JP2016533910A - 器具無菌アダプタ駆動インタフェース - Google Patents

Abstract

手術システム（２００）は、手術器具への制御されたトルク及び位置の伝達に悪影響を及ぼすバックラッシュに敏感である手術器具（２６０）を含む。手術器具（２６０）は、機械的インタフェースを介して手術器具マニピュレータアセンブリ（２４０）のモータに結合されている。機械的インタフェース及び手術器具マニピュレータアセンブリ（２４０）の組み合わせは、低バックラッシュ、例えば、０．７度未満、を有する。バックラッシュは、手術器具マニピュレータアセンブリ（２４０）の中で制御される。手術器具マニピュレータアセンブリの駆動出力ディスク（５４５）から手術器具（９６４）の被駆動ディスクまで、機械的インタフェースは、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

Description

［関連出願］
本出願は：
米国特許出願第６１／８６６，１１５号（Ｔｈｏｍａｓ Ｇ. Ｃｏｏｐｅｒ他により、２０１３年８月１５日に出願され、“ＰＲＥＬＯＡＤＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＴＳＴＲＵＭＥＮＴ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ”を開示する）；
米国特許出願第６１／８６６，１１７号（Ｔｏｄｄ Ｒ. Ｓｏｌｏｍｏｎ他により、２０１３年８月１５日に出願され、“ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＰＲＥＬＯＡＤ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ”を開示する）；
米国特許出願第６１／８６６，１１８号（Ｔｈｏｍａｓ Ｇ. Ｃｏｏｐｅｒ他により、２０１３年８月１５日に出願され、“ＡＣＴＵＡＴＯＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＴＯ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＴＥＲＩＬＥ ＡＤＡＰＴＥＲ”を開示する）；
米国特許出願第６１／８６６，１２０号（Ｔｈｏｍａｓ Ｇ. Ｃｏｏｐｅｒ他により、２０１３年８月１５日に出願され、“ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＴＥＲＩＬＥ ＡＤＡＰＴＥＲ ＤＲＩＶＥ ＦＥＡＴＵＲＥＳ”を開示する）；
米国特許出願第６１／８６６，１２４号（Ｒｏｂｅｒｔ Ｅ． Ｈｏｌｏｐ他により、２０１３年８月１５日に出願され、“ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＴＥＲＩＬＥ ＡＤＡＰＴＥＲ ＤＲＩＶＥ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ”を開示する）；及び
米国特許出願第６１／８６６，１２５号（Ｔｈｏｍａｓ Ｇ. Ｃｏｏｐｅｒ他により、２０１３年８月１５日に出願され、“ＲＯＢＯＴＩＣ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＤＲＩＶＥＮ ＥＬＥＭＥＮＴ”を開示する）；
の優先権及び利益を主張し、これらのそれぞれはその全体が参照により本明細書に援用される。

本発明は、概して手術器具及びシステムに関し、より具体的には、低バックラッシュ駆動システムを持つ手術器具に関する。

低侵襲医療処置に利用されるようなロボット式制御システムは、比較的小さいツール又は器具を精密に制御し且つ駆動させるために大きく複雑な機器を含み得る。（ここで使用されるとき、「ロボット」又は「ロボット式に」等の用語は、遠隔操作又は遠隔制御ロボットの態様を含む。）図１Ａは、既知のロボット式制御システム１００の例を示している。例えば、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ， Ｉｎｃ．によって商品化されているｄａ Ｖｉｎｃｉ（登録商標） Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍの一部であってよい、システム１００は、多数のアーム１３０を有する患者側カート１１０を含む。各アーム１３０は、ドッキングポート１４０を有し、このドッキングポートは概して、器具１５０を取り付けるための及び器具１５０の操作用の機械的動力を供給するための機械的インタフェースを備える駆動システムを含む。アーム１３０は、医療処置中に医療処置のために夫々の医療器具１５０を動かし且つ位置決めするために、使用されることができる。

図１Ｂは、既知の器具１５０の底面図を示している。器具１５０は概して、伝動機構又はバックエンド機構１５２、バックエンド機構１５２から延びるメインチューブ１５４、及びメインチューブ１５４の遠位端の機能的先端部１５６を含む。先端部１５６は概して、医療処置中に使用され得るメス、ハサミ、鉗子、又は焼灼器具のような医療ツールを含む。駆動ケーブル又はテンドン１５５が、先端部１５６に接続され、メインチューブ１５４を通ってバックエンド機構１５２まで延びる。バックエンド機構１５２は典型的には、器具１５０の駆動テンドンと駆動システム１４０の機械的インタフェースの電動軸との間の機械的結合を提供する。具体的には、ギア又はディスク１５３が、駆動システム１４０の機械的インタフェース上で相補的な特徴部と係合するように位置決め、寸法、及び形状にされている突起又は穴のような特徴部を有する。典型的な器具では、ディスク１５３の回転がそれぞれのテンドン１５５を引っ張り、先端部１５６内の対応する機械的リンクを作動させる。したがって、システム１００は、先端部１５６を位置決め、方向付け、及び操作するために必要に応じて、駆動テンドン１５５の動作及び張力を制御することができる。既知の手術システムの更なる詳細は、例えば、“Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｔｏｏｌｓ， Ｄａｔａ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， ａｎｄ Ｕｓｅ”という名称の、Ｔｉｅｒｎｅｙ他の特許文献１（２００１年８月１３日出願）に記載されており、これはその全体が参照により本明細書に援用される。

システム１００の器具１５０は、１つの器具１５０を駆動システム１４０から取り外し、次に、その取り外した器具の代わりに他の器具１５０を装着することによって、交換されることができる。装着プロセスは、一般的に、ディスク１５３上の特徴部が駆動システム１４０の相補的な特徴部と適切に係合することを必要とする。しかしながら、装着の前に、器具１５０上のディスク１５３の向きは、患者側カート１１０に対して一般的に知られていない。

更に、医療処置の間に複雑な機器を洗浄し且つ殺菌することの困難性のために、患者側カート１１０のような機器はしばしば、医療処置のために無菌バリア（例えば、プラスチックシートドレープ）によって覆われる。この無菌バリアは、結合ポート１４０と器具バックエンド１５２との間に介装される無菌アダプタを含むことができる。例えば、特許文献１及び、幾つかの例示的な無菌バリア及びアダプタシステムを記載する、その全体が本出願に参照により援用される、“Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｄａｐｔｏｒ”という名称の、Ａｎｄｅｒｓｏｎ他の特許文献２（２００６年３月３１日出願）を参照されたい。

器具１５０の典型的な装着プロセスは、おそらく間にある無菌バリアを伴って、ディスク１５３の向きを考慮せずに駆動システム１４０上にバックエンド機構１５２を取り付けることを含む。駆動システム１４０の駆動モータは次に、新たに装着される器具１５０の操作のために、相補的な特徴部が互いに噛合し且つ確実に係合することを確実にするよう、装着手順中に多数回正逆回転され得る。装着プロセスのある時点で、駆動モータは、それぞれのディスク１５３を回転させるように確実に係合されるようになる。しかし、駆動モータは異なる且つ予測不能なときに器具１５０のそれぞれのディスク１５３と確実に係合するので、装着されている器具１５０は、装着手続中に時々予測不能な方法で動く可能性がある。特定の応用に関して、このような予測不能な動作は受け入れられない。一般的に、開けた又は閉じ込められた空間が、装着手順中の器具先端部のランダムな動作に適応するために、器具１５０の周りに必要とされる。

米国特許第７，０４８，７４５号 米国特許第７，６９９，８５５号

手術システムは、手術器具への制御されたトルク及び位置の伝達に悪影響を及ぼすバックラッシュに敏感である手術器具を含む。手術器具は、機械的インタフェースを介して手術器具マニピュレータアセンブリのモータに結合されている。機械的インタフェース及び手術器具マニピュレータアセンブリの組み合わせは、低バックラッシュ、例えば、０．７度未満、を有する。機械的インタフェースは、手術器具マニピュレータアセンブリの駆動インタフェースを手術器具の被駆動インタフェースに結合する。機械的インタフェースは、１つの態様では、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

このように、装置は、手術器具マニピュレータアセンブリを含む。手術器具マニピュレータアセンブリは、駆動ユニット及び駆動出力アセンブリを含む。駆動出力アセンブリは、駆動ユニットに結合されている。駆動出力アセンブリは、駆動ユニットに結合される低バックラッシュカプラを含む。駆動出力ディスクが、低バックラッシュカプラに結合されている。手術器具マニピュレータアセンブリバックラッシュの一部が、駆動ユニット及び駆動出力ディスクの低バックラッシュカプラへの結合の中にある。

一つの態様では、駆動出力ディスクは遠位端面を持つ円柱ボディである。第１のアライメント要素が遠位端面から延びる。第２のアライメント要素もまた要素遠位端面から延びる。第１のアライメント要素は、第２のアライメント要素から離されている。第１及び第２のアライメント要素の組み合わせは、駆動出力ディスク及び装置の他のアセンブリのディスクが係合される（ｍａｔｅｄ）とき、駆動出力ディスクを装置の他のアセンブリのディスクに配向する。１つの態様では、第１のアライメント要素はピンであり、第２のアライメント要素はタブである。

この態様では、駆動出力ディスクの遠位端面は、中心部及び周縁部を有する。複数の駆動ドグが遠位端面から延びる。各駆動ドグは、中心部から第１の距離に位置する第１の端面、及び周縁部にほぼ隣接して位置する第２の端面を含む。第２の端面は、第１の端面の反対側である。さらに、各ドグは、遠位端面から延びる３次元構造、例えば、３次元長方形である第１の部分、及び第１の部分から延びる第２の部分を含む。第２の部分は、２つの反対側の第２の部分側面を有する。第２の部分側面のそれぞれは曲面である。１つの態様では、曲面は、円形断面の一部、例えば、円柱の外面の一部である。

駆動出力アセンブリはまた、シャフトを含む。第１のプリロードスプリングがシャフトに結合される。第１のプリロードスプリングは、第１のプリロードスプリングが圧縮されるとき、第１のプリロード力を駆動出力ディスクに加えるように構成される。

駆動出力アセンブリはまた、シャフトに結合される第２のプリロードスプリングを含む。第２のプリロードスプリングは第１のプリロードスプリングと組み合わせて、第１及び第２のプリロードスプリングが圧縮されるとき第２のプリロード力を駆動出力ディスクに加えるように構成される。第２のプリロード力は、第１のプリロード力より大きい。

手術器具マニピュレータアセンブリは、複数の駆動ユニットを含むモータパックを含む。複数の駆動ユニットは、前に記載された駆動ユニットを含む。モータパックは、手術器具マニピュレータアセンブリのハウジングに移動可能に取り付けられている。モータパックはまた、複数のハード停止部を含む。複数のハード停止部は、モータパックの遠位面から延びるように構成される。

手術器具マニピュレータアセンブリはまた、解放ラッチを含む。解放ラッチは、手術器具マニピュレータアセンブリのハウジングに回転可能に取り付けられている。ピンが、解放ラッチの近位部分からハウジングの内部に延びる。１つの態様では、ピンは、バネ荷重をかけられたピンである。

手術器具マニピュレータアセンブリのモータパックはまた、解放ラッチ抑制停止部を含む。一つの態様では、モータパックが手術器具マニピュレータアセンブリのハウジングに対して完全に引き出された位置にある場合、解放ラッチの動作は禁止されない。しかし、モータパックがハウジングに対して第１の位置にある場合、ピンは解放ラッチ抑制停止部に接触し、解放ラッチが押される場合に解放ラッチの回転を防ぐ。他の態様では、モータパックが完全に引き出された位置にある一方手術器具が無菌アダプタアセンブリに取り付けられているとき、解放ラッチ抑制停止部は、解放ラッチの回転を防ぐ。

他の態様では、装置は、手術装置アセンブリ、プリロードトラック、及びプリロードトラック（ｐｒｅｌｏａｄ ｔｒａｃｋ）の上に乗るプリロードアセンブリを含む。プリロードアセンブリは、手術装置アセンブリに結合される。挿入アセンブリが、プリロードトラックを含む。

プリロードアセンブリがプリロードトラックの第１の場所に位置するとき、プリロードアセンブリは、第１の力を手術装置アセンブリに加える。プリロードアセンブリがプリロードトラックの第２の場所に位置するとき、プリロードアセンブリは、第２の力を手術装置アセンブリに加える。第２の力は、第１の力より大きい。

１つの態様では、プリロードアセンブリは、カムフォロアアセンブリ及びアームを含む。カムフォロアアセンブリは、プリロードトラックの上に乗る。アームは、第１の端部及び第２の端部を有する。第１の端部は手術装置アセンブリに結合される。アームの第２の端部は、カムフォロアアセンブリに結合される。カムフォロアアセンブリがプリロードトラックの第１の場所に位置するとき、アームは、カムフォロアアセンブリから手術装置アセンブリへの第１の力に比例する力を伝達するように構成される。カムフォロアアセンブリがプリロードトラックの第２の場所に位置するとき、アームは、カムフォロアアセンブリから手術装置アセンブリへの第２の力に比例する力を伝達するように構成される。

手術装置アセンブリはまた、駆動ユニットハウジング及びモータパックを含む。モータパックは、駆動ユニットハウジングに移動可能に取り付けられる。アームの第１の端部は、モータパックに結合される。カムフォロアアセンブリがプリロードトラックの第１の場所に位置するとき、アームは、カムフォロアアセンブリからモータパックへの第１の力に比例する力を伝達するように構成される。カムフォロアアセンブリがプリロードトラックの第２の場所に位置するとき、アームは、カムフォロアアセンブリからモータパックへの第２の力に比例する力を伝達するように構成される。

他の態様では、装置は、プリロードトラック、及びプリロードトラックの上に乗るように構成されるプリロードアセンブリを含む。プリロードアセンブリは手術装置アセンブリに結合するように構成される。プリロードアセンブリはまた、プリロードアセンブリがプリロードトラックの第１の場所に位置する場合に第１の力を手術装置アセンブリに加えるように構成される。

プリロードアセンブリは、プリロードリセット機構を含む。プリロードリセット機構は、プリロードアセンブリをプリロードトラックの第１の場所に自動的に位置決めするように構成される。

さらに他の態様では、装置は、手術器具マニピュレータアセンブリ、挿入アセンブリ、及びプリロードアセンブリを含む。手術器具マニピュレータアセンブリは、ハウジング及びモータパックを含む。モータパックは、ハウジングに移動可能に取り付けられる。挿入アセンブリは、手術器具マニピュレータアセンブリに結合される。挿入アセンブリはまた、プリロードトラックを含む。プリロードアセンブリは、カムフォロアアセンブリ、アーム、及びプリロードリセットアセンブリを含む。アームは、第１及び第２の端部を含む。アームの第１の端部は、カムフォロアアセンブリに回転可能に接続される。アームの第２の端部は、モータパックに結合される。カムフォロアアセンブリは、プリロードトラックに乗るように構成される。プリロードリセットアセンブリは、プリロードアセンブリをプリロードトラックの第１の場所に自動的に位置決めするように構成される。第１の場所において、プリロードアセンブリは、第１の力をモータパックに加える。

他の装置は、挿入アセンブリ、器具マニピュレータアセンブリ、手術装置インタフェース、及び手術器具を含む。時々、手術装置インタフェースは手術装置インタフェース要素と称される。挿入アセンブリは、遠位端部及びプリロードトラックを含む。器具マニピュレータアセンブリは、挿入アセンブリの遠位端部に結合される。器具マニピュレータアセンブリは、駆動出力ディスクを含む。駆動出力ディスクは、駆動出力インタフェースを有する。

手術装置インタフェースは、器具マニピュレータアセンブリに取り付けられる。手術装置インタフェースは中間ディスクを含む。中間ディスクは、中間被駆動インタフェース及び中間駆動インタフェースを有する。中間被駆動インタフェースは、駆動出力インタフェースに結合される。

手術器具は、手術装置インタフェースに取り付けられる。手術器具は、被駆動ディスクを含む。被駆動ディスクは、被駆動インタフェースを含む。被駆動インタフェースは、中間駆動インタフェースに結合される。

第１の力が駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部に加えられる場合、駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部は、２つのディスクを位置合わせさせるために使用されるトルクレベルに対して非ゼロバックラッシュを有する。第２の力が駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部に加えられる場合、駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。第２の力は、第１の力より大きい。

このように、装置は、駆動出力ディスク及び中間ディスクを含む。駆動出力ディスクは、遠位端面及び遠位端面から延びる複数の駆動ドグを含む。複数の駆動ドグの各駆動ドグは、遠位端面から延びる３次元構造、例えば、３次元長方形である第１の部分、及び第１の部分から延びる第２の部分を含む。第２の部分は、２つの反対側の第２の部分側面を含む。第２の部分側面のそれぞれは曲面である。１つの態様では、曲面は、円形断面の一部、例えば、円柱の外面の一部である。中間ディスクは、近位端面、及び近位端面から中間ディスクの中に延びる複数の駆動ドグ受部を含む。複数の駆動ドグ受部の各駆動ドグ受部は、複数の駆動ドグを受けるように構成される。複数の駆動ドグ受部の各駆動ドグ受部は、外側表面から中間ディスクの中に延びる対向側壁を含む第１の部分、駆動ドグ受部の底面である第２の部分、及び第１の部分から第２の部分に延びる第３の部分を含む。第３の部分は、２つの反対側の第３の部分傾斜側面を有する。

装置は、駆動出力ディスクに結合される第１のプリロードスプリングを有する。第１のプリロードスプリングは、駆動出力ディスクが中間ディスクに結合されるとき、圧縮される。第１のプリロードスプリングの圧縮は、駆動出力ディスクにプリロード力を加える。プリロード力が駆動出力ディスクに加えられるとき、駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部は、ディスクを位置合わせさせるのに必要なトルクレベルに対して非ゼロバックラッシュを有する。

装置はまた、駆動出力ディスクに結合される第２のプリロードスプリングを含む。プリロードアセンブリが第１及び第２のプリロードスプリングに結合される。プリロードアセンブリが第１及び第２のプリロードスプリングを圧縮するとき、圧縮された第２のスプリングは圧縮された第１のスプリングと組み合わせて、第２のプリロード力を駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部に加える。第２のプリロード力が結合部に加えられるとき、駆動出力ディスクと中間ディスクとの間の結合部は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

さらに他の態様では、装置は、手術装置インタフェース要素を含む。手術装置インタフェース要素は、複数の中間ディスク及びその中に複数の中間ディスクが回転可能に取り付けられている第１のボディ構造を含む。

各中間ディスクは、中間被駆動インタフェース及び中間駆動インタフェースを含む。中間駆動インタフェースは、中間被駆動インタフェースの反対側にある。

中間被駆動インタフェースは、第１のアライメント受部及び駆動ドグ受部を含む。中間駆動インタフェースは、駆動ドグ及び係合構造を含む。

第１のアライメント受部は、手術器具マニピュレータアセンブリの駆動出力ディスクから延びる第１のアライメント要素と係合するように構成される。中間被駆動インタフェースはまた、第２のアライメント受部を含む。第２のアライメント受部は、駆動出力ディスクから延びる第２のアライメント要素と係合するように構成される。第１のアライメント受部は、第２のアライメント受部から離されている。第１及び第２の第１のアライメント受部の組み合わせは、駆動出力ディスク及び中間ディスクが結合、例えば、係合されるとき、駆動出力ディスクを中間ディスクに配向する。

第１のボディ構造は、複数のハード停止部を含む。各中間ディスクはハード停止部の１つに関連付けられる。各中間ディスクは、このディスクの外側表面から延びるハード停止部タブを有する。中間ディスクの第１の軸方向位置において、中間ディスクが回転するとき、ハード停止部タブは、中間ディスクに関連付けられるハード停止部と接触する。中間ディスクの第２の軸方向位置において、中間ディスクは、ハード停止部タブが中間ディスクに関連付けられるハード停止部と接触することなしに自由に回転する。

駆動ドグ受部のそれぞれは、中間ディスクの外側表面から中間ディスクの中に延びる対向側壁を有する第１の部分を含む。駆動ドグ受部の第２の部分が、駆動ドグ受部の底面である。駆動ドグ受部の第３の部分が、第１の部分から第２の部分に延びる。第３の部分は、２つの反対側の第３の部分側面を含む。第３の部分側面のそれぞれは、傾斜面である。１つの態様では、傾斜面は、くさび形のものの側面の一部である。

中間ディスクの駆動ドグのそれぞれは、３次元構造、例えば、３次元長方形である第１の部分を有する。駆動ドグの第２の部分が、第１の部分から延びる。第２の部分は、２つの反対側の第２の部分側面を有する。第２の部分側面のそれぞれは、曲面の一部である。１つの態様では、曲面は、円形断面の一部、例えば、円柱の外面の一部である。

中間ディスクの駆動ドグ受部のそれぞれは、駆動ドグ受部のそれぞれが第１の平面によって二分されるように配置される。中間ディスクの駆動ドグ受部のそれぞれは、駆動ドグ受部のそれぞれが第２の平面によって二分されるように配置される。第１の平面は第２の平面に垂直である。

手術装置インタフェース要素はまた第２のボディ構造を含む。第１のボディ構造は、第２のボディ構造に移動可能に取り付けられる。第２のボディ構造は、スキッドプレートを含む。

中間ディスクはまた遠位面を有する。係合構造は、１つの態様では、遠位面から遠位方向に延びる開放３次元構造である。開放３次元構造は、概してＣ形状構造である。Ｃ形状構造は、高さ、第１の端部、及び第２の端部を有する。第１及び第２の端部は、Ｃ形状構造の開放部の境界をつける。中心線が、Ｃ形状構造の中心を通って延びる。中心線は、第１及び第２の端部から等距離である。

開放３次元構造はまた、第１及び第２の端部の一方から延びる壁を含む。壁は、Ｃ形状構造の中心線と実質的に平行な方向に延びる。壁はまた、中間ディスクの遠位面の外縁に向かって延びる。壁は、Ｃ形状構造の高さより小さい高さを有する。

他の態様では、開放３次元構造は円形トラックである。円形トラックは、第１の高さ、第１の端部、及び第２の端部を有する第１の周方向部分を含む。円形トラックはまた、第１の周方向部分の第１と第２の端部との間に延びる第２の周方向部分を含む。第２の周方向部分は、第２の高さを有する。第２の高さは、第１の高さより小さい。円周トラックの中心線は、円周とラックの中心を通って延び且つ第１及び第２の端部から等距離である。Ｃ形状構造は、円周トラックの例である。この態様では、開放３次元構造はまた、円形断面の中心線と実質的に平行な方向に第１の周方向部分の第１及び第２の端部の一方から延びる壁を含む。壁は、複数の中間ディスクの中間ディスクの遠位表面の外縁に向かって延びる。壁は高さを有する。壁の高さは、第１の周方向部分の第１の高さより小さい。

