JP2012120884A - ロボット手術システムの機器インターフェース - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット手術システムの機器インターフェースを提供すること。
【解決手段】一実施形態では、機器インターフェースは、機器を協働しうるように結合することが可能な無菌アダプタに、軸荷重およびトルクを提供するためのスプリング荷重入力部を含む。別の実施形態では、ロボット外科手術用マニピュレータシステムは、マニピュレータアームの遠位端に協働しうるように結合された基礎連結部と、縦方向軸に沿って基礎連結部に移動調整可能に連結され、統合機器インターフェースを含む搬送連結部と、を備えたマニピュレータアセンブリを含む。本システムは、機器インターフェースを介して搬送連結部に協働しうるように結合された機器と、機器の存在を検出するためのマニピュレータアセンブリに協働しうるように結合されたプロセッサと、をさらに含む。
【選択図】図６−１

Description

（関連出願の引用）
本願は、２００５年１２月２０日出願の米国仮特許出願第６０／７５２，７５５号の利益を主張し、該出願の（該出願において参考により援用された全ての参考文献を含む）全開示は、その全ての目的のために、本明細書において参考により援用される。

本願は、係属中の２００５年１２月２０日に出願の米国特許出願第１１／３１４，０４０号、名称「Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｄａｐｔｏｒ」の一部継続出願であり、該出願は係属中の２００４年８月１９日に出願の米国特許出願第１０／９２２，３４６号の一部継続出願であり、該出願は２００１年１０月３０日出願の米国特許出願第１０／００４，３９９号の継続出願であり、該出願は１９９９年９月２８日出願の米国特許出願第０９／４０６，３６０号（現在では米国特許第６，３４６，０７２号）の継続出願であり、該出願は、１９９６年１２月１２日出願の米国仮特許出願第６０／０３３，３２１号に対する優先権を主張した１９９７年１１月２１日出願の米国特許出願第０８／９７５，６１７号（現在では米国特許第６，１３２，３６８号）の継続出願である。これらの出願の全開示は、その全ての目的のために、本明細書において参考により援用される。

本願は、２００６年１２月２０日に出願の米国特許出願＿＿＿＿＿＿＿＿、名称「Ｃａｂｌｅ Ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ Ｉｎ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」（代理人整理番号第Ｍ−１６３１５−１ ＵＳ）、２００６年１２月２０日に出願の米国特許出願＿＿＿＿＿＿＿＿、名称「Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｎｇ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ａｘｉｓ Ｏｆ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」（代理人整理番号第Ｍ−１６３１５−２ ＵＳ）、２００６年１１月３日に出願の米国特許出願第１１／５５６，４８４号、名称「Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｆｏｒ Ｔｏｏｌ Ｓｔａｔｅ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ａｒｍ Ｒｏｂｏｔｉｃ
Ｔｅｌｅｓｕｒｇｅｒｙ」、２００６年１２月２０日に出願の米国特許出願＿＿＿＿＿＿＿＿、名称「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」（代理人整理番号第Ｍ−１６３１５−５ ＵＳ）、および２００６年３月３１日に出願の米国特許出願第１１／３９５，４１８号、名称「Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｄａｐｔｏｒ」に関する。これらの出願の（これらの出願において参考により援用された全ての参考文献を含む）全開示は、その全ての目的のために、本明細書において参考により援用される。

本発明は、概して、医療用および／またはロボット装置、システム、および方法に関する。

低侵襲医療技術は、診断的または外科的処置の際に損傷を受ける外部組織の量を減少させ、それによって患者の回復時間、不快感、および有害な副作用を低減することを目的とする。低侵襲外科手術の効果の１つとして、例えば、術後の入院回復時間を短縮することができる。標準的外科手術における平均入院期間は、典型的に類似の低侵襲外科手術における平均入院期間よりも非常に長いため、低侵襲技術の使用を増加することによって、年間何百万ドルもの入院費用を節約することが可能となる。米国で毎年行われる外科手術の多くは低侵襲法によって行われ得るが、低侵襲外科手術用機器の制限およびそれらの習得に伴う付加的外科手術訓練から、現在の外科手術のほんの一部しかこのような有利な技術を使用していない。

外科医の技術手腕を向上させ、従来の低侵襲技術におけるいくつかの制限を回避するための低侵襲ロボット外科手術用または遠隔外科手術システムが開発されている。遠隔外科手術では、外科医は、例えば、サーボ機構等の遠隔制御装置を使用して、手動で機器を直接保持したり、動かしたりすることなく、外科手術用機器の動きを操作する。遠隔外科手術システムでは、外科医は、外科手術用ワークステーションにおいて外科手術用部位の画像が提供され得る。ディスプレイ上で外科手術用部位の二次元または三次元画像を見ながら、外科医は、サーボ機構式機器の動作を制御する主制御装置（マスタ）を操作することによって、患者に外科的処置を行う。

ロボット補助外科手術では、外科医は、典型的には、主制御装置を操作し、患者と離れた場所（例えば、手術室の向かい側、患者と離れた別の部屋または全く別の建物）から、外科手術用部位における外科手術用機器の動作を制御する。主制御装置は、通常、携帯用リストジンバル、ジョイスティック、外骨格グローブ等の１つ以上の手動入力装置を含み、患者側外科手術用マニピュレータ（「スレーブ」）に解放可能に結合された外科手術用機器に、動作可能に連結される。主制御装置は、外科手術用部位における機器の位置、配向、接合を制御する。スレーブは、電気機械アセンブリであって、外科手術用機器を支持および制御するために一体に接続された複数のアーム、関節部、連結部、サーボモータ等を含む。外科的処置では、外科手術用機器（内視鏡を含む）は、開口した外科手術用部位に直接導入されるか、より典型的には、トロカールスリーブを通して体腔に導入されてもよい。外科的処置に応じて、例えば、針の保持または駆動、縫合、血管の把持、細胞の切開、焼灼、凝固等、外科医が種々の機能を実行するため、細胞把持装置、持針器、電気外科手術用焼灼プローブ等の種々の外科手術用機器が利用可能である。

外科手術用マニピュレータアセンブリは、３つの主要構成要素に分けられるとされており、非殺菌駆動および制御構成要素、殺菌可能先端部または外科手術用道具／機器、中間コネクタ構成要素が含まれる。中間コネクタ構成要素は、外科手術用道具を駆動および制御構成要素と連結し、駆動構成要素から外科手術用道具へ動作を伝送するための機械的要素を含む。

遠隔ロボット外科手術システムの課題は、典型的には、外科医が処置の際に多数の異なる外科手術用機器／道具を使用することになることである。空間的制約および費用によってマニピュレータアームの数は制限されてしまうため、これらの多くの外科手術用機器は、操作の間、何度もマニピュレータアームから着脱されることになる。

遠隔外科手術システム、装置、および方法は、非常に効果的かつ有利であると証明されているが、依然として、さらなる改良が望ましいであろう。概して、改良型機器インターフェースをマニピュレータアーム上に提供し、外科的処置の際の機器の交換時間および困難を最小化することが望ましいであろう。

