▶ メドス・インターナショナル・エスエイアールエルの特許一覧
(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】2023-01-26
(54)【発明の名称】器具カップリングインターフェース及び関連する方法
(51)【国際特許分類】
A61B 90/00 20160101AFI20230119BHJP
B23Q 1/70 20060101ALI20230119BHJP
F16B 5/02 20060101ALI20230119BHJP
A61B 34/20 20160101ALN20230119BHJP
【ＦＩ】
A61B90/00
B23Q1/70
F16B5/02 A
A61B34/20
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022530780
(86)(22)【出願日】2020-11-26
(85)【翻訳文提出日】2022-06-03
(86)【国際出願番号】 EP2020083547
(87)【国際公開番号】W WO2021105306
(87)【国際公開日】2021-06-03
(31)【優先権主張番号】16/696,126
(32)【優先日】2019-11-26
(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】514046806
【氏名又は名称】メドス・インターナショナル・エスエイアールエル
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｄｏｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＡＲＬ
【住所又は居所原語表記】Ｃｈｅｍｉｎ－Ｂｌａｎｃ ３８， ＣＨ－２４００ Ｌｅ Ｌｏｃｌｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(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】リンデンマン・フィリッペ
(72)【発明者】
【氏名】アッシュマン・フィリックス
(72)【発明者】
【氏名】ポンザー・ライナー
(72)【発明者】
【氏名】ウェールリ・ダニエラ
【テーマコード（参考）】
3C048
3J001
【Ｆターム（参考）】
3C048BC03
3J001FA02
3J001GB01
3J001GC02
3J001HA02
3J001HA08
3J001JA03
(57)【要約】
最小限の遊びで第１の物体及び第２の物体を結合することを提供することができるカップリング及び関連する方法が本明細書に開示される。カップリングは、円筒面を有し、円筒面からねじ及びピンが延在する第１のカップリング構成要素と、第１及び第２の貫通孔を備える角柱面を有する第２のカップリング構成要素とを含むことができる。第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素は、第１の構成要素の円筒面を第２の構成要素の角柱面に対して固定するためにねじが第１の貫通孔と係合させられたときに、第１のカップリング構成要素と第２のカップリング構成要素との間の相対運動が、すべての６つの自由度において限定され得るように構成することができる。ピンは、カップリングの安定性を維持し、相対移動を更に制限するように構成することができ、それにより、第１の構成要素と第２の構成要素との間の位置決め及び／又は配向誤りが最小化される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の物体及び第２の物体を取り付けるためのカップリングであって、前記第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素であって、前記第１のカップリング構成要素が円筒面を有し、前記円筒面からねじ及びピンが延在する、第１のカップリング構成要素と、
前記第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素であって、前記第２のカップリング構成要素が、角柱面、前記ねじを受容するように構成された第１の開口部、及び前記ピンを受容するように構成された第２の開口部を有する、第２のカップリング構成要素と、を備え、
前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間の相対運動が、すべての６つの自由度において限定されるように、互いに嵌合するように適合されている、カップリング。
【請求項2】
前記ピンが、近位端、遠位端、及び前記ピンの前記遠位端の近位に位置する直径減少部分を含む、請求項１に記載のカップリング。
【請求項3】
前記ピンの前記遠位端が、トーラス形状である、請求項２に記載のカップリング。
【請求項4】
前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素が嵌合されたときに、前記ピンの前記直径減少部分の少なくとも一部分が、前記第２のカップリング構成要素の前記第２の開口部内に配設されるように構成されている、請求項２に記載のカップリング。
【請求項5】
前記ピンが、前記円筒面の長手方向軸に沿った前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間の相対移動を制限するように構成されている、請求項４に記載のカップリング。
【請求項6】
前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の前記ピンが前記第２の構成要素の前記第２の開口部内に受容されたときに、前記ピンと前記第２の開口部の内面との間にクリアランスが存在するように構成されている、請求項２に記載のカップリング。
【請求項7】
前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が、前記第１のカップリング構成要素に対する前記第２のカップリング構成要素の移動を限定するために前記ピンの前記遠位端が前記第２の開口部の前記内面に接触することができるように構成されている、請求項６に記載のカップリング。
【請求項8】
前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、第１の接触線及び第２の接触線が前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間に延在するように互いに嵌合するように適合されている、請求項１に記載のカップリング。
【請求項9】
前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記第１のカップリング構成要素の前記円筒面と前記第２のカップリング構成要素の前記角柱面との間に延在する、請求項８に記載のカップリング。
【請求項10】
前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の実質的に全長に沿って延在する、請求項８に記載のカップリング。
【請求項11】
前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の中央線の両側に位置する、請求項１０に記載のカップリング。
【請求項12】
前記角柱面が、第１の端部と、第２の端部とを含み、前記第１の端部と前記第２の端部との間に第１の側壁及び第２の側壁が延在し、前記第１の側壁及び前記第２の側壁が、前記角柱面のバックストップに対してある角度で延在する、請求項８に記載のカップリング。
【請求項13】
前記第１の接触線が、前記角柱面の前記第１の側壁に沿って延在し、前記第２の接触線が、前記角柱面の前記第２の側壁に沿って延在する、請求項１２に記載のカップリング。
【請求項14】
前記第１の物体が、外科用器具であり、前記第２の物体が、ナビゲーションアレイである、請求項１に記載のカップリング。
【請求項15】
前記ねじが、近位端、遠位端、及び前記ねじの前記遠位端の近位に位置するねじ付き部分を有するポストを含む、請求項１に記載のカップリング。
【請求項16】
前記第１のカップリング構成要素が、前記円筒面の反対側の裏面を含み、前記第１のカップリング構成要素の前記裏面が平坦な平面状表面である、請求項１に記載のカップリング。
【請求項17】
前記第１のカップリング構成要素は、前記ねじが前記第１のカップリング構成要素の前記裏側に対して垂直に前記第１のカップリング構成要素を通って延在するように、前記ねじを受容するように構成された貫通孔を含む、請求項１６に記載のカップリング。
【請求項18】
第１の物体及び第２の物体を結合する方法であって、前記第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素及び前記第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素を整列させることであって、前記第１のカップリング構成要素が円筒面を有し、前記円筒面からねじ及びピンが延在し、前記第２のカップリング構成要素が、角柱面、第１の開口部、及び第２の開口部を有する、整列させることと、
前記円筒面が前記角柱面に対して着座させられ、前記ねじが前記第１の開口部内に受容され、かつ前記ピンが前記第２の開口部内に受容されるように、前記第２の構成要素に対して前記第１のカップリング構成要素を前進させることと、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動が６つの自由度において限定されるように、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を固定することと、を含む、方法。
【請求項19】
前記ピンと前記第２の開口部の内面との間の接触によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を制限することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を固定することが、前記第１の開口部内で前記ねじを駆動することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項21】
前記ねじを駆動することが、少なくとも５つの自由度における前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を防止する、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記ピンが、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を嵌合させるために前記ねじを駆動した後の前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を限定する、請求項２０に記載の方法。
【請求項23】
前記ピンが、前記第２の開口部の内面に接触し、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を限定する、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の限定された前記相対移動が、前記円筒面の長手方向軸に沿ったものである、請求項２２に記載の方法。
【請求項25】
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを嵌合させるために前記ねじを駆動することが、前記ねじのねじ付き部分が前記第１の開口部のねじ付き内面と完全に係合するように、前記ねじを第１の方向に回転させることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項26】
前記ねじが前記第１の開口部の前記ねじ付き内面と完全に係合したとき、前記ねじのねじなし遠位端が、前記第２の構成要素の裏面を越えて延在する、請求項２５に記載の方法。
【請求項27】
前記ねじを駆動することは、ねじアセンブリのハンドルの平面状表面が前記第１の構成要素の裏面に当接するまで、前記ハンドルを第１の方向に回転させることを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項28】
前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が、前記第１の構成要素の前記円筒面と前記第２の構成要素の前記角柱面との間に延在する第１の接触線及び第２の接触線に沿って互いに接触する、請求項１８に記載の方法。
【請求項29】
前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の中央線の両側に位置する、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
例えば、外科用器具をナビゲーションアレイ又は他の構成要素に結合するための、器具カップリングインターフェース及び関連する方法が、本明細書に開示される。
【背景技術】
【0002】
外科手技中の器具のナビゲーション又は追跡はますます普及している。外科的ナビゲーションは、患者内で器具を移動させる際に、外科医が繊細な神経又は血管構造を回避するのに役立ち得る。脊椎手術では、例えば、外科的ナビゲーションシステムは、椎間板除去、骨掘削、インプラント挿入、例えば、ねじ及び／又はケージ挿入、並びに手術の他の工程中に使用することができる。外科的ナビゲーションシステムの使用はまた、患者及び手術室スタッフが曝露されるＸ線曝露量を低減することができる。なぜならば、外科的ナビゲーションシステムを利用しない手技は、通常、蛍光透視法又は他のＸ線ベースの撮像を使用して、より多くの工程を実行するからである。
【0003】
典型的なナビゲーションシステムは、外科用器具に取り付けられたマーカーのアレイ、手術野の画像を捕捉する撮像システム、及び捕捉された画像におけるマーカーを検出して手術野内のマーカーの移動を追跡するコントローラを含む。コントローラは、撮像システムの基準フレームを患者の基準フレームに関連させ、かつアレイの既知の幾何学的形状及び器具により情報が提供されて、器具が患者に対してどのように移動しているかを決定する。その決定に基づいて、コントローラは、外科医にナビゲーションフィードバックを提供する。アレイは、ナビゲーションシステム、外科手術のタイプ、及び／又は追跡されている患者内の位置に基づいて異なり得る、異なるタイプ又は幾何学的形状を有することができる。
【0004】
ナビゲーションシステムの精度は、追跡される器具の設計、特に、ナビゲーションアレイと器具の残りの部分との間のインターフェースの剛性に強く依存する。ナビゲーションアレイを器具に溶接するか又はこれらを一体的に形成することにより、比較的高い精度を達成することができる。しかしながら、器具からアレイを分離するか、又はアレイを他の器具に結合する能力が欠如しているため、このような解決策は不便である可能性がある。更に、器具と一体的に形成されたナビゲーションアレイを有する配置は、標準使用及びナビゲーション使用のための別個の器具を必要とし、それにより、機器のコストを上昇させ得る。
【0005】