１つの態様では、手術装置インタフェース要素は、手術器具マニピュレータアセンブリに取り付けられる。手術器具マニピュレータアセンブリは、駆動インタフェースを有する駆動出力ディスクを含む。駆動インタフェースは、中間ディスクの中間被駆動インタフェースと結合される。所定のプリロード力を駆動出力ディスクに加えると、中間ディスクと駆動出力ディスクとの間の結合部は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

他の態様では、手術器具が、手術装置インタフェース要素に取り付けられる。手術器具はさらに、被駆動インタフェースを持つ被駆動ディスクを有する。被駆動インタフェースは、中間ディスクの中間駆動インタフェースに結合される。所定のプリロード力を中間ディスクに加えると、中間ディスクと被駆動ディスクとの間の結合部は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

このように、１つの態様では、装置は、中間ディスク及び非駆動ディスクを含む。中間ディスクは、中間被駆動インタフェース及び中間駆動インタフェースを含む。中間駆動インタフェースは、中間被駆動インタフェースの反対にある。

中間被駆動インタフェースは、アライメント受部及び駆動ドグ受部を含む。中間駆動インタフェースは、駆動ドグ及び係合構造を含む。

被駆動ディスクは、中間駆動インタフェースと係合するように構成される被駆動インタフェースを含む。被駆動インタフェースは、係合受部、駆動ドグ受部、及び回転不能化要素を含む。回転不能化要素は、被駆動ディスクの回転を防ぐ回転ロック機構を含む。係合受部は、係合構造が係合受部と位置合わせされる場合に係合構造を受けるように構成される。

またさらなる態様では、装置は手術器具を含む。手術器具は、被駆動ディスク受部を有するボディを含む。手術器具の中にあるシャフトの近位端部が、被駆動受部の中に延びる。被駆動ディスクが、被駆動ディスク受部の中に被駆動ディスクが位置するように、シャフトの近位端部に取り付けられる。

被駆動ディスクは、被駆動インタフェースを含む。被駆動インタフェースは、係合受部、駆動ドグ受部、及び回転不能化要素を含む。回転不能化要素は、回転ロック機構を有する。回転不能化要素の係合に際し、回転ロック機構は、被駆動ディスクに係合し、被駆動ディスクの回転を防ぐ。

駆動ドグ受部のそれぞれは、第１の部分、第２の部分、及び第３の部分を含む。第１の部分は、被駆動ディスクの近位表面から被駆動ディスクの中に延びる対向側壁を含む。第２の部分は、駆動ドグ受部の底面である。第３の部分は、第１の部分から第２の部分に延びる。第３の部分は、２つの反対側の第３の部分側面を有する。第３の部分側面のそれぞれは、傾斜面を含む。１つの態様では、傾斜面は、くさび形のものの側面の一部である。１つの態様では、各駆動ドグ受部は、被駆動ディスクの長手方向軸から第１の距離に位置する第１の縁部表面、及び第１の縁部の反対の第２の開放縁部を含む。

係合受部は、被駆動ディスクの近位表面から被駆動ディスクの中に延びる溝部を含む。溝部は第１の端部から第２に端部に延びる。溝部は幅及び深さを有する。溝部の第１の端部は、第１の隙間によって回転不能化要素から離される。溝部の第２の端部は、第２の隙間によって回転不能化要素から離される。溝部の幅及び深さは、中間ディスク上の中間駆動インタフェースの係合構造を受け入れるように寸法決めされる。

１つの態様では、回転不能化要素は、たわみ部（ｆｌｅｘｕｒｅ）である。回転ロック機構は、たわみ部から延びる。この態様では、回転ロック機構は、タングを含む。

被駆動ディスク受部は、底面を有する。複数の歯が底面から近位方向に延びる。

装置はまた、無菌アダプタアセンブリを含む。手術器具は、無菌アダプタアセンブリに取り付けられる。無菌アダプタアセンブリは、被駆動ディスクの被駆動インタフェースと結合される中間駆動インタフェースを有する中間ディスクを含む。所定のプリロード力を中間ディスクに加えると、中間ディスクと被駆動ディスクとの間の結合部はゼロバックラッシュを有する。

装置はまた、手術器具マニピュレータアセンブリを含む。無菌アダプタアセンブリは、手術器具マニピュレータアセンブリに取り付けられる。手術器具マニピュレータアセンブリはさらに、中間ディスクの被駆動インタフェースと結合される駆動インタフェースを有する駆動出力ディスクを含む。所定のプリロード力を駆動出力ディスクに加えると、中間ディスクと駆動出力ディスクとの間の結合部は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

従来技術の遠隔操作式低侵襲手術システムの図である。 従来技術の手術装置アセンブリの図である。 低バックラッシュの手術装置アセンブリを含む遠隔操作式手術システムの図である。 図３Ａは図２の手術装置アセンブリの構成のより詳細な図であり、手術装置アセンブリは既知のバックラッシュを有し、図３Ｂは、図２の手術装置アセンブリの構成のより詳細な図であり、手術装置アセンブリは低バックラッシュを有する。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 手術器具マニピュレータアセンブリへの無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の取り付け、バックラッシュを減少させるためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを示すブロック図である。 図２の手術器具マニピュレータアセンブリの遠位端部を示す。 次に挿入軸ベースアセンブリに取り付けられる挿入アセンブリに付けられる手術器具マニピュレータアセンブリを示す。 無菌アダプタアセンブリを手術器具マニピュレータアセンブリに取り付けることの第１の態様を示す。 無菌アダプタアセンブリを手術器具マニピュレータアセンブリに取り付けることの第１の態様を示す。 駆動出力ユニット及び無菌アダプタアセンブリの他の態様を示す。 駆動出力ユニットへの図８Ａの無菌アダプタアセンブリの結合を示す断面図である。 駆動出力ユニットへの図８Ａの無菌アダプタアセンブリの結合を示す断面図である。 駆動出力ユニットへの図８Ａの無菌アダプタアセンブリの結合を示す断面図である。 図８Ａの無菌アダプタアセンブリ用無菌アダプタラッチアセンブリを示す断面図である。 図８Ａの無菌アダプタアセンブリ用無菌アダプタラッチアセンブリを示す断面図である。 図８Ａの無菌アダプタアセンブリ用無菌アダプタラッチアセンブリを示す断面図である。 図８Ａの無菌アダプタアセンブリの底面斜視図である。 図８Ａの無菌アダプタアセンブリの上面斜視図である。 図９Ａ及び９Ｂは、図２の手術器具のより詳細な図である。 無菌アダプタアセンブリにおける手術器具の取り付けのステージを示す。 無菌アダプタアセンブリにおける手術器具の取り付けのステージを示す。 無菌アダプタアセンブリにおける手術器具の取り付けのステージを示す。 無菌アダプタアセンブリにおける手術器具の取り付けのステージを示す。 駆動出力ディスクが中間ディスクに結合、例えば、係合され且つ中間ディスクが被駆動ディスクに結合されるときのディスクスタック（ｓｔａｃｋ）の図である。 駆動ユニットアセンブリハウジングが取り外され且つ駆動出力ユニット周りのハウジングが取り外された手術器具マニピュレータの図である。 遊星ギアヘッドの側面図である。 遊星ギアヘッドの遠位図である。 ２８：１遊星ギアヘッドの近位図である。 ９：１遊星ギアヘッドの近位図である。 駆動出力アセンブリのより詳細な図である。 低バックラッシュカプラの端面図である。 駆動出力ディスク上の駆動インタフェースの図である。 駆動ドグの断面図である。 無菌アダプタアセンブリの図である。 受部及び中間ディスクを示す可動ボディの一部の拡大図である。 中間ディスクの近位端部上の中間被駆動インタフェースの図である。 中間ディスクの遠位端部上の中間駆動インタフェースの図である。 駆動ドグ受部の断面図である。 駆動出力ディスク上の駆動インタフェースが中間ディスク上の中間被駆動インタフェースと部分的に結合された後の軽いプリロード力下で駆動ドグ受部に挿入された駆動ドグを示す断面図である。 被駆動ディスクの近位端部上の被駆動インタフェースの図である。 被駆動インタフェースアセンブリのボディの一部の図である。 中間ディスク及び被駆動ディスクが接触している、すなわち部分的に結合されているが、係合されていないときの断面図を示す。 中間ディスク及び被駆動ディスクが係合されているときの断面図を示す。 挿入アセンブリの１つの態様のより詳細な図である。 プリロードアセンブリをより詳細に示す。 プリロードアセンブリをより詳細に示す。 プリロードアセンブリのカムフォロアアセンブリのホイールに作用する力の自由ボディ力線図である。 モータパックが、距離Ｚｌｏａｄ動かされた駆動ユニットハウジングの上部に対して追加の距離Ａ動かされていることを示す。 モータパックが、距離Ｚｌｏａｄ動かされた駆動ユニットハウジングの上部に対して追加の距離Ａ動かされていることを示す。 １つの態様における、プリロードトラックの寸法を示す。 手術器具の引込み力対挿入距離のグラフである。 プリロードアセンブリのより詳細な図である。 図２４Ａは、カムフォロアアセンブリの解放を示す。 プリロードアセンブリの自動プリロードリセット機構を示す。 手術器具マニピュレータアセンブリ、無菌アダプタアセンブリ、及び手術器具の断面図を示し、手術器具マニピュレータアセンブリのモータパックは複数の展開されたハード停止部を含む。 解放ラッチ機構及び解放ラッチ機構の動作を妨げるための機構の図である。 解放ラッチ機構及び解放ラッチ機構の動作を妨げるための機構の図である。

図面において、１桁の図面番号に関して、要素の参照数字における最初の桁は、その要素が最初に現れる図面の番号である。二桁の図面番号に関して、要素の参照数字における最初の二桁は、その要素が最初に現れる図面の番号である。

１つの態様では、手術システム２００（図２）、例えば、低侵襲遠隔操作式手術システム、はアーム２２０を有する患者側カート２１０を含む。アーム２２０の端部にはエントリガイドマニピュレータ２３０がある。エントリガイドマニピュレータ２３０に取り付けられるのは、次に多数の手術装置アセンブリを支持するマスタ器具マニピュレータ２８０である。１つの態様では、手術装置アセンブリは、手術器具マニピュレータアセンブリ２４０、器具無菌アダプタアセンブリ２５０、及び手術器具２６０を含む。

手術器具マニピュレータアセンブリ２４０は、時として器具マニピュレータアセンブリ２４０と呼ばれる。器具無菌アダプタアセンブリ２５０は、時として無菌アダプタアセンブリ２５０と呼ばれる。

エントリガイドマニピュレータ２３０は、手術器具アセンブリのピッチ及びヨーをグループとして変更する。各手術器具２６０のメインチューブが、単一ポートエントリガイド２７０の異なる経路を通って延びる。単一ポートエントリガイド２７０が、この態様では、カニューレに取り付けられる。単一ポートは、患者の内部の手術部位への単一のアクセス場所（例えば、単一の切開部、単一の自然開口部等）を示す。

本明細書で使用されるとき、カニューレは、患者の体壁を通過し、患者と直接接触するチューブである。カニューレは概して、患者に対して内外にスライドしないが、カニューレは、動作のリモートセンタと呼ばれるその軸上のあるポイントの周りをピッチ動作又はヨー動作することができる。

本明細書で使用されるとき、単一ポートエントリガイド２７０は、そこを通って全ての手術器具及びカメラ器具が患者の内部のある場所に達するために通過しなければならないチューブである。エントリガイド２７０は、各器具のための別々の管腔を有する。エントリガイド２７０は、カニューレを通過し、カニューレに対してねじれ得る。

本明細書で使用されるとき、バックラッシュは、機械的インタフェースの１つの部分が機械的インタフェースの接続された部分を動かすことなしに動かされることができる最大の角度である。手術器具２６０は、器具マニピュレータアセンブリ２４０から手術器具２６０への制御されたトルク及び位置の伝達に悪影響を及ぼすバックラッシュに敏感である。以下により完全に説明されるように、手術器具２６０は、機械的インタフェースを介して器具マニピュレータアセンブリ２４０のモータに結合される。機械的インタフェース及び器具マニピュレータアセンブリ２４０の組み合わせは、低バックラッシュ、例えば、０．７度未満を有する。器具マニピュレータアセンブリ２４０の出力ディスク（駆動出力ディスク）から手術器具２６０の入力ディスク（被駆動ディスク）まで、１つの態様では、機械的インタフェースはゼロバックラッシュを有する。

１つの態様では、機械的インタフェースは、無菌アダプタアセンブリ２５０を含む。無菌アダプタアセンブリ２５０は、無菌ドレープ（図示せず）を含む。無菌ドレープは、当業者に知られている構成と均等な物に構成される。無菌アダプタアセンブリ２５０は、１回使いきり製品である。したがって、無菌アダプタアセンブリ２５０に実装される機械的インタフェースの部分は、以下により完全に記載されるように、最小数の部品を含む。

手術器具２６０の伝動ユニットは、多数の平行入力シャフトを有する。製造変動及び公差のために、これらの入力シャフトの全てが、完全に平行であるわけではない若しくは精密に配置されているわけではない又は完全に平行であることができるわけではない若しくは精密に配置されることができるわけではない。このために、機械的インタフェースは、手術器具２６０を器具マニピュレータアセンブリ２４０に係合させるプロセスの間にシャフトの角度及び平面ずれ（ａｎｇｕｌａｒ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）に対応しなければならない。機械的インタフェースは、手術器具２６０を器具マニピュレータアセンブリ２４０の駆動モータに、器具係合プロセス中に非常に小さい、事実上ゼロの、器具先端動作で結合させる。以下により完全に説明されるように、手術器具２６０が器具マニピュレータアセンブリ２４０のモータと係合されるまで、器具先端動作が妨げられる。加えて、手術器具２６０の遠位端部は、機械的インタフェースのバックラッシュが最小化されるまで、カニューレの遠位端部を越えて延びない

コントローラ２９０が、外科医制御コンソール（図示せず）及び患者側カート２１０に結合される。コントローラ２９０は、システム２００の様々なコントローラを表す。コントローラ２９０は、制御コマンドに応じて制御コマンドを手術器具２６０に送信する。制御コマンドは、外科医による外科医制御コンソールのマスタの動作に基づく。システムコントローラ２９０のディスプレイモジュールがまた、スレーブ手術器具２６０が制御コマンドに応じて動くとき、外科医制御コンソールのディスプレイ装置によって生成された手術部位の立体映像を更新する。

コントローラ２９０として記載されているが、コントローラ２９０は、実際、ハードウェア、プロセッサで実行されるソフトウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせによって実装され得ることが理解されるべきである。また、その機能は、本明細書に記載されるように、１つのユニットによって実行される又は異なるコンポーネントの間で分けられることができ、コンポーネントのそれぞれは、ハードウェア、プロセッサで実行されるソフトウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせによって実装され得る。異なるコンポーネントの間に分けられるとき、コンポーネントは、１つの場所に集中され得る又は分散処理のためにシステム２００にわたって分散され得る。プロセッサは、少なくともロジックユニット及びロジックユニットに付随するメモリを含むように理解されるべきである。

図３Ａ及び３Ｂは、エントリガイドマニピュレータ２３０に取り付けられた４つの手術装置アセンブリ３００の図である。図３Ａでは、手術装置アセンブリ３００は、初期位置、例えば、第１の場所に位置する。以下により完全に説明されるように、機械的インタフェースは、器具マニピュレータアセンブリ２４０のモータと手術器具２６０の伝動ユニットのシャフトとの間のディスクスタックを含む。図３Ａの構成では、第１のプリロード力がディスクスタックに加えられている、例えば、第１の所定の力がディスクスタックに加えられている。

この第１のプリロード力では、第１のプリロード力は、機械的インタフェースのディスク間の相対運動を防ぐように十分きつくディスクスタックのディスクを固定するのに十分ではないので、機械的インタフェースは、多少バックラッシュを有し得る。しかし、機械的インタフェースのディスクスタックのディスクの設計は、第１のプリロード力との組み合わせで、ディスクスタックのディスクが、バックラッシュが最小にされるまで、係合された例えば、部分的に結合されたままであることを確実にする。

低プリロード力である、第１のプリロード力により、機械的インタフェースのディスクは、第１のトルクレベル、例えば、０．１の摩擦係数を仮定して１．１７ｉｎ−ｌｂに至るまでゼロバックラッシュを有する。第１のトルクレベルより上では、既知の小さいバックラッシュ、例えば、１．１３度があり得る。以下により完全に記載されるように、摩擦を克服するように及びディスクを迅速に動的に係合させるようにディスクを回転させるのに十分な力が使用されるので、この力は典型的には第１のトルクレベルより大きいものを提供する。この場合では、機械的インタフェースのディスクは、非ゼロバックラッシュを有する。したがって、機械的インタフェースは、この場合非ゼロバックラッシュを有すると言われる。

図３Ｂでは、４つの手術装置アセンブリの３つが、遠位に動かされている。矢印３９０は、遠位及び近位方向を定める。ここでは、遠位方向は、患者２０１に向かい且つマスタ器具マニピュレータ２８０から離れる。近位方向は、患者２０１から離れ且つマスタ器具マニピュレータ２８０に向かう。

手術装置アセンブリ３００が挿入アセンブリ３３１上を遠位に動くとき、ディスクスタックのプリロード力が自動的に第１のプリロード力から第２のプリロード力に自動的に増加される。第２のプリロード力は、第２の所定の力の例である。第２のプリロード力は、外科処置で使用されるトルクレベルに対して、機械的インタフェースのバックラッシュ、すなわち、ディスクスタックのディスク間のバックラッシュを、ゼロに減少させる。

１つの態様では、第２のプリロード力は高プリロード力、例えば、２．３ｌｂである。このように、機械的インタフェースのディスク、したがって機械的インタフェースは、外科処置で使用されるトルクレベルに対して、ゼロバックラッシュを有する。１つの例では、摩擦係数が０．１であることが仮定される場合、機械的インタフェースは、４．９ｉｎ−ｌｂに至るまでのトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。手術器具２６０がエンドエフェクタにおいて外科的に有用な力を加えるために、一定のトルクが機械的インタフェースのディスクに加えられなければならない。これは外科的に有用なトルクと見なされる。１つの例では、外科的に有用なトルクは、４．４２５ｉｎ−ｌｂであることができ、したがって、機械的インタフェースは、この態様では外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

以下により完全に説明されるように、従来技術とは異なり、バックラッシュの制御は器具マニピュレータアセンブリ２４０の中にある。従来、バックラッシュは、使い捨てである無菌アダプタアセンブリの中で制御されており、これは、１つの例では、無菌アダプタアセンブリが弾性特性を有する射出成形部品を含むことを必要としていた。バックラッシュの制御を器具マニピュレータアセンブリ２４０の中に移動することは、機械加工された部品の使用を可能にし、したがって、バックラッシュの低減を可能にする。

図４Ａ乃至４Ｇは、無菌アダプタアセンブリ及び手術器具の器具マニピュレータアセンブリへの取り付けを示すブロック図である。図４Ａ乃至４Ｇに示される他の態様は、バックラッシュを減らすためのプリロード機構の動作、器具取り外しロックアウト、無菌アダプタ取り外しロックアウト、プリロード解放、及び自動プリロードリセットを含む。図４Ａ乃至４Ｇは、正確な縮尺ではない。図４Ａ及び４Ｇの矢印３９０は、図４Ａ乃至４Ｇのそれぞれにおける近位及び遠位方向を示す。

図４Ａは、挿入アセンブリ４３１に付けられる手術器具マニピュレータアセンブリ４４０を示す。特に、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８は、挿入アセンブリ４３１の遠位端に固定して取り付けられ、したがって器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８は挿入アセンブリ４３１の動きと共に動く。しかし、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８内のモータパック４４６が、レール４３９上を動き得る。モータパック４４６は、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８に対して遠位及び近位方向に動くことができる。モータパック４４６は、リターンスプリング４４７によって器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８に結合される。

モータパック４４６は、プリロードアセンブリ４８０によって挿入アセンブリ４３１に移動可能に結合される。プリロードアセンブリ４８０は、挿入アセンブリ４３１のプリロードトラックの上に乗る。以下により完全に説明されるように、プリロードアセンブリ４８０が遠位方向に動くとき、プリロードアセンブリ４８０は遠位方向の長手方向力をモータパック４４６に提供する。プリロードアセンブリ４８０は、プリロード解放ボタン４８２を含む。

モータパック４４６は、複数の駆動ユニット４４１を含む。複数の駆動ユニット４４１は、複数の駆動モータ及び複数の駆動出力アセンブリを含む。複数の駆動モータの各駆動モータは、複数の駆動出力アセンブリの対応する駆動出力アセンブリ４４３に結合される。

駆動出力アセンブリ４４３は、プリロードスプリングアセンブリ及び駆動出力ディスク４４５を含む。駆動出力アセンブリ４４３はまた、プリロードスプリングアセンブリと駆動出力ディスク４４５との間に位置する低バックラッシュカプラを含む。駆動出力ディスク４４５は、入力ピンのセットによって低バックラッシュカプラに結合される。以下により完全に説明されるように、駆動出力ディスク４４５は、遠位端面を含む円柱ディスクである。各駆動出力ディスク４４５の遠位端は駆動インタフェースを有する。駆動インタフェースは、駆動ドグ及びアライメント要素を含む。

駆動ドグは、遠位端面から遠位方向に延びる。各駆動ドグは、遠位端面から延びる３次元構造、例えば、３次元長方形である第１の部分、及び第１の部分から延びる第２の部分を有する。駆動ドグの第２の部分は、２つの反対側の第２の部分側面を含み、第２の部分側面のそれぞれは曲面である。１つの態様では、曲面は、円形断面の一部、例えば、円柱の外面の一部である。

モータパック４４６は、モータパック４４６の遠位面から延びるように構成される複数のハード停止部４３７を含み、モータパック４４６はまた、解放ラッチ抑制停止部４３８を含む。解放ラッチ抑制停止部４３８は、モータパック４４６の１つの側部から遠位方向に延びる。解放ラッチ４３５が、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８の壁に取り付けられる。ラッチピン４３５Ｐが、解放ラッチ４３５の近位部分に結合される。

図４Ａは、プリロードが解放された状態、例えば、モータパック４４６が完全に引っ込められた位置にある器具マニピュレータアセンブリ４４０を示す。この構成では、リターンスプリング４４７は、モータパック４４６を器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８の中に引っ込めるので、駆動出力ディスク４４５を含む複数の駆動出力ディスクは、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８の遠位面から延びない。モータパック４４６の遠位面は、位置４３２にあり、これは完全に引っ込められた位置である。

