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特表2023-532977外科用ロボット位置決めシステム並びに関連する装置及び方法
(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】2023-08-01
(54)【発明の名称】外科用ロボット位置決めシステム並びに関連する装置及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 34/00 20160101AFI20230725BHJP
【ＦＩ】
A61B34/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023500259
(86)(22)【出願日】2021-07-06
(85)【翻訳文提出日】2023-02-03
(86)【国際出願番号】 US2021040498
(87)【国際公開番号】W WO2022010887
(87)【国際公開日】2022-01-13
(31)【優先権主張番号】63/048,620
(32)【優先日】2020-07-06
(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】518408589
【氏名又は名称】バーチャル インシジョン コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＶＩＲＴＵＡＬ ＩＮＣＩＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】ファリター、シェーン
(72)【発明者】
【氏名】ウッド、ネイサン
(72)【発明者】
【氏名】ワグナー、レイチェル
(72)【発明者】
【氏名】ダーラム、パーカー
(72)【発明者】
【氏名】カブリッチ、ルー
(72)【発明者】
【氏名】カールソン、ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ライヘンバッハ、マーク
(72)【発明者】
【氏名】チチェルキア、ロバート エム．
(72)【発明者】
【氏名】ホーン、カーステン
(57)【要約】
本明細書に開示される様々な実施形態は、外科処置中の外科用装置の肉眼的位置決めを支援する、外科用ロボット位置決めシステム及び装置に関する。例えば、ロボット外科用装置とともに使用するための肉眼的位置決めシステムは、位置決め体と、ヨー回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、ピッチ回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、ピッチ機構に動作可能に結合されたプランジ機構であって、摺動して、ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されている、プランジ機構と、を含むことができる。
【選択図】図３Ａ
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボット外科用装置とともに使用するための肉眼的位置決めシステムであって、前記システムが、（ａ）位置決め体と、
（ｂ）第１の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、
（ｃ）第２の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、
（ｄ）プランジ機構であって、前記プランジ機構がプランジ軸の長さに沿って移動することができるように前記ピッチ機構に摺動可能に結合され、前記ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されている、プランジ機構と、を備える、肉眼的位置決めシステム。
【請求項2】
前記ヨー機構が、前記位置決め体を前記第１の回転関節の周りに回転させるように構成された出力シャフトと動作可能に係合されたモータを更に備える、請求項１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項3】
前記ヨー機構が、（ａ）前記モータに結合された駆動歯車と、
（ｂ）前記駆動歯車と動作可能に係合された被駆動歯車と、
（ｃ）前記被駆動歯車に結合されたねじと、
（ｄ）前記出力シャフトに結合されたホイールであって、前記ねじと動作可能に係合されている、ホイールと、を更に備える、請求項２に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項4】
前記ピッチ機構が、前記プランジ機構を前記第２の回転関節の周りに回転させるように構成された湾曲した出力レールと動作可能に係合されたモータを更に備える、請求項１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項5】
前記ピッチ機構が、（ａ）前記モータに結合されたねじと、
（ｂ）前記ねじと動作可能に係合されたホイールと、
（ｃ）前記ホイールに動作可能に結合された回転可能な歯車であって、前記湾曲した出力レールと動作可能に係合されている、回転可能な歯車と、を更に備える、請求項４に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項6】
前記プランジ機構が、前記プランジ軸に沿って前記プランジ機構を並進移動させるように構成された細長い出力レールと動作可能に係合されたモータを更に備える、請求項１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項7】
前記プランジ機構が、前記ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されたクランプを更に備える、請求項１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項8】
前記第１の回転関節の第１の回転軸、前記第２の回転関節の第２の回転軸、及び前記プランジ軸が、単一の交点において交差する、請求項１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項9】
前記単一の交点において交差する光ビームを放射するように構成された２つ以上のレーザを更に備える、請求項８に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項10】
前記肉眼的位置決めシステム及び前記ロボット外科用装置に動作可能に結合されたコントローラを更に備え、前記肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置が、一緒に動作して、前記ロボット外科用装置を患者の体腔内に位置決めするように構成されている、請求項１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項11】
ロボット外科用装置とともに使用するための肉眼的位置決めシステムであって、前記システムが、（ａ）位置決め体と、
（ｂ）第１の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、
（ｃ）第２の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、
（ｄ）プランジ機構であって、前記プランジ機構がプランジ軸の長さに沿って移動することができるように前記ピッチ機構に摺動可能に結合され、前記プランジ軸の前記長さに沿って前記ロボット外科用装置を並進移動させるように構成されている、プランジ機構と、を備え、
（ｅ）前記ロボット外科用装置が、前記プランジ機構に動作可能に結合されており、前記ロボット外科用装置が、
（ｉ）装置本体と、
（ｉｉ）前記装置本体に動作可能に結合されたアームであって、エンドエフェクタを備える、アームと、を備え、
前記ロボット外科用装置が、前記アーム及び前記装置本体の少なくとも一部分が患者の体腔内に位置決め可能であるように、前記患者の挿入点を通して位置決め可能である、肉眼的位置決めシステム。
【請求項12】
前記第１の回転関節の第１の回転軸、前記第２の回転関節の第２の回転軸、及び前記プランジ軸が、単一の交点で交差する、請求項１１に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項13】
前記単一の交点が、前記ロボット外科用装置の一部分に沿ったある点に配設される、請求項１２に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項14】
前記単一の交点が、患者の挿入点に配設され、前記アームが、前記単一の交点を通して部分的に配設される、請求項１２に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項15】
前記挿入点が、切開部又は自然開口部を含む、請求項１４に記載の肉眼的位置決めシステム。
【請求項16】
内部ロボット外科用装置とともに使用するための外部肉眼的位置決めシステムであって、前記システムが、（ａ）支持アームと、
（ｂ）前記支持アームに動作可能に結合された位置決め体と、
（ｃ）第１の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、
（ｄ）第２の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、
（ｅ）プランジ機構であって、前記プランジ機構がプランジ軸の長さに沿って移動することができるように前記ピッチ機構に摺動可能に結合され、前記内部ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されている、プランジ機構と、
（ｆ）前記第１の回転関節の回転軸、前記第２の回転関節の回転軸、及び前記プランジ軸の単一の交点と、を備える、外部肉眼的位置決めシステム。
【請求項17】
前記支持アームが、（ａ）ベッドレールと結合するように構成されたクランプと、
（ｂ）前記クランプに結合されたロッドと、
（ｃ）第３の回転関節において前記ロッドに動作可能に結合された第１の細長いアームと、
（ｄ）第４の回転関節において前記第１の細長いアームに動作可能に結合され、かつ第５の回転関節において前記位置決め体に動作可能に結合された第２の細長いアームと、を更に備える、請求項１６に記載の外部肉眼的位置決めシステム。
【請求項18】
前記第３の回転関節、前記第４の回転関節、及び前記第５の回転関節が、それぞれ平行軸の周りに回転するように構成されている、請求項１７に記載の外部肉眼的位置決めシステム。
【請求項19】
前記ロボット外科用装置が、少なくとも１つのアームを備え、前記外部肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置が、一緒に動作して、前記ロボット外科用装置を患者の体腔内に位置決めするように構成されている、請求項１６に記載の外部肉眼的位置決めシステム。
【請求項20】
（ａ）前記外部肉眼的位置決めシステム及び前記ロボット外科用装置に動作可能に結合された中央処理ユニットであって、前記外部肉眼的位置決めシステム及び前記ロボット外科用装置に制御命令を送信するように構成されたソフトウェアを備える、中央処理ユニットと、（ｂ）前記中央処理ユニットに動作可能に結合されたコントローラと、を更に備える、請求項１９に記載の外部肉眼的位置決めシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年７月６日に出願された「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題された米国仮出願第６３／０４８，６２０号に対する、米国特許法§１１９（ｅ）に基づく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、２０２０年７月６日に出願された「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題された米国仮出願第６３／０４８，６２０号に対する、米国特許法§１１９（ｅ）に基づく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】
本明細書の様々な実施形態は、ロボット外科用システムに関するものであり、より具体的には、外科処置中の外科用装置の肉眼的位置決めを支援する、外科用ロボット位置決めシステム及び装置に関する。肉眼的位置決めシステムとインビボの外科用装置との組み合わせは、インビボの装置サイズを増加させることなく、該装置の自由度の増加をもたらす。
【背景技術】
【0003】
現在ロボット手術に使用されている既知の位置決めシステムは、大型で煩雑である。例えば、Ｄａ Ｖｉｎｃｉ ＳＰ外科システム（商標）は、手術室のかなりの部分を占め、手術部位の上に混雑した空間を生じさせ、早稲田大学によって作成されたシステムは、必要以上に大きいプロファイルを作り出す嵩高いモータハウジングを有する。更なる例では、Ｒａｖｅｎ（商標）は、（上記の他の２つのシステムで使用されるインビボのロボットシステムとは対照的に）単一のツールを挿入することによって、現在の腹腔鏡技術を模倣している。
【0004】
これらの既知のシステムのうちの特定のものは、患者の腹腔の範囲に到達するために使用することができる、既知の一般的な球状機構を含む。「球状機構」は、物理的機構又はソフトウェアアプリケーションであり、全てのエンドエフェクタ運動に単一の点を通過させ、それによって、外科システムが、単一の枢軸点としての役割を果たす、切開部を通して処置を行う長い剛性ツールを使用することを可能にする。一例として、ＣＯＢＲＡＳｕｒｇｅ及びＲａｖｅｎは、どちらも機械的球状機構を有するが、Ｄａ Ｖｉｎｃｉは、ソフトウェアベースの球状機構を有する。
【0005】
当技術分野では、改善された位置決めシステムに対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【0006】
本明細書では、インビボの外科用装置などのロボット外科用装置とともに使用するための様々な肉眼的位置決めシステムについて論じる。
【0007】