ナビゲーションアレイが１つ又は２つ以上の器具と交換可能に取り付けられることを可能にする、いくつかの解決策が開発されている。そのような交換可能な接続は、器具ナビゲーションの精度に大きな影響を及ぼす可能性がある。交換可能な接続は、ナビゲーションアレイを器具に接続するためのダブテール又はＶ字形溝の幾何学的形状を有するインターフェースを含むことができる。これらの解決策は、幾何学的に過剰な制約を課す、すなわち、２つの構成要素の動きを制約するために必要以上の接触面を利用する場合がある。このような過剰に制約が課された構成における多くの接触面間の完璧な嵌合を妨げる製造公差及び他のばらつきにより、アレイ及び器具を所望の相対位置及び配向で確実かつ繰り返し取り付けることは困難である可能性がある。他のばらつき、例えば、使用中の構成要素間の相互作用から生じる可能性がある１つ又は２つ以上の接続インターフェースの機械的変形なども、交換可能な接続にもたらされる可能性がある。過剰な制約を課す形状の場合、必要以上の接触面が、機械的変形のリスク及び影響を増強させる可能性がある。結果として、これらの解決策は、ナビゲーションアレイが１つ又は２つ以上の自由度で移動する可能性がある状況を許容する可能性があり、これは、ナビゲーションの精度を不所望に低減する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、第１の物体及び第２の物体を確実、正確、かつ繰り返し可能な相対位置及び配向でしっかりと結合するための改善された装置、システム、及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第１の物体及び第２の物体の既知の反復可能な配向を、それらの間の相対移動を最小限に抑えながら提供することができるカップリングアセンブリが、本明細書に開示される。カップリングは、円筒面を有し、円筒面からねじ及びピンが延在する第１のカップリング構成要素と、角柱面、ねじを受容するように構成された第１の開口部、及びピンを受容するように構成された第２の開口部を有する第２のカップリング構成要素と、を含むことができる。第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素の固定された構成又は嵌合構成では、ねじは、第１の開口部と螺合係合して、円筒面を角柱面に対して固定することができ、これにより、それらの間に２つの接触線が形成される。ピンは、第２のカップリング構成要素の第２の開口部内に受容することができ、ねじの係合によってブロックされない第１のカップリング構成要素と第２のカップリング構成要素との間の任意の相対移動を制限するように構成することができる。
【0008】
一態様では、第１の物体及び第２の物体を取り付けるためのカップリングは、第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素と、第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素と、を含むことができる。第１のカップリング構成要素は、円筒面を有することができ、円筒面からねじ及びピンが延在する。第２のカップリング構成要素は、角柱面、ねじを受容するように構成された第１の開口部、及びピンを受容するように構成された第２の開口部を有することができる。第１の構成要素及び第２の構成要素は、第１のカップリング構成要素と第２のカップリング構成要素との間の相対運動がすべての６つの自由度において限定されるように互いに嵌合するように適合させることができる。
【0009】
本明細書で説明する装置及び方法は、多くの追加の特徴及び／又は変形形態を有することが可能であり、それらのすべては、本開示の範囲に含まれる。いくつかの実施形態では、例えば、ピンは、近位端、遠位端、及びピンの遠位端の近位に位置する直径減少部分を含むことができる。ピンの遠位端は、トーラス形状であることができる。第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素は、第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素が嵌合されたときに、ピンの直径減少部分の少なくとも一部分が、第２のカップリング構成要素の第２の開口部内に配設されるように構成することができる。いくつかのそのような実施形態では、ピンは、円筒面の長手方向軸に沿った第１のカップリング構成要素と第２のカップリング構成要素との間の相対移動を制限するように構成することができる。
【0010】
第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素は、第１の構成要素のピンが第２の構成要素の第２の開口部内に受容されたときに、ピンと第２の開口部の内面との間にクリアランスが存在するように構成することができる。そのような実施形態では、ピンの遠位端は、第２の開口部の内面に接触して、第１のカップリング構成要素に対する第２のカップリング構成要素の移動を限定することができる。
【0011】
いくつかの実施形態では、第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素は、第１の接触線及び第２の接触線が第１のカップリング構成要素と第２のカップリング構成要素との間に延在することができるように互いに嵌合するように適合させることができる。第１の接触線及び第２の接触線は、第１のカップリング構成要素の円筒面と第２のカップリング構成要素の角柱面との間に延在することができる。特に、いくつかの実施形態では、第１の接触線及び第２の接触線は、円筒面の中央線の両側に位置することができる。第１の接触線及び第２の接触線は、円筒面の実質的に全長に沿って延在することができる。
【0012】
第２のカップリング構成要素の角柱面は、第１の端部及び第２の端部を含むことができ、それらの間に第１の側壁及び第２の側壁が延在する。第１の側壁及び第２の側壁は、角柱面のバックストップに対してある角度で延在することができる。第１の接触線は、角柱面の第１の側壁に沿って延在することができ、第２の接触線は、角柱面の第２の側壁に沿って延在することができる。
【0013】
第１のカップリング構成要素のねじは、近位端、遠位端、及びねじの遠位端の近位に位置するねじ付き部分を有する、ポストを含むことができる。第１のカップリング構成要素は、円筒面の反対側の裏面を更に含むことができ、裏面は平坦な平面状表面である。いくつかの実施形態では、第１のカップリング構成要素は、ねじが第１のカップリング構成要素の裏側に対して垂直に第１のカップリング構成要素を通って延在するように、ねじを受容するように構成された貫通孔を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の物体は、外科用器具であることができ、第２の物体は、ナビゲーションアレイであることができる。
【0014】
別の態様では、第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素と、第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素と、を整列させることを含むことができる、第１の物体及び第２の物体を結合する方法が提供される。第１のカップリング構成要素は、円筒面を有することができ、円筒面からねじ及びピンが延在しており、第２のカップリング構成要素は、角柱面、第１の開口部、及び第２の開口部を有することができる。この方法は、円筒面が角柱面に対して着座させられ、ねじが第１の開口部内に受容され、かつピンが第２の開口部内に受容されるように、第２の構成要素に対して第１のカップリング構成要素を前進させることを含むことができる。この方法は、第１のカップリング構成要素と第２のカップリング構成要素との間の相対移動が６つの自由度において限定されるように、第１のカップリング構成要素及び第２のカップリング構成要素を嵌合構成に固定することを更に含むことができる。
【0015】
更に、方法は、ピンと第２の開口部の内面との間の接触によって、第１の構成要素と第２の構成要素との間の相対移動を制限することを含むことができる。第１の構成要素及び第２の構成要素を固定することは、第１の開口部内でねじを駆動することを更に含むことができる。いくつかの実施形態では、ねじを駆動することは、少なくとも５つの自由度において第１の構成要素と第２の構成要素との間の相対移動を防止することができる。この方法では更に、ねじを駆動して第１の構成要素及び第２の構成要素を固定した後、ピンが、第１の構成要素と第２の構成要素との間の相対移動を限定することができる。いくつかのそのような実施形態では、ピンは、第２の開口部の内面に接触して、第１の構成要素と第２の構成要素との間の相対移動を限定することができる。第１の構成要素と第２の構成要素との間の限定された相対移動は、円筒面の長手方向軸に沿ったものであることができる。
【0016】
第１の構成要素と第２の構成要素とを嵌合させるためにねじを駆動することは、ねじのねじ付き部分が第１の開口部のねじ付き内面と完全に係合するように、ねじを第１の方向に回転させることを含むことができる。いくつかのそのような実施形態では、ねじが第１の開口部のねじ付き内面と完全に係合したとき、ねじのねじなし遠位端は、第２の構成要素の裏面を越えて延在することができる。
【0017】
いくつかの実施形態では、第１の構成要素と第２の構成要素とを嵌合させるためにねじを駆動することは、ねじアセンブリのハンドルの平面状表面が第１の構成要素の裏面に当接するまで、ハンドルを第１の方向に回転させることを含むことができる。
【0018】
第１の構成要素及び第２の構成要素は、第１の構成要素の円筒面と第２の構成要素の角柱面との間に延在する第１の接触線及び第２の接触線に沿って互いに接触することができる。いくつかのそのような実施形態では、第１の接触線及び第２の接触線は、円筒面の中央線の両側に位置することができる。
【0019】
上述した特徴又は変形例のいずれも、多くの異なる組み合わせで、本開示の任意の特定の態様又は実施形態に適用することができる。任意の特定の組み合わせの明確な記述はないが、それは単に本概要での重複を回避するためである。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】先行技術のカップリングの分解斜視図である。
【図3】本開示によるカップリングの一実施形態を含む、ナビゲートされる器具システムの一実施形態を示す。
【図9】本開示によるカップリングの機械的原理の概略図である。
【図31】本開示によるカップリングの代替的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0021】
例えば、外科用器具をナビゲーションアレイ又は他の構成要素に結合するための、器具カップリングインターフェース及び関連する方法が、本明細書に開示される。本開示のカップリングの実施形態は、外科用器具又は外科用器具アダプタなどの第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素と、ナビゲーションアレイなどの第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素と、を含むことができる。第１のカップリング構成要素は、第１の物体及び第２の物体が、最小限の遊び又は相対移動のための能力を有しながら互いに対して既知の位置及び配向に配設されるように、第２のカップリング構成要素と嵌合するように構成することができる。カップリングは、完全に画定されることができる、すなわち、所望の移動の限定を達成するために必要とされるよりも多くの接触面を利用する過剰な制約を課す幾何学的形状を有することなく、すべての６つの自由度において動きを限定することができる。したがって、カップリングは、ナビゲートされる器具システム内の物体及び／又は構成要素のシステム公差に関連したナビゲーション不正確さを最小化又は排除することができる。
【0022】
先行技術のカップリング
図１及び図２は、２つの物体を取り付けるための先行技術のカップリング１００を示している。カップリング１００は、第１の物体Ａに関連した第１の構成要素１０２Ａと、第２の物体Ｂに関連した第２の構成要素１０２Ｂとを含む。第１の構成要素１０２Ａは、第２の構成要素１０２Ｂの４つの対応するＶ字形凹部１０６内に受容される、４つのＶ字形突出部１０４を含む。図示されたカップリング１００は、所望の自由度において物体Ａ、Ｂを制約するために必要であるよりも多くの接触点又は接触面が存在するという点で、過剰な制約を課す幾何学的形状を有する（すなわち、図示されたカップリング１００は、第１及び第２の構成要素１０２Ａ、１０２Ｂの間に少なくとも８つの可能な接触面を含む）。突出部及び対応する凹部の数は、３つ以上であることができる。そのような構成では、８つの接触面のすべてが実際に互いに接触しているわけではない場合があるというケースが可能であり、これは、第１の物体Ａと第２の物体Ｂとの間のある程度の「遊び」又はバックラッシュ又は相対移動を許容することができる（例えば、図２に示すように、それらの間のギャップ１１０による）。加えて、円錐又はＶ字形の表面は、公差に対して非常に敏感である可能性があり、これは、嵌合する構成要素が合わされるときに、変化するギャップサイズにつながる可能性がある。更なる例として、同一のカップリングインターフェースを有することが意図された物体又は部品間の幾何学的形状のばらつきは、２つの嵌合した物体間の繰り返し可能な既知の位置及び配向の達成を防止し得る。このリスクは、必要以上の接触点を有する、過剰に制約されたか又は過剰に制約が課されたカップリングによって悪化する。そのようなカップリングの制約を考慮すると、公差は厳密に制御されなければならず、これは製造コストを増加させ得、製造収量を低下させるか、又は特定レベルの不精度が受け入れられなければならない。追加的に、多くの小さなインターフェース特徴部、及び／又は鋭い縁部若しくは表面、例えば、図１及び図２に示されるような複数のＶ字形突出部などを用いた構成要素間の相互作用は、カップリングにおける１つ又は２つ以上の構成要素の機械的変形又は摩耗を経験する可能性がある。そのような機械的変形又は摩耗は、構成要素間の不完全なカップリング及び望ましくない相対移動をもたらす可能性がある。図１及び図２は、Ｖ字溝幾何学的形状によるカップリングを示しているが、ダブテール及び他のタイプの接続もまた、過剰な制約を課す可能性があり、上記の不正確さを被る可能性がある。
図１及び図２は、２つの物体を取り付けるための先行技術のカップリング１００を示している。カップリング１００は、第１の物体Ａに関連した第１の構成要素１０２Ａと、第２の物体Ｂに関連した第２の構成要素１０２Ｂとを含む。第１の構成要素１０２Ａは、第２の構成要素１０２Ｂの４つの対応するＶ字形凹部１０６内に受容される、４つのＶ字形突出部１０４を含む。図示されたカップリング１００は、所望の自由度において物体Ａ、Ｂを制約するために必要であるよりも多くの接触点又は接触面が存在するという点で、過剰な制約を課す幾何学的形状を有する（すなわち、図示されたカップリング１００は、第１及び第２の構成要素１０２Ａ、１０２Ｂの間に少なくとも８つの可能な接触面を含む）。突出部及び対応する凹部の数は、３つ以上であることができる。そのような構成では、８つの接触面のすべてが実際に互いに接触しているわけではない場合があるというケースが可能であり、これは、第１の物体Ａと第２の物体Ｂとの間のある程度の「遊び」又はバックラッシュ又は相対移動を許容することができる（例えば、図２に示すように、それらの間のギャップ１１０による）。加えて、円錐又はＶ字形の表面は、公差に対して非常に敏感である可能性があり、これは、嵌合する構成要素が合わされるときに、変化するギャップサイズにつながる可能性がある。更なる例として、同一のカップリングインターフェースを有することが意図された物体又は部品間の幾何学的形状のばらつきは、２つの嵌合した物体間の繰り返し可能な既知の位置及び配向の達成を防止し得る。このリスクは、必要以上の接触点を有する、過剰に制約されたか又は過剰に制約が課されたカップリングによって悪化する。そのようなカップリングの制約を考慮すると、公差は厳密に制御されなければならず、これは製造コストを増加させ得、製造収量を低下させるか、又は特定レベルの不精度が受け入れられなければならない。追加的に、多くの小さなインターフェース特徴部、及び／又は鋭い縁部若しくは表面、例えば、図１及び図２に示されるような複数のＶ字形突出部などを用いた構成要素間の相互作用は、カップリングにおける１つ又は２つ以上の構成要素の機械的変形又は摩耗を経験する可能性がある。そのような機械的変形又は摩耗は、構成要素間の不完全なカップリング及び望ましくない相対移動をもたらす可能性がある。図１及び図２は、Ｖ字溝幾何学的形状によるカップリングを示しているが、ダブテール及び他のタイプの接続もまた、過剰な制約を課す可能性があり、上記の不正確さを被る可能性がある。
【0023】
器具カップリングインターフェース及び関連する方法