本発明の実施形態によると、ロボットマニピュレータの機器インターフェースが提供され、機器インターフェースは、機器を協働しうるように結合可能な無菌アダプタに、軸荷重およびトルクを提供するためのスプリング荷重入力部を含む。機器インターフェースは、スプリングプランジャおよびスプリング荷重解放レバーをさらに含んでもよい。

本発明の別の実施形態によると、ロボット外科手術用マニピュレータシステムが提供され、システムは、マニピュレータアームの遠位端に協働しうるように結合された基礎連結部と、縦方向軸に沿って基礎連結部に移動調整可能に連結された搬送連結部とを含むマニピュレータアセンブリを備え、搬送連結部は、上述のような機器インターフェースを含む。本システムは、機器インターフェースを介して搬送連結部に協働しうるように結合された機器と、機器および／または無菌アダプタを検出するためのマニピュレータアセンブリに協働しうるように結合されたプロセッサとをさらに含む。

有利には、本発明は、機器無菌アダプタ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｔｅｒｉ１ｅ Ａｄａｐｔｏｒ；ＩＳＡ）の単純かつ効率的な設置および／または係合を提供する一方で、ＩＳＡおよび無菌バリアのための費用効果的な使い捨て可能な設計を可能にする。本発明の他の利点も提供される。

本発明の範囲は請求項によって定義され、参照することによって本項に援用される。本発明の実施形態のより完全な理解は、当業者によって可能となり、１つ以上の実施形態の以下の詳細な説明を検討することによって、その付加的利点の実現が得られるであろう。最初に簡単に説明される添付の図面を参照されたい。

本発明の実施形態およびその利点は、後述の詳細な説明を参照することによって最も理解される。同一参照番号は、１つ以上の図において示される同様の要素を識別するために使用されることは理解されたい。また、図は、必ずしも正確な縮尺で描かれていないことも理解されたい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
機器と協働しうるように結合可能な無菌アダプタに軸荷重およびトルクを提供するためのスプリング荷重入力部を備える、ロボットマニピュレータの統合機器インターフェース。
（項目２）
上記スプリング荷重入力部は、出力滑車に協働しうるように結合されたシャフトに結合された入力バーを含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目３）
上記入力バーは、上記無菌アダプタを係合するための突起を含む、項目２に記載の機器インターフェース。
（項目４）
上記無菌アダプタを協働しうるように係合するための複数のスプリング荷重入力部をさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目５）
上記無菌アダプタを着脱するためのスプリング荷重解放レバーをさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目６）
上記解放レバーは、レバー本体を偏向するためのねじりバネを含む、項目５に記載の機器インターフェース。
（項目７）
上記機器の存在を検出するためのホール効果センサをさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目８）
上記ホール効果センサは、上記機器内に搭載された磁石を検出可能である、項目７に記載の機器インターフェース。
（項目９）
上記ロボットマニピュレータに対し上記無菌アダプタの位置を固定するための基準点をさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目１０）
上記無菌アダプタに対し軸力を提供するためのスプリングプランジャをさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目１１）
無菌アダプタ搭載ブラケットをさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目１２）
上記無菌アダプタとプリント回路アセンブリを接合するための電気インターフェースをさらに含む、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目１３）
上記電気インターフェースを囲む保護シュラウドをさらに含む、項目１２に記載の機器インターフェース。
（項目１４）
上記機器は、鉗子、鋏、把持装置、持針器、マイクロダイセクタ、ステープルアプライヤ、タッカー、吸引洗浄道具、クリップアプライヤ、切刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引口から成る群から選択される、項目１に記載の機器インターフェース。
（項目１５）
ロボット外科手術用マニピュレータシステムであって、
マニピュレータアームの遠位端と協働しうるように結合された基礎連結部と、
縦方向軸に沿って上記基礎連結部と移動調整可能に結合された搬送連結部であって、上記搬送連結部は、機器と協働しうるように結合可能な無菌アダプタに軸荷重およびトルクを提供するためのスプリング荷重入力部を有する統合機器インターフェースを含む搬送連結部と
を含む、アセンブリと、
上記機器インターフェースを介して上記搬送連結部に協働しうるように結合された機器と、
上記機器の存在を検出するための上記マニピュレータアセンブリに協働しうるように結合されたプロセッサと
を含む、システム。
（項目１６）
上記スプリング荷重入力部は、出力滑車に協働しうるように結合されたシャフトに結合された入力バーを含む、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
上記機器インターフェースは、上記無菌アダプタを協働しうるように係合するための複数のスプリング荷重入力部をさらに含む、項目１５に記載のシステム。
（項目１８）
上記機器インターフェースは、上記機器の存在を検出するためのホール効果センサをさらに含む、項目１５に記載のシステム。
（項目１９）
上記ホール効果センサは、上記機器内に搭載された磁石を検出可能である、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
上記機器は、鉗子、鋏、把持装置、持針器、マイクロダイセクタ、ステープルアプライヤ、タッカー、吸引洗浄道具、クリップアプライヤ、切刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引口から成る群から選択される、項目１５に記載のシステム。
（項目２１）
上記無菌アダプタは、手術野からロボット外科手術システムの一部を分離するための無菌ドレープと統合される、項目１５に記載のシステム。
（項目２２）
上記機器インターフェースは、上記無菌アダプタを着脱するためのスプリング荷重解放レバーをさらに含む、項目１５に記載のシステム。

