JP2011527611A - ロボット外科用システムとともに使用する外科用アタッチメント - Google Patents
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Abstract
外科用アタッチメントは、外科用ツールと、外科用ツールを駆動するように構成されるアクチュエータと、アクチュエータに電力を提供するための動力電池とを含み、動力電池は、アクチュエータのアイドル状態中に、貯蔵された電気エネルギーを蓄積することと、アクチュエータのピーク負荷中に、貯蔵されたエネルギーの少なくとも一部を放出して、アクチュエータに電力供給することとを行うように構成される。上記外科用アタッチメントは、内蔵型であり得る。
Description
（関連出願）
本願は、２００８年７月８日に出願された米国仮特許出願第６１／０７９，０４５号および２００８年７月９日に出願された米国仮特許出願第６１／０７９，４１６号の利益を主張し、これらの仮特許出願は、それぞれ、本明細書に参照することによってその全体が本明細書に明示的に援用される。
本願は、２００８年７月８日に出願された米国仮特許出願第６１／０７９，０４５号および２００８年７月９日に出願された米国仮特許出願第６１／０７９，４１６号の利益を主張し、これらの仮特許出願は、それぞれ、本明細書に参照することによってその全体が本明細書に明示的に援用される。
（発明の分野）
本発明は、ロボット外科用システムとともに使用するための外科用アタッチメントに関する。
本発明は、ロボット外科用システムとともに使用するための外科用アタッチメントに関する。
（背景情報）
ロボット外科用システムは、種々の外科手術、例えば、腹腔鏡手術を行うために使用され得る。これらのシステムは、例えば、外科医がそのような手術中に、ロボット外科用器具を遠隔操作することを可能にする。腹腔鏡手術に特に適しているロボット外科用器具は、例えば、カニューレを通じて、患者の体内への挿入に好適な細長いシャフトを含み得る。そのようなデバイスは、外科手術を行うために、シャフトの遠位端にエンドエフェクタを有し得る。
ロボット外科用システムは、種々の外科手術、例えば、腹腔鏡手術を行うために使用され得る。これらのシステムは、例えば、外科医がそのような手術中に、ロボット外科用器具を遠隔操作することを可能にする。腹腔鏡手術に特に適しているロボット外科用器具は、例えば、カニューレを通じて、患者の体内への挿入に好適な細長いシャフトを含み得る。そのようなデバイスは、外科手術を行うために、シャフトの遠位端にエンドエフェクタを有し得る。
例えば、特許文献１は、サーボモータが取り付けられる支持ブラケットに対して回転および直線的に摺動する管状シャフトを有する、ロボット外科用システムを記載する。該システムは、サーボモータから管状シャフトの遠位端に取り付けられるエンドエフェクタに機械力を伝達させるように、かつシャフトの回転および軸方向摺動を作動させるように、ケーブルおよび滑車のシステムを使用する。
例えば、特許文献２は、マニピュレータの器具ホルダ上に取り付け可能な複数の外科用ツールを有する、ロボット外科用システムを記載する。外科用ツールは、遠位端にエンドエフェクタ、および近位端にインターフェースを有するプローブを含む。マニピュレータは、例えば、患者の体内へのエンドエフェクタを含むプローブの遠位部の挿入を提供するために、取り付けられた外科用ツールを配向し平行移動させるように配設される。外科用ツールを作動させるために、機械力は、プローブの近位端のインターフェースへのマニピュレータの機械的連結を介して、マニピュレータのサーボモータから、取り外し可能に取り付けられた外科用ツールに伝送される。次いで、機械力は、特許文献１と同様のケーブルおよび滑車のシステムを介して、インターフェースからエンドエフェクタに伝達される。
上記のロボット外科用システムは、挿入可能なシャフトとは別に取り付けられるアクチュエータを提供する。これらのシステムによると、シャフトおよびエンドエフェクタは、例えば、患者の体内へのシャフトの延長中に、アクチュエータの位置に関連して移動する。これは、複合送電システム、例えば、ケーブルおよび滑車システムを必要とすることによって、エンドエフェクタの正確な制御を複雑にし得る、および／または制限し得る。さらに、サーボモータ／ケーブル／滑車システムは、例えば、全層切除、吻合、および／または厚い組織の離断等の特定の外科手術のための十分な電力を提供しない場合がある。これは、外科用ロボットの運動が、潜在的により大きな機械効率を提供することが可能な他の機構よりもむしろ、サーボ、ケーブル、および滑車によって制御されるという条件、ならびにエンドエフェクタに対してはるかに離れて位置するモータによるところが大きくあり得る。
