知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特表2024-521635ロボットによるマイクロ手術処置のための運動学的構造及び滅菌ドレープ
(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】2024-06-04
(54)【発明の名称】ロボットによるマイクロ手術処置のための運動学的構造及び滅菌ドレープ
(51)【国際特許分類】
A61B 34/35 20160101AFI20240528BHJP
【ＦＩ】
A61B34/35
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023567156
(86)(22)【出願日】2022-05-31
(85)【翻訳文提出日】2023-12-27
(86)【国際出願番号】 IB2022055086
(87)【国際公開番号】W WO2022254335
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】63/195,429
(32)【優先日】2021-06-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/229,593
(32)【優先日】2021-08-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＪＡＶＡ
(71)【出願人】
【識別番号】522497490
【氏名又は名称】フォーサイト ロボティクス リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ギル，アリエル
(72)【発明者】
【氏名】アーノルド，オファー
(72)【発明者】
【氏名】グロズマン，ダニエル
【テーマコード（参考）】
4C130
【Ｆターム（参考）】
4C130AA02
4C130AA04
4C130AA13
4C130AA33
4C130AA34
4C130AA42
4C130AB02
4C130AD02
4C130AD05
(57)【要約】
【課題】 ロボットによるマイクロ手術処置を行うことである。
【解決手段】 ツール（２１）を使用して患者の体の一部に処置を行うための装置及び方法が記載される。ロボットユニット（２０）が、ベース（２７）、エンドエフェクタ（３０）及びツールがエンドエフェクタと同軸になるようにツールを保持するように構成されたツールマウント（９２）を備える。エンドエフェクタは、複数の多関節アーム（３２）を介してベースに結合される。多関節アーム（３２）のそれぞれは、ツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのローリングに対応するように構成される回転可能なアーチ型リンク（６４）をエンドエフェクタの近傍に備える。その他の適用例も記載される。
【選択図】 図４Ｂ
【解決手段】 ツール（２１）を使用して患者の体の一部に処置を行うための装置及び方法が記載される。ロボットユニット（２０）が、ベース（２７）、エンドエフェクタ（３０）及びツールがエンドエフェクタと同軸になるようにツールを保持するように構成されたツールマウント（９２）を備える。エンドエフェクタは、複数の多関節アーム（３２）を介してベースに結合される。多関節アーム（３２）のそれぞれは、ツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのローリングに対応するように構成される回転可能なアーチ型リンク（６４）をエンドエフェクタの近傍に備える。その他の適用例も記載される。
【選択図】 図４Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ツールを使用して患者の体の一部に処置を行うための装置であって、ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ツールを保持するように構成されたツールマウントと、
前記エンドエフェクタを前記ベースに結合するのに用いられる複数の多関節アームであって、それぞれが前記ツールの長手軸と同軸でない軸を中心とする前記エンドエフェクタのローリングに対応するように構成される回転可能なアーチ型リンクを前記エンドエフェクタの近傍に備える多関節アームと
を備えたロボットユニットを備える装置。
【請求項2】
前記多関節アームを動かすように構成された１つ以上のアームモータと、前記多関節アームの動きの結果として、前記ツールの前記長手軸と同軸でない前記軸を中心とする前記エンドエフェクタの前記ベースに対するローリングを計算し、
前記エンドエフェクタ及び前記ツールの長手軸と同軸でない前記軸を中心とする前記エンドエフェクタのローリングを補償するように、前記１つ以上のアームモータを駆動して前記多関節アームを動かすことによって、前記ツールがその自身の長手軸を中心にロールする
ように構成されるコンピュータプロセッサと、
を更に備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記回転可能なアーチ型リンクのそれぞれが凹曲面を画定し、前記回転可能なアーチ型リンクが、前記エンドエフェクタが前記回転可能なアーチ型リンクの前記凹曲面で受け入れられるように回転することによって、前記エンドエフェクタのローリングに対応するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記エンドエフェクタを前記ベースに対して直接ロールさせるように構成されたエンドエフェクタモータを更に備え、前記回転可能なアーチ型リンクが、前記エンドエフェクタが前記エンドエフェクタモータによって能動的にロールされるのに対応するように受動的に回転するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
滅菌ドレープ及びドレーププレートを更に備え、前記ドレーププレートが、前記多関節アーム及び前記エンドエフェクタが前記滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンに配設され、前記ツールマウントが、前記滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設されるように前記エンドエフェクタに結合されるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項6】
前記ドレーププレートが、前記エンドエフェクタを動作させるように構成される前記ロボットユニットの全ての運動駆動部が、前記滅菌ドレープの前記第１の側の前記非滅菌ゾーンに配設されるように前記エンドエフェクタに結合されるように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記回転可能なアーチ型リンクが、前記エンドエフェクタが１８０度を超える角度でロールするのに対応するように回転するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記回転可能なアーチ型リンクが、前記エンドエフェクタが３００度を超える角度でロールするのに対応するように回転するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記複数の多関節アームのそれぞれが、前記エンドエフェクタを前記回転可能なアーチ型リンクに結合するのに用いる、前記回転可能なアーチ型リンクの第１の端部に隣接する第１の直線リンク及び前記回転可能なアーチ型リンクの第２の端部に隣接する第２の直線リンクを更に備え、前記第２の直線リンクが、前記第１の直線リンクに対してある角度をなして配設される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記回転可能なアーチ型リンクを前記第１の直線リンクに対してロールさせるように構成されるモータを前記アームの少なくとも１つの内部に更に備え、前記第１の直線リンクと前記第２の直線リンクとがなす前記角度が、前記直線リンクに対する前記回転可能なアーチ型リンクのローリングが前記エンドエフェクタのローリングをもたらすように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
エンドエフェクタ及びベースと、ツールを保持するように構成されるツールマウントと、前記ツールを前記エンドエフェクタに対してロールさせるように構成されたツールモータと、前記エンドエフェクタを前記ベースに対して動かすように構成される１つ以上のロボットアームとを備えるロボットユニットを使用して、患者の体の一部に処置を行うための装置であって、前記ツールマウントと前記エンドエフェクタとの間に配置されるように構成されたドレーププレートと、
前記ドレーププレートの周囲に配設され、前記ドレーププレートに対して封止された滅菌ドレープであって、前記滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンと前記滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーンとの間に界面を形成することによって、前記ツールマウントが前記滅菌ゾーン内に配設され、前記１つ以上のロボットアーム及び前記ツールモータが前記非滅菌ゾーン内に配設されるように構成された滅菌ドレープと、
前記滅菌ゾーン内に配設されるように構成され、前記ツールを前記エンドエフェクタに対してロールさせるように構成された少なくとも１つの歯車機構と、
前記滅菌ゾーンと前記非滅菌ゾーンとの間にシールを維持しながら、前記ツールモータから前記少なくとも１つの歯車機構に運動を伝達するように構成された運動伝達部と、
を備える装置。
【請求項12】
前記１つ以上のアームを動かすことによって前記エンドエフェクタを前記ベースに対して動作させ、結果として生じる前記エンドエフェクタの前記ベースに対するローリングを計算し、
結果として生じる前記エンドエフェクタの前記ベースに対するローリングを補償するように、前記ツールモータを駆動して前記ツールを前記エンドエフェクタに対してロールさせる
ように構成された少なくとも１つのコンピュータプロセッサを更に備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
前記運動伝達部がシャフトを備え、前記ツールモータが、前記シャフトを回転させるように構成され、前記少なくとも１つの歯車機構が、前記シャフトにより回転するように駆動される第１の歯車と、前記第１の歯車により回転するように駆動される第２の歯車とを含む、請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項14】
前記シャフトと前記第１の歯車との界面が、前記滅菌ゾーンと前記非滅菌ゾーンとの間にシールを維持するように封止される、請求項１３に記載の装置。
【請求項15】
前記第１の歯車が前記ドレーププレート内に配設される、請求項１３に記載の装置。
【請求項16】
前記第２の歯車が前記ツールに組み込まれている、請求項１３に記載の装置。
【請求項17】
前記ツールの周囲に配設されるように構成されたツールスリーブを更に備え、前記第２の歯車が前記ツールスリーブに組み込まれている、請求項１３に記載の装置。
【請求項18】
前記運動伝達部がシャフトを備え、前記ツールモータが、前記シャフトを回転させるように構成され、前記少なくとも１つの歯車機構が、前記シャフトにより直線的に動くように駆動されるウォーム歯車と、前記第１の歯車の直線的な動きにより回転するように駆動される歯車とを含む、請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項19】
前記シャフトと前記ウォーム歯車との界面が、前記滅菌ゾーンと前記非滅菌ゾーンとの間にシールを維持するように封止される、請求項１８に記載の装置。
【請求項20】
前記ウォーム歯車が前記ドレーププレート内に配設される、請求項１８に記載の装置。
【請求項21】
前記歯車が前記ツールに組み込まれている、請求項１８に記載の装置。
【請求項22】
前記ツールの周囲に配設されるように構成されたツールスリーブを更に備え、前記歯車が前記ツールスリーブに組み込まれている、請求項１８に記載の装置。
【請求項23】
