド要素３３２は、第１のプーリアセンブリ３１０ａ及び／又は第２のプーリアセンブリ３１０ｂと内視鏡出口２４２との間で、プルワイヤを誘導することができる。ガイド要素３３２の第１のレベルは、プルワイヤを第１のプーリ３１０ａから誘導するように構成され得るが、ガイド要素３３２の第２のレベルは、第２のプーリ３１０ｂからプルワイヤを誘導するように構成され得る。第１のレベル及び第２のレベルは、互いに（例えば、第１のプーリアセンブリ３１０ａ及び／又は第２のプーリアセンブリ３１０ｂのうちの１つ以上の回転軸線にほぼ平行な軸線に沿って）離間され得る。
【0123】
プーリ３１０ａ、３１０ｂのうちの１つ又はそれぞれが、図２３に示されるように、対応するプーリラチェット３１４ａ、３１４ｂ及び／又はプーリロック機構３１８ａ、３１８ｂを含むことができる。明確にするために、第１のプーリ３１０ａを参照するが、同じ機能が第２のプーリ３１０ｂに適用され得る。プーリラチェット３１４ａ、３１４ｂを使用して、製造中などに、それぞれ対応するプーリ３１０ａ、３１０ｂに初期張力を提供することができる。したがって、ひとたびプーリラチェット３１４ａ、３１４ｂを回転させることによってプルワイヤに対して適切に張力をかけると、プーリロック機構３１８ａ、３１８ｂは、プーリラチェット３１４ａ、３１４ｂが反対方向に回転することを防止する。
【0124】
例示的なプーリ３１０が、図２４に示されている。そのようなプーリ３１０は、上述のプーリ３１０ａ、３１０ｂの一方又は両方に使用され得る。図示されるように、プーリ３１０は、２つのプルワイヤスプール要素３４２を含む。各プルワイヤスプール要素は、対応するプルワイヤを他方の反対方向にスプールするように構成され得る。例えば、第１のプルワイヤスプール要素は、プルワイヤを時計回り方向にスプールしてもよく、一方、第２のプルワイヤスプール要素は、対応するプルワイヤを反時計回り方向にスプールしてもよい。したがって、各プーリ３１０は、第１の方向に回転することができ、プルワイヤのうちの１つを巻き戻させ（例えば、延伸させる）ながら、プルワイヤのうちの別の方をスプールさせる（例えば、後退させる）。いくつかの実施形態では、手動アクチュエータ（例えば、手動アクチュエータ２３６）が、プーリ３１０に連結され得るが、それによって手動アクチュエータの動き（例えば、回転）の結果、プーリ３１０が回転するようにすることができる。追加的又は代替的に、プーリ３１０の回転（例えば、ロボットによる回転）はまた、手動アクチュエータの動きを引き起こし得る。プーリラチェット３１４及びプーリロック機構３１８は一体で動作して、プーリ３１０のプルワイヤに、使用前に張力をかけることを可能にすることができる。プーリラチェット３１４は、製造中などに、プーリ３１０に初期張力を提供するために使用することができる。プーリロック機構３１８は、プーリラチェット３１４が反対方向に回転するのを防止する。
【0125】
上述したように、内視鏡２１０は、細長いシャフトを関節運動させるためのプルワイヤを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、１つのプルワイヤは、細長いシャフトの関節運動の各方向に関連付けることができる。いくつかの実施形態では、４方向の偏向制御が可能であるように、内視鏡２１０は４本のプルワイヤを含む。そのような場合、例えば、第１のプルワイヤは、上方向への偏向と関連付けることができ、第２のプルワイヤは、下方向への偏向と関連付けることができ、第３のプルワイヤは、右方向への偏向に関連付けることができ、第４のプルワイヤは、左方向の偏向に関連付けることができる。プルワイヤは、第１のプーリ３１０ａ及び第２のプーリ３１０ｂと、内視鏡２１０の細長いシャフトの遠位端との間に延在することができる。細長いシャフトの遠位端で、プルワイヤをその遠位端に接続することができる。
【0126】
第１のプーリ３１０ａ及び第２のプーリ３１０ｂで、プルワイヤのそれぞれは、２つのプーリアセンブリのプーリのうちの１つに巻き付けられるか、それを包むか、若しくはそれ以外の方法で取り付けられるか、又は接続され得る。例えば、図２４のプーリ３１０を考えると、第１のプルワイヤ（例えば、上向きの偏向に関連するもの）が、第１のプルワイヤスプール要素内に巻き付けられ得る一方で、第２のプルワイヤ（例えば、下向きの偏向に関連するもの）が、第２のプルワイヤスプール要素内に巻き付けられ得る。２本のプルワイヤを互いに反対に巻き付けることによって、プーリ３１０の回転が、プーリ３１０が回転する方向に応じて、第１のプルワイヤ（例えば、上向き偏向を引き起こすもの）又は第２のプルワイヤ（例えば、下向き偏向を引き起こすもの）のいずれかを引くことが可能になるようにすることができる。第３のプルワイヤ及び第４のプルワイヤを、例えば、左右の偏向制御のために、第２のプーリ（例えば第２のプーリ３１０ｂ）上に同様に巻き付けてもよい。いくつかの実施形態では、ばねを追加的に又は代替的に使用して、１本以上のプルワイヤに張力を加えることができる。
【0127】
図２５は、ロボット器具駆動アダプタ２５０の一実施形態に取り付けられた医療用器具システム２００の、内視鏡基部２１１の図を示す。医療用器具システム２００は、細長いシャフト（図示せず）を含むことができる。ロボット器具駆動アダプタ２５０は、内視鏡基部２１１が取り付けられ得る連結面を含むことができる。いくつかの実施形態では、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、無菌アダプタとして構成され得る。いくつかの実施形態では、別個のアダプタ（滅菌アダプタなど）が、内視鏡基部２１１とロボット器具駆動アダプタ２５０との間に配置され得る。滅菌アダプタは、内視鏡基部２１１とロボット器具ドライバとの間に滅菌境界を提供することができる。連結面は、器具駆動出力部２７２（又は以下に記載される内視鏡駆動出力部２７４）などの、連結面上に配置されたロボット駆動出力部を含むことができる。ロボット駆動出力部のうちの１つ以上が、内視鏡基部２１１及び／又は器具基部２２１の、対応するロボット駆動入力部に係合することができる。ロボット器具ドライバは、ロボット駆動出力部を駆動するための１つ以上のモータを含むことができる。ロボット駆動出力部は、歯車、突出スプラインなどとして構成され得る。ロボット器具駆動アダプタ２５０は、例えば図１６及び図１７に示されるように、ロボットアーム又は他の器具位置決め装置に取り付けられるように構成することができる。
【0128】
いくつかの実施形態では、内視鏡基部２１１がロボット器具駆動アダプタ２５０に取り付けられたとき、手動アクチュエータ２３６及び／又は他のアクチュエータは、露出したままでありかつアクセス可能なままであり得る。いくつかの実施形態では、器具２００は、内視鏡基部２１１のロボット器具駆動アダプタ２５０への接続によって、手動アクチュエータ２３６の係合解除が引き起こされるように構成され得る。
【0129】
内視鏡基部２１１の形状により、器具駆動出力部２７２のうちの１つ以上を露出させたままにすることができる。したがって、露出した器具駆動出力部２７２は、他のツール（例えば、バスケットツール、レーザツールなど）に接続されるように、アクセス可能なままであり得る。いくつかの実施形態では、内視鏡基部２１１をロボット器具駆動アダプタ２５０に接続する前に、手動アクチュエータ２３６をプーリアセンブリ２２９に動作可能に接続し、それにより、手動アクチュエータ２３６が作動されて上述のように器具２００の関節運動を引き起こすことができるようになっている。いくつかの実施形態では、内視鏡基部２１１がロボット器具駆動アダプタ２５０に接続された後、手動アクチュエータ２３６がプーリアセンブリ２２９から係合解除され、それにより、内視鏡基部２１１がロボット器具駆動アダプタ２５０に接続されている一方で、手動アクチュエータ２３６は、器具２００を関節運動させるためには使用できないようになっている。