実施例１では、ロボット外科用装置とともに使用するための肉眼的位置決めシステムは、位置決め体と、第１の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、第２の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、プランジ機構であって、プランジ機構がプランジ軸の長さに沿って移動することができるようにピッチ機構に摺動可能に結合され、ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されている、プランジ機構と、を備える。
【0008】
実施例２は、ヨー機構が、位置決め体を第１の回転関節の周りに回転させるように構成された出力シャフトと動作可能に係合されたモータを更に備える、実施例１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0009】
実施例３は、ヨー機構が、モータに結合された駆動歯車と、駆動歯車と動作可能に係合された被駆動歯車と、被駆動歯車に結合されたねじと、出力シャフトに結合されたホイールであって、ねじと動作可能に係合されている、ホイールと、を更に備える、実施例２に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0010】
実施例４は、ピッチ機構が、プランジ機構を第２の回転関節の周りに回転させるように構成された湾曲した出力レールと動作可能に係合されたモータを更に備える、実施例１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0011】
実施例５は、ピッチ機構が、モータに結合されたねじと、ねじと動作可能に係合されたホイールと、ホイールに動作可能に結合された回転可能な歯車であって、湾曲した出力レールと動作可能に係合されている、回転可能な歯車と、を更に備える、実施例４に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0012】
実施例６は、プランジ機構が、プランジ軸に沿ってプランジ機構を並進移動させるように構成された細長い出力レールと動作可能に係合されたモータを更に備える、実施例１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0013】
実施例７は、プランジ機構が、ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されたクランプを更に備える、実施例１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0014】
実施例８は、第１の回転関節の第１の回転軸、第２の回転関節の第２の回転軸、及びプランジ軸が、単一の交点において交差する、実施例１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0015】
実施例９は、単一の交点において交差する光ビームを放射するように構成された２つ以上のレーザを更に備える、実施例８に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0016】
実施例１０は、肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置に動作可能に結合されたコントローラを更に備え、肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置が、一緒に動作して、ロボット外科用装置を患者の体腔内に位置決めするように構成されている、実施例１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0017】
実施例１１では、ロボット外科用装置とともに使用するための肉眼的位置決めシステムは、位置決め体と、第１の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、第２の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、プランジ機構であって、プランジ機構がプランジ軸の長さに沿って移動することができるようにピッチ機構に摺動可能に結合され、ロボット外科用装置をプランジ軸の長さに沿って並進移動させるように構成されている、プランジ機構と、プランジ機構に動作可能に結合されたロボット外科用装置であって、ロボット外科用装置は、装置本体と、装置本体に動作可能に結合されたアームであって、エンドエフェクタを備える、アームと、を備える、ロボット外科用装置と、を備え、ロボット外科用装置は、アーム及び装置本体の少なくとも一部分が患者の体腔内に位置決め可能であるように、挿入点を通して患者内に位置決め可能である。
【0018】
実施例１２は、第１の回転関節の第１の回転軸、第２の回転関節の第２の回転軸、及びプランジ軸が、単一の交点で交差する、実施例１１に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0019】
実施例１３は、単一の交点が、ロボット外科用装置の一部分に沿ったある点に配設される、実施例１２に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0020】
実施例１４は、単一の交点が、患者の挿入点に配設され、アームが、単一の交点を通して部分的に配設される、実施例１２に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0021】
実施例１５は、挿入点が、切開部又は自然開口部を含む、実施例１４に記載の肉眼的位置決めシステムに関する。
【0022】
実施例１６では、内部ロボット外科用装置とともに使用するための外部肉眼的位置決めシステムは、支持アームと、支持アームに動作可能に結合された位置決め体と、第１の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構と、第２の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構と、プランジ機構であって、プランジ機構がプランジ軸の長さに沿って移動することができるようにピッチ機構に摺動可能に結合され、内部ロボット外科用装置に結合可能であるように構成されている、プランジ機構と、第１の回転関節の回転軸、第２の回転関節の回転軸、及びプランジ軸の単一の交点と、を備える。
【0023】
実施例１７は、支持アームが、ベッドレールと結合するように構成されたクランプと、クランプに結合されたロッドと、第３の回転関節においてロッドに動作可能に結合された第１の細長いアームと、第４の回転関節において第１の細長いアームに動作可能に結合され、かつ第５の回転関節において位置決め体に動作可能に結合された第２の細長いアームと、を更に備える、実施例１６に記載の外部肉眼的位置決めシステムに関する。
【0024】
実施例１８は、第３の回転関節、第４の回転関節、及び第５の回転関節が、それぞれ平行軸の周りに回転するように構成されている、実施例１７に記載の外部肉眼的位置決めシステムに関する。
【0025】
実施例１９は、ロボット外科用装置が、少なくとも１つのアームを備え、外部肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置が、一緒に動作して、ロボット外科用装置を患者の体腔内に位置決めするように構成されている、実施例１６に記載の外部肉眼的位置決めシステムに関する。
【0026】
実施例２０は、外部肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置に動作可能に結合された中央処理ユニットであって、外部肉眼的位置決めシステム及びロボット外科用装置に制御命令を送信するように構成されたソフトウェアを備える、中央処理ユニットと、中央処理ユニットに動作可能に結合されたコントローラと、を更に備えている、実施例１９に記載の外部肉眼的位置決めシステムに関する。
【0027】
実施例２１では、手術を行うための方法は、第１の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構を第１の回転関節において回転させることと、第２の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構を第２の回転関節において回転させることと、プランジ軸の長さに沿って、ピッチ機構に動作可能に結合されたプランジ機構を摺動させることと、を含み、ロボット外科用装置は、プランジ軸の長さに沿ってロボット外科用装置とともに摺動するように構成されている。
【0028】
実施例２２では、手術を行うための方法は、位置決め体に動作可能に結合された支持アームの第１のアームを調整することと、第１の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたヨー機構を第１の回転関節において回転させることと、第２の回転関節において位置決め体に動作可能に結合されたピッチ機構を第２の回転関節において回転させることと、プランジ軸の長さに沿って、ピッチ機構に動作可能に結合されたプランジ機構を摺動させることであって、ロボット外科用装置が、プランジ軸の長さに沿ってロボット外科用装置とともに摺動するように構成されている、摺動させることと、ロボット外科用装置を第１の回転関節の回転軸、第２の回転関節の回転軸、及びプランジ軸の単一の交点で位置合わせすることと、を含む。
【0029】
複数の実施形態が開示されるが、更に他の実施形態は、例示的な実施形態を示し、説明する以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。理解されるように、様々な実施形態は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な実装形態において修正することができる。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】一実施形態による、ロボット外科用システムである。
【図2A】一実施形態による、インビボのロボット装置に結合されたロボット外科用装置位置決めシステムの斜視図である。
【図2B】一実施形態による、患者の腔内に配設されるインビボのロボット装置に結合された肉眼的位置決めシステムの詳細図である。
【図3A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムの詳細斜視図である。
【図3B】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムの別の詳細斜視図である。
【図4A】一実施形態による、インビボのロボット装置に結合された肉眼的位置決めシステムの作業空間の詳細斜視図である。
【図5】一実施形態による、カメラを備えたインビボのロボット装置に結合された肉眼的位置決めシステムの詳細側面図である。
【図6A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのヨー機構及び支持アームの斜視図である。
【図7A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのヨー機構の斜視図である。
【図8A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのピッチ機構の斜視図である。
【図9A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのプランジ機構の斜視図である。
【図10】一実施形態による、ロボット外科用装置の位置決めシステムである。
【図11A】一実施形態による、係止解除位置にある肉眼的位置決めシステムのクランプ機構の詳細図である。
【図12】一実施形態による、レーザを備えたロボット外科用装置位置決めシステムである。
【図13A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのピッチ機構の斜視図である。
【図13B】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのプランジ機構の斜視図である。
【図14A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムの斜視図である。
【図15A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのプランジ機構のレールの詳細図である。
【図16】一実施形態による、インビボのロボット装置に結合されたロボット外科用装置位置決めシステムの斜視図である。
【図17A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムの詳細斜視図である。
【図17B】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムの別の詳細斜視図である。
【図18A】一実施形態による、インビボのロボット装置に結合された肉眼的位置決めシステムの作業空間の詳細斜視図である。
【図19A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのヨー機構及び支持アームの斜視図である。
【図20A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのヨー機構の斜視図である。
【図21A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのピッチ機構の斜視図である。
【図21C】プランジ機構に接続されたピッチ機構のレールの詳細図である。
【図22A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのプランジ機構の斜視図である。
【図23】一実施形態による、ロボット外科用装置の位置決めシステムである。
【図24A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのクランプ機構の斜視図である。
【図25】一実施形態による、レーザを有するロボット外科用装置位置決めシステムである。
【図26A】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのピッチ機構の斜視図である。
【図26B】一実施形態による、肉眼的位置決めシステムのプランジ機構の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
