特表 2024-516435 バックエンド伝動装置、医療機器および手術用ロボット

(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】2024-04-15

(54)【発明の名称】バックエンド伝動装置、医療機器および手術用ロボット

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20240408BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023566909

(86)(22)【出願日】2022-03-03

(85)【翻訳文提出日】2023-10-30

(86)【国際出願番号】 CN2022078980

(87)【国際公開番号】W WO2022227856

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】202110484481.8

(32)【優先日】2021-04-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523265700

【氏名又は名称】深▲セン▼康諾思騰科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】葉海活

【テーマコード（参考）】

4C130

【Ｆターム（参考）】

4C130AA13

4C130AA19

(57)【要約】

【課題】本願には、バックエンド伝動装置、医療機器および手術用ロボットが開示される。
【解決手段】バックエンド伝動装置は、第１回動部材と、第２回動部材と、第３回動部材と、第１伝動アセンブリと、第２伝動アセンブリと、を含み、第１伝動アセンブリがそれぞれ第１ケーブル、第２ケーブル、第１回動部材および前記第３回動部材に接続され、第２伝動アセンブリがそれぞれ第３ケーブル、第４ケーブル、第２回動部材および第３回動部材に接続され、第１回動部材は、第１ケーブルと第２ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、第１ケーブルと第２ケーブルのうちの他方を解放するように、回動可能であり、第２回動部材は、第３ケーブルと第４ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、第３ケーブルと第４ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能であり、第３回動部材は、第１ケーブルと第２ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、第３ケーブルと第４ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したり、第３ケーブルと第４ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、第１ケーブルと第２ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したりするように、回動可能である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回動部材と、
第２回動部材と、
第３回動部材と、
それぞれ第１ケーブルと第２ケーブルを接続するために使われ、かつそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続される第１伝動アセンブリと、
それぞれ第３ケーブルと第４ケーブルを接続するために使われ、かつそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続される第２伝動アセンブリと、を含み、
ここで、前記第１回動部材は、前記第１伝動アセンブリを介して、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能に構成されており、
前記第２回動部材は、前記第２伝動アセンブリを介して、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能に構成されており、
前記第３回動部材は、前記第１伝動アセンブリと前記第２伝動アセンブリを介して、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したり、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したりすることを実現できるように、回動可能に構成されている、
ことを特徴とするバックエンド伝動装置。

【請求項2】

前記第１回動部材は、第１中心軸線まわりに回動可能であり、前記第２回動部材は、第２中心軸線まわりに回動可能であり、前記第３回動部材は、第３中心軸線まわりに回動可能であり、前記第１中心軸線は、前記第２中心軸線と平行であり、かつ前記第３中心軸線と平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項3】

前記第１伝動アセンブリは、
前記第１ケーブルを接続するための第１動滑車と、
第１伝動ケーブルであって、前記第１伝動ケーブルが前記第１動滑車を巻き付け、前記第１伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続されている第１伝動ケーブルと、
前記第２ケーブルを接続するため第２動滑車と、
第２伝動ケーブルであって、前記第２伝動ケーブルが前記第２動滑車を巻き付け、前記第２伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続されている第２伝動ケーブルと、を含み、
ここで、前記第１伝動ケーブルが前記第１回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第２伝動ケーブルが前記第１回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、かつ、前記第１伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第２伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向と同じであり、
前記第１回動部材または前記第３回動部材が回動すると、前記第１動滑車は、前記第１伝動ケーブルによって移動するようになり、前記第２動滑車は、前記第２伝動ケーブルによって移動するようになる、
ことを特徴とする請求項２に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項4】

前記第１伝動アセンブリは、第１ガイドホイールをさらに含み、前記第１伝動ケーブルの前記第１回動部材と前記第１動滑車との間に位置する部分が前記第１ガイドホイールを巻き付け、前記第１伝動ケーブルの前記第１ガイドホイールと前記第１動滑車との間に位置する部分と前記第１伝動ケーブルの前記第１動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分とが平行である、
ことを特徴とする請求項３に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項5】

前記第２伝動ケーブルの前記第１回動部材と前記第２動滑車との間に位置する部分は、前記第２伝動ケーブルの前記第２動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第１伝動ケーブルの前記第１動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である、
ことを特徴とする請求項４に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項6】

前記第２伝動アセンブリは、
前記第３ケーブルを接続するための第３動滑車と、
第３伝動ケーブルであって、前記第３伝動ケーブルが前記第３動滑車を巻き付け、前記第３伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続されている第３伝動ケーブルと、
前記第４ケーブルを接続するための第４動滑車と、
第４伝動ケーブルであって、前記第４伝動ケーブルが前記第４動滑車を巻き付け、前記第４伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続されている第４伝動ケーブルと、を含み、
ここで、前記第３伝動ケーブルが前記第２回動部材を巻く巻き付け方向は前記第４伝動ケーブルが前記第２回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、かつ、前記第３伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向及び前記第４伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第１伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向及び前記第２伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、
前記第２回動部材または前記第３回動部材が回動すると、前記第３動滑車は前記第３伝動ケーブルによって移動するようになり、前記第４動滑車は前記第４伝動ケーブルによって移動するようになる、
ことを特徴とする請求項３～５のいずれか１項に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項7】

前記第１動滑車は、第１軸を介して第１動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第１動滑車ベースは前記第１ケーブルを接続するために使われ、前記第２動滑車は、第２軸を介して第２動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第２動滑車ベースは前記第２ケーブルを接続するために使われ、前記第１軸は、前記第２軸と平行であり、かつ前記第１中心軸線と平行であり、および／または、
前記第３動滑車は、第３軸を介して第３動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第３動滑車ベースは前記第３ケーブルを接続するために使われ、前記第４動滑車は、第４軸を介して前記第４動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第４動滑車ベースは前記第４ケーブルを接続するために使われ、前記第３軸は、前記第４軸と平行であり、かつ前記第１中心軸線と平行である、
ことを特徴とする請求項６に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項8】

前記第２伝動アセンブリは、第２ガイドホイールをさらに含み、前記第４伝動ケーブルの前記第２回動部材と前記第４動滑車との間に位置する部分は、前記第２ガイドホイールを巻き付け、前記第４伝動ケーブルの前記第２ガイドホイールと前記第４動滑車との間に位置する部分と前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分とが平行である、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項9】

前記第３ケーブルの前記第２回動部材と前記第３動滑車との間に位置する部分は、前記第３ケーブルの前記第３動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である、
ことを特徴とする請求項８に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項に記載のバックエンド伝動装置を備える、
ことを特徴とする医療機器。

【請求項11】

請求項１０に記載の医療機器を備える、
ことを特徴とする手術用ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、２０２１年４月３０日に出願された「バックエンド伝動装置、医療機器と手術用ロボット」という第２０２１１０４８４４８１．８号の中国特許出願を引用しており、引用によって前記特許が本願に組み込まれている。