図１は、外科的処置を入力するための外科医主コンソールまたはワークステーションと、患者内の外科手術用部位において外科手術用機器をロボット制御で操作するためのロボットマニピュレータシステムとを含む、ロボット外科手術システムを示す、手術室の一部の基本構想図である。 図２Ａおよび２Ｂは、患者側ロボットマニピュレータおよび／または内視鏡またはカメラロボットマニピュレータを外科手術のために事前構成可能にする位置調整連結部または設定関節部を含む、マニピュレータシステムの実施形態を示す、それぞれ斜視図および正面図を示す。 図２Ａおよび２Ｂは、患者側ロボットマニピュレータおよび／または内視鏡またはカメラロボットマニピュレータを外科手術のために事前構成可能にする位置調整連結部または設定関節部を含む、マニピュレータシステムの実施形態を示す、それぞれ斜視図および正面図を示す。 図３は、図１のシステムにおいて使用するための外科手術用機器の実施例を示す、斜視図である。 図４は、それぞれマニピュレータアームを支持する複数の位置調整連結部を含む、代替マニピュレータシステムの上部からの斜視図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸を含む、マニピュレータを示す、斜視図および各側面図である。 図６Ａ−６Ｅは、本発明の実施形態による、搬送連結部の機器インターフェース構成要素を示す、異なる図である。 図６Ａ−６Ｅは、本発明の実施形態による、搬送連結部の機器インターフェース構成要素を示す、異なる図である。 図６Ａ−６Ｅは、本発明の実施形態による、搬送連結部の機器インターフェース構成要素を示す、異なる図である。 図７Ａ−７Ｄは、本発明の実施形態による、搬送連結部の内部を示す、異なる図である。 図７Ａ−７Ｄは、本発明の実施形態による、搬送連結部の内部を示す、異なる図である。 図７Ａ−７Ｄは、本発明の実施形態による、搬送連結部の内部を示す、異なる図である。 図８Ａ−８Ｂは、本発明の実施形態による、無菌アダプタ係合レバーの動きを示す。 図８Ａ−８Ｂは、本発明の実施形態による、無菌アダプタ係合レバーの動きを示す。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の実施形態による、分離した機器入力部を示す、異なる図である。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の実施形態による、分離した機器入力部を示す、異なる図である。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の実施形態による、分離した機器入力部を示す、異なる図である。 図９Ａ−９Ｅは、本発明の実施形態による、分離した機器入力部を示す、異なる図である。 図１０Ａ−１０Ｂは、本発明の実施形態による、機器入力部の横断面図である。 図１０Ａ−１０Ｂは、本発明の実施形態による、機器入力部の横断面図である。 図１１Ａ−１１Ｂは、本発明の実施形態による、スプリングプランジャの側面図である。 図１１Ａ−１１Ｂは、本発明の実施形態による、スプリングプランジャの側面図である。 図１２Ａ−１２Ｃは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのそれぞれ上面斜視図、底面斜視図、断面図である。 図１２Ａ−１２Ｃは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのそれぞれ上面斜視図、底面斜視図、断面図である。 図１２Ａ−１２Ｃは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのそれぞれ上面斜視図、底面斜視図、断面図である。 図１３は、本発明の実施形態による、無菌アダプタの電気接触を示す拡大断面図である。 図１４Ａおよび１４Ｂは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのディスクを示すそれぞれ拡大斜視上面図および底面図である。 図１４Ａおよび１４Ｂは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのディスクを示すそれぞれ拡大斜視上面図および底面図である。 図１５Ａおよび１５Ｂは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのリトラクタ上プレートを示す上面および底面の斜視図である。 図１５Ａおよび１５Ｂは、本発明の実施形態による、無菌アダプタのリトラクタ上プレートを示す上面および底面の斜視図である。 図１６Ａ―１６Ｆは、本発明の実施形態による、無菌アダプタの機器インターフェースへの設置／係合、外科手術用機器の無菌アダプタへの設置／係合、および無菌アダプタからの外科手術用機器の除去を示す。 図１６Ａ―１６Ｆは、本発明の実施形態による、無菌アダプタの機器インターフェースへの設置／係合、外科手術用機器の無菌アダプタへの設置／係合、および無菌アダプタからの外科手術用機器の除去を示す。 図１６Ａ―１６Ｆは、本発明の実施形態による、無菌アダプタの機器インターフェースへの設置／係合、外科手術用機器の無菌アダプタへの設置／係合、および無菌アダプタからの外科手術用機器の除去を示す。 図１６Ａ―１６Ｆは、本発明の実施形態による、無菌アダプタの機器インターフェースへの設置／係合、外科手術用機器の無菌アダプタへの設置／係合、および無菌アダプタからの外科手術用機器の除去を示す。 図１６Ａ―１６Ｆは、本発明の実施形態による、無菌アダプタの機器インターフェースへの設置／係合、外科手術用機器の無菌アダプタへの設置／係合、および無菌アダプタからの外科手術用機器の除去を示す。 図１６Ａ―１６Ｆは、本発明の実施形態による、無菌アダプタの機器インターフェースへの設置／係合、外科手術用機器の無菌アダプタへの設置／係合、および無菌アダプタからの外科手術用機器の除去を示す。

本発明は、概して、機器を挿入するための改良型ロボット挿入軸、システム、および方法を提供し、特に、より優れた剛性および強度、より広い動作範囲、外科手術野の向上した可視性を提供するための伸縮自在の挿入軸を含む。

本発明は、遠隔ロボット外科手術システムの一部として特に有益であり、外科医が患者から離れた場所でサーボ機構を通して外科手術用機器を操作することを可能とする。ロボット外科手術システムの一実施例は、米国カリフォルニア州サニーベールにあるＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａ１， Ｉｎｃ．から入手可能なｄａ Ｖｉｎｃｉ（登録商標） Ｓ^ＴＭ外科手術システムである。ｄａ Ｖｉｎｃｉ（登録商標） Ｓ^ＴＭ外科手術システムの取扱説明書は、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａ１， Ｉｎｃ．から入手可能であり、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。

図１−３は、低侵襲ロボット外科手術を実施するためのロボット外科手術システム１の構成要素を示す。システム１は、米国特許第６，２４６，２００号により詳細に説明され、参照することによって全開示が本願に援用されるシステムと類似するものである。システムオペレータＯ（概して、外科医）は、手術台Ｔ上に横たわる患者Ｐに低侵襲外科的処置を行う。システムオペレータＯは、ディスプレイ１２によって提示される画像を見ながら、外科医のコンソール３で１つ以上の入力装置または主制御装置２を操作する。外科医の入力コマンドに応じて、コンソール３のコンピュータプロセッサ４は、外科手術用機器または道具５の動きを指示し、関節部、連結部、およびそれぞれ伸縮自在の挿入軸を有するマニピュレータアームを含む患者側ロボットマニピュレータシステム６（本実施例ではカート式システム）を介して、機器のサーボ機構動作を生じさせる。一実施形態では、プロセッサ４が道具５の先端部の動きと相関することによって、先端部の動作は、システムオペレータＯの手中の入力装置の動きに追随する。

プロセッサ４は、典型的には、データ処理ハードウェアおよびソフトウェアを含み、ソフトウェアは、典型的には、機械可読コードを備える。機械可読コードは、ソフトウェアプログラミング命令を具現化し、本願に記載の方法の一部または全部を実装する。プロセッサ４は、図１の単純な概略図において単一のブロックとして示されているが、プロセッサは、少なくとも隣接する入力装置が実施する随意の処理の一部、隣接するマニピュレータが実施する一部等、いくつかのデータ処理回路を含んでもよい。多種多様な集中型または分散型データ処理アーキテクチャのいずれかを採用してもよい。同様に、プログラミングコードは、いくつかの別々のプログラムまたはサブルーチンとして実装してもよく、あるいは本願に記載のロボットシステムのいくつかの他の態様に統合してもよい。

一実施例では、マニピュレータシステム６は、少なくとも４つのロボットマニピュレータアセンブリを含む。３つの連結部７（本実施例ではカートの側面に搭載）は、概して、少なくとも外科的処置の一部の間、固定位置でマニピュレータ８の基礎部を支持する連結部７を有するマニピュレータ８を支持および位置調整する。マニピュレータ８は、細胞のロボット操作のための外科手術用道具５を動かす。１つの付加的連結部９（本実施例では、カートの中央に搭載）は、マニピュレータ１０を支持および位置調整して、内視鏡／カメラプローブ１１の動作を制御し、内部外科手術部位の画像（好ましくは、立体画像）を撮影する。患者側システムの位置調整連結部７、９の固定可能部分は、「設定アーム」として本願では称される場合がある。

一実施例では、内部外科手術部位の画像は、外科医のコンソール３における立体画像ディスプレイ１２によって、オペレータＯに示される。内部外科手術部位は、アシスタントディスプレイ１４によって、アシスタントＡに同時に示される。