【0130】
いくつかの実施形態では、内視鏡基部２１１のロボット器具駆動アダプタ２５０への接続は、手動駆動機構の係合解除を引き起こす。係合解除は自動であってもよい。例えば、ロボット器具駆動アダプタ２５０の器具駆動出力部２７２を、器具（例えば、後述する器具２２０）の対応する入力部に挿入することにより、例えば手動アクチュエータ２３６を第１のプーリ３１０ａから係合解除させることによる、係合解除を引き起こす可能性がある。いくつかの実施形態では、手動アクチュエータ２３６は、医療用器具システム２００の１つ以上の器具がロボット器具駆動アダプタ２５０から取り外されるときに、再び係合され得る。
【0131】
ロボット器具駆動アダプタ２５０の特定の駆動出力部は、段をなす歯車系を提供することができる。そのような段をなす歯車系は、医療用器具とロボット器具駆動アダプタ２５０との適合性におけるより大きな汎用性を可能にし得る。例えば、器具駆動出力部２７２の各々は、第１のギア付きセクション２７２ａ及び第２のギア付きセクション２７２ｂを含むことができる。第１のギア付きセクション２７２ａは、特定のツール要素と連結するように構成されることができ、第２のギア付きセクション２７２ｂは、異なるツール要素と連結されるように構成することができる。第１のギア付きセクション２７２ａは、第２のギア付きセクション２７２ｂの半径よりも大きい半径のギアを有することができる。したがって、特定の実装形態では、第１のギア付きセクション２７２ａを使用して、対応する駆動入力部に、（第２のギア付きセクション２７２ｂと比較して）より大きなトルクを与えることができ、第２のギア付きセクション２７２ｂは、対応する駆動入力部に（第１のギア付きセクション２７２ａと比較して）比較的大きな回転速度を付与することができる。同一の器具内であっても、その器具の第１の駆動入力部は、第１のギア付きセクション２７２ａのギア半径のために構成されてよく、第２の駆動入力部は、第２のギア付きセクション２７２ｂのために構成されてよい。
【0132】
ロボット器具駆動アダプタ２５０は、肩部２４８を含み得る。肩部２４８は、内視鏡２１０のための追加の支持を提供することができ、本明細書に記載の連結部がより良好に嵌合するのを促進し、かつ緩い嵌合を減らすことができる。追加的又は代替的に、いくつかの実施形態では、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、別の器具のために、対応する肩部を含み得る。いくつかの実施形態では、肩部２４８は省略される。
【0133】
図２６は、一構成による、例示的な医療用器具システム２００の底面図を示す。図示されるように、医療用器具システム２００は、内視鏡２１０及び器具２２０を含む。器具２２０は、器具基部２２１と、細長いシャフト２２４とを含む。細長いシャフト２２４は、器具基部２２１の近位部分から近位方向に延出し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、細長いシャフト２２４は、器具基部２２１から遠位方向に延出し得る。細長いシャフト２２４は、内視鏡２１０の器具シャフト入口２２８内に連結されるように構成され得る。このように、細長いシャフト２２４は、内視鏡２１０の細長いシャフトの作業チャネル（図示せず）内に受容され得る。
【0134】
器具２２０は、１つ以上のロボット器具駆動入力部２６４を含むことができる。ロボット器具駆動入力部２６４のうちの１つ以上は、ロボット式器具駆動機構（例えば、ロボット器具駆動アダプタ２５０）の、対応する駆動出力部（例えば、器具駆動出力部２７２）と連結されるように構成され得る。細長いシャフト２２４は、医療処置中、患者の身体内に挿入されるように構成されている。細長いシャフト２２４は、細長いシャフトが患者の解剖学的構造を通ってナビゲート及び操縦され得るように、関節運動可能かつ制御可能であるように構成され得る。追加的又は代替的に、特定の器具２２０は、追加の機能を有するように構成され得る。例えば、バスケットツールは、患者内から材料（例えば、石灰化した石）を収集するために展開及び後退するように構成され得る。そのような機能は、ロボット駆動入力部のうちの１つ以上によってロボット制御され得る。
【0135】
いくつかの構成では、器具２２０は、ロボット制御に追加的又は代替的に、手動で制御され得る。図２６に示すように、器具２２０は、第１の器具アクチュエータ２５２及び第２の器具アクチュエータ２５４を含むことができる。第１の器具アクチュエータ２５２は、第１の動きの程度（例えば、近位方向又は遠位方向の移動）を制御するように構成され得る。第２の器具アクチュエータ２５４は、第２の動きの程度（例えば、ツールの展開／後退、又は開／閉）を制御するように構成され得る。細長いシャフト２２４を内視鏡２１０の細長いシャフト内に（例えば、器具シャフト入口２２８を介して）連結することができるため、上述のように、内視鏡２１０の細長いシャフトを制御することによって、細長いシャフト２２４の追加の関節運動が可能であり得る。したがって、いくつかの実施形態では、細長いシャフト２２４は、５種類の自由度、すなわち左右、上下、回転（例えば、ロール）、近位方向対遠位方向移動、及び展開対後退（例えば、バスケット展開）という５種類の自由度で制御されるように構成され得る。これらの自由度は、内視鏡２１０と器具２２０との間で共有され得る。しかしながら、図に示されるように内視鏡２１０及び器具２２０を一体に連結することができるため、医療用器具システム２００の人間工学的形状は、施術者が、必要に応じて、細長いシャフト２２４をロボットによりかつ／又は手動で容易に制御することを可能にすることができる。
【0136】
図示されるように、いくつかの実施形態では、細長いシャフト２２４は、器具２２０の近位部分から近位方向に延出することができる。例えば、レーザツールは、有利なことにサービスループを含むファイバを、含み得る。「サービスループ」は、可撓性シャフトのシャフト軸線に沿った並進及び／又は軸線方向運動（例えば、伸長、後退）の自由度を提供する、細長く、可撓性があるシャフトの余分な長さ部分を含むことができる。サービスループは、例えば、より容易な手動アクセス可能性及び／又は移動の自由度を可能にするための、細長いシャフト２２４の余分な長さ部分を含むことができる。サービスループは必ずしも円形又は３６０度ループを形成する必要はないが、これは可撓性シャフトの任意の屈曲した余分な長さ部分であり得る。いくつかの実施形態では、サービスループは、可撓性シャフトを、医療用器具基部の外部にある大きな半径でループさせることによって形成することができる。サービスループの半径範囲は、器具基部の近位部分の近く及び／又は内視鏡基部の入口から近位方向に形成することができる。いくつかの実施形態では、サービスループは、器具、内視鏡、又はその両方の細長いシャフトの近位部分から近位方向に形成され得る。サービスループは、必ずしも特定の長さを必要としない。サービスループは、最小弧長分延伸する必要もない。例えば、サービスループは、約５度、約１０度、約２０度、約３０度、約４５度、約６０度、約７５度、約１００度、約１２０度、約１４０度、約１６０度、約１８０度、約２００度、約２２５度、約２５０度、約２７５度、約３００度、約３１５度、約３３０度、約３５０度、約３６０度、それらの間の任意の数の角度で、又はそれらの中に端点を有する任意の範囲内で延在し得る。上記のように、バスケットは、シースに対するバスケットの第１の方向への移動（例えば、バスケットの相対的な前進）によって展開され、かつ／又はシースに対して反対方向に移動すること（例えば、バスケットの相対的な後退）によって後退される。レーザツールに関して、レーザツールは、レーザファイバ及び保護シースを含み得る。他の例及びツールは、器具２２０を共に用いることが可能である。細長いシャフト２２４は、図２１Ｂを参照して説明したように、かつ以下に説明するように、巻き付けられていてもよい。