前記ツールの少なくとも一部を前記エンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータと、前記リニアツールモータによって直線的に動かされることによって、前記ツールの前記少なくとも一部を前記エンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたツール作動アームと
を更に備え、
前記滅菌ドレープが、前記リニアツールモータが前記非滅菌ゾーン内に配設され、前記ツール作動アームが前記非滅菌ゾーン内に配設されるように前記界面を形成するように構成される、請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項24】
前記ツール作動アームと押される前記ツールの前記一部との界面に配設されるように構成される前記滅菌ドレープの一部分が、前記ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成される、請求項２３に記載の装置。
【請求項25】
エンドエフェクタと、ツールが前記エンドエフェクタと同軸となるように前記ツールを保持するように構成されるツールマウントと、前記ツールの少なくとも一部を前記エンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータと、前記エンドエフェクタを動かすように構成される１つ以上のロボットアームとを備えるロボットユニットを使用して患者の体の一部に処置を行うための装置であって、前記ツールマウントと前記エンドエフェクタとの間に配置されるように構成されたドレーププレートと、
前記ドレーププレートの周囲に配設され、前記ドレーププレートに対して封止された滅菌ドレープであって、前記滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンと前記滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーンとの間に界面を形成することによって、前記ツールマウントが前記滅菌ゾーン内に配設され、前記１つ以上のロボットアーム及び前記リニアツールモータが前記非滅菌ゾーン内に配設されるように構成された滅菌ドレープと、
前記非滅菌ゾーン内に配設されるように構成され、且つ前記リニアツールモータによって直線的に動かされることによって前記ツールの前記少なくとも一部を前記エンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと
を備え、
前記ツール作動アームと押される前記ツールの前記一部との間の界面に配設されるように構成される前記滅菌ドレープの一部分が、前記ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成される装置。
【請求項26】
前記装置が、前記滅菌ドレープの前記一部分に貼付されたステッカーを備え、前記ステッカーが、前記滅菌ドレープの前記他の部分に対する前記一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるように構成される、請求項２５に記載の装置。
【請求項27】
前記滅菌ドレープの前記一部分が、前記滅菌ドレープの前記他の部分に対して前記一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために熱処理される、請求項２５に記載の装置。
【請求項28】
前記滅菌ドレープの前記一部分が、前記滅菌ドレープの前記他の部分に対して前記一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために化学的に処理される、請求項２５に記載の装置。
【請求項29】
前記滅菌ドレープの前記一部分が、前記滅菌ドレープの前記他の部分に対して前記一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、前記滅菌ドレープの前記他の部分からの代替又は追加の材料を含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項30】
前記ツールマウントから所与の距離まで後退することに応答して、前記ツール作動アームを自動的に折り畳ませるように構成される自動ツール作動アーム折り畳み機構を更に備える、請求項２５に記載の装置。
【請求項31】
エンドエフェクタと、ツールが前記エンドエフェクタと同軸となるように前記ツールを保持するように構成されたツールマウントと、前記ツールの少なくとも一部を前記エンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータとを備えるロボットユニットを使用して患者の体の一部に処置を行うための装置であって、前記リニアツールモータによって直線的に動作させることによって、前記ツールの前記少なくとも一部を前記エンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたツール作動アームと、
前記ツールマウントから所与の距離まで後退することに応答して、前記ツール作動アームを自動的に折り畳ませるように構成される自動ツール作動アーム折り畳み機構と
を備える装置。
【請求項32】
前記自動ツール作動アーム折り畳み機構がばね機構を含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項33】
前記ツールがプランジャを備えるシリンジを備え、前記ツール作動アームが、前記シリンジの前記プランジャを直線的に押すように構成される、請求項３１に記載の装置。
【請求項34】
前記ツール作動アームが、前記ツールマウントが前記ツール作動アームの取り外し及び／又は手動の折り畳みを必要とせずに大きなツールを収容できるように折り畳めるように構成される、請求項３１に記載の装置。
【請求項35】
前記ロボットユニットが、水晶体超音波乳化吸引術プローブを含む複数のツールを用いて白内障手術を行うように構成され、前記ツール作動アームが、前記ツールマウントが前記ツール作動アームの取り外し及び／又は手動の折り畳みを必要とせずに、前記水晶体超音波乳化吸引術プローブを収容できるように折り畳めるように構成される、請求項３１に記載の装置。
【請求項36】
前記ツール作動アームが前記ツールマウントに接近することに応答して、前記ツール作動アームを自動的に展開させるように構成された自動ツール作動アーム展開機構を更に備えた、請求項３１から３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項37】
前記自動ツール作動アーム展開機構がばね機構を含む、請求項３６に記載の装置。
【請求項38】
ツールを使用して患者の眼に処置を行うための装置であって、ベース、
エンドエフェクタ、
前記ツールを保持するように構成されたツールマウント、
前記エンドエフェクタを前記ベースに結合するのに用いる複数の多関節アームであって、前記エンドエフェクタが前記ベースに対してロールするなどの前記エンドエフェクタの前記ベースに対する動きを許可するように構成される多関節アーム、
前記多関節アームを動かすように構成された少なくとも１つのアームモータ、及び
前記ツールを前記エンドエフェクタに対して、前記ツールの長手軸を中心に回転させるように構成された少なくとも１つのツールモータ
を備えたロボットユニットと、
前記アームモータを駆動して前記多関節アームを動かすことによって、前記エンドエフェクタを前記ベースに対して動作させ、
結果として生じる前記エンドエフェクタの前記ベースに対するローリングを計算し、
結果として生じる前記エンドエフェクタの前記ベースに対するローリングを補償するように、前記ツールモータを駆動して前記ツールをそれ自身の長手軸を中心にロールさせる
ように構成された少なくとも１つのコンピュータプロセッサと
を備えた装置。
【請求項39】
前記ロボットユニットが、前記患者の眼に対して白内障手術の少なくとも一部を実行するように構成される、請求項３８に記載の装置。
【請求項40】
前記ロボットユニットが、回転対称でないツールと共に使用されるように構成される、請求項３８に記載の装置。
【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、
２０２１年６月１日に出願された「Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題するＧｉｌらによる米国仮特許出願第６３／１９５，４２９号、及び
２０２１年８月５日に出願された「Ｓｔｅｒｉｌｅ ｄｒａｐｅｓ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題するＧｉｌらによる米国仮特許出願第６３／２２９，５９３号の優先権を主張する。
本出願は、
２０２１年６月１日に出願された「Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題するＧｉｌらによる米国仮特許出願第６３／１９５，４２９号、及び
２０２１年８月５日に出願された「Ｓｔｅｒｉｌｅ ｄｒａｐｅｓ ｆｏｒ ｒｏｂｏｔｉｃ ｍｉｃｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題するＧｉｌらによる米国仮特許出願第６３／２２９，５９３号の優先権を主張する。
【0002】
上記の両方の米国仮出願は、共に参照により本明細書に組み込まれる。
【0003】
本発明の一部の適用例は概ね医用装置及び方法に関する。具体的には、本発明の一部の適用例は、ロボットによりマイクロ手術処置を行うための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0004】
白内障手術は、混濁（白内障として知られている）を発症した眼の自然のレンズを除去すること、及びこれを眼内レンズと交換することからなる。かかる手術は通常、順次行われる複数の標準的なステップを伴う。
【0005】
最初のステップにおいて、患者の顔の眼の周りが（通常、ヨード溶液で）消毒され、顔が滅菌ドレープで覆われて眼だけが露出される。消毒及びドレーピングが完了すると、通常は点眼液の形態で投与される局部麻酔薬を使用して眼に麻酔がかけられる。次いで眼球が上下の眼瞼を開いたままに保つ開瞼器を使用して露出される。眼の角膜に１回以上の切開（通常、２又は３回の切開）が行われる。切開は通常、ケラトーム刃と呼ばれる専用刃を使用して行われる。この段階において、眼に更に麻酔をかけるために、通常、眼の前眼房にリドカインが注入される。このステップに続いて、角膜切開によって粘弾性物質注入が施される。粘弾性物質注入を行うのは、前眼房を安定させるため、及び処置の残り時間の間眼圧を維持するのを助けるため、更に水晶体嚢を拡張するためである。
【0006】
嚢切開として知られている後段階において、前水晶体嚢の一部が除去される。レーザを利用した嚢切開、（精密ナノパルス技術を利用する）ｚｅｐｔｏを使用した切開、及びマーカーを利用した嚢切開（嚢開放に望ましいサイズを示すために、角膜に規定のマーカーを使用して印が付けられる）などの様々な強化技術が、嚢切開を行うために開発されている。
【0007】
その後、ハイドロダイセクションとして知られているステップにおいて、白内障の外皮層を切り裂くために、角膜切開によって流体波を注入することが一般的である。ハイドロデリニエーションとして知られている後続のステップにおいて、水晶体の外側のより柔らかいエピ核は、流体波の注入によって内側のより硬いエンド核から分離される。次のステップでは、水晶体乳化吸引として知られているプロセスにおいて水晶体の超音波乳化が行われる。水晶体の核は初めにチョッパーを使用して破砕され、その後に通常は超音波水晶体乳化吸引プローブを使用して、水晶体の外側断片が破壊及び除去される。更に通常は、水晶体乳化吸引中に吸引を行うために別個のツールが使用される。水晶体乳化吸引が完了すると、残っている水晶体皮質（すなわち水晶体の外層）物質が水晶体嚢から吸引される。水晶体乳化吸引及び吸引の間、吸引された流体が通常、前眼房内の流体圧力を維持するために、平衡塩類溶液の灌流によって補われる。一部の例では、必要と見なされれば水晶体嚢は研磨される。その後、眼内レンズ（ＩＯＬ）が水晶体嚢に挿入される。ＩＯＬは通常、折り畳み可能であり、折り畳まれた状態で挿入された後、水晶体嚢内部で展開される。この段階において、粘弾性物質は通常、以前に流体を水晶体嚢から吸引するのに使用された吸引デバイスを使用して除去される。必要であれば、眼球内の圧力を高めることによって切開部を塞ぎ、切開部の内部組織を外部組織に押し当てることによって強制的に切開部を閉じる。