【0002】

（発明の分野）
本願は、医療機器技術分野に関し、具体的にバックエンド伝動装置、医療機器と手術用ロボットに関するものである。

【背景技術】

【0003】

ロボット支援低侵襲手術では、ロボットの末端に接続された手術器具は、人体表面の傷口または自然な穴を通って人体に入り、人体内の組織を操作する。このような手術器具は、主にフロントエンドに位置し、手首機構に取り付けられたアクチュエータまたはツール（例えば手術鉗子、剪断ツールまたは焼灼ツール）と、フロントエンドに複数の自由度運動を提供する手首機構と、機器のバックエンドからフロントエンドまで延びるメインパイプと、機器のバックエンドの動力と伝動装置とで構成されている。フロントエンドアクチュエータと手首機構は、通常それに固定された複数本のケーブルによって駆動され、これらのケーブルが手術器具のメインパイプ内を貫通し、バックエンドの動力と伝動装置によって駆動される。

【0004】

手術鉗子とその他のグリップまたは剪断系ツールの場合、手首機構は、通常、ピッチ運動、ヨーイング、グリップという３つの自由度を実現する必要があり、ロボットのバックエンドが持つ余分な自由度に組み合わせて、手術操作を完成させるために必要な運動を実現することができる。手首機構の具体的な実施形態によって、必要な駆動ケーブルの数も異なり（例えば、４本または６本）が必要である。通常、手首機構の各関節の広範囲運動（例えば－９０°～９０°）を実現するために、手首機構にケーブルをガイドするための余分な滑車を追加設置する必要があるが、余分な滑車などの部品を追加することは、手術機器フロントエンドの小型化を阻害する。また、より多くのケーブルを使用すると、機器の寸法とコストを増やすことになる。

【0005】

従来の４本ケーブル手首を駆動するバックエンド伝動装置は、コンロッドまたはスイングアームの揺動によって２本のケーブルの解放と他の２本ケーブルの締め付けを実現し、ひいては手首のピッチ運動を実現している。この方式を使用すると、ピッチ角の変化に伴い、締め付けと解放のケーブル長が等しくないため、ケーブルの伸縮性の変化を招き、ケーブルが緩みすぎて、隙間が生じて精度を下げたり、ケーブルが締まりすぎて、摩擦抵抗が大きくなりすぎて摩耗を速めたりする問題が生じるおそれがある。この問題を避けるために、ピッチ関節の回転角範囲を制限することができるが、これはツールの機能に影響する。また、このような機構を使用する場合、バックエンドモータの出力端の回転角と手首のピッチ角とは非線形の関係にあり、正確な位置制御を実現するために、余分な標定作業が必要となり、余分な作業量を増やしている。

【発明の概要】

【0006】

簡略化された一連の概念は、本発明の概要部分に導入され、これは、具体的な実施形態にさらに詳しく説明する。本願の概要部分は、保護を請求する技術案の主要な特徴および必要な技術的特徴を限定しようとすることを意味するものではなく、ましてや保護を請求する技術案の保護範囲を決定しようとすることを意味するものでもない。

【0007】

本願の各種の実施例によれば、バックエンド伝動装置が提供され、
第１回動部材と、
第２回動部材と、
第３回動部材と、
それぞれ第１ケーブルと第２ケーブルを接続するために使われ、かつそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続される第１伝動アセンブリと、
それぞれ第３ケーブルと第４ケーブルを接続するために使われ、かつそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続される第２伝動アセンブリと、を含み、
ここで、前記第１回動部材は、前記第１伝動アセンブリを介して、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能に構成されており、
前記第２回動部材は、前記第２伝動アセンブリを介して、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能に構成されており、
前記第３回動部材は、前記第１伝動アセンブリと前記第２伝動アセンブリを介して、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したり、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したりすることを実現できるように、回動可能に構成されている。

【0008】

本願実施例のバックエンド伝動装置によれば、バックエンド伝動装置が例えば手首機構の４本の駆動ケーブルに接続されることにより、手首機構とバックエンド伝動装置とが協働して作動するようになり、駆動ケーブル（即ち第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルおよび第４ケーブル）を引き込んだり解放したりすることで、手首機構のピッチ運動、ヨーイングおよびグリップを実現する。このような駆動方式のもとで、構造が簡単であり、伝動が正確であり、回動部材と手首機構のピッチ、ヨーイングとグリップの角度が線形関係にあり、手首機構の上記角度が大幅に変化したとしても、駆動ケーブルの等長解放および／または引き込みを確保することもできる。

【0009】

一実施例では、前記第１回動部材は、第１中心軸線まわりに回動可能であり、前記第２回動部材は、第２中心軸線まわりに回動可能であり、前記第３回動部材は、第３中心軸線まわりに回動可能であり、前記第１中心軸線は、前記第２中心軸線と平行であり、かつ前記第３中心軸線と平行である。

【0010】

一実施例では、前記第１伝動アセンブリは、
前記第１ケーブルを接続するための第１動滑車と、
第１伝動ケーブルであって、前記第１伝動ケーブルが前記第１動滑車を巻き付け、前記第１伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続されている第１伝動ケーブルと、
第２軸まわりに回動可能であり、前記第２ケーブルを接続するため第２動滑車と、
第２伝動ケーブルであって、前記第２伝動ケーブルが前記第２動滑車を巻き付け、前記第２伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続されている第２伝動ケーブルと、を含み、
ここで、前記第１伝動ケーブルが前記第１回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第２伝動ケーブルが前記第１回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、かつ、前記第１伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第２伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向と同じであり、
前記第１回動部材または前記第３回動部材が回動すると、前記第１動滑車は、前記第１伝動ケーブルによって移動するようになり、前記第２動滑車は、前記第２伝動ケーブルによって移動するようになる。

【0011】

一実施例では、前記第１伝動アセンブリは、第１ガイドホイールをさらに含み、前記第１伝動ケーブルの前記第１回動部材と前記第１動滑車との間に位置する部分が前記第１ガイドホイールを巻き付け、前記第１伝動ケーブルの前記第１ガイドホイールと前記第１動滑車との間に位置する部分と前記第１伝動ケーブルの前記第１動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分とが平行である。

【0012】

一実施例では、前記第２伝動ケーブルの前記第１回動部材と前記第２動滑車との間に位置する部分は、前記第２伝動ケーブルの前記第２動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第１伝動ケーブルの前記第１動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である。

【0013】

一実施例では、前記第２伝動アセンブリは、
前記第３ケーブルを接続するための第３動滑車と、
第３伝動ケーブルであって、前記第３伝動ケーブルが前記第３動滑車を巻き付け、前記第３伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続されている第３伝動ケーブルと、
第４軸まわりに回動可能であり、前記第４ケーブルを接続するための第４動滑車と、
第４伝動ケーブルであって、前記第４伝動ケーブルが前記第４動滑車を巻き付け、前記第４伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続されている第４伝動ケーブルと、を含む。

【0014】

一実施例では、前記第３伝動ケーブルが前記第２回動部材を巻く巻き付け方向は前記第４伝動ケーブルが前記第２回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、かつ、前記第３伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向及び前記第４伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第１伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向及び前記第２伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、
前記第２回動部材または前記第３回動部材が回動すると、前記第３動滑車は前記第３伝動ケーブルによって移動するようになり、前記第４動滑車は前記第４伝動ケーブルによって移動するようになる。