【0137】
図２７は、一実施形態による例示的器具２２０の上面図である。器具基部２２１は、いくつかの実施形態では、第１のハウジング要素２８２及び第２のハウジング要素２８４を含むことができる。第１のハウジング要素２８２及び第２のハウジング要素２８４は、一体に接合されて、器具基部２２１のハウジングを形成し得る。第２のハウジング要素２８４は、内視鏡２１０と連結するための連結要素を含み得る。器具ボタン２１８を作動させて、器具２２０を内視鏡２１０から切り離すことができる。器具ボタン２１８が作動されない限り、器具ボタン２１８は、器具２２０を内視鏡２１０に連結された状態に維持するように付勢され得る。器具ボタン２１８を操作して、器具２２０を内視鏡２１０から切り離すことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザーは、器具ボタン２１８をスライドさせて、器具２２０を内視鏡２１０から係合解除させることができる。いくつかの実施形態では、代わりに、器具ボタン２１８は内視鏡２１０上に配設されて、ユーザーが内視鏡２１０を介して、器具２２０から内視鏡２１０を切り離すことを可能にすることができる。
【0138】
図２８は、一実施形態による、図２７の器具２２０の斜視底面図を示す。器具２２０は、器具シャフトカプラ２５６を含むことができる。器具シャフトカプラ２５６は、細長いシャフト２２４に固定的に連結されて、細長いシャフト２２４の相対回転及び／又は相対並進を防止し得る。いくつかの設計では、器具シャフトカプラ２５６は、細長い器具２２４のオーバーモールド部分を含む。器具シャフトカプラ２５６は、第１の器具アクチュエータ２５２から切り離すことができ、そうすることで施術者が、器具基部２２１を制御することなく、細長いシャフト２２４を手動で操作することが可能になる。その使用が完了すると、施術者は、器具シャフトカプラ２５６を第１の器具アクチュエータ２５２に再び連結することができる。器具シャフトカプラ２５６は、第１の器具アクチュエータ２５２の受容要素によって受容される挿入要素を含むことができる。追加的又は代替的に、第１の器具アクチュエータ２５２は、器具シャフトカプラ２５６の受容要素によって受容される挿入要素を含むことができる。第１の器具アクチュエータ２５２は、施術者が細長いシャフト２２４の長手方向位置（例えば、近位／遠位）を手動で制御することを可能にすることができる。第２の器具アクチュエータ２５４は、施術者が細長いシャフト２２４を展開及び／又は後退させることを可能にすることができる。第１の器具アクチュエータ２５２及び第２の器具アクチュエータ２５４の各々は、リニアアクチュエータとして示されている。しかしながら、他のタイプのアクチュエータ（例えば、ホイール、レバー、ボタンなど）を使用することができる。
【0139】
図２９は、図２８の器具２２０を下方から見た断面図を示す。図示されるように、器具２２０は、第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６を含むことができる。第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６は、対応するロボット器具駆動入力部２６４（図２８に示される）に連結されている。第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６は、対応するロボット器具駆動入力部２６４に固定的に連結され得る。第１の器具駆動部材３５４及び第２の器具駆動部材３５６は、対応する第１の器具アクチュエータ２５２及び第２の器具アクチュエータ２５４に連結され得る。例えば、図示されるように、第１の器具駆動部材３５４は円形歯車であり、リニアギアとして示される第１のリニア器具アクチュエータ３６０に連結されている。他の選択肢も可能である。したがって、第１の器具駆動部材３５４が回転すると、第１のリニア器具アクチュエータ３６０は（例えば、長手方向に）並進する。図示されるように、第１のリニア器具アクチュエータ３６０の並進はまた、第１の器具アクチュエータ２５２を駆動する。追加的又は代替的に、第１の器具アクチュエータ２５２は、第１のリニア器具アクチュエータ３６０の並進を駆動することができ、この並進は第１の器具駆動部材３５４の回転を駆動することができる。
【0140】
第２の器具駆動部材３５６は、キー付き要素として示されている。第２の器具駆動部材３５６は、第２のリニア器具アクチュエータ３６４に連結されている。第２の器具駆動部材３５６が回転すると、第２のリニア器具アクチュエータ３６４が並進する。この並進は、特定の実施形態においては、器具の展開を引き起こし得る。第２のリニア器具アクチュエータ３６４が並進すると、第２のリニア器具アクチュエータ３６４がロボットで駆動されている場合でも、第２の器具アクチュエータ２５４も並進させることができる。追加的又は代替的に、第２のリニア器具アクチュエータ３６４が手動で（例えば、第２の器具アクチュエータ２５４を介して）駆動されている場合には、この作動は、第２の器具駆動部材３５６の回転を駆動し得る。手動による作動及びロボットによる作動は、一緒に又は単独で使用され得る。いくつかの設計では、細長いシャフト２２４の一部分は、器具基部２２１内の第２のリニア器具アクチュエータ３６４との連結で終端する。
【0141】
第１のリニア器具アクチュエータ３６０及び第２のリニア器具アクチュエータ３６４は、特定の自由度を制御するものとして既に説明されているが、他の選択肢も可能である。例えば、第１のリニア器具アクチュエータ３６０は、細長いシャフト２２４の並進を制御するように構成され得るが、他方、第２のリニア器具アクチュエータ３６４は、細長いシャフト２２４の一部分（例えば、その外側シース）の並進を制御するように構成され得る。したがって、（展開なしの）細長いシャフト２２４の並進は、第１のリニア器具アクチュエータ３６０及び第２のリニア器具アクチュエータ３６４の両方の同時並進によって達成され得る。また、細長いシャフト２２４の展開又は後退は、器具の外側部分に対する細長いシャフト２２４の、対応する前進又は後退によって達成され得る。第１のリニア器具アクチュエータ３６０及び第２のリニア器具アクチュエータ３６４のどちらが、どの自由度を制御するかは、必要に応じて逆転させることができる。したがって、制御の様々な構成は、第１のリニア器具アクチュエータ３６０及び第２のリニア器具アクチュエータ３６４の各々によって、どの自由度が制御されるかを変更することによって達成され得る。
【0142】
図３０Ａは、例示的ロボット器具駆動アダプタ２５０の、上面斜視図を示す。ロボット器具駆動アダプタ２５０は、１つ以上の器具駆動出力部２７２及び／又は１つ以上の内視鏡駆動出力部２７４を含むことができる。図示されるように、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、器具２２０と連結するための２つの器具駆動出力部２７２、及び内視鏡２１０と連結するための内視鏡駆動出力２７４を含む。ロボット器具駆動アダプタ２５０は、１つ以上の駆動機構連結要素２９２を含むことができる。図示されるように、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、駆動機構連結要素２９２を含む。１つ以上の駆動機構連結要素２９２は、内視鏡２１０の１つ以上の対応する連結要素（例えば、内視鏡連結要素２６６）及び／又は器具２２０の１つ以上の対応する連結要素と連結するように適合させることができる。いくつかの実施形態では、駆動機構連結要素２９２は、内視鏡２１０又は器具２２０の両方ではなく、いずれかと連結するためにのみ構成される。しかしながら、いくつかの実施形態では、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、内視鏡２１０及び器具２２０の両方と連結するように構成されている駆動機構連結要素２９２を含む。他の構成も可能である。内視鏡２１０とより良好な連結を促進することができる肩部２４８も示されている。解放部材２８８が、ロボット器具駆動アダプタ２５０に含まれ得る。解放部材２８８を押し下げて、例えば、ロボット器具駆動アダプタ２５０を、ロボットアーム上の器具駆動機構から分離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、解放部材２８８は、内視鏡連結要素２６６を、対応する駆動機構連結要素２９２から切り離す。