【発明の概要】
【0008】
本発明の一部の適用例によれば、ロボットシステムは、眼内手術などのマイクロ手術処置での使用のために構成される。典型的には、眼内手術に使用される場合、ロボットシステムは、第１及び第２のロボットユニットを含む。一部の適用例では、ロボットユニットのそれぞれは、典型的には複数の様々なツールのうちのいずれか１つをその上に確実に保持するように構成されるエンドエフェクタを備える。一部の適用例では、エンドエフェクタは、ツールを（直接的又は間接的に）保持するように構成されるツールマウントに結合される。典型的には、エンドエフェクタは、患者の眼へのツールの進入が切開点を介して行われ、ツールの先端が患者の眼内に配設されるように、ツールを患者の眼に挿入するように構成される。
【0009】
一部の適用例では、２つの多関節アーム（すなわち、関節を介して互いに連結される複数のリンクを含むアーム）が、エンドエフェクタの片側に配設され、エンドエフェクタを移動可能に支持するように構成される。典型的には、複数のアームモータが２つの多関節アームに関連付けられる。一部の適用例では、ロボットユニットは、ロボットユニットのベースに対するエンドエフェクタのローリングを補償するように、それ自身の軸を中心にツールを回転させるように構成される。典型的には、ツール（特に回転対称でないツール）が患者の眼に対してロールするのを防ぐことが望ましい。一部の適用例では、エンドエフェクタがロボットユニットのベースに対して回転するのを防ぐのではなく、エンドエフェクタはベースに対してロールすることが許可されるが、そのようなエンドエフェクタのローリングは、エンドエフェクタに対してそれ自身の軸を中心にツールをロールさせることによって補償される。一部の適用例では、ロボットユニットは、例えば、外科的手技を実行するために、別の又は追加の理由で、それ自身の軸を中心にツールを回転させるように構成される。
【0010】
典型的には、ロボットユニットは、エンドエフェクタをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿って、またピッチ及びヨー角運動によって動かすように能動的に駆動されるが、エンドエフェクタのローリングはそのような動きの望ましくない副産物である。一部の適用例では、コンピュータプロセッサが、ツールが受けるべきエンドエフェクタに対するロール量を計算する。例えば、コンピュータプロセッサは、多関節アームの動き（例えば、ｘ軸、ｙ軸、及び／もしくはｚ軸に沿った並進運動、並びに／又はピッチ及び／もしくはヨー角運動）のために、エンドエフェクタがベースに対して＋２０度のロールを受けることになると計算することがある。これに応答して、コンピュータプロセッサは、エンドエフェクタに対して－２０度だけそれ自身の軸を中心にツールを回転させることがある。
【0011】
一部の適用例では、エンドエフェクタに対してツールをロールさせることに代えて又は加えて、エンドエフェクタ自体をロールさせる。典型的には、そのような場合、エンドエフェクタは、ツールの長手軸と同軸でない軸を中心にロールする。したがって、エンドエフェクタは、その長手軸に対して偏心した軸を中心とするローリングを受ける。一部の適用例では、ロボットユニットは、エンドエフェクタを偏心軸を中心にロールさせるように構成されるエンドエフェクタモータを備える。典型的には、ロボットユニットは少なくとも５つのアームモータを備える。一部の適用例では、コンピュータプロセッサは、エンドエフェクタのロールの中心であり、ツール軸と同軸でない軸を補償するようにアームを動作させる。このように、エンドエフェクタは偏心軸を中心に回転するが、ツール自体はそれ自身の軸を中心にロールする。
【0012】
一部のそのような適用例では、多関節アームのそれぞれは、エンドエフェクタの近傍に回転可能なアーチ型リンクを備える。回転可能なアーチ型リンクは、エンドエフェクタの軸を中心とするローリングに対応するように回転するように構成される。典型的には、エンドエフェクタが回転すると、エンドエフェクタはアーチ型リンクを押して回転させ、エンドエフェクタがアーチ型リンクの凹曲面で受け入れられる。エンドエフェクタのローリングのそのような受け入れは、典型的には、特にエンドエフェクタのローリングがそれ自身の軸に対して偏心するように構成されるロボットユニットの観点から望ましい。例えば、回転可能なアーチ型リンクの代わりに、エンドエフェクタの軸に対して垂直に配設された直線リンクがある場合、エンドエフェクタは、リンクによってブロックされる前に、比較的狭い角度範囲でしか回転することができない。対照的に、本明細書に記載される構成を用いて、エンドエフェクタは、典型的には偏心軸を中心に１８０度を超えて、例えば、２５０度を超えて、又は３００度を超えてロールすることができる。
【0013】
一部の適用例では、滅菌ドレープが、（ａ）滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーン内に配設されるロボットアーム及びエンドエフェクタと、（ｂ）滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設されるツールマウント及びツールとの間に設けられる。典型的には、滅菌ドレープは、ドレーププレートの周囲に配設され、ドレーププレートに対して封止される。一部の適用例では、ドレーププレートはエンドエフェクタに結合可能であり、ツールマウントに結合される（又は結合可能である）。ドレーププレートは、典型的には（ａ）滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーン内に配設されるロボットアーム及びエンドエフェクタと、（ｂ）滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設されるツールマウント及びツールとの間の界面として機能する。
【0014】
一部の適用例では、ツールモータがエンドエフェクタの非滅菌ゾーン内に配設される。ツールモータは、典型的には直接、運動伝達部（ピンやシャフトなど）を動作させる（例えば、回転させる）。運動伝達部は、モータの運動を第１の歯車（例えば、平歯車（すなわち、歯車）又はウォーム歯車）に伝達するように構成され、第１の歯車は、第２の歯車（典型的には平歯車（すなわち、歯車）である）を回転させることによって、ツールをエンドエフェクタに対して回転させる。（各適用例によれば、第２のギアは、ツール自体に組み込まれるか又はツールスリーブに組み込まれるかもしくはツールスリーブに結合される可能性がある。）典型的には、運動伝達部は、運動伝達部と第１歯車との間の界面が（例えば、Ｏリングを介して）封止されるように第１の歯車に機械的に結合される。したがって、エンドエフェクタに対するツールの回転運動は、非滅菌ゾーン内に配設されるモータによって生成される。モータにより生成される回転運動は、非滅菌ゾーンと滅菌ゾーンの間にシールを維持する界面を介してツールに伝達される。
【0015】
一部の適用例では、リニアツールモータが非滅菌ゾーン内に配設される。リニアツールモータは、典型的にはツール作動アームを直線的に動作させる。ツール作動アームは、典型的には非滅菌ゾーン内に配設され、ツールの一部（シリンジのプランジャなど）を滅菌ドレープから押し出すことによって、ツールの一部を直線的に押すように構成される。一部の適用例では、ツール作動アームとツールの押される部分との界面に配設される滅菌ドレープの一部分は、ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成される。例えば、滅菌ドレープの他の部分に対して上記部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、上記部分にステッカーが貼付されることがある。あるいは、ドレープは、滅菌ドレープの他の部分に対して上記部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、上記部分で（例えば、熱処理、又は化学処理を用いて）処理されることがある。したがって、ツールの一部の直線運動は、非滅菌ゾーン内に配設されるリニアツールモータによって生成される。モータにより生成される直線運動は、非滅菌ゾーンと滅菌ゾーンの間にシールを維持するように、ドレープを介してツールの上記部分に伝達される。
【0016】
したがって、本発明の一部の適用例によれば、ツールを使用して患者の体の一部に処置を行うための装置であって、
ベースと、
エンドエフェクタと、
ツールを保持するように構成されたツールマウントと、
エンドエフェクタをベースに結合するのに用いられる複数の多関節アームであって、それぞれがツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのローリングに対応するように構成される回転可能なアーチ型リンクをエンドエフェクタの近傍に備える多関節アームと
を備えたロボットユニットを備える装置が提供される。
ベースと、
エンドエフェクタと、
ツールを保持するように構成されたツールマウントと、
エンドエフェクタをベースに結合するのに用いられる複数の多関節アームであって、それぞれがツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのローリングに対応するように構成される回転可能なアーチ型リンクをエンドエフェクタの近傍に備える多関節アームと
を備えたロボットユニットを備える装置が提供される。
【0017】
一部の適用例では、装置は更に、多関節アームを動かすように構成された１つ以上のアームモータと、
多関節アームの動きの結果として、ツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのベースに対するローリングを計算し、
エンドエフェクタ及びツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのローリングを補償するように１つ以上のアームモータを駆動して多関節アームを動かすことによって、ツールがその自身の長手軸を中心にロールする
ように構成されるコンピュータプロセッサと、
を更に備える。
多関節アームの動きの結果として、ツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのベースに対するローリングを計算し、
エンドエフェクタ及びツールの長手軸と同軸でない軸を中心とするエンドエフェクタのローリングを補償するように１つ以上のアームモータを駆動して多関節アームを動かすことによって、ツールがその自身の長手軸を中心にロールする
ように構成されるコンピュータプロセッサと、
を更に備える。
【0018】
一部の適用例では、回転可能なアーチ型リンクのそれぞれは凹曲面を画定し、回転可能なアーチ型リンクは、エンドエフェクタが回転可能なアーチ型リンクの凹曲面で受け入れられるように回転することによって、エンドエフェクタのローリングに対応するように構成される。
【0019】
一部の適用例では、装置は更に、エンドエフェクタをベースに対して直接ロールさせるように構成されたエンドエフェクタモータを備え、回転可能なアーチ型リンクは、エンドエフェクタがエンドエフェクタモータによって能動的にロールされるのに対応するように受動的に回転するように構成される。
【0020】
一部の適用例では、装置は更に、滅菌ドレープ及びドレーププレートを備え、ドレーププレートは、多関節アーム及びエンドエフェクタが滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンに配設され、ツールマウントが、滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設されるようにエンドエフェクタに結合されるように構成される。
【0021】
一部の適用例では、ドレーププレートは、エンドエフェクタを動作させるように構成されるロボットユニットの全ての運動駆動部が、滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンに配設されるようにエンドエフェクタに結合されるように構成される。
【0022】
一部の適用例では、回転可能なアーチ型リンクは、エンドエフェクタが１８０度を超える角度でロールするのに対応するように回転するように構成される。
【0023】
一部の適用例では、回転可能なアーチ型リンクは、エンドエフェクタが３００度を超える角度でロールするのに対応するように回転するように構成される。