１つの態様では、モータパック４４６が完全に引っ込められた位置４３２に位置するとき、コントローラ２９０は、挿入アセンブリ４３１にプリロードアセンブリ４８０が乗るプリロードトラックを移動させる。プリロードトラックの動作は、プリロードアセンブリ４８０がモータパック４４６に長手方向力を加えることをもたらす。モータパック４４６の長手方向力は、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８に対してモータパック４４６を遠位に位置４３３に動かすので、駆動出力ディスク４４５を含む複数の駆動出力ディスクは、図４Ｂに示されるように、器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８の遠位面から延びる。位置４３３のモータパック４４６により、リターンスプリング４４７は、モータパック４４６が位置４３２にあったその初期状態から伸ばされる。

手術装置インタフェース要素４５０、例えば、無菌アダプタが、図４Ｂに示されるように構成された器具マニピュレータアセンブリ４４０に取り付けられることができる。しかし、この構成で手術装置インタフェース要素４５０を取り付けることは、取り付けプロセスの間に駆動出力アセンブリ４４３の中にプリロードスプリングアセンブリを含む複数のプリロードスプリングを圧縮することを必要とする。

したがって、１つの態様では、モータパック４４６が図４Ｂに示される位置にある場合、手術装置インタフェース要素４５０を取り付ける前に、プリロード解放ボタン４８２が作動されるので、プリロード機構４０８によってモータパック４４６に加えられる第１の長手方向力が解放される。その結果、リターンスプリング４４７は、図４Ａに示されるように、モータパック４４６を完全に引っ込められた位置４３２に引く。

完全に引っ込められた位置４３２のモータパック４４６により、１つの態様では、手術装置インタフェース要素４５０の一端上のタング（ｔｏｎｇｕｅ）が器具マニピュレータアセンブリハウジングの溝の中に位置し、手術装置インタフェース要素４５０の他端は、他端が図４Ｃに示されるように解放ラッチ４３５と係合するまで、近位方向に動かされる。モータパック４４６が完全に引っ込められた図４Ｃの構成では、解放ラッチ４３５の近位端部が押される場合、解放ラッチ４３５は手術装置インタフェース要素４５０を開放し、手術装置インタフェース要素４５０は器具マニピュレータアセンブリ４４０から取り外されることができる。しかし、１つの態様では、手術器具が手術装置インタフェース要素４５０に取り付けられる一方モータパック４４６が完全に引っ込められた位置にある場合、解放ラッチ４３５の動作は、プリロード解放ボタン４８２が押される、例えば、作動される後まで、解放ラッチ抑制停止部４３８によって妨げられる。

したがって、この態様では、手術装置インタフェース要素４５０（図４Ｃ）は、器具マニピュレータアセンブリ４４０の遠位面に取り付けられる。以下により完全に説明されるように、手術装置インタフェース要素４５０は、フレーム４５１及び可動ボディ４５１Ｃを含む。可動ボディ４５１Ｃは、フレーム４５１内で近位及び遠位方向に動くことができる。複数の中間ディスクが、複数の中間ディスクのそれぞれがフレーム４５１に対して回転できるように、可動ボディ４５１Ｃに取り付けられる。この態様では、複数のディスクの各中間ディスクは同じであり、したがって、中間ディスク４５３は、複数の中間ディスクのそれぞれを代表する。

複数の中間ディスクの各中間ディスク４５３は、中間被駆動インタフェース４５５と、第１の中間ディスクインタフェースと、中間駆動インタフェース４５６と、第２の中間ディスクインタフェースを含む。中間被駆動インタフェース４５５は、中間駆動インタフェース４５６に対向し且つ中間駆動インタフェース４５６から取り外される。１つの態様では、以下により完全に説明されるように、中間被駆動インタフェース４５５は、第１のアライメント受部及び駆動ドグ受部を含む。中間駆動インタフェース４５６は、駆動ドグ及び係合構造を含む。

中間被駆動インタフェースの駆動ドグ受部のそれぞれは、中間被駆動インタフェースの駆動ドグ受部のそれぞれが第１の平面によって二分されるように、配置される。中間被駆動インタフェースの駆動ドグ受部のそれぞれは、中間被駆動インタフェースの駆動ドグ受部のそれぞれが第２の平面によって二分されるように、配置される。第１の平面は第２の平面に垂直である。

中間被駆動インタフェースの駆動ドグ受部のそれぞれは、外側表面から中間ディスクの中に延びる対向側壁を有する第１の部分、底面を有する第２の部分、及び第１の部分から第２の部分に延びる第３の部分を含む。第３の部分は、２つの反対側の第３の部分側面を含み、各第３の部分側面は、傾斜面を含む。

中間駆動インタフェースの駆動ドグのそれぞれは、第１の部分及び第１の部分から延びる第２の部分を含む。第１の部分は、３次元構造、例えば、３次元長方形である。第２の部分は、２つの反対側の第２の部分側面を有含み、各第２の部分側面は、曲面を含む。係合構造は、中間ディスクの遠位面から遠位方向に延びる開放３次元構造である。

可動ボディ４５１Ｃはまた、複数のハード停止部受部４５７を含む。複数のハード停止部受部４５７は、可動ボディ４５１Ｃの近位面から遠位方向に可動ボディ４５１Ｃの中に延びる。

１つの態様では、器具マニピュレータアセンブリ４４０は、手術装置インタフェース要素４５０が器具マニピュレータアセンブリ４４０に取り付けられているとき、コントローラ２９０に信号を送信するセンサを含む。この信号に応じて、プリロードアセンブリ４８０がリセットされ且つプリロードアセンブリ４８０が長手方向力をモータパック４４６に自動的に加えるように、コントローラ２９０は、挿入アセンブリ４３１にプリロードアセンブリ４８０が乗るプリロードトラックを移動させる。モータパック４４６への長手方向力は、モータパック４４６を器具マニピュレータアセンブリハウジング４４８に対して遠位に位置４３３に移動させる。

モータパック４４６が完全に引っ込められた位置４３２から位置４３３に動かされるとき、複数の駆動出力ディスクの各駆動出力ディスク４４５の駆動インタフェースが、複数の中間ディスクの複数の中間被駆動インタフェースの対応する中間被駆動インタフェース４５５に接触し、次に、各中間ディスク４５３が可動ボディ４５１Ｃに接触する。可動ボディ４５１Ｃが、フレーム４５１内でできる限り遠位に移動するとき、遠位方向の駆動出力ディスク４４５のさらなる動きは抑制される。

その結果、モータパック４４６が、長手方向力に応じて、位置４３３へ動き続けるとき、リターンスプリング４４７がさらに伸ばされ、複数の駆動出力アセンブリの各駆動出力アセンブリ４４３のプリロードスプリングアセンブリは、プリロード力が複数の駆動出力ディスクの各駆動出力ディスク４４５にかけられるように、圧縮される。プリロード力は、プリロード力が手術装置インタフェース要素４５０の複数の中間ディスクの各中間ディスク４５３に伝達されるように、駆動出力ディスク４４５及び対応する中間被駆動インタフェース４５５を押す。この構成は図４Ｄに示されている。

時折手術装置インタフェースと呼ばれる、手術装置インタフェース要素４５０が、器具マニピュレータアセンブリ４４０に最初に取り付けられるとき、中間被駆動インタフェース４５５の要素は、駆動出力ディスク４４５の駆動インタフェースの対応する要素と位置合わせされていないかもしれない。ディスク４５３及び４４５の要素が位置合わせされていない場合、２つのディスクは、駆動及び中間被駆動インタフェースの特徴部によって一緒に部分的に結合されるが、２つのディスクは互いに結合されていない、例えば、係合されていない。

次に、コントローラ２９０は、器具マニピュレータアセンブリ４４０に駆動出力ディスク４４５を回転させるように信号を送信する。以下により完全に説明されるように、中間ディスク４５３の回転は抑制され、駆動出力ディスク４４５は、駆動出力ディスク４４５の駆動インタフェースが中間ディスク４５３の中間被駆動インタフェース４５５と係合するまで回転する。同様に、以下により完全に説明されるように、駆動出力ディスク４４５の駆動インタフェースの要素の中間ディスク４５３の中間被駆動ディスク４５５の対応する要素との部分的な結合は、２つのディスクが回転するとき２つのディスクがプリロード力下で部分的に結合されたままであることを確実にする。１つの態様では、２つのディスクが結合されるとき、他のセンサが、ディスクスタックの高さの変化を検出し、駆動出力ディスク４４５の回転を停止するようにコントローラ２９０に信号を送信する。２つのディスクの係合を検知するための代替技術が以下に記載される。２つのディスクが係合するとき、ディスクスタックの高さが減少するので、プリロード力が減少する。

モータパック４４６が位置４３３にあるとき、解放ラッチ抑制停止部４３８は、解放ラッチ４３５に結合されるラッチピン４３５Ｐの前に延びる。したがって、ある人が、解放ラッチ４３５の近位端部を押すことによって手術装置インタフェース要素４５０を解放しようとする場合、ラッチピン４３５Ｐは解放ラッチ抑制停止部４３８に接触し、解放ラッチ４３５が手術装置インタフェース要素４５０を解放するほど回転することができないので、この解放ラッチ抑制停止部は、手術装置インタフェース要素４５０を解放することを防ぐ。したがって、手術装置インタフェース要素４５０にプリロード力がある間、手術装置インタフェース要素４５０は取り外されることができない。

他の態様では、手術装置インタフェース要素４５０が器具マニピュレータアセンブリ４４０に取り付けられるとき、信号はコントローラに送信されず、したがってモータパック４４６は、図４Ｃに示されるように、完全に解放された位置４３２に留まる。手術器具４６０が、図４Ｂの構成、又は図４Ｃの構成のいずれかで、器具マニピュレータアセンブリ４４０に結合されることができる。例のために、図４Ｃの構成が使用される。

１つの態様では、手術器具４６０の第１の端部が、手術器具４６０が、図４Ｅに示されるような、適切な位置で保持されるまで、手術インタフェース要素４５０のフレーム４５１の斜面（ｒａｍｐ）に沿ってスライドする。１つの態様では、手術器具４６０は、ボディ４６５及びメインチューブ４６７を含む。メインチューブ４６７は、ボディ４６５から遠位に延びる。ボディ４６５は、被駆動ディスク受部４６３、シャフト４６６、及び被駆動ディスク４６４を含む。シャフト４６６及び被駆動ディスク４６４は、受けたトルクを器具を通って器具の１又は複数の構成要素に伝達する伝動ユニットの一部である。

シャフト４６６の近位端部は、被駆動ディスク受部４６３の中に延び、被駆動ディスク４６４は、被駆動ディスク４６４が被駆動ディスク受部４６３の中に位置するように、シャフト４６６の近位端部に取り付けられる。被駆動ディスク４６４は、中間ディスク４５３の中間駆動インタフェース４５６と相互作用する被駆動インタフェースを含む。

被駆動ディスク４６４の被駆動インタフェースは、係合受部、駆動ドグ受部、及び回転不能化要素を含む。駆動ドグ受部は、上述のものと均等である。回転不能化要素は、被駆動ディスクの回転を防ぐ回転ロック機構を含む。回転不能化要素の係合に際し、回転ロック機構は、被駆動ディスク４６４に係合し、被駆動ディスク４６４の回転を防ぐ。

手術器具４６０が器具マニピュレータアセンブリ４４０に結合されるとき、各被駆動ディスク４６４は、中間ディスク４５３が自由に回転できるように、手術装置インタフェース要素４５０の対応する中間ディスク４５３を押す。これは、ディスクスタックへのプリロード力を増加させる。しかし、手術器具４６０が手術装置インタフェース要素４５０に最初に取り付けられるとき、中間駆動インタフェース４５６の要素は、被駆動ディスク４６４上の被駆動インタフェースの対応する要素と位置合わせされていないかもしれない。２つのディスク４５３及び４６４の要素が位置合わせされていない場合、２つのディスクは、中間駆動インタフェース４５６及び被駆動インタフェースの特徴部によって部分的に一緒に結合されるが、２つのディスクは互いに係合されていない。

以下により完全に説明されるように、中間ディスク４５３の中間駆動インタフェース４５６が、被駆動ディスク４６４の対応する被駆動インタフェースと位置合わせされていないとき、中間ディスク４５３の中間駆動インタフェース４５６上の係合構造が、手術器具４６０の被駆動ディスク４６４上の回転不能化要素に係合する。回転不能化要素は、回転ロック機構を含む。回転不能化要素の係合に際し、回転ロック機構は、被駆動ディスク４６４に係合し、被駆動ディスク４６４の回転を防ぐ。

手術器具４６０が器具マニピュレータアセンブリ４４０に結合されるとき、器具マニピュレータアセンブリ４４０は、手術器具４６０の存在を検出し、コントローラ２９０に信号を送信する。信号に応じて、コントローラ２９０は、器具マニピュレータアセンブリ４４０に駆動出力ディスク４４５を回転させるように信号を送信する。中間ディスク４５３の中間駆動インタフェース４５６が定位置に固定された被駆動ディスク４６４とともに回転するとき、中間駆動インタフェース４５６上の各要素は、回転して被駆動ディスク４６４の被駆動インタフェースの対応する要素と位置合わせし、対応する要素と係合する。中間駆動インタフェース４５６及び被駆動ディスク４６４上の被駆動インタフェースの結合は、被駆動ディスク４６４上の回転ロックを解放する。したがって、ディスクのスタック、ディスク４４５、４５３、及び４６４は、一体として回転する。ディスク４５３及び４６４が結合されるとき、センサは、再びディスクスタックの高さの変化を検出し、駆動出力ディスク４４５の回転を停止させるようにコントローラに信号を送信する。ディスクのスタックが係合されるとき、ディスクスタックに加えられているプリロード力は、第１の長手方向力、すなわち第１のプリロード力と呼ばれる。

上述の記載は、手術器具４６０が器具マニピュレータアセンブリ４４０及び手術装置インタフェース要素４５０と図４Ｄに示された構成で取り付けられていることを仮定していた。しかし、異なる態様では、器具マニピュレータアセンブリ４４０及び手術装置インタフェース要素４５０が図４Ｃに示された構成である場合、手術器具４６０が取り付けられるとき、センサは、コントローラに信号を送信し、コントローラは、上述のように、ディスク４４５、４５３、及び４６４がプリロード力下にあるように、プリロードを自動的にリセットする。コントローラは次に、ディスクのスタックが、上述のものと均等な方法で、位置合わせされ、係合されるようになり、一体として回転するように、駆動ディスク４４５を回転させる。したがって、手術器具４６０が取り付けられるときの位置４３２及び４３３に対するモータパック４４６の初期位置にかかわらず、結果として得られる構成は図４Ｅに示される。

長手方向力がモータパック４４６に加えられている図４Ｅの構成では、手術装置インタフェース要素４５０は、プリロードを解放することなしに取り外されることができない。しかし、手術器具４６０は、それでも取り外されることができる。以下により完全に説明されるように、１つの態様では、手術器具４６０のそれぞれの側部に解放ボタンがある。解放ボタンを係合させることは、中間ディスク４５３及び被駆動ディスク４６４が係合解除され且つ手術器具４６０が取り外されることができるように、手術器具４６０の機構に、手術装置インタフェース要素４５０の可動ボディ４５１Ｃを近位に押させる。

手術器具４６０が、挿入アセンブリ４３１に沿って器具マニピュレータアセンブリ４４０を動かすことによってカニューレの中に挿入されるとき、メインチューブ４６７に結合された端部構成要素がカニューレの遠位端部から突出する前に、第２のプリロード力が、プリロードアセンブリ４８０によってディスク４４５、４５３、及び４６６４のディスクスタックに加えられる。具体的には、手術器具４６０が遠位に動くとき、プリロードアセンブリ４８０はプリロードトラックに沿って遠位に動く。以下により完全に説明されるように、器具マニピュレータアセンブリ４４０が遠位に所定距離Ｚｌｏａｄ動くとき、プリロードアセンブリ４８０は、モータパック４４６が位置４３４にあるように、モータパック４４６を所定の距離Ｚｌｏａｄに加えて追加の距離Δ移動させる。追加の距離Δのモータパック４４６の移動は、第２のプリロード力が、複数の駆動出力ディスクの各駆動出力ディスク５４５に加えられるように、複数の駆動出力アセンブリの各駆動出力アセンブリ４４３のプリロードスプリングアセンブリを圧縮する。第２のプリロード力は、手術器具２６０の遠位端部がカニューレを出る前に、駆動ユニット４４１のモータシャフトの回転と手術器具４６０のシャフト４６７の回転との間の如何なるバックラッシュも、０．７度未満に減少させる。

追加の距離Δのモータパック４４６の移動はまた、リターンスプリング４４７をさらに伸ばし、加えて、複数のハード停止部４３７のそれぞれを、複数のハード停止部受部４５７の対応するハード停止部受部の中に挿入する。複数のハード停止部４３７は、手術装置インタフェース要素４５０の可動ボディ４５１Ｃの如何なる近位移動も防ぐ。複数のハード停止部４３７及び複数のハード停止部受部４５７の組み合わせは、手術器具取り外しインターロックを形成し、手術器具４６０の取り外しを防ぐ。人が手術器具４６０の解放ボタンを係合させようと試みる場合、複数のハード停止部４３７が可動ボディ４５１Ｃの如何なる近位移動も防ぐので、手術器具４６０の機構は、手術装置インタフェース要素４５０の可動ボディ４５１Ｃを近位に押すことができず、したがって中間ディスク４５３及び被駆動ディスク４６４は係合解除されることができない。

複数のハード停止部受部４５７の使用は、単なる例示であり、限定することを意図するものではない。他の態様では、複数のハード停止部受部４５７は使用されない。代わりに、複数のハード停止部４３７が、可動ボディ４５１Ｃの近位表面に接触し、近位方向の可動ボディ４５１Ｃの移動を防ぐ。

何らかの理由で、手術器具４６０の遠位先端がカニューレの遠位端部を超えて延びながら手術器具４６０を取り外すことが必要な場合、人はプリロード解放ボタン４８２を押す。押されるとき、プリロード解放ボタン４８２は、モータパック４４６への長手方向力が解放されるようにする。その結果、リターンスプリング４４７がモータパック４４６を完全に引っ込められた位置４３２に引く。

モータパック４４６が完全に引っ込められた状態では、複数のハード停止部４３７は、手術装置インタフェース要素４５０の可動ボディ４５１Ｃの複数のハード停止部受部４６７から引っ込められ、ディスク４５３及び４６４はもはや如何なるプリロード力にもさらされない。したがって、手術器具４６０の解放ボタンが、挿入アセンブリ４３１の任意の位置で手術装置インタフェース要素４５０から手術器具４６０を取り外すために使用されることができる。加えて、解放ラッチ抑制停止部４３８が引っ込められ、解放ラッチ４３５は、挿入アセンブリ４３１の任意の位置で器具マニピュレータアセンブリ４４０から手術装置インタフェース要素４５０を係合解除するために使用されることができる。１つの態様では、手術装置インタフェース要素４５０の解放は、プリロード解放ボタン４８２が押された後まで、抑制される、例えば、解放ラッチ抑制停止部４３８は、プリロード解放ボタン４８２が押された後まで、解放ラッチ４３５の動作を抑制する。プリロードは、上述のように、自動的にリセットされ、次に手術装置インタフェース要素４５０が設置され、挿入アセンブリ４３１が完全に引っ込められた位置に動かされる。

図５乃至１３は、図３Ａに示された構成を得るために、手術装置アセンブリ３００の部品を設置する１つの態様を示す。図５は、器具マニピュレータアセンブリ２４０の遠位端部を示す。器具マニピュレータアセンブリ２４０は、駆動ユニットアセンブリ５４１及び駆動出力ユニット５４２を含む。この態様では、駆動出力ユニット５４２は、複数の駆動出力アセンブリ５４３Ｐ、例えば８つの駆動出力アセンブリを含む。本明細書では、駆動出力アセンブリ５４３は、８つの駆動出力アセンブリのいずれか１つを示す。１つの態様では、８つの駆動出力アセンブリの６つだけが使用される。駆動出力アセンブリ５４３は、時には、カプラ５４４と称される、低バックラッシュカプラ５４４、及び駆動出力ディスク５４５を含む。図１６Ａも参照。１つの態様では、０．３度未満のバックラッシュを有するカプラが低バックラッシュカプラと見なされる。

駆動出力ディスク５４５は、低バックラッシュカプラ５４４に出力ピンのセットによって結合される。以下により完全に説明されるように、駆動出力ディスク５４５は、遠位端面を持つ円柱ディスクである。各駆動出力ディスク５４５の遠位端は、駆動インタフェース５５７を有する。駆動インタフェース５５７は、駆動ドグ及びアライメント要素を含む。図５では、駆動ドグ並びに第１及び第２のアライメント要素が、駆動出力ディスク５４５の遠位端面（図１６Ｃ参照）から遠位方向に延びる。

図６は、挿入アセンブリ３３１に付けられる手術器具マニピュレータアセンブリ２４０を示し、この挿入アセンブリは、次に挿入軸ベースアセンブリ６３２に取り付けられる。挿入軸ベースアセンブリ６３２は、挿入アセンブリ３３１を動かすためのモータ及びパワーエレクトロニクスを含む。

無菌アダプタアセンブリ２５０は、無菌アダプタフレーム６５１及び無菌ドレープ（図示せず）を含む。無菌ドレープは、無菌アダプタフレーム６５１に固定して取り付けられている。無菌アダプタアセンブリ２５０は、手術装置インタフェース要素の例である。無菌アダプタフレーム６５１は、手術装置インタフェース要素ボディの例である。より一般的な用語では、手術装置インタフェース要素は、駆動システムの駆動インタフェースと手術器具の被駆動インタフェースとの間の機械的なインタフェースを含む構造である。

複数のタング６５２Ａ、６５３Ｂが、無菌アダプタフレーム６５１の第１の端部６５１Ａから延びる。第１の端部６５１Ａは、時折、無菌アダプタアセンブリ２５０及び無菌アダプタフレーム６５１の閉鎖端部と称される。各タング６５２Ａ、６５３Ｂは、駆動出力ユニット５４２の複数の溝部の対応する溝部６４７Ａ、６４７Ｂと係合するように構成される。無菌アダプタフレーム６５１の第２の端部６５１Ｂが、リップ６５４を含み、このリップは、無菌アダプタフレーム６５１が駆動出力ユニット５４２に取り付けられるとき、駆動出力ユニット５４２の無菌アダプタ解放ラッチ６３５によって係合される。第２の端部６５１Ｂは、時折、無菌アダプタアセンブリ２５０及び無菌アダプタフレーム６５１の開放端部と称される。

以下により完全に説明されるように、無菌アダプタフレーム６５１は、可動ボディ６５１Ｃを含む。可動ボディ６５１Ｃは、無菌アダプタフレーム６５１内で近位及び遠位方向に動くことができる。