【0143】
ロボット器具駆動アダプタ２５０は、ユーザーが、ロボット器具駆動アダプタ２５０から内視鏡２１０を切り離すことを可能にするように構成されている、内視鏡解放アクチュエータ２９０を含み得る。いくつかの実施形態では、内視鏡解放アクチュエータ２９０は、駆動機構連結要素２９２に連結され、内視鏡解放アクチュエータ２９０が押し下げられたときに、駆動機構連結要素２９２がそれに対応する作動（例えば、押し下げ又は並進）を実行するようになっている。したがって、いくつかの実施形態では、ユーザーは、内視鏡解放アクチュエータ２９０を押し下げることによって、内視鏡２１０をロボット器具駆動アダプタ２５０から係合解除することができる。内視鏡解放アクチュエータ２９０は、閉位置に付勢され得る。いくつかの実施形態では、内視鏡解放アクチュエータ２９０は、ユーザーが内視鏡２１０を介して、内視鏡２１０をロボット器具駆動アダプタ２５０から切り離すことができるように、内視鏡２１０上に配設され得る。いくつかの実施形態によれば、器具２２０及び内視鏡２１０のラッチスキームは、使い勝手及び／又は安全性の改善を提供することができる。示される実施形態では、ロボット器具駆動アダプタ２５０上の解放アクチュエータ２９０は、作業チャネルツールがまず内視鏡２１０から取り外されるまでは動作させることができないため、安全上の制約が生じる。他の実施形態では、作業チャネルツール内に切り欠き又は窪みを提供することによって、ユーザーがその指で解放アクチュエータ２９０にアクセスすることを可能にするので、作業チャネルツールが依然として内視鏡に取り付けられている間であっても、解放アクチュエータ２９０が動作することができる。
【0144】
ロボット器具駆動アダプタ２５０は、器具駆動機構（例えば、図１５の器具ドライバ６２、図１６の器具ドライバ７５、図１４の器具駆動機構１４６Ａ、１４６Ｂ）に連結するための入力部及び／又は出力部（例えば、図３０Ｂに示されるアダプタ駆動入力部２９６）を有することができる。ロボット器具駆動アダプタ２５０は、滅菌処置における使用を可能にするために、滅菌ライナ（例えば、滅菌ドレープ）を含むか、又はそれに接続され得る。ロボット器具駆動アダプタ２５０は、無菌アダプタと称され得る。滅菌ライナは、特定の処置（例えば、外科手術）中に、滅菌環境を促すことができる。
【0145】
図３０Ｂは、図３０Ａに示すロボット器具駆動アダプタ２５０の、下面斜視図を示す。上記のように、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、１つ以上のアダプタ駆動入力部２９６を含むことができ、このアダプタ駆動入力部２９６は、対応する器具駆動出力部２７２及び／又は内視鏡駆動出力部２７４を駆動するものである。アダプタ駆動入力部２９６は、器具駆動機構（例えば、図１５の器具ドライバ６２、図１６の器具ドライバ７５、図１４の器具駆動機構１４６Ａ、１４６Ｂ）に連結するように構成されている。アダプタ駆動入力部２９６は、器具駆動機構（図３０Ｂには図示せず）の対応する駆動出力部の突出部に連結する、受容要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、アダプタ駆動入力部２９６は、突出部を含み得るが、この突出部は、器具駆動機構の駆動出力部の対応する受容要素に連結される。図示されるように、ロボット器具駆動アダプタ２５０は、ロボット器具駆動アダプタ２５０を器具駆動機構から切り離すためにユーザーによって操作（例えば、押し下げるか、又は回すかする）ことができる１つ以上の解放部材２８８を含むことができる。ロボット器具駆動アダプタ２５０の１つ以上のアダプタ連結要素２８６は、スナップ嵌め、ねじ嵌め、又は何らかの他の機械的連結構成などによって、器具駆動機構に連結することができる。解放部材２８８を動作させることで、アダプタ連結要素２８６を器具駆動機構から切り離すことができる。
【0146】
図３１は、ロボット器具駆動アダプタ２５０に連結された内視鏡２１０及び器具２２０の両方を有する、例示的な医療用器具システム２００を示す。内視鏡２１０及び／又は器具２２０の一方又は両方は、ロボット器具駆動アダプタ２５０から（例えば、一時的に）切り離され、手動で使用され得る。
【0147】
様々な医療用器具は、その医療用器具（例えば、器具２２０）によって制御され得る。例えば、図３２は、遠位側に位置するバスケットヘッド１７５の拡大図を示す。バスケットヘッド１７５は、器具シャフト１７８内で前進されて、石を捕捉することができる。器具シャフト１７８は、上記の任意の細長い器具の外側シャフト（例えば、細長いシャフト２２４）であり得る。そのような前進は、上述の作業チャネルを通してバスケットツールとの手での接触によって行われ得る。あるいは上述のロボットベースのシステムなどの、挿入／後退及び／又は作動手段との動作可能な連結を介して行われ得る。そのような作動は、シャフトの遠位部分又は遠位端を作動させるが、この例では、バスケットヘッドを外側シース又は器具シャフト１７８に対して展開又は後退させることによってバスケットヘッド１７５を拡張又は収縮させることを伴い得る。別の医療用器具は、レーザツール（図示せず）を含み得るが、これは、石へレーザベースのエネルギーを制御された状態で放出させることにより、石を徐々に破壊するために利用され得る。レーザツールは、器具基部２２１とインターフェース接続するように構成されている近位連結要素と、腎臓石などの物を破壊するためにレーザベースのエネルギーを放出するように構成されている遠位先端とを有するレーザファイバを含むことができる。石を、レーザ先端部を用いてパターンで攻撃して、石を、危険性の少ない幾何学形状の、より小さな小片に徐々に破壊させることができる。例えば、レーザ先端部が複数の点で結石に対処する「塗装」パターンを利用することができる。
【0148】
３．実装システム及び用語
本明細書に記載のシステムのいくつかの非限定的な例を以下に記載する。
本明細書に記載のシステムのいくつかの非限定的な例を以下に記載する。
【0149】
実施例１では、ロボット駆動入力部及びロボット駆動入力部に連結された第１の回転要素を含む器具基部と、器具基部から延出する細長いシャフトとを備える第１の医療用器具であって、第１の医療用器具のロボット駆動入力部は、第１の医療用器具の細長いシャフトの遠位端を関節運動させるように構成され、第１の医療用器具は、第１の医療用器具を通って延在する作業チャネルと連通する器具入口を更に備える、第１の医療用器具と、器具基部と、器具入口を通って第１の器具の細長いシャフト内に部分的に延在するように構成されている細長いシャフトとを備え、ロボット駆動入力部を含む、第２の医療用器具と、第１の医療用器具のロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第１のロボット駆動出力部と、第２の医療用器具のロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第２のロボット駆動出力部とを備えるロボットアームと、を備える、ロボット医療用器具システムが提供される。