本願で開示する装置、システム、及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理が総括的に理解されるように、特定の例示的実施形態について、これから説明する。これらの実施形態のうちの１つ又は２つ以上の実施例が、添付の図面に例解される。当業者であれば、本明細書で詳細に説明され、添付の図面に示される装置、システム、及び方法は、非限定的な例示的実施形態である点を理解するであろう。一実施形態に関連して示され又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。そのような修正及び変形例は、本開示の範囲内に含まれるものとする。
本願で開示する装置、システム、及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理が総括的に理解されるように、特定の例示的実施形態について、これから説明する。これらの実施形態のうちの１つ又は２つ以上の実施例が、添付の図面に例解される。当業者であれば、本明細書で詳細に説明され、添付の図面に示される装置、システム、及び方法は、非限定的な例示的実施形態である点を理解するであろう。一実施形態に関連して示され又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。そのような修正及び変形例は、本開示の範囲内に含まれるものとする。
【0024】
追加的に、直線又は円形の寸法が、開示される装置及び方法の説明で使用される限りにおいて、このような寸法は、このような装置及び方法とともに使用され得る形状のタイプを限定することを意図しない。当業者は、異なる幾何学的形状について、かかる直線寸法及び円寸法に相当する寸法を決定することができることを認識するであろう。更に、本開示において、実施形態の同様の番号が付された構成要素は、概して類似する特徴を有する。なお更に、装置のサイズ及び形状、並びにその構成要素は、装置が使用される主体の解剖学的形態、装置がともに使用される物体のサイズ及び形状、並びに装置が使用される方法及び手技に少なくとも依存し得る。
【0025】
図３は、第１の物体（例えば、器具アダプタ３０２）を第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）に嵌合することができるカップリング３０８を含む、ナビゲートされる器具システム３００の一実施形態を示す。器具アダプタ３０２は、その中に器具３０６を受容するように構成することができる。ナビゲーションアレイ３０４及び器具３０６は、ナビゲーションシステム３０７の視野内に位置決めすることができる。ナビゲーションアレイ３０４は、ナビゲーションシステム３０７により検出することができるか、ナビゲーションシステム３０７と通信することができるか、又は他の方法でナビゲーションシステム３０７に動作可能に結合されることができ、それにより、カップリング３０８によってナビゲーションアレイ３０４に取り付けられた器具（例えば、器具３０６及び／又は器具アダプタ３０２）の位置及び／又は配向がナビゲーションシステムと位置合わせされかつナビゲーションシステムによって追跡されることを許容することができる。カップリング３０８は、従来のカップリングよりも高い安定性で、第１の物体及び第２の物体の一貫した相対位置を達成することができ、システム公差（例えば、システムの様々な構成要素を製作するときの製造公差）によってもたらされるエラーが発生しにくい可能性がある。カップリング３０８は、ナビゲーションアレイ３０４を、既知の繰り返し可能な位置において器具アダプタ３０２及び／又は器具３０６に結合することができ、それらの間には最小限の遊び又は相対移動のための能力を有する。したがって、カップリング３０８は、２つの構成要素を単一の剛性構築物に、より効果的に結合することによって、器具３０６のナビゲーションの精度及び信頼性を改善することができる。
【0026】
カップリング３０８は、結合された構成要素間の相対移動がすべての６つの自由度において限定されながら、トグルのない、十分に配向された結合を提供するように構成することができる。挿入ボックス３Ａにおいてより詳細に示されるように、カップリング３０８は、第１の物体（例えば、器具アダプタ３０２）に関連した第１のカップリング構成要素３１０と、第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）に関連した第２のカップリング構成要素３１２と、を含むことができる。第１のカップリング構成要素３１０及び第２のカップリング構成要素３１２は、それぞれ第１の物体３０２及び第２の物体３０４と一体的に形成することができる。例えば、第１又は第２の物体に関連したカップリング構成要素は、物体自体の表面上に直接製造することができる。代替的に、第１及び／又は第２のカップリング構成要素は、それぞれ第１及び第２の物体に溶接、螺合、接着される、又はそうでなければそれらに確実に関連させられる若しくは取り付けられる、別個の構成要素であることができる。
【0027】
第１のカップリング構成要素３１０は、第１の物体及び第２の物体を、それらの間の最小限の遊び又は相対移動のための能力で結合するために、第２のカップリング構成要素３１２と嵌合するように構成することができる。第１のカップリング構成要素３１０及び第２のカップリング構成要素３１２は、それらの間の相対移動がすべての６つの自由度において限定されて互いに固定又は嵌合させられることができる。以下で詳細に論じられるように、カップリング３０８は、第２の構成要素３１２の角柱面に対して着座し、更にねじによって固定することができる第１のカップリング構成要素３１０の円筒面に基づいて、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の完全に画定された接続を提供することができる。第１のカップリング構成要素３１０から延在するピンは、カップリング３０８に安定性を付加することができ、２つの構成要素間の動きを更に制限することができる。カップリング３０８は、良好な耐久性を有することができ、例えば、鋭い表面又は縁部の接触を排除し、結合及び分離中の構成要素間の相互作用を最小限に抑えることによって、カップリング構成要素３１０、３１２への機械的変形のリスクを軽減することができる。
【0028】
ここで、カップリング３０８に関連して座標系を説明するが、これは、本開示を通して、本明細書に開示されるカップリング及び関連する方法の説明を助けるために使用される。Ｚ軸３１４は、第１の構成要素３１０の円筒面の長手方向軸に沿って延在することができる。Ｘ軸３１６は、第１のカップリング構成要素３１０の裏面に対して垂直に延在することができる。図示のアセンブリでは、Ｘ軸は、器具アダプタ３０２の長手方向軸に沿って延在することができる。Ｙ軸３１８は、Ｘ軸及びＺ軸の両方に対して垂直に延在し、第１のカップリング構成要素３１０を横切ることができる（すなわち、Ｙ軸は、以下に説明するように、第１の構成要素３１０の幅に沿って延在することができる）。座標系がボックス３５０に示されており、これは参照のために図面全体を通して再現される。
【0029】
図４～図７は、カップリング３０８のより詳細な構成要素を示す。図４は、第１のカップリング構成要素３１０（本明細書では第１の構成要素とも呼ばれる）を示す。第１のカップリング構成要素３１０は、円筒面４０４と、ねじ４１０と、ピン４１２とを含むことができる。ねじ４１０及びピン４１２は、円筒面４０４から延在することができる。円筒面４０４は、凸状プロファイルを有することができ、第１のカップリング構成要素３１０の実質的な部分に沿って延在することができる。
【0030】
いくつかの実施形態では、第１のカップリング構成要素３１０は、円筒面４０４の近位端４０４ｐに近位の第１の端部分４０６と、円筒面４０４の遠位端４０４ｄの遠位にある第２の端部分４０８とを含むことができる。円筒面４０４は、第１の端部分４０６と第２の端部分４０８との間の長さＬ１にわたって延在することができる。いくつかの実施形態では、円筒面４０４の長さＬ１は、第１のカップリング構成要素３１０の長さの実質的な部分にわたって延在することができる。第１の端部分４０６及び第２の端部分４０８は、平面状表面を有することができる。いくつかの実施形態では、端部分４０６、４０８は、第１の構成要素３１０の製造を容易にすることができる。例えば、第１のカップリング構成要素３１０は、面取りされた縁部を有することができ、これは、湾曲面よりも、平面状表面（すなわち、第１及び第２の端部分４０６、４０８の平面状表面）からより容易に製造することができる。端部分４０６、４０８は、第２のカップリング構成要素３１２の幾何学的形状に対応することができ、第１のカップリング構成要素３１０を第２のカップリング構成要素３１２と整列させるのを助けることができる。
【0031】
以下で詳細に説明するように、円筒面４０４は、第１のカップリング構成要素３１０が第２のカップリング構成要素３１２に固定されたときに、２つの接触線が円筒面４０４と第２のカップリング構成要素３１２との間に延在することができるように構成することができる。２つの接触線は各々、連続線であることができる。いくつかの実施形態では、各接触線は、円筒面４０４の全長Ｌ１に沿って又は実質的に全長Ｌ１に沿って延在することができる。例えば、第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２に固定されたとき、第１の接触線３０３Ａは、図４の斜視図で見たときに、（Ｚ軸に沿って延在する円筒面の中間ラインＭＬに対して）円筒面４０４の左側に沿って延在することができる。第２の接触線３０５Ａは、図４の斜視図で見たときに、（円筒面の中間ラインＭＬに対して円筒面４０４の右側に沿って）延在することができる。
【0032】
ねじ４１０及びピン４１２は、第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４から延在することができる。より具体的には、ねじ４１０及びピン４１２は、第１の構成要素３１０のＸ軸に沿って円筒面４０４から延在することができる。いくつかの実施形態では、ねじ４１０及びピン４１２は、円筒面４０４の中間ラインＭＬに対して中心合わせされることができる。ねじ４１０及びピン４１２は、第２の構成要素３１２の対応する開口部内に受容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、ねじ４１０及びピン４１２は、円筒面４０４に形成するか又ははめ込むことができる平面状表面４１６から延在することができる。他の実施形態では、ねじ４１０及びピン４１２の一方又は両方は、円筒面４０４の凸部分から延在することができる。図示の実施形態は、ピン４１２の近位に配置されたねじ４１０（すなわち、円筒面の近位端４０４ｐに近い）を示しているが、代替構成は、本開示の範囲内である。例えば、いくつかの実施形態では、ピン４１２をねじ４１０の近位に配置することができる。
【0033】
ねじ４１０は、ねじアセンブリ４１４の一部であることができ、ねじ４１０は、第１の構成要素３１０の貫通孔に配設されている。図４に示すように、ピン４１０の遠位端のみが、第１の構成要素３１０の貫通孔開口部を通って延在している。これは、ねじアセンブリ４１４が第１の構成要素３１０に対してまだ完全に締め付けられていないことを示すことができる。比較として、図３に示される第１の構成要素３１０は、第１の構成要素に対して締め付けられた構成のねじアセンブリ４１４を示す。ピン４１２は、第１の構成要素３１０と一体的に形成することができる。他の実施形態では、ピン４１２は、ピン４１２が第１の構成要素のＸ軸に沿って延在するように、第１の構成要素３１０に溶接されるか、螺合されるか、接着されるか、又は他の方法で関連させられるか若しくは取り付けられることができる、別個の構成要素であることができる。
【0034】
図５は、第１の構成要素３１０のねじアセンブリ４１４を示す。ねじアセンブリ４１４は、ねじ４１０及びハンドル４１８を含むことができる。ねじ４１０は、ねじ付き部分４２２を有するポスト４２０を含むことができる。ねじ付き部分４２２は、第２の構成要素３１２の開口部のねじ付き内面に対応するねじ山を有することができる。いくつかの実施形態では、ねじ付き部分４２２は、近位端４２２ｐから遠位端４２２ｄまで延在することができる。ねじ付き部分４２２の遠位端４２２ｄは、ポスト４２０の遠位端４２０ｄの近位に位置することができる。言い換えれば、ポスト４２０の遠位端４２０ｄは、ねじなしであることができ、いくつかの実施形態では、ねじなし円筒の形態をとることができる。ねじ４１０の遠位表面４２１は、平面状表面であることができる。ねじ４１０のねじなし遠位端４２０ｄは、整列に役立ち、第２の構成要素３１２内の対応する開口部とのねじ４１０の組み立てを容易にすることができる（例えば、ねじなし遠位部分４２０ｄは、不整列によるクロススレッディングを防止するために、ねじ山がかみ合う前にねじを整列させることを役立つことができる）。ねじポスト４２０は、ハンドル４１８の平面状の外面４２４から延在することができる。以下で詳細に説明するように、平面状表面４２４は、第１の構成要素３１０の平面状裏面に当接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、ねじ４１０は、ハンドル４１８と一体に形成することができる。他の実施形態では、ねじ４１０及びハンドル４１８は、互いにしっかりと取り付けることができる別個の部品であることができる。例えば、アセンブリピン４２６を使用して、ねじ４１０をハンドル４１８に取り付けることができる。
【0035】
１つ又は２つ以上の翼部４２８をハンドル４１８上に形成することができる。翼部４２８は、例えば、ユーザによるねじ４１０の回転のために、ハンドル４１８の容易かつ確実な把持を容易にすることができる。１つ又は２つ以上の開口部４３０をハンドル４１８に形成することができる。いくつかの実施形態では、器具は、開口部４３０のうちの１つ又は２つ以上に通して挿入することができ、ハンドルの回転を支援するために、すなわちねじ４１０の締め付け又は解放のために、増大したトルクを提供することができる。例えば、ロッド（図示せず）を対向する開口部４３０に通して挿入して、より大きなレバーアームを提供し、それによって、ユーザがハンドル４１８に適用することができるトルクを増大させることができる。
【0036】
図６及び図７は、第２のカップリング構成要素３１２をより詳細に示す。図６は、第２のカップリング構成要素３１２（本明細書では第２の構成要素とも呼ばれる）の斜視図を示す。第２のカップリング構成要素３１２は、第１の端部５０４、第２の端部５０６、及びそれらの間に延在する対向する第１及び第２の側部５０８、５１０を有する角柱面５０２を有することができる。いくつかの実施形態では、平面状表面５１２は、角柱面５０２にバックストップを形成することができる。平面状表面５１２は、第２の構成要素３１２及び角柱面５０２の製造を容易にすることができる。
【0037】
角柱面５０２は、第１の構成要素３１０の円筒面４０４を、角柱面５０２によって画定された凹部内に受容することができるように構成することができる。上述のように、第１及び第２の構成要素３１０、３１２の固定又は嵌合構成では、２つの接触線が、円筒面４０４と第２のカップリング構成要素３１２との間に延在することができる。より具体的には、２つの接触線は、第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２と第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４との間に延在することができる。例えば、第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２と嵌合されるとき、第１の接触線３０３Ｂは、角柱面５０２の第２の側部５１０に沿って延在することができ、これは、円筒面４０４に沿って延在することができる第１の接触線３０３Ａに対応することができる。第２の接触線３０５Ｂは、角柱面５０２の第１の側部５０８に沿って延在することができ、これは、円筒面４０４に沿って延在することができる第２の接触線３０５Ａに対応することができる。いくつかの実施形態では、第１の接触線３０３Ｂ及び第２の接触線３０５Ｂは、それぞれ、第２の側部５１０及び第１の側部５０８の全長又は実質的に全長に沿って延在することができる。第２の構成要素３１２の第１の端部５０４及び第２の端部５０６は、第１のカップリング構成要素３１０の第１の端部分４０６及び第２の端部分４０８をそれぞれ受容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、第１の端部５０４及び第２の端部５０６は、第１のカップリング構成要素３１０の第１の端部分４０６及び第２の端部分４０８の幾何学的形状を補完することができる面取りされた角を含むことができる。
