JP2018517438A - 器具係合のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

医療器具を医療器具マニピュレータに係合させる方法は、医療器具の第１の入力結合部がマニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信するステップを含む。第１の駆動出力部は、第１の作動要素によって駆動される。指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部は、第１の回転方向に回転される。第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかに関して判定を行う。第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けていない場合に、第１の駆動出力部は第２の回転方向に回転される。第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかに関して判定を行う。

Description

関連出願
本特許出願は、２０１５年６月１１日に出願された、”SYSTEMS AND
METHODS FOR INSTRUMENT ENGAGEMENT”という標題の米国仮特許出願第６２／１７４，２０４号について優先権及び出願日の利益を主張するものであり、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、機械的係合のためのシステム及び方法に関し、より具体的には、駆動結合部が入力結合部と首尾よく係合したことを確認するためのシステム及び方法に関する。

多くの機械システムは、モータを利用して物体を異なる位置に移動させる。一般的に、モータ等の作動要素は、ツールの入力結合部と嵌合し、このツールの入力結合部を作動させる駆動出力部を有する。様々な機械的構造を使用して、駆動出力部を入力結合部に係合させることができる。一例は、ボス及びポケット構造である。具体的には、駆動出力部は、ディスクを含み、このディスクは、ディスクの表面から延びるボスを有することができる。ボスは、入力結合部に接続されたディスク上の対応するポケット内に嵌るように設計することができる。ボスがポケット内に首尾よく位置付けされると、駆動出力部の回転によって、入力結合部の回転が生じ、これは次にツールの動きを生じさせる。

駆動出力部を入力結合部に係合させることを伴う機械的システムは、医療処置を行うために使用される遠隔操作可能な医療システムであってもよい。遠隔操作可能な医療システムは、交換可能な医療器具に結合して動作させる駆動出力部を有するモータを含むことができる。いくつかの実施形態では、モータの駆動出力部は、医療器具上の対応する器具ディスクと係合する駆動ディスクを含む。各器具ディスクによって、異なるタイプの運動を医療器具で作動させることができる。例えば、１つのディスクによって、器具のロール位置を変化させる作動部材を制御することができる。他のディスクによって、医療器具のヨー、ピッチ、又は把持を変化させる作動部材を制御することができる。交換可能な器具が遠隔操作可能な医療システムに接続されると、各駆動ディスクは、対応する器具ディスクと係合して、医療器具の動きを所望するように駆動させる。

駆動出力部が入力結合部に適切に係合していない場合に、医療器具は、遠隔操作可能な医療システムを介して送信されるユーザコマンドに正しく応答しないことがある。不適切な結合によって、医療器具を取り外して駆動出力部に再び取り付けする必要があり、医療処置の非効率性に繋がる。

本発明の実施形態は、以下に続く特許請求の範囲によって要約される。

一実施形態では、医療器具を医療器具マニピュレータに係合させる方法は、医療器具の第１の入力結合部がマニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信するステップを含む。第１の駆動出力部は、第１の作動要素によって駆動される。指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部は、第１の回転方向に回転される。第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかに関して判定を行う。第１の駆動出力部が第１の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けない場合に、第１の駆動出力部は、第２の回転方向に回転される。第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかに関して判定を行う。

別の実施形態では、コンピュータ支援医療装置は、１つ又は複数のプロセッサ、医療器具マニピュレータ、及び医療器具を有する。コンピュータ支援医療装置は、医療器具の第１の入力結合部がマニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信することによって、医療器具を医療器具マニピュレータに係合するように構成される。第１の駆動出力部は、第１の作動要素によって駆動される。指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部は、第１の回転方向に回転される。第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかに関して判定を行う。第１の駆動出力部が第１の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けない場合に、第１の駆動出力部は、第２の回転方向に回転される。第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかに関して判定を行う。

別の実施形態では、非一時的な機械可読媒体は、複数の機械可読命令を含み、この機械可読命令がコンピュータ支援医療装置に関連する１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、１つ又は複数のプロセッサに、以下の段階を実行させるように構成される。この段階は、コンピュータ支援医療装置のマニピュレータ部分の第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることを含む。第１の駆動出力部は、第１の作動要素によって駆動される。この段階は、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することをさらに含む。抵抗トルクは、医療器具の第１の入力結合部と第１の駆動出力部との係合を信号で伝える。この段階は、第１の駆動出力部が第１の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けていないという条件で、第１の駆動出力部を第２の回転方向に回転させることをさらに含む。この段階は、第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することをさらに含み、抵抗トルクは、医療器具の第１の入力結合部と第１の駆動出力部との係合を信号で伝える。

別の実施形態では、医療器具を医療器具マニピュレータに係合させる方法は、医療器具の第１の入力結合部がマニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信するステップを含む。第１の駆動出力部は、第１の作動要素によって駆動される。指標を受信することに応答して、予めプログラムされた回転プロトコルに従って第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させる。この方法は、予めプログラムされた回転プロトコルに従って第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップをさらに含む。この方法は、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるという条件で、予めプログラムされた回転プロトコルを終了させるステップをさらに含む。

前述した一般的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも、本質的に例示的且つ説明的なものであり、本開示の範囲を限定することなく本開示の理解を提供することを意図していることを理解されたい。その点で、本開示の追加の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。

多くの実施形態による手術を行うために使用される最小侵襲性の遠隔操作可能な医療システムの平面図である。 多くの実施形態による遠隔操作可能な医療システムの外科医制御コンソールの斜視図である。 図２の器具をより詳細に示す図である。 手術用器具の結合部分、器具滅菌アダプタ、及び器具マニピュレータのキャリッジ部分の部分分解図である。 手術用器具の結合部分、器具滅菌アダプタ、及び器具マニピュレータのキャリッジ部分の部分分解図である。 本明細書に記載される原理の一例による器具係合のための例示的な方法を示すフローチャートである。 本明細書に記載される原理の一例による器具係合のための例示的な方法を示すフローチャートである。 本明細書に記載される原理の一例による器具係合のための例示的な方法を示すフローチャートである。

本開示の態様は、添付図面と併せて理解するときに以下の詳細な説明から最もよく理解される。業界の一般的な慣行に従って、様々な特徴を一定の縮尺で描いていないことを強調しておく。実際に、様々な特徴の寸法は、説明を明瞭にするために適宜増減し得る。さらに、本開示は、様々な例において参照符号及び／又は文字を繰り返し得る。この繰返しは、簡潔さ及び明瞭さを目的とするものであり、それ自体が議論される様々な実施形態及び／又は構成の間の関係を規定するものではない。