さらに、外科用ツールまたは外科用アタッチメントにおいて十分な機械力を生成することは、十分に強力な電気モータを駆動するために適切な電力供給が、例えば、電気ショックによる患者へのリスクを増加し得るため、問題となり得る。それ故に、端部ユニットに供給される電圧および／または電流レベルを制限すること、および／または患者から離れた位置にアクチュエータを位置付けることが望ましくあり得る。後者は、延長された距離にわたる機械力の伝達およびそれに関連する問題、例えば、材料の屈曲、ギアのガタ等の結果として、複雑さおよび費用の増加、ならびに正確さの減少をもたらし得る。
本発明の例示的な実施形態によると、外科用アタッチメントは、外科用ツールと、外科用ツールを駆動するように構成されるアクチュエータと、アクチュエータに電力を提供する動力電池とを含み、動力電池は、アクチュエータのアイドル状態中に貯蔵された電気エネルギーを蓄積するように、かつ貯蔵されたエネルギーの少なくとも一部を放出して、アクチュエータのピーク負荷中にアクチュエータに電力供給するように構成される。
外科用アタッチメントは、内蔵型であり得る。
外科用アタッチメントは、外科手術部位に関して外科用アタッチメントを位置付けるように構成される操作ユニットに取り外し可能に取り付け可能であり得る。操作ユニットへの外科用アタッチメントの取り付けは、アクチュエータに電力を提供し、動力電池を充電するように、電流が操作ユニットから外科用アタッチメントに伝達されることを可能にし得る。
動力電池は、連続電源によって充電されるように構成され得る。
動力電池は、アクチュエータのピーク負荷中に、連続電源の電流よりも大きい電流を出力するように構成され得る。
動力電池は、アクチュエータのアイドル状態中に、アクチュエータにいかなる電流も提供しないように構成され得る。
連続電源は、アクチュエータのアイドル状態中に、アクチュエータに電力を提供するように構成され得る。
連続電流源は、アクチュエータのピーク負荷中に、動力電池と共に、アクチュエータに電流を提供するように構成され得る。
アクチュエータは、電気モータを含み得る。
本発明の例示的な実施形態によると、ロボット外科用システムは、手術部位に対して外科用アタッチメントを位置付けるように構成される、操作ユニットと、オペレータからの入力を受信するように、かつ操作ユニットおよび外科用アタッチメントのうちの少なくとも１つと制御信号を交換するように構成される、制御ステーションとを含み、外科用アタッチメントは、外科用ツールと、外科用ツールを駆動するように構成されるアクチュエータと、アクチュエータに電力を提供する動力電池とを含み、動力電池は、アクチュエータのアイドル状態中に貯蔵された電気エネルギーを蓄積するように、かつ貯蔵されたエネルギーの少なくとも一部を放出して、アクチュエータのピーク負荷中にアクチュエータに電力供給するように構成される。
操作ユニットは、外科用アタッチメントに連続電源を提供し得る。
外科用システムは、複数の外科用アタッチメントを含み得る。
外科用アタッチメントは、交換可能な動力電池を有し得る。
ロボット外科用システムは、ドックを含んでもよく、外科用アタッチメントは、操作ユニットおよびドックのそれぞれに選択的かつ解放可能に連結可能である。
ドックは、電力を提供して動力電池を充電するように構成され得る。
ドックは、外科用アタッチメントがドックに連結されるときに、制御ステーションと外科用アタッチメントとの間のデータ転送を可能にするように構成され得る。データは、外科用アタッチメントを作動させるように、制御ステーションからの制御信号を含み得る。
制御信号は、外科用アタッチメントを初期設定位置に作動させ得る。
データは、外科用アタッチメント識別データ、外科用アタッチメントのドライバの位置に対応するドライバ位置データ、動力電池の充電レベルに対応する充電レベルデータ、および診断データのうちの少なくとも１つを含み得る。
本発明の例示的な実施形態のさらなる特徴および側面は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