【0038】
第２の構成要素３１２は、第１の開口部５１４及び第２の開口部５１６を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の開口部５１４及び第２の開口部５１６は、第２のカップリング構成要素３１２を通って延在する貫通孔であることができる。第１の開口部５１４は、第１のカップリング構成要素３１０のねじ４１０を受容するように構成することができる。したがって、第１の開口部５１４は、ねじ付き内面５１８を有することができる。ねじ付き内面５１８のねじ山は、ねじ４１０のねじ付き部分４２２のねじ山に対応することができる。第２の開口部５１６は、第１のカップリング構成要素３１０のピン４１２を受容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、第２の開口部５１６は、滑らかな又はねじなし内面５１７を有することができる。例示される実施形態に示されるように、第１の開口部５１４の直径は、第２の開口部５１６の直径よりも大きくてもよい。他の実施形態では、第１の開口部５１４の直径は、第２の開口部５１６の直径以下であることができる。第１の開口部５１４及び第２の開口部５１６は、それぞれ第１の構成要素３１０のねじ４１０及びピン４１２に対応するように、第２の構成要素３１２内に形成することができる。したがって、いくつかの実施形態では、第１の開口部５１４及び第２の開口部５１６は、ねじ４１０及びピン４１２に適切に対応しかつそれらを補完するように、例示された実施形態のものとは異なる構成、位置決め、又は寸法を有することができる。
【0039】
図７は、図６の線Ａ－Ａに沿って切断した、第２の構成要素３１２の断面の斜視図を示す。第２のカップリング構成要素３１２の裏面５２０は、平面状裏面であることができる。いくつかの実施形態では、平面状裏面５２０は、バックストップ５１２に対して平行に延在することができる。図７Ａは、図６の線Ａ－Ａに沿って切断した、第２の構成要素３１２の断面の別の図を示す。図７Ａに見られるように、角柱面５０２の第１の側部５０８及び第２の側部５１０は、第２の構成要素３１２のＹ軸に対して（すなわち、第１の開口部の長手方向軸に対して垂直に延在し、かつ角柱面の長手方向軸を横切る軸に対して）それぞれ角度α２及びα１で延在することができる。第１の側部５０８の角度α２は、第２の側部５１０の角度α１と同じであることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、第１の側部５０８の角度α２と第２の側部５１０の角度α１とは異なることができる。角度α１、α２は、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２が嵌合されたときに、角柱面５０２が第１の構成要素３１０の円筒面４０４との２つの接触線を維持するように構成することができるように選択することができる。いくつかの実施形態では、角度α１、α２は、円筒面４０４と角柱面５０２との間の第１の接触線及び第２の接触線が、安定した結合のために可能な限り離れることができるように選択することができる。非限定的な例として、角度α１、α２は各々、約３０°、約４５°、又は約６０°であることができる。約９０°未満の他の角度α１、α２も可能である。いくつかの実施形態では、角度α１、α２は各々、製造するのがより容易であることができる約３０°であることができる。角度α１、α２は各々、交差角α３が約３０°～約１２０°であることができるように選択することができる。
【0040】
図８は、固定又は嵌合構成におけるカップリング３０８を示し、第１の構成要素３１０は、第２の構成要素３１２に結合されている。嵌合構成では、第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４は、第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２によって形成された凹部内に固定することができる。第１の構成要素３１０のねじ４１０は、第２の構成要素３１２の第１の開口部５１４と螺合係合させることができ、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を完全な又は平行な整列状態にすることができる。そのために、第１のカップリング構成要素３１０の平面状裏面４３２及び第２のカップリング構成要素３１２の平面状裏面５２０は、互いに平行に整列することができる。更に、嵌合構成では、ピン４１２は、第２のカップリング構成要素３１２の第２の開口部５１６内に受容することができる。以下で詳細に説明するように、ピン４１２は、例えば、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２がねじ４１０によって整列させられるときに摩擦力及び／又は公差ばらつきによって存在し得る、第１のカップリング構成要素３１０と第２のカップリング構成要素３１２との間の相対移動を制限することができる。ピン４１２はまた、カップリング３０８に追加の安定性を提供するために機能することができる。
【0041】
図９は、カップリング３０８の機械的原理を概略的に示す。より具体的には、図９は、カップリング３０８の態様によって、様々な自由度をロック又は限定することができる方法を示す。図９の、円筒面１２を有する構成要素、角柱面１４を有する構成要素、ねじ１６、及びピン１８は、それぞれ、円筒面４０４を有する第１の構成要素３１０、角柱面５０２を有する第２の構成要素３１２、並びにカップリング３０８のねじ４１０、及びピン４１２を表すことができる。図９は、カップリング３０８に関して本明細書に記載されるように、軸Ｘ、Ｙ、及びＺを有する座標系として円筒面１２を有する構成要素に対して同様に画定することができる、軸Ｘ’、Ｙ’、及びＺ’を有する座標系を示す。
【0042】
ボックス１０に示されるように、角柱面１４によって形成された凹部内に着座された円筒面１２は、Ｘ’軸及びＹ’軸に沿った移動並びにＸ’軸及びＹ’軸を中心とする回転を制限することができる。Ｚ’軸、すなわち円筒面１２の長手方向軸に沿った並進及びＺ’軸を中心とする回転は、自由なままであることができる。ボックス２０は、円筒面１２を有する構成要素の貫通孔に配設され、角柱面１４を有する構成要素の開口部と螺合係合されるねじ１６の効果を概略的に示す。ねじは、Ｘ’軸及びＹ’軸に沿った相対的な並進、並びにすべての３つの軸（Ｘ’、Ｙ’、及びＺ’）を中心とする相対的な回転をブロックすることができる。更に、ねじ１６は、Ｚ’軸に沿った相対的な並進をブロックしないとしても、少なくとも制限するために機能することができる。しかしながら、場合によっては、Ｚ’軸に沿った相対移動は、ねじ１６によって制限することができるが、例えば摩擦力により、Ｚ’軸に沿った相対的な並進の可能性が依然として存在し得る。ピン１８は、円筒面１２から延在し、角柱面１４を有する構成要素の開口部内に受容されることができる。ボックス３０に示されるように、開口部内に受容されたピン１８は、Ｙ’軸及びＺ’軸に沿った並進及びＹ’軸及びＺ’軸を中心とする回転を制限することができるが、Ｘ’軸に沿った並進及びＸ’軸を中心とする回転は自由である。したがって、カップリング３０８は、図９に概略的に示されるように、すべての６つの自由度における相対移動を限定することができる。
【0043】
図８に戻ると、円筒面４０４は、相手側の角柱面５０２によって形成された凹部内に着座することができ、Ｘ軸及びＹ軸に沿った相対移動並びにＸ軸及びＹ軸を中心とする回転を制限することができる。本明細書で更に説明されるように、ねじ４１０は、第２の構成要素３１２の第１の開口部５１４と螺合嵌合して、少なくとも５つの自由度における第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動をブロックすることができる。ピン４１２は、第２の構成要素３１２の第２の開口部５１６内に受容することができ、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動がすべての６つの自由度においてブロックされるように、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動を更に制限することができる。
【0044】
接触線３０５は、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間にＺ軸に沿って延在することができる。より具体的には、接触線３０５は、第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４と第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２との間に延在することができる。例えば、接触線３０５は、図４の第１のカップリング構成要素３１０及び図６の第２の構成要素３１２にそれぞれ示されている第２の接触線３０５Ａ、３０５Ｂに対応することができる。図８では見えないが、接触線３０５のものとは反対のカップリング３０８の側において第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間に追加の接触線が延在することができる（例えば、それぞれ図４及び図６に示された第１の接触線３０３Ａ、３０３Ｂに対応する）。図示された接触線（例えば、３０５、３０５Ａ、３０５Ｂ、３０３、３０３Ａ、３０３Ｂ）は、嵌合したときの第１のカップリング構成要素３１０と第２のカップリング構成要素３１２との間の接触を表すことが理解されよう。したがって、接触線の正確な配置は、第１のカップリング構成要素３１０及び第２のカップリング構成要素３１２の幾何学的形状の関数であることができ、より具体的には、第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４及び第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２の幾何学的形状の関数であることができる。したがって、図に示される位置以外の１つ又は２つ以上の接触線の代替位置が、可能であり、本開示の範囲内であることができる。
【0045】
カップリング３０８は、カップリング３０８の誤組み立てを防止するための指標として使用することができる識別ピン８０２を含むことができる。識別ピン８０２は、第２のカップリング構成要素３１２の裏面５２０上の対応する開口部内に受容することができる。識別ピン８０２は、第２のカップリング構成要素３１２の第１のカップリング構成要素３１０との不適切な組み立てを防止するために、第２の構成要素３１２の下端の視覚的識別子として機能することができる。カップリング３０８の不適切な組み立てにより、ねじ４１０が第２の開口部５１６と不適切に整列させられ、ピン４１２が第１の開口部５１４と不適切に整列させられる可能性がある。したがって、識別ピン８０２は、「誤り防止」組み立て、すなわち、カップリング３０８の組み立てにおける不注意な誤り又は間違いを防止するのに役立つことができる。
【0046】
追加的に、識別ピン８０２はまた、第２のカップリング構成要素３１２に関連した第２の物体３０４の特定の特性を識別するのに役立つことができる。非限定的な例として、識別ピン８０２は、カラーコード化ピンであることができ、特定の色は、ナビゲーションアレイ３０４（又は第２のカップリング構成要素３１２に関連することができる他の第２の物体）の特定のサイズを識別する。いくつかの実施形態では、ナビゲーションアレイ３０４全体は、アレイ又はアレイの特定の特性を識別するために、カラーコード化（例えば、コーティング、着色、陽極酸化など）することができる。このようにして、ユーザは、意図され、適切にサイズ決定されたナビゲーションアレイ３０４が特定の用途のために第１の物体（例えば、器具アダプタ３０２）に結合されていることを迅速に確認することができる。図１０により詳細に見ることができるように、ピン受容開口部８０４は、第２の構成要素３１２の裏面５２０から延在することができる。開口部８０４は、第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２を妨害することなく、ピン８０２を第２の構成要素３１２内に受容することができるように、止まり孔であることができる。いくつかの実施形態では、識別ピン８０２及び開口部８０４は、識別ピン８０２を開口部８０４内に固定するために係合することができる対応するねじ山を有することができる。
【0047】
図１０は、図８の線Ｂ－Ｂに沿って切断した、完全又は平行な整列におけるカップリング３０８の断面図を示す。図示の断面では、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、カップリング３０８が、最小限の遊びですべての６つの自由度において第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動を制約することができるように、嵌合されて示されている。第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、第２の構成要素３１２の第１の開口部５１４と係合したねじ４１０によって平行に整列させることができる。より具体的には、ねじ４１０のねじ付き部分４２２は、第２の構成要素３１２の第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８と完全に螺合係合させることができる。いくつかの実施形態では、第１のカップリング構成要素３１０及び第２のカップリング構成要素３１２は、ねじ４１０のねじ付き部分４２２が第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８と完全にねじ係合したとき、完全に結合することができる。そのような構成では、ねじ４１０の遠位端４２０ｄは、第２の構成要素３１２の裏面５２０を越えて延在することができる。
【0048】
ねじ４１０は、ハンドル４１８の平面状表面４２４に対して垂直に延在することができる。アセンブリピン４２６は、ねじ４１０と平面状表面４２４との間の垂直な関係を確実にするために、ねじ４１０をハンドル４１８内に固定することができる。代替的に、ねじ４１０及びハンドル４１８は、ねじアセンブリ４１４が単一の構成要素であるように、単一部品で形成することができる。製造に関係なく、ねじ４１０は、ハンドル４１８の平面状表面４２４に対して垂直に延在することができ、これにより、嵌合構成において、ねじアセンブリ４１４が、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を互いに平行に整列して固定することができる。いくつかの実施形態では、ハンドル４１８は、ねじ４１０、より具体的には、ねじポスト４２０との最適な係合深さのためにサイズ決定することができる。言い換えれば、ハンドル４１８は、ハンドル４１８の長さ全体にわたってねじポスト４２０との接触を最大化するようにサイズ決定することができる。ねじポスト４２０とハンドル４１８との間の係合を最適化することにより、ハンドル４１８に対するねじ４１０の配向の誤りを低減することができる。
【0049】