【0015】

一実施例では、前記第１動滑車は、第１軸を介して第１動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第１動滑車ベースは前記第１ケーブルを接続するために使われ、前記第２動滑車は、第２軸を介して第２動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第２動滑車ベースは前記第２ケーブルを接続するために使われ、前記第１軸は、前記第２軸と平行であり、かつ前記第１中心軸線と平行であり、および／または、
前記第３動滑車は、第３軸を介して第３動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第３動滑車ベースは前記第３ケーブルを接続するために使われ、前記第４動滑車は、第４軸を介して前記第４動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第４動滑車ベースは前記第４ケーブルを接続するために使われ、前記第３軸は、前記第４軸と平行であり、かつ前記第１中心軸線と平行である。

【0016】

一実施例では、前記第２伝動アセンブリは、第２ガイドホイールをさらに含み、前記第４伝動ケーブルの前記第２回動部材と前記第４動滑車との間に位置する部分は、前記第２ガイドホイールを巻き付け、前記第４伝動ケーブルの前記第２ガイドホイールと前記第４動滑車との間に位置する部分と前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分とが平行である。

【0017】

一実施例では、前記第３ケーブルの前記第２回動部材と前記第３動滑車との間に位置する部分は、前記第３ケーブルの前記第３動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である。

【0018】

本願の各種の実施例によれば、医療機器がさらに提供され、上記のいずれかの実施例に記載のバックエンド伝動装置を備える。

【0019】

本願の各種の実施例によれば、手術用ロボットがさらに提供され、上記の実施例に記載の医療機器を備える。

【図面の簡単な説明】

【0020】

本願の下記の図面は、ここでは本願の一部として本願を理解するために使われる。図面では、本願の原理を説明するための本願の実施例およびその説明を示している。図面の中で、

【図1】図１は、本願の実施例における手術用ロボットの構造を示す図である。

【図2】図２は、図１における手術用ロボットの局所構造を示す図であり、その中で手首機構、第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルと第４ケーブルを示している。

【図3】図３は、図１における手術用ロボットの別の局所構造を示す図であり、その中でバックエンド伝動装置、第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルと第４ケーブルを示している。

【図4】図４は、図１における手術用ロボットのバックエンド伝動装置の局所構造を示す図である。符号の説明

【0021】

１００：手術用ロボット １１０：メカニカルアーム
１１１：アーム １２０：医療機器
１３０：手首機構 １３１：近位端治具
１３２：遠位端治具 １３３：アクチュエータ
１３４：グリップ爪上顎 １３５：グリップ爪下顎
１３６：第１ピン軸 １３７：第２ピン軸
１４０：メインパイプ １４１：第１ケーブル
１４２：第２ケーブル １４３：第３ケーブル
１４４：第４ケーブル １５０：バックエンド伝動装置
１５１：第１回動部材 １５２：第２回動部材
１５３：第３回動部材 １５６：第１動滑車
１５７：第２動滑車 １５８：第１伝動ケーブル
１５９：第２伝動ケーブル １６１：第１軸
１６２：第２軸 １６３：第１ガイドホイール
１６４：第３動滑車 １６５：第４動滑車
１６６：第３伝動ケーブル １６７：第４伝動ケーブル
１６８：第３軸 １６９：第４軸
１７１：第２ガイドホイール １７２：ベースプレート
１７３：第１回動軸 １７４：第２回動軸
１７５：第３回動軸 １７６：第３ガイドホイールセット
１７７：第５軸 １７８：第３ガイドホイール
１８１：第１動滑車ベース １８２：第２動滑車ベース
１８３：第３動滑車ベース １８４：第４動滑車ベース
Ａ１：第１中心軸線 Ａ２：第２中心軸線
Ａ３：第３中心軸線

【発明を実施するための形態】

【0022】

下記の説明では、本願をより徹底的に理解させるために、多くの具体的なディテールを示している。しかし、本願の実施形態がこれらのディテールの１つまたは複数を必要とすることなく実施できることは、当業者にとって明らかなことである。その他の例では、本願の実施形態と混同することを避けるために、当該技術分野で周知されているいくつかの技術的特徴について、説明していない。

【0023】

本願の実施形態を徹底的に理解させるために、下記の説明で詳しい構造を提案する。明らかなように、本願の実施形態の実施は、当業者が熟知する特別なディテールに限定されない。なお、本願で引用された「第１」と「第２」などの序数詞は、単なる標記するためのものであり、特定の順序などという他の意味を一切持っていない。また、例えば、「第１部材」という用語自体は、「第２部材」の存在を示唆せず、「第２部材」という用語自体は「第１部材」の存在を示唆しない。本願で使用された用語「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」および類似の表現は、説明するためのものであり、限定するものではない。

【0024】

図１に示すように、本願の実施例は、バックエンド伝動装置１５０、医療機器１２０および手術用ロボット１００を提供している。手術用ロボット１００は、移動可能に設置されたメカニカルアーム１１０と、メカニカルアーム１１０に取り付けられた医療機器１２０と、を含み、医療機器１２０が上記のバックエンド伝動装置１５０を含む。当技術分野で知られているように、医療機器１２０は、多くの機能を実現することができ、様々な形状と大きさの手術鉗子またはグリッパ、針駆動装置、ハサミまたは焼灼ツールを含むが、これらに限定されない。

【0025】

図１に示すように、手術用ロボット１００は、主に、ベース１８０と、ベース１８０の上端に回動可能に設けられた少なくとも１つのメカニカルアーム１１０と、メカニカルアーム１１０の対応するポートに取り付けられた医療機器１２０と、を含む。図１には、例示的にメカニカルアーム１１０が１つだけ示されており、このメカニカルアーム１１０は、首尾が接続されたアーム１１１を含み、かつこれらのアーム１１１が回動可能に設けられている。メカニカルアーム１１０が複数ある場合、各メカニカルアーム１１０の対応するポートにはいずれも医療機器１２０が取り付けられる。医療機器１２０の交換または修理を容易にするために、医療機器１２０とメカニカルアーム１１０は、取り外し可能に接続されている。メカニカルアーム１１０に取り付けられた医療機器１２０は、具体的な医療プログラムに選択的に使用されたり、医療プログラム中に必要な臨床機能を提供するために変更されたりすることができる。

【0026】

メカニカルアーム１１０のドッキングポートは、通常、医療機器１２０の操作に機械的動力を提供する駆動モータを含む。ドッキングポートは、例えばドッキングポートにある機器のタイプを識別し、機器のパラメータを取得するために、医療機器１２０に接続された電気的インターフェースを含んでもよい。

【0027】

医療機器１２０は通常、バックエンド伝動装置１５０と、バックエンド伝動装置１５０から延びるメインパイプ１４０と、メインパイプ１４０の遠位端にある手首機構１３０と、を含む。手首機構１３０に接続された駆動ケーブル（具体的に、第１ケーブル１４１、第２ケーブル１４２、第３ケーブル１４３および第４ケーブル１４４）及び導電体は、延びてメインパイプ１４０を通って、バックエンド伝動装置１５０に接続されることができる。バックエンド伝動装置１５０は、上記の駆動ケーブルから駆動モータのモータ駆動軸までの機械的接続を提供し、駆動ケーブルの動きと張力を制御することで、手首機構１３０を操作する。メインパイプ１４０は、中空のものであり、リジッドであってもよいし、フレキシブルであってもよい。