上記のように、図１は、本発明の例示的な実施形態によるロボット外科用システム５の概略図である。外科用システム５は、外科用アタッチメント１５が取り付けられる操作ユニット１０を含む。操作ユニット１０は、外科用アタッチメント１５を平行移動および／または回転させることによって、外科手術部位、例えば、患者の身体の一部に関して外科用アタッチメント１５を位置付けるように配設される。外科用アタッチメント１５は、例えば、外科用アタッチメントが容易に交換され、手術と手術との間の滅菌のために除去され、および／または異なる外科手術用に配設される異なる外科用アタッチメント１５と置き換えられるように、取り外し可能に取り付けられる。しかしながら、外科用アタッチメント１５は、操作ユニット１０に永久的に取り付けられ得る。外科用アタッチメント１５は、操作ユニット１０のスライドマウント２０上に取り付けられる。スライドマウント２０は、外科用アタッチメント１５をトラック２５の方向に導き、外科用アタッチメント１５を遠位方向３０に平行移動させる。この遠位平行移動は、遠位部３５がマニピュレータユニット１０から離れて遠位に延在することを可能にする。この遠位延長は、例えば、腹腔鏡外科手術のためのカニューレへの外科用アタッチメント１５の挿入に有用であり得る。マニピュレータユニット１０はまた、関節アーム４０によって外科用アタッチメント１５を位置付ける。関節アーム４０は、３つ全ての軸、例えば、ｘ、ｙ、およびｚ軸に対して外科用アタッチメント１５を平行移動および／または回転させることによって、外科用アタッチメント１５の正確な位置付けを可能にする。マニピュレータユニット１０は、外科用アタッチメント１５を位置付けるために、電動アクチュエータ、例えば、電気モータを利用する。電源４５、例えば、電力網は、例えば、電気コード５０およびプラグを介してマニピュレータに連結され、外科用システム５に連続電力供給を提供する。
外科用システム５は、マニピュレータユニット１０および／または外科用アタッチメント１５と通信する制御システムまたはステーション５５を介して作動する。制御ステーション５５は、例えば、ワイヤ、光ファイバ、無線伝送等を介して信号を送信し得、それらは、マニピュレータユニット１０および／または外科用アタッチメント１５によって受信される。マニピュレータユニット１０および／または外科用アタッチメント１５は、例えば、ワイヤ、光ファイバ、無線伝送等を介して制御ステーション５５に信号、例えば、フィードバック信号を送信し得、それらは、制御ステーション５５によって受信される。この点に関して、マニピュレータ１０および／または外科用アタッチメント１５は、実質的な距離から、または外科手術部位に比較的近接して、制御ステーション５０から制御され得る。
マニピュレータユニット１０は、複数の外科用アタッチメント１５を同時に支持および／または操作するように配設されてもよく、それらのいくつかまたは全ては、取り外し可能であり得る。複数の外科用アタッチメント１５は、例えば、異なる手術を行うために外科用アタッチメント１５のスイッチをオフにする必要がないこと、またはそのようにスイッチを切ることを最小限に抑えることの結果として、さらに広範囲の手術が効率的に行われることを可能にし得る。外科用アタッチメント１５は、例えば、取り付けタイプ、特有ユニット連番、および／または各外科用アタッチメント１５に特有の較正データを識別する制御システム５５に、識別信号を送信し得る。
図２を参照すると、外科用アタッチメント１５は、遠位端３５にエンドエフェクタまたは外科用ツール６０を含む。外科用ツール６０は、組織を締め付けるためのジョー７７を含む。ロボット外科手術に好適ないかなる外科用ツールが提供され得ることを理解されたい。例えば、外科用アタッチメント１５は、例えば、米国特許第７，１１４，６４２号に記載される切断およびステープル留めデバイスが備わっていてもよく、それは、参照することによってその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