本開示の原理の理解を促進する目的で、図面に示された実施形態に対して参照を行い、特定の言語を使用してこの実施形態を説明する。それにもかかわらず、本開示の範囲の限定を意図しないことが理解されるであろう。本発明の態様の以下の詳細な説明では、開示された実施形態の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者には、本開示の実施形態がこれらの特定の詳細なしに実施し得ることは明らかであろう。他の例では、本発明の実施形態の態様を不必要に不明瞭にしないように、周知の方法、手順、構成要素、及び回路について詳細に記載していない。

記載された装置、器具、方法、及び本開示の原理の任意の更なる適用に対するあらゆる交換及び更なる改変は、本開示が関連する当業者に通常想起されるように完全に企図される。特に、一実施形態に関して説明した特徴、構成要素、及び／又はステップを、本開示の他の実施形態に関して説明した特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わせできることが完全に企図される。加えて、本明細書に提供される寸法は特定の例のためであり、異なるサイズ、寸法、及び／又は比を利用して本開示の概念を実施し得ることが企図される。不必要な説明の繰返しを避けるために、１つの例示的な実施形態に従って説明した１つ又は複数の構成要素又は動作は、他の例示的な実施形態から適用可能である場合に、使用又は省略され得る。簡潔さのために、これらの組合せの多数の繰返しは別々に説明しない。簡略化のために、いくつかの例では、同じ参照符号が、同一又は類似の部分を指すために図面全体に亘って使用される。

図面の図１及び図２を参照すると、例えば、診断、治療、又は外科的処置を含む医療処置で使用するための遠隔操作可能な医療システムが、全体的に参照符号１０で示されている。以下に説明するように、本開示の遠隔操作可能な医療システムは、外科医の遠隔操作制御下にある。代替実施形態では、遠隔操作可能な医療システムは、処置又はサブ処置を行うようにプログラムされたコンピュータの部分的な制御下にあってもよい。さらに他の代替実施形態では、処置又はサブ処置を行うようにプログラムされたコンピュータの完全な制御下で、完全に自動化された医療システムを使用して、処置又はサブ処置を行うことができる。図１に示されるように、遠隔操作可能な医療システム１０は、一般に、患者Ｐが位置付けされる手術台Ｏに又はこの近くに取り付けられた遠隔操作可能なアセンブリ１２を含む。遠隔操作可能なアセンブリ１２は、患者側カートと呼ばれ得る。医療器具システム１４及び内視鏡画像化システム１５は、遠隔操作可能なアセンブリ１２に動作可能に結合される。オペレータ入力システム１６によって、外科医又は他のタイプの臨床医Ｓが、手術部位の画像を見る又はその手術部位を表すことを可能にし、及び医療器具システム１４及び／又は内視鏡画像化システム１５の動作を制御することを可能にする。

オペレータ入力システム１６は、手術台Ｏと同じ部屋に通常位置する外科医コンソールに配置してもよい。しかしながら、外科医Ｓは、患者Ｐとは異なる部屋又は完全に異なる建物に位置してもよいことを理解されたい。オペレータ入力システム１６は、一般に、医療器具システム１４を制御するための１つ又は複数の制御装置を含む。制御装置は、把持ハンド（hand grips）、ジョイスティック、トラックボール、データグローブ、トリガガン、手動操作式コントローラ、音声認識装置、タッチスクリーン、身体動き又は存在センサ等の多数の様々な入力装置の１つ又は複数を含むことができる。いくつかの実施形態では、制御装置には、遠隔操作可能なアセンブリの医療器具と同じ自由度が与えられ、外科医にテレプレゼンス、つまり外科医が、手術部位に存在しているかのように、器具を直接的に制御しているという強い感覚を有するような制御装置が器具と一体であるという知覚を提供する。他の実施形態では、制御装置は、関連する医療器具よりも多い又は少ない自由度を有してもよく、依然として外科医にテレプレゼンスを提供する。いくつかの実施形態では、制御装置は、６自由度で動く手動入力装置であり、器具を作動させる（例えば、把持顎部を閉じるために、電位を電極に印加する、薬物治療を送達する等）ための作動可能ハンドルを含むこともできる。外科医コンソール１６を介して外科医Ｓに後で表示するために、電子機器カート１８を使用して手術部位の画像を処理することができる。

遠隔操作可能な医療システム１０は、制御システム２０も含む。制御システム２０は、少なくとも１つのメモリ及び少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）を含み、典型的には、医療器具システム１４と、オペレータ入力システム１６と、電子システム１８との間で制御を行うために複数のプロセッサを含む。制御システム２０は、本明細書に開示された態様に従って記載される方法の一部又は全部を実装するプログラム命令（例えば、命令を記憶するコンピュータ可読媒体）も含む。制御システム２０が図１の簡略化された概略図に単一のブロックとして示されているが、システムは、２つ以上のデータ処理回路を含むことができ、処理の一部は、オプションで遠隔操作可能なアセンブリ１２上で又はこれに隣接して実行され、処理の別の部分は、オペレータ入力システム１６等で実行される。多種多様な集中型又は分散型のデータ処理アーキテクチャのいずれも用いることができる。同様に、プログラムされた命令は、多数の別個のプログラム又はサブルーチンとして実装してもよく、又は本明細書に記載の遠隔操作可能なシステムの多数の他の態様に組み込んでもよい。一実施形態では、制御システム２０は、Bluetooth（登録商標）、IrDA、HomeRF、IEEE802.11、DECT、及びワイヤレステレメトリ等のワイヤレス通信プロトコルをサポートする。

いくつかの実施形態では、制御システム２０は、医療器具システム１４から力及び／又はトルクフィードバックを受信する１つ又は複数のサーボコントローラを含むことができる。フィードバックに応答して、サーボコントローラは、オペレータ入力システム１６に信号を送信する。サーボコントローラは、遠隔操作可能なアセンブリ１２に命令する信号を送信して、患者の体内の開口部を介してこの体内の内部手術部位に延びる医療器具システム１４及び／又は内視鏡画像化システム１５を動かすこともできる。任意の適切な従来の又は特殊なサーボコントローラを使用してもよい。サーボコントローラは、遠隔操作可能なアセンブリ１２と別にしてもよく、又はアセンブリ１２と一体化してもよい。いくつかの実施形態では、サーボコントローラ及び遠隔操作可能なアセンブリは、患者の身体に隣接して位置付けされた遠隔操作可能なアームカートの一部として設けられる。