アシスタントＡは、１つ以上の外科手術用マニピュレータから道具５または機器５’を代替外科手術用道具に交換する場合、非ロボット医療用機器および装置に関する操作を行う場合、手動でマニピュレータアセンブリを動かし、付随道具を異なる開口部を通して内部外科手術部位にアクセスさせる場合等、設定連結部アーム７、９を使用して、患者Ｐに対しマニピュレータアセンブリ８および１０を事前に位置調整する際に補助を行う。

概して、連結部７、９は、患者側システム６の設定の際に主に使用され、典型的には、少なくとも外科的処置の一部の間、固定された構成を維持したままである。マニピュレータ８、１０は、それぞれ駆動連結部を備え、外科医のコンソール３による指示に基づいて能動的に連接される。１つ以上設定アームの関節部は、随意に駆動およびロボット制御されてもよいが、少なくとも設定アーム関節部の一部は、アシスタントＡによって手動で位置調整されるように構成されてもよい。

マニピュレータの一部は、本発明の実施形態による伸縮自在の挿入軸１００を含むが、他の実施形態では、すべてのマニピュレータが伸縮自在の挿入軸１００を含んでもよい。伸縮自在の挿入軸１００によって、以下にさらに詳述するように（他の利点に加え）、３つの協働しうるように結合された結合部を介して、以前の設計に比べ優れた剛性および強度、より広い動作範囲、向上した動的性能、およびシステムユーザのための手術野に近位の可視性を有する、搭載された機器５の動きが可能となる。

便宜上、細胞を操作するために使用される外科手術用道具を支持しているマニピュレータ８等のマニピュレータは、患者側マニピュレータ（Ｐａｔｉｅｎｔ−Ｓｉｄｅ Ｍａｎｉｐｕ１ａｔｏｒ；ＰＳＭ）と称され、内視鏡１１等の撮像またはデータ取得装置を制御するマニピュレータ１０は、内視鏡−カメラマニピュレータ（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ−Ｃａｍｅｒａ Ｍａｎｉｐｕ１ａｔｏｒ；ＥＣＭ）と称される場合がある。マニピュレータは、外科手術に有益な他種多様な機器または道具、撮像装置等を随意に作動、操作、制御してもよい。

機器５および内視鏡１１は、外科的処置のために設定する場合、外科的処置の異なる段階のためのマニピュレータシステム６を再構成する場合、機器を除去し代替機器５’と交換する場合等に、手動で位置調整されてもよい。アシスタントＡによるマニピュレータアセンブリのそのような手動の再構成の際、マニピュレータアセンブリは、マスタ／スレーブ遠隔外科手術の際に使用されるモードとは異なるモードである、クラッチモードと称される場合がある手動再配置可能モードにしてもよい。マニピュレータアセンブリは、マニピュレータ８（例えば、図６Ａ−６Ｃのクラッチボタン／スイッチ１０３）上のボタンまたはスイッチの押下、あるいはマニピュレータアセンブリの他の構成要素等の入力に応じて、細胞操作モードとクラッチモードを切り替え、アシスタントＡにマニピュレータモードを変更させてもよい。

図１および２Ａ−２Ｂから分かるように、マニピュレータアセンブリ上に表示器２０を配置してもよい。本実施形態では、表示器２０は、マニピュレータと搭載された道具５との間のインターフェース近傍のマニピュレータ８上に配置される。代替実施形態では、表示器２０は、代わりに、設定関節部７、９上、道具５上、マニピュレータ８、１０上のいずれかの場所等に配置してもよい。表示器の実施例は、２００６年１１月３日出願の米国出願第１１／５５６，４８４号に開示されており、その全開示（参照することによって援用されているすべての参照文献を含む）は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。

図３は、連接された外科手術用道具または機器５の斜視図を示す。道具５は、近位筐体２４を有しており、道具ホルダまたはマニピュレータの機器インターフェースと接合し、概して、無菌アダプタまたはインターフェースを通して載嵌状態の瞬時解放を提供する。その実施例は、２００５年１２月２０日出願の米国特許出願第１１／３１４，０４０号、および２００６年３月３１日出願の米国特許出願第１１／３９５，４１８号に開示されており、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。道具５は、近位筐体２４に対し先端部２８を支持する細長いシャフト２３を含む。近位筐体２４は、マニピュレータ８と先端部２８との間の駆動信号および駆動動作を送受信する。連接されたリスト２９は、先端部２８とシャフト２３との間の動作に対し自由度２を提供し、シャフトは、シャフトの軸周囲の近位筐体２４に対し回動自在にし、先端部２８に患者の体内で配向自由度３を提供してもよい。

外科手術用道具は、ワイヤ連結、偏心カム、プッシュロッド、または他の機構によって駆動し得る鉗子、鋏、把持装置、持針器、マイクロダイセクタ、ステープルアプライヤ、タッカー、吸引洗浄道具、およびクリップアプライヤ等、種々の連接された先端部を含んでもよい。さらに、外科手術用道具は、切刃、プローブ、洗浄器、カテーテル、または吸引口等、非連接された機器を備えてもよい。別様に、外科手術用道具は、細胞を剥離、切除、切除、または凝固するための電気外科手術用プローブを備えてもよい。適用可能なアダプタ、道具、または機器、および付属品の実施例は、米国特許第６，３３１，１８１号、第６，４９１，７０１号、および第６，７７０，０８１号に記載されており、その全開示（参照することによって援用される開示を含む）は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。また、適用可能な外科手術用機器は、米国カリフォルニア州サニーベールにあるＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａ１，Ｉｎｃ．から市販されている。

図４を参照すると、手術室の天井に搭載され得る、代替モジュール式マニピュレータ支持アセンブリ３０の斜視図が示される。モジュール式マニピュレータ支持部３０は、患者の体内の１組の所望の外科手術用切開部位に対し、ロボットマニピュレータシステムを配列および支持する。モジュール式マニピュレータ支持部３０は、概して、配向プラットフォーム３６および配向プラットフォームに結合し得る複数の構成可能な設定連結部アーム３８、４０、４２、４４を含む。各アームは、付随マニピュレータ３２、３４を移動調整可能に支持し、それによって、付随道具または撮像装置を移動調整可能に支持する。また、配向プラットフォーム３６は、設定、機器変更、処置の観察等に使用され得るアシスタントディスプレイ１０４を支持する。モジュール式マニピュレータ支持アセンブリ３０の構成要素のいずれかの構造および使用は、マニピュレータシステム６に関する上述のものと類似しており、同時係属出願である２００５年１月２４日出願の米国特許出願第１１／０４３，６８８号「Ｍｏｄｕ１ａｒ Ｍａｎｉｐｕ１ａｔｏｒ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｆｏｒ
Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｅｒｙ」により完全に記載され、その全開示は、参照することによって本願に援用される。上記に概説したように、モジュール式マニピュレータ支持部３０の各マニピュレータ３２、３４もまた挿入軸１００を含んでもよい。