【0028】

図２に示すように、手首機構１３０は、近位端治具１３１と、遠位端治具１３２と、アクチュエータ１３３と、を含む。遠位端治具１３２は、第１ピン軸１３６を介して近位端治具１３１に回転可能に接続され、手首機構１３０のピッチ運動を実現する。アクチュエータ１３３は、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５と、を含み、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５が第２ピン軸１３７を介して遠位端治具１３２に回転可能に接続され、手首機構１３０のグリップとヨーイングを実現する。一実施例では、第２ピン軸１３７は、第１ピン軸１３６に対して垂直である。

【0029】

第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２は、アクチュエータ１３３のグリップ爪下顎１３５に巻き付けられるように接続され、つまり、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２は、連続的な一体構造のケーブルがグリップ爪下顎１３５を巻き付けて形成されることができる。第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４は、アクチュエータ１３３のグリップ爪上顎１３４に巻き付けられるように接続され、つまり、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４は、連続的な一体構造のケーブルがグリップ爪上顎１３４を巻き付けて形成されることができる。第１ケーブル１４１、第２ケーブル１４２、第３ケーブル１４３および第４ケーブル１４４は、アクチュエータ１３３、遠位端治具１３２および近位端治具１３１のガイド通路（図示せず）の硬い表面に沿って延び、かつメインパイプ１４０を通って延びてバックエンド伝動装置１５０に戻る。例えば、ガイド通路は、断面がＵ字型または半円型の溝であってもよい。

【0030】

図２に示すように、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を等長で引き込むと同時に、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を等長で解放することで、遠位端治具１３２は、近位端治具１３１に対して第１ピン軸１３６まわりに時計回りに回転し、手首機構１３０のピッチ順方向運動を実現する（図２を参照）。同様に、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を等長で引き込むと同時に、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を等長で解放することで、遠位端治具１３２は、近位端治具１３１に対して第１ピン軸１３６まわりに反時計回りに回転し、手首機構１３０のピッチ逆方向運動を実現する。

【0031】

第４ケーブル１４４を引き込みながら、第３ケーブル１４３を等長で解放することで、グリップ爪上顎１３４は、遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに時計回りに回転する（図２のヨーイング１を参照）。同様に、第３ケーブル１４３を引き込みながら、第４ケーブル１４４を等長で解放することで、グリップ爪上顎１３４は、遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに反時計回りに回転する。第２ケーブル１４２を引き込みながら、第１ケーブル１４１を等長で解放することで、グリップ爪下顎１３５は、遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに時計回りに回転する（図２のヨーイング２を参照）。同様に、第１ケーブル１４１を引き込みながら、第２ケーブル１４２を等長で解放することで、グリップ爪下顎１３５は、遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに反時計回りに回転する。グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５の運動の組み合わせによってアクチュエータ１３３のヨーイングとグリップ運動を実現することができる。これについて、後で詳しく説明する。

【0032】

図３と図４に示すように、バックエンド伝動装置１５０は、主に、第１回動部材１５１と、第２回動部材１５２と、第３回動部材１５３と、第１伝動アセンブリと、第２伝動アセンブリと、第１回動軸１７３と、第２回動軸１７４と、第３回動軸１７５と、ベースプレート１７２と、を含む。第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５は、それぞれベースプレート１７２に回動可能に取り付けられ、かつそれぞれ対応する駆動モータに接続されるために使われる。第１伝動アセンブリ、第２伝動アセンブリは、いずれもベースプレート１７２に取り付けられている。ベースプレート１７２は、駆動モータに対応したインターフェースを備え、医療機器１２０を正しく取り付けた時に、第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５が駆動モータに安定的に接続され、回転運動の伝達を実現できることを確保する。

【0033】

理解できるように、手術用ロボット１００は、少なくとも３つの駆動モータを含むことができ、ここで、３つの駆動モータがそれぞれ第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５に接続されている。第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５は、互いに平行に設けられ、かつ、第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５は、ほぼ三角形に配列されている。なお、第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５の配列形式は、本実施形態に限定されず、第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５は、必要に応じて、直線的に配列されてもよい。第１回動軸１７３は、第１回動部材１５１に固定的に接続され、第２回動軸１７４は、第２回動部材１５２に固定的に接続され、第３回動軸１７５は、第３回動部材１５３に固定的に接続され、これによって、それぞれ第１回動部材１５１、第２回動部材１５２および第３回動部材１５３の回動を駆動する。本実施形態では、第１回動部材１５１、第２回動部材１５２および第３回動部材１５３は、キャプスタンである。

【0034】

第１伝動アセンブリは、それぞれ第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を接続するために使われ、かつそれぞれ第１回動部材１５１と第３回動部材１５３に接続される。第１伝動アセンブリは、主に、第１動滑車１５６と、第２動滑車１５７と、第１伝動ケーブル１５８と、第２伝動ケーブル１５９と、を含む。第１動滑車１５６は、第１軸１６１を介して第１動滑車ベース１８１に回転可能に接続され、第１動滑車１５６は、第１軸１６１まわりに回転可能であり、第１ケーブル１４１は、第１動滑車ベース１８１に接続されている。第２動滑車１５７は、第２軸１６２を介して第２動滑車ベース１８２に回転可能に接続され、第２動滑車１５７は、第２軸１６２まわりに回転可能であり、第２ケーブル１４２は、第２動滑車ベース１８２に接続されている。

【0035】

第１伝動ケーブル１５８は第１動滑車１５６を巻き付け、第１伝動ケーブル１５８の両端がそれぞれ第１回動部材１５１と第３回動部材１５３に接続されている。第２伝動ケーブル１５９は、第２動滑車１５７を巻き付け、かつ第２伝動ケーブル１５９の両端がそれぞれ第１回動部材１５１と第３回動部材１５３に接続されている。具体的には、第１伝動ケーブル１５８と第２伝動ケーブル１５９は、第１回動部材１５１に対する巻き付け方向が逆であり、かつ第３回動部材１５３に対する巻き付け方向が同じである。第１回動部材１５１または第３回動部材１５３が回動すると、第１動滑車１５６は、第１伝動ケーブル１５８によって移動するようになり、第２動滑車１５７は、第２伝動ケーブル１５９によって移動するようになる。

【0036】

第１伝動アセンブリは、第１ガイドホイール１６３をさらに含み、第１伝動ケーブル１５８の第１回動部材１５１と第１動滑車１５６との間に位置する部分が第１ガイドホイール１６３を巻き付け、第１伝動ケーブル１５８の第１ガイドホイール１６３と第１動滑車１５６との間に位置する部分と第１伝動ケーブル１５８の第１動滑車１５６と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行であり、第１伝動ケーブル１５８の第１ガイドホイール１６３と第１動滑車１５６との間に位置する部分と第１伝動ケーブル１５８の第１動滑車１５６と第３回動部材１５３との間に位置する部分との線速度の絶対値が等しくなり、つまり、第１伝動ケーブル１５８の第１動滑車１５６の両側に位置するケーブルの線速度の絶対値が等しくなる。第２伝動ケーブル１５９の第１回動部材１５１と第２動滑車１５７との間に位置する部分は、第２伝動ケーブル１５９の第２動滑車１５７と第３回動部材１５３との間に位置する部分と平行であり、かつ第１伝動ケーブル１５８の第１動滑車１５６と第３回動部材１５３との間に位置する部分と平行であり、つまり、第２伝動ケーブル１５９の第２動滑車１５７両側に位置するケーブルの線速度の絶対値は等しい。第１ガイドホイール１６３は、定滑車であってもよい。当業者は、第１伝動ケーブル１５８と第２伝動ケーブル１５９をガイドするように、必要に応じて、他のガイドホイールを追加してもよいことを理解できる。