複数の中間ディスク６５３Ｐが、可動ボディ６５１Ｃの複数の中間ディスク受部の中に、各中間ディスク６５３が無菌アダプタフレーム６５１に対して及び可動ボディ６５１Ｃに対して回転できるように、取り付けられる。したがって、複数の中間ディスク６５３Ｐは、無菌アダプタフレーム６５１の中に回転可能に取り付けられる。中間ディスク６５３は、複数の中間ディスク６５３Ｐの各複数の中間ディスクの代表である。中間ディスク６５３は、代表的な中間ディスクである。

各中間ディスク６５３は、中間ディスク６５３の第１の側部上の中間被駆動インタフェース６５５及び中間ディスク６５３の第２の側部上の中間駆動インタフェース７５６（図７）を含む。第１の側部は、第２の側部の反対側である。各中間ディスク６５３の中間被駆動インタフェース６５５は、中間ディスク６５３が可動ボディ６５１Ｃの中間ディスク受部に取り付けられた状態で図６に見ることができる。中間被駆動インタフェース６５５は、駆動出力ユニット５４２の駆動出力ディスク５４５上の駆動インタフェース５５７と係合するように構成される。

無菌アダプタアセンブリ２５０を器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けるために、各タング６５２Ａ、６５２Ｂは、駆動出力ユニット５４２の対応する溝部６４７Ａ、６４７Ｂの中に挿入される。図７Ａ参照。無菌アダプタフレーム６５１はその後、リップ６５４が無菌アダプタ解放ラッチ６３５によって係合されるまで、回転される。要素６５２Ａ、６５２Ｂをタングと称すること及び要素６４７Ａ、６４７Ｂを溝部と称することは、単なる例示であり、限定することを意図するものではない。代替的には、要素６５２Ａ、６５２Ｂは、ほぞ又は突出部として記載されることができ、要素６４７Ａ、６４７Ｂは、ほぞ穴又は窪みとして記載されることができる。

無菌アダプタフレーム６５１が、図７Ｂに示されるように、駆動出力ユニット５４２にラッチで留められるとき、器具マニピュレータアセンブリ２４０のプランジャ５４６が押し下げられる。プランジャ５４６が押し下げられるとき、コントローラ２９０に無菌アダプタアセンブリ２５０の存在を示す信号が生成される。信号に応じて、手術システム２００のコントローラ２９０は、最初に、複数の駆動出力ディスク５４５Ｐ（図５）の各出力ディスク５４５にプリロード力を発生させる自動プリロードリセット機構（図２４Ｂ参照）を作動させ、次にコントローラは、複数の駆動出力ディスク５４５Ｐの各出力ディスク５４５を回転させるように、器具マニピュレータアセンブリ２４０に信号を送信する。

以下により完全に説明されるように、駆動出力ユニット５４２の各駆動出力アセンブリ５４３は、無菌アダプタアセンブリ２５０が器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けられた後にプリロード力が各駆動出力ディスク５４５に加えられるように、バネ荷重をかけられるとともに自動的に位置決めされる。プリロード力は、駆動出力ディスク５４５及び無菌アダプタフレーム６５１の中間ディスク６５３の対応する中間被駆動インタフェース６５５を押す。

しかし、図７Ｂでは、無菌アダプタフレーム６５１が器具マニピュレータアセンブリ２４０に最初に取り付けられるとき、中間被駆動インタフェース６５５の要素は、駆動出力ディスク５４５上の駆動インタフェース５５７の対応する要素と位置合わせされない場合がある。２つのディスク６５３及び５４５の要素が位置合わせされていない場合、２つのディスクは部分的に結合されるが、２つのディスクは互いに係合されない。したがって、部分的に結合されたディスク５４５及び６５３、すなわち、第１のディスク及び第２のディスクを含むディスクスタックは、第１の高さを有する。プリロード力がこのディスクスタックに加えられた後、コントローラは駆動出力ディスク５４５を回転させる。

以下により完全に説明されるように、中間ディスク６５３の回転は、２つのディスクが係合されるまで駆動出力ディスク５４５が回転される間、妨げられる。同様に、以下により完全に説明されるように、中間ディスク６５３上の中間被駆動インタフェース６５５の対応する要素との駆動出力ディスク５４５上の駆動インタフェース５５７の要素の結合は、２つのディスクが、駆動出力ディスク５４５が回転される間プリロード力下で部分的に結合されたままであることを確実にする。２つのディスクが係合されるとき、１つの態様では、ディスクスタックの高さは第２の高さを有し、第２の高さは第１の高さより小さく、器具マニピュレータアセンブリ２４０のセンサが、高さのこの変化を検出し、駆動出力ディスク５４５の回転を停止するようにコントローラ２９０に信号を送信する。駆動出力ディスク及び中間ディスクの係合を検出する代替方法が以下に記載される。

図７Ｂはまた、駆動ユニットアセンブリ５４１のモータパックに結合されるプリロードアセンブリ７８０を示す。プリロードアセンブリ７８０は、プリロードアセンブリ４８０の１つの態様のより詳細な例である。

プリロードアセンブリ７８０は、挿入アセンブリ３３１のプリロードトラック（図２２Ａのプリロードトラック２２２５参照）の上に乗る。器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１及び器具無菌アダプタアセンブリ２５０は、挿入アセンブリ３３１の遠位端部に固定して取付けられ、挿入アセンブリ３３１の遠位端部とともにユニットとして動く。

しかし、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１内のモータパック（図２２Ａ乃至２２Ｂ参照）が、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に対して遠位及び近位方向に動くことができる。以下により完全に説明されるように、プリロードアセンブリ７８０が遠位方向に動くとき、プリロードアセンブリ７８０は、モータパックに遠位方向の長手方向力を提供する。長手方向力は、第２のプリロード力を発生させる駆動出力アセンブリ５４３のスプリングの圧縮をもたらす。第２のプリロード力は、手術器具２６０の遠位端部がカニューレを出る前に、如何なるバックラッシュも０．７度未満に減少させる。

図７Ａに戻ると、複数の中間ディスク６５３Ｐの中間ディスク６５３の遠位側部上の中間駆動インタフェース７５６が見えている。図７Ａ及び７Ｂで見えるのはまた、器具挿入スキッドプレート７５５Ｂであり、このスキッドプレートは無菌アダプタフレーム６５１の内側側面から延びる。無菌アダプタフレーム６５１の反対側の内側側面から延びる同様の器具挿入スキッドプレート７５５Ａがある。図７Ａ及び７Ｂでは、時折可動ボディ６５１Ｃのリップ７５１Ｂと呼ばれる、側部７５１Ｂも見える。側部７５１Ａは図１１に示されている。

図８Ａ乃至８Ｉは、手術装置インタフェース要素４５０及び無菌アダプタアセンブリ２５０の、代替例の無菌アダプタアセンブリ２５０Ａを示す。無菌アダプタアセンブリ２５０Ａは、無菌アダプタフレーム８５１及び無菌ドレープ（図示せず）を含む。無菌ドレープは、無菌アダプタフレーム８５１に固定して取付けられている。無菌アダプタフレーム８５１は、手術装置インタフェース要素ボディの例である。

複数の溝部８５２Ａ、８５２Ｂ（図８Ｈ及び８Ｉ）が、第１及び第２のリップ８５２Ａ１、８５２Ｂ１を形成するように、無菌アダプタフレーム８５１の第１の端部８５１Ａの中に延びる。第１の端部８５１Ａは、時折、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａ及び無菌アダプタフレーム８５１の閉鎖端部と称される。各溝部８５２Ａ、８５２Ｂの深さ及びサイズは、ベントラル（ｖｅｎｔｒａｌ）ラッチアセンブリ８４７の遠位端部の対応するフック８４７Ａ、８４７Ｂの表面が対応するリップ８５２Ａ１、８５２Ｂ１と係合することを可能にするように構成される。

第１及び第２のリップ８５２Ａ１、８５２Ｂ１のそれぞれは、第１の表面及び第２の表面を含む。第２の表面は第１の表面の反対側であり、例えば、第１の表面は近位表面であり、第２の表面は遠位表面である。リップの第２の表面は、軸８９０に垂直な方向においてリップの第１の表面より長い。リップの第３の表面が、第１と第２の表面との間に延び、第１及び第２の表面の異なる長さに応じてテーパを付けられる。１つの態様では、第３の表面は、傾斜面（ｂｅｖｅｌｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）である。

無菌アダプタフレーム８５１の第２の端部８５１Ｂが、リップ８５４を含み、このリップは、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａが駆動出力ユニット５４２Ａに取り付けられるとき、駆動出力ユニット５４２Ａの無菌アダプタ解放ラッチ８３５の遠位部分から軸８９０に向かって内部に延びるリップ８３５Ｌによって係合される。第２の端部８５１Ｂは、時折、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａ及び無菌アダプタフレーム８５１の開放端部と称される。

リップ８５４は、第１の表面及び第２の表面を含む。第２の表面は第１の表面の反対側であり、例えば、第１の表面は近位表面であり、第２の表面は遠位表面である。リップ８５４の第２の表面は、軸８９０に垂直な方向においてリップ８５４の第１の表面より長い。リップ８５４の第３の表面が、第１と第２の表面との間に延び、第１及び第２の表面の異なる長さに応じてテーパを付けられる。１つの態様では、第３の表面は、傾斜面である。

以下により完全に説明されるように、無菌アダプタフレーム８５１は、可動ボディ８５１Ｃを含む。可動ボディ８５１Ｃは、無菌アダプタフレーム８５１内で近位及び遠位方向に動くことができる。器具挿入スキッドプレート８５５Ａが、無菌アダプタフレーム８５１の内側側面から延びる。無菌アダプタフレーム８５１の反対側の内側側面から延びる同様の器具挿入スキッドプレート８５５Ｂがある。図８Ａでは、時折可動ボディ８５１Ｃのリップ８５１Ｃ１と呼ばれる側部８５１Ｃ１も見える。

可動ボディ８５１Ｃの特徴及び動作は、可動ボディ６５１Ｃの特徴及び動作と同じであり、したがって、可動ボディ６５１Ｃの特徴及び動作の記載は可動ボディ８５１Ｃに関してここでは繰り返されない。同様に、無菌アダプタ２５０Ａへの手術器具の取り付けは、無菌アダプタ２５０に対して記載されたのと同じであり、したがって、記載は無菌アダプタ２５０Ａに関して繰り返されない。

無菌アダプタアセンブリ２５０Ａを器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けるために、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａは、以下により詳細に説明されるように、無菌アダプタアセンブリが駆動出力ユニット５４２Ａの特徴部によって係合されるまで、長手方向軸、すなわち、矢印８９１（図８Ａ及び８Ｂ）によって示される方向に沿って近位方向に軸方向に動かされる。図８Ｂ乃至８Ｄは、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａを駆動出力ユニット５４２Ａに取り付けるのに使用する要素を示す断面図である。駆動出力ユニット５４２Ａは、駆動出力ユニット５４２Ａに含まれる無菌アダプタアセンブリ２５０Ａのためのラッチ機構を除いて駆動出力ユニット５４２と同様である。

駆動出力ユニット５４２Ａのフレーム８４２Ｆは、フレーム８４２Ｆの遠位面から延びる、時折第１のアライメント要素と称される、第１の無菌アダプタアライメント要素８４５Ａ、及び、フレーム８４２Ｆの遠位面から延びる、時折第２のアライメント要素と称される、第２の無菌アダプタアライメント要素８４５Ｂを含む。無菌アダプタアライメント要素８４５Ａは、ベントラルラッチアセンブリ８４７の内部を除いてベントラルラッチアセンブリ８４７に隣接する一方、無菌アダプタアライメント要素８４５Ｂは、無菌アダプタ解放ラッチ８３５の内部を除いて無菌アダプタ解放ラッチ８３５に隣接する。

無菌アダプタアセンブリ２５０Ａが駆動出力ユニット５４２Ａの遠位面の近くに軸方向に動くとき、第１の無菌アダプタアライメント要素８４５Ａは、無菌アダプタフレーム８５１の第１の無菌アダプタアライメント受部８５３Ａ（図８Ｈ及び８Ｉ）に入る、例えば、係合する。同様に、第２の無菌アダプタアライメント要素８４５Ｂは、無菌アダプタフレーム８５１の第２の無菌アダプタアライメント受部８５３Ｂに入る、例えば、係合する。アライメント要素及び受部は、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａの近位方向の更なる動きがラッチ機構８６０に無菌アダプタアセンブリ２５０Ａを係合させるように、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａを位置合わせするように構成される。

第１及び第２のアライメント要素８４５Ａ、８４５Ｂは、複数の無菌アダプタアライメント要素の例である。第１及び第２のアライメント受部８５３Ａ、８５３Ｂは、複数のアライメント受部の例である。したがって、駆動出力ユニット５４２Ａ、したがって、器具マニピュレータアセンブリ２４０は、この態様では、複数の無菌アダプタアライメント要素を含み、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａは複数のアライメント要素を含む。代替的には、複数の受部は、駆動出力ユニット５４２Ａに形成されることができ、複数のアライメント要素は、無菌アダプタフレーム８５１の近位面から延びることができる。

無菌アダプタアセンブリ２５０Ａが近位方向にさらに動くとき、フック８４７Ａのテーパ面が、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａのリップ８５２Ａ１のテーパ面と接触し、フック８４７Ｂのテーパ面が、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａのリップ８５２Ｂ１のテーパ面と接触する。同様に、無菌アダプタ解放ラッチ８３５のリップ８３５Ｌのテーパ面が、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａのリップ８５４のテーパ面と接触する。

無菌アダプタアセンブリ２５０Ａの近位方向のさらなる動きは、無菌アダプタ解放ラッチ８３５の遠位端部を駆動出力ユニット５４２Ａの軸８９０から離れて外向きに回転させ、ベントラルラッチアセンブリ８４７のフック８４７Ａ、８４７Ｂを駆動出力ユニット５４２Ａの軸８９０から離れて外向きに回転させる。フック８４７Ａ及び８４７Ｂ並びにリップ８３５Ｌがリップ８５２Ａ１及び８５２Ｂ１を超えて遠位に動いた後、且つリップ８３５Ｌがリップ８５４を超えて遠位に動いた後、フック８４７Ａ及び８４７Ｂ並びにリップ８３５Ｌは、リップ８３５Ｌがリップ８５４に係合し、フック８４７Ａがリップ８５２Ａ１に係合し、且つフック８４７Ｂがリップ８５２Ｂ１に係合するように、軸８９０に向かって内向きに回転する。具体的には、各フックの近位面が、対応するリップの第２の表面に接触する。したがって、無菌アダプタ２５０Ａは、図８Ｄに示されるように、駆動出力ユニット５４２Ａに、無菌アダプタアセンブリ２５０を軸８９０に沿って駆動出力ユニット５４２Ａの遠位面に向かって動かすことのみによって、取り付けられる。

図８Ｅ乃至８Ｇは、無菌アダプタラッチ機構８６０を示す断面図である。無菌アダプタラッチ機構８６０を理解するために必要とされない構成要素は図８Ｅ乃至８Ｇに含まれていない。無菌アダプタラッチ機構８６０は、駆動出力ユニット５４２Ａのフレーム８４２Ｆに移動可能に結合される。無菌アダプタラッチ機構８６０は、無菌アダプタ解放ラッチ８３５、プッシュロッド８４４、及びベントラルラッチアセンブリ８４７を含む。プッシュロッド８４４は、ラッチ８３５の動きがベントラルラッチアセンブリ８４７に伝達されるように、無菌アダプタ解放ラッチ８３５をベントラルラッチアセンブリ８４７に結合する。したがって、無菌アダプタラッチ機構は、第１のラッチアセンブリ、第２のラッチアセンブリ、及び第１のラッチアセンブリを第２のラッチアセンブリに結合するプッシュロッドを含む。

時折ラッチ８３５と称される、無菌アダプタ解放ラッチ８３５は、近位端部分、第１の端部部分の例、及び遠位端部分、第１の端部部分の反対の第２の端部部分の例、を含む。ラッチピン８３５Ｐ（図８Ｂ）が、ラッチ８３５の近位端部分の内部表面に結合される。ラッチピン８３５Ｐは、ラッチ８３５の内部表面から内側に延びる。ラッチピン８３５Ｐは、ラッチピン４３５及びラッチピン２６３５Ｐと均等であり、したがって、これらのラッチピンの記載は、ラッチピン８３５Ｐに直接的に適用可能であり、またその逆も言える。リップ８３５Ｌは、ラッチ８３５の遠位部分から内部に延びる。この態様では、無菌アダプタ解放ラッチ８３５は、フレーム８４２Ｆに回転可能に接続される。回転可能な接続部は、ラッチ８３５を回転させる力がないときに、係合位置、又は係合状態と称されるものにラッチ８３５を維持するようにバネ荷重をかけられる。プッシュロッド８４４の第１の端部が、ラッチ８３５の近位部分が内側に押される、例えば、第１の方向に押されるとき、動きがプッシュロッド８４４に伝達されるように、ラッチ８３５の近位端部分に回転可能に接続される。

この態様では、ベントラルラッチアセンブリ８４７の近位端部分、例えば、第１の端部部分が、フレーム８４２Ｆに回転可能に接続される。１つの態様では、フレーム８４２Ｆへの接続部は、ベントラルラッチアセンブリ８４７を回転させる力がないときに、係合位置、又は係合状態と称されるものにベントラルラッチアセンブリ８４７を維持するようにバネ荷重をかけられる。２つの脚部が、ベントラルラッチアセンブリ８４７の近位端部分から遠位に延びる。各脚部の遠位端には、例えば、ベントラルラッチアセンブリ８４７遠位端には、フック、すなわち、フック８４７Ａ及びフック８４７Ｂの一方がある。プッシュロッド８４４は、ラッチアセンブリ８４７の近位端部と脚部の遠位端との間でベントラルラッチアセンブリ８４７の１つの脚部に回転可能に接続される。

この態様では、ベントラルラッチアセンブリ８４７は第３種てこ（Ｃｌａｓｓ ３ ｌｅｖｅｒ）として実装され、力点は支点（フレームへの回転可能な接続部）と作用点（フック８４７Ａ及び８４７Ｂ）との間にある。第３種てこの使用は、単なる例示であり、限定することが意図されるものではない。他の態様では、第１種てこ（Ｃｌａｓｓ １ ｌｅｖｅｒ）又は第２種てこ（Ｃｌａｓｓ ２ ｌｅｖｅｒ）が使用されることができる。第２種てこに関して、作用点は、始点と力点との間であり、第１種てこに関して、支点は力点と作用点との間にある。

図８Ｆに示されるように、外力が無菌アダプタ解放ラッチ８３５に作用していない第１の状態では、無菌アダプタ解放ラッチ８３５及びベントラルラッチアセンブリ８４７の両方は、定常位置、それぞれの長手方向軸が長手方向軸８９０と位置合わせされた、すなわち軸８９０と実質的に平行な状態の、係合位置にある。ここでは、実質的に平行は、製造公差内の平行を意味する。外力８９２がラッチ８３５の近位端部に加えられる（図８Ｇ）、又は代替的に、力がリップ８３５Ｌに加えられる、第２の状態では、ラッチ８３５の近位端部分は軸８９０に向かって内側に回転し且つラッチ８３５の遠位端部分は外側に回転する。ラッチ８３５の動きに応じて、ベントラルラッチアセンブリ８４７の遠位端部分は外側に回転する。したがって、外力８９２は、２つのラッチアセンブリが係合解除位置に動くこと、例えば、第１の状態と異なる第２の状態に動くこと、をもたらす。

図８Ｈは、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａの底面斜視図である。図８Ｉは、無菌アダプタアセンブリ２５０Ａの上面斜視図である。図８Ｈ及び８Ｉには示されていないが、中間ディスク６５３が、可動ボディ８５１Ｃの複数の中間ディスク受部のそれぞれの中に取り付けられる。無菌アダプタアセンブリ２５０（図６）に関して、複数の中間ディスクは、各中間ディスクが無菌アダプタフレーム８５１及び可動ボディ８５１Ｃに対して回転できるように、可動ボディ８５１Ｃの複数の中間ディスク受部の中に取り付けられる。したがって、複数の中間ディスクが、無菌アダプタフレーム８５１の中に回転可能に取り付けられる。複数の中間ディスクは、複数の中間ディスク６５３Ｐと同じであり、したがって、複数の中間ディスクの特徴はここでは繰り返されない。同様に、可動ボディ８５１Ｃに取り付けられた複数のディスクの各中間ディスクは中間ディスク６５３（図１７Ｂ参照）と同じであり、したがって中間ディスク６５３の記載は無菌アダプタアセンブリ２５０Ａに関して繰り返されない。

無菌アダプタアセンブリ２５０Ａの複数のハード停止部受部８５７は、複数のハード停止部受部１７５７に対して記載されるのと同じ且つ同じ方法で動作するので、その記載はここでは繰り返されない。無菌アダプタアセンブリ２５０Ａは、各中間ディスクに関連付けられる中間ディスクハード停止部８６１を有する。無菌アダプタアセンブリ２５０Ａの各中間ディスクハード停止部８６１は、中間ディスクハード停止部１７６１（図１７Ｂ）に対して記載されるのと同じ且つ同じ方法で動作するので、その記載はここでは繰り返されない。

図９Ａは、１つの態様における手術器具２６０のより詳細な図である。手術器具２６０は、この態様では、被駆動インタフェースアセンブリ９６１、伝動ユニット９６５、メインチューブ９６７、平行運動機構９６８、手首ジョイント９６９、及びエンドエフェクタ９７０を含む。手首ジョイント９６９は、例えば、米国特許出願公開第ＵＳ ２００３／００３６７４８ Ａ１号（２００２年６月２８日出願、“Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ Ｈａｖｉｎｇ Ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｂｌｅ Ｔｅｎｄｏｎ− Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｄｉｓｋ Ｗｒｉｓｔ Ｊｏｉｎｔ”を開示）に記載され、これは参照により本明細書に援用される。平行運動機構９６８は、例えば、米国特許第ＵＳ ７，９４２，８６８ Ｂ２号（２００７年７月１３日出願、“Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｗｉｔｈ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ”を開示）に記載されている。

図９Ｂに示されるように、被駆動インタフェースアセンブリ９６１は複数の被駆動ディスク９６４Ｐを含む。複数の被駆動ディスク９６４Ｐは、被駆動インタフェース要素の例である。被駆動ディスク９６４は、複数の被駆動ディスク９６４Ｐの各被駆動ディスクの代表である。被駆動ディスク９６４は、伝動ユニット９６５のシャフトに取り付けられる。また、各被駆動ディスク９６４は、被駆動インタフェースアセンブリ９６１のボディの中の受部に取り付けられる（図１９Ｂ参照）。