図５Ａ−５Ｅ１を参照すると、本発明の実施形態に従って、伸縮自在の挿入軸１００を含むマニピュレータ８がより詳細に示される。本発明の挿入軸は、３つの連結部を含む３段階の伸縮自在線形軸から成り、一実施例では、軸受、レール、滑車、およびケーブルを介して、互いに移動調整可能に結合され、近位連結部から遠位連結部へ幅が狭くなる連結部または移動する形状因子を有する。有利には、本発明は、片手ポートおよび片手での機器のクラッチ操作、より広い動作範囲、より幅狭の挿入アーム、より優れた挿入軸の剛性および強度を提供し、挿入深度に応じて慣性を減少させ、それによって、単一の設定で２つの四半部外科手術（例えば、結腸直腸外科手術）を可能にし、より広い空間および手術野に近い可視性を提供することを可能にする。

図５Ａ−５Ｅおよび５Ｂ１−５Ｅ１は、マニピュレータアーム５０と、本発明の実施形態によるアーム５０の遠位端に協働しうるように結合された伸縮自在の挿入軸１００とを含むマニピュレータ８の斜視図および各側面図を示す。伸縮自在の挿入軸１００は、第１の連結部または基礎連結部１０２、基礎連結部１０２に協働しうるように結合された第２の連結部または遊動連結部１０４、および遊動連結部１０４に協働しうるように結合された第３の連結部または搬送連結部１０６を含む。

基礎連結部１０２は、マニピュレータアーム５０の遠位端に協働しうるように結合され、一実施例では、基礎連結部１０２の遠位端に取設された付属クランプ１０８を有する。カニューラ等の付属部１１０は、付属クランプ１０８上に搭載されてもよい。適用可能な付属クランプおよび付属品の実施例は、２００５年９月３０日出願の係属中の米国出願第１１／２４０，０８７号において開示されており、その全開示は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。適用可能な無菌アダプタおよび機器筐体の実施例は、２００５年１２月２０日に出願の米国出願第１１／３１４，０４０号、２００６年３月３１日出願の米国出願第１１／３９５，４１８号において開示されており、その全開示は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。

搬送連結部１０６は、機器無菌アダプタ（ＩＳＡ）１０９と協働しうるように結合するための機器インターフェース１０１を含み、機器の筐体（例えば、図３および５の筐体２４）に協働しうるように結合することが可能であり、患者内の機器の深度を制御する。一実施形態では、無菌アダプタは、ロボット外科手術システム、特にマニピュレータシステムを覆い得るドレープと統合され、非殺菌ＰＳＭアームと外科的処置の無菌領域との間の無菌バリアを確立する。適用可能なドレープおよびアダプタの実施例は、２００５年９月３０日に出願の係属中の米国出願第１１／２４０，１１３号において開示されており、その全開示は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。

誘動連結部１０４は、基礎連結部１０２と搬送連結部１０６との間に移動調整可能に結合され、連結部１０２、１０４、および１０６は、縦方向軸に沿って（例えば、軸Ｃ）伸縮自在な方法で互いに対し移動可能となる。一実施形態では、連結部１０２は、連結部１０４よりも幅の狭い形状因子を有し、連結部１０４は、連結部１０６よりも幅の狭い形状因子を有し、よって手術野に近いより優れた可視性を提供する。

マニピュレータ８の軸ＣからＧに沿った動作は、図５Ａおよび５Ａ１に示されるように、少なくとも本発明による近位と遠位連結部との間に懸架するケーブルによって提供される。よって、ロボットアームは、アームに協働しうるように結合された道具または機器を制御することが可能になる。ケーブル３０は、駆動滑車、車地、遊動滑車、および／または出力滑車も含む、伝送システムの構成要素であり、電気モータによって駆動される。滑車台は、マニピュレータシステム６の挿入軸１００とマニピュレータアーム５０との間のケーブルおよび電気ワイヤを通すための基礎連結部１０２の下部に位置する。他の要素に加え、複数の動作両面間接続端子を、動作を伝送するために提供してもよい。

さらに、駆動アセンブリは、アームと回動するためにそこに結合された複数の駆動モータを含んでもよい。ヨーおよびピッチモータは、それぞれＡ軸およびＢ軸（図５Ａ）周囲のアームの動作を制御し、駆動モータは、リストユニットの動作および挿入位置を制御する。一実施形態では、４つの駆動モータは、アーム内に近位に搭載され、アーム上に遠位に搭載された道具の４自由度（Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧ軸）を制御する。また、近位に搭載されたモータは、アーム上の道具の挿入位置を遠位に制御する（Ｃ軸に沿って）。駆動モータは、好ましくは、エンコーダおよび電位差計（図示せず）に結合され、サーボ機構を有効にする。駆動アセンブリ、アーム、および他の適用可能な部品の実施形態は、例えば、米国特許第６，３３１，１８１号、第６，４９１．７０１号、第６，７７０．０８１号に記載されており、その全開示（参照することによって援用される開示を含む）は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。また、マニピュレータアームおよび駆動アセンブリは、多様な位置調整装置と使用してもよい。遠隔中央位置調整装置のより完全な説明は、１９９５年７月２０日出願の米国特許出願第０８／５０４，３０１号、現在は米国特許第５，９３１，８３２号において参照可能であり、全開示は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。

図６Ａ−６Ｅを参照すると、本発明の実施形態に従って、機器無菌アダプタ、そして最終的には機器（例えば、機器５）を受設するための搬送連結部１０６の機器インターフェース１０１を示す斜視図が図示される。機器インターフェース１０１は、電気接触部５１０（例えば、偶然の接触から）を絶縁するためのシュラウド５０２、前負荷をＩＳＡディスクに提供するためのスプリング荷重入力部５０４（各入力部はトルクを外科手術用機器に送達するための突起５０５を有する）、前負荷をＩＳＡのリトラクタプレートに提供するためのスプリングプランジャ５０６、所定の位置にＩＳＡ１０９を保持するためのブラケット５０８、ＩＳＡを固定／解放するためのレバー５１１、およびロボットマニピュレータに対し無菌アダプタの位置を固定するためにも使用される基準点５１２を含む。一実施例では、機器インターフェース１０１は、４つのスプリング荷重入力部５０４を含み、各入力部は、２つの突起５０５、４つのスプリングプランジャ５０６、７つの電気接触部５１０を有する。

図７Ａ−７Ｄを参照すると、搬送連結部は、本発明の実施形態による搬送連結部の残りの部分とは分離される機器インターフェースカバー１０１ａを有して図示されている。本発明は、コンパクトな器具および方法を提供し、外科手術用ロボットの出力端部上の機器インターフェース構成要素を効率的にパッケージングする。これらの構成要素は、回路基板、ケーブル伝送要素、センサ、およびレバーを含むがこれらに限定されない。図７Ａは、搬送連結部１０６の機器インターフェースカバー１０１ａおよび内部の機器インターフェース構成要素１０１ｂを示す。カバー１０１ａは、基準点５１２、電気接触部５１０のための開口部５２２を備えるシュラウド５０２、搭載ブラケット５０８、レバー５１１のための開口部５２０、スプリングプランジャ５０６のための開口部５２４、およびスプリング荷重入力部５０４のための開口部５２６を含む。機器インターフェースのためのこの「クラムシェル」またはカバー設計によって、必要に応じて、内部機構、回路基板、および挿入軸のケーブル伝送要素に容易にアクセスが可能となる。