【0150】
実施例２では、第１の回転要素が、第１の回転要素に連結されているプルワイヤの初期張力付与を可能にするように構成されている張力付与ラチェットを備える、実施例１に記載のロボットシステムが提供される。
【0151】
実施例３では、第２の医療用器具の細長いシャフトは、第２の医療用器具の器具基部の近位部分から延出する、実施例１～２のいずれか１つに記載のロボットシステムが提供される。
【0152】
実施例４では、第２の医療用器具は、第２の医療用器具の細長いシャフトを第２の医療用器具のロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、第２の医療用器具のロボット駆動入力部は、器具基部の近位部分より遠位側の点で、第２の医療用器具の細長いシャフトに動作可能に連結されている、実施例３に記載のロボットシステムが提供される。
【0153】
実施例５では、第２の医療用器具は、連結要素に連結され、第２の医療用器具の細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、実施例４に記載のロボットシステムが提供される。
【0154】
実施例６では、第２の医療用器具は、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施例１～５のいずれか１つに記載のロボットシステムが提供される。
【0155】
実施例７では、第１のアクチュエータは、第２の医療用器具の細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、実施例１～６のいずれか１つに記載のロボットシステムが提供される。
【0156】
実施例８では、第２のアクチュエータは、第２の医療用器具の細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、実施例７に記載のロボットシステムが提供される。
【0157】
実施例９では、第２の医療用器具のロボット駆動入力部は、第２の医療用器具の細長いシャフトのシースに連結されている、実施例１～８のいずれか１つに記載のロボットシステムが提供される。
【0158】
実施例１０では、第２の医療用器具は、第２のロボット駆動入力部を更に備え、第２のロボット駆動入力部が、第２の医療用器具の細長いシャフトの内部部分に連結されている、実施例１～９のいずれか１つに記載のロボットシステムが提供される。
【0159】
実施例１１では、第２の医療用器具の細長いシャフトは、サービスループを形成する、実施例１～１０のいずれか１つに記載のロボットシステムが提供される。
【0160】
実施例１２では、サービスループは、第１の医療用器具の器具入口と第２の医療用器具の器具基部との間で少なくとも４５度延在する、実施例１１に記載のロボットシステムが提供される。
【0161】
実施例１３では、内視鏡基部であって、そこから延出する細長いシャフトを有し、第１のロボット駆動入力部及び第１の手動アクチュエータを有する。内視鏡基部と、内視鏡の細長いシャフト内に延在するように構成されている細長いシャフトを有し、第２のロボット駆動入力部及び第２の手動アクチュエータを有する作業チャネル器具と、を備え、第１のロボット駆動入力部及び第２のロボット駆動入力部は、ロボットアームの、対応する第１のロボット駆動出力部及び第２のロボット駆動出力部に連結するように構成され、第１の手動アクチュエータ及び第２の手動アクチュエータは、第１のロボット駆動入力部及び第２のロボット駆動入力部がロボットアームの第１のロボット駆動出力部及び第２のロボット駆動出力部から切り離されたときに、手動で作動されるように構成されている、医療システムが提供される。
【0162】
実施例１４では、作業チャネル器具は、連結要素を有する器具基部を備え、連結要素は、器具基部を内視鏡基部に取り外し可能に連結することを可能にするように構成されている、実施例１３に記載の医療システムが提供される。
【0163】
実施例１５では、内視鏡は、内視鏡の細長いシャフトの遠位端を第１の自由度で関節運動させるように構成されている第１の回転要素を更に備え、第１の手動アクチュエータは、第１の回転要素の手動回転を可能にするように構成されている、実施例１３～１４のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0164】
実施例１６では、作業チャネル器具は、作業チャネル器具の細長いシャフトに連結された器具基部を更に備え、作業チャネル器具の細長いシャフトは、器具基部の近位部分から延出する、実施例１３～１５のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0165】
実施例１７では、作業チャネル器具は、作業チャネル器具の細長いシャフトを第２のロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、作業チャネル器具の第２のロボット駆動入力部は、器具基部の近位部分より遠位側の点で作業チャネル器具の細長いシャフトに動作可能に連結されている、実施例１３～１６のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0166】
実施例１８では、作業チャネル器具は、連結要素に連結され、作業チャネル器具の細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、実施例１７に記載の医療システムが提供される。
【0167】
実施例１９では、作業チャネル器具は、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施例１３～１８のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0168】
実施例２０では、第２のロボット駆動入力部は、作業チャネル器具の細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、実施例１３～１９のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0169】
実施例２１では、第２の手動アクチュエータは、作業チャネル器具の細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、実施例１３～２０のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0170】
実施例２２では、第２のロボット駆動入力部は、作業チャネル器具の細長いシャフトのシースに連結されている、実施例１３～２１のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0171】
実施例２３では、器具の細長いシャフトは、内視鏡の入口と作業チャネル器具の器具基部との間に、サービスループを形成する、実施例１３～２２のいずれか１つに記載の医療システムが提供される。
【0172】
実施例２４では、ロボットアームの対応するロボット駆動出力部に連結するように構成されているロボット駆動入力部と、ロボット駆動入力部に連結されたリニアアクチュエータとを含む器具基部、及び器具基部の近位部分から延出する細長いシャフト、を備え、リニアアクチュエータは、器具基部の近位部分よりも遠位側の点で細長いシャフトの一部分に連結する、医療用器具が提供される。
【0173】
実施例２５では、リニアアクチュエータは、細長いシャフトの長手方向位置を操作するように構成されているリニアギアを備える、実施例２４に記載のロボットシステムが提供される。