【0024】
一部の適用例では、複数の多関節アームのそれぞれは更に、エンドエフェクタを回転可能なアーチ型リンクに結合するのに用いる、回転可能なアーチ型リンクの第１の端部に隣接する第１の直線リンク及び回転可能なアーチ型リンクの第２の端部に隣接する第２の直線リンクを備え、第２の直線リンクは、第１の直線リンクに対してある角度をなして配設される。
【0025】
一部の適用例では、装置は更に、回転可能なアーチ型リンクを第１の直線リンクに対してロールさせるように構成されるモータをアームの少なくとも１つの内部に備え、第１の直線リンクと第２の直線リンクとがなす角度は、直線リンクに対する回転可能なアーチ型リンクのローリングがエンドエフェクタのローリングをもたらすように構成される。
【0026】
本発明の一部の適用例によれば、エンドエフェクタ及びベースと、ツールを保持するように構成されるツールマウントと、ツールをエンドエフェクタに対してロールさせるように構成されたツールモータと、エンドエフェクタをベースに対して動かすように構成される１つ以上のロボットアームとを備えるロボットユニットを使用して、患者の体の一部に処置を行うための装置であって、
ツールマウントとエンドエフェクタとの間に配置されるように構成されたドレーププレートと、
ドレーププレートの周囲に配設され、ドレーププレートに対して封止された滅菌ドレープであって、滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンと滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーンとの間に界面を形成することによって、ツールマウントが滅菌ゾーン内に配設され、１つ以上のロボットアーム及びツールモータが非滅菌ゾーン内に配設されるように構成された滅菌ドレープと、
滅菌ゾーン内に配設されるように構成され、ツールをエンドエフェクタに対してロールさせるように構成された少なくとも１つの歯車機構と、
滅菌ゾーンと非滅菌ゾーンとの間にシールを維持しながら、ツールモータから少なくとも１つの歯車機構に運動を伝達するように構成された運動伝達部と、
を備える装置が更に提供される。
ツールマウントとエンドエフェクタとの間に配置されるように構成されたドレーププレートと、
ドレーププレートの周囲に配設され、ドレーププレートに対して封止された滅菌ドレープであって、滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンと滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーンとの間に界面を形成することによって、ツールマウントが滅菌ゾーン内に配設され、１つ以上のロボットアーム及びツールモータが非滅菌ゾーン内に配設されるように構成された滅菌ドレープと、
滅菌ゾーン内に配設されるように構成され、ツールをエンドエフェクタに対してロールさせるように構成された少なくとも１つの歯車機構と、
滅菌ゾーンと非滅菌ゾーンとの間にシールを維持しながら、ツールモータから少なくとも１つの歯車機構に運動を伝達するように構成された運動伝達部と、
を備える装置が更に提供される。
【0027】
一部の適用例では、装置は更に、
１つ以上のアームを動かすことによってベースに対してエンドエフェクタを動作させ、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを計算し、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを補償するように、ツールモータを駆動してツールをエンドエフェクタに対してロールさせる
ように構成された少なくとも１つのコンピュータプロセッサを備える。
１つ以上のアームを動かすことによってベースに対してエンドエフェクタを動作させ、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを計算し、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを補償するように、ツールモータを駆動してツールをエンドエフェクタに対してロールさせる
ように構成された少なくとも１つのコンピュータプロセッサを備える。
【0028】
一部の適用例では、運動伝達部はシャフトを備え、ツールモータは、シャフトを回転させるように構成され、少なくとも１つの歯車機構は、シャフトにより回転するように駆動される第１の歯車と、第１の歯車により回転するように駆動される第２の歯車とを含む。
【0029】
一部の適用例では、シャフトと第１の歯車との界面は、滅菌ゾーンと非滅菌ゾーンとの間にシールを維持するように封止される。
【0030】
一部の適用例では、第１の歯車はドレーププレート内に配設される。
【0031】
一部の適用例では、第２の歯車はツールに組み込まれている。
【0032】
一部の適用例では、装置は更に、ツールの周囲に配設されるように構成されたツールスリーブを更に備え、第２の歯車はツールスリーブに組み込まれている。
【0033】
一部の適用例では、運動伝達部はシャフトを備え、ツールモータは、シャフトを回転させるように構成され、少なくとも１つの歯車機構は、シャフトにより直線的に動くように駆動されるウォーム歯車と、第１の歯車の直線的な動きにより回転するように駆動される歯車とを含む。
【0034】
一部の適用例では、シャフトとウォーム歯車との界面が、滅菌ゾーンと非滅菌ゾーンとの間にシールを維持するように封止される。一部の適用例では、ウォーム歯車はドレーププレート内に配設される。一部の適用例では、歯車はツールに組み込まれている。一部の適用例では、装置は更に、ツールの周囲に配設されるように構成されたツールスリーブを備え、歯車はツールスリーブに組み込まれている。
【0035】
一部の適用例では、装置は更に、
ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータと、
リニアツールモータによって直線的に動かされることによって、ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと
を備え、
滅菌ドレープは、リニアツールモータが非滅菌ゾーン内に配設され、ツール作動アームが非滅菌ゾーン内に配設されるように界面を形成するように構成される。
ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータと、
リニアツールモータによって直線的に動かされることによって、ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと
を備え、
滅菌ドレープは、リニアツールモータが非滅菌ゾーン内に配設され、ツール作動アームが非滅菌ゾーン内に配設されるように界面を形成するように構成される。
【0036】
一部の適用例では、ツール作動アームと押されるツールの一部との界面に配設されるように構成される滅菌ドレープの一部分は、ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成される。
【0037】
本発明の一部の適用例によれば、エンドエフェクタと、ツールがエンドエフェクタと同軸となるようにツールを保持するように構成されるツールマウントと、ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータと、エンドエフェクタを動かすように構成される１つ以上のロボットアームとを備えるロボットユニットを使用して患者の体の一部に処置を行うための装置であって、
ツールマウントとエンドエフェクタとの間に配置されるように構成されたドレーププレートと、
ドレーププレートの周囲に配設され、ドレーププレートに対して封止された滅菌ドレープであって、滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンと滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーンとの間に界面を形成することによって、ツールマウントが滅菌ゾーン内に配設され、１つ以上のロボットアーム及びリニアツールモータが非滅菌ゾーン内に配設されるように構成された滅菌ドレープと、
非滅菌ゾーン内に配設されるように構成され、且つリニアツールモータによって直線的に動かされることによってツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと
を備え、
ツール作動アームと押されるツールの一部との間の界面に配設されるように構成される滅菌ドレープの一部分が、ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成される装置が更に提供される。
ツールマウントとエンドエフェクタとの間に配置されるように構成されたドレーププレートと、
ドレーププレートの周囲に配設され、ドレーププレートに対して封止された滅菌ドレープであって、滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーンと滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーンとの間に界面を形成することによって、ツールマウントが滅菌ゾーン内に配設され、１つ以上のロボットアーム及びリニアツールモータが非滅菌ゾーン内に配設されるように構成された滅菌ドレープと、
非滅菌ゾーン内に配設されるように構成され、且つリニアツールモータによって直線的に動かされることによってツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと
を備え、
ツール作動アームと押されるツールの一部との間の界面に配設されるように構成される滅菌ドレープの一部分が、ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成される装置が更に提供される。
【0038】
一部の適用例では、装置は、滅菌ドレープの一部分に貼付されたステッカーを備え、ステッカーは、滅菌ドレープの他の部分に対する一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるように構成される。
【0039】
一部の適用例では、滅菌ドレープの一部分は、滅菌ドレープの他の部分に対して一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために熱処理される。
【0040】
一部の適用例では、滅菌ドレープの一部分は、滅菌ドレープの他の部分に対して一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために化学的に処理される。
【0041】
一部の適用例では、滅菌ドレープの一部分は、滅菌ドレープの他の部分に対して一部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、滅菌ドレープの他の部分からの代替又は追加の材料を含む。
【0042】
一部の適用例では、装置は更に、ツールマウントから所与の距離まで後退することに応答して、ツール作動アームを自動的に折り畳ませるように構成される自動ツール作動アーム折り畳み機構を更に備える。
【0043】
本発明の一部の適用例によれば、エンドエフェクタと、ツールがエンドエフェクタと同軸となるようにツールを保持するように構成されたツールマウントと、ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動作させるように構成されたリニアツールモータとを備えるロボットユニットを使用して患者の体の一部に処置を行うための装置であって、
リニアツールモータによって直線的に動かされることによって、ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと、
ツールマウントから所与の距離まで後退することに応答して、ツール作動アームを自動的に折り畳ませるように構成される自動ツール作動アーム折り畳み機構と
を備える装置が更に提供される。
リニアツールモータによって直線的に動かされることによって、ツールの少なくとも一部をエンドエフェクタに対して直線的に動かすように構成されたツール作動アームと、
ツールマウントから所与の距離まで後退することに応答して、ツール作動アームを自動的に折り畳ませるように構成される自動ツール作動アーム折り畳み機構と