本明細書に開示又は想到される様々な実施形態は、受動支持アームと、肉眼的位置決めロボット装置と、を含む、外科用ロボット位置決めシステムに関する。本明細書に更に詳細に記載されるように、精巧なインビボの外科用ロボット装置は、位置決めシステムを使用して外科用ロボット装置を患者の腔内にグローバルに配向することができるように、肉眼的位置決めロボット装置に結合可能である。
【0032】
本明細書に開示又は想到される様々な肉眼的位置決めシステム実装形態は、外科用装置を患者の腔の内側に自動的に全体的に位置決めするために使用することができる。本明細書で使用される場合、「肉眼的位置決め」は、（アーム又はエンドエフェクタなどの、かかる装置の特定の構成要素の正確な移動及び配置とは対照的に）全体的に移動可能な外科用装置の大まかな位置決めを意味することを意図している。既知のロボット外科用システムでは、外科処置中にそうした装置を肉眼的に位置決めすることは、困難なタスクであり得る。更に、（ロボット又は非ロボットシステムを使用する）低侵襲外科処置は、外科技術者が腹腔鏡などの外科用器具を再位置決めすることを頻繁に必要とする。かかる肉眼的再位置決めは、時間及び追加的な労力を費やす。場合によっては、外科技術者は、腹腔鏡検査において完全に訓練されていない、下級の医学生である。その結果、外科医からの再位置決め指示は、しばしば、手術部位を遮る、及び／又はぼやかせる結果となり、外科医から追加的な認識資源を必要とする。例えば、Ｄａ Ｖｉｎｃｉ（登録商標）システム並びに既知の単一切開外科用装置は、しばしば、複雑な処置を行っている間、患者、ロボットシステム、又は両方の手動による適時の再位置決めを必要とする。
【0033】
本明細書で想到される様々な肉眼的位置決めシステムは、外科用スタッフによる追加的な介入又は手動の再位置決めを伴うことなく、処置の全体を通じた外科用装置の肉眼的再位置決めを支援する。外科用装置は、例えば、切開部を通して位置決めされるように構成された装置本体、ロッド、又は管と、患者の腔内に全体的に位置決めされている装置本体又は管に結合又は位置決めされた少なくとも１つのロボットアームと、を有する、任意の外科用装置を含み得る。肉眼的位置決めシステムの実施形態は、ロボット腹腔鏡外科用ツールを含む腹腔鏡外科用ツールの挿入軸の周りの自由度、方位角、及び仰角、並びにロール及び並進を制御することができる。その結果、本明細書で開示及び想到される肉眼的位置決めシステムの実施形態は、高い操作可能性で、切開部、ポート、又はオリフィス（自然開口部を含む）を通して、外科用装置を腹腔などの患者の腔内に肉眼的に位置決めすることができ、外科スタッフにもたらされる手術の時間及びストレスを低減する。外部肉眼的位置決めシステムと内部外科用装置システムとの組み合わせによって、外科用ロボット／装置のサイズを増加させることなく、内部システムの自由度を効果的に増加させることを可能にする。
【0034】
一実装形態では、本明細書で説明及び想到される様々なシステム及び装置は、任意の単一部位の外科用装置とともに、又は突出体、ロッド、管、若しくは磁気ハンドルなどの利用可能な外部位置決め治具を備えたシステムとともに使用することができる。更に、本明細書に開示される位置決めシステムの様々な実施形態は、切開部、ポート、又はオリフィス（自然開口部を含む）を通して位置決めされる任意の他の既知の医療装置、システム、及び方法とともに使用することができることが理解される。例えば、本明細書に開示される様々な実施形態は、米国特許第８，９６８，３３２号（２０１５年３月３日に発行され、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第８，８３４，４８８号（２０１４年９月１６日に発行され、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第１０，３０７，１９９号（２０１９年６月４日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第９，５７９，０８８号（２０１７年２月２８日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」と題される）、米国特許出願第６１／０３０，５８８号（２００８年２月２２日に出願）、米国特許第８，３４３，１７１号（２０１３年１月１日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許第８，８２８，０２４号（２０１４年９月９日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許第９，９５６，０４３号（２０１８年５月１日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｆ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許出願第１５／９６６，６０６号（２０１８年４月３０日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題される）、米国特許出願第１２／１９２，６６３号（２００８年８月１５日に出願され、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｆｌａｔｉｏｎ，Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ，ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／０１８，５３０号（２０１６年２月８日に出願され、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｆｌａｔｉｏｎ，Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ，ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第８，９７４，４４０号（２０１５年３月１０日に発行され、「Ｍｏｄｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第８，６７９，０９６号（２０１４年３月２５日に発行され、「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許第９，１７９，９８１号（２０１５年１１月１０日に発行され、「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許第９，８８３，９１１号（２０１８年２月６日に発行され、「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許出願第１５／８８８，７２３号（２０１８年２月５日に出願され、「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許第８，８９４，６３３号（２０１４年１１月２５日に発行され、「Ｍｏｄｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第８，９６８，２６７号（２０１５年３月３日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｎａｔｕｒａｌ Ｏｒｉｆｉｃｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ」と題される）、米国特許第９，０６０，７８１号（２０１５年６月２３日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」と題される）、米国特許第９，７５７，１８７号（２０１７年９月１２日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」と題される）、米国特許第１０，３５０，０００号（２０１９年７月１６日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」と題される）、米国特許出願第１６／５１２，５１０号（２０１９年７月１６日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」と題される）、米国特許第９，０８９，３５３号（２０１５年７月２８日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第１０，１１１，７１１号（２０１８年１０月３０日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／１２３，６１９号（２０１８年９月６日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第９，７７０，３０５号（２０１７年９月２６日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／６６１，１４７号（２０１７年７月２７日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ＆Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ＆Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される）、米国特許出願第１３／８３３，６０５号（２０１３年３月１５日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１３／７３８，７０６号（２０１３年１月１０日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」と題される）、米国特許出願第１４／６６１，４６５号（２０１５年３月１８日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」と題される）、米国特許出願第１５／８９０，８６０号（２０１８年２月７日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」と題される）、米国特許第９，４９８，２９２号（２０１６年１１月２２日に発行され、「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｔｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第１０，２１９，８７０号（２０１９年３月５日に発行され、「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｔｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／２９３，１３５号（２０１９年３月３日に出願され、「Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｔｅ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第９，０１０，２１４号（２０１５年４月２１日に発行され、「Ｌｏｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第１０，４７０，８２８号（２０１９年１１月１２日に発行され、「Ｌｏｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／５９６，０３４号（２０１９年１０月８日に出願され、「Ｌｏｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第９，７４３，９８７号（２０１７年８月２９日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ，ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ」と題される）、米国特許出願第１５／６８７，７８７号（２０１７年８月２８日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ，ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ」と題される）、米国特許第９，８８８，９６６号（２０１８年２月１３日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｆｏｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題される）、米国特許出願第１５／８９４，４８９号（２０１８年２月１２日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｆｏｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題される）、米国特許出願第１４／２１２，６８６号（２０１４年３月１４日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１４／３３４，３８３号（２０１４年７月１７日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１４／８５３，４７７号（２０１５年９月１４日に出願され、「Ｑｕｉｃｋ－Ｒｅｌｅａｓｅ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／５０４，７９３号（２０１９年７月８日に出願され、「Ｑｕｉｃｋ－Ｒｅｌｅａｓｅ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第１０，３７６，３２２号（２０１９年８月１３日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／５３８，９０２号（２０１９年８月１３日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／２２７，８１３号（２０１６年８月３日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ
Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／５９９，２３１号（２０１７年５月１８日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／６８７，１１３号（２０１７年８月２５日に出願され、「Ｑｕｉｃｋ－Ｒｅｌｅａｓｅ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｔｏｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」と題される）、米国特許出願第１５／６９１，０８７号（２０１７年８月３０日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／８２６，１６６号（２０１７年１１月２９日に出願され、「Ｕｓｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈ ｕｓｅｒ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／８４２，２３０号（２０１７年１２月１４日に出願され、「Ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｏ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／１４４，８０７号（２０１８年９月２７日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｍｅｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／２４１，２６３号（２０１９年１月７日に出願され、「Ｓｉｎｇｌｅ－Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ Ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第７，４９２，１１６号（２００７年１０月３１日に出願され、「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される）、米国特許第７，７７２，７９６号（２００７年４月３日に出願され、「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される）、及び米国特許第８，１７９，０７３号（２０１１年５月１５日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ａｇｅｎｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、に開示される医療装置及びシステムのいずれかとともに使用され得、これらは全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／５９９，２３１号（２０１７年５月１８日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／６８７，１１３号（２０１７年８月２５日に出願され、「Ｑｕｉｃｋ－Ｒｅｌｅａｓｅ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｔｏｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」と題される）、米国特許出願第１５／６９１，０８７号（２０１７年８月３０日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎ Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／８２６，１６６号（２０１７年１１月２９日に出願され、「Ｕｓｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈ ｕｓｅｒ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１５／８４２，２３０号（２０１７年１２月１４日に出願され、「Ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｏ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／１４４，８０７号（２０１８年９月２７日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｍｅｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許出願第１６／２４１，２６３号（２０１９年１月７日に出願され、「Ｓｉｎｇｌｅ－Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ Ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐａｃｔ Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、米国特許第７，４９２，１１６号（２００７年１０月３１日に出願され、「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される）、米国特許第７，７７２，７９６号（２００７年４月３日に出願され、「Ｒｏｂｏｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される）、及び米国特許第８，１７９，０７３号（２０１１年５月１５日に発行され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ａｇｅｎｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される）、に開示される医療装置及びシステムのいずれかとともに使用され得、これらは全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0035】
上記の出願で開示された特定の装置及びシステムの実装形態は、患者の体腔内に位置決めすることができ、又は本明細書に開示又は想到される実施形態のうちのいずれかなどの位置決めシステムと組み合わせて、装置の一部分を体腔内に配置することができる。本明細書で使用される場合、「インビボ装置」は、患者の体腔内に位置決めされている間、ユーザによって少なくとも部分的に位置決め、操作、又は制御することができる任意の装置を意味し、体腔の開口部又はオリフィスを通して配設されるロッド、管、又は他のかかる構成要素などの支持構成要素に結合される任意の装置を含み、また、患者の体腔の壁に対して又は隣接して実質的に位置決めされた任意の装置を含み、更に、内部的に作動する（駆動力の外部供給源を有しない）任意のかかる装置を含み、追加的に、外科処置中に腹腔鏡的又は内視鏡的に使用され得る任意の装置を含む。本明細書で使用される場合、「ロボット」及び「ロボット装置」という用語は、自動的に又はコマンドに応答してタスクを実行することができる任意の装置を指すものとする。
【0036】
特定の実装形態では、本明細書に開示又は想到される様々な位置決めシステムの実施形態に結合可能である任意のロボット装置は、挿入ポートを通して位置決めすることができる。挿入ポートは、腹部切開部を封止及び保護するために経腹的に配置される、既知の市販の可撓性膜（本明細書では「ジェルポート」と称される）とすることができる。この市販の構成要素は、ハンドアシスト腹腔鏡下手術（ＨＡＬＳ）に関して実質的に同じ方法で使用されるものと同じ装置又は実質的に同じ装置である。唯一の違いは、様々な本明細書の実施形態によるロボット装置のアームが、外科医の手ではなく挿入ポートを通して腹腔に挿入されることである。ロボット装置本体、ロッド、又は管は、挿入ポートを通して位置決めされるときに、挿入ポートを封止し、それによって、吹送圧を維持する。ポートは、単回使用で使い捨てである。代替的に、任意の既知のポートを使用することができる。更なる代替案では、本明細書の様々な位置決めシステムの実施形態と組み合わせて使用することができる様々な装置は、ポートのない切開部を通して、又は自然開口部を通して挿入することができる。
【0037】
図１は、以下で更に詳細に説明されるいくつかの構成要素を有するロボット外科用システム１０の一実施形態を示す。本明細書に開示又は想到される様々な位置決めシステムの実装形態の構成要素は、外部制御コンソール１６及びロボット外科用装置１２を含む完全外科システム１０とともに使用することができる。図１の実装形態によれば、ロボット外科用装置１２は、以下で追加的に詳細に説明される一実施形態によるロボット位置決めシステム２０を介して手術テーブル１８（又はそのレール）に装着されて示されている。ロボット位置決めシステム２０は、受動支持アーム２２と、アーム２２に結合されたロボット位置決め装置２４と、を有する。支持アーム２２は、手術テーブル１８に結合され、ロボット装置１２は、ロボット位置決め装置２４に結合可能である。特定の実装形態では、システム１０は、コンソール１６の外科医１４、及び手術テーブル１８に位置決めされた１人の外科助手２６によって操作することができる。すなわち、コンソール１６の外科医１４は、ロボット装置１２及び肉眼的位置決めロボット装置２４の両方を制御することができ、外科助手２６は、システム１０の残りの構成要素（例えば、受動支持アーム２２）を制御することができる。代替的に、１人の外科医１４がシステム１０全体を操作することができる。更なる代替案では、３人以上の人がシステム１０の操作に関与し得る。外科医（又はユーザ）１４は、手術テーブル１８に対して遠隔場所に位置し得、よって、外科医１４は、手術テーブル１８上の患者とは異なる都市若しくは国に、又は異なる大陸に存在し得ることが更に理解される。コンソール１６は、上で参照により組み込まれた様々な特許及び／又は出願のいずれかに開示されている任意のコンソールとすることができる。代替的に、コンソール１６は、ロボット外科用システム装置を操作するための任意の既知のコンソールとすることができる。
【0038】
この特定の実装形態では、ロボット装置１２は、接続ケーブル３０を介してインターフェースポッド及び電気外科用ユニット２８に接続される。更に、肉眼的位置決めロボット装置２４もまた、接続ケーブル３０を介してインターフェースポッド及び電気外科用ユニット２８に結合される。代替的に、任意の有線接続又は無線接続構成を使用することができる。更に、示されるように、インターフェースポッド及び電気外科用ユニット２８は、コンソール１６に結合される（代替的に、任意の既知の有線接続又は無線接続を介して結合することができる）。特定の実装形態では、システム１０はまた、使用中に、補助モニタなどの他の装置と相互作用することもできる。
【0039】
様々な実施形態によれば、位置決めシステム２０の肉眼的位置決めロボット装置２４は、外科処置中に、外科用ロボット装置１２とドッキング又は別様に結合して、外科用ロボット装置１２を支持及び移動させることによって、装置１２の作業空間の位置を制御することができる。これは、外科医１４（助手２６）が、対象の外科領域（患者の対象の腔）に対してロボット装置１２を完全に制御することを可能にする。
【0040】
図２Ａ及び図２Ｂには、ロボット外科用装置位置決めシステム４０の一実施形態が示されている。システム４０は、受動支持アーム４２と、アーム４２に回転可能に結合された肉眼的ロボット位置決め装置４４と、を含む。更に、示されるように、この特定の例示的な実装形態では外科用装置４６によって表される任意の既知のロボット装置４６は、ロボット外科用装置４６が開口部、オリフィス、切開部、又はポートを通して患者の対象の腔内に配設されるように、位置決め装置４４に取り外し可能に結合することができる。この特定の実施形態では、図２Ｂに最良に示されるように、ロボット外科用装置４６は、ポート４８を通して配設される。特定の実施形態では、ポート４８は、ジェルポート４８である。
【0041】
この実装形態－及び本明細書に開示又は想到される様々な他の実施形態－の肉眼的位置決め装置４４は、３自由度（「ＤＯＦ」）のロボット遠隔運動中心（ＲＣＭ）機構である。ＲＣＭは、回転関節がそれを中心として回転する点であること、更に、ＲＣＭ機構は、全ての運動学的関節が同じＲＣＭ点を通って移動する装置であることが理解される。本明細書の様々な肉眼的位置決め装置（ロボット位置決め装置４４を含む）の場合、ロボット外科用装置４６のエンドエフェクタを依然として望ましく操作できる間、機構の残部に対して相対運動しない点が存在するように、ＲＣＭ点は、ロボット位置決め装置４４の作業空間内にある。より具体的には、多くの実装形態では、ＲＣＭは、外科使用中に、切開部、ポート、又はオリフィスの近くに位置する。例えば、図２Ｂに最良に示される特定の実施形態では、ＲＣＭ点５０は、ポート４８に位置決めされる。このように、ロボット外科用装置４６が、依然として対象の手術部位（患者の腔内）に完全にアクセスすることを可能にしながら、この患者と装置との境界面には、患者に傷害を生じさせ得る相対運動が存在しない。
【0042】
図２Ａ～図２Ｂ、図３Ｂ、及び図９Ｂに最良に示されるように、外科用ロボット装置４６は、接続クランプ５２を介して、肉眼的位置決め装置４４にドッキングすること、又は別様に取り外し可能に結合することができる。この特定の実施形態では、クランプ５２は、クランプ５２を陥凹領域５４内に容易に配設することができるように、ロボット外科用装置４４の外面の周りに陥凹領域５４（例えば、クランプ溝）を有する装置４４上の特定の場所において、ロボット位置決め装置４４に結合可能である。例えば、図９Ｂに示されるように、同様のクランプ２５６の実施形態は、ラッチ機構２５７を有する。代替的に、任意の既知の結合特徴部又は機構を使用することができる。この実施形態では、外科用ロボット装置４６は、肉眼的位置決め装置４４とドッキングされると、クランプ５２に対して移動又は回転しない。取り付け機構５２は、ユーザが所望するときに容易かつ迅速に係合解除される。
【0043】
上で論じたように、図２Ｂに最良に示されるように、ポート４８は、様々な形態であり得る。一実施形態は、ジェルポートであり、これは、ジェル状の物質を含み、吹送を維持しながらロボットが移動することを可能にするようにロボットの外周を封止する。別のポートは、空気流を使用して患者吹送を維持する。他の実施形態は、隔膜、ダックビル、Ｏリング若しくは他のタイプの封止、又はポートなどの、様々なタイプのメカニカルシールを使用し得る。流体封止を維持することができる任意の既知のポートを使用することができる。
【0044】