【0037】

第１回動部材１５１は、第１中心軸線Ａ１まわりに回動可能に構成されており、これによって、第１伝動アセンブリを介して、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２のうちの一方を引き込むと同時に、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２のうちの他方を解放することができ、グリップ爪下顎１３５は、遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに時計回りまたは反時計回りに回動することができる。一実施例では、第１軸１６１は、第２軸１６２と平行であり、かつ第１中心軸線Ａ１と平行である。

【0038】

具体的には、第３回動部材１５３が動かないまま、駆動モータによって第１回動軸１７３が第１回動部材１５１を反時計回りに回転させるように駆動すると、第２伝動ケーブル１５９が引き込まれ（即ち第１回動部材１５１に巻き付けられる）と同時に、第１伝動ケーブル１５８が等長で解放され、つまり、第２ケーブル１４２が第２動滑車１５７を介して引き込まれると同時に、第１ケーブル１４１が第１動滑車１５６を介して等長で解放され、これによって、グリップ爪下顎１３５が遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに時計回りに回転することを実現する（図２のヨーイング２参照）。第３回動部材１５３が動かないまま、駆動モータによって第１回動軸１７３が第１回動部材１５１を時計回りに回転させるように駆動すると、第１伝動ケーブル１５８が引き込まれ（即ち第１回動部材１５１に巻き付けられる）と同時に、第２伝動ケーブル１５９が等長で解放され、つまり、第１ケーブル１４１が第１動滑車１５６を介して引き込まれると同時に、第２ケーブル１４２が第２動滑車１５７を介して等長で解放され、これによって、グリップ爪下顎１３５が遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに反時計回りに回転することを実現する。

【0039】

図３と図４に示すように、第２伝動アセンブリは、それぞれ第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を接続するために使われ、かつそれぞれ第２回動部材１５２と第３回動部材１５３に接続される。第２伝動アセンブリは、第３動滑車１６４と、第４動滑車１６５と、第３伝動ケーブル１６６と、第４伝動ケーブル１６７と、を含む。第３動滑車１６４は、第３軸１６８を介して第３動滑車ベース１８３に回転可能に接続され、第３動滑車１６４は、第３軸１６８まわりに回転可能であり、第３ケーブル１４３は、第３動滑車ベース１８３に接続されている。第４動滑車１６５は、第４軸１６９を介して第４動滑車ベース１８４に回転可能に接続され、第４動滑車１６５は、第４軸１６９まわりに回転可能であり、第４ケーブル１４４は、第４動滑車ベース１８４に接続されている。

【0040】

第３伝動ケーブル１６６は、第３動滑車１６４を巻き付け、第３伝動ケーブル１６６の両端がそれぞれ第２回動部材１５２と第３回動部材１５３に接続されている。第４伝動ケーブル１６７は、第４動滑車１６５を巻き付け、第４伝動ケーブル１６７の両端がそれぞれ第２回動部材１５２と第３回動部材１５３に接続されている。具体的には、第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７は、第２回動部材１５２に対する巻き付け方向が逆であり、かつ、第３回動部材１５３に対する巻き付け方向が第１伝動ケーブル１５８と第２伝動ケーブル１５９の第３回動部材１５３に対する巻き付け方向と逆である。第２回動部材１５２または第３回動部材１５３が回動すると、第３動滑車１６４は第３伝動ケーブル１６６によって移動するようになり、第４動滑車１６５は第４伝動ケーブル１６７によって移動するようになる。

【0041】

第２伝動アセンブリは、第２ガイドホイール１７１をさらに含み、第４伝動ケーブル１６７の第２回動部材１５２と第４動滑車１６５との間に位置する部分は、第２ガイドホイール１７１を巻き付け、第４伝動ケーブル１６７の第２ガイドホイール１７１と第４動滑車１６５との間に位置する部分と第４伝動ケーブル１６７の第４動滑車１６５と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行である。第３ケーブル１４３の第２回動部材１５２と第３動滑車１６４との間に位置する部分は、第３ケーブル１４３の第３動滑車１６４と第３回動部材１５３との間に位置する部分と平行であり、かつ第４伝動ケーブル１６７の第４動滑車１６５と第３回動部材１５３との間に位置する部分と平行である。第２ガイドホイール１７１は、定滑車であってもよい。当業者は、第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７をガイドするように、必要に応じて、他のガイドホイールを追加してもよいことを理解できる。

【0042】

第２回動部材１５２は、第２中心軸線Ａ２まわりに回動可能に構成されており、これによって、第２伝動アセンブリを介して、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４のうちの一方を引き込むと同時に、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４のうちの他方を解放することができ、グリップ爪上顎１３４は、遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに時計回りまたは反時計回りに回転することを実現する。一実施例では、第３軸１６８は、第４軸１６９と平行であり、かつ第２中心軸線Ａ２と平行である。

【0043】

具体的には、第３回動部材１５３が動かないまま、駆動モータによって第２回動軸１７４が第２回動部材１５２を反時計回りに回転させるように駆動すると、第４伝動ケーブル１６７が引き込まれ（即ち第２回動部材１５２に巻き付けられる）と同時に、第３伝動ケーブル１６６が等長で解放され、つまり、第４ケーブル１４４が第４動滑車１６５を介して引き込まれると同時に、第３ケーブル１４３が第３動滑車１６４を介して等長で解放され、これによって、グリップ爪上顎１３４が遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに時計回りに回転することを実現する（（図２のヨーイング１を参照）。第３回動部材１５３が動かないまま、駆動モータによって第２回動軸１７４が第２回動部材１５２を時計回りに回転させるように駆動すると、第３伝動ケーブル１６６が引き込まれ（即ち第２回動部材１５２に巻き付けられる）と同時に、第４伝動ケーブル１６７が等長で解放され、つまり、第３ケーブル１４３が第３動滑車１６４を介して引き込まれると同時に、第４ケーブル１４４が第４動滑車１６５を介して等長で解放され、これによって、グリップ爪上顎１３４が遠位端治具１３２に対して第２ピン軸１３７まわりに反時計回りに回転することを実現する。

【0044】

バックエンド伝動装置１５０は、第３ガイドホイールセット１７６（図４参照）をさらに含み、第３ガイドホイールセット１７６は、互いに平行な２つの第５軸１７７と、この２つの第５軸１７７にそれぞれ回転可能に設けられた２つの第３ガイドホイール１７８と、を含む。第３ガイドホイール１７８は、定滑車であってもよい。

