JP2018531691A - 選択的なホイール整合を有する外科用ロボットカート - Google Patents

Abstract

本開示は、改善された可動性及び操作性を提供するための新規のキャスタなどを含む外科用ロボットカートに関する。可動外科用ロボットカートアセンブリは、その上のロボットアームを支持する垂直支柱と、ベースと、複数のキャスタであって、各々がホイールを有し、各々がベースに取り付けられ、それによって外科用ロボットアセンブリが移動することを可能とするキャスタと、を含む。複数のキャスタの各々は、複数の配向においてそれぞれのホイール各々を係止するように構成されたホイール整合アセンブリを有する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１０月９日に出願された米国仮特許出願第６２／２３９，３９３号の利益及びそれに対する優先権を主張し、その内容全体が、本明細書に参照によって組み込まれる。

外科用ロボットシステムは、それらの増加された正確性及び有用性により、低侵襲医療手技に使用される。外科用ロボットシステムにおいて、ロボットアームは、手首アセンブリによって、エンドエフェクタが装着された外科用器具を支持する。動作中、ロボットアームは、外科用入口または患者の自然開口を通して外科用器具を小さな切開部内に挿入し、またはその中に保持し、エンドエフェクタを患者の体内の作業部位に位置付ける。

市場における外科用ロボットシステムの大部分は、重くかつ静止しており、再配置のためにパレットジャッキを必要とする。より現代的な外科用ロボットシステムの一部において、ロボットアームは、１組のキャスタを伴うベース部分を有する可動外科用ロボットカート上に支持される。これは、外科用ロボットシステムを、パレットジャッキを用いずに、必要に応じて種々の部屋の間で移動させることができるので、有益である。

しかしながら、低侵襲医療手技は、高度な正確性、精密性、及び速度を要求し、したがって、低侵襲医療手技に使用される可動外科用ロボットシステムは、動作が始まる前に高い精度で固定化することが必要である。したがって、外科用ロボットカートを精密に固定化し、かつ高度な可動性及び操作性を有する外科用ロボットカートを提供するニーズが存在する。

本開示は、改善された可動性及び操作性を提供するための新規のキャスタなどを含む外科用ロボットカートに関する。

本開示のある実施形態に従って、外科用ロボットカートアセンブリは、ベース部分であって、その上のロボットアームを支持するように構成された、ベース部分を含む。カートアセンブリは、それぞれの枢動軸に沿ってベース部分に枢動可能に取り付けられた第１、第２、及び第３のキャスタをさらに含み、カートアセンブリがパレットジャッキを用いずに床に沿って移動することを可能とする。第１、第２、及び第３のキャスタの各々は、筐体と、そこに回転可能に結合されたホイールと、を有する。第１、第２、及び第３のキャスタの各々は、回転可能なホイール軸上で支持され、ホイール整合アセンブリを有する。各ホイール整合アセンブリは、筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第１のペダルと、筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第２のペダルと、を含む。第１及び第２のペダルは、ある配向において第１、第２、または第３のキャスタを固定するように構成される。第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１及び第２のペダルが第１の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタの各々は、そのそれぞれの枢動軸の周囲を自由に枢動する。第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１のペダルが第２の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタの各々は、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定される。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１及び第２のペダルが第２の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれのホイール軸の周囲で固定的であり得るようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１及び第２のペダルが第１の位置にあるとき、それぞれの第１、第２、及び第３のキャスタ各々は、そのそれぞれの枢動軸及びホイール軸の周囲を自由に３６０度回転し、それによってカートアセンブリがいずれの方向にも移動することを可能とするようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定されるとき、第１、第２、及び第３のキャスタのそれぞれのホイール軸の各々が、互いに対して実質的に平行に係止され得、カートアセンブリが並進することを可能とするようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定されるとき、第１、第２、及び第３のキャスタのそれぞれのホイール軸の各々が、互いに対して１２０度で配向され得、カートアセンブリがその中心の周囲で回転することを可能とするようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１のキャスタの第１及び第２のペダルが第２の位置にあるとき、ならびに、第２及び第３のキャスタの第１及び第２のペダルの各々が第２の位置にあるとき、カートアセンブリが、第１のキャスタの周囲で枢動可能であり得るようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々の角度のある配向が事前選択されているということをさらに含み得る。

本開示の別の実施形態に従って、外科用ロボットカートアセンブリは、ベース部分であって、そこに操作可能に固設されたロボットアームを有する、ベース部分と、枢動軸に沿ってベース部分に枢動可能に取り付けられた３つのキャスタと、を含む。３つのキャスタの各々は、筐体と、ホイール軸上で回転可能なホイールと、筐体及びホイールに操作可能に接続しているホイール整合アセンブリと、を有する。各ホイール整合アセンブリは、筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第１のペダルと、筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第２のペダルと、を含む。第１及び第２のペダルは、ある配向においてそれぞれの３つのキャスタを固定するように構成される。