伝動ユニット９６５の機械的構成要素（例えば、ギア、レバー、ジンバル、ケーブル等）が、複数の被駆動ディスク９６４Ｐから、メインチューブ９６７を通って延びるケーブル、ワイヤ、並びに／又はケーブル、ワイヤ、及びハイポチューブ（ｈｙｐｏｔｕｂｅ）の組み合わせに、平行運動機構９６８、手首ジョイント９６９、及びエンドエフェクタ９７０の動作を制御するために、トルクを伝達する。メインチューブ９６７は、実質的に剛（ｒｉｇｉｄ）であるが、伝動ユニット９６５とエントリガイド２７０との間で僅かに曲げられることができる。この曲げは、エントリガイド２７０の器具ボディチューブボアが、そうでなければ可能である伝動ユニットのサイズより、互いにより近くに配置されることを可能にする。曲げは、弾力性があるので、手術器具２６０がガイドチューブ２７０から引き抜かれるとき、メインチューブ９６７がその直線形状を取る（メインチューブは、永久的な曲りを備えて形成されることができ、この曲りは器具ボディのロールを防ぐ）。

被駆動インタフェースアセンブリ９６１は、各側部に取り付けウイングのペア（９６２Ａ１、９６２Ｂ１）及び（９６２Ａ２、９６２Ｂ２）を有する。また、伝動ユニット９６５の各足部には解放ボタン９６３Ａ、９６３Ｂがある。取り付けウイング９６２Ｂ２及び解放ボタン９６３Ｂは図１０に示されている。

手術器具２６０を無菌アダプタフレーム６５１に取り付けるために、第１の取り付けウイング９６２Ａ１、９６２Ａ１は、無菌アダプタフレーム６５１の開放端部のスキッドプレート７５５Ａ、７５５Ｂ（図１０及び１１）の上に置かれる。図１１は、無菌アダプタフレーム６５１の外側側部表面が取り除かれた状態の図１０の断面図である。

取り付けウイング９６２Ａ１は、無菌アダプタフレーム６５１の第１の側壁から延びるスキッドプレート７５５Ａの上に載っている。手術器具２６０が、スキッドプレート７５５Ａの反対側の端部にある、パーキングスロット１１５５Ａに向かってスキッドプレート７５５Ａの上をスライドするとき（図１１）、第１の取り付けウイング９６２Ａ１、９６２Ａ２の上面はリップ７５１Ａ、７５１Ｂの底端部と接触し、このリップは可動ボディ６５１Ｃを近位方向に動かす（図１２）。可動ボディ６５１Ｃの近位動作は、器具マニピュレータアセンブリ２４０のプランジャ１２４６を近位方向に押し下げ、これは次に手術器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に入れられているという信号をコントローラ２９０に生成する。

取り付けウイング９６２Ａ１が無菌アダプタフレーム６５１の閉鎖端部のパーキングスロット１１５５Ａに達するとき（図１３）、第１の取り付けウイング９６２Ａ１、９６２Ａ２の上面はもはやリップ７５１Ａ、７５１Ｂに接触しない。その結果として、可動ボディ６５１Ｃへのプリロード力は、ボディ６５１Ｃを遠位方向に動かし（図１３）、第１の取り付けウイング９６２Ａ１を定位置にロックする。第１の取り付けウイング９６２Ａ１が無菌アダプタフレーム６５１の閉鎖端部に達するとき、第２の取り付けウイング９６２Ｂ１は、無菌アダプタフレーム６５１の開放端部の近くでスキッドプレート７５５Ａの平らな部分の上に載る。

無菌アダプタフレーム６５１の各中間ディスク６５３は、複数の駆動出力ディスク５４５Ｐのプリロード力によって軸方向に遠位方向に押されている。したがって、手術器具２６０が無菌アダプタフレーム６５１に取り付けられるとき、複数の中間ディスク６５３Ｐは、プリロード力が取り付けウイング９６２Ａ１に加えられるように、可動ボディ６５１Ｃに第１のプリロード力を伝達する。このプリロード力は、手術器具２６０が無菌アダプタフレーム６５１の中に容易にスライドして入ることができるように且つ小さいプリロード力が全てのディスクに維持されるように選択される。

手術器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に取り付けられるとき、器具マニピュレータアセンブリ２４０は、手術器具２６０の存在を検出し、手術器具の存在を示す信号をコントローラ２９０に送信する。信号に応じて、手術システム２００のコントローラ２９０は、手術器具マニピュレータアセンブリ２４０に、複数の駆動出力ディスク５４５Ｐの各駆動出力ディスク５４５を回転させるように信号を送信する。

以下により完全に説明されるように、駆動出力ユニット５４２の各駆動出力アセンブリ５４３は、バネ荷重をかけられ、無菌アダプタアセンブリ２５０が器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けられた高プリロード力が各駆動出力ディスク５４５に加えられるように自動的に位置決めされる。プリロード力は、駆動出力ディスク５４５を押すとともに、無菌アダプタフレーム６５１の中間ディスク６５３の対応する中間被駆動インタフェース６５５を押す。

しかし、図７Ｂでは、手術器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に最初に取り付けられるとき、中間ディスク６５３の中間駆動インタフェース７６５の要素は、被駆動ディスク９６４上の被駆動インタフェース９８０の対応する要素と位置合わせされていないかもしれない。２つのディスク６５３及び９６４の要素が位置合わせされていない場合、２つのディスクは部分的に結合されるが、２つのディスクは互いに係合されていない。したがって、部分的に結合されている、ディスク９６４、９５３、及び５４５を含むディスクスタック、すなわち、第３のディスク、第２のディスク、及び第１のディスクは第３の高さを有する。

手術器具２６０が無菌アダプタフレーム６５１に取り付けられるとき、被駆動インタフェースアセンブリ９６１の各被駆動ディスク９６４は、中間ディスク６５３が自由に回転できるように、無菌アダプタアセンブリ２５０の対応する中間ディスク６５３を押す。以下により完全に説明されるように、無菌アダプタアセンブリ２５０の中間ディスク６５３の中間駆動インタフェース７５６が被駆動インタフェースアセンブリ９６１の各被駆動ディスク９６４の対応する被駆動インタフェース９８０と位置合わせされないとき、中間ディスク６５３の中間駆動インタフェース７５６上の係合構造が、手術器具２６０の被駆動ディスク９６４上の回転不能化要素１９８０（図１９Ａ参照）に係合し、これは、被駆動インタフェースアセンブリ９６１の被駆動ディスク９６４の回転を防ぐ。

中間ディスク６５３の中間駆動インタフェース７５６が定位置に固定された被駆動ディスク９６４とともに回転するとき、中間駆動インタフェース７５６上の各要素は、被駆動ディスク９６４の被駆動インタフェース９８０の対応する要素と回転して位置合わせされ、対応する要素と係合する。中間駆動インタフェース７５６及び被駆動インタフェース９８０の結合は、被駆動ディスク９６４の回転ロックを解放する。したがって、ディスクのスタックが一体として回転する。全ての３つのディスクが係合するとき、ディスクスタックの高さは、第４の高さであり、第４の高さは、第３の高さより小さく、器具マニピュレータアセンブリ２４０のセンサが、高さのこの変化を検出し、駆動出力ディスク５４５の回転を停止するようにコントローラに信号を送信する。ディスクスタックの高さの変化を検出する器具マニピュレータアセンブリ２４０のセンサは、機械的センサ、光学センサ、誘導センサ、静電容量センサ等であることができる。

図１４は、駆動出力ディスク５４５が中間ディスク６５３に結合され、中間ディスク６５３が被駆動ディスク９６４に結合されているときのディスクスタック１４００の図である。本明細書では、結合されたは、２つのディスクが係合されるように２つの相互接続するディスク上のアライメント特徴部の全てが位置合わせされている、すなわち、完全に結合されていることを意味する。上述のように、２つの相互接続するディスク上のアライメント特徴部の幾つかが、位置合わせされているが、２つの相互接続するディスク上の他のアライメント特徴部が位置合わせされていないとき、２つの相互接続するディスクは部分的に結合されている。プリロード力は、多少のバックラッシュにかかわらず、２つの部分的に結合されるディスクが、すべてのアライメント特徴部が位置合わせされ且つ係合されることができるように接触したままでいるように、選択される。

ディスクスタック１４００は、図３Ａ及び３Ｂに関して上で述べられたディスクスタック構成である。駆動出力ディスク５４５の駆動インタフェース５５７は、中間ディスク６５３の中間被駆動インタフェース６５５に係合されるとともに中間ディスク６５３の中間駆動インタフェース７５６に被駆動ディスク９６４の被駆動インタフェース９８０に係合される。以下により完全に説明されるように、ディスクのスタック１４００への高いプリロード力、すなわち、第２のプリロード力があるとき、シャフト１４６６が駆動出力ディスク５４５に結合されるシャフトと正確に位置合わせされていないかもしれなくても、外科処置で使用されるトルクレベルに対して、ディスクスタック１４００のディスク間にゼロバックラッシュがある。ディスクのスタック１４００のディスク５４５、６５３、及び９６４が、第２のプリロード力下で係合されるとき、外科処置で使用されるトルクレベルに対して、ディスク間の結合部にゼロバックラッシュがある。低バックラッシュカプラ５４４は、空間的な位置ずれ（ｓｐａｔｉａｌ ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を補償するとともにディスクスタック１４００に運動及びトルクを伝達する。以下により完全に説明されるように、駆動ドグの設計は、駆動出力ディスク４４５及び被駆動ディスク９６４の角度位置ずれ（ａｎｇｕｌａｒ ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を補償する。

図１５Ａは、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１が取り外された状態の器具マニピュレータアセンブリ２４０の図である。また、駆動ユニットアセンブリ５４１の構成要素を示す垂直の切断面がある。器具マニピュレータアセンブリ２４０は、複数の駆動ユニット１５００Ｐ及び複数の駆動出力アセンブリ５４３Ｐを含むモータパック１５４１を含む。複数の駆動ユニット１５００Ｐの各駆動ユニット１５００は、エンコーダ１５０１、スロットレスブラシレスサーボモータ１５０２、コンパクトホール効果センサ１５０３、及び遊星ギアヘッド１５０４を含む。

１つの態様では、スロットレスブラシレスサーボモータ１５０２は、非常に高いモータ定数を有し、したがって、サーボモータ１５０２は非常に効率的である。スロットレスブラシレスサーボモータの使用は、単なる例示であって、複数の駆動ユニット１５００Ｐのモータをこの特定のタイプのモータに限定することを意図するものではない。ブラシタイプモータ、ステッパモータ等を含む、様々なモータが使用されることができる。各サーボモータ１５０２は、モータパック１５４１の８つのサーボモータのコンパクト構成の観点から隣接するサーボモータへのトルクリップルを防ぐための磁気シールドを含む。

コンパクトホール効果センサ１５０３は、サーボモータ１５０２の永久磁石の位置を検出するために使用される。ホール効果センサ１５０３は、第２のエンコーダとして使用される。エンコーダ対ホールのチェックが、エンコーダ１５０１及びホール効果センサ１５０３によって伝えられる回転位置を比べる。回転位置が、有意に異なる場合、エンコーダ１５０１、ホール効果センサ１５０３、又はそれらの間の機構に異常がある。コントローラで実行しているソフトウェアは、このチェックに引っかかるとき、すぐにモータをオフにする。

遊星ギアヘッド１５０４は、頑丈且つ高効率（９０％超）であり、したがって、典型的なギアヘッドよりバックドライブ（ｂａｃｋ−ｄｒｉｖｅ）しやすい。バックドライブ可能であることによって、ギアヘッドの出力シャフトが、典型的なギアヘッドに比べて、比較的低トルクで回転されることができることを意味する。

遊星ギアヘッド１５０４は、１つの態様では、１度未満のバックラッシュを有し、他の態様では、低バックラッシュ、例えば、０．４度を有する。１つの態様では、遊星ギアヘッドのうちの４つは２８：１の入力対出力比を有し、標準遊星ギアヘッドと称される。この態様では、遊星ギアヘッドのうちの４つは９：１の入力対出力比を有し、高速ギアヘッドと称される。同様に、標準遊星ギアヘッドを持つ駆動ユニット１５００は標準駆動ユニットと称される。高速ギアヘッドを持つ駆動ユニット１５００は高速ドライブと称される。

図１５Ｂ乃至１５Ｅは、モータパック１５４１での使用に適する遊星ギアヘッドの１つの例の図である。図１５Ｂは、遊星ギアヘッド１５０４の側面図である。図１５Ｃは、遊星ギアヘッド１５０４の遠位図である。図１５Ｄは、２８：１遊星ギアヘッドの近位図である。図１５Ｅは、９：１遊星ギアヘッドの近位図である。図１５Ｂ乃至１５Ｅのギアヘッドに関する寸法の１つの例が表１に与えられる。

図１６Ａ乃至１６Ｄは、この態様における複数の駆動出力アセンブリ５４３Ｐの各駆動出力アセンブリの代表である駆動出力アセンブリ５４３のより詳細な図である。駆動出力アセンブリ５４３は、ボールスプライン１６０３を含む。軽プリロードスプリング１６０１、例えば、第１のプリロードスプリングが、ボールスプライン１６０３の中心管腔の中に取り付けられ、駆動出力ディスク５４５の近位側に付けられた一方の端部を有する。軽プリロードスプリング１６０１、スプリング１６０１が圧縮されるとき、第１のプリロード力を駆動出力ディスク５４５に加える。１つの態様では、第１のプリロード力は、０．５重量ポンド（Ｌｂｆ）である。

ボールスプラインナット１６０４が、ボールスプライン１６０３に取り付けられる。ボールスプラインナット１６０４は、ボールスプライン１６０３に沿って近位及び遠位にスライドする、すなわち、第１の方向及び第１の方向に反対の第２の方向にスライドする一方、ボールスプライン１６０３からトルク／運動を伝達する。したがって、トルク／運動は、ボールスプライン１６０３を通って、時折たわみ部と呼ばれる、低バックラッシュカプラ５４４に伝達される。ボールスプライン１６０３は、トルク／運動を伝達する一方、駆動出力アセンブリ５４３がボールスプライン１６０３の長手方向軸に沿って動くことを可能にする。ディスクがディスクスタック１４００に係合又は係合解除されるとき、駆動出力アセンブリ５４３は係合又は係合解除を促進するようにボールスプライン１６０３に沿って行き来する。ボールスプライン１６０３は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

ボールスプラインナット１６０４は、その上に重プリロードスプリング１６０２、第２のプリロードスプリングが取り付けられているハウジング１６０５の中に挿入される。重プリロードスプリング１６０２は軽プリロードスプリング１６０１と併せて、両スプリングが圧縮されるとき、第２のプリロード力を駆動出力ディスク５４５に加える。１つの態様では、第２のプリロード力は、２．３重量ポンド（Ｌｂｆ）である。

たわみ部５４４は、駆動ユニットからたわみ部５４４にトルクを伝達する２つのピンによって駆動ユニットに結合される。たわみ部５４４はまた、２つのピンによって駆動出力ディスク５４５に結合される。したがって、たわみ部５４４は、駆動ユニットから駆動出力ディスク５４５にトルクを伝達する。図１６Ｂは、たわみ部５４４の端面図である。

たわみ部５４４は、駆動出力ディスク５４５の近位表面から近位に延びる円筒１４４５Ｃ（図１４及び１６Ａ）に嵌合する中心管腔１６４０を有する。たわみ部は、４つの梁１６４１Ａ、１６４１Ｂ、１６４１Ｃ、及び１６４１Ｄを有する。４つの梁１６４１Ａ、１６４１Ｂ、１６４１Ｃ、及び１６４１Ｄのそれぞれの第１の端部は、たわみ部５４４のボディ１６４２に接続される。４つの梁１６４１Ａ、１６４１Ｂ、１６４１Ｃ、及び１６４１Ｄののそれぞれの第２の端部は、中心ボアを有する円筒１６４３Ａ、１６４３Ｂ、１６４３Ｃ、及び１６４３Ｄにそれぞれ接続される。梁１６４１Ａ、１６４１Ｂ、１６４１Ｃ、及び１６４１Ｄは、中心管腔１６４０を通る軸周りのねじれに関して硬いが、横方向オフセットに対して柔軟である。

駆動ユニットによって駆動される出力ピンが、円筒１６４３Ａ、１６４３Ｂの中心ボアに取り付けられる。駆動出力ディスク５４５の入力ピンが、円筒１６４３Ｃ、１６４３Ｄの中心ボアに取り付けられる。

たわみ部５４４は、１つの態様では、析出硬化ステンレス鋼１７−４ Ｈ１１５０で作られた、精密機械加工されたワンピースの部品である。たわみ部５４４のバックラッシュは、円筒の中心ボアと入力ピン又は出力ピンの外径との間の取り付けピンクリアランスによって決定される。手術装置アセンブリ３００のバックラッシュは、この態様では、単に器具マニピュレータアセンブリ２４０によって制御される。これは、バックラッシュが従来技術の無菌アダプタのオルダムカップリングによって説明された従来のシステムと対照的である。従来技術の無菌アダプタの部品は、射出成形されていたので、たわみ部５４４と同じ精度に作られることができなかった。手術装置アセンブリ３００、例えば器具マニピュレータアセンブリ２４０の再使用可能な部品のバックラッシュを制御することは、手術装置アセンブリ３００の各使用に対して一貫性があり、従来技術の無菌アダプタのような１回使用使い捨てアセンブリの射出成形部品の製造公差に依存しないことを意味する。

たわみ部５４４は、中心管腔１６４０の軸に垂直な平面での２自由度の運動を提供する。梁１６４１Ａ、１６４１Ｂに結合される出力ピンは、軸１６９０に沿って動くことができる。動作の範囲は、円筒１６４３Ａ、１６４３Ｂの外側表面とボディ１６４２の外側表面の間の隙間によって制限される。同様に、梁１６４１Ｃ、１６４１Ｄに結合される入力ピンは、軸１６９１に沿って動くことができ、この軸は軸１６９０に垂直である。動作の範囲は、円筒１６４３Ｃ、１６４３Ｄの外側表面とボディ１６４２の外側表面の間の隙間によって制限される。１つの態様では、ビームを０．０１０インチ軸１６９０、１６９１の一方に沿って変位させることは、０．６６Ｌｂｆを要し、平方インチ当たり２９，０００ポンドの応力をもたらす。１００ｉｎ−Ｌｂｆの印加トルクにおいて、ピーク応力は、平方インチ当たり３８，０００ポンドであって。

たわみ部５４４の２自由度は、シャフトの位置ずれを調整する。具体的には、駆動ユニットアセンブリ５４１は、駆動ユニット１５００の対応する駆動シャフトと完全に同軸でないシャフト１４６６（図１４）を補償するために曲がりながら各たわみ部５４４はトルクを駆動出力ディスク５４５に伝達するので、伝動ユニット９６５においてシャフトを持つモータパック１５４１の駆動シャフトの位置ずれを許容することができる。

図１６Ｃは、駆動出力ディスク５４５の駆動インタフェース５５７の１つの態様のより詳細な図、例えば、駆動出力ディスク５４５の遠位部分である。駆動出力ディスク５４５は、円柱ボディを有する。図１６Ｄは、駆動ドグ１６５２Ａを持つ出力ディスク５４５の断面図である。

２つのボア１６５１Ａ、１６５１Ｂが、出力ディスク５４５を通って延びる。入力ピンが、各ボア１６５１Ａ、１６５１Ｂに、及びたわみ部５４４の円筒１６４３Ａ、１６４３Ｂの対応するボアの中に嵌合される。

２つの駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂ、第１のアライメント要素‐‐中心ポスト１６５３及びタブ１６５４‐‐並びに第２のアライメント要素、ピン１６５５が、駆動出力ディスク５４５の遠位端表面１６５４から遠位に延びる。中心ポスト１６５３は、タブ１６５４の高さより大きい高さを有するので、中心ディスク６５３の中間被駆動インタフェース６５５の対応するアライメント受部に対して駆動出力ディスク５４５を中心に置くのに役立つ。タブ１６５４は、遠位端表面１６５６の円周縁部に向かって中心ポスト１６５３から延びる。中心線１６７０及び１６７１は、中心ポスト１６５３の中心を通って延びるとともに中心ポスト１６５３の中心で交差する。中心ポスト１６５３及びタブ１６５４は、駆動出力ディスク５４５を中間ディスク６５３に位置合わせするのを支援する。中心ポスト１６５３及びタブ１６５４はまた、ディスクの係合されたペアに安定性を提供する。

この態様では、ピン１６５５はまた、中心線１６７０上に中心を合わせられるとともに、中心ポスト１６５３と遠位端表面１６５６の縁との間に配置される。ピン１６５５は、円柱の一部である、例えば、円柱は、ピン１６５５の外側表面の一部が平らであり且つ円柱状でないように平面によって垂直に切断されている。１つの態様では、ピン１６５５は概して３次元Ｄ形状を有する。ここでは、概して３次元Ｄ形状は、形状が３次元Ｄ形状、例えば、ピン１６５５の形状と見なされるように十分３次元形状と似ていることを意味する。ピン１６５５は、中間ディスク６５３のアライメント受部と係合するように構成される。

第１及び第２のアライメント要素の形状及び配向は、単なる例示であって、限定することを意図するものではない。アライメント要素の他の形状及びアライメント要素間の他の配向が、バックラッシュが第２のプリロード力下において導入されず、係合及び係合解除しているときに要素が固着せず、且つ要素が係合されたディスクのペアに安定性を提供する限り、使用され得る。

駆動インタフェース５５７は、２つの駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂを含む。駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂのそれぞれは、遠位端表面１６５６から遠位に延びる。駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂのそれぞれは、駆動出力ディスク５４５の長手方向軸から同じ半径方向距離Ｒｄｏｇである。駆動出力ディスク５４５の長手方向軸は、中心ポスト１６５３の中心を通って延びる。また、各駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂは、遠位端表面１６５６の円周縁部に近い。半径方向に等距離の駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂの組み合わせ及び駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂを円周縁部に隣接して配置することは、駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂが中間ディスク６５３にトルク／運動を効率的に伝達することを可能にする。

遠位端表面１６５６の円周縁部に対する駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂの場所は、中間ディスク６５３（図１８Ａ参照）の駆動ドグ受部の場所によって決定される。中間ディスク６５３の直径は、部分的に、無菌アダプタアセンブリ２５０の可動ボディ６５１Ｃに嵌合することができる中間ディスク６５３の数によって決定される。駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂは、駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂが、以下により完全に説明されるように、中間ディスク６５３の駆動ドグ受部に係合するように、したがって、駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂが可動ボディ６５１Ｃの側壁と接触しないように、寸法決めされ且つ配置される。

図１６Ｃに示されるように、駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂは、駆動出力ディスク５４５のｙ軸１６７０及び長手方向軸（図示せず）を含む平面に対して鏡面対称性を有する。駆動出力ディスク５４５の長手方向軸は、中心ポスト１６５３の中心で両方の軸１６７０及び軸１６７１と垂直である。

駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂのそれぞれは、駆動出力ディスク５４５のｘ軸１６７１及び長手方向軸を含む平面に対して鏡面対称性を有する。この平面は、駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂのそれぞれを二分する。

駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂのサイズは、強度要件に基づいて選択される。この応用における（中心から縁への半径方向の）駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂの長さは、ディスク５４５の中心のアライメント特徴部／回転防止特徴部のサイズ制約によって決定され、駆動ドグ１６５２Ａ、１６５２Ｂの高さは、第１及び第２のプリロード力の下での中間ディスク６５３との適切な係合を確実にしながら、機構のサイズ及び重量を減少するように最小化される。

駆動ドグ１６５２Ａは、駆動ドグ１６５２Ｂと同じであるので、駆動ドグ１６５２Ａの特性のみがさらに詳細に検討される。駆動ドグ１６５２Ａの説明は、駆動ドグ１６５２Ｂに直接的に適用可能であるので、説明は駆動ドグ１６５２Ｂに関して繰り返されない。

駆動ドグ１６５２Ａは、第１の部分１６５２Ａ１及び第２の部分１６５２Ａ２を有する。第１の部分１６５２Ａ１は、遠位端表面１６５６から第２の部分１６５２Ａ２に遠位に延びる。第２の部分１６５２Ａ２は、第１の部分１６５２Ａ１から遠位方向に延びる。

駆動ドグ１６５２Ａの第１の部分１６５２Ａ１は、３次元長方形であり、したがって、遠位端表面１６５６から伸びる４つの真っ直ぐな側部、例えば、図１６Ｄの側部１６５２ｓ２、１６５２ｓ４を有する。ここでは、真っ直ぐは、駆動ドグ１６５２Ａの長手方向軸並びにｘ軸１６７１及びｙ軸１６７０の一方を含む平面と実質的に平行であることを意味する。選択される軸は、検討されている３次元長方形の側部に依存する。実質的に平行は、製造公差内で平行であることを意味する。

第２の部分１６５２Ａ２（図１６Ｄ）は、曲面である反対側の側部１６５２ｃｙｌ２、１６５２ｃｙｌ４を含む。１つの態様では、曲面は、円形断面の一部、例えば、円柱１６５８の外面の一部である。側面１６５２ｃｙｌ２、１６５２ｃｙｌ４は、境界１６５２ｅ１、１６５２ｅ２を含み且つ図１６Ｄの外に拡がる２つの平行平面によって交差される円柱の一部の外面である。したがって、側面１６５２ｃｙｌ２、１６５２ｃｙｌ４は、曲面である。

１つの態様では、円柱１６５８は、０．１２５インチの直径を有する。円柱１６５８の軸は、図１６Ｄから外に延びる。この態様では、第２の部分１６５２Ａ２の他の２つの側壁は真っ直ぐな側部である。

１つの態様では、駆動出力ディスク５４５は、射出成形されたディスクである。駆動出力ディスク５４５は、ポリカーボネート、ポリフェニルスルホン（ＰＳＵ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）等から作られることができる。

図１７Ａは、無菌アダプタアセンブリ２５０の他の図である。無菌ドレープ（図示せず）が、リム１７５１に固定して取付けられる、例えば、両面テープによって付けられる。無菌ドレープは、既知であるので、さらに詳細には記載されない。例えば、これらの全てが参照により本明細書に援用される、米国特許第ＵＳ ７，６６６，１９１ Ｂ２号（２００５年１２月２０日出願）、米国特許第ＵＳ７，６９９，８５５ Ｂ２号（２００６年３月３１日出願）、米国特許出願公開第ＵＳ２０１１／０２７７７７５Ａ１号（２０１０年８月１２日出願）、及び米国特許出願公開第ＵＳ２０１１／０２７７７７６Ａ１号（２０１０年８月１２日出願）を参照。無菌ドレープは、外科処置の間に滅菌野を維持するためにシステム２００の少なくとも一部を覆う一方、無菌アダプタアセンブリ２５０はまた、手術器具２６０とその関連付けられる器具マニピュレータアセンブリ２４０との間の正確な機械的なインタフェースと併せて効率的且つシンプルな器具交換を提供する。

上述のように、可動ボディ６５１Ｃは、可動ボディ６５１Ｃが近位及び遠位方向に動くことができるように、すなわち、無菌アダプタフレームに対して第１の方向及び第１の方向に反対の第２の方向に動くことができるように、無菌アダプタフレーム６５１に取り付けられる。図１７Ａでは、可動ボディ６５１Ｃは、最遠位位置にある。可動ボディ６５１Ｃは、複数の中間ディスク６５３Ｐの各中間ディスク６５３のための受部を含む。可動ボディ６５１Ｃはまた、複数のハード停止部受部１７５７を含む。各中間ディスク６５３は、円筒ボディを有する。

１つの態様では、無菌アダプタフレーム６５１、可動ボディ６５１Ｃ、及び複数の中間ディスク６５３Ｐのそれぞれは、射出成形によって作られる。無菌アダプタフレーム６５１、可動ボディ６５１Ｃ、及び複数の中間ディスク６５３Ｐに対する適切な材料は、ポリカーボネート、ポリフェニルスルホン（ＰＳＵ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）等を含む。

各中間ディスク６５３は、可動ボディ６５１Ｃの対応する受部に取り付けられる。各中間ディスク６５３は、受部の中で回転することができ且つ受部の中で遠位及び近位に動くことができる。図１７Ａでは、中間ディスク６５３は再遠位位置にある。図１７Ｂは、中間ディスク受部１７６６及び中間ディスク６５３を示す可動ボディ６５１Ｃの一部の拡大図である。中間ディスク６５３は、ディスク６５３の外側側面から延び且つディスク６５３の近端表面から延びるタブ１７６７を有する（図１８Ａ参照）。中間ディスク６５３は、中間ディスクハード停止部１７６１に関連付けられると言われている。これは、タブ１７６７がハード停止部１７６１に接触し、接触すると、中間ディスク６５３の回転が停止されることを意味する。

手術器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に取り付けられるとき、中間ディスク６５３は、可動ボディ６５１Ｃに対して近位に変位する。この位置では、タブ１７６７の最遠位部分、タブ１７６７の底部は、ハード停止部１７６１の最近位部分、停止部１７６１の上部より上にあるので、中間ディスク６５３は、自由に回転し、ハード停止部１７６１と接触しない。

図１８Ａ及び１８Ｂは、中間ディスク６５３の中間被駆動インタフェース６５５（図１８Ａ）及び中間駆動インタフェース７５６（図１８Ｂ）の図である。中間被駆動インタフェース６５５（図１８Ａ）は、中間ディスク６５３の近位端部にある。中間被駆動インタフェース６５５は、第１のアライメント受部及び第２のアライメント受部を含む。この態様では、第１のアライメント受部は、中心ポスト受部１８５３及びタブ受部１８５４の組み合わせである。第２のアライメント受部は、ピン受部１８５５である。

中心ポスト受部１８５３及びタブ受部１８５４の組み合わせは、ポスト１６５３及びタブ１６５４が受部１８５３及び１８５４とそれぞれ位置合わせされるとき、中心ポスト１６５３とタブ１６５４の組み合わせと係合するように構成される。同様に、ピン受部１８５５はピン１６５５と、２つが位置合わせされるとき、係合するように構成される。したがって、駆動出力ディスク５４５はただ、ディスク５４５のアライメント要素が中間ディスク６５３のアライメント受部と位置合わせされるとき、１方向に中間ディスク６５３と係合することができる。

中間被駆動インタフェース６５５はまた、２つの駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂを含む。図１８Ａに示されるように、駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂは、中間ディスク６５３のｙ軸１８７０及び長手方向軸（図示せず）を含む平面に対して鏡面対称性を有する。中間ディスク６５３の長手方向軸は、両軸１８７０及び１８７１と垂直である。

駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂのそれぞれは、中間ディスク６５３のｘ軸１６７１及び長手方向軸を含む平面に対して鏡面対称性を有する。この平面は、駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂのそれぞれを二分する。

各駆動ドグ受部は、中間ディスク６５３の長手方向軸から同じ距離Ｒｒｃｐｔである内側縁部表面を有する。内側縁部表面は、以下により完全に説明されるように、駆動ドグ受部の第３の側部を形成する。駆動ドグ受部１８５２Ａは、駆動ドグ受部１８５２Ｂと同じであるので、駆動ドグ受部１８５２Ａの特性のみがさらに詳細に検討される。駆動ドグ受部１８５２Ａの説明は、駆動ドグ受部１８５２Ｂに直接的に適用可能であるので、説明は駆動ドグ受部１８５２Ｂに関して繰り返されない。

駆動ドグ受部１８５２Ａは、４つの側部によって境界される。１つの態様では、第１の側部が存在せず、したがって第１の側部は開放していると言われる。開放側壁の使用は、単なる例示であって、限定することを意図するものではない。幾つかの態様では、第１の側壁は固体側壁であることができる。第２及び第４の側部は、第１の側部に垂直である壁である。第３の側部は、第２及び第４の側部に垂直である壁である。したがって、この態様では、駆動ドグ受部１８５２Ａは、中間ディスク６５３の外側近位縁部表面１８５６から遠位に中間ディスク６５３の中に駆動ドグ受部１８５２Ａの底部表面１８５７まで延びる３つの壁によって境界される。開放側の反対側である第３の壁は、外側近位縁部表面１８５６から底部表面１８５７まで延びる真っ直ぐな壁である。２つの対向する壁、第２及び第４の壁は、以下に記載されるように、２つの部分、真っ直ぐな壁部分、及び傾斜した壁部分を有する。

図１８Ｃは、ｘ軸１８７１に垂直な中心線に沿って切られた駆動ドグ受部１８５２Ａの断面図である。駆動ドグ受部１８５２Ａは、第１の部分１８５２Ａ１及び第２の部分１８５２Ａ２に分けられる。第１の部分１８５２Ａ１は、中間ディスク６５３の中に外側近位表面１８５６から第２の部分１８５２Ａ２に延びる。第２の部分１８５２Ａ２は、中間ディスク６５３の中に第１の部分１８５２Ａ１から駆動ドグ受部１８５２Ａの底部表面１８５７にさらに延びる。

駆動ドグ受部１８５２Ａの第１の部分１８５２Ａ１を境界する対向する壁は、真っ直ぐな壁１８５２ｓ２、１８５２ｓ４である。典型的には、第１の部分１８５２Ａ１の高さは、駆動出力ディスク５４５の遠位縁部表面と中間ディスク６５３の近位縁部表面との間に多少のスペースがあるように、駆動ドグ１６５２Ａの部分１６５２Ａ１の高さより小さい。

第２の部分１８５２Ａ２（図１８Ｃ）は、くさび形状の外側側面の一部である２つの対向する側壁１８５２ｗ２、１８５２ｗ４によって境界される、すなわち、側部１８５２ｗ２、１８５２ｗ４は傾斜平面である。側壁１８５２ｗ２、１８５２ｗ４は、角度αを成す。側面１８５２ｗ２、１８５２ｗ４は、２つの平行平面、例えば、線１８５２ｅ１を含む平面及び底部表面１８５７を含む平面によって、横切られるくさび形状の表面部分である。これらの平面の両方は、図１８Ｃの外に拡がる。

１つの態様では、くさびの部分は、駆動ドグ１６５２Ａの遠位端部が受部１８５２に完全に挿入されるとき、駆動ドグ１６５２Ａの遠位端鏡面が底部表面１８５７に接触せず、円柱１６５８の円柱状側壁部分が傾斜側壁１８５２ｗ２、１８５２ｗ４に接触するように、選択される。１つの態様では、円柱１６５８の０．１２５直径に対して、角度αは３０度であるので、側壁１８５２ｗ２、１８５２ｗ４は、３０度くさび形状の側部の部分である。

無菌アダプタアセンブリ２５０が、器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けられるとき、中間ディスク６５３上の中間被駆動インタフェース６５５の配向に対する駆動出力ディスク５４５上の駆動インタフェース５５７の配向は知られていない。しかし、２つのインタフェースの相対配向にかかわらず、駆動出力ディスク５４５へのプリロード力は、中間ディスク６５３が可動ボディ６５１Ｃの受部１７６６（図１７Ｂ）において最遠位位置に位置するように、例えば、インタフェースディスク６５３が第１の軸方向位置にあるように、中間ディスク６５３を遠位に押す。以下により完全に説明されるように、手術器具２６０が、無菌アダプタアセンブリ２５０に取り付けられるとき、インタフェースディスク６５３は、第２の軸方向位置に近位に変位する。

上述のように、プランジャ５４６が、無菌アダプタアセンブリ２５０を器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けることによって押し下げられた後、駆動出力ディスク５４５が回転する。駆動出力ディスク５４５及び中間ディスク６５３は、接触し且つ部分的に結合されているので、駆動出力ディスク５４５の回転は中間ディスク６５３を回転させる。したがって、インタフェース５５７及び６５５のいずれかが位置がそろい係合する、又は中間ディスク６５３のタブ１７６７がハード停止部１７６１と接触する。タブ１７６７がハード停止部１７６１と接触するとき、中間ディスク６５３の回転は、停止される。インタフェース５５７及び６５５が係合しておらず、中間ディスク６５３の回転が停止されるとき、駆動出力ディスク５４５は、２つのインタフェースが係合するまで回転し続ける。したがって、結果は、ディスク５４５及び６５３が結合され駆動出力ディスク５４５の回転がハード停止部１７６１で停止されることである。制御システムは、駆動出力ディスク５４５の配向を決定するために、駆動出力ディスク５４５の回転の停止を使用する。２つのディスクがハード停止部１７６１に達する前に係合する場合、ハード停止部１７６１に到達されるとき、２つの係合したディスクの回転は停止されることに留意されたい。

図１８Ｄは、駆動出力ディスク５４５上の駆動インタフェース５５７が中間ディスク６５３上の中間被駆動インタフェース６５５と部分的に結合された後の軽プリロード力下で駆動ドグ受部１８５２Ａに挿入された駆動ドグ１６５２Ａを示す断面図である。上述のように、駆動ドグ１６５２Ａは、真っ直ぐな側部を持つ第１の部分１６５２Ａ１を有する。第１の部分１６５２Ａ１の真っ直ぐな側部は、上述のように、第２の部分１６５２Ａ２、円柱状先端部と一体になる。駆動ドグ受部１８５２Ａはまた、真っ直ぐな内部側壁を持つ第１の部分１８５２Ａ１を有する。第１の部分１８５２Ａ１は、これもまた上述のように、テーパ状内部壁と持つ第２の部分１８５２Ａ２と一体になる。

駆動ドグ１６５２Ａの遠位部分の２つの側部上の曲面及び駆動ドグ受部１８５２Ａ２の遠位部分の対応する２つの側部の傾斜側壁（ここで傾斜側壁は曲がった側面に接する）は、単なる例示であって、限定することを意図するものではない。駆動ドグ１６５２Ａの遠位部分及び駆動ドグ受部１８５２Ａ２の対応する遠位壁部分の他の表面が、高プリロード力下、第２のプリロード力下で、外科処置で使用されるトルクレベルに対して駆動出力ディスク５４５と中間ディスク６５３との間で回転方向にゼロバックラッシュがある限り、且つ２つのディスクの間のインタフェースが角度位置ずれを補償する限り、使用されることができる。

受部１８５２Ａのテーパ状壁部及び駆動ドグ１６５２Ａの遠位先端１６５２Ａ２の円柱状表面に起因して、２つのディスクが部分的に結合されながらトルク／運動が駆動出力ディスク５４５に加えられるとき、２つのディスクが適切に機能するように、適切な力が駆動出力ディスク５４５及び中間ディスク６５３を定位置に保つために必要とされる。この力がないとき、駆動出力ディスク５４５及び中間ディスク６５３は、加えられたトルクがそれらを離して駆動するので、分離することができる。

軽プリロード力下でこの分離を防ぐために、両方の駆動ドグ１６５２Ａ及び駆動ドグ受部１８５２Ａは、上述のように、真っ直ぐな壁を持つ第１の部分を有する。駆動ドグ１６５２Ａ及び駆動ドグ受部１８５２Ａがトルク下で分離し始めるとき、真っ直ぐな壁部分は、図１８Ｃに示されるように互いに接触する。このポイントにおいて、駆動ドグ１６５２Ａ及び駆動ドグ受部１８５２Ａはもはやそれら自体を離して駆動することができず、運動は、バックラッシュの既知の又は制御されたレベルで且つ駆動ドグ１６５２Ａが完全に駆動ドグ受部１８５２Ａに挿入及び結合されることなしに、続くことができる。１つの態様では、軽プリロード力下で、バックラッシュの既知のレベルは１．１３度である。したがって、駆動出力ディスク５４５と中間ディスク６５３との間の部分的な結合は、軽プリロード力下でバックラッシュの既知のレベルを有する。

また、図１８Ｄに示されるように、シャフト駆動ディスク５４５と中間ディスク６５３によって駆動されるシャフトとの間の位置ずれの小さい量が、許容されることができる。加えて、角度位置ずれが、図１８Ｄのページの中に入る及び同ページから出る一体になっている円柱１６５８の軸によって定められる方向に許容されることができる。

駆動ドグ１６５２Ａ及び駆動ドグ受部１８５２Ａが、いかにより完全に説明されるように、高プリロード力、例えば、第２のプリロード力下、互いに係合されるとき、２つのディスクの間のインタフェースにバックラッシュは無い。第２のプリロード力は、トルク／運動が与えられるとき駆動ドグ１６５２Ａ及び駆動ドグ受部１８５２Ａが物理的に離れて後退すること及び分離することを防ぐのに十分である。したがって、このジョイントは、バックラッシュなしにトルク／運動を伝達することができる。第２のプリロード力下で、駆動出力ディスク５４５と中間ディスク６５３との間の結合は、外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロバックラッシュを有する。

図１８Ｂは、中間ディスク６５３の遠位端部上の中間駆動インタフェース７５６のより詳細な図である。中間駆動インタフェース７５６は駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂ、及び係合構造１８６３を含む。

駆動ドグ１８６２Ａ及び１８６２Ｂのそれぞれは、駆動ドグ１６５２Ａ及び１６５２Ｂのそれぞれと均等である構造である。具体的には、駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂのそれぞれは、遠位端表面１８６６から遠位に延びる。駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂのそれぞれの内側縁部が、遠位端表面１８６６の長手方向軸から同じ半径方向距離である。また、各駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂは、遠位端表面１８６６の円周縁部に隣接する。半径方向に等距離の駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂの及び円周縁部に隣接する駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂの配置の組み合わせは、駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂが、トルク／運動を被駆動ディスク９６４に効率的に伝達することを可能にする。

図１８Ｂに示されるように、駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂは、中間ディスク６５３のｘ軸１８７１及び長手方向軸（図示せず）を含む平面に対して鏡面対称性を有する。中間ディスク６５３の長手方向軸は、軸１８７０及び軸１８７１の交差部において両方の軸１８７０及び１８７１に垂直である。

駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂのそれぞれは、ｙ軸１８７０及び長手方向軸（図示せず）を含む平面に対して鏡面対称性を有する。この平面は、駆動ドグを二分する。

駆動ドグ１８６２Ａは、駆動ドグ１８６２Ｂと同じであるので、駆動ドグ１８６２Ａの特性のみがさらに詳細に検討される。駆動ドグ１８６２Ａの説明は、駆動ドグ１８６２Ｂに直接的に適用可能であるので、説明は駆動ドグ１８６２Ｂに関して繰り返されない。

駆動ドグ１８６２Ａの円筒形側壁部分及び駆動ドグ１８６２Ｂの真っ直ぐな壁部分は駆動ドグ１６５２Ａの対応する部分と同じであるので、これらの部分の説明はここでは繰り返されない。図１８Ｂに示されるように、リップ１８６２Ｌが、駆動ドグ１８６２Ａの第２の部分の遠位端部から半径方向外向きに延びる。２つの側壁１８６２ｓ２、１８６２ｓ４が側壁１８６２ｓ１に垂直であり、リップ１８６２Ａ１は側壁１８６２ｓ１から半径方向外向きに延びる。リップ１８６２Ｌは、中間ディスク６５３を可動ボディ６５１Ｃの中に保持する保持特徴部である。

係合構造１８６３は、この態様では、開放３次元構造である。開放３次元構造は、この態様では、中間ディスク６５３の長手方向軸及び軸１８７１を含む平面に対して鏡面対称性を有する。ここでは、開放３次元構造は、閉鎖された周囲を有さない３次元構造、すなわち、外側表面が内側側面と交わるところに開放部がある、ことを意味する。図１８Ｄの例では、開放３次元構造は、２つの部分−概して３次元文字Ｃ形状構造１８６３Ｃ及び２つの壁１８６３Ａ、１８６３Ｂを含む。再び、ここでは、概して３次元文字Ｃ形状構造が、構造を見る人によって３次元文字Ｃ形状構造として認識される３次元構造である。

３次元文字Ｃ形状構造１８６３Ｃは、高さ、第１の端部１８６３Ｃ１、及び第２の端部１８６３Ｃ２を有する。構造１８６３Ｃの高さは、中間ディスク６５３の遠位面と呼ばれることができる、中間ディスク６５３の遠位端表面１８６３から、構造１８６３Ｃの最遠位端面又は最遠位縁部に遠位に延びる。第１の端部１８６３Ｃ１及び第２の端部１８６３Ｃ２は、Ｃ形状構造１８６３Ｃの開放部を境界する。軸１８７１は、この態様では、第１の端部１８６３Ｃ１及び第２の端部１８６３Ｃ２から等距離であるとともに、Ｃ形状構造１８６３Ｃの中心線である。

Ｃ形状構造１８６３Ｃは、円形トラックである開放３次元構造の例である。円形トラックは、第１の高さ、第１の端部、及び第２の端部を有する第１の周方向部分、例えば、Ｃ形状構造のボディを含む。円形トラックはまた、第１の周方向部分の第１と第２の端部との間に延びる第２の円周方向部分、例えば、Ｃ形状構造の端部の間のギャップを含む。第２の円周方向部分は、第２の高さを有する。第２の高さは、第１の高さより小さい。円形トラックの中心線は、円形トラックの中心を通って延び且つ第１及び第２の端部から等距離である。

壁１８６３Ａは、第１の端部１８６３Ｃ１に当接し、遠位端表面１８６６の円周縁部に向かって延びる。壁１８６３Ｂは、第２の端部１８６３Ｃ２に当接し、遠位端表面１８６６の円周縁部に向かって延びる。壁１８６３Ａ及び壁１８６３Ｂは、同じ高さを有する。壁１８６３Ａ及び壁１８６３Ｂの高さは、中間ディスク６５３の遠位端表面１８６３から壁１８６３Ａの及び壁１８６３Ｂの最遠位端表面又は最遠位縁に遠位に延びる。壁１８６３Ａ及び壁１８６３Ｂの高さは、Ｃ形状構造１８６３Ｃの高さより小さい。