【0045】

この４つの第３ガイドホイール１７８は、それぞれ第１ケーブル１４１、第２ケーブル１４２、第３ケーブル１４３および第４ケーブル１４４をガイドすることができ、第１ケーブル１４１の第３ガイドホイールセット１７６と第１動滑車１５６との間に位置する部分と第１伝動ケーブル１５８の第１動滑車１５６と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行であり、かつ、第２ケーブル１４２の第３ガイドホイールセット１７６と第２動滑車１５７との間に位置する部分と第２伝動ケーブル１５９の第２動滑車１５７と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行であり、第３ケーブル１４３の第３ガイドホイールセット１７６と第３動滑車１６４との間に位置する部分と第３伝動ケーブル１６６の第３動滑車１６４と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行であり、第４ケーブル１４４の第３ガイドホイールセット１７６と第４動滑車１６５との間に位置する部分と第４伝動ケーブル１６７の第４動滑車１６５と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行である。これにより、第１回動部材１５１と第３回動部材１５３の第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２に対する線形組み合わせの駆動を実現し、第２回動部材１５２と第３回動部材１５３の第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４に対する線形組み合わせの駆動を実現することができる。

【0046】

本実施形態では、第１回動軸１７３と第２回動軸１７４の回動を制御することで、アクチュエータ１３３のヨーイングとグリップ運動を実現することができる。

【0047】

具体的には、第３回動軸１７５が動かないまま、第１回動軸１７３と第２回動軸１７４が等角度で反時計回りに回動する時、即ち第１回動部材１５１と第２回動部材１５２が等角度で反時計回りに回動する時、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５がいずれも時計回りに回転し、アクチュエータ１３３が順方向のヨーイング（図２を参照）を実現する。第３回動軸１７５が動かないまま、第１回動軸１７３と第２回動軸１７４が等角度で時計回りに回動する時、即ち第１回動部材１５１と第２回動部材１５２が等角度で時計回りに回動する時、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５がいずれも反時計回りに回転し、アクチュエータ１３３が逆方向のヨーイング（図２を参照）を実現する。

【0048】

第３回動軸１７５が動かないまま、第１回動軸１７３が反時計回りに回動しながら、第２回動軸１７４が等角度で時計回りに回動する時、即ち第１回動部材１５１が反時計回りに回動しながら、第２回動部材１５２が等角度で時計回りに回動する時、グリップ爪下顎１３５が時計回りに回動し、グリップ爪上顎１３４が反時計回りに回動し、アクチュエータ１３３のグリップ動作（図２を参照）を実現する。第３回動軸１７５が動かないまま、第１回動軸１７３が時計回りに回動しながら、第２回動軸１７４が等角度で反時計回りに回動する時、即ち第１回動部材１５１が時計回りに回動しながら、第２回動部材１５２が等角度で反時計回りに回動する時、グリップ爪下顎１３５が反時計回りに回動し、グリップ爪上顎１３４が時計回りに回動し、アクチュエータ１３３のグリップ解放動作を実現する。

【0049】

第３回動部材１５３は、第３中心軸線Ａ３まわりに回動可能に構成されており、これによって、第１伝動アセンブリと第２伝動アセンブリを介して、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２のうちの少なくとも一方を引き込みながら、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４のうちの少なくとも一方を解放したり、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４のうちの少なくとも一方を引き込みながら、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２のうちの少なくとも一方を解放したりして、手首機構１３０のピッチ運動を実現する。一実施例では、第１中心軸線Ａ１は、第２中心軸線Ａ２と平行であり、かつ第３中心軸線Ａ３と平行である。

【0050】

本実施形態では、第３回動部材１５３が回動する時、第１伝動アセンブリと第２伝動アセンブリを介して、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を等長で引き込みながら第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を等長で解放したり（即ち第３回動部材１５３回転中に第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２の第１回動部材１５１に巻き付けられた長さが第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４の解放された長さと等しい）、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を等長で引き込みながら第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を等長で解放したり（即ち第３回動部材１５３の回転中に第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４の第２回動部材１５２に巻き付けられた長さが第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２の解放された長さと等しい）することで、手首機構１３０のピッチ運動を実現することができる。

【0051】

具体的には、第１回動軸１７３と第２回動軸１７４が動かないまま、駆動モータで第３回動軸１７５が第３回動部材１５３を反時計回りに回転させるように駆動すると、第１伝動ケーブル１５８と第２伝動ケーブル１５９が等長で解放されると同時に、第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７が等長で引き込まれ、即ち第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２が等長で解放されると同時に第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４が等長で引き込まれ、これによって、手首機構１３０のピッチ順方向運動を実現する。同様に、第１回動軸１７３と第２回動軸１７４が動かないまま、駆動モータによって第３回動軸１７５が第３回動部材１５３を時計回りに回転させるように駆動すると、第１伝動ケーブル１５８と第２伝動ケーブル１５９が等長で引き込まれると同時に、第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７が等長で解放され、即ち第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２が等長で引き込まれると同時に、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４が等長で解放され、これによって、手首機構１３０のピッチ逆方向運動を実現する。

【0052】

本実施形態では、第１回動部材１５１、第２回動部材１５２および第３回動部材１５３の回動が第１動滑車１５６、第２動滑車１５７、第３動滑車１６４および第４動滑車１６５を介して第１ケーブル１４１、第２ケーブル１４２、第３ケーブル１４３および第４ケーブル１４４に伝達されるため、第１ケーブル１４１、第２ケーブル１４２、第３ケーブル１４３および第４ケーブル１４４の移動距離（即ち引き込みまたは解放の長さ）は、それに対応して第１伝動ケーブル１５８、第２伝動ケーブル１５９、第３伝動ケーブル１６６および第４伝動ケーブル１６７の移動距離の半分のみであり、入力側から出力側への２：１の減速比を実現したことに相当する。したがって、駆動モータの減速機にヒステリシス誤差がある場合、または、第１回動軸１７３、第２回動軸１７４および第３回動軸１７５と駆動モータとの接続部にヒステリシス誤差がある場合、これらのヒステリシス誤差がフロントエンドの手首機構１３０に与える影響は、半分になり、手首機構１３０の運動精度を向上させる。

【0053】

本願の実施例におけるバックエンド伝動装置によれば、バックエンド伝動装置が例えば手首機構の４本の駆動ケーブルに接続されることにより、手首機構とバックエンド伝動装置とが協働して作動するようになり、駆動ケーブル（即ち第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルおよび第４ケーブル）を等長で引き込んだり解放したりすることで、手首機構のピッチ運動、ヨーイングおよびグリップを実現する。このような駆動方式のもとで、構造が簡単であり、伝動が正確であり、回動部材と手首機構のピッチ、ヨーイングとグリップの角度が線形関係にあり、手首機構の上記角度が大幅に変化したとしても、駆動ケーブルの等長解放および／または引き込みを確保することもできる。

【0054】

特に別途定義されていない限り、本明細書で使用された技術用語および科学用語は、当業者が通常理解している意味と同じである。本明細書で使用された用語は、具体的な実施目的を説明するためのものであり、本願を限定することを意図するものではない。本明細書で使われている「設置」などの用語は、ある部材を別の部材に直接取り付けられることを示す場合もあれば、ある部材が中間部材を介して別の部材に取り付けられることを示す場合もある。本願の一実施形態で説明された特徴は、他の実施形態に適用されないか、または別途説明がない限り、単独または他の特徴と組み合わせて他の実施形態に適用されることができる。