図３Ａ及び図３Ｂに示される肉眼的位置決め装置６０の別の実施形態によれば、位置決め装置６０は、３つの関節、すなわち、ヨー（関節１）６２と、ピッチ（関節２）６４と、プランジ（関節３）６６と、を有する。ヨー６２及びピッチ６４は、ＲＣＭを中心として回転し、プランジ６６は、ＲＣＭ６８を通って移動する。この実施形態では、各関節は、完全に結合解除されて、独立して制御される。更に、特定の実施形態では、モータ及びモータコントローラ（図示せず）は、各関節６２、６４、６６に共同配置される。加えて、各関節６２、６４、６６は、逆駆動可能とすることができるが、必須ではない。
【0045】
ヨー関節６２は、肉眼的ロボット位置決め装置６０の本体７０、及びより具体的には、ヨー機構構造体７２を起点とする。より具体的には、回転可能なヨー出力シャフト７４は、ヨー機構構造体７２から延在して、ヨー関節６２を構成する。このように、出力シャフト７４の回転は、ヨー関節６２を中心としたヨー運動を生じさせる。ヨーアクチュエータ８８は作動されて、例えば、ロボット位置決め装置６０のヨー配向を調整して、ヨー機構構造体７２及び本体７０を矢印Ａによって示されるように左又は右に調整し得る。すなわち、ヨーアクチュエータ８８は、所望に応じて、出力シャフト７４を回転させ、それによって、構造体７２及び本体７０をいずれかの方向に回転させるように作動することができる。追加的に、本体７０の回転はまた、ピッチ機構７６及びプランジ機構８２も回転させる。
【0046】
ピッチ関節６４も同様に、装置６０の本体７０、より具体的には、ピッチ機構構造体７６を起点とする。より具体的には、出力レール７８は、（以下で詳細に説明するように）ピッチ機構構造体７６に対する出力レール７８の運動がピッチ関節６４を生じさせるように、回転可能なベアリング８０（例えば、溝付きの回転可能なベアリング）を介してピッチ機構構造体７６に動作可能に結合される。いくつかの実施例では、回転可能なベアリング８０は、出力レール７８の縁部の対応するジオメトリと係合する。このように、ベアリング８０に沿ってある方向又は他の方向へ移動する出力レール７８の作動は、ピッチ関節６４にピッチを生じさせる。図３Ｂに最良に示されるように、ピッチアクチュエータ９０は、プランジ機構構造体８２のピッチ配向を調整するように作動し得る。すなわち、ピッチアクチュエータ９０は、所望に応じて、出力レール７８を所望の方向に移動させて、構造体８２を移動させるように作動することができる。
【0047】
プランジ関節６６は、出力レール７８に動作可能に結合されるプランジ機構構造体８２を起点とする。より具体的には、拡張可能なレール８４は、（以下で図３Ｂ及び図９Ａ～図９Ｂの一実施例に従って最良に示されるように）回転可能なベアリング８６を介してプランジ機構構造体８２に動作可能に結合される。いくつかの実施例では、回転可能なベアリング８６は、拡張可能なレール８４の縁部の対応するジオメトリと係合する。このように、拡張可能なレール８４の遠位方向の延在は、プランジ関節６６においてプランジを生じさせる。プランジアクチュエータ９２は、拡張可能なレール８４の位置をプランジ関節に沿って調整するように作動され得る。すなわち、プランジアクチュエータ９２は、所望に応じて、拡張可能なレール８４を所望の方向に移動させて、そこに取り付けられた任意の装置を移動させるように作動することができる。したがって、ドッキングした場合、拡張可能なレール８４の運動はまた、クランプ５２及び装置４６も移動させる。
【0048】
図４Ａ及び図４Ｂに最良に示されるように、装置位置決めシステム１００の別の実装形態は、湾曲レール１１８によって少なくとも部分的に画定された環状ピッチ円弧の中心に位置するＲＣＭ１０２を有する。代替的に、ＲＣＭ１０２は、肉眼的位置決め装置１０６に対して任意の既知の位置に配設することができる。ロボット外科用装置－装置１０４など－が、肉眼的ロボット位置決め装置１０６にドッキングされた（又は別様に結合された）ときに、ＲＣＭ１０２は、示されるように、ロボット外科用装置１０４の細長い本体（又は管）１０８内に配設され、運動学的原点１１０とほぼ同一直線上である。図４Ａはまた、ロボット外科用装置１０４に関連するロボット位置決め装置１０６の作業空間１１２も示す。肉眼的位置決め装置１０６は、エンドエフェクタ１１６が作業空間１１２内の任意の場所（例えば、トロイダル作業空間）内を移動することができるように、運動学的原点１１０を、したがってロボット外科用装置１０４を移動させるために使用することができる。図４Ｂに最良に示されるように、ピッチ及びプランジによって管理される作業空間１１２の断面は、環形セクタ１１４である。
【0049】
図４Ａに戻ると、ヨー関節（図３Ａに関して上で詳細に論じた出力シャフト７４の関節６２など）は、回転関節であり、少なくとも１６５度のスイープ角にわたって関節動作することができる。図４Ａの実施形態では、作業空間１１２は、３６０度の移動角を有する出力シャフト７４（ヨー）の周りの回転を示し、肉眼的位置決め装置１０６が、特定の実施形態によれば、（配線の調整が許容する）いずれかの方向に回転し続けることができることを意味する。ピッチ関節（図３Ａに関して上で詳細に論じたレール７８によって生じる関節６４など）は、出力ピッチレール１１８に沿った運動によってＲＣＭ１０２を中心とした回転を可能にする。ピッチの場合、特定の実装形態によれば、垂直から約２０～７０度のピッチ角度で５０度の円弧を横断することができる。いくつかの代替の実施形態では、垂直から約２０～６０度のピッチ角度で４０度の円弧を横断することができる。加えて、プランジ関節（図３Ａに関して上で詳細に論じたレール８４によって生じる関節６６など）は、並進関節であり、様々な実施形態によれば、少なくとも１００ｃｍの全長を並進することができる。
【0050】
図５に示されるロボット肉眼的位置決め装置１２０の実施形態では、各関節１２２（ヨー）、１２４（ピッチ）、及び１２６（プランジ）は、独立して移動することができ、又は任意の組み合わせかつ任意の速度で一緒に移動することができる。しばしば、ロボット外科用装置１２８は、装置１２８上のカメラ１３２の視野１３０のフレームに対して再位置決めされる。この実装形態では、カメラ１３２がロボット的に関節動作するので、その視野１３０は、必ずしもＲＣＭ１３４と同軸になり得ない。したがって、あるときには、関節１２２、１２４、及び１２６の組み合わせは、示される実施例のように、所望に応じて、ロボット外科用装置１２８をカメラフレーム１３０内で移動させるように関節動作しなければならない。
【0051】
ピッチ１２４及びプランジ１２６関節は、特定の実施形態では、正確な絶対位置決め制御を有することができ、大部分の外科状況における肉眼的ロボット位置決め装置１２０の構成によって許容される全作業空間を関節動作することができる。絶対位置感知は、ピッチ１２４及びプランジ１２６段を駆動するために使用されるモータ（図示せず）上のエンコーダ（図示せず）によって達成できることが理解される。代替的に、駆動レール上のマーキングを読み取る視覚ベースのシステムを絶対位置感知に使用することができる。更なる代替案では、ピッチの絶対位置の感知は、一対の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を使用して達成することができ、１つのＩＭＵが、ヨー機構構造体１３６内のヨー関節１２２に対して垂直に装着され、第２のＩＭＵが、プランジ機構構造体１４０内のプランジ関節１２６の並進軸に対して垂直に装着される。各ＩＭＵは、センサの法線ベクトルに対する重力加速度ベクトルの方向を測定するように構成することができる。次いで、２つのＩＭＵの指示値の差を計算することによって、（例えば、リアルタイムで、又は遅延して）絶対ピッチ角が決定され得る。プランジ関節１２６の並進軸に沿った絶対位置感知のために、ストリップ１４２（例えば、線形磁気スケールノギスストリップ）が、プランジレール１４４上に位置し得るか、又は埋設され得る。場合によっては、このストリップの位置は、ストリップ１４２に近接してプランジ機構構造体１４０の内側に装着された一対の異方性磁気抵抗センサの使用を通じて決定することができる。代替的に、絶対位置制御を達成するために、任意の既知のセンサ又は機構を使用することができる。
【0052】
図６Ａ及び図６Ｂは、支持アーム１５２の接続シャフト１５４に結合された（上記の出力シャフト７４と同様の）出力シャフト１６０を含む、ヨー機構１５０の例示的な一実施形態を示す。図６Ａは、接続シャフト１５４に結合された出力シャフト１６０の斜視図を示し、一方で、図６Ｂは、接続シャフト１５４に結合された出力シャフト１６０の断面図を示す。この特定の実装形態では、出力シャフト１６０及び接続シャフト１５４の結合及び結合解除は、一実施形態による、出力シャフト１６０において肉眼的位置決め装置１６８を支持アーム１５２に／から取り付ける／取り外すための、比較的迅速かつ簡単な方法である。
【0053】
図６Ｂに示されるように、出力シャフト１６０は、雄型ダブテール特徴部１６２を有し、これは、ばね付勢のボール戻り止め１５８が出力シャフト１６０の中央穿設孔１６４と係合するまで、接続シャフト１５４の雌型ダブテール特徴部１５６内に摺動する。このボール戻り止め１５８は、雄型ダブテール特徴部１６２及び雌型ダブテール特徴部１５６の接続に予荷重を付与して、出力シャフト１６０を接続シャフト１５４と同軸に位置合わせし得る。接続を完了するために、スリーブ１６６は、出力シャフト１６０及び接続シャフト１５４の接続部上を摺動して下り、接続を固定して、予想外の結合解除を防止する。接続部は、装置の重量を支持して、出力シャフト１６０と接続シャフト１５４との間の回転運動を防止し、一方で、スリーブ１６６は、相対並進を防止する。代替的に、清掃及び殺菌などのために、肉眼的位置決め装置１６８とロボット支持アーム１５２とを容易にドッキング及びドッキング解除するために、任意の他の既知の迅速な接続機構（例えば、図１９Ａ及び図１９Ｂに示される機構など）を使用することができる。
【0054】
図７Ａ～図７Ｄは、一実施形態による、（上で論じた関節６２と同様の）ヨー関節１８０を示す。より具体的には、図７Ａは、ヨー関節１８０が出力シャフト１８４を起点とするように構造体１８２から回転可能に延在する出力シャフト１８４を有する、ヨー機構構造体１８２を示す。一実施形態では、構造体１８２は、モータハウジング（又はセクション）２１６と、駆動列ハウジング（又はセクション）２０８と、を有することができる。代替的に、構造体１８２は、１つのセクション又はハウジングのみを有する。出力シャフト１８４は、ヨー機構構造体１８２によって回転されて、肉眼的位置決めロボット（図示せず）をロボット支持アーム（図示せず）に対して回転させることができる。
【0055】
一実施形態では、図７Ｂ～図７Ｄに最良に示されるように、構造体１８２は、モータ１８４を有し、モータ１８４は、シャフト１８４を回転させることができるように、一連の歯車を介して出力シャフト１８４に回転可能に結合される。構造体１８２のハウジングが示されない図７Ｂに最良に示されるように、この例示的な実装形態の歯車は、モータ１８６に回転可能に拘束され、かつ被駆動歯車１９０に回転可能に結合された駆動歯車１８８を含む。被駆動歯車１９０は、被駆動歯車１９０の回転が、ウォームねじ１９２の回転を、したがって、ウォームホイール１９４の回転を生じさせるように、ウォームねじ１９２に回転可能に拘束され、それがウォームホイール１９４にねじ込み可能に結合される。ウォームホイール１９４は、出力シャフト１８４に回転可能に拘束される。このように、モータ１８６の作動は、駆動歯車１８８の回転を生じさせ、それが被駆動歯車１９０を回転させ、それがウォームねじ１９２を回転させ、それがウォームホイール１９４を回転させ、それが出力シャフト１８４の回転を生じさせる。一実装形態では、歯車は、高速モータ出力を、必要とされる低速高トルクに変換する、全減速を提供することができる。代替的に、出力シャフト１８４の回転を生じさせるために、他の既知の歯車又は回転要素が使用され得る。
【0056】
モータ及び駆動トレイン構成要素は、様々な既知の機構及び特徴部を介して構造体１８２内で支持及び位置決めすることができる。したがって、以下で論じる特定のベアリング、ワッシャ、スペーサ、及び他の構成要素は、例示的で、非限定的なものである。例えば、この実施形態では、出力シャフト１８４は、システムの重量を支持するためにフランジ付き又はキャップ付きとすることができる２つのベアリング１９６Ａ、１９６Ｂ（例えば、対向する角度接触ベアリング）によって支持することができる。加えて、シャフトをベアリング１９６Ａ、１９６Ｂに対して軸方向に拘束する保持リング（図示せず）を提供することができる。トルクは、例えば、キー及びキー溝（図示せず）によって、ウォームホイール１９２からホイール１９４、出力シャフト１８４に伝達することができる。駆動歯車１８８／被駆動歯車１９０段は、モータ１８６を軸方向負荷から保護することができ、一方で、中間平行シャフト２００は、角度接触ベアリング１９８Ａ、１９８Ｂによるウォームへの軸方向スラストに対して支持される。予荷重は、示されるように、円板ばね２０６によって達成することができるが、他の方法は、軸方向波状部又はばね座金（図示せず）の使用を含む。精密スペーサ２０２は、全てのベアリング及び歯車をシャフト上に位置付けるために使用することができる。
【0057】
一実施形態では、歯車トレインは、駆動トレインハウジング２０８内に配設される。ウォームねじベアリングキャップ２１０は、ウォームねじ１９２、角度接触ベアリング１９８、スペーサ２０２、及び円板ばね２０６をハウジング２０８内に保持する。図７Ｃ及び図７Ｄに最良に示されるように、本体１８２は、ベースプレート２１２を有することができ、一方で、駆動トレインハウジング２０８は、トッププレート２１４を有することができる。更に、モータ１８６、モータコントローラ（図示せず）、及びケーブル（図示せず）は、一緒にモータハウジング２１６内に収容することができる。更に、ヨー機構構造体（又は「ハウジング」）１８２は、より良好にトルクを伝達して装置全体を移動させるために、一対の位置決めピン（図示せず）及び低プロファイルの段付きねじ（図示せず）などを使用して、ピッチ機構構造体（図示せず）に確実に締結することができる。
【0058】
特定のヨー機構構造体１８２は、所望のヨー運動を生じさせるために使用することができる適切な内部構成要素を有する適切な構造体の単なる一例である。同じ運動を達成するために、任意の他の既知の構造体及び既知の内部機構を本明細書に組み込むことができる。
【0059】