図１８Ａ及び１８Ｂに示されるように、駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂを二分する軸、すなわちｘ軸１８７１は、駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂを二分する軸と垂直である。全てのディスクが、ディスクスタック１４００にあるように係合されるとき、中間ディスク６５３及び被駆動ディスク９６４に対して許容される回転の軸は、中間ディスク６５３及び駆動ディスク５４５に対して許容される回転の軸に対して９０度である。別の言い方をすれば、中間ディスク６５３の駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂのそれぞれは、駆動ドグ受部１８５２Ａ、１８５２Ｂのそれぞれが第１の平面によって二分されるように、配置される。中間ディスク６５３の駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂのそれぞれは、駆動ドグ１８６２Ａ、１８６２Ｂのそれぞれが第２の平面によって二分されるように、配置される。第１の平面は、第２の平面に垂直である。

中間ディスク６５３と駆動出力ディスク５４５との間のインタフェースの結合は、第１のジョイントを形成する一方、中間ディスク６５３と被駆動ディスク９６４との間のインタフェースの結合は、第２のジョイントを形成する。これらの２つの作動ジョイントが組み合わさって、システムが回転し、運動／トルクを伝達するとき、角度位置ずれを調整する。２つのジョイントは、Ｕジョイントのセットのように働く。

図１９Ａは、被駆動ディスク９６４の近位端部上の被駆動インタフェース９８０の図である。被駆動インタフェース９８０は、係合受部１９６３Ｃ、駆動ドグ受部１９５２Ａ、１９５２Ｂ、及び回転不能化要素１９８０を含む。以下により完全に説明されるように、回転不能化要素１９８０は、回転ロック機構１９８１を含む。

駆動ドグ受部１９５２Ａ、１９５２Ｂは、被駆動ディスク９６４のｘ軸１９７１及び長手方向軸（図示せず）を含む平面に対して鏡面対称性を有する。被駆動ディスク９６４の長手方向軸は、軸１９７０及び軸１９７１の交差部に垂直である。駆動ドグ受部１９５２Ａ、１９５２Ｂのそれぞれは、被駆動ディスク９６４のｙ軸１９７０及び長手方向軸を含む平面に対して鏡面対称性を有する。この平面は、駆動ドグ受部を二分する。各駆動ドグ受部は、被駆動ディスク９６４の長手方向軸から同じ距離Ｒｒｃｐｔ２である内側縁部表面を有する。駆動ドグ受部１９５２Ａは、駆動ドグ受部１９５２Ｂと同じであるので、駆動ドグ受部１９５２Ｂの特性のみがさらに詳細に検討される。駆動ドグ受部１９５２Ｂの説明は、駆動ドグ受部１９５２Ａに直接的に適用可能であるので、説明は駆動ドグ受部１９５２Ａに関して繰り返されない。

駆動ドグ受部１９５２Ｂは、４つの側部によって境界されることができる。第２及び第４の側部は、第１の側部に垂直である壁である。第３の側部は、第２及び第４の側部に垂直である壁である。しかし、この態様では、４つの壁の第１が無いので、開放第１の側部と称される。開放側壁の使用は、単なる例示であって、限定することを意図するものではない。いくつかの態様では、第１の側部は、固定側壁であることができる。

したがって、この態様では、駆動ドグ受部１９５２Ｂは、それぞれ被駆動ディスク９６４の外側近位縁部表面１９５６から駆動ドグ受部１９５２Ｂの底部表面１９５７に延びる３つの壁によって境界される。開放側部の反対側にある第３の壁は、外側近位縁部表面１９５６から底部表面１９５７に延びる真っ直ぐな壁１９５２ｓ３である。２つの対向する壁、第２及び第４の壁は、２つの部分、真っ直ぐな壁部分１８５２ｓ２、１９５２ｓ４、及び傾斜壁部分１９５２ｗ２、１９５２ｗ４を有する。

したがって、駆動ドグ受部１９５２Ｂは、第１の部分１９５２Ｂ１及び第２の部分１９５２Ｂ２に分けられる。第１の部分１９５２Ｂ１は、被駆動ディスク９６４の中に外側近位縁部表面１９５６から第２の部分１９５２Ｂ２に延びる。第２の部分１９５２Ｂ２は、被駆動ディスク９６４の中に第１の部分１９５２Ｂ１から駆動ドグ受部１９５２Ｂの底部表面１９５７にさらに延びる。駆動ドグ受部１９５２Ｂの他の特性は、駆動ドグ受部１８５２Ａに対して上述された特性と同じであるので、説明は駆動ドグ受部１９５３Ｂに適用可能であり、ここでは繰り返されない。

係合受部１９６３は、この態様では、被駆動ディスク９６４の近位端部に形成された開放３次元溝部を含む。開放３次元溝部は、被駆動ディスク９６４の中に外側近位縁部表面１９５６から遠位に延びる。ここでは、開放３次元溝部は、閉鎖された内側及び外側周囲を有さない３次元溝部を意味する。図１９Ａの例では、開放３次元溝部は、幅及び深さを有する概して３次元文字Ｃ形状溝部１９６３Ｃである。

３次元文字Ｃ形状溝部１９６３Ｃは、第１の端部１９６３Ｃ１及び第２の端部１９６３Ｃ２を有する。第１の端部１９６３Ｃ１及び第２の端部１９６３Ｃ２は、回転不能化要素１９８０から第１のギャップ１９６３Ａ及び第２のギャップ１９６３Ｂそれぞれによって分離されている。

この態様では、回転不能化要素１９８０は、一方の端部に回転ロック機構１９８１を持つたわみ部１９８０Ｆを含む。この態様では、たわみ部１９８０Ｆは、被駆動ディスク９６４の近位端部の中心領域から被駆動ディスク９６４の側壁に向かって半径方向外向きに延びる。中心領域は、Ｃ形状溝部１９６３によって境界される。回転ロック機構１９８１は、たわみ部１９８０Ｆの端部から遠位方向に延びる。回転ロック機構１９８１の最遠位端部は、ディスク９６４の側壁の一部を形成する。回転ロック機構１９８１の最位遠位端部は、この態様では、タングである。

図１９Ｂは、被駆動インタフェースアセンブリ９６１のボディ１９８５の一部を示す。ボディ１９８５は、被駆動ディスク受部１９８６を含む。複数のギア歯１９８７が、被駆動ディスク受部１９８６の底部表面から近位方向に延びる。ボディ１９８５は、複数の被駆動ディスク９６４Ｐの各被駆動ディスク９６４のための被駆動ディスク受部１９８６を含む。

伝動ユニット９６５のシャフト１４６６が、被駆動ディスク受部１９８６の中に延びる近端部を有する。被駆動ディスク９６４は、被駆動ディスク９６４が被駆動ディスク受部１９８６の中に位置し且つ被駆動ディスク受部１９８６内で回転できるように、シャフト１４６６の近位端部に取り付けられる。

手術器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に最初に取り付けられるとき、被駆動インタフェースアセンブリ９６１の被駆動ディスク９６４は、中間ディスク６５３が自由に回転できるように、無菌アダプタアセンブリ２５０の中の中間ディスク６５３を可動ボディ６５１Ｃに対して近位に押す、例えば、中間ディスク６５３が回転するときタブ１７６７がもはやハード停止部１７６１と接触しないように、中間ディスク６５３のタブ１７６７が近位に動かされる。典型的には、手術器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に最初に取り付けられるとき、無菌アダプタアセンブリ２５０の中間ディスク６５３の駆動インタフェース７５６は、被駆動ディスク９６４の被駆動インタフェース９８０と位置合わせされていない。したがって、中間ディスク６５３及び被駆動ディスク９６４は係合されていない。図２０Ａは、中間ディスク６５３及び被駆動ディスク９６４が部分的に接触している、すなわち、部分的に結合されているときの切断図を示す。

中間ディスク６５３及び被駆動ディスク９６４が接触し且つ部分的に結合されるとき、Ｃ形状構造１８６３ＣはＣ形状溝部１９６３Ｃの中に部分的に挿入される。しかし、壁１８６３Ａはギャップ１９６３Ａと位置合わせされず、壁１９６３Ｂはギャップ１９６３Ｂと位置合わせされていない。したがって、Ｃ形状構造１８６３のみが、壁１９６３Ａ、１９６３Ｂが被駆動ディスク９６４の近位外側縁部表面１９５６に接触するまで、Ｃ形状溝部１９６３Ｃに入る。

Ｃ形状構造１８６３の一部が、たわみ部１９８０Ｆの上に載り、たわみ部１９８０Ｆ遠位方向に曲がらせる。たわみ部１９８０Ｆの曲がりは、タング１９８１Ｔが被駆動受部１９８６の底部表面上の歯１９８７と係合するように、回転ロック機構１９８１を遠位に動かす。タング１９８１Ｔの歯１９８７との係合は、被駆動ディスク９６４が回転するのを防ぐ。

したがって、被駆動ディスク９６４が、静止して保持され且つ中間ディスク６５３が回転されるとき、壁１８６３Ａ及び１８６３Ｂは、ギャップ１９６３Ａ及び１９６３Ｂそれぞれと位置合わせされるようになり、プリロード力が、Ｃ形状構造１８６３ＣをＣ形状溝部１９６３Ｃの中に完全に挿入させ且つ壁１８６３Ａ及び１８６３Ｂをギャップ１９６３Ａ及びギャップ１９６３Ｂの中にそれぞれ挿入させる。また、駆動ドグのそれぞれは、対応する駆動ドグ受部の中に挿入される。Ｃ形状構造１８６３Ｃは、もはやたわみ部１９８０Ｔを押していないので、たわみ部１９８０Ｔは曲がっていない状態に戻る（図２０Ｂ）。これは、タング１９８１Ｔを歯１９８７から係合解除させるので、被駆動ディスク９６４は回転することができる。したがって、被駆動ディスク９６４は、トルクがシャフト１４６６に伝達されるように、中間ディスク６５３と結合されている。

たわみ部１９８０Ｆは、単なる例示であり限定することを意図するものではない。例えば、バネ荷重をかけられたピンが、中間ディスク６５３及び被駆動ディスク９６４が結合されるまでＣ形状構造１８６３がピンを押し下げるように、被駆動ディスク９６４に含まれることができる。押し下げられたピンは、一端にタングを含む被駆動ディスク９６４の遠位端部にたわみ部を押すことができる。タングは、たわみ部への力が除去されるまで、歯１９８７に係合する。代替的には、バネ荷重をかけられたピンは、回転を防ぐために歯１９８７に係合することができる。

手術器具２６０が、無菌アダプタアセンブリ２５０に取り付けられ且つ中間ディスクが被駆動ディスクと結合された後、運動／トルクは、駆動ユニットアセンブリ５４１から手術器具２６０の伝動ユニットに伝達されることができる。しかし、上述のように、スプリング１６０１の圧縮によって供給される第１のプリロード力下では、多少のバックラッシュがディスクスタック１４００にある。

第１のプリロード力下で、中間ディスク６５３と被駆動ディスク９６４との間の結合及び駆動出力ディスク５４５と中間ディスク６５３との間の結合は、２つのディスクを位置合わせさせるのに必要なトルクレベルに対して既知の非ゼロバックラッシュを有する。しかし、より低いトルクレベルに対して、駆動出力ディスク５４５と中間ディスク６５３との間の部分的な結合はゼロバックラッシュを有する。中間ディスク６５３と被駆動ディスク９６４との間の結合及び駆動出力ディスク５４５と中間ディスク６５３との間の結合のバックラッシュを外科処置で使用されるトルクレベルに対してゼロに減少させるために、プリロード力が、第１のプリロード力から第２のプリロード力にプリロードアセンブリ７８０を使用して変更される。

図２１は、挿入アセンブリ３３１の１つの態様のより詳細な図である。挿入アセンブリ３３１は、フレーム２１１０、中間キャリッジ２１２０、及び遠位キャリッジ２１３０を含む。中間キャリッジ２１２０は、フレーム２１１０のボールスクリュー２１１１に載る。１つの態様では、ボールスクリュー２１１１は、６ｍｍピッチを有し、したがってバックドライブ可能である。中間キャリッジ２１２０は、遠位キャリッジ２１３０を駆動する金属ベルト２１２１を含む。遠位キャリッジ２１３０は、器具マニピュレータアセンブリ２４０の器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に取り付けられる。遠位キャリッジ２１３０は、１つの態様では、中間キャリッジ２１２０の２倍遠くに動く。

図２２Ａ及び２２Ｂは、プリロードアセンブリ７８０をより詳細に示す。図２２Ａ及び２２Ｂでは、手術器具２６０は無菌アダプタアセンブリ２５０に取り付けられている。しかし、説明をし易くするために、手術器具２６０は図２２Ａ及び２２Ｂに示されていない。手術器具の遠位端部は、例えば、エントリガイド２７０の経路への入り口に配置される。

最初に、図２２Ａに示されるように、プリロードアセンブリ７８０のカムフォロアアセンブリ２２８３が、中間キャリッジ２１２０上のプリロードトラック２２２５の谷部に配置される、例えば、プリロードトラック２２２５の第１の場所に配置される。プリロードトラック２２２５は、中間キャリッジ２１２０上に取り付けられる。谷部は、プリロードトラック２２２５の近位端部に位置する。カムフォロアアセンブリ２２８３は、プリロードアセンブリ７８０のアーム２２８２の第１の端部に回転可能に接続される。アーム２２８２の第２の端部が、モータパックブラケット２２８１に接続される。モータパックブラケット２２８１は、モータパック１５４１に付けられる。したがって、アーム２２８２は、モータパック１５４１に結合される。図２２Ａ及び２２Ｂでは、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１は、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１内の特徴及び要素が見えるように、透明である。上述のように、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１は、遠位キャリッジ２１３０に付けられている。

第１の場所では、各駆動出力アセンブリ５４３の軽プリロードスプリング１６０１が圧縮されており、第１のプリロード力がディスクスタック１４００の各ディスクに加えられる。手術装置アセンブリ３００が第１の場所（図２２Ａ）から第２の場所（図２２Ｂ）に挿入アセンブリ３３１によって距離Ｚｌｏａｄ遠位に動かされるとき、器具マニピュレータハウジング７４１は距離Ｚｌｏａｄ動かされる。

その上にカムフォロアアセンブリ２２８３が回転可能に取り付けられる、ピボットピン２２８４が、器具マニピュレータアセンブリ２４０の器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に結合される。したがって、挿入アセンブリ３３１が、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１を遠位に距離Ｚｌｏａｄ動かすとき、ピボットピン２２８４は、カムフォロアアセンブリ２２８３を同じ距離Ｚｌｏａｄ動かす。１つの態様では、距離Ｚｌｏａｄは３．８５インチである。

ホイール２２８３Ｗがカムフォロアアセンブリ２２８３の第１の端部に取り付けられ、ホイール２２８３Ｗはプリロードトラック２２２５の上に乗る。したがって、カムフォロアアセンブリ２２８３が遠位に動くとき、ホイール２２８３Ｗはプリロードトラック２２２５の輪郭をたどる。しかし、プリロードトラック２２２５とピボットピン２２８４との間の距離が、カムフォロアアセンブリ２２８３遠位に動くとき、減少する。したがって、カムフォロアアセンブリ２２８３が、プリロードトラック２２２５の斜面２２２５Ｒを上がるとき、カムフォロアアセンブリ２２８３は、図２２Ａに示される第１の位置から図２２Ｂに示される第２の位置に回転し、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１によって動かされる距離より大きい距離モータパック１５４１を動かす。したがって、カムフォロアアセンブリ２２８３の回転は、モータパック１５４１を器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に対して所定距離遠位に変位させる。

カムフォロアアセンブリ２２８３に作用する力を理解するために、図２２Ｃの自由ボディ力線図が検討される。図２２Ｃは、カムフォロアアセンブリ２２８３の一部及びプリロードトラック２２２５の一部を示す。カムフォロアアセンブリ２２８３が、ホイール２２８３Ｗをプリロードトラック２２２５の斜面２２２５Ｒを上に動かすとき、プリロードトラック２２２５はプリロードトラック２２２５上でホイール力Ｆ＿ｗｈｅｅｌを加える。ホイール力Ｆ＿ｗｈｅｅｌはプリロードトラック２２２５に垂直である。力Ｆ＿ｗｈｅｅｌは、２つの垂直力−引っ込め力Ｆ＿ｒｅｔｒａｃｔ及び長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇで構成されている。引っ込め力Ｆ＿ｒｅｔｒａｃｔは、ユーザが手術装置アセンブリ３００を遠位に動かすために遠位方向に加える力である。代替的には、この力の一部又は全てが、ユーザが全力をかける必要がないように、モータによって加えられることができる。

カムフォロアアセンブリ２２８３が、第１の場所から第２の場所に動くとき、長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇに比例する力がカムフォロアアセンブリ２２８３によってアーム２２８２に伝達される。長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇに比例する力は、アーム２２８２及びモータパックブラケット２２８１を通じてモータパック１５４１に加えられる。

したがって、カムフォロアアセンブリ２２８３がトラック２２２５に沿って移動するとき、２つの作用が、カムフォロアアセンブリ２２８３によって実行される。カムフォロアアセンブリ２２８３が斜面２２２５Ｒを上に移動し且つ回転するとき、カムフォロアアセンブリ２２８３の回転は、モータパックを遠位に距離Ｚｌｏａｄより大きい距離押す、例えば、モータパック１５４１はある距離（Ｚｌｏａｄ＋Δ）動く。加えて、カムフォロアアセンブリ２２８３が斜面２２２５Ｒを上に動くとき、カムフォロアアセンブリ２２８３は、長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇに比例する力をモータパック１５４１に伝達し、このモータパックは次に、第２のプリロード力が駆動出力ディスク５４５に加えられるように第１及び第２のスプリング１６０１、１６０２を圧縮する。第２のプリロード力は、圧縮されたスプリング１６０１、１６０２によって提供される力の組み合わせである。圧縮されたスプリング１６０２によって提供される力は、圧縮されたスプリング１６０１によって提供される力より大きい。駆動出力ディスク５４５に加えられる第２のプリロード力は、ディスクスタック１４００の他のディスクのそれぞれに加えられる。上述のように、１つの態様では、第２のプリロード力は、３．０Ｌｂｆである。もちろん、これは、そうでなければスプリングが圧縮しないので、手術器具が設置されているときのみ当てはまる。

図２２Ｄ及び２２Ｅは、モータパック１５４１が、距離Ｚｌｏａｄ動かされた器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１の上部に対して追加の距離Δ動かされていることを示す。１つの態様では、距離Δは、０．２１２インチである。この態様では、図２２Ｄ及び２２Ｅは、カムフォロアアセンブリ２２８３が回転するときアーム２２８２の近位端部が動く距離が距離Δであることを示す。これは、単なる例示であって、限定することを意図するものではない。

他の実装では、カムフォロアアセンブリ２２８３は、ホイール２２８３Ｗが高さΔを有する斜面２２２５Ｒを移動するとき、アーム２２８２、したがってモータパック１５４１が距離Δより大きい距離動かされるように、異なる長さのモーメントアーム２２８３Ｍ１及び２２８３Ｍ２（図２３参照）を有することができる、又は代替的に、ホイール２２８３Ｗが高さΔを有する斜面２２２５Ｒを移動するとき、アーム２２８２、したがってモータパック１５４１が距離Δより小さい距離動かされるように、異なる長さのモーメントアーム２２８３Ｍ１及び２２８３Ｍ２（図２３参照）を有することができる。最終的に、図２２Ｄは、斜面２２２５Ｒが高さΔを有することを、例えば、ホイール２２８３Ｗが、第１の位置から第２の位置に動くとき、ホイール２２８３Ｗがトラック２２２５に垂直な方向に距離Δ変位することを示す。

図２２Ｆは、プリロードトラック２２２５の１つの態様の図である。プリロードトラック２２２５に関する寸法の１つの例が表２に与えられる。

プリロードトラック２２２５は、第１のプリロード力から第２のプリロード力に滑らかに上がるように構成される。図２３Ｇは、プリロードアセンブリ７８０がプリロードトラック２２２５上で第１の場所から第２の場所に遠位に動くときの引っ込め力のグラフである。曲線２２８０は、各挿入距離での引っ込め力を与える。引っ込め力は、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に近位方向に作用する。

この例では、第１の位置は、０．０インチの挿入距離であり、第２の位置は、３．８５インチの挿入距離である。引っ込め力は、０．０から約０．６インチまでだいたい直線的に増加し、次に約０．６から２．２インチまで減少した傾斜で直線的に増加する。約２．２から２．６インチで、力は、増加してピークに達し、次に、約３．８５インチでゼロ力まで徐々に小さくなる。３．８５インチの挿入距離において、２．３Ｌｂｆのプリロード力に達する。３．８５インチの挿入距離において、第２のプリロードスプリングが、この設計においてその最大値に圧縮され、したがって、遠位運動に追加の抵抗を与えない。この例では、器具先端は、カニューレから、４．８インチ以上の挿入深さで突出する。したがって、ディスクスタック１４００は、完全にプリロードをかけられ、器具先端がカニューレを出る前にバックラッシュは効果的にゼロに減らされる。

曲線２２８０では、この引っ込め力対挿入プロフィールを提供するトラックが機械加工される。機械加工は、曲線２２８０にしたがってプリロード力を滑らかに上げるプリロードトラックプロフィールを作り出す。曲線２２８０は、単なる例示であり、限定することを意図するものではない。この開示の観点では、当業者は、特定のプリロードスプリングアセンブリ並びに特定のカニューレ及び手術器具に対する引っ込め力対挿入距離を作ることができる。

図２３は、プリロードアセンブリ７８０のより詳細な図である。アーム２２８２は、カムフォロアアセンブリ２２８３のＬ形状ボディ２２８３Ｂの第１の端部２２８３Ａに回転可能に接続される第１の端部２８８２Ａを有する。アーム２２８２の第２の端部２２８２Ｂは、モータパックブラケット２２８１に接続される。モータパックブラケット２２８１は、モータパック１５４１に付けられる。

この態様では、第１のモーメントアーム２２８３Ｍ１は、ピボットピン２２８４で第２のモーメントアーム２２８３Ｍ２に垂直であり、同じ長さを有する。したがって、この態様では、長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇは、モータパック１５４１に加えられる。しかし、他の態様では、２つのモーメントアームは、垂直ではなくてもよい。モーメントアームが、垂直でない場合、又はモーメントアームが異なる長さを有する場合、モータパック１５４１に加えられる力は、長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇに比例する。各態様では、ボディ２２８３の形状は、２つのモーメントアームを収容するように且つ回転させ且つ長手方向力をモータパックに伝達するのに必要な強度を提供するように、選択される。