【0055】

本願は、上記の実施形態によって説明されたが、上記の実施形態は例示と説明を目的とするためのものであり、本願を説明された実施形態の範囲内に限定することを意図するものではない。当業者であれば、本願の示唆に基づいて、さらに多くの変形および修正を行うことができるが、これらの変形および修正が、いずれも本願の特許請求の範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-02

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回動部材と、
第２回動部材と、
第３回動部材と、
それぞれ第１ケーブルと第２ケーブルを接続するために使われ、かつそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続される第１伝動アセンブリと、
それぞれ第３ケーブルと第４ケーブルを接続するために使われ、かつそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続される第２伝動アセンブリと、を含み、
ここで、前記第１回動部材は、前記第１伝動アセンブリを介して、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能に構成されており、
前記第２回動部材は、前記第２伝動アセンブリを介して、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの一方を引き込むと同時に、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの他方を解放することができるように、回動可能に構成されており、
前記第３回動部材は、前記第１伝動アセンブリと前記第２伝動アセンブリを介して、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したり、前記第３ケーブルと前記第４ケーブルのうちの少なくとも一方を引き込みながら、前記第１ケーブルと前記第２ケーブルのうちの少なくとも一方を解放したりすることを実現できるように、回動可能に構成されている、
ことを特徴とするバックエンド伝動装置。

【請求項2】

前記第１回動部材は、第１中心軸線まわりに回動可能であり、前記第２回動部材は、第２中心軸線まわりに回動可能であり、前記第３回動部材は、第３中心軸線まわりに回動可能であり、前記第１中心軸線は、前記第２中心軸線と平行であり、かつ前記第３中心軸線と平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項3】

前記第１伝動アセンブリは、
前記第１ケーブルを接続するための第１動滑車と、
第１伝動ケーブルであって、前記第１伝動ケーブルが前記第１動滑車を巻き付け、前記第１伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続されている第１伝動ケーブルと、
前記第２ケーブルを接続するため第２動滑車と、
第２伝動ケーブルであって、前記第２伝動ケーブルが前記第２動滑車を巻き付け、前記第２伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第１回動部材と前記第３回動部材に接続されている第２伝動ケーブルと、を含み、
ここで、前記第１伝動ケーブルが前記第１回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第２伝動ケーブルが前記第１回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、かつ、前記第１伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第２伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向と同じであり、
前記第１回動部材または前記第３回動部材が回動すると、前記第１動滑車は、前記第１伝動ケーブルによって移動するようになり、前記第２動滑車は、前記第２伝動ケーブルによって移動するようになる、
ことを特徴とする請求項２に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項4】

前記第１伝動アセンブリは、第１ガイドホイールをさらに含み、前記第１伝動ケーブルの前記第１回動部材と前記第１動滑車との間に位置する部分が前記第１ガイドホイールを巻き付け、前記第１伝動ケーブルの前記第１ガイドホイールと前記第１動滑車との間に位置する部分と前記第１伝動ケーブルの前記第１動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分とが平行である、
ことを特徴とする請求項３に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項5】

前記第２伝動ケーブルの前記第１回動部材と前記第２動滑車との間に位置する部分は、前記第２伝動ケーブルの前記第２動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第１伝動ケーブルの前記第１動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である、
ことを特徴とする請求項４に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項6】

前記第２伝動アセンブリは、
前記第３ケーブルを接続するための第３動滑車と、
第３伝動ケーブルであって、前記第３伝動ケーブルが前記第３動滑車を巻き付け、前記第３伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続されている第３伝動ケーブルと、
前記第４ケーブルを接続するための第４動滑車と、
第４伝動ケーブルであって、前記第４伝動ケーブルが前記第４動滑車を巻き付け、前記第４伝動ケーブルの両端がそれぞれ前記第２回動部材と前記第３回動部材に接続されている第４伝動ケーブルと、を含み、
ここで、前記第３伝動ケーブルが前記第２回動部材を巻く巻き付け方向は前記第４伝動ケーブルが前記第２回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、かつ、前記第３伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向及び前記第４伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向は、前記第１伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向及び前記第２伝動ケーブルが前記第３回動部材を巻く巻き付け方向と逆であり、
前記第２回動部材または前記第３回動部材が回動すると、前記第３動滑車は前記第３伝動ケーブルによって移動するようになり、前記第４動滑車は前記第４伝動ケーブルによって移動するようになる、
ことを特徴とする請求項３に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項7】

前記第１動滑車は、第１軸を介して第１動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第１動滑車ベースは前記第１ケーブルを接続するために使われ、前記第２動滑車は、第２軸を介して第２動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第２動滑車ベースは前記第２ケーブルを接続するために使われ、前記第１軸は、前記第２軸と平行であり、かつ前記第１中心軸線と平行である、
ことを特徴とする請求項６に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項8】

前記第３動滑車は、第３軸を介して第３動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第３動滑車ベースは前記第３ケーブルを接続するために使われ、前記第４動滑車は、第４軸を介して前記第４動滑車ベースに回転可能に接続され、前記第４動滑車ベースは前記第４ケーブルを接続するために使われ、前記第３軸は、前記第４軸と平行であり、かつ前記第１中心軸線と平行である、
ことを特徴とする請求項６に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項9】

前記第２伝動アセンブリは、第２ガイドホイールをさらに含み、前記第４伝動ケーブルの前記第２回動部材と前記第４動滑車との間に位置する部分は、前記第２ガイドホイールを巻き付け、前記第４伝動ケーブルの前記第２ガイドホイールと前記第４動滑車との間に位置する部分と前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分とが平行である、
ことを特徴とする請求項６に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項10】

前記第３伝動ケーブルの前記第２回動部材と前記第３動滑車との間に位置する部分は、前記第３伝動ケーブルの前記第３動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である、
ことを特徴とする請求項９に記載のバックエンド伝動装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１項に記載のバックエンド伝動装置を備える、
ことを特徴とする医療機器。

【請求項12】

請求項１１に記載の医療機器を備える、
ことを特徴とする手術用ロボット。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本願実施例のバックエンド伝動装置によれば、バックエンド伝動装置が例えば手首機構の４本の駆動ケーブルに接続されることにより、手首機構とバックエンド伝動装置とが協働して作動するようになり、駆動ケーブル（即ち第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルおよび第４ケーブル）を引き込んだり解放したりすることで、手首機構のピッチ運動、ヨーイングおよびグリップを実現する。このような駆動方式のもとで、構造が簡単であり、伝動が正確であり、回動部材の回転角及び手首機構のピッチ、ヨーイングまたはグリップの角度が線形関係にあり、手首機構の上記角度が大幅に変化したとしても、駆動ケーブルの等長解放および／または引き込みを確保することもできる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

一実施例では、前記第３伝動ケーブルの前記第２回動部材と前記第３動滑車との間に位置する部分は、前記第３伝動ケーブルの前記第３動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行であり、かつ前記第４伝動ケーブルの前記第４動滑車と前記第３回動部材との間に位置する部分と平行である。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