遠隔操作可能な医療システム１０は、照明システム、操縦制御システム、洗浄システム、及び／又は吸引システム等のオプションの操作及びサポートシステム（図示せず）をさらに含むことができる。代替実施形態では、遠隔操作可能なシステムは、２つ以上の遠隔操作可能なアセンブリ及び／又は２つ以上のオペレータ入力システムを含むことができる。マニピュレータアセンブリの正確な数は、他の要因の中でも、外科的処置及び手術室内の空間制約に依存する。オペレータ入力システムは、一緒に並べてもよく、又は別の位置に配置してもよい。複数のオペレータ入力システムにより、複数のオペレータが１つ又は複数のマニピュレータアセンブリを様々な組合せで制御することが可能になる。

外科医Ｓがコンソール１６を介して手術部位を見る間に、遠隔操作可能なアセンブリ１２は、医療器具システム１４を支持し操作する。手術部位の画像は、例えば立体内視鏡等の内視鏡画像化システム１５によって取得され、この画像化システムは、遠隔操作可能なアセンブリ１２によって内視鏡１５を向き合せするために操作される。一度に使用される医療器具システム１４の数は、一般的に、他の要因の中でも、診断又は外科的処置、及び手術室内の空間の制約に依存する。遠隔操作可能なアセンブリ１２は、１つ又は複数の非サーボ制御リンク２４（例えば、手動で位置決めされ、適所にロックされ得る１つ又は複数のリンク、一般にセットアップ構造と呼ばれる）と遠隔操作可能なマニピュレータとの運動学的構造を含むことができる。器具キャリッジ３０が、器具スパー（spar）３２に沿って直線的に移動する。図３に示されるように、医療器具システム１４は、器具シャフト３４と、手術用ツール３６と、基端側制御部分３８とを含む。器具シャフト３４及び手術用ツール３６は、関節接合された手首関節４０によって制御され、手術用ツールの向きをシャフト３４に対して操作可能にする。手術用ツール３６は、鉗子、針ドライバー、焼灼装置、切断ツール、画像化ツール（例えば、超音波プローブ）を含む様々な手術用ツールのうちのいずれか、又は２つ以上の様々なツール及び画像化装置の組合せを含む複合装置であってもよい。手術用ツールは、切断器具等の一体型装置を含むことができ、又ははさみ又は把持ツール等の２つ又は他の多部品装置を含むことができる。本発明で使用される手術用器具は、シャフト３４内に延びる複数のロッド及び／又は可撓性の作動ケーブルを用いて手術用ツールを制御することができ、又はそれらロッド及び／又はケーブルは手首関節４０を通過するときに曲げることができる。カニューレ４２が、器具スパー３２の先端部に結合され、且つシャフト３４を受容するようにサイズ決めされる。

遠隔操作可能な手術システムを使用している間に滅菌操作領域を提供するために、非滅菌システムと滅菌手術領域との間に障壁を配置することができる。従って、手術用器具１４と器具キャリッジ３０との間に、器具滅菌アダプタ（ISA）等の滅菌部品４４が配置される。手術用器具１４とキャリッジ３０との間に器具滅菌アダプタを配置することにより、手術用器具１４及びキャリッジ３０の滅菌結合点が提供される。これにより、手術中に手術用器具をキャリッジ３０から取り外し、他の手術用器具と交換することが可能になる。

図４Ａは、キャリッジ１００（例えば、キャリッジ３０）、ＩＳＡ１０２（例えばＩＳＡ４４）、及び器具基端側制御部分１０４（例えば、基端側制御部分３８）の結合部の部分分解図を示す。一実施形態では、図４Ｂに示されるように、結合プロセスの第１段階は、ＩＳＡ１０２をキャリッジ１００に結合することを含む。キャリッジ１００上のキャリッジ駆動出力部（この実施形態では駆動ディスク１０６ａ−ｅである）を回転させて、対応するＩＳＡ出力結合部１０８ａ−ｅにそれぞれ係合させる。ＩＳＡ出力結合部（この実施形態ではＩＳＡディスク１０８ａ−ｅである）は、駆動ディスク１０６ａ−ｅによってそれぞれ回転され、器具基端側制御部分１０４の対応する器具入力結合部１１０ａ−ｅに係合する。この実施形態では、器具入力結合部は、器具ディスク１１０ａ−ｅである。器具キャリッジ２０２は、各キャリッジ駆動ディスク１０６ａ−ｅの動きを駆動させるための作動要素（例えば、モータ）を収容する。ＩＳＡ及びキャリッジに結合するＩＳＡについては、２０１５年１月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／１０３，９９１号（”Coupler to
Transfer Motion to Surgical Instrument from Teleoperated Actuator”を開示する）に記載されており、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。キャリッジ駆動出力部については、２０１４年３月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／９５４，４０８号（”Systems and
Methods for Confirming Disc Engagement”を開示する）に記載されており、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

この実施形態では、器具入力結合部１１０ａ−ｅは、ディスク形状であり、各結合部は、それぞれ一対のポケット１２０ａ、１２０ｂを含む。この実施形態では、ポケット１２０ａ、１２０ｂは、互いに１８０度の角度で配置される。代替実施形態では、より少ない又は多いポケットを様々な他の間隔で配置してもよい。各ＩＳＡ出力結合部１０８ａ−ｅはディスク形状であり、各結合部は一対のボス１２２ａ、１２２ｂを含む。この実施形態では、ボス１２２ａ、１２２ｂは、ディスクの円周の近くに互いに１８０度の角度で位置付けしてもよい。各ボスは、対応するポケット内に着座するようにサイズ決めされ且つ形状決めされる。例えば、ＩＳＡディスク１０８ｅ上のボス１２２ａ、１２２ｂは、器具ディスク１１０ｅのポケット１２０ａ、１２０ｂ内にそれぞれ着座するようにサイズ決めされ且つ形状決めされる。代替実施形態では、より少ない又は多いボスを様々な他の間隔で配置してもよい。様々な他の実施形態では、滅菌アダプタを省略して、器具ドライバーをキャリッジドライバーに直接的に結合してもよい。様々な他の実施形態では、ボス及びポケット構成は、器具ディスクから突き出たボス及びＩＳＡディスク内のポケットに合わせて切り替えてもよい。