ねじ４１０が第１の開口部５１４と係合して、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を嵌合構成にすることにより、ハンドル４１８の平面状表面４２４は、第１の構成要素３１０の平面状裏面４３２と整列し、それに隣接することができる。ねじ４１０は、第１の構成要素３１０の貫通孔４０９内に配設することができる。貫通孔４０９の長手方向中心軸は、第１の構成要素３１０の平面状裏面４３２に対して垂直であることができる。したがって、ねじアセンブリ４１４は、第１の構成要素３１０の円筒面４０４を第２の構成要素３１２の角柱面５０２に対して固定することができる。図１０に示すように、ねじ４１０と第１の開口部５１４との係合は、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を互いに平行に整列させることができる。
【0050】
ねじ４１０と第２の構成要素３１２の第１の開口部５１４とのねじ係合は、少なくとも５つの自由度における第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動をブロックすることができる。ねじ４１０は、Ｘ軸及びＹ軸に沿った並進並びにＸ軸及びＹ軸を中心とした回転をブロックすることができる。ねじ係合したねじ４１０はまた、Ｚ軸を中心とする第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の回転をブロックすることができる。更に、ねじ４１０は、Ｚ軸に沿った第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２の相対的な並進を、ブロックしないとしても、少なくとも制限するために機能することができる。しかしながら、いくつかの例では、Ｚ軸に沿った相対移動は、ねじ４１０によって制限することができるが、例えば、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の摩擦力により、Ｚ軸に沿った相対的な並進の可能性が依然として存在し得る。
【0051】
ピン４１２は、第２のカップリング構成要素３１２の第２の開口部５１６内に受容することができる。ピン４１２は、Ｚ軸に沿った相対移動を更に制限するように構成することができ、これは、第１のカップリング構成要素３１０と第２のカップリング構成要素３１２との間に最小限の遊びを残すことができる。より具体的には、ピン４１２及び第２の開口部５１６は、ピンと第２の開口部５１６の内面５１７との間に小さなクリアランスのみが存在するように構成することができる。したがって、第２の構成要素３１２と第１の構成要素３１０との間のＺ軸に沿った相対移動は、第２の開口部５１６の内面５１７がピン４１２に接触する前に、第２の構成要素３１２が移動することができる量に限定することができる。同様に、ピン４１２はまた、Ｙ軸に沿った相対移動並びにＹ軸及びＺ軸を中心とする回転を限定するために機能することができる。
【0052】
図１１は、図８の線Ｃ－Ｃに沿って切断した、カップリング３０８の断面図を示す。図示の図では、ピン４１２は、第１の構成要素３１０から垂直に延在するように見えることができる。ピン４１２は、第２の構成要素３１２の第２の開口部５１６内に受容することができ、これにより、ピン４１２の遠位表面１００２は、第２の構成要素３１２の裏面５２０と同一平面にあることができる。いくつかの実施形態では、ピン４１２の遠位端４１２ｄは、平面状の遠位表面１００２を有するトーラス形状を有することができる。遠位端４１２ｄのトーラス形状は、例えば、球体などの別の幾何学形状の遠位端よりも容易な製造を可能にすることができるが、他の実施形態では、球形などの異なる遠位端形状が可能である。ピン４１２の近位端４１２ｐは、ピン４１２が第１の構成要素３１０の裏側４３２に対して垂直に延在するように第１の構成要素３１０内に着座させることができる（すなわち、ピン４１２は、第１の構成要素３１０からそのＸ軸に沿って延在することができる）。図示の実施形態では、ピン４１２は、第１の構成要素３１０に溶接することができる別個の構成要素であることができる。上述のように、他の実施形態では、ピン４１２は、第１の構成要素３１０に螺合、接着、又は他の方法でしっかりと取り付けることができる。代替的に、ピン４１２は、第１の構成要素３１０と一体的に形成することができる。
【0053】
ピン４１２は、ピンの遠位端４１２ｄの近位にあることができる直径減少部分１００４を有することができる。ピン４１２は、遠位端４１２ｄから直径減少部分１００４までのアンダーカットを含むことができ、これにより、直径減少部分１００４の直径がピンの遠位端４１２ｄの直径よりも小さい。同様に、ピンの近位部分４１２ｐから直径減少部分１００４までのアンダーカットが存在することができる。以下で詳細に説明するように、直径減少部分１００４は、必要に応じて、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の公差及び位置決めばらつきのための補償を提供することができ、かかるばらつきにもかかわらず、２つの接触線が円筒面４０４と角柱面５０２との間に残留することを保証することができる。直径減少部分１００４は、ピン４１２が第２の開口部５１６内に受容されたときに直径減少部分１００４が第２の開口部５１６の実質的な部分と長手方向で整列するように、形成することができる。より具体的には、直径減少部分１００４は、第２の開口部５１６の近位端５１６ｐと整列し、第２の開口部の遠位端５１６ｄに向かって長手方向に延在することができる。
【0054】
図１１は、嵌合構成における第１のカップリング構成要素３１０と第２のカップリング構成要素３１２との間の２つの接触線を示す。カップリング３０８は、第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２に固定された状態で、第１の構成要素３１０の円筒面４０４と第２の構成要素３１２の角柱面５０２との間の接触が、第１及び第２の接触線３０３、３０５に沿ってのみ生じるように構成することができる。第１の接触線３０３は、第１の構成要素３１０の円筒面４０４と、第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２の側壁５１０との間に延在することができる。第１の接触線３０３は、図１１の斜視図から見たときに、円柱の中央線に対して、円筒面４０４の左側に沿って延在することができる。第２の接触線３０５は、円筒面４０４と、第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２の側壁５０８との間に延在することができる。第２の接触線３０５は、図１１の斜視図から見たときに、円柱の中央線に対して、円筒面４０４の右側に沿って延在することができる。接触線３０３、３０５は、例えば、円筒面４０４及び角柱面５０２の反対側において、互いに離間させることができ、それにより、カップリング３０８において増大した安定性を提供することができる。非限定的な例として、図示の実施形態では、円筒面４０４及び角柱面５０２は、第１及び第２の接触線３０３、３０５の間の距離が約５ｍｍ～約１２ｍｍであることができ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、接触線３０３、３０５の間の距離は、約９ｍｍであることができる。しかしながら、他の実施形態では、接合される構成要素のサイズなどに基づいて、異なる距離が可能であることができる。
【0055】
上述のように、接触線３０３、３０５の位置は、第１のカップリング構成要素３１０及び第２のカップリング構成要素３１２の幾何学的形状の関数であることができる。したがって、接触線３０３、３０５は、図に示されるものとは異なる円筒面４０４及び角柱面５０２上の位置にあることができる。例えば、半径がより小さい円筒面４０４により、第１の接触線３０３及び第２の接触線３０５は、図１１に示されるものよりも円筒面４０４の中央線の近くに位置することができる。カップリングの安定性は、円筒面４０４の半径が小さすぎる場合に損なわれる可能性がある。なぜならば、第１の構成要素３１０に対する第２の構成要素３１２の任意のトグル又は傾斜が、円筒面４０４に沿った第２の構成要素３１２の劇的な又は不均衡な動きをもたらす可能性があるからである。逆に、半径がより大きい円筒面４０４により、第１の接触線３０３及び第２の接触線３０５は、図１１に示されるものよりも円筒面４０４の中央線から遠くに位置することができる。円筒面４０４の半径が大きすぎると、角柱面５０２の凹部内に受容されることが意図された円筒面４０４の一部分は、平坦な表面に近似する可能性があり、それによって意図されたカップリングを防止する可能性がある。角柱面５０２の角度（例えば、角度α１、α２、及び／又はα３）は、また、第１の接触線３０３及び第２の接触線３０５の位置に影響を与えることができる。
【0056】
円筒面４０４及び／又は角柱面５０２の幾何学形状は、嵌合構成で、第１の接触線及び第２の接触線が第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４と第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２との間に延在する限り、例えば、適用要件及び／又は製造制約などの要因に基づいて調整することができる。いくつかの実施形態では、円筒面４０４及び角柱面５０２は、安定したカップリングを維持しながら、接触線３０３、３０５を可能な限り遠くに位置することができるように設計することができる。円筒面４０４の直径と、カップリング３０８の回転誤差との間に直接的な関係がある可能性がある（すなわち、回転誤差は、円筒面４０４の直径の増加とともに増加する可能性がある）。したがって、円筒面４０４の直径は、特定の使用のために許容可能な量の回転誤差を有するように、角柱面５０２の設計に従って最適化することができる。カップリング３０８の幾何学的形状を決定する際に考慮することができる追加の要因は、角柱面５０２の角度と、得られたカップリング３０８の高さとの間の関係、及び接触線３０３、３０５の長さ、並びにカップリング３０８の安定性及び製造を含むことができる。より具体的には、角柱面５０２の角度α１、α２を増大させることにより、カップリング３０８の高さが増加する可能性がある。一実施形態では、角度α１、α２は、約３０°であることができ、これにより、適切なサイズ及び重量を有するカップリング３０８をもたらすことができる（例えば、軽量のナビゲーションアレイを物体に結合するために使用され得る軽量カップリング３０８）。接触線３０３、３０５の長さは、カップリング３０８の安定性に寄与することができるが、円筒面４０４及び／又は角柱面５０２を製造することは、表面４０４、５０２の長さが増大するにつれてより困難になり得る。
【0057】
図１２、図１３、及び図１３Ａは、カップリング３０８における第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２の整列のばらつきを補償するようにピン４１２をどのように構成することができるかを示す。場合によっては、円筒面４０４及び角柱面５０２は、例えば、構成要素間の摩擦力及び／又は公差ばらつきにより、嵌合構成において完全に又は完璧に整列させられない場合がある。ピン４１２は、２つの構成要素間の位置誤差を打ち消す及び制限するように構成することができ、これにより、カップリング３０８は、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の安定した信頼性のある接続を維持することができる。
【0058】
以下で詳細に論じられるように、ピン４１２は、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２の整列の公差に基づくばらつきを打ち消すように構成することができ、これにより、これらのばらつきにかかわらず、円筒面４０４と角柱面５０２との間の２つの接触線をカップリング３０８に維持することができる。更に、ピン４１２の遠位端４１２ｄは、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２が完璧に整列していないときに、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の追加の接触点を提供することができる。追加の接触点は、第２の構成要素３１２が第１の構成要素３１０に対して傾斜することができる程度を制限することができる。ピン４１２の直径減少部分１００４は、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２の整列における公差ばらつき（すなわち、理想的な相対位置からの傾斜又は他のばらつき）を補償することができ、これにより、第１の接触線３０３及び第２の接触線３０５をカップリング３０８に維持することができる。したがって、カップリング３０８は、第１の構成要素３１０に関連した第１の物体（例えば、器具アダプタ３０２）及び第２の構成要素３１２に関連した第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）の正確な取り付け及び配向を提供することができる。
【0059】
図１２は、カップリング３０８の嵌合構成において完璧に整列した第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を示す。いくつかの実施形態では、完璧な又は理想的な整列は、第２の構成要素３１２の裏面５２０に対して平行に延在する第１の構成要素３１０の裏面４３２から証明することができる。第１及び第２の構成要素３１０、３１２の間の完璧な又は平行な整列を達成するのを助けるために、ハンドル４１８と第１の構成要素３１０との間に、拡張された接触領域を有することが有益であることができる。このような拡張された接触は、ハンドル４１８に良好なてこを提供して、構成要素３１０、３１２を平行整列させることができる。例えば、ハンドル４１８の平面状表面４２４と第１の構成要素３１０の裏面４３２との間の接触領域の直径１１０４は、第１の構成要素３１０の幅にわたって（すなわち、第１の構成要素３１０のＹ軸にわたって）延在することができる。いくつかの実施形態では、直径１１０４は、第１の構成要素３１０の裏面４３２の全幅又は実質的に全幅にわたって延在することができる。
【0060】
クリアランス１１０２は、ピン４１２と、第２の開口部５１６の内面５１７との間に延在することができる。理想的な平行整列では、クリアランス１１０２は、第２の開口部５１６の全長に沿って（すなわち、第２の開口部５１６の近位端５１６ｐから遠位端５１６ｄまで）、ピン４１２と内面５１７との間に延在することができる。クリアランス１１０２は、ピン４１２の遠位端４１２ｄと第２の開口部５１６の内面５１７との間において小さくすることができ、これにより、２つの構成要素が互いにスライドすることができるが、構成要素間には無視できる程度の遊びがある。以下で詳細に論じられるように、クリアランス１１０２は、ピン４１２の直径減少部分１００４に沿って広がることができる。図１２の完璧に整列された構成などのいくつかの実施形態では、ねじ４１０は、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を平行整列に成功裏にもたらし、ピン４１２が第２の構成要素３１２に接触することなく、すべての６つの自由度において動きを限定することができる。
【0061】
図１２に示されるカップリングとは対照的に、場合によっては、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の整列は、第１及び第２の構成要素３１０、３１２を固定するためにねじ４１０が第１の開口部５１４と係合した後に不完全である可能性がある。図１３は、例えば、２つの構成要素の間の摩擦及び／又は公差ばらつきによって、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２が非平行整列にある、１つのそのような例におけるカップリング３０８を示す。これらの図のスケールは誇張されており、構成要素間の傾斜又は不整列の程度は小さい可能性があり、例えば、ねじ４１０及び開口部５１４に形成されたねじ山が適切に係合する能力に影響を与えないほど小さい可能性がある。図示されるように、第２の構成要素３１２は、第１の構成要素３１０に対して傾斜させられる可能性があり、これにより、第２の構成要素３１２の裏面５２０が第１の構成要素３１０の裏面４３２に対して斜めの角度で延在している。比較のために、平行に又は完璧に整列した第２の構成要素３１２の輪郭１２０２が示されている。ピン４１２の遠位端４１２ｄと、第２の構成要素３１２との間で追加の接触点１２０４が生じる可能性がある。したがって、第２の構成要素３１２の傾斜は、第２の開口部５１６の内面５１７がピン４１２の遠位端４１２ｄに接触する点に限定することができる。したがって、接触点１２０４は、第１の構成要素３１０に対する第２の構成要素３１２の配向を既知の予測可能な構成に制約し、カップリング３０８に安定性を提供することができる。