【0174】
実施例２６では、器具が、器具の遠位端を作動させるように構成されている第２のロボット駆動入力部を更に備える、実施例２４～２５のいずれか１つに記載の医療用器具が提供される。
【0175】
実施例２７では、器具の遠位端の作動を更に制御する手動アクチュエータを更に備える、実施例２６に記載の医療用器具が提供される。
【0176】
実施例２８では、第２のロボット駆動入力部は、器具の遠位端を拡張又は後退させるように構成されている、実施例２６～２７のいずれか１つに記載の医療用器具が提供される。
【0177】
実施例２９では、器具は、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施例２４～２８のいずれか１つに記載の医療用器具が提供される。
【0178】
実施例３０では、細長いシャフトは、器具基部の近位部分から近位部分の遠位側の点まで延在するサービスループを形成する、実施例２４～２９のいずれか１つに記載の医療用器具が提供される。
【0179】
本明細書に開示される実施態様は、手動制御可能及びロボット制御可能な医療用器具に関連するシステム、方法、及び装置を提供する。上述のように、医療用器具は手動及びロボット駆動入力部によって制御することができ、手動及びロボットの両方での装置の使用を可能にする。
【0180】
本明細書で使用するとき、用語「連結する」、「連結している」、「連結された」、又は連結という単語の他の変形は、間接的接続又は直接的接続のいずれかを示し得ることに留意されたい。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素に「連結される」場合、第１の構成要素は、別の構成要素を介して第２の構成要素に間接的に接続される、又は第２の構成要素に直接的に接続される、のいずれかであってもよい。
【0181】
本明細書に記載される特定のコンピュータ実装プロセス及び機能を参照する語句は、プロセッサ可読媒体又はコンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令として記憶されてもよい。用語「コンピュータ可読媒体」は、コンピュータ又はプロセッサによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体を指す。一例として、限定するものではないが、このような媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用することができ、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、有形であり、非一時的であってもよいことに留意されたい。本明細書で使用するとき、用語「コード」は、コンピューティング装置又はプロセッサによって実行可能であるソフトウェア、命令、コード、又はデータを指してもよい。
【0182】
本明細書に開示される方法は、記載される方法を達成するための１つ以上のステップ又は行為を含む。方法ステップ及び／又は行為は、特許請求の範囲から逸脱することなく互いに交換されてもよい。換言すれば、記載されている方法の適切な動作のために特定の順序のステップ又は行為が必要とされない限り、特許請求の範囲から逸脱することなく、特定のステップ及び／又は行為の順序及び／又は使用を修正してもよい。
【0183】
本明細書で使用するとき、用語「複数」は、２つ以上を示す。例えば、複数の構成要素は、２つ以上の構成要素を示す。用語「判定する」は、多種多様な行為を包含し、したがって、「判定する」は、計算する、演算する、処理する、算出する、調査する、ルックアップする（例えば、テーブル、データベース又は別のデータ構造を見ること）、確認することなどを含むことができる。また、「判定する」は、受け取る（例えば、情報を受信すること）、アクセスする（例えば、メモリ内のデータにアクセスすること）などを含むことができる。また、「判定する」は、解決する、選択する、選出する、確立するなどを含むことができる。
【0184】
語句「基づく」は、別途明示的に指定されない限り、「のみに基づく」ことを意味しない。換言すれば、語句「基づく」は、「のみに基づく」及び「少なくとも基づく」の両方を記載する。
【0185】
開示される実装形態の前述の説明は、任意の当業者が本発明を製造すること、又は使用することを可能にするために提供される。これらの実装形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかになり、かつ、本明細書で規定される一般的な原理は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実装形態に適用され得る。例えば、当業者であれば、締結、装着、連結、又は係合ツール構成要素の均等の方法、特定の作動運動を生み出すための均等の機構、及び電気エネルギーを送達するための均等の機構など、多くの対応する代替的かつ均等の構造的詳細を採用することができると理解されるであろう。したがって、本発明は、本明細書に示される実装形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原則及び新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるものである。
【0186】
〔実施の態様〕
（１） ロボット医療用器具システムであって、
ロボット駆動入力部及び前記ロボット駆動入力部に連結された第１の回転要素を含む器具基部と、前記器具基部から延出する細長いシャフトとを備える第１の医療用器具であって、前記第１の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記第１の医療用器具の前記細長いシャフトの遠位端を関節運動させるように構成され、前記第１の医療用器具が、前記第１の医療用器具を通って延在する作業チャネルと連通する器具入口を更に備える、第１の医療用器具と、
器具基部と、前記器具入口を通って前記第１の器具の前記細長いシャフト内に部分的に延在するように構成されている細長いシャフトとを備え、ロボット駆動入力部を含む、第２の医療用器具と、
前記第１の医療用器具の前記ロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第１のロボット駆動出力部と、前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第２のロボット駆動出力部とを備えるロボットアームと、
を備える、ロボット医療用器具システム。
（２） 前記第１の回転要素が、前記第１の回転要素に連結されたプルワイヤの初期張力付与を可能にするように構成されている張力付与ラチェットを備える、実施態様１に記載のロボットシステム。
（３） 前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトが、前記第２の医療用器具の前記器具基部の近位部分から延出する、実施態様１に記載のロボットシステム。
（４） 前記第２の医療用器具が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトを前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、
前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記器具基部の前記近位部分より遠位側の点で、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトに動作可能に連結されている、
実施態様３に記載のロボットシステム。