図２および３を参照すると、外科用アタッチメントは、近位端６５に筐体７０を含む。筐体７０は、外科用ツール６０を駆動するように配設されるアクチュエータ７５、例えば、電気モータを含む。アクチュエータ７５は、減速ギアユニット７６を含む。代替または追加の種類のアクチュエータ、例えば、線形アクチュエータが使用され得ることを理解されたい。この点に関して、機械力は、筐体７０と外科用ツール６０との間に延在するシャフト８０内で伝送される。機械力は、例えば、シャフト８０内に延在する１つ以上の可撓性または剛性の伝動シャフトによって、かつアクチュエータ７５の出力から外科用ツール６０の入力まで伝送され得る。複数のアクチュエータ７５は、共用出力を駆動するように配設されてもよく、および／または複数のアクチュエータ７５は、例えば、外科用ツール６０の性質に応じて、異なる出力を駆動するように配設され得る。例えば、単一外科用ツール６０は、締付、切断、およびステープル留めツールとして配設され得る。この外科用ツール６０に対して、第１のアクチュエータまたはアクチュエータ７５は、その間の組織を締め付けるように２つのジョー７７の閉鎖を作動させてもよく、第２のアクチュエータまたはアクチュエータ７５は、カッターおよびステープラを作動させ得る。さらに、例えば、接合部８５で外科用ツール６０の一部を関節運動させるために、および／またはシャフト８０を操作するために、アクチュエータまたはアクチュエータ７５が使用され得る。例えば、シャフト８０は、シャフトがそのように配設された場合に、その軸の周囲を回転、関節運動、および／または湾曲もしくは屈曲し得る。
特定の処置、例えば、厚い組織を締め付けることは、実質的な量の力を必要とする。そのような力を提供するために、電動アクチュエータまたはアクチュエータ７５は、実質的な量の電圧および／または電流を必要とし得る。これらの処置中にアクチュエータまたはアクチュエータ７５に電力を提供するために、外科用アタッチメント１５は、筐体７０内に配置される動力電池９０、例えば、バッテリを含む。動力電池９０は、交換可能または永久的であり得る。
外科用アタッチメント１５がマニピュレータユニット１０に取り付けられたとき、低電圧／定格連続電力供給が外科用アタッチメント１５に提供される。電力供給は、操作ユニット１０のスライドマウント２０上の電気接点と連結する、筐体７０上の電気接点、または例えば、プラグ接続を介して伝送され得る。電力供給は、電源４５から生成される。電力は、例えば、外科用アタッチメント１５に供給される前に、交流電流から直流電流への変換、ならびに／または電圧および／もしくは定格の調整によって、マニピュレータユニット１０で処理され得る。外科用アタッチメント１５が外科手術部位に近接していることの結果として、電圧および／または定格の調整は、患者または手術部位の近くにいる医療関係者への電気ショックのリスクを制限するために好適であり得る。このリスクは、例えば、取り外し可能な外科用アタッチメント１５とマニピュレータユニット１０との間の電気接点にわたって高電力レベルを伝送することによって、さらに増加し得る。それ故に、接点にわたって伝送される電力が制限される場合、リスクは低減され得る。
図１に示す外科用アタッチメント１５は、マニピュレータユニット１０を介して電力を受容するが、外科用アタッチメント１５は、マニピュレータユニット１０に取り付けられる、および／またはマニピュレータユニット１０から取り外される一方で、代替的または追加的に、マニピュレータユニット１０とは別に電力を受容し得ることを理解されたい。例えば、外科用アタッチメント１５は、例えば、交流電流の壁コンセントに差し込まれ得る電源コードに、永久的または取り外し可能に取り付けられ得る。電源コードおよび／または外科用アタッチメント１５は、例えば、交流電流から直流電流への変換ならびに／または電圧および／もしくは定格の調整等、電力を処理するような配列を有し得る。
電力供給は、安全性を維持するために十分に低い電圧および／または定格レベルを有するが、アクチュエータまたはアクチュエータ７５、例えば、電気モータのアイドリング、ならびに他の低電力応用、例えば、センサに電力供給し、制御およびフィードバック信号を受信および伝送するためには十分である。電力供給はまた、動力電池に連続低電圧／定格の電力供給を供給するために十分である。この電力は、動力電池が放出されていないとき、例えば、アクチュエータまたはアクチュエータ７５のアイドリング中に、動力電池９０を充電する働きをする。十分な充電後、動力電池９０は、アクチュエータまたはアクチュエータ７５のピーク動作中、例えば、アクチュエータまたはアクチュエータ７５が外科用ツール６０を駆動し、組織の厚い切片を締め付けるときに、蓄積された貯蔵電気エネルギーの少なくとも一部を放出し得る。このピーク電気負荷後、例えば、アクチュエータまたはアクチュエータがアイドル状態に戻るときに、動力電池９０は、放電を停止し、次いで、連続電力供給によって再充電される。十分な充電後、動力電池９０は、アクチュエータまたはアクチュエータ７５に電力供給するように放出するために、再び使用され得る。このようにして、動力電池９０は、操作ユニット１０からの連続電力供給の定格および／または電圧を超えるアクチュエータまたはアクチュエータ７５への電力を供給するように、断続的に使用され得る。動力電池９０は、ピーク負荷期間中に、アクチュエータまたはアクチュエータ７５に電力供給するように連続電源を補助するが、動力電池９０が、ピーク負荷中に、アクチュエータまたはアクチュエータ７５の唯一の電源であるように配設され得ることを理解されたい。