【0062】
上述のように、クリアランス１１０２は、ピン４１２の直径減少部分１００４と、第２の開口部５１６の内面５１７との間で広がることができる。クリアランス１１０２により、構成要素の非平行整列にもかかわらず、第２の構成要素３１２と第１の構成要素３１０との間に２つの接触線３０３、３０５を維持することができる。より具体的には、ピン４１２の直径減少部分１００４は、第２の開口部５１６の近位端５１６ｐを含む、第２の構成要素３１２の開口部５１６の実質的な部分と整列するため、第２の開口部５１６の側壁の一部分は、ピン４１２に接触することなく、非平行整列においてクリアランス１１０２内に延在することができる。このような構成により、第２の構成要素３１２は、第１の構成要素３１０の円筒面４０４との接触を維持し、それに沿って移動することができる。例えば、図１３に示す配向では、第２の構成要素３１２の傾斜にもかかわらず、２つの接触線３０３、３０５を維持することができる。角柱面５０２（すなわち、側壁５０８、５１０）は、円筒面４０４に沿って並進し、それとの接触を維持することができる。したがって、ピン４１２の直径減少部分１００４、及び結果として生じるクリアランス１１０２は、第１及び第２の構成要素の非平行又は非理想的な整列にもかかわらず２つの接触線（例えば、接触線３０３、３０５の線）が第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間に維持されることを可能にすることによって、カップリング３０８に安定性を追加することができる。したがって、平行な又は理想的な整列を伴わない場合でも、固定された位置におけるカップリング３０８は、すべての６つの自由度における第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対運動を制限することができる。
【0063】
領域Ｄ内の図１３の一部をより詳細に示す図１３Ａを参照すると、直線状プロファイル１２０６を有する代替的なピン（すなわち、直径減少部分を有しない代替的／直線的なピン）は、非平行又は非理想的な整列における第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の接触の損失をもたらす可能性がある。これは、第２の構成要素３１２が第１の構成要素３１０に対して傾斜しているときに、ピンの直線状プロファイル１２０６がピンと第２の構成要素３１２との間に衝突の領域１２０８を生成するためである。これは、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の少なくとも１つの接触線の損失をもたらし、カップリング３０８の安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、代替的なピンの直線状プロファイル１２０６と、第２の構成要素３１２との間で第２の接触点１２１０が生じる可能性がある。この接触は、第２の構成要素３１２を第１の構成要素３１０から離れるように枢動させ、角柱面５０２と円筒面４０４との間の接触の損失をもたらす可能性がある。
【0064】
図１４は、第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２内に着座したカップリング３０８を示している。第１の構成要素３１０のねじ４１０及びピン４１２は、それぞれ第２の構成要素３１２の第１及び第２の開口部５１４、５１６内に受容することができる。見えないが、第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４は、第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２によって形成された凹部内に着座することができる。ピン４１２の遠位表面１００２は、第２の構成要素３１２の裏面５２０と同一平面にあることができる。ねじ４１０の遠位表面４２１は、第２の構成要素３１２の裏面５２０と同一平面にあることができる。いくつかの実施形態では、第２の構成要素３１２の裏面５２０と同一平面にあるねじ４１０の遠位表面４２１は、ねじ４１０が開口部５１６と螺合係合させられていないことを示すことができる。したがって、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、着座させられているが、まだ完全に嵌合又は固定されていなくてもよい。着座構成では、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対運動は、例えば、円筒面４０４と角柱面５０２との間の接触、第２の開口部５１６内に受容されたピン４１２、及び第１の開口部５１４内に受容されたねじ４１０のうちの１つ又は２つ以上によって、１つ又は２つ以上の自由度において制限することができるが、まだブロックされていない。
【0065】
図１５。第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２と嵌合されるか、又は第２の構成要素３１２に固定された状態のカップリング３０８を例示する。ねじ４１０を駆動して、第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２と嵌合させるために、ねじアセンブリ４１４を作動させることができる。例えば、第１の開口部５１４内でねじ４１０を駆動するために、ユーザは、ハンドル４１８を第１の方向に回転させることができる。いくつかの実施形態では、ねじ４１０の遠位端４２０ｄは、第２の構成要素３１２の裏面５２０を越えて延在することができる。これは、ねじ４１０が第１の開口部５１４と螺合係合するように駆動されていることを示すことができる。いくつかの実施形態では、ねじ４１０のねじなし遠位端４２０ｄの全体は、第１の開口部５１４から突出することができる。これは、ねじ４１０のねじ付き部分４２２の全長が第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８と係合させられているという視覚的な指標として機能することができる。ピン４１２の遠位表面１００２は、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２が嵌合されたときに、第２の構成要素３１２の裏面５２０と同一平面に留まることができる。上述のように、このような嵌合構成では、ねじ４１０及びピン４１２は、すべての６つの自由度における第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動をブロックすることができ、これにより、構成要素３１０、３１２の間には無視できる程度の遊びがある。いくつかの実施形態では、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、一致する外周を有することができる。第１及び第２の構成要素３１０、３１２の一致する外周は、カップリング３０８の連続的かつ滑らかなプロファイルを生成することができ、構成要素が互いに適切に整列されていることを迅速に視覚的に確認することを可能にする。
【0066】
第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２から分離するために、ねじ４１０が第１の開口部５１４から係合解除するように、ハンドル４１８を第２の方向に駆動又は回転させることができる。より具体的には、ねじ４１０が第２の方向に回転すると、ねじ４１０のねじ付き部分４２２は開口部５１４を通って近位に移動することができ、これにより、ねじ付き部分４２２の近位端４２２ｐが第１の開口部５１４のねじ付き表面５１８から出ることができる。第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、ねじ付き部分４２２の遠位端４２２ｄが第１の開口部５１４のねじ付き表面５１８から出るときに、完全に分離することができる。次いで、第１の構成要素３１０は、第２の構成要素３１２から離れて移動することができる。
【0067】
一般に、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、摩耗を低減し、構成要素が形成又は配設される器具又は物体の再利用を可能にするために、鋼、チタンなどの硬質金属から製造することができる。他の実施形態では、特定のポリマー又は他の材料はまた、第１及び第２の構成要素３１０、３１２の形成における使用に適切であり得る。
【0068】
カップリング３０８は、第１のカップリング構成要素３１０に関連した第１の物体を第２のカップリング構成要素３１２に関連した第２の物体に結合するために使用することができる。カップリング３０８は、種々の器具又は物体のうちのいずれかとともに使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、第１の物体は、器具（例えば、器具３０６）を受容するように構成された器具アダプタ（例えば、器具アダプタ３０２）であることができ、第２の物体は、ナビゲーションアレイ（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）であることができる。ナビゲーションアレイ（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）に対するカップリング構成要素３１０、３１２の位置及び配向は既知であることができ、これにより、カップリング３０８（例えば、器具アダプタ３０２内に配置された器具３０６）によってアレイ３０４に取り付けられた器具３０６の位置及び配向は、アレイ３０４の位置及び配向から決定することができる。代替の実施形態では、第１の物体は、器具であることができ、これにより、器具は、器具アダプタ３０２を必要とせずに、カップリング３０８を介してナビゲーションアレイ３０４に直接結合され得る。本明細書では、第１のカップリング構成要素３１０に関連した第１の物体としての器具アダプタ３０２及び第２のカップリング構成要素３１２に関連した第２の物体としてのナビゲーションアレイ３０４を本明細書では参照しているが、他の実施形態では、器具アダプタ３０２は、第２のカップリング構成要素３１２に関連させられることができ、一方で、ナビゲーションアレイ３０４は、第１のカップリング構成要素３１０に関連させられることができる。
【0069】
図１６～図２１は、第１のカップリング構成要素３１０に関連した器具アダプタ３０２及び第２のカップリング構成要素３１２に関連したナビゲーションアレイ３０４の実施形態を示す。第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、図３～図１５を参照して上で詳細に説明された第１の構成要素及び第２の構成要素のものと同一であることができる。したがって、それらの構造、動作、及び使用の詳細な説明は、簡潔にするために、図１６～図２１の説明から省略する。
【0070】
図１６及び図１７は、本開示のカップリング３０８とともに使用することができるナビゲーションアレイ３０４の実施形態を示す。ナビゲーションアレイ３０４は、フレーム６０２を含むことができ、フレーム６０２は、その上に形成された、例えば、フレーム６０２内に一体的に形成されるか、又はそれに取り付けられた第２の構成要素３１２を有する。フレーム６０２は、１つ又は２つ以上の分岐部６０４を含むことができる。各分岐部６０４は、ナビゲーションシステムとともに使用するための球形基準又は他のマーカーを受容することができる取り付け特徴部６０６を有することができる。取り付け特徴部６０６は、互いに、及び／又はフレーム６０２に対して、所定の位置及び配向に配置することができる。取り付け特徴部６０６は、使用中に、それに取り付けられたマーカーをナビゲーションシステムの視野内に配置することができ、かつナビゲーションシステムによって捕捉された画像において識別することができるように、位置決めすることができる。非限定的な例として、マーカーは、赤外線反射体、ＬＥＤなどを含むことができる。分岐部６０４及び／又は取り付け特徴部６０６は、図示されたナビゲーションアレイ３０４のものとは異なる位置及び／又は配向を有するナビゲーションアレイ３０４上に配置することができる。例えば、図１６及び図１７に示されるナビゲーションアレイ３０４は、各分岐部が単一の取り付け特徴部６０６を有する３つの分岐部６０４を有するが、ナビゲーションアレイ３０４は、より多くの又はより少ない数の分岐部及び／又は取り付け特徴部を有することができる。ナビゲーションアレイ３０４は、慣性測定ユニット（inertial measurement unit、ＩＭＵ）、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、他のセンサ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサは、位置及び／又は配向情報をナビゲーションシステムに、例えば、ナビゲーションシステムの処理ユニットに送信することができる。
【0071】
図１６及び図１７に示されるナビゲーションアレイ３０４では、カップリング構成要素（例えば、上述の第１又は第２の構成要素）は、アレイの下面又は下部に配設することができる。例えば、カップリング３０８の第２の構成要素３１２は、ナビゲーションアレイ３０４の下部と一体的に形成されるか、又はそこに取り付けることができる。したがって、いくつかの実施形態では、ナビゲーションアレイ３０４は、カップリング３０８によって第１の物体に結合される第２の物体として機能することができる。図１６は、第２の構成要素３１２がフレーム６０２の下部に形成されたナビゲーションアレイ３０４の前面を示す。他の実施形態では、第２の構成要素３１２は、ナビゲーションアレイ３０４に対して異なる位置に配設することができる。第２の構成要素３１２の角柱面５０２は、ナビゲーションアレイ３０４の前側に形成することができる。図１７は、第２の構成要素３１２がフレーム６０２の下部に形成されたナビゲーションアレイ３０４の裏側を示す。分かるように、第２のカップリング構成要素３１２の識別ピン８０２は、ナビゲーションアレイ３０４の裏側に見えることができる。
【0072】
図１８～図２１は、第１のカップリング構成要素３１０に関連した器具アダプタ３０２の実施形態の様々な図を示す。器具アダプタ３０２は、その第１の端部に器具リング３２２を有するアーム３２０を含むことができる。器具リング３２２に関する更なる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１７年５月３１日に出願された、Ｗｅｈｒｌｉらに対する「Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の米国特許出願公開第２０１８／０３４４３０１号に見出すことができる。器具リング３２２は、その中に器具を確実に受容するように構成することができる。
【0073】
第１のカップリング構成要素３１０は、アーム３２０の第２の端部に取り付けるか、又はその上に形成することができ、第２の端部は、アームの第１の端部の反対側にある。図１９は、器具３０２の側面図を示す。図１９に見られるように、第１の構成要素３１０は、アダプタ３０２と一体的に形成することができる。他の実施形態では、第１の構成要素３１０は、器具アダプタ３０２に溶接、螺合、接着、又は他の方法で取り付けることができる。ねじ４１０及びピン４１２は、器具アダプタ３０２のアーム３２０の長手方向軸に対して平行に延在することができる。言い換えれば、ねじ４１０、ピン４１２、及びアーム３２０は各々、Ｘ軸に対して平行に、かつＸ軸に沿って延在することができる。他の実施形態では、器具アダプタ３０２は、器具アーム３２０がねじ４１０及びピン４１２に対して斜めの角度で延在することができるように、異なる幾何学的構成を有することができる。