を備える装置が更に提供される。
【0044】
一部の適用例では、自動ツール作動アーム折り畳み機構はばね機構を含む。
【0045】
一部の適用例では、ツールはプランジャを備えるシリンジを備え、ツール作動アームは、シリンジのプランジャを直線的に押すように構成される。
【0046】
一部の適用例では、ツール作動アームは、ツールマウントがツール作動アームの取り外し及び／又は手動の折り畳みを必要とせずに大きなツールを収容できるように折り畳めるように構成される。
【0047】
一部の適用例では、ロボットユニットは、水晶体超音波乳化吸引術プローブを含む複数のツールを用いて白内障手術を行うように構成され、ツール作動アームは、ツールマウントがツール作動アームの取り外し及び／又は手動の折り畳みを必要とせずに、水晶体超音波乳化吸引術プローブを収容できるように折り畳めるように構成される。
【0048】
一部の適用例では、装置は更に、ツール作動アームがツールマウントに接近することに応答して、ツール作動アームを自動的に展開させるように構成された自動ツール作動アーム展開機構を備える。
【0049】
一部の適用例では、自動ツール作動アーム展開機構はばね機構を含む。
【0050】
本発明の一部の適用例によれば、ツールを使用して患者の眼に処置を行うための装置であって、
ベース、
エンドエフェクタ、
ツールを保持するように構成されたツールマウント、
エンドエフェクタをベースに結合するのに用いる複数の多関節アームであって、エンドエフェクタがベースに対してロールするなどのエンドエフェクタのベースに対する動きを許可するように構成される多関節アーム、
多関節アームを動かすように構成された少なくとも１つのアームモータ、及び
ツールをエンドエフェクタに対して、ツールの長手軸を中心に回転させるように構成された少なくとも１つのツールモータ
を備えたロボットユニットと、
アームモータを駆動して多関節アームを動かすことによってエンドエフェクタをベースに対して動かし、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを計算し、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを補償するように、ツールモータを駆動してツールをそれ自身の長手軸を中心にロールさせる
ように構成された少なくとも１つのコンピュータプロセッサと
を備えた装置が更に提供される。
ベース、
エンドエフェクタ、
ツールを保持するように構成されたツールマウント、
エンドエフェクタをベースに結合するのに用いる複数の多関節アームであって、エンドエフェクタがベースに対してロールするなどのエンドエフェクタのベースに対する動きを許可するように構成される多関節アーム、
多関節アームを動かすように構成された少なくとも１つのアームモータ、及び
ツールをエンドエフェクタに対して、ツールの長手軸を中心に回転させるように構成された少なくとも１つのツールモータ
を備えたロボットユニットと、
アームモータを駆動して多関節アームを動かすことによってエンドエフェクタをベースに対して動かし、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを計算し、
結果として生じるエンドエフェクタのベースに対するローリングを補償するように、ツールモータを駆動してツールをそれ自身の長手軸を中心にロールさせる
ように構成された少なくとも１つのコンピュータプロセッサと
を備えた装置が更に提供される。
【0051】
一部の適用例では、ロボットユニットは、患者の眼に対して白内障手術の少なくとも一部を実行するように構成される。
【0052】
本発明は、図面と共に、その適用例の以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の一部の適用例に係る、眼内手術などのマイクロ手術処置での使用のために構成されるロボットシステムの概略図である。
【図2A】本発明の一部の適用例に係る、ロボットシステムで使用するロボットユニットの概略図である。
【図2B】本発明の一部の適用例に係る、ロボットシステムで使用するロボットユニットの概略図である。
【図3A】本発明の一部の適用例に係る、ロボットユニットのエンドエフェクタのロボットユニットのベースに対するローリングを補償するように、ツールをそれ自身の軸を中心にロールさせるように構成されるロボットユニットの概略図である。
【図3B】本発明の一部の適用例に係る、ロボットユニットのエンドエフェクタのロボットユニットのベースに対するローリングを補償するように、ツールをそれ自身の軸を中心にロールさせるように構成されるロボットユニットの概略図である。
【図4A】本発明の一部の代替的な適用例に係る、軸を中心にロールするように構成されるエンドエフェクタを有するロボットユニットの概略図である。
【図4B】本発明の一部の代替的な適用例に係る、軸を中心にロールするように構成されるエンドエフェクタを有するロボットユニットの概略図である。
【図4C】本発明の一部の代替的な適用例に係る、軸を中心にロールするように構成されるエンドエフェクタを有するロボットユニットの概略図である。
【図6A】本発明の一部の代替的な適用例に係る、それ自身の長手軸と同軸でない軸を中心にロールするように構成されるエンドエフェクタを有するロボットユニットの概略図である。
【図6B】本発明の一部の代替的な適用例に係る、それ自身の長手軸と同軸でない軸を中心にロールするように構成されるエンドエフェクタを有するロボットユニットの概略図である。
【図8】本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されていないロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図9】本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されているロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図10A】本発明の一部の代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されているロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図10B】本発明の一部の代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されているロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図10C】本発明の一部の代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されているロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図12A】本発明の一部の更なる代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されているロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図12B】本発明の一部の更なる代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるように構成されているロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ及びドレーププレートの概略図である。
【図13】本発明の一部の適用例に係る、ツール又はその一部を直線的に押すための、自動折り畳み可能ツール作動アームを備えるエンドエフェクタの概略図である。
【図14A】本発明の一部の適用例に係る、ツールマウントに対するその運動の各段階における自動折り畳み可能ツール作動アームの概略図である。
【図14B】本発明の一部の適用例に係る、ツールマウントに対するその運動の各段階における自動折り畳み可能ツール作動アームの概略図である。
【図14C】本発明の一部の適用例に係る、ツールマウントに対するその運動の各段階における自動折り畳み可能ツール作動アームの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0054】
これより、本発明の一部の適用例に係る、眼内手術などのマイクロ手術処置での使用のために構成されているロボットシステム１０の概略図である図１を参照する。典型的には、眼内手術に使用される場合に、ロボットシステム１０は、第１及び第２のロボットユニット２０（ツール２１を保持するように構成されている）、更にユーザ（例えば、医療専門家）がロボットユニット２０を制御することができる撮像システム２２、ディスプレイ２４及び制御コンポーネント２６（例えば、図に示すジョイスティックなどの一対の制御デバイス）を備える。典型的には、ロボットシステム１０は１つ以上のコンピュータプロセッサ２８を備え、それを介してシステムのコンポーネント及びユーザ（例えば、医療専門家）は動作可能に互いに相互作用する。一部の適用例では、第１及び第２のロボットユニットのそれぞれは、図に示すようにベース２７で支持される。本願の範囲は、第１及び第２のロボットユニットを、互いに対して異なる様々な位置のいずれかに取り付けることを含む。
【0055】
典型的には、ロボットユニットの動き（及び／又はロボットシステムの他の側面の制御）は、ユーザ（例えば、医療専門家）によって少なくとも部分的に制御される。例えば、ユーザは、ディスプレイ２４を介して、患者の眼及びロボットユニット、並びに／又はそこに配設されたツールの画像を受信することがある。典型的には、そのような画像は撮像システム２２によって取得される。一部の適用例では、撮像システム２２は立体撮像素子であり、ディスプレイ２４は立体ディスプレイである。受信した画像に基づいて、ユーザは典型的には処置のステップを実行する。一部の適用例では、ユーザは、制御コンポーネント２６を介してロボットユニットにコマンドを提供する。典型的には、そのようなコマンドには、ロボットユニット内に配設されるツールの位置及び／又は向きを制御するコマンド、及び／又はツールにより実行される動作を制御するコマンドが含まれる。例えば、コマンドは、水晶体超音波乳化吸引術ツール（例えば、水晶体超音波乳化吸引術ツールの動作モード及び／又は吸引力）、及び／又はインジェクタツール（例えば、どの流体（例えば、粘弾性流体、生理食塩水など）を注入すべきか、及び／又はどの流量で注入すべきか）を制御することがある。代替的又は付加的に、ユーザは、撮像システムを制御するコマンド（例えば、撮像システムのズーム、フォーカス、及び／又はｘ－ｙ位置決め）を入力することがある。一部の適用例では、コマンドは、例えばツールが眼内のＩＯＬの正確な位置決めのために眼内のＩＯＬを操作するようにＩＯＬマニピュレータツールを制御することを含む。
【0056】
これより、本発明の一部の適用例に係る、ロボットシステム１０で使用するロボットユニット２０の概略図である図２Ａ及び図２Ｂを参照する。一部の適用例では、ロボットユニットのそれぞれはエンドエフェクタ３０を備える。エンドエフェクタは、典型的には複数の様々なツール２１（図１に示す）のいずれか１つをその上に確実に保持するように構成される。一部の適用例では、エンドエフェクタは、例えば、以下で更に詳細に説明するように、ツールを（直接的又は間接的に）保持するように構成されているツールマウントに結合される。典型的には、エンドエフェクタは、患者の眼へのツールの進入が切開点を通って行われ、ツールの先端が患者の眼内に配設されるように、ツールを患者の眼に挿入するように構成される。
【0057】
一部の適用例では、２つの多関節アーム３２（すなわち、関節３６を介して互いに接続される複数のリンク３４を含むアーム）が、エンドエフェクタ３０の片側に配設され、エンドエフェクタを移動可能に支持するように構成される。典型的には、コンピュータプロセッサは、撮像システム２２（以上で説明したように、典型的には立体撮像システムである）により取得した画像を解析することによって、患者の眼の３次元の動きを検出する。一部の適用例では、患者の眼の動きが検出されたことに応答して、コンピュータプロセッサは、ロボットユニットを駆動して、患者の眼が３次元の動きを経るときも、患者の眼へのツールの進入が依然として切開点を通って行われるようにツールを動かす。典型的には、患者の眼が３次元の動きを経るときでさえ、コンピュータプロセッサは、ロボットユニットを駆動して、患者の眼に対して処置の少なくとも一部を、処置の一部を実行するように眼に対してツールの先端を所望の方法で移動させることによって実行する一方、患者の眼へのツールの侵入が切開点に固定維持される。このように、ロボットユニットは、切開点に位置し、ツールの運動の中心である動的な遠隔運動中心を提供するように作用する。典型的には、遠隔運動中心は眼の動きと連携して動く。代替的又は付加的に、コンピュータプロセッサは、眼が所与の位置にあるときに検出し、眼が所与の位置にあるときにいくつかの機能が実行されるように、ロボットユニットによるそれらの機能の実行のタイミングをとるように構成される。