図４Ａ及び図４Ｂの実施形態では、ＩＳＡは５つのディスクを含む。この器具は、器具の動作を制御するために任意数のＩＳＡディスクを使用するように設計してもよい。例えば、１つの器具は、器具の動作を制御するために複数のディスクのうちの３つのみを使用してもよい。別の器具では５つのディスクを全て使用できる。異なるＩＳＡディスクを使用して、異なるタイプの器具の動きを駆動させることができる。例えば、ディスク１０８ｄを使用して、器具の軸線の周りの器具のロールを制御することができる。ディスク１０８ｃを（単独で、又は他のディスクと組み合わせて）使用して、手首の動きによって手術用ツールのピッチを制御することができる。ディスク１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｅの協調運動を使用して、手首及び手術用ツールのヨーを制御することができる。ディスク１０８ａとディスク１０８ｂとの異なる協調運動を使用して、器具の把持を制御することができる。これらのディスクのそれぞれは、上記の原理を使用して適切な係合を確認することができる。

遠隔操作可能なアセンブリによって器具の動作を制御するために、器具基端側制御部分１０４がＩＳＡ１０２に取り付けられ、それによりＩＳＡ結合ディスク１０８ａ−ｅのセットが器具ドライバーディスク１００ａ−ｅのそれぞれに隣接して配置される。ディスク１０８ａ−ｅが最初に器具ディスク１００ａ−ｅに隣接して配置されるときに、ディスクを適切な回転位置に整列させなくても、ボスはポケット内に滑り込む。ボスとそれぞれのポケットとの間の完全な係合を実現するために、器具係合手順を実施することができる。

各ディスク結合部のボスとポケットとの間の完全な係合によって、医療器具が全可動域で動作することが可能になる。既存のシステムでは、係合手順に非効率性を含み得る。例えば、既存のシステムでは、各駆動ディスクに結合された作動要素は、両方のボスが器具駆動ディスクの対応するポケット内に滑り込むまで、ＩＳＡディスクを複数回、一方向に回転させる（例えば、２又は３回の予めプログラムされた一方向の回転）ようにプログラムされ、これにより係合を完了する。複数のディスク係合のために連続して行われる予めプログラムされた複数回の一方向の回転を必要とすることは、非効率的で時間がかかることがある。既存のシステムは、予めプログラムされた一方向の回転係合プロトコルが完了する前に係合が判定された場合に、係合を感知し、その予めプログラムされた一方向の回転係合プロトコルを中止する能力を有さない場合がある。既存のシステムでは、複数回、ＩＳＡディスクを予めプログラムされた一方向に回転させても、依然として係合を実現することができない。係合が実現されない場合に、オペレータは、ＩＳＡから器具を取り外し、器具をＩＳＡに再び取り付けし、最初から係合手順を開始する必要がある。係合手順を繰り返すことは、時間がかかり、オペレータにとって負担になり得る。調査によれば、既存のシステムにおける係合不成功の少なくとも１つの原因は、ＩＳＡディスクの制約である。ＩＳＡディスクは、キャリッジ駆動ディスクに結合されると、強固に拘束される。すなわち、オルダム（Oldham）式の結合として機能し得るＩＳＡディスクの空間的な向きは、一般的に、単一の並進自由度に制限され、多次元で傾斜又は並進することができない。この制約のために、僅かな設計変更（例えば、僅かに異なる長さのボス又は僅かな器具の傾き）が係合不成功につながる可能性がある。より具体的には、ＩＳＡディスクと器具ディスクとの僅かなずれによって、ＩＳＡボスが僅かに異なる時間に器具ポケットに到達することになる。ボスの長さが多少異なる場合、又は器具が傾いている場合に、第１のポケットに到達する第１のボスは、実際には器具ディスクに接触せず、第１のポケット内に落ち込まないことがある。むしろ、第１のボスは、第１のポケットを単に通過する可能性がある。第２のボスが第２のポケットに到達して第２のポケットに落ち込み始めると、第２のボスと第２のポケットとの接触によって、その並進自由度で器具ディスクが押され、第１のポケットを第１のボスからさらに離れる方向に移動させる。こうして、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転し続けるので、第１のボスは、器具ディスクの第１のポケットに落ち込むことができない。

以下の様々な係合手順は、既存のシステムに対する係合手順に伴う非効率性を最小限に抑えるか又は排除することができる。これらの係合手順は、既存の手順よりも早くディスク係合を検出することができ、こうして係合プロセスから時間（critical time）を削減することができる。これらの手順により、初期の回転方向に係合が検出されなければ、ＩＳＡディスクが初期の回転方向とは反対の方向に回転することが可能になる。回転方向を逆にすると、ＩＳＡディスクの制約の問題が緩和される。これは、１つの係合したボスが逆方向に動くことによって器具ディスクを押し、空いているポケットを第２のＩＳＡボスに向けて移動させるためである。両方向の回転を提供する係合手順は、不成功発生率を低下させ、ユーザによる再設置の必要性を低減することができる。

図５は、器具係合の例示的な方法を示すフローチャート２００である。器具係合手順は、器具の基端側制御部分がＩＳＡに取り付けられ、且つＩＳＡディスクが器具ディスクに隣接して配置された後に開始される。制御システムは、この取付けが発生したという信号又は他の指標を受信することができる。この実施形態では、係合する器具は、把持機能を有する任意の手首器具であってもよい。例えば、この係合手順は、針ドライバー（例えば、大型針ドライバー（LND））、鉗子、剪断器、双極焼灼器、又は組織安定器又はリトラクタの使用に適している。

プロセス２０１において、第１のＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転される。この実施形態では、第１のＩＳＡディスクは、器具シャフトのロール運動の制御に関連するディスク１０８ｄであってもよい。代替実施形態では、器具係合手順において、器具の他の動作自由度を制御するＩＳＡディスクを最初に係合してもよい。代替実施形態では、ＩＳＡを省略し、記載される係合手順を使用してキャリッジ駆動ディスクを器具ディスクに直接的に係合してもよい。プロセス２０１の間に、ロールＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転する際に、他のＩＳＡディスク（例えば、ヨー、ピッチ、及び把持を制御するディスク）は係合されない。それら係合されないＩＳＡディスクは、例えば、器具ディスクの可動域外にあり、及び／又は器具ディスクの可動域外の準備位置に移動可能である。