また、図７Ａ−７Ｃは、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）５１６に協働しうるように搭載された電気接触部５１０およびホール効果センサ５１４を示す。電気接触部５１０は、ＩＳＡ１０９とＰＣＡとの間に電気信号を通すためのインターフェースを提供し、一実施例では、「ポゴピン」を含んでもよい。一実施形態では、遠隔ＰＣＡ５１６は、電源の提供および／またはＬＥＤとの連通を提供するための入出力部、ホール効果センサ、無菌アダプタ、機器、およびユーザインターフェースボタン（例えば、クラッチ操作のため）を有してもよい。また、遠隔ＰＣＡ５１６は、電源を受けるための入力部および主ＰＣＡ（例えば、図１のプロセッサ４）と連通するための入出力部を含んでもよい。一実施形態では、主ＰＣＡは、電源の供給および／またはモータとの連通（例えば、主ＰＣＡは、位置制御をモータに伝送し、電位計およびエンコーダ信号を処理する）のための入力部および出力部、センサ、ユーザインターフェースボタン、遠隔ＰＣＡ、およびシリアル通信バスを介した患者側カートシステム上の他のプリント回路基板を有してもよい。適用可能なＰＣＡの入出力部の実施例は、２００６年１２月２０日出願の米国出願第＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号Ｍ−１６３１５−５ ＵＳ）「Ｗｉｒｅ１ｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａ１ Ｓｙｓｔｅｍ」に記載されており、その全開示は、あらゆる目的において参照することによって本願に援用される。遠隔ＰＣＦＬは、一実施例では、Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｅｒｉａ１ｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＥＳＩＩ）ＰＣＡを含んでもよく、主ＰＣＡは、一実施例では、Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｅｒｉａ１ｉｚｅｒ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｍａｎｉｐｕ１ａｔｏｒ（ＥＳＰＭ）ＰＣＡを含んでもよく、両方とも米国カリフォルニア州サニーベールにあるＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａ１， Ｉｎｃ．から入手可能である。

ホール効果センサ５１４は、強固な手段および方法を提供するために使用され、ＩＳＡ１０９上に搭載された機器の存在を検出する。ホール効果センサは、可動部がない固体装置であるため望ましい。図７Ａおよび７Ｃは、保護カバーのないホール効果センサ５１４を示し、図７Ｂは、保護カバーのあるホール効果のセンサ５１４の側面図を示す。一実施形態では、２つの隣接するホール効果センサを使用して、機器シャーシ内の磁石の存在下で状態を変化させてもよい。機器磁石がホール効果センサに近接近すると、センサの電気出力状態が変化する。ＰＣＡ５１６は、センサの状態変化を検出し、機器が搭載されているシステムに通知する。また、ＰＣＡ５１６は、存在検出回路を介して、ＩＳＡまたは機器等の存在等、他のシステム構成要素を検出可能にしてもよい。

別の実施例では、ホール効果センサに加え、搭載されている機器が認知するため、システムに第３の入力部が必要となる場合がある。ホール効果センサ５１４の出力部は、電気回路（例えば、ループバック回路）と連動して使用し、機器の存在下で閉鎖し、それによって冗長化存在確認を提供してもよい。ＰＣＡ５１６も同様に、この回路の閉鎖を検出する。図７Ｄは、ＩＳＡを固定／解放するためのレバー５１１を示す。レバー５１１は、レバー本体５１１ａおよびレバー本体５１１ａがその周囲を回動し得るシャフト５１１ｃを搭載するための搭載ネジ５１１ｂを含む。ねじりバネ５１１ｅおよび堅固な停止部５１１ｄは、ＩＳＡが設置または除去されていて、ＩＳＡが搭載され、回動位置にある場合、レバー本体５１１を静止「直立」位置に置く作用をする。レバー本体５１１ａは、水平線から約２５度下方へ回動してもよい。図８Ａおよび８Ｂは、レバー５１１がそれぞれ静止位置および回動位置にある場合を示す。

図９Ａ−９Ｅは、本発明の実施形態による分離した機器入力部５０４の異なる図を示し、図１０Ａ−１０Ｂは、機器入力部の横断面図を示す。図９Ａ、９Ｂ、および９Ｄは、静止（延在）位置にある入力部５０４を示し、図９Ｃおよび９Ｅは、格納位置にある入力部５０４を示す。入力部５０４は、スプリング５０４ａ、ラジアルボール軸受５０４ｂ、出力滑車５０４ｃ、線形ボールスプラインスライドユニット５０４ｄ、ボールスプライン軸５０４ｅ、ネジ５０４ｆ、および突起５０５を備える入力バー５０４ｇを含む。また、線形スライド、ｖ−ローラ、スライドブッシング、ボールネジ等、他の手段を使用して、線形動作およびトルク伝送を達成してもよい。

スプリング５０４ａは、シャフト５０４ｅの軸方向にスプリング力（軸荷重）（図９Ｄの両方向矢印によって示される）を提供し、それによって、入力バー５０４ｇが軸方向に線形に平行移動することが可能となる。ラジアルボール軸受５０４ｂは、シャフト５０４ｅの縦（または、縦方向）軸周囲におけるアセンブリの回動運動を可能にし、線形ボールスプラインスライドユニット５０４ｄは、アセンブリの回動運動、特にシャフト５０４ｅの回動運動、従って入力バー５０４ｇを支持し、ＩＳＡディスク３０４を介して出力滑車５０４ｃからのトルクを機器に伝送可能にする（図１２Ａ）。一実施例では、ボールスプラインスライドユニット５０４ｄは、出力滑車に挟持され、スプライン軸５０４ｅの運動方向における回転要素として作用するボールを再循環する２つのトラックを含む。出力滑車５０４ｃは、ケーブルによって駆動し、２００６年１２月２０日出願の米国出願第＿＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号 Ｍ−１６３１５−１ ＵＳ）「Ｃａｂ１ｅ Ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ Ｉｎ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａ１ Ｓｙｓｔｅｍ」に開示されており、その全開示（参照することによって援用されるすべての参照文献を含む）は、あらゆる目的において参照することによって以前に本願に援用されている。一実施例では、スプライン軸５０４ｅは、再循環ボールが載置される長さに沿って、２つの溝を含む。ネジ５０４ｆは、スプライン軸５０４ｅに螺入され、軸方向に堅固な停止部を提供する。入力バー５０４ｇは、スプライン軸５０４ｅ上に圧着され、一実施例では、無菌アダプタディスク内の孔に係合する突起５０５を提供する。

図１１Ａ−１１Ｂは、本発明の実施形態によるスプリングプランジャの側面図である。図１１Ｂは、静止（延在）位置にあるスプリングプランジャ５０６を示し、図１１Ｃは、ＩＳＡ１０９のリトラクタプレートに対し偏向を提供する際の、格納位置にあるスプリングプランジャ５０６を示す。

スプリング荷重入力部５０４、スプリングプランジャ５０６、およびレバー５１１は、マニピュレータ上にスプリング要素を提供し、それによって、ＩＳＡおよび無菌バリアのための使い捨て可能な設計を可能にする。有利には、マニピュレータおよびＩＳＡの設置および係合によって、使用がより簡単になり、より信頼性が高く、労力が少なくなる一方で、ＩＳＡおよび無菌バリアドレープのための費用効率の高く、使い捨て可能な設計を可能にする。