（５） 前記第２の医療用器具が、前記連結要素に連結され、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、実施態様４に記載のロボットシステム。
（１） ロボット医療用器具システムであって、
ロボット駆動入力部及び前記ロボット駆動入力部に連結された第１の回転要素を含む器具基部と、前記器具基部から延出する細長いシャフトとを備える第１の医療用器具であって、前記第１の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記第１の医療用器具の前記細長いシャフトの遠位端を関節運動させるように構成され、前記第１の医療用器具が、前記第１の医療用器具を通って延在する作業チャネルと連通する器具入口を更に備える、第１の医療用器具と、
器具基部と、前記器具入口を通って前記第１の器具の前記細長いシャフト内に部分的に延在するように構成されている細長いシャフトとを備え、ロボット駆動入力部を含む、第２の医療用器具と、
前記第１の医療用器具の前記ロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第１のロボット駆動出力部と、前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部を駆動するように構成されている第２のロボット駆動出力部とを備えるロボットアームと、
を備える、ロボット医療用器具システム。
（２） 前記第１の回転要素が、前記第１の回転要素に連結されたプルワイヤの初期張力付与を可能にするように構成されている張力付与ラチェットを備える、実施態様１に記載のロボットシステム。
（３） 前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトが、前記第２の医療用器具の前記器具基部の近位部分から延出する、実施態様１に記載のロボットシステム。
（４） 前記第２の医療用器具が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトを前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、
前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記器具基部の前記近位部分より遠位側の点で、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトに動作可能に連結されている、
実施態様３に記載のロボットシステム。
（５） 前記第２の医療用器具が、前記連結要素に連結され、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、実施態様４に記載のロボットシステム。
【0187】
（６） 前記第２の医療用器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施態様１に記載のロボットシステム。
（７） 第１のアクチュエータが、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、実施態様１に記載のロボットシステム。
（８） 第２のアクチュエータが、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、実施態様７に記載のロボットシステム。
（９） 前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトのシースに連結されている、実施態様１に記載のロボットシステム。
（１０） 前記第２の医療用器具が、第２のロボット駆動入力部を更に備え、
前記第２のロボット駆動入力部が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの内部部分に連結されている、
実施態様１に記載のロボットシステム。
（７） 第１のアクチュエータが、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、実施態様１に記載のロボットシステム。
（８） 第２のアクチュエータが、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、実施態様７に記載のロボットシステム。
（９） 前記第２の医療用器具の前記ロボット駆動入力部が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトのシースに連結されている、実施態様１に記載のロボットシステム。
（１０） 前記第２の医療用器具が、第２のロボット駆動入力部を更に備え、
前記第２のロボット駆動入力部が、前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトの内部部分に連結されている、
実施態様１に記載のロボットシステム。
【0188】
（１１） 前記第２の医療用器具の前記細長いシャフトが、サービスループを形成する、実施態様１に記載のロボットシステム。
（１２） 前記サービスループが、前記第１の医療用器具の前記器具入口と前記第２の医療用器具の前記器具基部との間で少なくとも４５度延在する、実施態様１１に記載のロボットシステム。
（１３） 医療システムであって、
内視鏡基部であって、そこから延出する細長いシャフトを有し、第１のロボット駆動入力部及び第１の手動アクチュエータを有する、内視鏡基部と、
前記内視鏡の前記細長いシャフト内に延在するように構成されている細長いシャフトを有し、第２のロボット駆動入力部及び第２の手動アクチュエータを有する作業チャネル器具と、
を備え、
前記第１のロボット駆動入力部及び前記第２のロボット駆動入力部が、ロボットアームの、対応する第１のロボット駆動出力部及び第２のロボット駆動出力部に連結するように構成され、
前記第１の手動アクチュエータ及び前記第２の手動アクチュエータが、前記第１のロボット駆動入力部及び前記第２のロボット駆動入力部が前記ロボットアームの前記第１のロボット駆動出力部及び前記第２のロボット駆動出力部から切り離されたときに、手動で作動されるように構成されている、
医療システム。
（１４） 前記作業チャネル器具が、連結要素を有する器具基部を備え、前記連結要素は、前記器具基部を前記内視鏡基部に取り外し可能に連結することを可能にするように構成されている、実施態様１３に記載の医療システム。
（１５） 前記内視鏡が、前記内視鏡の前記細長いシャフトの遠位端を第１の自由度で関節運動させるように構成されている第１の回転要素を更に備え、
前記第１の手動アクチュエータが、前記第１の回転要素の手動回転を可能にするように構成されている、
実施態様１３に記載の医療システム。
（１２） 前記サービスループが、前記第１の医療用器具の前記器具入口と前記第２の医療用器具の前記器具基部との間で少なくとも４５度延在する、実施態様１１に記載のロボットシステム。
（１３） 医療システムであって、
内視鏡基部であって、そこから延出する細長いシャフトを有し、第１のロボット駆動入力部及び第１の手動アクチュエータを有する、内視鏡基部と、
前記内視鏡の前記細長いシャフト内に延在するように構成されている細長いシャフトを有し、第２のロボット駆動入力部及び第２の手動アクチュエータを有する作業チャネル器具と、
を備え、
前記第１のロボット駆動入力部及び前記第２のロボット駆動入力部が、ロボットアームの、対応する第１のロボット駆動出力部及び第２のロボット駆動出力部に連結するように構成され、
前記第１の手動アクチュエータ及び前記第２の手動アクチュエータが、前記第１のロボット駆動入力部及び前記第２のロボット駆動入力部が前記ロボットアームの前記第１のロボット駆動出力部及び前記第２のロボット駆動出力部から切り離されたときに、手動で作動されるように構成されている、