プロセス２０２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ロールＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定又は感知することができる。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール（stall））を受けたかどうかを判定することができ、ここでハード・ストップは、係合した器具及びＩＳＡディスクが回転を継続するのを阻止する物理的な制限である。ＩＳＡディスクの回転を駆動する各モータは、固有のトルク閾値を有することができる。測定された抵抗トルクの絶対値が特定のモータのトルク閾値より大きい場合に、ハード・ストップが示される。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。ハード・ストップが設けられた構造の特定の例は、米国仮特許出願第６１／９５４，４０８号に記載されており、この文献は上記のように参照により本明細書に組み込まれる。例えば、器具ディスクは、突起部を含んでもよい。突起部の回転移動経路に沿って突出する停止機構は、この突起部が回転して停止機構に当接する際に、物理的な制限又はハード・ストップを提供し得る。代替実施形態では、器具ディスクとＩＳＡディスクとの係合は、光センサ等の他のタイプのセンサによって判定することができる。

第１のＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数まで第１のＩＳＡディスクを第１の方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス２１０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス２０４において、ロールＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、ＩＳＡロールディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス２０６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ロールＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

第１のＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数まで第１のＩＳＡディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第２の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス２１０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡロールディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス２０１を再び開始することができる。オプションとして、プロセス２０８において、制御システムは、プロセス２０１−２０６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス２００を再び開始することができる。

プロセス２０２及び２０６の後に、係合が判定された場合に、残りのＩＳＡディスクのうちの１つ又は複数の係合が開始され得る。この実施形態では、プロセス２１０において、複数のＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転される。この実施形態では、プロセス２１０で回転されるＩＳＡディスクは、器具の手首及び手術用ツールのヨー、ピッチ、及び把持運動の制御に関連するディスク１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｄ、１０８ｅであってもよい。

プロセス２１２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ヨー、ピッチ及び把持のＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定することができる。より具体的には、制御システムは、ヨー、ピッチ、及び把持のＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、各ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ヨー、ピッチ及び把持のＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第１の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス２２０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス２１４において、１つ又は複数のＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、係合が検出されないＩＳＡディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス２１２において係合が検出されたＩＳＡディスクは、第２の回転方向に回転されない。それら係合が検出されたＩＳＡディスクは、通常、静止しているか、又は係合プロセスを継続しているディスクによって引き起こされた器具の動きを補償するためにのみ動かされる。プロセス２１６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ヨー、ピッチ、及び把持のＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ヨー、ピッチ及び把持のＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第２の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス２２０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス２１０を再び開始することができる。オプションとして、制御システムは、プロセス２１０−２１６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス２００を再び開始することができる。

代替実施形態では、ヨー、ピッチ、及び把持のディスクの係合について並列プロセスを実行するのではなく、各ディスクの係合プロセスを連続して実行することができる（例えば、プロセス２０１−２０６と同様に、１つのディスクのみが一度に係合する）。代替実施形態では、複数のディスクの係合手順が（プロセス２１０−２１６の場合と同様に）並列に実行される場合に、ディスクは、異なる第１の回転方向及び異なる第２の回転方向を有してもよい。例えば、ヨー、ピッチ、及び把持の動きに関連するディスクのうちの１つは、時計回りの第１の回転方向及び反時計回りの第２の回転方向を有することができる一方、ヨー、ピッチ、及び把持の動きに関連するディスクのうちの別の１つは、反時計回りの第１の回転方向及び時計回りの第２の回転方向を有することができる。

プロセス２１２及び２１６の後に、係合が判定された場合に、器具とＩＳＡとの成功した完全な係合が確認され、ユーザに伝達され得る。成功した係合が確認された後に、医療処置を開始するために、器具を導入位置に移動させることができる。さらに、係合が成功したと判定されるまで、カニューレの端部を越えて器具の先端部を移動させることを防止してもよい。

図６は、器具係合の別の例示的な方法を示すフローチャート３００である。器具係合手順は、器具の基端側制御部分がＩＳＡに取り付けられ、且つＩＳＡディスクが器具ディスクに隣接して配置された後に開始される。この実施形態では、係合する器具は、ステープラ器具であってもよく、例えば、２０１５年３月３１日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１５／２３３６３６，４０８（”Surgical
Instrument with Shiftable Transmission”を開示する）に記載されるステープラ器具を含み、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。ステープラ器具は、複数のキャリッジ／ＩＳＡディスクによって駆動される複数の器具結合ディスク（例えば、ディスク１１０）を含むことができる。例えば、手首運動（ヨー及びピッチ）及び把持運動のための器具ディスクは、前述のものと同様とし得る。この実施形態では、器具結合ディスクのうちの１つはシフター（Shifter）入力ディスクであり、別の器具結合ディスクは駆動出力制御ディスクである。シフター・ディスクは、駆動出力部の３つの機能、つまりロール、クランプ、又は発射のいずれかを選択するために使用される。シフター・ディスクは、駆動ディスクをロックするために使用してもよく、これにより、器具設置中に駆動ディスクの構成をロックすることができる。この実施形態では、シフター・ディスク係合手順は、駆動ディスク係合手順の前に実行される。これにより、駆動ディスクと係合する前にシフターが係合されることが保証される。既存のシステムでは、シフターが係合していない場合に、システムは駆動ディスクの係合に進み得る。システムは、実際には、器具がロックの抵抗にまさに遭遇したときにロール・ハード・ストップに遭遇したと誤認するであろう。これにより、ロール位置が間違った位置に位置合わせされ、それに続く非直感的な動きが引き起こされる。

プロセス３０１において、複数のＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転される。この実施形態では、プロセス３０１で回転されるＩＳＡディスクは、手首運動（すなわち、ヨー、ピッチ）、手術用ツールの把持動作、及びシフター動作の制御に関連するディスクであり得る。代替実施形態では、ヨー、ピッチ、把持、及びシフターのディスクの係合について並列（すなわち、同時の）プロセスを実行するのではなく、各ディスクの係合プロセスを連続して実行することができる。複数のディスク係合手順が並行して実行される場合に、ディスクは異なる第１の回転方向及び異なる第２の回転方向を有することができ、及び／又は異なる回転速度を有することができる。