図８Ａ～図８Ｃは、一実施形態による、（上で論じた関節６４と同様の）ピッチ機構２２０を示す。機構２２０は、本体２２１と、本体２２１に対する出力レール２２２の運動からピッチが生じるように本体２２１に摺動可能に結合された、湾曲した出力レール２２２と、を有する。出力レール２２２は、一実施形態によれば、円弧のセグメントを構成する細長い湾曲した構造体２２２である。更に、出力レール２２２は、レール２２２の運動がＲＣＭ（図示せず）を中心とするプランジハウジング（及び任意の取り付けられたロボット外科用装置）の回転を生じさせるように、以下で説明するようにピッチ機構本体２２１に摺動可能に結合され、更に、（本明細書の他の場所で論じられるように）レール２２２の一方の端部においてプランジハウジングに固定的に結合される。レール２２２は、バー又は任意の他の細長い湾曲した構造体とすることができる。
【0060】
一実施形態では、出力レール２２２は、回転可能なベアリング２２４及び駆動ローラ２２６を介してピッチ機構本体２２１に結合される。示される特定の実装形態では、レール２２２が各ベアリング２２４及びローラ２２６の各々と接触し、また、駆動ローラ２２６によってベアリング２２４に対して並進移動するように付勢することができるように、レール２２２の両側に位置決めされる３つのベアリング２２４（例えば、溝付きの回転可能なベアリング）及び駆動ローラ２２６（例えば、溝付き摩擦駆動ローラ）が存在する。更に、以下で追加的に詳細に説明されるように、ベアリング２２４Ａ、２２４Ｂの２つは、互いに対向してピッチレール２２２の上側及び下側に位置決めされる。追加的に、第３のベアリング２２４Ｃは、第３のベアリング２２４Ｃが駆動ローラ２２６に対向するレール２２２の上側に位置決めされるように、本体２２１に張力付与可能に結合された板ばね２３４の端部に装着される。板ばね２３４は、レール２２２が設置されたときに偏向し得、これにより、板ばね２３４の結果として、垂直な予荷重力が、レール２２２を通してローラ２２６に印加され得る。この予荷重力によるローラ２２６とピッチレール２２２との間の摩擦は、滑ることなくローラ２２６をピッチレール２２２（例えば、レール２２６の縁部）と係合させる。代替的に、レール２２６又は駆動ローラ２２６に十分な力を印加して、いかなる滑りも伴わずにローラ２２６がレール２２２に係合することを確実にするために、任意の張力付与可能な構成要素又は他の機構を使用することができる。更に、ベアリング２２４Ａ～２２４Ｃ及び駆動ローラ２２６の特定の構成の代わりに、所望のピッチ運動を達成するために、本体２２１に対するレール２２２の運動を可能にすることができる、任意の１つ以上の既知の構成要素を本明細書に組み込むことができる。
【0061】
図８Ｂに最良に示されるように（本体２２１のハウジングは示さず）、駆動ローラ２２６は、一連の回転要素を介して駆動ローラ２２６に、したがって、出力レール２２２に回転可能に結合されるモータ２２８によって作動される。この特定の実施形態に関して説明される特定の回転要素は、例示的なものであり、任意の既知の回転要素又は他の機構、及びその構成を使用できることが理解される。この例示的な実装形態の回転要素は、モータ２２８に回転可能に拘束され、かつウォームホイール２３２にねじ込み可能／回転可能に結合されるウォームねじ２３０である、駆動歯車２３０を含む。代替的に、駆動歯車２３０は、任意のタイプのホイール２３２又は同様の構成要素に結合された任意のタイプの歯車又は構成要素とすることができる。上で説明したように、ウォームホイール２３２は、ローラ２２６に回転可能に拘束され、それがピッチレール２２２に回転可能に結合される。したがって、モータ２２８の作動は、駆動歯車２３０の回転を生じさせ、それがウォームホイール２３２の回転を生じさせ、それがローラ２２６の回転を、したがって、レール２２２の並進を生じさせる。一実装形態では、歯車は、高速モータ出力を、必要とされる低速高トルクに変換する、全減速を提供することができる。
【0062】
一実施形態では、ウォームホイール２３２及び回転可能なローラ２２６を含むシャフトは、ウォームホイール２３２の両側にあるシャフトの対向端部上の２つのベアリング２３６によって支持することができる。代替的に、支持構成要素は、駆動トレイン内で一組の歯車を支持するための任意の既知の構成要素又は機構とすることができる。シャフトは、本体２２１内に配設され得る。更に、一実施形態では、モータ２２８、歯車トレイン、モータコントローラ（図示せず）、及びケーブル（図示せず）もまた、一緒に本体２２１に収容される。更に、以下で詳細に論じるように、図８Ｃに最良に示されるように、出力レール２２２は、位置合わせピン２３８及びねじ２４０によってプランジハウジングに締結される。代替的に、出力レール２２２は、任意の既知の結合機構又は特徴部を介してプランジハウジングに結合することができる。
【0063】
図９Ａ～図９Ｂは、一実施形態による、（上で論じた関節６６と同様の）プランジ装置又は機構２５０を示す。より具体的には、図９Ａは、プランジ機構構造体（又は「本体」、又は「ハウジング」）２５２を示し、構造体２５２は、構造体２５２がレール２５４を作動させて移動させる結果として、構造体２５２に対する出力レール２５４の並進運動からプランジが生じるように、移動可能に結合された出力レール２５４を有する。出力レール２５４は、レール２５４の運動がクランプ２５６内に配設された任意のロボット装置（図示せず）の運動を生じさせ、それによって、手術部位においてロボット装置をポート（又は切開部、又は開口部）の内外へ並進させるように、実質的に直線状の細長い構造体２５４であり、これは、以下で説明するように、プランジ機構ハウジング２５２に移動可能に結合され、更に、レール２５４の一方の端部においてロボット取り付けクランプ２５６に固定的に結合される。レール２５４は、バー又は任意の他の細長い構造体とすることができる。
【0064】
図９Ｂに最良に示される一実施形態（ハウジング本体２５２は示さず）では、出力レール２５４は、回転可能なベアリング２５８Ａ、２５８Ｂ、２５８Ｃ（例えば、３つの溝付きベアリング）及び駆動ローラ２６０（例えば、溝付き摩擦駆動ローラ）を介して、プランジ機構構造体２５２に結合される。示される特定の実装形態では、ベアリング２５８Ａ～Ｃは、レール２５４が、各ベアリング２５８Ａ～Ｃと接触し、また、ベアリング２５８Ａ～Ｃに対して並進移動することができるように、レール２５４の両側に位置決めされる。ベアリング２５８Ａ、２５８Ｂの２つは、プランジ機構構造体２５２の一方の端部においてレール２５４の両側に互いに対向して位置決めされる。第３のベアリング２５８Ｃは、プランジ機構構造体２５２の第２の端部においてローラ２６０に対向して本体２２１に張力付与可能に結合された板ばね２６８に結合される。場合によっては、プランジレール２５４が設置されたときに板ばね２６８の偏向が生じ得、これは、板ばね２６８の結果として、レール２５４を通してローラ２６０に対して垂直に予荷重力を印加し得る。予荷重力及び駆動ローラ２６０とプランジレール２５４との間に生じる摩擦は、駆動ローラ２６０が、滑ることなくプランジレール２５４（例えば、レール２５４の縁部）と係合することを可能にすることができる。代替的に、レール２５４又は駆動ローラ２６０に十分な力を印加して、いかなる滑りも伴わずにローラ２６０がレール２５４に係合することを確実にするために、任意の張力付与可能な構成要素又は他の機構を使用することができる。更に、ベアリング２５８Ａ～２５８Ｃ及び駆動ローラ２６０の特定の構成の代わりに、所望のプランジ運動を達成するために、本体２５２に対するレール２５４の運動を可能にすることができる、任意の１つ以上の既知の構成要素を本明細書に組み込むことができる。
【0065】
図９Ｂに最良に示されるように、一実装形態によれば、駆動ローラ２６０は、一連の回転要素を介して駆動ローラ２６０に、したがって、出力レール２５４に回転可能に結合されるモータ２６２によって作動される。この特定の実施形態に関して説明される特定の回転要素は、例示的なものであり、任意の既知の回転要素又は他の機構、及びその構成を使用できることが理解される。この例示的な実装形態の回転要素は、（例えば、モータ２６２の出力シャフトにおいて）モータ２６２に回転可能に拘束され、かつウォームホイール２６６にねじ込み可能／回転可能に結合されるウォームねじ２６４である、駆動歯車２６４を含む。ウォームホイール２６６は、回転可能にローラ２６０に拘束され、それが摩擦によってプランジレール２５４の縁部に結合される。したがって、モータ２６２の作動は、駆動歯車２６４の回転を生じさせ、それがウォームホイール２６６の回転を生じさせ、それがローラ２６０の回転を、したがって、レール２５４の並進を生じさせる。代替的に、レール２５４の作動もまた、平歯車を使用して、プランジレール２５４に取り付けられたラックと係合することで達成することができる。特定の実装形態では、歯車は、高速モータ出力を、必要とされる低速高トルクに変換する、全減速を提供することができる。
【0066】
一実施形態によれば、ウォームホイール２６６及びローラ２６０を含むシャフトは、ウォームホイール２６６の両側にあるシャフトの対向端部上の２つのベアリング２７０によって支持することができる。代替的に、支持構成要素は、駆動トレイン内で一組の歯車を支持するための任意の既知の構成要素又は機構とすることができる。シャフトは、プランジハウジング２５２内に配設され得る。更に、一実施形態では、モータ２６２、歯車トレイン、モータコントローラ（図示せず）、及びケーブル（図示せず）もまた、一緒にプランジハウジング２５２に収容される。
【0067】
これらの３つのヨー関節、ピッチ関節、及びプランジ関節の代替の変形例は、摩擦駆動ローラ以外の任意の既知の機構を使用できることが理解される。例えば、関節の各々は、歯車を使用すること、又はモータによって直接駆動することができる。更なる代替案では、レールに沿った運動は、歯車を使用しない場合があり、代わりに、単に支持ローラのうちの１つを駆動して、レールに沿った運動を生じさせ得る。加えて、所望の出力運動を生じさせるために、他の既知の設計では、油圧駆動、空気圧駆動、又はケーブル駆動を使用することができる。
【0068】
図１０は、ロボット支持アーム２８０の一実施形態を示す。この実装形態では、支持アーム２８０は、垂直（又は「ベースカラム」）ロッド２８２と、第１の回転可能な関節２８８においてロッド２８２に回転可能に結合された第１の細長いアーム２８４と、第２の回転可能な関節２９０において第１のアーム２８４に回転可能に結合された第２の細長いアーム２８６と、を有する。２つの回転軸２８８Ａ、２９０Ａが垂直方向に平行であるように、第１の関節２８８が第１の回転軸２８８Ａを有し、第２の関節２９０が第２の回転軸２９０Ａを有する。これは、患者に対して肉眼的位置決めロボット装置２９２を平面（Ｘ／Ｙ方向）位置決めすることを可能にする。加えて、（上で論じたヨー軸６２と同様の）肉眼的位置決めロボット装置２９２のヨー軸２９４もまた、他の２つの回転軸２８８Ａ、２９０Ａに垂直方向に平行である。
【0069】
支持アーム２８０の垂直位置決め（Ｚ方向）は、クランプ２９６を使用して、ベッドレール（図示せず）において調整することができる。垂直ロッド２８２は、クランプがベッドレールに取り付けられる前に、又はその後に、クランプ２９６と結合することができる。ロッド２８２の垂直配置が選択されると、肉眼的位置決めロボット装置２９２を支持アーム２８０にドッキングすること、又は別様に取り付けることができる。次いで、ロボット外科用装置（図示せず）の挿入プロセス全体を含む、必要に応じてアーム２８０を水平に位置決めすることができる。ロボット外科用装置（図示せず）の最終位置が選択されると、肉眼的位置決めロボット装置２９２は、ロボット外科用装置（図示せず）とドッキングされる。典型的には、これは、ほぼポート／切開部／開口部にＲＣＭを位置決めすることによって達成される。この時点で、支持アーム２８０は、関節ロック２９８、３００を使用して、所定の位置に係止することができる。
【0070】
一実施形態では、（例えば、クランプ２９６と同様の）ベッドレールクランプ３１０が図１１Ａ～図１１Ｄに示されている。ベッドに装着された、片持ちビームとして作用する支持アームを使用する場合、緩い又は柔軟なベッドレールは、大きい偏向を生じさせる可能性がある。これを防止するために、（アーム２８０などの）ロボット支持アームを、ベッドレールクランプ３１０を使用して、標準外科用ベッドレールに締結することができる。クランプ３１０は、クランプ本体３１２を有し、２つのクランプシャフトカラー３２０がそれに結合され、本体３１２の各端部に１つのカラー３２０を有し、よって、以下で詳細に説明するように、クランプ体３１２は、（アーム２８０と同様の）支持アームのロッド３３２を受容することができ、カラー３２０は、そこにロッド３３２を固定することができる。更に、図１１Ｄに最良に示されるように、クランプ３１０は、クランプ３１０に取り付けられた２つの取り付け機構３１５、３１７を介して、ベッドレール３３６に固定可能に取り付けることができる。第１の又は外側取り付け機構３１５は、第１のハンドル３１６によって作動され、かつ第１のくさび３１４及び第２のくさび３２６に動作可能に結合される、作動可能なボルト３２４を有する。第１の取り付け機構３１５は、レール３３６とベッド３３４との間に配設することができる。第２の又は内側取り付け機構３１７は、第２のハンドル３１８によって作動され、かつクランプジョー３３０に動作可能に結合される、作動可能なボルト３１９を有する。第２の取り付け機構３１７は、レール３３６に隣接して、（第１の取り付け機構３１５の反対側の）レールの外面に配設される。
【0071】
使用時に、ベッドレールクランプ３１０をベッドレール３３６に固定するには、第１の取り付け機構３１５がレール３３６とベッド３３４との間に位置決めされ、一方で、第２の取り付け機構３１７がレール３３６の外面に隣接して位置決めされるように、ベッドレールクランプ３１０がレール３３６に対して位置決めされる。所望の場所に着座させた時点で、ハンドル３１６（例えば、拡大クランプカムハンドル）を（図１１Ｂ及び図１１Ｄに最良に示される）下方の係止位置へ付勢して、作動可能なボルト３２４を上方へ付勢し、それによって、底部くさび３２６を上方へ付勢させることができ、よって、底部くさび３２６の角度付き面が頂部くさび３１４の角度付き面と係合し、よって、くさび３２６、３１４の両方が横方向に付勢される。このように、底部くさび３２６は、ベッド３３４に対して付勢され、一方で、頂部くさび３１４は、レール３３６の内面に対して付勢され、それによって、レール３３６及びベッド３３４にクランプ３１０を張力付与可能に固定する。ハンドル３１６が係止位置になった後、ハンドル３１８（例えば、レールクランプカムハンドル）を（図１１Ｂ及び図１１Ｄに最良に示される）下方の係止位置へ付勢して、作動可能なボルト３１９を上方へ付勢し、それによって、クランプジョー３３０を上方へ移動させてレール３３６の底面と接触させ、それによって、クランプ３１０を垂直ロッド３３２に印加される力によって生じるずれから固定する。