アクチュエータまたはアクチュエータ７５が、５秒間続くピーク負荷中に３ワットの電力、およびアイドリング中に１．５ワットの電力を消費する場合、動力電池９０を再充電するために、ピーク負荷時間の約１００倍、すなわち、３００秒かかり得る。
動力電池９０が、外科用アタッチメント１５がマニピュレータユニット１０から低定格および／または低電圧の電力供給のみを必要とすることを可能にするため、アクチュエータまたはアクチュエータ７５は、患者および／または医療関係者への電気ショックのリスクを制限して、手術部位に比較的近接して外科用アタッチメント１５内に取り付けられることができる。これは、より複雑な、および／または離間したシステム、例えば、上記のサーボ／ケーブル／滑車システムと比較して、機械力がより直接伝送され得るため、外科用ツール６０への実質的な機械力の効率的な伝達に対して、特に適した配列であり得る。
図１に示す外科用アタッチメント１５は、外科用アタッチメント１５のアクチュエータ７５によって機械的に作動させられるが、外科用アタッチメント１５は、例えば、外科用アタッチメント１５がマニピュレータユニット１０に取り付けられたときに係合する構成要素とのギアまたはドライバインターフェースを介して、マニピュレータユニットから機械力を受容し得ることを理解されたい。この点に関して、外科用アタッチメント１５とマニピュレータユニット１０との間のインターフェースを介して伝達される機械力は、外科用アタッチメント１５のアクチュエータ７５によって駆動されるプロセスとは別のプロセスを駆動するために使用され得る。代替的または追加的に、インターフェースを介して伝達される機械力は、アクチュエータ７５を補助してもよく、および／またはアクチュエータ７５は、インターフェースを介して伝達される機械力を補助し、所与のプロセス（複数を含む）を駆動し得る。例えば、マニピュレータユニット１０は、マニピュレータ１０と外科用アタッチメント１５との間の機械ドライバまたはギアインターフェースを介して、締付プロセスを作動させてもよく、アクチュエータ７５は、例えば、所定の閾値を超える動的機械負荷に基づいて、さらなる機械力を選択的に提供する。
複数の動力電池９０が提供され得ることを理解されたい。さらに、複数の動力電池９０は、単一のアクチュエータ７５および／または複数のアクチュエータ７５に電力供給し得る。１つ以上の動力電池９０は、１つ以上の他の動力電池９０が放出している一方で、充電し得る。例えば、第１の動力電池９０は、外科用ツール６０の第１の機能を駆動するように、第１のアクチュエータ７５に電力供給するために放出してもよく、同時に、第２の動力電池９０は、外科用ツール６０の第２の機能を駆動するように、第２のアクチュエータ７５に後で電力供給するために充電される。さらに、一連の動力電池９０は、放出する動力電池９０の数および特定の組み合わせが、特定の負荷または処置に基づいて選択されるように配設され得る。例えば、外科用アタッチメント１５は、例えば、６つの動力電池９０を有してもよく、所与の処置に対して、３つの動力電池９０が、第１のアクチュエータ７５に電力供給するように割り当てられ、２つが、第２のアクチュエータ７５に電力供給するように割り当てられ、第６の動力電池９０が充電される。１つ以上の動力電池９０は、１つ以上のアクチュエータ９０に永久的に割り当てられてもよく、および／または動力電池９０のいくつかまたは全ては、例えば、制御システムによって動的に割り当てられ得る。さらに、外科用システム５は、アクチュエータ７５上で検知された負荷に基づいて、１つの動力電池９０または複数の動力電池９０をアクチュエータ７５に動的に割り当てるように設計され得る。そのような割り当ては、例えば、コンピュータおよび／または外科用アタッチメント１５内の回路によって実施され得る。それ故に、非常に柔軟な電力システムが提供され得る。
動力電池（単数または複数）９０の充電レベルは、動力電池（単数または複数）９０が所与の処置に対して十分に充電されたときを判定するために、例えば、コンピュータを含む、制御システムによって監視され得る。