プロセス３０２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ヨー、ピッチ、把持、及びシフターのＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定することができる。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、各ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

シフター、ヨー、ピッチ及び把持のＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第１の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス３１０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス３０４において、１つ又は複数のＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、係合が検出されないＩＳＡディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス３０２で係合が検出されたＩＳＡディスクは、第２の回転方向には回転されない。プロセス３０６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ヨー、ピッチ、把持、及びシフターのＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ヨー、ピッチ、及び把持のＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第２の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス３１０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス３０１を再び開始することができる。オプションとして、プロセス３０８において、制御システムは、プロセス３０１−３０６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス３００を再び開始することができる。

プロセス３０２及び３０６の後に、係合が判定された場合に、残りのＩＳＡディスクのうちの１つ又は複数の係合が開始され得る。この実施形態では、係合したシフターを移動させ、ロールモードを選択する。プロセス３１０において、ロールＩＳＡディスクは、第１の回転方向に回転される。

プロセス３１２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ロールＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定することができる。より具体的には、制御システムは、ロール用のＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ロールＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ロールＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第１の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス３２０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス３１４において、ロールＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、ロールＩＳＡディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス３１６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ロールＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ロールＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第２の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス３２０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡロールディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス３１０を再び開始することができる。オプションとして、プロセス３１８において、制御システムは、プロセス３１０−３１６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス３００を再び開始することができる。

プロセス３１２及び３１６の後に、係合が判定された場合に、器具とＩＳＡとの成功した完全な係合が確認され、ユーザに伝達され得る。成功した係合が確認された後に、医療処置を開始するために、ステープラを導入位置に移動させることができる。さらに、係合が成功したと判定されるまで、カニューレの端部を越えて器具の先端部を移動させることを防止してもよい。

図７は、器具係合の別の例示的な方法を示すフローチャート４００である。器具係合手順は、器具の基端側制御部分がＩＳＡに取り付けられ、且つＩＳＡディスクが器具ディスクに隣接して配置された後に開始される。この実施形態では、係合する器具はクリップアプライヤであってもよい。クリップアプライヤは、クリップアプライヤの顎部同士の間に嵌合するクリップ（例えば、金属又はポリマーのＶ字形部品）を受容することができる。クリップアプライヤは、血管上のクリップを圧迫して血管をシールする。クリップは、クリップがクリップアプライヤによって圧迫された後にクリップを閉じた状態に保持するラッチを含むことができる。クリップの圧迫が早過ぎると、クリップがクリップアプライヤから患者内に落ちる可能性がある。ピッチに関連するディスクを係合する前に器具上の把持ディスクの１つが完全に係合していないと、クリップの早過ぎる圧迫が発生することがある。ピッチ方向の動きは、顎部をカニューレ内に圧迫させ、クリップを変形させる可能性がある。以下に説明する係合手順は、係合プロセス中にクリップを圧迫することを回避するように設計される。

プロセス４０１において、第１のＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転される。この実施形態では、第１のＩＳＡディスクは、器具シャフトのロール運動の制御に関連するディスクであり得る。代替実施形態では、ＩＳＡを省略し、記載される係合手順を使用してキャリッジ駆動ディスクを器具ディスクに直接的に係合してもよい。プロセス４０１の間に、ロールＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転する際に、他のＩＳＡディスク（例えば、ヨー、ピッチ、及び把持を制御するディスク）は係合されない。それら係合されないＩＳＡディスクは、例えば、器具ディスクの可動域外にあり、及び／又は器具ディスクの可動域外の準備位置に移動可能である。

プロセス４０２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ロールＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定又は感知することができる。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができ、ここで、ハード・ストップは、係合した器具及びＩＳＡディスクが回転を継続するのを阻止する物理的な制限である。

ロールＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第１の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス４１０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス４０４において、ロールＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、ＩＳＡロールディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス４０６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ロールＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ロールＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第２の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス４１０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡロールディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス４０１を再び開始することができる。オプションとして、プロセス４０８において、制御システムは、プロセス４０１−４０６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス４００を再び開始することができる。

プロセス４０２及び４０６の後に、係合が判定された場合に、残りのＩＳＡディスクのうちの１つ又は複数の係合が開始され得る。この実施形態では、プロセス４１０において、複数のＩＳＡディスクが第１の回転方向に回転される。この実施形態では、プロセス２１０で回転されたＩＳＡディスクは、器具手首及び手術用ツールのヨー及び把持運動の制御に関連するディスクであり得る。この実施形態及び他の実施形態において、ヨー及び把持に関連するディスクは、別個のディスクが把持の対向する各指部材を移動させるように結合することができる。指部材が反対方向に動かされると、把持及び把持の解除が生じる。指を一緒に動かすと、ヨー運動が起こる。

プロセス４１２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ヨー及び把持のＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定することができる。より具体的には、制御システムは、ヨー及び把持のＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、各ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

把持及びヨーのＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第１の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス４２０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス４１４において、１つ又は複数のＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、係合が検出されないＩＳＡディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス４１２で係合が検出されたＩＳＡディスクは、第２の回転方向には回転されない。プロセス４１６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ヨー及び把持のＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

把持及びヨーのＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第２の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス４２０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス４１０を再び開始することができる。オプションとして、制御システムは、プロセス４１０−４１６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス４００を再び開始することができる。

プロセス４１２及び４１６の後に、係合が判定された場合に、残りのＩＳＡディスクのうちの１つ又は複数の係合が開始され得る。この実施形態では、プロセス４２０において、ピッチ運動を駆動するための１つ又は複数のＩＳＡディスクが、第１の回転方向に回転される。

プロセス４２２において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第１の回転方向に移動している間に、ピッチＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定することができる。より具体的には、制御システムは、ピッチ用のＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、各ＩＳＡディスクの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ピッチＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第１の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第１の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス４３０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

プロセス４２４において、ピッチＩＳＡディスクの係合が検出されない場合に、ピッチＩＳＡディスクは、第１の方向とは反対の第２の回転方向に回転される。例えば、第１の回転方向が時計回りである場合に、第２の回転方向は反時計回りである。プロセス４２６において、制御システムは、ＩＳＡディスクが第２の回転方向に移動している間に、ピッチＩＳＡディスクのボスが器具ディスクのポケットに完全に係合しているかどうかを判定する。より具体的には、制御システムは、ＩＳＡディスクの回転を駆動する作動要素が、器具ディスクがハード・ストップに遭遇することによる抵抗トルク（例えば、ストール）を受けたかどうかを判定することができる。ハード・ストップに遭遇することは、ＩＳＡの両方のボスが器具ディスクのポケットに係合していることを示す。