【0058】
典型的には、複数のアームモータが、２つの多関節アーム３２と関連付けられている。図２Ａ及び図２Ｂには示していないが、アームモータの位置を図３Ｂ、図４Ｃ、及び図６Ｂに示す。一部の適用例では、複数のアームモータは、エンドエフェクタを５自由度（例えば、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿った並進運動、並びにピッチ及びヨー角運動）で動かす。図２Ａから図２Ｂに示す例では、ロボットシステムの多関節アーム３２のうちの少なくとも１つの各リンク３４は、垂直関節４２間に延在する２本の平行棒４０を含み、隣接するリンクの各ペアの間に垂直関節が配設されていることが観察されることがある。一部の適用例では、平行棒と垂直関節の配置によって、アームが動いても、所与の多関節アームの各関節の端部が互いに平行に保たれる（図２Ａから図２Ｂへの移行に示すように）。次に、これによって、エンドエフェクタがベース２７に対してロールするのを防ぐ。言い換えれば、平行棒と垂直関節の配置によって、エンドエフェクタのロールがエンドエフェクタの並進運動及びピッチヨー角運動から機械的に切り離される。一部の適用例では、エンドエフェクタがベース２７に対してロールするのを防ぐことが、ツール２１が患者の眼に対してロールするのを防ぐために望ましい。特に、回転対称でないツールについては、ツールが患者の眼に対してロールするのを防ぐことが望ましいことがある。一部の適用例では、多関節アームのそれぞれは、上記の方法で構成されている。代替的に、多関節アームのうちの１つだけが、上記の方法で構成される。
【0059】
これより、本発明の一部の適用例に係る、ロボットユニットのエンドエフェクタ３０のロボットユニットのベース２７に対するローリングを補償するように、ツール２１をそれ自身の軸を中心に回転させるように構成されるロボットユニット２０の概略図である図３Ａ及び図３Ｂを参照する。（図３Ｂでは、ロボットユニット内のアームモータの典型的な位置に特に焦点を当てるために、参照符号の多くを含んでいない。）上述したように、典型的には、ツール（具体的には回転対称でないツール）が患者の眼に対してロールするのを防ぐことが望ましい。眼に対して行われる処置（白内障手術など）の場合、ツールの多くは回転対称ではなく、手術空間の寸法は比較的小さい。一部の適用例では、エンドエフェクタがベース２７に対して回転するのを阻止するのではなく（例えば、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明したように）、エンドエフェクタは、ベースに対してロールすることが許されるが、エンドエフェクタのそのようなローリングは、ツールをエンドエフェクタに対してそれ自身の軸５０を中心にロールさせることによって補償される。一部の適用例では、ロボットユニットは、例えば、外科的手技を実行するために、別の又は追加の理由で、それ自身の軸を中心にツールを回転させるように構成されている。
【0060】
例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、多関節アーム３２のいずれも、図２Ａから図２Ｂを参照して以上で説明したような平行棒の構成を含まない。したがって、ロボットユニットは、エンドエフェクタを６自由度（例えば、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿った並進運動、並びにピッチ、ヨー、及びロール角運動）で動かすように構成されている。典型的には、ロボットユニットは、エンドエフェクタをｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って、並びにピッチ角運動及びヨー角運動によって動かすように能動的に駆動されるが、エンドエフェクタのローリングは、そのような動きの望ましくない副産物である。更に典型的には、ロボットユニットは、図３Ｂに示すように、少なくとも５つのアームモータＭ１～Ｍ５を備える。
【0061】
一部の適用例では、コンピュータプロセッサ２８（図１に示す）は、ツールがエンドエフェクタに対して受けるべきロール量を計算する。例えば、コンピュータプロセッサ２８は、多関節アームの動き（例えば、ｘ軸、ｙ軸、及び／もしくはｚ軸に沿った並進運動、並びに／又はピッチ及び／もしくはヨー角運動）に起因して、エンドエフェクタがベースに対して＋２０度のロールを受けることになると計算することがある。これに応答して、コンピュータプロセッサは、エンドエフェクタに対してそれ自身の軸５０を中心に－２０度回転するようにツールを駆動することがある。ツールは通常、ツールがエンドエフェクタと同軸になる（又はツールマウントと同軸になる）ようにエンドエフェクタによって（又はツールマウントによって）保持される。したがって、ツールの長手軸５０は、典型的にはエンドエフェクタの（又はツールマウントの）長手軸でもある。したがって、図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、ツールの回転軸である長手軸５０は、エンドエフェクタ長手軸と同軸である。
【0062】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、一部のそのような適用例では、ツールモータ５２は、エンドエフェクタに対してツールをロールさせるように構成されている。一部の適用例では、ツールモータは、図に示すように歯車５４の構成によって、ツールをエンドエフェクタに対してロールさせる。
【0063】
これより、本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタ３０がそれ自身の長手軸５０と同軸でない軸６０を中心にロールするように構成されるロボットユニット２０の概略図である図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃを参照する。一部の適用例では、エンドエフェクタは、図４Ｂに示すように、ツールを保持するように構成されるツールマウント９２と結合される（又は、それと一体化した構造を形成する）。図４Ｃは、図４Ｂに類似しているが、ロボットユニット内のアームモータの典型的な位置に特に焦点を当てるために、参照符号の多くは図４Ｃに含まれていない。また、本発明の一部の代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ３０のローリング運動の各段階における図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃのロボットユニットの概略図である図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃを参照する。図の一部（例えば、図５ａから図５Ｃ）において、ロボットアーム３２に記号（例えば、記号Ａ１及びＢ１）があることに留意されたい。これらの記号は、各図においてロボットアームの向きを示すために含まれている。
【0064】
一部の適用例では、エンドエフェクタに対してツールをロールさせる代わりに又はそれに加えて、エンドエフェクタ自体をロールさせる。典型的には、そのような場合、エンドエフェクタは、ツール２１及びエンドエフェクタ３０の軸５０と同軸でない軸６０を中心にロールする。（したがって、エンドエフェクタは、その長手軸に対して偏心ローリングを受ける。）一部の適用例では、ロボットユニットは、エンドエフェクタを軸６０（図４Ａに示す）を中心にロールさせるように構成されるエンドエフェクタモータ６２を備える。典型的には、ロボットユニットは、少なくとも５つのアームモータを備え、アームモータの位置は、図４Ｃにおいて、Ｍ１～Ｍ５と表記された破線の円によって概略的に示されている。一部の適用例では、コンピュータプロセッサは、軸６０がツール軸と同軸でないことを補償するように動くようにアームを駆動する。このように、エンドエフェクタはエンドエフェクタモータ６２を介して軸６０を中心に回転するが、ツール自体はそれ自身の軸を中心にロールする。
【0065】
一部のそのような適用例では、多関節アーム３２のそれぞれはエンドエフェクタ３０の近傍に回転可能なアーチ型リンク６４を備える。回転可能なアーチ型リンクは、エンドエフェクタの軸６０を中心とするローリングに対応するように回転するように構成されている。これは、図５Ａから図５Ｂへの移行、そして図５Ｂから図５Ｃへの移行を観察することによって観察されることがある。図に示すように、エンドエフェクタが回転すると、エンドエフェクタはアーチ型リンクを押し、それを回転させる結果、エンドエフェクタはアーチ型リンクの凹曲面６６で受け入れられる。そのようなエンドエフェクタのローリングの受け入れは、典型的には、特にエンドエフェクタのローリングがそれ自身の軸に対して偏心するように構成されるロボットユニットの観点から望ましい。例えば、回転可能なアーチ型リンクの代わりに、エンドエフェクタの軸に対して垂直に配設された直線リンクがある場合、エンドエフェクタは、リンクによってブロックされる前に、軸６０を中心に比較的狭い範囲の角度でしか回転できない可能性がある。対照的に、図４Ａから図５Ｃに示す構成を用いて、エンドエフェクタは、典型的には軸６０を中心に１８０度を超えて、例えば２５０度を超えて、又は３００度を超えてロールすることができる。
【0066】
これより、本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタ３０が、それ自身の長手軸５０と同軸でない軸７０を中心にロールするように構成されるロボットユニット２０の概略図である図６Ａ及び図６Ｂを参照する。図６Ｂは図６Ａと類似しているが、ロボットユニット内のアームモータの典型的な位置に特に焦点を当てるために、図６Ｂには参照符号の多くは含まれていない。また、本発明の一部の代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ３０のローリング運動の各段階における図６のロボットユニットの概略図である図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃを参照する。
【0067】
図４Ａから図５Ｃを参照して説明したように、一部の適用例では、多関節アームのそれぞれは、エンドエフェクタ３０の近傍に回転可能なアーチ型リンク６４を備える。回転可能なアーチ型リンクは、概ね以上で説明したものと同様に、軸７０を中心とするエンドエフェクタのローリングに対応するように回転するように構成されている。一部のそのような適用例では、第１の直線リンク８０は、回転可能なアーチ型リンクの第１の端部８２に隣接して配設され、第２の直線リンク８４は、回転可能なアーチ型リンクの第２の端部８６に隣接して配設される（エンドエフェクタは、第２の直線リンク８４を介して回転可能なアーチ型リンクに結合される）。図６Ａに示すように、一部の適用例では、第２の直線リンクは、第１の直線リンク８０に対して角度αをなして配設される。
【0068】
典型的には、ロボットユニットは、少なくとも５つのアームモータを備え、アームモータの位置は、図６ＢにおいてＭ１～Ｍ５と表記された破線の円によって概略的に示されている。一部の適用例では、ロボットユニットは、１つのアームの直線リンク８０又は直線リンク８４の近傍に取り付けられた更なるモータを備える。例えば、ロボットユニットは、Ｍ６Ａと表記される破線の円により示される位置又は図６ＢのＭ６Ｂと表記される破線の円により示される場所のいずれかに取り付けられた更なるモータを備えることがある。更なるモータは、直線リンク８０及び８４に対して回転可能なアーチ型リンク６４をロールさせるように構成されている。典型的には、第２の直線リンクが第１の直線リンクに対して角度αをなして配設されていることによって、回転可能なアーチ型リンク６４の直線リンク８０に対するローリングは、第２の直線リンクを第１の直線リンクに対して旋回させる。これによって、エンドエフェクタは軸７０を中心にロールする。これは、図７Ａから図７Ｂへの移行、そして図７Ｂから図７Ｃへの移行で観察されることがある。典型的には、そのような適用例では、コンピュータプロセッサ２８は、エンドエフェクタを所望の方法で軸７０を中心にロールさせるようにアームのリンクをどのように動かすかを計算する。図４Ａから図５Ｃを参照して説明したように、エンドエフェクタが回転すると、エンドエフェクタはアーチ型リンクの凹曲面６６で受け入れられる。典型的には、図６Ａから図７Ｃに示す構成を用いて、エンドエフェクタは、軸７０を中心に１８０度を超えて、例えば２５０度を超えて、又は３００度を超えて（それ自身の軸に対して偏心して）ロールすることができる。