動力電池９０は、同様に、または異なって配設された外科用アタッチメント１５との間で取り外し可能かつ交換可能であるように配設され得る。これは、例えば、動力電池９０が、より頻繁に使用される外科用アタッチメント１５内に設置され、必要なときのみ、あまり頻繁に使用されない外科用アタッチメント１５内に設置され得る、効率的な配列を可能にし、それ故に、所与の時間で必要とされる動力電池９０の総数を削減し得る。所与の外科用アタッチメント１５は、例えば、スロット内に設置される可変数の動力電池９０で動作するように配設され得る。例えば、外科用アタッチメント１５は、より高い負荷の処置、例えば、厚い組織の切断、締付、および／またはステープル留めに必要とされ得る、３つの動力電池９０を収容するために、３つのスロットを有し得るが、より低い負荷の処置、例えば、薄い組織の締付、切断、および／またはステープル留めのために設置される、２つの動力電池９０のみで動作し得る。これは、動力電池９０の効率的な割り当てを可能にし得る。
図４および５は、外科用アタッチメント１１５を図示する。外科用アタッチメント１１５は、外科用アタッチメント１５に関する上記の特徴の全て、および／またはそれに類似した特徴を含む。例えば、外科用アタッチメント１１５は、遠位端１６５の筐体１７０と、シャフト１８０とを含む。さらに、外科用アタッチメント１１５は、筐体１７０の側面に沿って延在する、一対の取り付け突出部またはフランジ１７１を含む。取り付け突出部１７１が筐体１７０と一体的に形成されるが、取り付け突出部１７１のうちの一方または両方は、筐体１７０とは別に形成され得ることを理解されたい。さらに、単一突出部１７１を含む、いかなる数の取り付け突出部１７１も提供され得る。
外科用アタッチメント１１５はまた、導電性ストリップの形態で複数の第１の電気接点１７３を含む、接触部１７２を含む。接触部１７２の構造は、例えば、外科用アタッチメント１１５の取り扱いおよび／または保管による損傷および／または摩耗から、第１の電気接点１７３を保護するために、第１の電気接点１７３の１つを除く全ての面の周囲で隆起している。電気接点１７３は、筐体１７２上に含有される外科用アタッチメント１１５の内部構成要素に電気的に連結される。電気接点１７３は、動力電池９０ならびに外科用アタッチメント１１５内に提供されるモータおよびアクチュエータに電気エネルギーを供給すると共に、外科用アタッチメント１１５と遠隔制御システムとの間の通信を提供する。
図６は、操作ユニット１１０の取り付け部１０９の背面図である。操作ユニット１１０は、操作ユニット１０に関して上記に記載する特徴と同一または類似の特徴を含む。取り付け部１０９は、例えば、図１に示すようなスライドマウント２０に沿って、外科用アタッチメント１１５を運ぶキャリッジの一部であり得る。取り付け部１０９はまた、チャネル１１２を画定する一対のフランジ付き取り付けアーム１１１を含む。取り付け部１０９はまた、複数の第２の電気接点１１４を含む。
図７は、図６に示す操作ユニット１１０の取り付け部１０９に取り付けられた、図４および５に示す外科用アタッチメント１１５の背面図である。外科用アタッチメント１１５は、フランジ付き取り付けアーム１１１によって形成される個々のチャネル１１２に取り付け突出部１７１を係合させ、次いで、外科用アタッチメント１１５を挿入方向１２２（図４に図示）に摺動させることによって、取り付け部１０９に挿入される。挿入方向１２２は、遠位に方向付けられ、シャフト１８０の軸に平行であるが、他の挿入方向が提供され得ることを理解されたい。例えば、挿入方向１２２がシャフト１８０に対して横方向になるように、横方向に延在するチャネル１１２と係合する、横方向に延在する取り付け突出部１７１が提供され得る。取り付け部は、任意の適切な機構、例えば、ラッチによって、設置位置に固定され得る。
取り付け部１０９への外科用アタッチメント１１５の挿入中、第２の電気接点１１４は、第１の電気接点１７３に沿って係合および摺動する。この点に関して、第２の電気接点１１４は、第１の電気接点１１４との確実な接触を維持するために、第１の電気接点１１４に向かって、例えば、導電性バネアームの形態を取ることによってバネ荷重される。外科用アタッチメント１１５が取り付けられたときの第１の電気接点１７３と第２の電気接点１１４との連結は、例えば、信号および／または電流が別々のチャネルを流れることを可能にし、それらのそれぞれは、第１の電気接点１７３と第２の電気接点１１４との個々の対によって画定され得る。このように、例えば、電力および／または制御信号／情報は、外科用アタッチメント１１５と操作ユニット１１０との間で提供／交換され得る。