ピッチＩＳＡディスクを駆動するアクチュエータは、予めプログラムされたプロトコルに従って、予めプログラムされた回転数までディスクを第２の回転方向に回転させるように予めプログラムすることができる。しかしながら、第２の方向の予めプログラムされた回転数が完了する前にハード・ストップに遭遇する（すなわち、係合が判定される）場合に、第１の方向の予めプログラムされた回転は中止され、係合手順はプロセス４３０に進む。係合検出の際に予めプログラムされた動きを終了させることによって、係合プロセス全体を速めることができる。

ＩＳＡディスクが、第１の回転方向と第２の回転方向との両方で回転した後に器具ディスクに係合していない場合に、プロセス４２０を再び開始することができる。オプションとして、制御システムは、プロセス４２０−４２６が繰り返され得る回数をカウントし制限することができる。カウントが制限に達した後に、制御システムは、ユーザに係合不成功の指標を提供することができる。器具が係合しなかったという指標をユーザが受け取った場合に、器具は、ＩＳＡから取り外され、再び取り付けられ、プロセス４００を再び開始することができる。

プロセス４２２及び４２６の後に、係合が判定された場合に、器具とＩＳＡとの成功した完全な係合が確認され、ユーザに伝達される。成功した係合が確認された後に、医療処置を開始するためにクリップアプライヤを導入位置に移動させることができる。さらに、係合が成功したと判定されるまで、カニューレの端部を越えて器具の先端部を移動させることを防止してもよい。

本発明の実施形態における１つ又は複数の要素は、制御処理システム等のコンピュータシステムのプロセッサ上で実行するためにソフトウェアで実装してもよい。ソフトウェアで実装される場合に、本発明の実施形態の要素は、本質的に、必要なタスクを実行するためのコードセグメントである。プログラム又はコードセグメントは、プロセッサ可読記憶媒体又は装置に記憶することができ、伝送媒体又は通信リンクを介して搬送波に組み込まれたコンピュータデータ信号によってダウンロードされ得る。プロセッサ可読記憶装置は、光媒体、半導体媒体、及び磁気媒体を含む情報を記憶することができる任意の媒体を含んでもよい。プロセッサ可読記憶装置の例には、電子回路；半導体デバイス、半導体メモリデバイス、読み出し専用メモリ（ROM）、フラッシュメモリ、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（EPROM）；フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ハードディスク、又は他の記憶装置が含まれる。コードセグメントは、インターネット、イントラネット等のコンピュータネットワークを介してダウンロードすることができる。

提示されたプロセス及びディスプレイは、本質的に、特定のコンピュータ又は他の装置に関連しなくてもよいことに留意されたい。様々な汎用目的のシステムを、本明細書の教示に従ってプログラムと共に使用することができ、又は記載された動作を実行するためにより特殊化した装置を構築することが好都合であることが分かる。様々なこれらのシステムに必要な構造は、特許請求の範囲内の要素として現れる。さらに、本発明の実施形態は、特定のプログラミング言語を参照して説明していない。本明細書で説明される本発明の教示を実施するために様々なプログラミング言語を使用してもよいことが理解されるであろう。

本発明の特定の例示的な実施形態が添付図面に記載され、示されているが、そのような実施形態は、単に例示であり、広範な本発明を制限するものではないこと、及び当業者には様々な他の変更が想起されるので、本発明の実施形態は、図示され説明された特定の構成及び構成に限定されるものではないことを理解されたい。

Claims (27)