【0074】
図２０は、第１の構成要素３１０を有する器具アダプタ３０２を斜視図で示しており、第１の構成要素３１０の裏面４３２が見えている。図２１は、第１の構成要素３１０の正面図（すなわち、Ｘ軸が紙面に対して垂直に延在する、ＺＹ平面を示す図）によって器具アダプタ３０２を示す。示されるように、第１の円筒面４０４の長手方向軸（すなわち、Ｚ軸）は、図２１の紙面に対して垂直に延在するアダプタアーム３２０の長手方向軸に対して垂直に配設することができる。他の実施形態では、第１の構成要素３１０は、アダプタアーム３２０に対して、より広くは、器具アダプタ３０２及び／又はその中に配設された器具に対して、異なる位置関係で配設することができる。
【0075】
図２２～図２６は、第１の物体を第２の物体に、例えば、器具をナビゲーションアレイに取り付けるためにカップリング３０８を使用する方法の実施形態を示す。以下に示されたもの以外に、記載された方法の工程は様々な順序で行うことができ、１つ又は２つ以上の工程を省略又は追加することができる。追加的に、図面に示された器具は、単なる例であり、器具の代替的な実施形態、例えば、異なる第１及び／又は第２の物体などを、以下に記載される工程に関連して使用することができる。各工程順序の詳細な説明は、簡潔にするために、ここでは省略する。
【0076】
使用中、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、第１の物体（例えば、器具アダプタ３０２）と第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）との間のすべての自由度をロックし、かつ第１の物体及び第２の物体を既知の固定された相対位置及び配向に位置決めするために、互いに結合させることができる。以下で詳細に説明するように、第１の構成要素３１０は、第２の構成要素３１２と整列させることができる。次いで、第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２と接触させることができ、これにより、第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２に対して着座又は配置される。次いで、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、第２の物体への第１の物体のカップリングを完了するために嵌合させるか、又は固定させることができる。
【0077】
図２２及び図２３に示すように、第１の構成要素３１０は、第２の構成要素３１２と整列させることができる。より具体的には、第１のカップリング構成要素３１０から延在するねじ４１０は、第２の構成要素３１２の第１の開口部５１４と整列させることができる。第１の構成要素３１０から延在するピン４１２は、第２の構成要素３１２の第２の開口部５１６と整列させることができる。第２の物体３０４、より具体的には第２のカップリング構成要素３１２の適切な配向は、例えば、識別ピン８０２が第２の構成要素３１２の裏面５２０の下部に見えることを確認することによって、視覚的に確認することができる。
【0078】
次に、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を近づけることができ、これにより、第１のカップリング構成要素３１０の円筒面４０４を第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２に対して配置又は着座させることができる。図２４及び図２５は、第２の構成要素３１２に対して着座した第１の構成要素３１０を示す。ねじ４１０を第１の開口部５１４内に受容することができ、ピン４１２を第２の開口部５１６内に受容することができる。図１４を参照してより詳細に上述したように、着座した構成では、ピン４１２の遠位表面１００２及びねじ４１０の遠位表面４２１は、第２の構成要素３１２の裏面５２０と同一平面上にあることができる。いくつかの実施形態では、これは、ねじ４１０のねじ付き部分４２２が第１の開口部５１４と完全にねじ係合させられていないことを証明することができる。図２５に見られるように、ねじアセンブリ４１４、より具体的には、ハンドル４１８の平面状表面４２４は、第１の構成要素３１０の裏面４３２から所定の距離だけ離れていることができる。ねじポスト４２０の一部分は、ハンドル４１８と裏面との間で第１の構成要素３１０の裏面４３２から近位に延在していることができる。いくつかのそのような実施形態では、第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２に対して着座した状態で、ハンドル４１８の平面状表面４２４は、第１の構成要素の裏面４３２に対して平行であることができるが、そこから取り外すことができる。
【0079】
第１の構成要素３１０が第２の構成要素３１２に対して配置されると、第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２と結合するために力を加えることができる。いくつかの実施形態では、ハンドル４１８は、ねじ４１０を第１の方向に駆動するために第１の方向に回転させることができる。ねじ４１０を第１の方向に回転させることにより、ねじを第１の開口部５１４を通って遠位に移動させることができる。ねじ４１０のねじ付き部分４２２は、第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８と螺合係合することができる。ねじ４１０を駆動することは、第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２に嵌合させ、それによって第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２に対して固定することができる。いくつかの実施形態では、ハンドル４１８は、平面状表面４２４が第１の構成要素３１０の裏面４３２に当接するまで、第１の方向に回転させることができる。より具体的には、ねじ４１０を駆動することは、円筒面４０４を第２のカップリング構成要素３１２の角柱面５０２に対してしっかりと引き付け、ロックすることができる。上述のように、いくつかの例では、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を固定することは、第１及び第２の構成要素３１０、３１２の完璧に整列した構成をもたらすことができるが、他の例では、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、不完全な整列で固定され得る。それに関係なく、カップリング３０８を固定した後、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、それらの間の無視できる遊び又は相対移動を伴う既知の位置及び配向にあることができる。
【0080】
いくつかの実施形態では、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動は、ねじ付き部分４２２の全長（すなわち、ねじ付き部分の近位端４２２ｐからねじ付き部分の遠位端４２２ｄまで）が、第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８の対応するねじ山と係合したときに、すべての６つの自由度で限定されることができる。ねじ４１０のねじ付き部分４２２の長さは、結合中に様々な機能を達成するように選択することができる。例えば、長さは、第１のカップリング構成要素３１０が第２のカップリング構成要素３１２内に着座したときに、ねじ付き部分４２２の遠位端４２２ｄが第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８のねじ山と係合するように選択することができる。そのような構成では、ねじ山の係合は、結合中にカップリング構成要素３１０、３１２を引き寄せ、分離中にカップリング構成要素を引き離すことを助けるために機械的利点を提供することができる。
【0081】
図２６～図３０は、完全に嵌合した位置又は固定された位置にあるカップリング３０８を用いて器具アダプタ３０２に結合されたナビゲーションアレイ３０４の様々な図を示す。ねじ４１０のねじなし遠位端４２０ｄは、第２の構成要素３１２の裏面５２０を越えて延在することができる。いくつかの実施形態では、これは、２つの構成要素間の相対移動が十分にブロック又は限定されるように、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２が結合されているという視覚的な確認として機能することができる。ねじアセンブリ４１４の平面状表面４２４は、第１の構成要素３１０の裏面４３２に当接して第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２に押し付けることができる。
【0082】
上で詳細に論じたように、ねじ４１０を回転させることは、第２のカップリング３１２の第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８と係合することができ、Ｘ軸及びＹ軸に沿った並びにそれらを中心とする第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対運動をブロックすることができる。Ｚ軸を中心とした相対回転もブロックすることができる。ねじ４１０が第１の開口部５１４のねじ付き表面５１８と係合すると、第１の構成要素３１０と第２の構成要素３１２との間の相対移動が、摩擦力によって存在する限り、第２の開口部５１６内に受容されたピン４１２は、上述のように、Ｚ軸に沿ったそのような相対運動を更に制限することができる。
【0083】
更に、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、既知の位置及び／又は配向で結合させることができ、これにより、関連した第１の物体（例えば、器具アダプタ３０２）が、関連した第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ３０４）が互いに対して既知の位置及び／又は配向に存在する。したがって、ナビゲーションアレイ３０４は、器具アダプタ３０２及び／又はその中に配設された器具３０６を正確かつ精確に位置付けかつナビゲートするためにナビゲーションシステム３０７とともに使用することができる。本明細書で提供される説明は、カップリング３０８の構成要素に関連した器具アダプタ３０２を論じているが、器具は、器具アダプタを使用することなく、カップリング３０８の構成要素と直接関連させることができる。言い換えれば、カップリング３０８の第１の構成要素３１０又は第２の構成要素３１２は、器具に取り付けるか、又は他の方法で器具上に配設することができる。このようにして、器具は、カップリング３０８を使用してナビゲーションアレイ３０４（又は他の物体）に直接結合することができる。
【0084】
第１の構成要素３１０を第２の構成要素３１２から分離することは、ねじ４１０を第１の開口部５１４のねじ付き内面５１８から係合解除することによって達成することができる。いくつかの実施形態では、これは、ハンドル４１８を第２の方向に回転させて、ねじ４１０を第２の方向に回転させることを含むことができる。より具体的には、ねじ４１０が第２の方向に回転すると、ねじ４１０のねじ付き部分４２２は開口部５１４を通って近位に移動することができ、これにより、ねじ付き部分４２２の近位端が第１の開口部５１４のねじ付き表面５１８から出ることができる。第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２は、ねじ付き部分の遠位端４２２ｄが第１の開口部５１４のねじ付き表面５１８から出るときに、完全に分離することができる。次いで、第１の構成要素３１０は、第２の構成要素３１２から離れて移動することができる。いくつかの実施形態では、第１の構成要素３１０及び第２の構成要素３１２を分離することは、ねじアセンブリ４１４のハンドル４１８の開口部４３０のうちの１つ又は２つ以上を通して器具を挿入し、器具を回転させ、それによってハンドル４１８に印加されるトルクを増大させることを含むことができる。
【0085】
図３１～図３３は、カップリング１３０８の代替的実施形態を示す。以下で示される場合を除いて、この実施形態の構造、動作、及び使用は、上で説明したカップリング３０８のものに類似するか、又は同一である。したがって、当該構造、動作、及び使用の詳細な説明は、簡潔にするために、ここでは省略する。
【0086】
カップリング１３０８は、第１の物体（例えば、器具アダプタ１３０２）に関連した第１の構成要素１３１０と、第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ１３０４）に関連した第２の構成要素１３１２とを含むことができる。図３１を参照すると、第１のカップリング構成要素１３１０は、円筒面１４０４、ねじ１４１０、及びピン１４１２を含むことができる。ねじ１４１０は、円筒面１４０４の平面インレイ１４１６から延在することができる。平面インレイ１４１６は、それから延在するねじ１４１０を取り囲む円筒面の領域のみに及ぶように構成することができる。したがって、ピン１４１０は、円筒面１４０４の凸部分から延在することができる。
【0087】
図３２及び３３は、カップリング１３０８によって第２の物体（例えば、ナビゲーションアレイ１３０４）に結合された第１の物体（例えば、器具アダプタ１３０２）を示す。上述のカップリング３０８と同様に、第１の構成要素１３１０は、第１の構成要素１３１０と第２の構成要素１３１２との間に無視できる遊びがあるように、すべての６つの自由度における相対運動を限定するように第２の構成要素１３１２に結合することができる。したがって、器具アダプタ１３０２及びナビゲーションアレイ１３０４は、カップリング１３０８によって既知の配向に結合することができる。器具１３０６は、器具１３０６の位置をナビゲーションアレイ１３０４を使用して正確かつ精確に追跡することができるように、器具アダプタ１３０２内に受容することができる。
【0088】
前述から明らかなように、少なくともいくつかの実施形態では、本明細書に開示されるシステム及び方法は、外科用器具の正確かつ精確なナビゲーションのために最小限の遊び及び固有の配向で器具及び／又は器具アダプタとナビゲーションアレイとを結合するために完全に画定されたインターフェースを有するカップリングを提供することができる。
【0089】
以上、特定の実施形態を記載したが、記載された概念の趣旨及び範囲内で多くの変更がなされ得る点を理解されたい。したがって、本開示は記載された実施形態に限定されるものではなく、以下の「特許請求の範囲」の文言によって定義される完全な範囲を有するものであることが意図される。上記の実施形態は、ナビゲーションアレイを器具又は器具アダプタに結合するカップリング３０８を説明している。これは１つの企図される使用法であるが、本開示の方法及び装置は、他の物体との使用に同等に適合させることができる。したがって、本明細書に記載の装置及び構成要素は、様々な用途における使用に適した様々なサイズ及び材料で形成することができる。
【0090】
当業者は、上記で説明された実施形態に基づき、更なる特徴及び利点を理解するであろう。したがって、本開示は、具体的に示され、かつ説明されている内容によって限定されるものではない。本明細書で引用されるすべての刊行物及び参考文献は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
【0091】
〔実施の態様〕
（１） 第１の物体及び第２の物体を取り付けるためのカップリングであって、