しかしながら、操作ユニット１０、１１０および外科用アタッチメント１５、１１５は、追加または代替の機構、例えば、光ファイバおよび／または無線通信デバイスによって通信し得ることを理解されたい。電力伝達は、追加または代替の機構、例えば、外科用アタッチメント１５、１１５と操作ユニット１０、１１０との間の誘導連結によって提供され得る。この点に関して、外科用アタッチメント１５、１１５と操作ユニット１０、１１０との間のハード電気接続は、例えば、制御／フィードバック信号の通信が無線または光で伝送され、電気が外科用アタッチメント１５、１１５に電力供給するために誘導的に提供される（例えば、動力電池（単数または複数）９０を誘導充電することを含む）場合、完全に省かれ得る。
さらに、外科用デバイスは、外科手術を行うために取り付けられないときに、充電および／または制御され得る。例えば、図８に概略的に示すドッキングシステム２０５を参照すると、外科用アタッチメント１５は、マニピュレータユニット１０とは別の、またはマニピュレータユニット１０に取り付けられる、ドック２１０、例えば、充電ドック内に取り付けられ得る。そのようなドック２１０は、外科用アタッチメント１５とマニピュレータユニット１０との間の連結および／または通信に関する上記の機構と同一および／または類似の機構を介して、外科用アタッチメント１５と連結し得る。このようにして、外科用アタッチメント１５は、外科用アタッチメント１５が処置を行うために取り付けられないときに、例えば、充電される、作動する、および／または制御システム５５、例えば、コンピュータと信号を交換し得る。例えば、外科用アタッチメント１５は、処置後にスライドマウント２０から取り外され、ドック２１０内に配置され得る。ドック２１０内にある間、外科用アタッチメント１５は、例えば、動力電池（単数または複数）９０を再充電するために、例えば、電源４５から電力を受容し得る。さらに、ドック２１０は、外科用アタッチメント１５が、例えば、初期設定位置に作動させられ、および／または例えば、デバイス識別データ、ドライバ位置データ、動力電池（単数または複数）９０の充電レベルデータ、および／または診断データを含むデータを受信し得るように、制御システム、例えば、制御ステーション５５に連結され得る。
ドック２１０は、マニピュレータユニット１０と同一の電源４５および制御システムまたはステーション５５に接続されている状態で概略的に図示されているが、ドック２１０は、異なる電源から電力を受容してもよく、および／またはマニピュレータユニットとは異なる制御システムまたはステーションと通信し得ることを理解されたい。
上記のように、多くの現在の外科用ロボットは、大量の力を必要とする処置を行うために特に適してはいない場合がある。動力電池（単数または複数）９０は、外科用アタッチメント１５内に内蔵され得る。これは、高出力の外科用器具に電力供給するためのマニピュレータユニット１０からの連続電力とは無関係に、またはそれに加えて、ピーク出力中にアクチュエータ７５に電力を提供する、より内蔵型の外科用アタッチメント１５を提供し得る。さらに、外科用アタッチメントの層、ならびにマニピュレータユニットおよび／または制御ステーション５５とのシリアル通信によって、さらなる運動の度合いおよび／または処置を実行するためのさらなるステップが提供され得る。
本発明は、特定の実施例および例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、上記の説明は、決して制限的ではないことを理解されたい。さらに、本明細書に記載する特徴は、任意の組み合わせで使用され得る。
Claims (20)
- 外科用アタッチメントであって、
外科用ツールと、
該外科用ツールを駆動するように構成されているアクチュエータと、
該アクチュエータに電力を提供するための動力電池であって、該アクチュエータのアイドル状態中に、貯蔵された電気エネルギーを蓄積することと、該アクチュエータのピーク負荷中に、該貯蔵されたエネルギーの少なくとも一部を放出して、該アクチュエータに電力供給することとを行うように構成される、動力電池と