1. 医療器具を医療器具マニピュレータに係合させる方法であって、当該方法は、
   前記医療器具の第１の入力結合部が前記マニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信するステップであって、第１の駆動出力部は第１の作動要素によって駆動される、受信するステップと、
   前記指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させるステップと、
   第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップと、
   第１の駆動出力部が第１の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受けていないという条件で、第１の駆動出力部を第２の回転方向に回転させるステップと、
   第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、前記１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップと、を含む
   方法。
2. 前記駆動出力部を第２の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受けていない場合に、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることを繰り返すステップと、
   第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることを繰り返した後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップと、を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記医療器具の第２の入力結合部が前記マニピュレータの第２の駆動出力部に隣接して位置付けされるという第２の指標を受信するステップであって、第２の駆動出力部は第２の作動要素によって駆動される、受信するステップと、
   第２の指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受ける場合に、第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させるステップと、
   第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第２の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップと、を含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第２の作動要素が前記抵抗トルクを受けていない場合に、第２の駆動出力部を第２の回転方向に回転させるステップと、
   第２の駆動出力部を第２の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第２の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップと、を含む、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記医療器具は、細長いシャフト及び手首関節を含み、第１の入力結合部は、前記細長いシャフトの回転を駆動するように構成され、第２の入力結合部は、前記手首関節の動きを駆動するように構成される、請求項３に記載の方法。
6. 前記医療器具は、細長いシャフト及び手首関節を含み、第１の入力結合部は、前記手首関節の動きを駆動するように構成され、第２の入力結合部は、前記細長いシャフトの回転を駆動するように構成される、請求項３に記載の方法。
7. 前記医療器具は、ステープル留め機能を選択するためのシフター（shifter）を含み、第１の入力結合部は、前記シフターの動きを駆動するように構成される、請求項１に記載の方法。
8. 第１の入力結合部及び第１の駆動出力部の一方が、一対の突起部を含み、第１の入力結合部及び第１の駆動出力部の他方が、前記突起部を受容するようにサイズ決めされた一対のポケットを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記一対の突起部のそれぞれが前記一対のポケットのそれぞれに着座した後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受ける、請求項８に記載の方法。
10. 第１の駆動出力部は、滅菌アダプタの構成要素であり、且つ前記医療器具マニピュレータのキャリッジ部分に結合される、請求項１に記載の方法。
11. 第１の駆動出力部を回転させるステップは、第１の駆動出力部を第１の回転方向に３６０°より大きく回転させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
12. コンピュータ支援医療装置であって、当該コンピュータ支援医療装置は、
    １つ又は複数のプロセッサと、
    医療器具を受容するように構成された医療器具マニピュレータと、を有しており、
    当該コンピュータ支援医療装置は、
    前記医療器具の第１の入力結合部が前記マニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信することであって、第１の駆動出力部は第１の作動要素によって駆動される、受信することと、
    前記指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることと、
    第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することと、
    第１の駆動出力部が第１の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受けていないという条件で、第１の駆動出力部を第２の回転方向に回転させることと、
    第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することと、
    によって、前記医療器具を前記医療器具マニピュレータに係合させるように構成される、
    コンピュータ支援医療装置。
13. 当該コンピュータ支援医療装置は、
    前記駆動出力部を第２の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けていない場合に、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることと、
    第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することと、
    によって、前記医療器具を前記医療器具マニピュレータにさらに係合するように構成される、
    請求項１２に記載のコンピュータ支援医療装置。
14. 当該コンピュータ支援医療装置は、
    前記医療器具の第２の入力結合部が前記マニピュレータの第２の駆動出力部に隣接して位置付けされるという第２の指標を受信することであって、第２の駆動出力部は第２の作動要素によって駆動される、受信することと、
    第２の指標を受信することに応答して、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受ける場合に、第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることと、
    第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第２の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することと、
    によって、前記医療器具を医療器具マニピュレータにさらに係合するように構成される、
    請求項１２に記載のコンピュータ支援医療装置。
15. 当該コンピュータ支援医療装置は、
    第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第２の作動要素が前記抵抗トルクを受けていない場合に、第２の駆動出力部を第２の回転方向に回転させることと、
    第２の駆動出力部を第２の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第２の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することと、
    によって、前記医療器具を医療器具マニピュレータにさらに係合するように構成される、
    請求項１４に記載のコンピュータ支援医療装置。
16. 前記医療器具は、細長いシャフト及び手首関節を含み、第１の入力結合部は、前記細長いシャフトの回転を駆動するように構成され、第２の入力結合部は、前記手首関節の動きを駆動するように構成される、請求項１５に記載のコンピュータ支援医療装置。
17. 前記医療器具は、細長いシャフト及び手首関節を含み、第１の入力結合部は、前記手首関節の動きを駆動するように構成され、第２の入力結合部は、前記細長いシャフトの回転を駆動するように構成される、請求項１５に記載のコンピュータ支援医療装置。
18. 前記医療器具は、ステープル留め機能を選択するためのシフターを含み、第１の入力結合部は、前記シフターの動きを駆動するように構成される、請求項１５に記載のコンピュータ支援医療装置。
19. 第１の入力結合部及び第１の駆動出力部の一方が、一対の突起部を含み、第１の入力結合部及び第１の駆動出力部の他方が、前記突起部を受容するようにサイズ決めされた一対のポケットを含む、請求項１２に記載のコンピュータ支援医療装置。
20. 前記一対の突起部のそれぞれが前記一対のポケットのそれぞれに着座した後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受ける、請求項１９に記載のコンピュータ支援医療装置。
21. 第１の駆動出力部は、滅菌アダプタの構成要素であり、且つ前記医療器具マニピュレータのキャリッジ部分に結合される、請求項１２に記載のコンピュータ支援医療装置。
22. 第１の駆動出力部を回転させることは、第１の駆動出力部を第１の回転方向に３６０°より大きく回転させることを含む、請求項１２に記載のコンピュータ支援医療装置。
23. 複数の機械可読命令を含む非一時的な機械可読媒体であって、前記機械可読命令がコンピュータ支援医療装置に関連する１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、該１つ又は複数のプロセッサに、
    前記コンピュータ支援医療装置のマニピュレータ部分の第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることであって、第１の駆動出力部は第１の作動要素によって駆動される、回転させることと、
    第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することであって、該抵抗トルクは医療器具の第１の入力結合部と第１の駆動出力部との係合を信号で伝える、判定することと、
    第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けていないという条件で、第１の駆動出力部を第２の回転方向に回転させることと、
    第１の駆動出力部が第２の回転方向に回転した後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することであって、該抵抗トルクは医療器具の第１の入力結合部と第１の駆動出力部との係合を信号で伝える、判定することと、
    を含む段階を行わせるように構成される、
    非一時的な機械可読媒体。
24. 前記複数の機械可読命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記駆動出力部を第２の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受けていない場合に、第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることと、
    第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することであって、該抵抗トルクは医療器具の第１の入力結合部と第１の駆動出力部との係合を信号で伝える、判定することと、
    をさらに含む段階を実行させるように構成される、
    請求項２３に記載の非一時的な機械可読媒体。
25. 前記複数の機械可読命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記医療器具の第２の入力結合部を受容することと、
    第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第１の作動要素が前記抵抗トルクを受ける場合に、前記コンピュータ支援医療装置の前記マニピュレータ部分の第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させることであって、第２の駆動出力部は第２の作動要素によって駆動される、回転させることと、
    第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第２の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することであって、該抵抗トルクは医療器具の第２の入力結合部と第２の駆動出力部との係合を信号で伝える、判定することと、
    をさらに含む段階を実行させるように構成される、
    請求項２３に記載の非一時的な機械可読媒体。
26. 前記複数の機械可読命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    第２の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、第２の作動要素が前記抵抗トルクを受けていない場合に、第２の駆動出力部を第２の回転方向に回転させることと、
    第２の駆動出力部を第２の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第２の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定することと、
    をさらに含む段階を実行させるように構成される、
    請求項２５に記載の非一時的な機械可読媒体。
27. 医療器具を医療器具マニピュレータに係合させる方法であって、当該方法は、
    前記医療器具の第１の入力結合部が前記マニピュレータの第１の駆動出力部に隣接して位置付けされるという指標を受信するステップであって、第１の駆動出力部は第１の作動要素によって駆動される、受信するステップと、
    前記指標を受信することに応答して、予めプログラムされた回転プロトコルに従って第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させるステップと、
    予めプログラムされた回転プロトコルに従って第１の駆動出力部を第１の回転方向に回転させた後に、１つ又は複数のプロセッサによって、第１の作動要素が抵抗トルクを受けるかどうかを判定するステップと、
    第１の作動要素が前記抵抗トルクを受けるという条件で、前記予めプログラムされた回転プロトコルを終了させるステップと、を含む、
    方法。
    
    

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