【0069】
これより、本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタ３０内でツール２１を回転させるように構成されていないロボットユニット２０と共に使用する滅菌ドレープ８８及びドレーププレート９０の概略図である図８を参照する。例えば、図８に示す滅菌ドレープ及びドレーププレートは、図４Ａから図４Ｃを参照して及び／又は図６Ａから図６Ｂを参照して説明されるようなロボットユニットと共に使用されることがあり、これによってツールの回転は、典型的にはエンドエフェクタに対してツールを回転させるのではなく、エンドエフェクタを回転させることによって行われる。典型的には、そのような場合、エンドエフェクタを駆動して動くように構成されるロボットユニットの運動駆動部（モータ、歯車など）の全て、及びエンドエフェクタ３０自体は、滅菌ドレープの第１の側の（すなわち、ロボットユニットのアームが配設される滅菌ドレープの側の）非滅菌ゾーン内に配設される。ツールマウント９２（直接的又は間接的にツールを保持するように構成される）は、滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設され、ドレーププレートに結合可能である。典型的には、滅菌ドレープは、ドレーププレートの周囲に配設され、ドレーププレートに対して封止される。ドレーププレートは、エンドエフェクタとツールマウントの両方に結合可能である（又は結合される）。例えば、エンドエフェクタ３０は、アームの端部における非滅菌ゾーン内に配設され、ドレーププレートの一方の側に結合されるように構成されることがあり、ツールマウントが、ドレーププレートの第２の側に結合されるように構成される部分９４をその裏面に画定することがある。典型的には、ドレーププレート９０は、（ａ）滅菌ドレープの第１の側にある非滅菌ゾーン内に配設されるアーム３２及びエンドエフェクタ３０と、（ｂ）滅菌ドレープの第２の側にある滅菌ゾーン内に配設されるツールマウント９２及びツール２１との間の界面としての役割を果たす。ドレーププレートがエンドエフェクタとツールマウントの両方に結合される場合、（非滅菌ゾーン内で生成される）アームとエンドエフェクタの動きは、ドレーププレートを介してツールマウント９２とツール２１（いずれも滅菌ゾーン内に配設される）に伝達される。（場合によっては、ツール自体がツールマウント内に配設されていることに留意されたい。代替的には、図に示すように、ツールは、ツールマウント９２内に配設されるツールスリーブ２３の内部に配設される。）
【0070】
これより、本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールを回転させるロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ９６及びドレーププレート９８の概略図である図９を参照する。例えば、図９に示す滅菌ドレープ及びドレーププレートは、ツール２１をそれ自身の軸を中心に回転させるように構成されるロボットユニット２０の例を示す図３Ａから図３Ｂを参照して説明したようなロボットユニットと共に使用されることがある。一部のそのような例では、エンドエフェクタ及び／又はツールを駆動して動くように構成されるロボットユニットの運動駆動部（例えばモータ、歯車など）の少なくとも一部は、滅菌ゾーン（すなわち、ドレープの図９に示す面）内に配設される。一部の適用例では、ツールモータ５２及び／又は歯車５４Ａ及び５４Ｂ（エンドエフェクタに対してツールをロールさせるように構成される）は、滅菌ゾーン内に配設される。（なお、一部の例では、ツール自体が内蔵の歯車を備えており、モータによって駆動されて回転する歯車５４Ａによって直接回転する。代替的には図に示すように、ツールは、歯車５４Ａにより回転する歯車５４Ｂを備えるか又は歯車５４Ｂに結合されるツールスリーブ２３の内部に配設される。）一部の適用例では、ツールの一部を駆動して直線的に動くように構成されるリニアツールモータ１００が滅菌ゾーン内に配設される。リニアツールモータは、典型的にはツール作動アーム１１０を介してツールの一部（シリンジのプランジャ１２０など）を直線的に動かすように構成されている。リニアツールモータ及びツール作動アームの一部の例を以下で更に詳細に説明する。
【0071】
典型的には、滅菌ゾーン内に配設されるように構成される装置の全ての部分は、使い捨て及び／又は滅菌可能（例えば、オートクレーブを介して）に構成されている。図９に示す適用例では、典型的にはツールモータ５２、歯車５４Ａ、ツールスリーブ２３（及び歯車５４Ｂ）、リニアツールモータ１００、及びツール作動アーム１１０は、全て使い捨て及び／又は滅菌可能（典型的には、オートクレーブを介して）に構成されている。典型的には、ツールモータ５２及びリニアツールモータ１００は、滅菌ドレープを通過する密閉された電気コネクタを介して、及び／又は外部ケーブルによって給電される。
【0072】
典型的には、滅菌ドレープ９６は、ドレーププレート９８の周囲に配設され、ドレーププレート９８に対して封止される。一部の適用例では、アーム３２及びエンドエフェクタ３０（図９に示されていないアーム及びエンドエフェクタ）は、非滅菌ゾーン内に配設され、ドレーププレート９８はエンドエフェクタに結合可能である。典型的には、ドレーププレート９８は、（ａ）滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーン内に配設されるエンドエフェクタ３０及びアーム３２（図９には示されていない）と、（ｂ）滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設されるツールマウント９２及びツール２１との間の界面としての役割を果たす。ドレーププレートがエンドエフェクタとツールマウントの両方に結合される場合、（非滅菌ゾーン内で生成される）アームとエンドエフェクタの動きは、ドレーププレート９８を介してツールマウント９２とツール２１（いずれも滅菌ゾーン内に配設される）に伝達される。しかしながら、以上で説明したように、図９に示すような適用例では、エンドエフェクタに対するツール（又はその一部）の動きは、ツールモータ５２及び／又はリニアツールモータ１００を介して、滅菌ゾーン内からもたらされる。
【0073】
これより、本発明の一部の代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ３０内でツール２１を回転させるように構成されるロボットユニット２０と共に使用する滅菌ドレープ１０２及びドレーププレート１０４の概略図である図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃを参照する。典型的には、ドレーププレート１０４は、（ａ）滅菌ドレープの第１の側の非滅菌ゾーン内に配設されるアーム３２（図１０Ａから図１０Ｃには示されていない）及びエンドエフェクタ３０と、（ｂ）滅菌ドレープの第２の側の滅菌ゾーン内に配設されるツールマウント９２及びツール２１との間の界面としての役割を果たす。
【0074】
一部の適用例では、ツールモータ５２（図１０Ｂから図１０Ｃに示す）は、非滅菌ゾーン内でエンドエフェクタ３０に配設される。ツールモータ５２は、典型的には運動伝達部１０６（ピンやシャフトなど）を直接駆動して回転させる。運動伝達部は、モータの回転運動を第１の歯車（すなわち、平歯車）５４Ａに伝達するように構成されており、第１の歯車は、第２の歯車（すなわち、平歯車）５４Ｂを回転させることによって、ツールを駆動してエンドエフェクタに対して回転させる。一部の適用例では、第１の歯車は、ドレーププレート内に配設される（例えば、ドレーププレートに組み込まれる）。以上で説明したように、第２の歯車５４Ｂは、ツール自体に組み込むことができるか又はツールスリーブ２３に組み込むかもしくは結合することができる。典型的には、運動伝達部１０６は、運動伝達部と第１の歯車５４Ａとの間の界面が、滅菌ゾーンと非滅菌ゾーンとの間のシールを維持するように（例えば、図１０Ｃに示すように、Ｏリング１０８を介して）封止されるように、第１の歯車５４Ａに機械的に結合される。したがって、図１０Ａから図１０Ｃに示す例では、ツールのエンドエフェクタに対する回転運動は、非滅菌ゾーン内に配設されるモータ５２によって生成される。モータにより生成される回転運動は、非滅菌ゾーンと滅菌ゾーンとの間のシールを維持する界面を介してツールに伝達される。
【0075】
図１０Ａを参照すると、一部の適用例では、リニアツールモータ１００は、非滅菌ゾーン内に配設される。リニアツールモータ１００は、典型的にはツール作動アーム１１０を直線的に動くように駆動する。そのような適用例では、ツール作動アーム１１０は、典型的には非滅菌ゾーン内に配設され、ツールの一部（シリンジのプランジャ１２０など）を滅菌ドレープ１０２から押し出すことによって、ツールの一部分を直線的に押すように構成されている。一部の適用例では、ツール作動アームとツールの押される部分との間の界面に配設される滅菌ドレープの部分１１４が、ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成されている。例えば、滅菌ドレープの他の部分に対する上記部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、上記部分１１４にステッカー１１６が貼付されることがある。あるいは、ドレープは、滅菌ドレープの他の部分に対する上記部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、上記部分１１４で（例えば、熱処理、又は化学処理を用いて）処理されることがある。あるいは、ドレープは、滅菌ドレープの他の部分に対する上記部分の剛性及び／又は耐久性を高めるために、ドレープの他の部分と比べて部分１１４に代替的又は付加的な材料を含むことがある。したがって、図１０Ａから図１０Ｃに示す例では、ツールの一部分の直線運動は、非滅菌ゾーン内に配設されるリニアツールモータ１００によって生成される。モータにより生成される直線運動は、非滅菌ゾーンと滅菌ゾーンの間のシールを維持するように、ドレープを介してツールの上記部分に伝達される。
【0076】
典型的には、滅菌ドレープ１０２は、ドレーププレート１０４の周囲に配設され、ドレーププレート１０４に対して封止される。典型的には、ドレーププレート１０４は、エンドエフェクタに結合可能であり、ツールマウント９２に結合される（又は結合可能である）。ドレーププレートがエンドエフェクタとツールマウントの両方に結合されると、（非滅菌ゾーン内で生成される）アームとエンドエフェクタの動きが、ドレーププレートを介してツールマウントとツール（どちらも滅菌ゾーン内に配設される）に伝達される。
【0077】
これより、本発明の一部の適用例に係る、図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃに概略的に示すものと類似している滅菌ドレープ１０２及びドレーププレート１０４の写真である図１１Ａ及び図１１Ｂを参照する。図１１Ａは、滅菌ドレープ及びドレーププレートを滅菌ゾーンから見た図を示す写真である。観察され得るように、ツールマウント９２が示されており、ツールマウント９２は、示されている例ではドレーププレート１０４に組み込まれている。また、ステッカー１１６が示されている。以上で説明したように、ステッカーは、ツール作動アームとツールの押される部分との間の界面に配設される滅菌ドレープの一部分に貼付されるように構成され、ドレープの他の部分よりも高い剛性及び／又は耐久性を有するように構成されている。また、ドレープ１０２がロボットユニットのアームの上方に置かれるような形状であることも観察されることがある。図１１Ｂは、滅菌ドレープ及びドレーププレートを非滅菌ゾーンから見た図を示す写真である。観察され得るように、ドレーププレートの裏面は、典型的にはハウジング１２２を画定するように成形されている。ハウジングは、典型的には歯車５４Ａを収容する。ハウジング部は、典型的にはアームの端部に配設され、ツールモータ５２を支持するエンドエフェクタ３０（図１０Ａに示す）に結合されるように構成されている。例えば、ハウジング部は、スナップロック機構を介してエンドエフェクタに結合されることがある。