【0072】
ベッドレールクランプ３１０がベッド３３４に確実に装着された時点で、ベッドレール装着本体３１２に取り付けられたクランプシャフトカラー３２０を通して、ロッド３３２を挿入することができる。図１１Ｃに示されるように、カラムクランプカムハンドル３２２は、係止位置に係合されて、ロッド３３２の周りにカラー３２０を締め付けることによって支持カラムを所望の高さに固定する。これらのカラムクランプカムハンドル３２２は、係合解除及び再係合して、ユーザが、所望に応じて支持アームカラム３３２を手動で上昇及び下降させることを可能にすることができる。親ねじ機構を介してカラムの高さを調整するためのハンドクランク又はモータの使用などの、支持アームカラムを上昇及び下降させるための代替の方法を使用できることが理解される。
【0073】
代替の一実施形態によれば、本明細書の肉眼的位置決めロボット装置の実施形態のいずれかは、追加的な特徴部－レーザ支援位置決め－を有することができる。より具体的には、図１２に示されるように、１つの肉眼的位置決めロボット装置３４０の実施形態は、３つのラインレーザ３４２、３４４、３５２を有し、１つのレーザ３４２がプランジハウジング３４６に配設され、１つのレーザ３４４がピッチハウジング３４８に配設され、１つのレーザ３５２がヨーハウジング３５４に配設される。レーザ３５２は、ヨー軸３５６と同軸に装着され得る。レーザ３４２、３４４、３５２は、各レーザ３４２、３４４、３５２からのレーザ光をＲＣＭ３５０において交差させるように位置決め及び照準される。したがって、一実施形態では、レーザ３４２、３４４、３５２は、肉眼的位置決めロボット装置３４０を簡単にドッキング及び位置決めするのを補助することができ、レーザによって示されるＲＣＭ３５０は、ユーザによって患者の切開部／ポート／開口部に容易に位置付けることができる。代替の数のレーザ（例えば、図２５に示される２つのレーザなど）が使用され得ることが理解される。本明細書に開示又は想到される様々なレーザの実施形態は、本明細書に開示される任意の肉眼的位置決め装置の実施形態に組み込むことができる。
【0074】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように、また、図８Ａ及び図９Ｂに関して上で論じたように、本明細書の肉眼的位置決め装置の実施形態の様々な実装形態はまた、ベアリングとレールとの接触を確実にするためにピッチハウジング及び／又はプランジハウジングのうちの少なくとも１つのベアリングに印加される張力付与力を提供する、張力付与機構も含むことができる。より具体的には、図１３Ａに示されるように、ピッチハウジング３６０の例示的な一実施形態は、ベアリング３６４がレール３６６と接触するように付勢する力をベアリング３６４に印加する、板ばね３６２を有する。
【0075】
板ばね３６２は、手動で張力付与解除して、又は別様にレール３６６から離れるように付勢して、ベアリング３６４とレール３６６との接触を除去することができる。これは、レール３６６をピッチハウジング３６０から係合解除することを可能にする。追加的又は代替的に、ピッチレール３７６は、ハードストップ又は「突起」３６８を含む。ピッチレール３６６の端部に位置するトグル可能な突起３６８は、係合解除して、レール３６６をピッチハウジング３６０から係合解除することを可能にすることができる。次いで、清掃及び殺菌の必要性に応じて、各副構成要素を容易に分解する。
【0076】
同様に、図１３Ｂに示されるように、プランジハウジング３７０の例示的な一実施形態は、ベアリング３７４がレール３７６と接触するように付勢する力をベアリング３７４に印加する、板ばね３７２を有する。板ばね３７２は、手動で張力付与解除して、又は別様にレール３７６から離れるように付勢して、ベアリング３７４とレール３７６との接触を除去することができる。これは、レール３７６をピッチハウジング３７０から係合解除することを可能にする。追加的又は代替的に、プランジレール３７６は、ハードストップ又は「突起」３７８を含む。トグル可能な突起３７８は、係合解除して、プランジレール３７６をピッチハウジング３７０から係合解除することを可能にすることができる。次いで、清掃及び殺菌の必要性に応じて、各副構成要素を容易に分解する。板ばね３６２、３７２の代わりに任意の既知の張力付与機構を使用できること、及び突起３６８、３７８の代わりに任意の既知のトグル可能な機構を使用できることが理解される。
【0077】
更なる代替の実施形態では、本明細書に開示又は想到される任意の肉眼的位置決めロボット装置は、ボタン（例えば、アクチュエータ８８、９０、９２）、ジョイスティック（図示せず）、タブレット、又は任意の他の既知のインターフェースなどの、各関節を独立して駆動するためのローカルインターフェースを使用して、ベッド横で制御することができる。ユーザは、各関節を個々に、又はインターフェースによって同時にジョグすることができる。肉眼的位置決めロボット装置は、ロボット外科用装置が挿入されている間、脇によけておき、次いで、必要なときにこの機能とドッキングするために容易に導入することができる。インターフェースは、駆動方向に対応するボタン又はジョイスティックの関節動作方向を有する、直観的なものとすることができる。これを達成するために、ユーザインターフェースは、各関節に局在化させることができ、又は中央に位置付けることができる。ロボットを摘出する場合、ロボット外科用装置をドッキング解除することができ、肉眼的位置決めロボット装置を邪魔にならない所へジョグすることができる。
【0078】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本明細書に開示又は想到される任意の肉眼的位置決めロボット装置の別の代替の特徴部、すなわち、巻き取られたケーブル３８０、を示す。この実施形態では、ケーブル３８０は、示されるように、ピッチハウジング３８２をプランジハウジング３８４に結合する。ケーブル３８０は、ピッチ関節がピッチされたときに自然に収縮及び伸長することによって、ケーブルが絡み合うことなくあらゆるピッチ角を可能にするために、コイル状である。代替の設計では、スリップリング又は関節カプセルを任意の又は全ての関節に使用することができる。これらの設計は、連続した、又は非常に広い範囲の運動を有することができる。
【0079】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本明細書に開示又は想到される任意の肉眼的位置決めロボット装置上の任意のレールの別の代替の特徴部、すなわち、トグル可能なハードストップ又は「突起」４０２を示す。示されるように、ハードストップ４００は、ピッチ出力レール４０４上に位置決めされる。トグル可能なハードストップ４０２は、ピッチレール４０４の端部に位置し、また、係合解除して、レール４０４をピッチハウジングから係合解除することを可能にすることができる。図１５Ａは、レール４０４をピッチハウジングから係合解除することができないように係合位置にあるハードストップ４０２を示す。図１５Ｂは、図１５Ａからトグルされたハードストップ４０２を示し、ハードストップ４０２は、レール４０４をピッチハウジングから係合解除することができるように係合解除位置にある。ハードストップはまた、図１３Ａにおいて上で示されるように、プランジ出力レール上に位置決めできることが理解される。
【0080】
図１６には、ロボット外科用装置位置決めシステム５４０の別の実施形態が示されている。図１６～図２３に開示される様々な実施形態は、図２Ａ～図１５Ｂにおいて上で開示又は想到した装置の実装形態と実質的に同様であり、本明細書で明示的に述べられる場合を除いて、実質的に同様の構成要素、特徴部、及び機能を有することが理解される。
【0081】
図１６のシステム５４０は、受動支持アーム５４２と、アーム５４２に回転可能に結合された肉眼的位置決めロボット装置５４４と、を含む。更に、この特定の例示的な実装形態では、示されるように、装置５４６によって表される任意の既知のロボット装置５４６は、装置５４６が開口部、オリフィス、切開部、又はポートを通して患者の対象の腔に配設されるように、装置５４４に取り外し可能に結合することができる。
【0082】
図１７Ａ及び図１７Ｂに示される肉眼的位置決めロボット装置５６０の別の実施形態によれば、装置５６０は、３つの関節、すなわち、ヨー（関節１）５６２と、ピッチ（関節２）５６４と、プランジ（関節３）５６６と、を有する。ヨー５６２及びピッチ５６４は、ＲＣＭを中心として回転し、プランジ５６６は、ＲＣＭ５６８を通って移動する。この実施形態では、各関節は、完全に結合解除されて、独立して制御される。更に、特定の実施形態では、モータ及びモータコントローラ（図示せず）は、各関節５６２、５６４、５６６に共同配置される。加えて、各関節５６２、５６４、５６６は、逆駆動可能とすることができるが、必須ではない。
【0083】
ヨー関節５６２は、肉眼的ロボット位置決め装置５６０の本体５７０、より具体的には、ヨー機構構造体５７２を起点とする。より具体的には、回転可能なヨー出力シャフト５７４は、ヨー機構構造体５７２から延在して、ヨー関節５６２を構成する。このように、出力シャフト５７４の回転は、ヨー関節５６２においてヨーを生じさせる。
【0084】
ピッチ関節５６４も同様に、装置５６０の本体５７０、より具体的には、ピッチ機構構造体５７６を起点とする。より具体的には、出力レール５７８は、（以下で詳細に説明するように）ピッチ機構構造体５７６に対する出力レール５７８の運動がピッチ関節５６４を生じさせるように、回転可能なベアリング５８０を介してピッチ機構構造体５７６に動作可能に結合される。このように、出力レール５７８の作動は、ピッチ関節５６４にピッチを生じさせる。
【0085】
プランジ関節５６６は、出力レール５７８に動作可能に結合されるプランジ機構構造体５８２を起点とする。より具体的には、拡張可能なレール５８４は、（図２２Ａ及び図２２Ｂの一実施例に従って最良に示されるように）回転可能なベアリング５８６を介してプランジ機構構造体５８２に動作可能に結合される。このように、拡張可能なレール５８４の延在は、プランジ関節５６６においてプランジを生じさせる。
【0086】
図１８Ａ及び図１８Ｂに最良に示されるように、装置位置決めシステム６００の別の実装形態は、円弧状レール６１４の中心に位置するＲＣＭ６０２を有する。代替的に、ＲＣＭ６０２は、肉眼的位置決め装置に対して任意の既知の位置に配設することができる。ロボット外科用装置－装置６０４など－が、肉眼的ロボット位置決め装置６０６にドッキングされた（又は別様に結合された）ときに、ＲＣＭ６０２は、ロボット外科用装置６０４の細長い本体（又は管）６０８内に配設され、その運動学的原点６１０とほぼ同一直線上である。図１８Ａはまた、ロボット外科用装置６０４に関連する肉眼的位置決め装置６０６の作業空間６１２も示す。ロボット装置６０４の運動学的原点６１０が示されている。肉眼的位置決め装置６０６は、運動学的原点６１０をトロイダル作業空間６１２内の任意の場所へ移動させるために使用することができる。図１８Ｂに最良に示されるように、ピッチ及びプランジによって管理される作業空間６１２の断面は、環形セクタ６１６である。
【0087】
図１８Ａに戻ると、ヨー関節（図１７Ａに関して上で詳細に論じた関節５６２など）は、回転関節であり、少なくとも１６５度のスイープ角にわたって関節動作することができる。図１８Ａの実施形態では、作業空間６１２は、３６０度の移動角を有するヨーを示し、（配線の調整が許容する）いずれかの方向に回転し続けることができることを意味する。ピッチ関節（図１７Ａに関して上で詳細に論じた関節５６４など）は、出力レール６１４に沿った運動によってＲＣＭ６０２を中心とした回転を可能にする。ピッチの場合、特定の実装形態によれば、垂直から約２０～６０度のピッチ角度で４０度の円弧を横断することができる。加えて、プランジ関節（図１７Ａに関して上で詳細に論じた関節５６６など）は、並進関節であり、様々な実施形態によれば、少なくとも１００ｃｍの全長を並進することができる。
【0088】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、ヨー関節の出力シャフト６４０の例示的な一実施形態を示す。図１９Ａは、シャフト６４０の斜視図を示し、一方で、図１９Ｂは、分解断面図を示す。図１９Ａに最良に示されるように、出力シャフト６４０は、ロボット支持アーム６４２と結合される。この特定の実装形態では、出力シャフト６４０は、ねじ山付きＤシャフト６４０である。シャフト６４０の上部セクション６４４は、ねじ山６４８が画定された雌型接続開口部６４６を有し、ねじ山６４８は、ねじ山６５４が画定された下部セクション６５２の雄型接続突起６５０と結合可能である。結合されたねじ山６４８、６５４は、装置の重量を支持する。シャフト結合具６５６は、シャフト６４０の周りに配設され、また、係止止めねじ６５８Ａ、６５８Ｂを有し、これらは、シャフト６４４の２つのセクション６４４、６５２のねじを緩めることなくトルクを伝達することを可能にする。代替的に、清掃及び殺菌などのために、肉眼的位置決めロボット装置６６０とロボット支持アーム６４２とを容易にドッキング及びドッキング解除するために、他の既知の迅速な接続機構を使用することができる。
【0089】
図２０Ａ～図２０Ｄは、一実施形態による、（上で論じた関節５６２などの）ヨー関節６７０の内部機構を示す。より具体的には、図２０Ａは、ヨー関節６７０が出力シャフト６７４を起点とするように構造体６７２から回転可能に延在する出力シャフト６７４を有する、ヨー機構構造体６７２を示す。出力シャフト６７４は、肉眼的位置決めロボット（図示せず）をロボット支持アーム（図示せず）に対して回転させるように回転する。
【0090】