図１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃを参照すると、それぞれ本発明の実施形態によるＩＳＡ１０９の上面斜視図、底面斜視図、および断面図が示される。ＩＳＡ１０９は、筐体３０２、ディスク３０４、リトラクタ上プレート３０６、筐体３０２の機器停止機構３０８、筐体３０２のレール機構３０１、接触部３１０、およびリトラクタ下プレート３１２を含む。リトラクタ上プレート３０６およびリトラクタ下プレート３１２は、リトラクタプレートアセンブリ３１３を形成し、筐体３０２に対し移動する。ディスク３０４は、リトラクタプレートアセンブリ３１３内に格納され、リトラクタプレートアセンブリに対し移動する。

図１３は、接触部３１０の拡大断面図を示し、一実施形態における筐体に挿入生成される。

図１４Ａおよび１４Ｂは、それぞれディスク３０４の拡大斜視上面および底面図を示し、本発明の実施形態による歯部３１４をディスク３０４の基礎部に、外科手術用機器５のピン２５３を受容するための孔３１６（図１６Ｄおよび１６Ｅ参照）をディスク３０４の本体内に、スプリング荷重入力部５０４の突起５０５を受設するための孔３１７をディスク３０４の底面（図９および１０参照）に、死角からディスク３０４を移動するためのタブ３１５を含む。本実施形態では、ＩＳＡ１０９は、４つのディスク３０４を含み、各ディスク３０４は、４つの歯部３１４および２つの孔３１６を含む。４つの歯部３１４は、一実施形態では、９０度離れて載置される。他の実施形態では、多かれ少なかれディスク、歯部、およびスロットが可能であるが、マニピュレータ上のアダプタ受設部分および外科手術用機器と協働しうるように結合する必要があることは留意されたい。

図１５Ａおよび１５Ｂは、本発明の実施形態によるリトラクタ上プレート３０６の上面および底面斜視図を示す。リトラクタ上プレート３０６は、相対位置に応じて、ディスク３０４の歯部３１４と嵌合させるための機器シャーシ２４と歯部３１９を係合するバー３１８を含む。図示されるように、リトラクタ上プレート３０６は、４つのディスク３０４に対し４つの開口部３０７を含む。

図１６Ａから１６Ｆを参照すると、本発明の実施形態による機器無菌アダプタ（ＩＳＡ）１０９の機器インターフェース１０１（図１６Ａ）への設置／係合、外科手術用機器５のＩＳＡ１０９への設置／係合（図１６Ｂ−１６Ｅ）、およびＩＳＡ１０９からの外科手術用機器の除去（図１６Ｆ）が示される。

図１６Ａは、マニピュレータ８のアダプタ受設部分１０１に設置および係合されたＩＳＡ１０９を示す。ＩＳＡ接触部３１０は、マニピュレータ接触部５１０に結合され、ディスク３０４は、スプリング荷重入力部５０４に係合され、リトラクタ下プレート３１２は、スプリングプランジャ５０６に係合され、および舌機構３０５（図１６Ａおよび１６Ｆ）は、ブラケット５０８と嵌合する。機器停止機構３０８によって、機器をＩＳＡ上に設置する際にユーザがレール３０１から外れた場合に、機器を停止することが可能となる（患者の安全性のため）。設置の際、機器は、リトラクタ上プレート３０６上のバー３１８によって完全に停止する。設置前は、スプリング荷重入力部５０４およびスプリングプランジャ５０６は、最も延在した位置にあり、ＩＳＡのディスク３０４は、リトラクタプレートアセンブリ内の任意の位置で回動自在である。一実施形態では、ＩＳＡ１０９をインターフェース１０１のアダプタ受設部分上に設置するため、ユーザは、ＩＳＡ筐体の舌部をブラケット内に載置し、後端を下方に旋回し、それによって、レバー／ラッチ５１１を係合する。

この設置されてはいるが係合前の位置では、ディスク３０４は、スプリング荷重入力部５０４によってリトラクタ上プレート３０６に対し上方へ圧接され、リトラクタプレートアセンブリ３１３は、スプリング荷重入力部５０４およびスプリングプランジャ５０６によって上方へ圧接される。各ディスク位置（リトラクタプレート３０６の開口部３０７）では、リトラクタプレート３０６上に１つの歯部３１９があり、ディスク３０４の歯部３１４と係合する。歯部の構成は、複数の機能を有しており、その１つは、３６０度完全に回動しないため、ディスク３０４の底部の孔３１７がスプリング荷重入力部５０４の突起５０５と嵌合することが不可能な位置にある角度方向である「死角」の外にディスク３０４を押動することである。歯部の構成の他の機能は、無菌アダプタ係合配列の際に、ディスク３０４が９０度を超えて回動することを防止することである。

係合配列の際、ディスク歯部３１４は、リトラクタプレート歯部３１９と噛合することによって、スプリング荷重入力部５０４を作動させ、突起５０５とディスク３０４の底面との間の摩擦およびタブ３１５との接触を通して、ディスク３０４の動きを伝える。スプリング荷重入力部５０４が回動方向を反転させる場合、４つの歯部３１４の存在によって、ディスク３０４のこの回動運動が停止し、突起５０５によって、ディスク３０４の孔３１７と列設することが可能となり、スプリング荷重入力部５０４は、ディスク３０４に対し回動する。ディスク３０４の底面上の孔３１７およびスプリング荷重入力部５０４の突起５０５が整合すると、ディスク３０４は、スプリング荷重入力部５０４上に落下する。この時、リトラクタ上プレート３０６の歯部３１９がディスク３０４の歯部３１４を通過し、ディスク３０４が降下し、それによって、ディスク３０４がリトラクタプレート３０６に対し自由に移動することが可能となる。ディスク３０４がスプリング荷重入力部５０４上に係合されると、ＩＳＡ１０９は、アダプタ受設部分１０１と係合する。

一実施形態では、係合配列は、アダプタ受設部分１０１上へのＩＳＡ１０９の設置後のミリ秒の間に生じる。ＩＳＡ１０９は、所定の位置へ下方に旋回するため、電気接触部３１０は、電気接触部５１０（例えば、ポゴピン）と係合し、マニピュレータ８上で初めは開放していた回路を閉鎖し、ＩＳＡ係合配列を作動させる。筐体３０２内に挿入成形された接触部３１０は、複数の電気パス（バイアス）を有し、アダプタ受設部分１０１上の接触部と係合し、機器電気接触部２５５を介して外科手術用機器５との連通を確立するために使用してもよいことは留意されたい（図１６Ｃおよび１６Ｄ）。