医療システム。
（１４） 前記作業チャネル器具が、連結要素を有する器具基部を備え、前記連結要素は、前記器具基部を前記内視鏡基部に取り外し可能に連結することを可能にするように構成されている、実施態様１３に記載の医療システム。
（１５） 前記内視鏡が、前記内視鏡の前記細長いシャフトの遠位端を第１の自由度で関節運動させるように構成されている第１の回転要素を更に備え、
前記第１の手動アクチュエータが、前記第１の回転要素の手動回転を可能にするように構成されている、
実施態様１３に記載の医療システム。
【0189】
（１６） 前記作業チャネル器具が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトに連結された器具基部を更に備え、
前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトが、前記器具基部の近位部分から延出する、
実施態様１３に記載の医療システム。
（１７） 前記作業チャネル器具が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトを前記第２のロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、
前記作業チャネル器具の前記第２のロボット駆動入力部が、前記器具基部の前記近位部分より遠位側の点で前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトに動作可能に連結されている、
実施態様１３に記載の医療システム。
（１８） 前記作業チャネル器具が、前記連結要素に連結され、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、実施態様１７に記載の医療システム。
（１９） 前記作業チャネル器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施態様１３に記載の医療システム。
（２０） 前記第２のロボット駆動入力部が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、実施態様１３に記載の医療システム。
前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトが、前記器具基部の近位部分から延出する、
実施態様１３に記載の医療システム。
（１７） 前記作業チャネル器具が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトを前記第２のロボット駆動入力部に動作可能に連結する連結要素を備え、
前記作業チャネル器具の前記第２のロボット駆動入力部が、前記器具基部の前記近位部分より遠位側の点で前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトに動作可能に連結されている、
実施態様１３に記載の医療システム。
（１８） 前記作業チャネル器具が、前記連結要素に連結され、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトを長手方向に操作するように構成されているリニアアクチュエータを更に備える、実施態様１７に記載の医療システム。
（１９） 前記作業チャネル器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施態様１３に記載の医療システム。
（２０） 前記第２のロボット駆動入力部が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトの少なくとも一部分の長手方向位置を制御する、実施態様１３に記載の医療システム。
【0190】
（２１） 前記第２の手動アクチュエータが、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトの遠位部分の作動を制御する、実施態様１３に記載の医療システム。
（２２） 前記第２のロボット駆動入力部が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトのシースに連結されている、実施態様１３に記載の医療システム。
（２３） 前記器具の前記細長いシャフトが、前記内視鏡の入口と前記作業チャネル器具の器具基部との間に、サービスループを形成する、実施態様１３に記載の医療システム。
（２４） 医療用器具であって、
ロボットアームの対応するロボット駆動出力部に連結するように構成されているロボット駆動入力部と、前記ロボット駆動入力部に連結されたリニアアクチュエータとを含む器具基部、及び
前記器具基部の近位部分から延出する細長いシャフト、
を備え、
前記リニアアクチュエータが、前記器具基部の前記近位部分よりも遠位側の点で前記細長いシャフトの一部分に連結する、
医療用器具。
（２５） 前記リニアアクチュエータが、前記細長いシャフトの長手方向位置を操作するように構成されているリニアギアを備える、実施態様２４に記載の医療用器具。
（２２） 前記第２のロボット駆動入力部が、前記作業チャネル器具の前記細長いシャフトのシースに連結されている、実施態様１３に記載の医療システム。
（２３） 前記器具の前記細長いシャフトが、前記内視鏡の入口と前記作業チャネル器具の器具基部との間に、サービスループを形成する、実施態様１３に記載の医療システム。
（２４） 医療用器具であって、
ロボットアームの対応するロボット駆動出力部に連結するように構成されているロボット駆動入力部と、前記ロボット駆動入力部に連結されたリニアアクチュエータとを含む器具基部、及び
前記器具基部の近位部分から延出する細長いシャフト、
を備え、
前記リニアアクチュエータが、前記器具基部の前記近位部分よりも遠位側の点で前記細長いシャフトの一部分に連結する、
医療用器具。
（２５） 前記リニアアクチュエータが、前記細長いシャフトの長手方向位置を操作するように構成されているリニアギアを備える、実施態様２４に記載の医療用器具。
【0191】
（２６） 前記器具が、前記器具の遠位端を作動させるように構成されている第２のロボット駆動入力部を更に備える、実施態様２４に記載の医療用器具。
（２７） 前記器具の前記遠位端の作動を更に制御する手動アクチュエータを更に備える、実施態様２６に記載の医療用器具。
（２８） 前記第２のロボット駆動入力部が、前記器具の前記遠位端を拡張又は後退させるように構成されている、実施態様２６に記載の医療用器具。
（２９） 前記器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施態様２４に記載の医療用器具。
（３０） 前記細長いシャフトが、前記器具基部の前記近位部分から前記近位部分の遠位側の前記点まで延在するサービスループを形成する、実施態様２４に記載の医療用器具。
（２７） 前記器具の前記遠位端の作動を更に制御する手動アクチュエータを更に備える、実施態様２６に記載の医療用器具。
（２８） 前記第２のロボット駆動入力部が、前記器具の前記遠位端を拡張又は後退させるように構成されている、実施態様２６に記載の医療用器具。
（２９） 前記器具が、レーザツール又はバスケットツールを備える、実施態様２４に記載の医療用器具。
（３０） 前記細長いシャフトが、前記器具基部の前記近位部分から前記近位部分の遠位側の前記点まで延在するサービスループを形成する、実施態様２４に記載の医療用器具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図21E】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30A】
【図30B】
【図31】
【図32】
【国際調査報告】