一実施形態では、図２０Ｂ～図２０Ｄに最良に示されるように、出力シャフト６７４は、一連の回転要素を介して出力シャフト６７４に回転可能に結合されるモータ６７６によって作動される。歯車は、モータ６７６に回転可能に拘束され、かつ被駆動歯車６８０に回転可能に結合された駆動歯車６７８を含む。被駆動歯車６８０は、被駆動歯車６８０の回転が、ウォームねじ６８２の回転を、したがって、ウォームホイール６８４の回転を生じさせるように、ウォームねじ６８２に回転可能に拘束され、それがウォームホイール６８４にねじ込み可能に結合される。一実装形態では、歯車は、高速モータ出力を、必要とされる低速高トルクに変換する、５０００：１の全減速を提供する。出力シャフト６７４は、システムの重量を支持するためにフランジ付き又はキャップ付きとすることができる２つのベアリング６８６、６８８によって支持される。加えて、シャフトをベアリング６８６、６８８に対して軸方向に拘束する保持リング６９０を提供することができる。トルクは、キー及びキー溝６９２によって、ウォームホイール６８２、６８４から出力シャフト６７４に伝達される。駆動歯車６７８／被駆動歯車６８０段は、モータ出力シャフト６９４を軸方向負荷から保護し、一方で、中間平行シャフト６９６は、予荷重を付与した角度接触ベアリング６９８、７００によるウォームへの軸方向スラストに対して支持される。予荷重は、示されるように、軸方向波形ばね７０２によって達成することができるが、他の方法は、ばね座金又は円板ばね（図示せず）の使用を含む。スペーサ（図示せず）は、全てのベアリング及び歯車シャフト上に位置付けるために使用することができる。一実施形態では、歯車トレインは、モータブロック７０４内に配設される。組み立てられたモータブロック７０４、モータコントローラ（図示せず）、及びケーブル（図示せず）は、一緒に収容することができる。更に、ヨー機構構造体（又は「ハウジング」）６７２は、より良好にトルクを伝達して装置全体を移動させるために、段付きボルトなどを使用して、ピッチ機構構造体（図示せず）に確実に締結することができる。
【0091】
図２１Ａ～図２１Ｃは、一実施形態による、（上で論じた関節５６４などの）ピッチ関節の内部機構を示す。より具体的には、図２１Ａは、ピッチ機構構造体（又は「ハウジング」）７２０を示し、構造体７２０は、構造体７２０に対する出力レール７２２の運動からピッチが生じるように、構造体７２０に摺動可能に結合された出力レール７２２を有する。出力レール７２２は、一実施形態によれば、円弧のセグメントを構成する細長い湾曲した構造体７２２である。更に、出力レール７２２は、レール７２２の運動がＲＣＭ（図示せず）を中心とするプランジハウジング（及び任意の取り付けられたロボット外科用装置）の回転を生じさせるように、以下で説明するようにピッチ機構ハウジング７２０に摺動可能に結合され、更に、レール７２２の一方の端部においてプランジハウジング（図示せず）に固定的に結合される。
【0092】
一実施形態では、出力レール７２２は、回転可能なベアリング７２４を介してピッチ機構構造体７２０に結合される。示される特定の実装形態では、レール７２２が各ベアリング７２４と接触し、また、ベアリング７２４に対して並進移動することができるように、レール７２２の両側に位置決めされる二対のベアリング７２４が存在する。更に、以下で追加的に詳細に説明されるように、レール７２２は、回転可能な歯車７２６にねじ込み可能に結合される。
【0093】
図２１Ｂに最良に示されるように、出力レール７２２は、一連の歯車又は他の回転要素を介して出力レール７２２に回転可能に結合されるモータ７２８によって作動される。歯車は、モータ７２８に回転可能に拘束され、かつウォームホイール７３２にねじ込み可能に／回転可能に結合されるウォームねじ７３０である、駆動歯車７３０を含む。ウォームホイール７３２は、ウォームホイール７３２の回転が、回転可能な歯車７２６の回転を、したがって、歯７３４（したがって、レール７２２）の並進を生じさせるように、回転可能な歯車７２６に回転可能に拘束され、それがレール７２２の歯７３４にねじ込み可能に結合される。一実装形態では、歯車は、高速モータ出力を、必要とされる低速高トルクに変換する、１２９００：１の全減速を提供する。ウォームホイール７３２及び回転可能な歯車７２６を含むシャフトは、シャフトの対向端部上の２つのベアリング７３６によって支持される。一実施形態では、モータ７２８、歯車トレイン、モータコントローラ（図示せず）、及びケーブル（図示せず）は、一緒にピッチハウジング７２０に収容される。更に、図２１Ｃに最良に示されるように、出力レール７２２は、位置合わせピン７３８及びねじ７４０を有するプランジハウジング（以下で論じる）に締結される。
【0094】
図２２Ａ～図２２Ｂは、一実施形態による、（上で論じた関節５６６などの）プランジ関節７５０を示す。より具体的には、図２２Ａは、プランジ機構構造体（又は「ハウジング」）７５２を示し、構造体７５２は、構造体７５２に対する出力レール７５４の並進運動からプランジ又は摺動運動が生じるように、摺動可能に結合された出力レール７５４を有する。出力レール７５４は、レール７５４の運動が、クランプ７５６内に配設された任意のロボット装置（図示せず）の運動を生じさせ、それによって、手術部位においてロボット装置をポート（又は切開部、又は開口部）の内外へ並進させるように、実質的に直線状の細長い構造体７５４であり、これは、以下で説明するように、プランジ機構ハウジング７５２に摺動可能に結合され、更に、レール７５４の一方の端部においてロボット取り付けクランプ７５６に固定的に結合される。
【0095】
一実施形態では、出力レール７５４は、回転可能なベアリング７５８を介してプランジ機構構造体７５２に結合される。示される特定の実装形態では、レール７５４が各ベアリング７５８と接触し、また、ベアリング７５８に対して並進移動することができるように、レール７５４の両側に位置決めされる二対のベアリング７５８が存在する。更に、以下で追加的に詳細に説明されるように、レール７５４は、回転可能な歯車７６０にねじ込み可能に結合される。
【0096】
図２２Ｂに最良に示されるように、出力レール７５４は、一連の歯車又は他の回転要素を介して出力レール７５４に回転可能に結合されるモータ７６２によって作動される。歯車は、モータ７６２に回転可能に拘束され、かつウォームホイール７６６にねじ込み可能に／回転可能に結合される駆動歯車７６４、例えば、ウォームねじ７６４又は他の回転要素を含む。ウォームホイール７６６は、ウォームホイール７６６の回転が、回転可能な歯車７６０の回転を、したがって、歯７６８（したがって、レール７５４）の並進を生じさせるように、回転可能な歯車７６０に回転可能に拘束され、それがレール７５４の歯７６８にねじ込み可能に結合される。一実装形態では、歯車は、高速モータ出力を、必要とされる低速高トルクに変換する、８４０：１の全減速を提供する。ウォームホイール７６６及び回転可能な歯車７６０を含むシャフトは、シャフトの対向端部上の２つのベアリング７７０によって支持される。一実施形態では、モータ７６２、歯車トレイン、モータコントローラ（図示せず）、及びケーブル（図示せず）は、一緒にプランジハウジング７５２に収容される。
【0097】
これらの３つの関節の代替の変形例は、歯車以外の任意の既知の機構を使用できることが理解される。例えば、関節の各々は、モータによって直接駆動することができる。更なる代替案では、レールに沿った運動は、歯車を使用しない場合があり、代わりに、単に支持ローラのうちの１つを駆動して、レールに沿った運動を生じさせ得る。加えて、所望の出力運動を生じさせるために、他の既知の設計では、油圧駆動、空気圧駆動、又はケーブル駆動を使用することができる。
【0098】
図２３は、ロボット支持アーム７８０の一実施形態を示す。この実装形態では、支持アーム７８０は、垂直（又は「ベース」）ロッド７８２と、第１の回転可能な関節７８８においてロッド７８２に回転可能に結合された第１の細長いアーム７８４と、第２の回転可能な関節７９０において第１のアーム７８４に回転可能に結合された第２の細長いアーム７８６と、を有する。２つの回転軸７８８Ａ、７９０Ａが垂直方向に平行であるように、第１の関節７８８が第１の回転軸７８８Ａを有し、第２の関節７９０が第２の回転軸７９０Ａを有する。これは、患者に対して肉眼的位置決めロボット装置７９２を平面（Ｘ／Ｙ方向）位置決めすることを可能にする。加えて、肉眼的位置決めロボット装置７９２のヨー軸７９４もまた、他の２つの回転軸７８８Ａ、７９０Ａに垂直方向に平行である。
【0099】
支持アーム７８０の垂直位置決め（Ｚ方向）は、クランプ７９６を使用して、ベッドレール（図示せず）において調整することができる。垂直配置が選択されると、肉眼的位置決めロボット装置７９２を支持アーム７８０にドッキングすること、又は別様に取り付けることができる。次いで、ロボット外科用装置（図示せず）の挿入プロセス全体を含む、必要に応じてアーム７８０を水平に位置決めすることができる。ロボット外科用装置（図示せず）の最終位置が選択されると、肉眼的位置決めロボット装置７９２は、ロボット外科用装置（図示せず）とドッキングされる。典型的には、これは、ほぼポート／切開部／開口部にＲＣＭを位置決めすることによって達成される。この時点で、支持アーム７８０は、関節ロック７９８、８００を使用して、所定の位置に係止することができる。関節ロック８０２は、上述したように、肉眼的位置決めロボット装置７９２の出力シャフトを支持するために使用される。
【0100】
一実施形態では、（クランプ７９６と同様の）ベッドレールクランプ８１０が図２４Ａ～図２４Ｂに示されている。ベッドに装着された、片持ちビームとして作用する支持アームを使用する場合、緩い又は柔軟なベッドレールは、大きい偏向を生じさせる可能性がある。これを防止するために、（アーム７８０などの）ロボット支持アームを、ベッドレールクランプ８１０を使用して、標準外科用ベッドレールに締結することができる。クランプ８１０は、バックプレート８１４を支持し、かつリニアベアリングのように作用する、２つの位置合わせピン８１２を有する。４つの止めねじ８１８を使用して、バックプレート８１４がベッド横に押し付けられ、フロントプレート８１６がベッドレールに押し付けられる。これは、ベッドレール取り付けボルト８２０を張力付与状態にし、任意の潜在的偏向を制限する。外側ハウジングは、ベッドレールに載置され、（アーム７８０などの）支持アームの高さ調整を可能にする。
【0101】
代替の一実施形態によれば、本明細書の肉眼的位置決めロボット装置の実施形態のいずれかは、追加的な特徴部－レーザ支援位置決め－を有することができる。より具体的には、図２５に示されるように、肉眼的位置決めロボット装置８４０の実施形態は、２つのラインレーザ８４２、８４４を有し、１つのレーザ８４２がプランジハウジング８４６に配設され、１つのレーザ８４４がピッチハウジング８４８に配設される。レーザ８４２、８４４は、各レーザ８４２、８４４からのレーザ光をＲＣＭ８５０において交差させるように位置決め及び照準される。したがって、レーザ８４２、８４４は、肉眼的位置決めロボット装置８４０を簡単にドッキング及び位置決めするのを補助することができ、レーザによって示されるＲＣＭ８５０は、ユーザによって患者の切開部／ポート／開口部に容易に位置付けることができる。
【0102】
図２６Ａ及び図２６Ｂに示されるように、本明細書の肉眼的位置決め装置の実施形態の様々な実装形態はまた、ベアリングとレールとの接触を確実にするためにピッチハウジング及び／又はプランジハウジングのうちの少なくとも１つのベアリングに印加される張力付与力を提供する、張力付与機構も含むことができる。より具体的には、図２６Ａに示されるように、ピッチハウジング８６０の例示的な一実施形態は、ベアリング８６４がレール８６６と接触するように付勢する力をベアリング８６４に印加する、板ばね８６２を有する。板ばね８６２は、手動で張力付与解除して、ベアリング８６４とレール８６６との接触を除去することができる。これは、レール８６６をピッチハウジング８６０から係合解除することを可能にする。次いで、清掃及び殺菌の必要性に応じて、各副構成要素を容易に分解する。同様に、図２６Ｂに示されるように、プランジハウジング８７０の一実施形態は、ベアリング８７４がレール８７６と接触するように付勢する力をベアリング８７４に印加する、板ばね８７２を有する。板ばね８７２は、手動で張力付与解除して、ベアリング８７４とレール８７６との接触を除去することができる。これは、レール８７６をピッチハウジング８７０から係合解除することを可能にする。次いで、清掃及び殺菌の必要性に応じて、各副構成要素を容易に分解する。板ばねの代わりに任意の既知の張力付与機構を使用できることが理解される。
【0103】
更なる代替の実施形態では、本明細書に開示又は想到される任意の肉眼的位置決めロボット装置は、ボタン又はジョイスティック（図示せず）などの、各関節を独立して駆動するためのローカルインターフェースを使用して、ベッド横で制御することができる。ユーザは、各関節を個々に、又はインターフェースによって同時にジョグすることができる。肉眼的位置決めロボット装置は、ロボット外科用装置が挿入されている間、脇によけておき、次いで、必要なときにこの機能とドッキングするために容易に導入することができる。インターフェースは、駆動方向に対応するボタン又はジョイスティックの関節動作方向を有する、直観的なものとすることができる。これを達成するために、ユーザインターフェースは、各関節に局在化させること、又は中央に位置付けることができる。ロボットを摘出する場合、ロボット外科用装置をドッキング解除することができ、肉眼的位置決めロボット装置を邪魔にならない所へジョグすることができる。
【0104】
複数の実施形態が開示されるが、更に他の実施形態は、例示的実施形態を示し、説明する以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。理解されるように、様々な実施形態は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な実装形態において修正することができる。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に例示的なものとみなされるべきであり、限定的なものではない。
【0105】
好適な実装形態を参照しながら様々な実施形態を説明してきたが、当業者は、その趣旨及び範囲を逸脱することなく、形態及び詳細において変更が行われ得ることを認識するであろう。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19A-19B】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図20D】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図22A】
【図22B】
【図23】
【図24A】
【図24B】
【図25】
【図26A】
【図26B】
【国際調査報告】