【0078】
これより、本発明の一部の更なる代替的な適用例に係る、エンドエフェクタ内でツールが回転するロボットユニットと共に使用する滅菌ドレープ１２４及びドレーププレート１２６の概略図である図１２Ａ及び図１２Ｂを参照する。図１２Ａから図１２Ｂに示す装置は、以下の相違点を除いて、図１０Ａから図１０Ｃに関して示され説明されているものと概ね類似している。図１２Ａから図１２Ｂに示す装置では、ツールモータ５２は、歯車５４Ｂ（典型的には、ツール２１又はツールスリーブ２３に内蔵又は結合されている）を駆動して回転させるために、ウォーム歯車１２８を駆動して直線的に（例えば、上下方向に）動かすように構成されている。図１０Ａから図１０Ｃを参照して説明したように、典型的には、ツールモータ５２は、非滅菌ゾーン内に配設されるエンドエフェクタ３０上に配設される。ツールモータ５２は、典型的には、直線運動伝達部１３０（ピン又はシャフトなど）を直接駆動して、直線的に（例えば、上下方向に）動かす。運動伝達部は、モータの直線運動をウォーム歯車１２８に伝達するように構成されており、ウォーム歯車は、歯車（すなわち、平歯車）５４Ｂを回転させることによって、ツールを駆動してエンドエフェクタに対して回転させる。一部の適用例では、ウォーム歯車は、ドレーププレート内に配設される（例えば、内蔵される）。典型的には、直線運動伝達部１３０は、滅菌ゾーンと非滅菌ゾーンとの間のシールを維持するように（例えば、図１２Ｂに示すように、Ｏリング１３２を介して）、直線運動伝達部とウォーム歯車１２８との間の界面が封止されるように、ウォーム歯車１２８に機械的に結合される。したがって、図１２Ａから図１２Ｂに示す例では、エンドエフェクタに対するツールの動きは、非滅菌ゾーン内に配設されるモータ５２によって生成される。モータにより生成される直線運動は、非滅菌ゾーンと滅菌ゾーンとの間のシールを維持する界面を介して滅菌ゾーンに伝達される。その後、直線運動は、ツールのエンドエフェクタに対する回転運動に変換される。
【0079】
これより、本発明の一部の適用例に係る、ツール又はその一部を直線的に押すためのツール作動アーム１１０を備えるエンドエフェクタ３０の概略図である図１３を参照する。一部の適用例では、ツール作動アームは、ツールマウント９２から所与の距離まで後退することに応答して自動的に折り畳まれるように構成されている。また、本発明の一部の適用例に係る、エンドエフェクタのツール保持部に対するその運動の各段階における自動折り畳み可能ツール作動アームの概略図である図１４Ａ、図１４Ｂ、及び図１４Ｃも参照する。以上で説明したように、典型的には、ツール作動アーム１１０はツールの一部（シリンジのプランジャ１２０など）を直線的に押すように構成されている。典型的には、リニアツールモータ１００は、伝動シャフト１３４（図１３に示す）を介して直線的に動くようにアームを駆動する。一部の適用例では、ツール作動アームは、図１４Ａから図１４Ｂへの移行、そして図１４Ｂから図１４Ｃへの移行に示すように、ツールマウント９２から所与の距離まで後退することに応答して自動的に折り畳まれるように構成されている。このように、ツール作動アームは、ツール作動アームの取り外し及び／又は手動の折り畳みを必要とせずに、水晶体超音波乳化吸引術プローブなどのより大きなツールのツールマウントへの挿入に対応するように自動的に折り畳まれることがある。典型的には、ツール作動アームは、ばね機構などの自動ツール作動アーム展開機構が作動することによって自動的に折り畳まれるように構成されている。更に典型的には、ツール作動アームがツールマウントに近づくことに応答して、ツール作動アームは、（例えば、ばね機構などの自動ツール作動アーム展開機構が作動することによって）自動的に展開するように構成される。一部の適用例では、自動的に折り畳まれるように構成されるのではなく、アームは、ツール作動アームの取り外し及び／又は手動での移動を必要とせずに、水晶体超音波乳化吸引術プローブなどのより大きなツールのツールマウントへの挿入に対応するように異なる方法で動くように構成される。例えば、アームは、例えば電気機械式アクチュエータ、ばね機構などを用いて、自動的に後退するように構成されることがある。
【0080】
本出願の範囲は、各図に示す滅菌ドレープ、ドレーププレート、及びツール作動アームの要素を互いに組み合わせることを含むことに留意されたい。純粋に例として、図１３から図１４Ｃに示すツール作動アームは、図９から図１２Ｂを参照して説明した滅菌ドレープ及びドレーププレートの例のいずれか１つと組み合わせることができる。
【0081】
本発明の一部の適用例が白内障手術について記載されているが、本出願の範囲には、本明細書に記載の装置及び方法を他の医療処置に準用することが含まれる。具体的には、他の医療処置に対する本明細書に記載の装置及び方法は、マイクロ手術技術を用いて行われる一般外科、整形外科、婦人科、耳鼻咽喉科、神経外科、口腔顎顔面外科、形成外科、足病外科、血管外科、及び／又は小児外科などの他のマイクロ手術処置に適用されることがある。そのような一部の適用例では、撮像システムは１つ以上の顕微鏡撮像ユニットを含む。
【0082】
本出願の範囲には、本明細書に記載の装置及び方法を白内障手術以外の眼内処置に準用することが含まれることに留意されたい。かかる処置には、コラーゲン架橋結合、内皮角膜移植（例えばＤＳＥＫ、ＤＭＥＫ、及び／又はＰＤＥＫ）、ＤＳＯ（移植のないであるメ膜剥離）、レーザを利用した角膜移植、角膜移植、ＬＡＳＩＫ／ＰＲＫ、ＳＭＩＬＥ、翼状片、眼表面癌治療、二次的ＩＯＬ配置（縫合、経結膜など）、虹彩修復、ＩＯＬ再配置、ＩＯＬ交換、角膜表層切除、低侵襲緑内障手術（ＭＩＧＳ）、角膜輪部幹細胞移植、乱視角膜切除、角膜輪部減張切開（ＬＲＩ）、羊膜移植（ＡＭＴ）、緑内障手術（例えば、ｔｒＡＢｓ、ｔｕＢｅｓ、低侵襲緑内障手術）、自動化層状角膜移植（ＡＬＫ）、前部硝子体切除、及び／又は経扁平部前部硝子体切除が含まれることがある。
【0083】
本明細書に記載される本発明の適用例は、コンピュータプロセッサ２８などの、コンピュータ又は任意の命令実行システムによる又は関連する使用のためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体）からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。この説明の目的のために、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによる又は関連する使用のためのプログラムを含む、記憶する、伝達する、伝搬する、又は搬送することができる任意の装置である可能性がある。この媒体は、電子、磁気、光、電磁、赤外線、又は半導体システム（又は装置もしくはデバイス）又は伝搬媒体である可能性がある。通常、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は非一時的コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体である。
【0084】
コンピュータ可読媒体の例としては、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質磁気ディスク及び光学ディスクが挙げられる。現在の光学ディスクの例としては、コンパクトディスク－読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク－リード／ライト（ＣＤ－Ｒ／Ｗ）、ＤＶＤ、及びＵＳＢドライブなどが挙げられる。
【0085】
プログラムコードを記憶及び／又は実行するのに適したデータ処理システムが、システムバスを介してメモリ要素に直接的又は間接的に結合された少なくとも１つのプロセッサ（例えば、コンピュータプロセッサ２８）を含むことになる。メモリ要素は、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、バルクストレージ、及び、実行中にバルクストレージからコードを取り出さなければならない回数を減らすために、少なくとも一部のプログラムコードの一時的記憶を行うキャッシュメモリを含む可能性がある。システムは、プログラムストレージデバイス上の本発明に係る命令を読み出し、これらの命令に従って本発明の実施形態の方法を実行することができる。
【0086】
ネットワークアダプタをプロセッサに結合して、プロセッサを介在プライベートネットワーク又はパブリックネットワークを介して他のプロセッサ、リモートプリンタ、又はストレージデバイスに結合可能にすることがある。モデム、ケーブルモデム及びイーサネットカードは、現在利用可能なネットワークアダプタの種類のほんの一部である。
【0087】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、ＪＡｖＡ、ＳＭＡｌｌｔＡｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、及びＣプログラミング言語又は同様のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれることがある。
【0088】
本明細書に記載されているアルゴリズムがコンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを生成し、これによってコンピュータのプロセッサ（例えばコンピュータプロセッサ２８）又は他のプログラマブルデータ処理装置によって実行される命令が、本出願に記載のアルゴリズムに規定された機能／作用を実施するための手段を生成することがある。また、これらのコンピュータプログラム命令はコンピュータ可読媒体（例えば非一時的コンピュータ可読媒体）に記憶されることがあり、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に特定の方法で機能するように指示できることによって、コンピュータ可読媒体に記憶されている命令は、アルゴリズムに規定された機能／作用を実施する命令手段を含む製造品を生成する。また、コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置にロードして、そのコンピュータ又は他のプログラマブル装置上で一連の動作ステップを実行させてコンピュータ実施プロセスを生成することができ、これによってコンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行する命令は、本出願に記載のアルゴリズムに規定された機能／作用を実施するためのプロセスを提供する。
【0089】
コンピュータプロセッサ２８は通常、専用コンピュータを生成するようにコンピュータプログラム命令を用いてプログラムされたハードウェアデバイスである。例えば、図を参照して説明したアルゴリズムを実行するようにプログラムされた場合、コンピュータプロセッサ２８は通常、専用のロボットシステムコンピュータプロセッサとして機能する。通常、コンピュータプロセッサ２８により実行される本明細書に記載された動作は、実際の物理的物品であるメモリの物理的状態を変化させて、使用されるメモリの技術に応じて異なる磁気極性や電荷などをもたらす。一部の適用例では、コンピュータプロセッサにより実行されると記載されている動作が、互いに組み合わせられる複数のコンピュータプロセッサによって実行される。
【0090】
以上に具体的に示され説明されたものに本発明が限定されないことは当業者によって理解されるであろう。むしろ本発明の範囲は、上記の明細書で説明された様々な特徴の組み合わせ及びその部分的組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者に想到されるであろう、従来技術にはないそれらの変形例及び修正例を含む。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【国際調査報告】