を備えている、外科用アタッチメント。 - 前記外科用アタッチメントは、内蔵型である、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- 前記外科用アタッチメントは、外科手術部位に対して該外科用アタッチメントを位置付けるように構成される操作ユニットに、取り外し可能に取り付け可能である、請求項２に記載の外科用アタッチメント。
- 前記操作ユニットへの前記外科用アタッチメントの取り付けは、前記アクチュエータに電力を提供することと、前記動力電池を充電することとを行うために、電流が、該操作ユニットから該外科用アタッチメントに伝達されることを可能にする、請求項３に記載の外科用アタッチメント。
- 前記動力電池は、連続電源によって充電されるように構成される、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- 前記動力電池は、前記アクチュエータの前記ピーク負荷中に、前記連続電源の電流よりも大きい電流を出力するように構成される、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- 前記動力電池は、前記アクチュエータの前記アイドル状態中に、該アクチュエータにいかなる電流も提供しないように構成される、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- 前記連続電源は、前記アクチュエータの前記アイドル状態中に、該アクチュエータに電力を提供するように構成される、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- 連続電流源は、前記アクチュエータの前記ピーク負荷中に、前記動力電池と共に、該アクチュエータに電流を提供するように構成される、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- 前記アクチュエータは、電気モータを含む、請求項１に記載の外科用アタッチメント。
- ロボット外科用システムであって、
外科用アタッチメントと、
手術部位に対して該外科用アタッチメントを位置付けるように構成される操作ユニットと、
オペレータからの入力を受信することと、該操作ユニットおよび該外科用アタッチメントのうちの少なくとも１つと制御信号を交換することとを行うように構成される、制御ステーションと
を備え、該外科用アタッチメントは、
外科用ツールと、
該外科用ツールを駆動するように構成されるアクチュエータと、
該アクチュエータに電力を提供するための動力電池であって、該アクチュエータのアイドル状態中に、貯蔵された電気エネルギーを蓄積することと、該アクチュエータのピーク負荷中に、該貯蔵されたエネルギーの少なくとも一部を放出して、該アクチュエータに電力供給することとを行うように構成される、動力電池と
を含む、ロボット外科用システム。 - 前記操作ユニットは、前記外科用アタッチメントに連続電源を提供するように構成される、請求項１１に記載のロボット外科用システム。
- 前記ロボット外科用システムは、複数の外科用アタッチメントを含む、請求項１１に記載のロボット外科用システム。
- 前記外科用アタッチメントは、交換可能な動力電池を含む、請求項１３に記載のロボット外科用システム。
- ドックをさらに備え、前記外科用アタッチメントは、前記操作ユニットおよび前記ドックのそれぞれに選択的かつ解放可能に連結可能である、請求項１１に記載のロボット外科用システム。
- 前記ドックは、電力を提供して前記動力電池を充電するように構成される、請求項１５に記載のロボット外科用システム。
- 前記ドックは、前記外科用アタッチメントが該ドックに連結されるときに、前記制御ステーションと前記外科用アタッチメントとの間のデータ転送を可能にするように構成される、請求項１５に記載のロボット外科用システム。
- 前記データは、前記外科用アタッチメントを作動させる、前記制御ステーションからの制御信号を含む、請求項１７に記載のロボット外科用システム。
- 前記制御信号は、前記外科用アタッチメントを初期設定位置に作動させる、請求項１７に記載のロボット外科用システム。
- 前記データは、外科用アタッチメント識別データ、該外科用アタッチメントのドライバの位置に対応するドライバ位置データ、前記動力電池の充電レベルに対応する充電レベルデータ、および診断データのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のロボット外科用システム。
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