前記第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素であって、前記第１のカップリング構成要素が円筒面を有し、前記円筒面からねじ及びピンが延在する、第１のカップリング構成要素と、
前記第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素であって、前記第２のカップリング構成要素が、角柱面、前記ねじを受容するように構成された第１の開口部、及び前記ピンを受容するように構成された第２の開口部を有する、第２のカップリング構成要素と、を備え、
前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間の相対運動が、すべての６つの自由度において限定されるように、互いに嵌合するように適合されている、カップリング。
（２） 前記ピンが、近位端、遠位端、及び前記ピンの前記遠位端の近位に位置する直径減少部分を含む、実施態様１に記載のカップリング。
（３） 前記ピンの前記遠位端が、トーラス形状である、実施態様２に記載のカップリング。
（４） 前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素が嵌合されたときに、前記ピンの前記直径減少部分の少なくとも一部分が、前記第２のカップリング構成要素の前記第２の開口部内に配設されるように構成されている、実施態様２に記載のカップリング。
（５） 前記ピンが、前記円筒面の長手方向軸に沿った前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間の相対移動を制限するように構成されている、実施態様４に記載のカップリング。
（１） 第１の物体及び第２の物体を取り付けるためのカップリングであって、
前記第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素であって、前記第１のカップリング構成要素が円筒面を有し、前記円筒面からねじ及びピンが延在する、第１のカップリング構成要素と、
前記第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素であって、前記第２のカップリング構成要素が、角柱面、前記ねじを受容するように構成された第１の開口部、及び前記ピンを受容するように構成された第２の開口部を有する、第２のカップリング構成要素と、を備え、
前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間の相対運動が、すべての６つの自由度において限定されるように、互いに嵌合するように適合されている、カップリング。
（２） 前記ピンが、近位端、遠位端、及び前記ピンの前記遠位端の近位に位置する直径減少部分を含む、実施態様１に記載のカップリング。
（３） 前記ピンの前記遠位端が、トーラス形状である、実施態様２に記載のカップリング。
（４） 前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素が嵌合されたときに、前記ピンの前記直径減少部分の少なくとも一部分が、前記第２のカップリング構成要素の前記第２の開口部内に配設されるように構成されている、実施態様２に記載のカップリング。
（５） 前記ピンが、前記円筒面の長手方向軸に沿った前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間の相対移動を制限するように構成されている、実施態様４に記載のカップリング。
【0092】
（６） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の前記ピンが前記第２の構成要素の前記第２の開口部内に受容されたときに、前記ピンと前記第２の開口部の内面との間にクリアランスが存在するように構成されている、実施態様２に記載のカップリング。
（７） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が、前記第１のカップリング構成要素に対する前記第２のカップリング構成要素の移動を限定するために前記ピンの前記遠位端が前記第２の開口部の前記内面に接触することができるように構成されている、実施態様６に記載のカップリング。
（８） 前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、第１の接触線及び第２の接触線が前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間に延在するように互いに嵌合するように適合されている、実施態様１に記載のカップリング。
（９） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記第１のカップリング構成要素の前記円筒面と前記第２のカップリング構成要素の前記角柱面との間に延在する、実施態様８に記載のカップリング。
（１０） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の実質的に全長に沿って延在する、実施態様８に記載のカップリング。
（７） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が、前記第１のカップリング構成要素に対する前記第２のカップリング構成要素の移動を限定するために前記ピンの前記遠位端が前記第２の開口部の前記内面に接触することができるように構成されている、実施態様６に記載のカップリング。
（８） 前記第１のカップリング構成要素及び前記第２のカップリング構成要素は、第１の接触線及び第２の接触線が前記第１のカップリング構成要素と前記第２のカップリング構成要素との間に延在するように互いに嵌合するように適合されている、実施態様１に記載のカップリング。
（９） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記第１のカップリング構成要素の前記円筒面と前記第２のカップリング構成要素の前記角柱面との間に延在する、実施態様８に記載のカップリング。
（１０） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の実質的に全長に沿って延在する、実施態様８に記載のカップリング。
【0093】
（１１） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の中央線の両側に位置する、実施態様１０に記載のカップリング。
（１２） 前記角柱面が、第１の端部と、第２の端部とを含み、前記第１の端部と前記第２の端部との間に第１の側壁及び第２の側壁が延在し、前記第１の側壁及び前記第２の側壁が、前記角柱面のバックストップに対してある角度で延在する、実施態様８に記載のカップリング。
（１３） 前記第１の接触線が、前記角柱面の前記第１の側壁に沿って延在し、前記第２の接触線が、前記角柱面の前記第２の側壁に沿って延在する、実施態様１２に記載のカップリング。
（１４） 前記第１の物体が、外科用器具であり、前記第２の物体が、ナビゲーションアレイである、実施態様１に記載のカップリング。
（１５） 前記ねじが、近位端、遠位端、及び前記ねじの前記遠位端の近位に位置するねじ付き部分を有するポストを含む、実施態様１に記載のカップリング。
（１２） 前記角柱面が、第１の端部と、第２の端部とを含み、前記第１の端部と前記第２の端部との間に第１の側壁及び第２の側壁が延在し、前記第１の側壁及び前記第２の側壁が、前記角柱面のバックストップに対してある角度で延在する、実施態様８に記載のカップリング。
（１３） 前記第１の接触線が、前記角柱面の前記第１の側壁に沿って延在し、前記第２の接触線が、前記角柱面の前記第２の側壁に沿って延在する、実施態様１２に記載のカップリング。
（１４） 前記第１の物体が、外科用器具であり、前記第２の物体が、ナビゲーションアレイである、実施態様１に記載のカップリング。
（１５） 前記ねじが、近位端、遠位端、及び前記ねじの前記遠位端の近位に位置するねじ付き部分を有するポストを含む、実施態様１に記載のカップリング。
【0094】
（１６） 前記第１のカップリング構成要素が、前記円筒面の反対側の裏面を含み、前記第１のカップリング構成要素の前記裏面が平坦な平面状表面である、実施態様１に記載のカップリング。
（１７） 前記第１のカップリング構成要素は、前記ねじが前記第１のカップリング構成要素の前記裏側に対して垂直に前記第１のカップリング構成要素を通って延在するように、前記ねじを受容するように構成された貫通孔を含む、実施態様１６に記載のカップリング。
（１８） 第１の物体及び第２の物体を結合する方法であって、
前記第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素及び前記第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素を整列させることであって、前記第１のカップリング構成要素が円筒面を有し、前記円筒面からねじ及びピンが延在し、前記第２のカップリング構成要素が、角柱面、第１の開口部、及び第２の開口部を有する、整列させることと、
前記円筒面が前記角柱面に対して着座させられ、前記ねじが前記第１の開口部内に受容され、かつ前記ピンが前記第２の開口部内に受容されるように、前記第２の構成要素に対して前記第１のカップリング構成要素を前進させることと、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動が６つの自由度において限定されるように、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を固定することと、を含む、方法。
（１９） 前記ピンと前記第２の開口部の内面との間の接触によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を制限することを更に含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を固定することが、前記第１の開口部内で前記ねじを駆動することを更に含む、実施態様１８に記載の方法。
（１７） 前記第１のカップリング構成要素は、前記ねじが前記第１のカップリング構成要素の前記裏側に対して垂直に前記第１のカップリング構成要素を通って延在するように、前記ねじを受容するように構成された貫通孔を含む、実施態様１６に記載のカップリング。
（１８） 第１の物体及び第２の物体を結合する方法であって、
前記第１の物体に関連した第１のカップリング構成要素及び前記第２の物体に関連した第２のカップリング構成要素を整列させることであって、前記第１のカップリング構成要素が円筒面を有し、前記円筒面からねじ及びピンが延在し、前記第２のカップリング構成要素が、角柱面、第１の開口部、及び第２の開口部を有する、整列させることと、
前記円筒面が前記角柱面に対して着座させられ、前記ねじが前記第１の開口部内に受容され、かつ前記ピンが前記第２の開口部内に受容されるように、前記第２の構成要素に対して前記第１のカップリング構成要素を前進させることと、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動が６つの自由度において限定されるように、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を固定することと、を含む、方法。
（１９） 前記ピンと前記第２の開口部の内面との間の接触によって、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を制限することを更に含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を固定することが、前記第１の開口部内で前記ねじを駆動することを更に含む、実施態様１８に記載の方法。
【0095】
（２１） 前記ねじを駆動することが、少なくとも５つの自由度における前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を防止する、実施態様２０に記載の方法。
（２２） 前記ピンが、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を嵌合させるために前記ねじを駆動した後の前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を限定する、実施態様２０に記載の方法。
（２３） 前記ピンが、前記第２の開口部の内面に接触し、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を限定する、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の限定された前記相対移動が、前記円筒面の長手方向軸に沿ったものである、実施態様２２に記載の方法。
（２５） 前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを嵌合させるために前記ねじを駆動することが、前記ねじのねじ付き部分が前記第１の開口部のねじ付き内面と完全に係合するように、前記ねじを第１の方向に回転させることを更に含む、実施態様２０に記載の方法。
（２２） 前記ピンが、前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素を嵌合させるために前記ねじを駆動した後の前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を限定する、実施態様２０に記載の方法。
（２３） 前記ピンが、前記第２の開口部の内面に接触し、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の相対移動を限定する、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間の限定された前記相対移動が、前記円筒面の長手方向軸に沿ったものである、実施態様２２に記載の方法。
（２５） 前記第１の構成要素と前記第２の構成要素とを嵌合させるために前記ねじを駆動することが、前記ねじのねじ付き部分が前記第１の開口部のねじ付き内面と完全に係合するように、前記ねじを第１の方向に回転させることを更に含む、実施態様２０に記載の方法。
【0096】
（２６） 前記ねじが前記第１の開口部の前記ねじ付き内面と完全に係合したとき、前記ねじのねじなし遠位端が、前記第２の構成要素の裏面を越えて延在する、実施態様２５に記載の方法。
（２７） 前記ねじを駆動することは、ねじアセンブリのハンドルの平面状表面が前記第１の構成要素の裏面に当接するまで、前記ハンドルを第１の方向に回転させることを含む、実施態様２０に記載の方法。
（２８） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が、前記第１の構成要素の前記円筒面と前記第２の構成要素の前記角柱面との間に延在する第１の接触線及び第２の接触線に沿って互いに接触する、実施態様１８に記載の方法。
（２９） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の中央線の両側に位置する、実施態様２８に記載の方法。
（２７） 前記ねじを駆動することは、ねじアセンブリのハンドルの平面状表面が前記第１の構成要素の裏面に当接するまで、前記ハンドルを第１の方向に回転させることを含む、実施態様２０に記載の方法。
（２８） 前記第１の構成要素及び前記第２の構成要素が、前記第１の構成要素の前記円筒面と前記第２の構成要素の前記角柱面との間に延在する第１の接触線及び第２の接触線に沿って互いに接触する、実施態様１８に記載の方法。
（２９） 前記第１の接触線及び前記第２の接触線が、前記円筒面の中央線の両側に位置する、実施態様２８に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図7A】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図13A】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【国際調査報告】