本願の下記の図面は、ここでは本願の一部として本願を理解するために使われる。図面では、本願の原理を説明するための本願の実施例およびその説明を示している。図面の中で、

【図1】図１は、本願の実施例における手術用ロボットの構造を示す図である。

【図2】図２は、図１における手術用ロボットの局所構造を示す図であり、その中で手首機構、第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルと第４ケーブルを示しており、右矢印はケーブルの引き込みを示し、左矢印はケーブルの解放を示している。

【図3】図３は、図１における手術用ロボットの別の局所構造を示す図であり、その中でバックエンド伝動装置、第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルと第４ケーブルを示している。

【図4】図４は、図１における手術用ロボットのバックエンド伝動装置の局所構造を示す図である。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0021】

１００：手術用ロボット １１０：メカニカルアーム
１１１：アーム １２０：医療機器
１３０：手首機構 １３１：近位端治具
１３２：遠位端治具 １３３：アクチュエータ
１３４：グリップ爪上顎 １３５：グリップ爪下顎
１３６：第１ピン軸 １３７：第２ピン軸
１４０：メインパイプ １４１：第１ケーブル
１４２：第２ケーブル １４３：第３ケーブル
１４４：第４ケーブル １５０：バックエンド伝動装置
１５１：第１回動部材 １５２：第２回動部材
１５３：第３回動部材 １５６：第１動滑車
１５７：第２動滑車 １５８：第１伝動ケーブル
１５９：第２伝動ケーブル １６１：第１軸
１６２：第２軸 １６３：第１ガイドホイール
１６４：第３動滑車 １６５：第４動滑車
１６６：第３伝動ケーブル １６７：第４伝動ケーブル
１６８：第３軸 １６９：第４軸
１７１：第２ガイドホイール １７２：ベースプレート
１７３：第１回動軸 １７４：第２回動軸
１７５：第３回動軸 １７６：第３ガイドホイールセット
１７７：第５軸 １７８：第３ガイドホイール
１８０：ベース １８１：第１動滑車ベース
１８２：第２動滑車ベース １８３：第３動滑車ベース
１８４：第４動滑車ベース Ａ１：第１中心軸線
Ａ２：第２中心軸線 Ａ３：第３中心軸線

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0026】

メカニカルアーム１１０のドッキングポートは、通常、医療機器１２０の操作に機械的動力を提供する駆動モータの出力端を含む。ドッキングポートは、例えばドッキングポートにある機器のタイプを識別し、機器のパラメータを取得するために、医療機器１２０に接続された電気的インターフェイスを含んでもよい。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0028】

図２に示すように、手首機構１３０は、近位端治具１３１と、遠位端治具１３２と、アクチュエータ１３３と、を含む。遠位端治具１３２は、第１ピン軸１３６を介して近位端治具１３１に回転可能に接続され、これにより、遠位端治具１３２の近位端治具１３１に対する回転によって手首機構１３０のピッチ運動を実現する。アクチュエータ１３３は、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５とを含み、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５が第２ピン軸１３７を介して遠位端治具１３２に回転可能に接続され、これにより、グリップ爪上顎１３４とグリップ爪下顎１３５の遠位端治具１３２に対する回転によって手首機構１３０のグリップとヨーイングを実現する。一実施例では、第２ピン軸１３７は、第１ピン軸１３６に対して垂直である。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0040】

第３伝動ケーブル１６６は、第３動滑車１６４を巻き付け、第３伝動ケーブル１６６の両端がそれぞれ第２回動部材１５２と第３回動部材１５３に接続されている。第４伝動ケーブル１６７は、第４動滑車１６５を巻き付け、第４伝動ケーブル１６７の両端がそれぞれ第２回動部材１５２と第３回動部材１５３に接続されている。具体的には、第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７は、第２回動部材１５２に対する巻き付け方向が逆であり、かつ、第３回動部材１５３に対する巻き付け方向が第１伝動ケーブル１５８と第２伝動ケーブル１５９の第３回動部材１５３に対する巻き付け方向と逆である。第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７は、第３回動部材１５３に対する巻き付け方向が同じである。第２回動部材１５２または第３回動部材１５３が回動すると、第３動滑車１６４は第３伝動ケーブル１６６によって移動するようになり、第４動滑車１６５は第４伝動ケーブル１６７によって移動するようになる。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0041】

第２伝動アセンブリは、第２ガイドホイール１７１をさらに含み、第４伝動ケーブル１６７の第２回動部材１５２と第４動滑車１６５との間に位置する部分は、第２ガイドホイール１７１を巻き付け、第４伝動ケーブル１６７の第２ガイドホイール１７１と第４動滑車１６５との間に位置する部分と第４伝動ケーブル１６７の第４動滑車１６５と第３回動部材１５３との間に位置する部分とが平行である。第３伝動ケーブル１６６の第２回動部材１５２と第３動滑車１６４との間に位置する部分は、第３伝動ケーブル１６６の第３動滑車１６４と第３回動部材１５３との間に位置する部分と平行であり、かつ第４伝動ケーブル１６７の第４動滑車１６５と第３回動部材１５３との間に位置する部分と平行である。第２ガイドホイール１７１は、定滑車であってもよい。当業者は、第３伝動ケーブル１６６と第４伝動ケーブル１６７をガイドするように、必要に応じて、他のガイドホイールを追加してもよいことを理解できる。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0044】

バックエンド伝動装置１５０は、第３ガイドホイールセット１７６（図４参照）をさらに含み、第３ガイドホイールセット１７６は、互いに平行な２つの第５軸１７７と、各第５軸１７７において回転可能に設けられた２つの第３ガイドホイール１７８と、を含む。第３ガイドホイール１７８は、定滑車であってもよい。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0050】

本実施形態では、第３回動部材１５３が回動する時、第１伝動アセンブリと第２伝動アセンブリを介して、第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を等長で引き込みながら第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を等長で解放したり（即ち第３回動部材１５３の回動中に第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２が引き込まれる長さは第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４が解放された長さと等しい）、第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４を等長で引き込みながら第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２を等長で解放したり（即ち第３回動部材１５３の回動中に第３ケーブル１４３と第４ケーブル１４４が引き込まれる長さは第１ケーブル１４１と第２ケーブル１４２が解放された長さと等しい）することで、手首機構１３０のピッチ運動を実現することができる。

【手続補正12】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0053】

本願の実施例におけるバックエンド伝動装置によれば、バックエンド伝動装置が例えば手首機構の４本の駆動ケーブルに接続されることにより、手首機構とバックエンド伝動装置とが協働して作動するようになり、駆動ケーブル（即ち第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブルおよび第４ケーブル）を等長で引き込んだり解放したりすることで、手首機構のピッチ運動、ヨーイングおよびグリップを実現する。このような駆動方式のもとで、構造が簡単であり、伝動が正確であり、回動部材の回転角及び手首機構のピッチ、ヨーイングまたはグリップの角度が線形関係にあり、手首機構の上記角度が大幅に変化したとしても、駆動ケーブルの等長解放および／または引き込みを確保することもできる。

【国際調査報告】