Ｌ形状ボディ２２８３Ｂの第２の端部２２８３Ｂは、ホイール２２８３Ｗに回転可能に接続される。ホイール２２８３Ｗは、プリロードトラック２２２５上に乗る。Ｌ形状ボディ２２８３Ｂの最高点が、ピボットピン２２８４に回転可能に接続される。ピボットピン２２８４は、器具マニピュレータアセンブリ２４０の器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に固定して取り付けられる。プリロードアセンブリ７４０の第１のモーメントアーム２２８３Ｍ１は、ホイール２２８３Ｗの回転の中心からＬ形状ボディ２２８３Ｂの最高点の回転の中心に延びる。プリロードアセンブリ７４０の第２のモーメントアーム２２８３Ｍ２は、アーム２２８２の第１の端部２２８２Ａの回転の中心からＬ形状ボディ２２８３Ｂの最高点の回転の中心に延びる。ピボットピン２２８４とトラック２２２５との間の距離は固定されているので、ホイール２２８３Ｗが遠位に斜面を上がって動くとき、カムフォロアアセンブリ２２８３は図２２Ｂに示されるように回転するので、モータパック１５４１は器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１に対して変位され、したがって、長手方向力Ｆ＿ｌｏｎｇがモータパック１５４１のスプリングアセンブリに加えられる。

図２３では、プリロードアセンブリ７８０はまた、プリロード解放機構を含む。プリロード解放機構は、プリロード解放ボタン２３８２、プリロード解放レバー２３８５、プリロード係合アーム２３８６、及びリターンスプリング（図示されないが、図４Ａ乃至４Ｈ参照）を含む。プリロード解放ボタン２３８２は、プリロード解放ボタンｎ４８２の例である。また、図２３に示されていないのは、プリロード解放レバー２３８５に時計回りのトルク（図２３に対して時計回り）を及ぼす、ピン２３８８に同心の、トーションスプリングである。これは、解放ボタン２３８２が押されない限り、プリロード解放レバー２３８５及びプリロード解放ボタン２３８２を解放されない位置（図示されている）に保つのに必要である。

プリロード係合アーム２３８６の第１の端部、近位端部が、ピボットピン２２８４に回転可能に結合される。ローリングピン２３８６Ｐが、プリロード係合アーム２３８６の第２の端部、遠位端部に取り付けられる。係合アーム２３８６の第２の端部のローリングピン２３８６Ｐの近位に、プリロード係合面２３８６Ｓがある。この態様では、係合面２３８６Ｓは、プリロードトラック２２２５の平らな部分に垂直である。プリロード係合アーム２３８６は、直線レールに結合される。

プリロード解放レバー２３８５の第１の端部、近位端部のフックが、係合アーム２３８６の第２の端部のローリングピン２３８６Ｐに係合される。プリロード解放ボタン２３８２は、プリロード解放レバー２３８５の第２の端部、遠位端部に結合される、例えば、接触する。プリロード解放レバー２３８５の第１と第２の端部との間に、プリロード解放レバーが、他のピボットピン２３８８に回転可能に取り付けられ、この他のピボットピンはプリロード解放レバー２３８５に対する支点として機能する。

この例では、支点が力点（プリロード解放ボタン２３８２によって供給される力）と作用点（フックとローリングピン２３８６Ｐとの間の結合部）との間にあるので、プリロード解放レバー２３８５は、第１種てこである。この例では、プリロード解放レバー２３８５は、第１種てことして実装されているが、これは単なる例示であって、限定することを意図するものではない。他の態様では、第２種てこ又は第３種てこが使用されることができる。第２種てこに関して、作用点は、始点と力点との間であり、第３種てこに関して、力点は支点と作用点との間である。

挿入アセンブリ３３１が押し込まれる場合、手術器具２６０が取り外されることができるように、高プリロード力が解放されなければならない。手術器具２６０を取り外すために、ユーザはプリロード解放ボタン２３８２（図２４Ａ）を押す。ユーザによって提供される力に応じて、プリロード解放ボタン２３８２は、プリロード解放レバー２３８５の第２の端部に力を加える。第２のプリロード解放レバー２３８５への力は、プリロード解放レバー２３８５を、ピボットピン２３８８周りに回転させるとともに、プリロード解放レバー２３８５の第２の端部のフックをプリロード係合アーム２３８６の第２の端部に取り付けられたローリングピン２３８６Ｐから係合解除させる。

リターンスプリングが、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１とモータパック１５４１との間に取り付けられ、高プリロード力が加えられるとき伸長されることを思い出されたい。したがって、プリロード解放レバー２３８５がプリロード係合アーム２３８６から係合解除するとき、リターンスプリングは、モータパック１５４１を完全に引っ込められた位置に引っ込める。

完全に引っ込められた位置では、プリロード力は無く、駆動出力ディスク５４５は中間ディスク６５３から係合解除される。加えて、解放ラッチ抑制停止部及び複数のハード停止部２４３７が、器具無菌アダプタアセンブリ２５０及び手術器具２６０の両方が取り外されることができるように、引っ込められる。手術器具２６０の遠位端部が真っ直ぐでない場合、人が手術器具を引っ込めるとき、プリロード力なし且つ係合された駆動出力ディスク５４５なしのディスクスタックはバックドライブ可能であるので、カニューレが手術器具の遠位端部を強制的に真っ直ぐにする。

図２４Ｂは、プリロードアセンブリ７８０の自動プリロードリセット機構の実装の図である。無菌アダプタアセンブリ２５０が器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けられるとき、器具マニピュレータアセンブリ２４０は、無菌アダプタアセンブリ２５０の存在を示す信号をコントローラ２９０に送信する。信号に応じて、コントローラ２９０は、器具マニピュレータアセンブリ２４０を近位に動かすモータを作動させる。

器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１は、プリロードトラック２２２５上でプリロード係合隆起部２３２６の２倍速く近位に動く。これは、遠位キャリッジ２１３０が中間キャリッジ２１２０の２倍遠くに動くためである。この態様では、プリロード係合隆起部２３２６は、プリロードトラック２２２５の遠位部分から延びる。

したがって、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１が近位に動くとき、プリロード係合隆起部２３２６は、プリロード係合アーム２３８６及び器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１の速度の半分で近位に動く。したがって、プリロード係合アーム２３８６の面２３８６Ｓは、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１が近位に動くとき、プリロードトラック２２２５上のプリロード係合隆起部２３２６に係合する。器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１が、近位に動き続けるとき、プリロード係合隆起部２３２６は、プリロード係合アーム２３８６の面２３８６Ｓに長手方向力を遠位に及ぼす。これは、上述のように、カムフォロアアセンブリ２２８３に、長手方向力をモータパック１５４１に加えさせる。モータパック１５４１が、長手方向力によって場所Ｐｒｅｌｏａｄ＿１を超えて近位に動かされるとき、プリロード解放レバー２３８５のフック（図２４Ｂでは見えない）はローリングピン２３８６Ｐと係合する。プリロード解放レバー２３８５のフックのローリングピン２３８６Ｐへの係合の後、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１は、モータパック１５４１が場所Ｐｒｅｌｏａｄ＿１にあるように遠位に動かされる。プリロード力の印加は、この態様では、無菌アダプタアセンブリ２５０の取り付けに際して自動的であり、したがって、プリロード力は、無菌アダプタアセンブリ２５０の取り付けの後に駆動出力ディスク５４５に維持される。

図２３、２４Ａ、及び２４Ｂでは、解放機構を理解するのに必要な要素のみが示されていることに留意されたい。図２３、２４Ａ、及び２４Ｂに関連付けられる実際の構成は、図２２Ａに関して示され且つ記載された要素の全てを含む。

図２５は、手術器具ロックアウト装置を示す手術装置アセンブリ３００の一部の切断図である。手術器具ロックアウト装置は、プリロード力をディスクスタック１４００、複数のハード停止部２４３７、及び複数のハード停止部受部１７５７に加えるプリロード機構を含む。複数のハード停止部２４３７は、複数のハード停止部４３７の例である。

複数のハード停止部２４３７は、モータパック１５４１の遠位面から遠位方向に延びる。図１７Ａに示されるように、複数のハード停止部受部のそれぞれは、無菌アダプタアセンブリ２５０の可動ボディ６５１Ｃの近位面から遠位方向に可動ボディ６５１Ｃの中に延びる。

無菌アダプタ２５０が、手術器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けられ、プリロード力が上述のように自動的に作用されるとき、可動ボディ２５１は、無菌アダプタアセンブリ２５０の無菌アダプタフレーム６５１の中の最遠位位置にある。この位置では、複数のハード停止部２４３７は、複数の受部２４３７の中になく、可動ボディ６５１Ｃは無菌アダプタフレーム６５１の中で自由に動ける。

したがって、手術器具２６０は、上述のように、無菌アダプタアセンブリ２５０に取り付けられることができる。しかし、第２のプリロード力が出力駆動アセンブリ５４３に加えられ、スプリングアセンブリが完全に圧縮されるとき、複数のハード停止部２４３７は複数の受部２４３７の中に延び、複数のハード停止部２４３７は可動ボディ６５１Ｃが近位方向に動くことを防ぐ。手術器具２６０の取り外しは、可動ボディ６５１Ｃを近位方向に動かす。したがって、第２のプリロード力がモータパック１５４１に加えられる場合、複数のハード停止部２４３７は、可動ボディ６５１Ｃが近位方向に動くことを防ぎ、したがって手術器具２６０の取り外しが妨げられる。

複数のハード停止部２４３７の使用は、単なる例示であって、限定することを意図するものではない。他の態様では、複数のハード停止部受部１７５７は使用されない。代わりに、複数のハード停止部２４３７は、可動ボディ６５１Ｃの近位表面に接触し、近位方向の近位ボディ６５１Ｃの移動を防ぐ。

したがって、手術器具マニピュレータアセンブリ２４０は、時折ハウジング７４１と称される、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１、及びモータパック１５４１を含む。モータパック１５４１は、ハウジング７４１に移動可能に結合される。複数のハード停止部２４３７が、モータパック１５４１の遠位端部に取り付けられる。複数のハード停止部２４３７は、手術器具マニピュレータアセンブリ２４０のハウジング７４１に対して少なくとも第１の位置及び第２の位置に位置することができる。複数のハード停止部２４３７が第１の位置にある場合、手術器具２６０は、器具マニピュレータアセンブリ２４０に結合及び器具マニピュレータアセンブリ２４０から分離されることができる。複数のハード停止部２４３７が第２の位置にある場合、手術器具２６０は、器具マニピュレータアセンブリ２４０から分離されることができない。

図２６Ａは、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５のより詳細な切断図である。無菌アダプタ解放ラッチ２６３５は、解放ラッチ４３５の１つの態様の例である。無菌アダプタフレーム６５１の一方の端部のリップ６５４が、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５の遠位端部から延びるリップ２６３５Ｌによって係合される。無菌アダプタ解放ラッチ２６３５は、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が無菌アダプタ２５０の無菌アダプタフレーム６５１と係合及び係合解除するよう回転できるように、器具マニピュレータアセンブリハウジング７４１の壁に取り付けられる。１つの態様では、フレームへの無菌アダプタ解放ラッチ２６３５の回転可能な接続は、ラッチ２６３５の定常位置が係合位置であるように、バネ荷重をかけられる。ラッチピン２６３５Ｐが、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５の近位部分に結合される。モータパック１５４１が、場所ホームに完全に引っ込められるとき、例えば、プリロード力がモータパック１５４１に及ぼされていないとき、ラッチピン２６３５Ｐは、無菌アダプタフレーム６５１と係合及び係合解除するように無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が回転することを防がない。

無菌アダプタ２５０が、器具マニピュレータアセンブリ２４０に取り付けられるとき、自動プリロードリセット機構が、上述のように、プリロード力、例えば、軽プリロード力を、モータパック１５４１がプリロード係合機構によって場所Ｐｒｅｌｏａｄ＿１に動かされるとき、モータパック１５４１に及ぼす。モータパック１５４１が、場所Ｐｒｅｌｏａｄ＿１に動かされるとき、モータパック１５４１に取り付けられる解放ラッチ抑制停止部２６３８もまた遠位に動かされる。

モータパック１５４１が、場所Ｐｒｅｌｏａｄ＿１にあるとき、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５の近位端部が押される場合、ラッチピン２６３５Ｐは解放ラッチ抑制停止部２６３８に接触し、この解放ラッチ抑制停止部は、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が、無菌アダプタフレーム６５１から係合解除するように回転することを防ぐ。したがって、軽プリロード力が、モータパック１５４１に及ぼされるとき、無菌アダプタアセンブリ２５０の取り外しが妨げられる。

図２６Ａは、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が押し下げられながら、自動プリロードリセット機構が作動されている場合の潜在的な問題を示す。解放ラッチ抑制停止部２６３８が遠位に動くとき、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が解放されていなかった場合に解放ラッチ抑制停止部２６３８はラッチピン２６３５Ｐに当たる。これは、ラッチピン２６３５Ｐに損傷を与え得る、例えば、ラッチピン２６３５Ｐを曲げ得るので、無菌アダプタ取り外し抑制機構が適切に働かない。したがって、１つの態様では、ラッチピン２６３６（図２６Ｂ）は、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５の近位部分に回転可能に接続され、接続はスプリング２６３４によってバネ荷重をかけられる。したがって、無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が押し下げられ且つ自動プリロードリセット機構が作動される場合、ラッチ抑制停止部２６３８がラッチピン２６３５Ｐに当たると、ラッチピン２６３５Ｐが回転し、損傷を受けない。無菌アダプタ解放ラッチ２６３５が解放されるとき、スプリング２６３４は、ラッチピン２６３３Ｐをその元の位置に戻す。

上述の例の幾つかでは、用語「近位」又は「近位に」は、システム運動の運動学的チェーンに沿ってマニピュレータアームベースにより近い又はシステム運動の運動学的チェーンに沿って運動の遠隔中心（ｒｅｍｏｔｅ ｃｅｎｔｅｒ）（又は手術部位）からより遠い物体又は要素を記載するための一般的に方法で使用される。同様に、用語「遠位」又は「遠位に」は、システム運動の運動学的チェーンに沿ってマニピュレータアームベースからより遠い又はシステム運動の運動学的チェーンに沿って運動の遠隔中心（又は手術部位）により近い物体又は要素を記載するための一般的に方法で使用される。

本明細書で使用されるとき、「第１」、「第２」、「第３」、「第４」等は、異なる構成要素又は要素の間を区別するための形容詞である。したがって、「第１」、「第２」、「第３」、「第４」等は、構成要素又は要素の如何なる順序付けを暗示することを意図するものでもない。

本発明の態様及び実施形態を例示する上記の説明及び添付の図面は、限定するものとして解釈されるべきではない−請求項が保護される本発明を定義する。様々な機械的、組成的、構造的、電気的、及び動作的変更が、本明細書及び請求項の範囲の精神及び範囲を逸脱することなしに、成されることができる。場合によっては、良く知られた周知の回路、構造、及び技術は、本発明が曖昧になるのを避けるために、詳細には図示又は記載されていない。

さらに、本記載の用語法は、本発明を限定することを意図していない。例えば、空間的に相対的な用語−例えば、「下方」、「下」、「下側」、「上」、「上側」、「近位」、「遠位」など−は、図面に示されているような、１つの要素又は特徴の、他の要素又は特徴に対する関係を記述するために使用され得る。これらの空間的に相対的な用語は、図面に示された位置及び配向に加えて、使用中又は動作中の装置の様々な位置（すなわち、場所）及び配向（すなわち、回転配置）を包含することが意図される。例えば、図面の装置がひっくり返される場合、他の要素又は特徴の「下」又は「下方」と記載された要素は、他の要素又は特徴の「上」又は「上方」である。したがって、例示的な用語「下」は、上及び下の位置及び配向の両方を包含し得る。装置は、別な方法で配向される（９０度又は他の配向に回転させられる）ことができ、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、それに応じて解釈される。同様に、様々な軸に沿った及び様々な軸の周りの運動の記載は、様々な空間的な装置の位置及び配向を含む。

単数形「１つの（“ａ”，“ａｎ”）」及び「その（“ｔｈｅ”）」は、文脈がそうでないことを示さない限り、複数形も同様に含むことが意図される。用語「有する」、「備える」、「含む」などは、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を特定するが、１又は複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はグループの存在又は追加を除外しない。結合されると記述されている構成要素は、電気的に若しくは機械的に直接結合され得る、又はそれらは、１又は複数の中間構成要素を介して間接的に結合され得る。

全ての例及び例示的な参照は、限定するものではなく、請求項を本明細書に記載された特定の実装及び実施形態及びそれらの均等物に限定するために使用されるべきではない。いずれの項目も、単に書式を整えるためであり、１つの項目の下の文章は、１又は複数の項目の下の文章を相互参照し得る又は同１又は複数の項目の下の文章に当てはまるので、如何なる方法でも主題を限定するために使用されるべきではない。最後に、この開示を考慮して、１つの態様又は実施形態に関連して記載された特定の特徴は、たとえ具体的に図面に示されていない又は文章に記載されていないとしても、本発明の他の開示された態様又は実施形態に適用され得る。

Claims (19)

1. 中間ディスク及び被駆動ディスクを有する装置であって、
   前記中間ディスクは：
   アライメント受部及び駆動ドグ受部を有する中間被駆動インタフェース；並びに
   前記中間被駆動インタフェースの反対側の中間駆動インタフェースであって、駆動ドグ及び係合構造を有する、中間駆動インタフェース；を有し、
   前記被駆動ディスクは：
   前記中間駆動インタフェースと係合するように構成される被駆動インタフェースを有し、
   前記被駆動インタフェースは、係合受部、駆動ドグ受部、及び回転不能化要素を有し、
   前記回転不能化要素の係合は、前記被駆動ディスクの回転を防ぎ、
   前記係合受部は、前記係合構造が前記係合受部と位置合わせされると前記係合構造を受けるように構成される、
   装置。
2. 前記中間ディスクは遠位表面を有し；
   前記係合構造は、前記中間ディスクの前記遠位表面から遠位方向に延びる開放３次元構造を有する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記開放３次元構造は：
   円形トラックであって：
   第１の高さ、第１の端部、及び第２の端部を有する第１の周方向部分；
   前記第１の周方向部分の前記第１と第２の端部との間に延びる第２の周方向部分であって、第２の高さを有し、前記第２の高さは前記第１の高さより小さい、第２の周方向部分；及び
   前記円形トラックの中心を通って延び且つ前記第１及び第２の端部から等距離である、中心線；を有する、
   円形トラック、を有する、
   請求項２に記載の装置。
4. 前記開放３次元構造はさらに：
   前記円形部分の前記中心線と実質的に平行な方向に前記第１の周方向部分の前記第１及び第２の端部の一方から延びる壁であって、前記複数の中間ディスクの前記中間ディスクの前記遠位表面の外縁に向かって延びる、壁を有し、
   前記壁は高さを有し、
   前記壁の前記高さは、前記第１の周方向部分の前記第１の高さより小さい、
   請求項３に記載の装置。
5. 前記駆動ドグのそれぞれは：
   ３次元構造を有する第１の部分；及び
   前記第１の部分から延びる第２の部分であって、２つの反対側の第２の部分側面を有し、それぞれの前記第２の部分側面は曲面である、第２の部分、を有する、
   請求項１に記載の装置。
6. 前記曲面は、円形断面の一部を有する、
   請求項５に記載の装置。
7. 前記中間被駆動インタフェースの前記駆動ドグ受部のそれぞれは、前記中間被駆動インタフェースの前記駆動ドグ受部のそれぞれが第１の平面によって二分されるように配置され、
   前記中間駆動インタフェースの前記駆動ドグのそれぞれは、前記中間駆動インタフェースの前記駆動ドグのそれぞれが第２の平面によって二分されるように配置され、
   前記第１の平面は前記第２の平面に垂直である、
   請求項１に記載の装置。
8. 前記被駆動ディスクは近位表面を有し、
   前記駆動ドグ受部のそれぞれは：
   前記近位表面から前記被駆動ディスクの中に延びる対向側壁を有する第１の部分；
   前記駆動ドグ受部の底面を有する第２の部分；及び
   前記第１の部分から前記第２の部分に延びる第３の部分であって、２つの反対側の第３の部分側面を有し、それぞれの前記第３の部分側面が傾斜面を有する、第３の部分；を有する、
   請求項１に記載の装置。
9. 前記傾斜面は、くさび形のものの側面の一部を有する、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記被駆動ディスクは近位表面を有し、
    前記係合受部はさらに：
    前記近位表面から前記被駆動インタフェース要素の中に延びる溝部であって、第１の端部から第２に端部に延びる、溝部を有し、前記溝部は：幅及び深さを有し、
    前記溝部の前記第１の端部は、第１の隙間によって前記回転不能化要素から離され、
    前記溝部の前記第２の端部は、第２の隙間によって前記回転不能化要素から離される、
    請求項１に記載の装置。
11. 前記溝部の前記幅及び深さは、前記中間駆動インタフェースの前記係合構造を受け入れるように寸法決めされる、
    請求項１０に記載の装置。
12. 前記回転不能化要素は、たわみ部を有する、
    請求項１に記載の装置。
13. 前記回転不能化要素はさらに回転ロック機構を有し、前記回転ロック機構は前記たわみ部から延びる、
    請求項１２に記載の装置。
14. 前記回転ロック機構は、タングを有する、
    請求項１３に記載の装置。
15. 前記駆動ドグ受部のそれぞれは、前記中間ディスクの長手方向軸から第１の距離に位置する第１の縁部表面、及び前記第１の縁部表面の反対側の第２の縁部表面を有する、
    請求項１に記載の装置。
16. 前記第２の縁部表面は、開放縁部表面を有する、
    請求項１５に記載の装置。
17. 前記中間ディスクに結合される第１のプリロードスプリング；及び
    前記第１のプリロードスプリングに結合されるプリロードアセンブリ、をさらに有し、
    前記第１のプリロードスプリングが圧縮される場合、第１のプリロード力が、前記中間ディスクと前記被駆動ディスクとの間の結合部に加えられ、
    前記第１のプリロード力が、前記中間ディスクと前記被駆動ディスクとの間の前記結合部に加えられる場合、前記中間ディスクと前記被駆動ディスクとの間の前記結合部は、非ゼロバックラッシュを有する、
    請求項１に記載の装置。
18. 第２のプリロード力が前記中間ディスクに結合される、
    請求項１７に記載の装置。
19. 前記第２のプリロードスプリングに結合される前記プリロードアセンブリをさらに有し、
    前記第２のプリロードスプリング及び前記第１のプリロードスプリングが圧縮される場合、第２のプリロード力が、前記駆動中間ディスクと前記被駆動ディスクとの間の結合部に加えられ、
    前記第２のプリロード力が前記結合部に加えられる場合、前記中間ディスクと前記被駆動ディスクとの間の前記結合部は、ゼロバックラッシュを有する、
    請求項１８に記載の装置。

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