図１６Ｂは、部分的に設置された外科手術用機器５を示し、図１６Ｃは、ＩＳＡ１０９に完全に設置および係合された外科手術用機器５を示す。初めに、ユーザは、外科手術用機器５をＩＳＡ１０９上に設置するため、リトラクタプレートアセンブリ３１３は、アダプタ受設部分１０１へ下方に押動され、リトラクタ上プレート３０６は、中央バー３１８を係合する機器５によって下方へ圧接される。機器５とＩＳＡ１０９との間の電気係合１５の前に、バー３１８上の角面は、機器５の底面上の角面と係合し、これらの２つの角面が整合すると、機器は、スプリング荷重入力部およびスプリングプランジャのスプリング力のため、定位置へ抜脱される。機器が定位置へ抜脱されると、リトラクタプレートアセンブリ３１３は、外科手術用機器内へ上昇を開始し、実質的に同一動作で、機器５の電気接触部２５５は、ＩＳＡ１０９の電気接触部３１０と接触する。機器５がＩＳＡ１０９上に設置される場合、リトラクタ上プレート３０６は、機器の底面上で圧接し、バー３１８は、機器筐体内の空間スロット内にある。機器上の入力部がディスク３０４の上面上の孔３１６と係合しないため、機器の係合前に、ディスク３０４およびスプリング荷重入力部５０４は、機器から離れて圧接される。

図１６Ｄおよび１６Ｅは、ディスク３０４の機器５との係合配列を示す。図１６Ｄでは、ディスク３０４が回動し、初めは任意の位置にある機器ディスク２５１と整合するまで、ディスク３０４は、機器５と係合されない。ＩＳＡ１０９とアダプタ受設部分１０１との間の係合配列に関して上述したように、機器の電気接触部はＩＳＡ１０９の接触部３１０と係合するため、通常ＥＳＩＩプリント回路基板と機器との間で開放している回路は、ＩＳＡを通して閉鎖され、機器係合配列を作動する。スプリング荷重入力部５０４およびディスク３０４は、ディスク３０４の孔３１６が機器ディスク２５１のピン２５３と係合するまで、アセンブリとして一体となって回動する。孔がピンと整合すると、ディスク３０４およびスプリング荷重入力部５０４は、上方へ移動可能となる。図１６Ｅは、ＩＳＡディスク３０４の孔３１６と係合するピン２５３を有する機器ディスク２５１を示す。この時、機器５は、ＩＳＡ１０９と係合していると考えられる。ＩＳＡ１０９上の他の接触部が、外科手術システムと機器「休止可能ツールインターフェース」（Ｒｅｐｏｓａｂ１ｅ Ｔｏｏ１ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＲＴＩ）基板との間の電気信号を伝送してもよいことは留意されたい。

機器が完全に設置されると、その筐体に沿った３つの地点で所定の位置に保持される。２つの地点は、機器の側面に沿ったレール機構３０１にあり、第３の地点は、機器の正面中央に沿った中央押下タブ３０９にある。有利には、機器を３つの位置で押下することによって、機器は過度に拘束されず、設置および除去が容易となる。

図１６Ｆは、機器５（図示せず）のＩＳＡ１０９からの除去を示す。ユーザが機器の除去を望む場合、機器シャーシのいずれかの側面上のレバーが圧搾され、機器がＩＳＡから抜脱される。機器上のレバーが、リトラクタ上プレートの中央バー３１８に作用し、それによって、リトラクタプレートを機器から離れて下方へ押動される。リトラクタプレートがさらに離れることによって、ディスク３０４は機器のピンから係脱され、機器の除去が可能となる。

上述の実施形態は、本発明を説明するものであって、限定するものではない。本発明の原理に従って、多くの修正および変形が可能であることも理解されたい。例えば、本システムは、４つのロボットマニピュレータアセンブリに制限されるものではなく、他の実施例において２つ以上を含んでもよい。したがって、本発明の範囲は、以下の請求項によってのみ定義される。

Claims (20)

1. ロボットマニピュレータの統合された機器インターフェースであって、
   機器を動作可能に結合するように構成された無菌アダプタに軸方向の荷重およびトルクを提供する入力部と、
   前記無菌アダプタの第１の端部を保持する搭載ブラケットと、
   スプリング偏向レバー本体を用いて前記無菌アダプタの第２の端部を着脱する解放レバーと
   を含む、機器インターフェース。
2. 前記入力部は、スプリング荷重されており、前記入力部は、出力滑車に動作可能に結合されたシャフトに結合された入力バーを含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
3. 前記入力バーは、前記無菌アダプタを係合するための突起を含む、請求項２に記載の機器インターフェース。
4. 前記無菌アダプタを動作可能に係合するための複数のスプリング荷重入力部をさらに含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
5. 前記解放レバーは、前記レバー本体を偏向するためのねじりバネを含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
6. 前記機器の存在を検出するためのホール効果センサをさらに含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
7. 前記ホール効果センサは、前記機器内に搭載された磁石を検出可能である、請求項６に記載の機器インターフェース。
8. 前記ロボットマニピュレータに対する前記無菌アダプタの位置を固定するための基準点をさらに含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
9. 前記無菌アダプタに対し軸力を提供するためのスプリングプランジャをさらに含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
10. 前記無菌アダプタとプリント回路アセンブリとをインターフェースするための電気インターフェースをさらに含む、請求項１に記載の機器インターフェース。
11. 前記電気インターフェースを囲む保護シュラウドをさらに含む、請求項１０に記載の機器インターフェース。
12. 機器をさらに含み、前記機器は、鉗子、鋏、把持装置、持針器、マイクロダイセクタ、ステープルアプライヤ、タッカー、吸引洗浄道具、クリップアプライヤ、切刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、吸引口から成る群から選択される、請求項１に記載の機器インターフェース。
13. ロボット外科手術用マニピュレータシステムであって、前記システムは、
    マニピュレータアームの遠位端に動作可能に結合された基礎連結部と、
    縦方向軸に沿って前記基礎連結部に移動可能に結合された搬送連結部と
    を含むマニピュレータアセンブリであって、
    前記搬送連結部は、機器インターフェースを含み、
    前記機器インターフェースは、
    機器を動作可能に結合するように構成された無菌アダプタに軸方向の荷重およびトルクを提供する入力部と、
    前記無菌アダプタの第１の端部を保持する搭載ブラケットと、
    スプリング偏向レバー本体を用いて前記無菌アダプタの第２の端部を着脱する解放レバーと
    を有する、マニピュレータアセンブリと、
    前記機器インターフェースを介して前記搬送連結部に動作可能に結合された機器と
    を含む、システム。
14. 前記入力部は、スプリング荷重されており、前記入力部は、出力滑車に動作可能に結合されたシャフトに結合された入力バーを含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記機器インターフェースは、前記無菌アダプタを動作可能に係合するための複数のスプリング荷重入力部をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記機器インターフェースは、前記機器の存在を検出するためのホール効果センサをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記ホール効果センサは、前記機器内に搭載された磁石を検出可能である、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記機器は、鉗子、鋏、把持装置、持針器、マイクロダイセクタ、ステープルアプライヤ、タッカー、吸引洗浄道具、クリップアプライヤ、切刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、吸引口から成る群から選択される、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記無菌アダプタは、手術野からロボット外科手術システムの一部を分離するための無菌ドレープと統合されている、請求項１３に記載のシステム。
20. 前記マニピュレータアセンブリに動作可能に結合されたプロセッサであって、前記機器の存在を検出するためのプロセッサをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。