カートアセンブリは、３つのキャスタの各々の第１及び第２のペダルが第１の位置にあるとき、３つのキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸の周囲を自由に枢動し得るようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、３つのキャスタの各々の第１及び第２のペダルが第１の位置にあるとき、それぞれ第１、第２、及び第３のキャスタが、そのそれぞれの枢動軸及びホイール軸の周囲を自由に３６０度回転し、それによってカートアセンブリがいずれの方向にも移動することを可能とするようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１のペダルが第２の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定され得るようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１のペダルが第２の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタのそれぞれのホイール軸の各々が、互いに対して実質的に平行に係止され得、カートアセンブリが並進することを可能とするようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１、第２、及び第３のキャスタの各々の第１のペダルが第２の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタのそれぞれのホイール軸の各々が、互いに対して１２０度で係止され得、カートアセンブリがその中心の周囲で回転することを可能とするようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、３つのキャスタの各々の第１及び第２のペダルが第２の位置にあるとき、第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれのホイール軸の周囲で固定的であり得るようにさらに構成され得る。

カートアセンブリは、第１のキャスタの第１及び第２のペダルが第２の位置にあるとき、ならびに、第２及び第３のキャスタの第１及び第２のペダルの各々が第２の位置にあるとき、カートアセンブリが、第１のキャスタの周囲で枢動可能であり得るようにさらに構成され得る。

本開示の例示的な実施形態の更なる詳細及び態様は、添付図面を参照して以下により詳細に説明される。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本開示の実施形態を例示し、上記で与えられた開示の一般的な説明、及び下記に与えられる例示的な実施形態（複数可）の詳細な説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。

本開示に従う外科用ロボットカートアセンブリの概略図である。 ベース部分及び各々が固定化アセンブリを有する複数のキャスタを示す図１の外科用ロボットカートアセンブリの正面立面図である。 係止解除位置にある複数のキャスタの各々の固定化アセンブリを示す、図１の外科用ロボットカートアセンブリの底部平面図である。 第１の配向において係止された複数のキャスタの各々の固定化アセンブリを示す、図１の外科用ロボットカートアセンブリの底部平面図である。 第２の配向において係止された複数のキャスタの各々の固定化アセンブリを示す、図１の外科用ロボットカートアセンブリの底部平面図である。 第３の配向において係止された複数のキャスタの各々の固定化アセンブリを示す、図１の外科用ロボットカートアセンブリの底部平面図である。 第３の配向において係止された複数のキャスタの３つの固定化アセンブリのうちの２つを示す、図１の外科用ロボットカートアセンブリの底部平面図である。

本開示の実施形態は、図面を参照して詳細に説明され、図面中、同じ参照番号は、いくつかの図面の各々において同一または対応する要素を示す。

図１及び図２を参照すると、本開示に従って使用するように構成された外科用ロボットカートアセンブリの１つの例示的な実施形態が、概して１００として識別されるが、本開示の態様及び特徴は、任意の好適な外科用ロボットカートアセンブリに同様に組み込まれることもまた想定される。外科用ロボットカートアセンブリ１００は、概して、ロボットアーム１０２と、垂直支柱２００と、ベース部分３００と、を含む。ベース部分３００は、そこに結合された複数のキャスタ４００、５００、及び６００を含む。キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、それぞれの枢動軸の周囲を旋回するように構成され、外科用ロボットカートアセンブリ１００が移動することを可能にするように、または外科用ロボットカートアセンブリ１００の移動を抑制するように構成される。キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、それぞれの筐体４１０、５１０、及び６１０を含み、それぞれの筐体４１０、５１０、及び６１０の各々は、ベース部分３００に枢動可能に取り付けられ、それぞれの枢動または旋回軸「ＰＡ４」、「ＰＡ５」、及び「ＰＡ６」を画定する。

キャスタ４００、５００、及び６００は、それぞれの筐体４２０、５２０、及び６２０の各々に回転可能に結合された１組のホイール４３０、５３０、及び６３０をさらに含む。１組のホイールが述べられているが、任意の好適な数のホイールが使用され得る。ホイール４３０、５３０、及び６３０各々は、「ＷＡ４」、「ＷＡ５」、及び「ＷＡ６」として示された、その中心を通るそれぞれのホイール軸を画定する。

キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、それぞれの第１のペダル４４０、５４０、及び６４０、ならびにそれぞれの第２のペダル４５０、５５０、及び６５０を有する固定化システムをさらに含む。第１及び第２のペダル４４０、５４０、６４０、４５０、５５０、及び６５０は、それぞれの筐体４２０、５２０、及び６２０に枢動可能に結合され、それぞれのホイール４３０、５３０、及び６３０に操作可能に接続される。各それぞれの第１のペダル４４０、５４０、及び６４０、ならびに第２のペダル４５０、５５０、及び６５０は、第１の位置と第２の位置との間を移動するように構成される。

第１のペダル４４０、５４０、及び６４０の各々は、それぞれのキャスタ４００、５００、及び６００を、それぞれの第１のペダル４４０、５４０、及び６４０が第１の位置にあるときの係止解除配向と、それぞれの第１のペダルが第２の位置にあるときの第１の係止配向との間で移動させる。第２のペダル４５０、５５０、及び６５０の各々は、それぞれのキャスタ４００、５００、及び６００を、それぞれの第２のペダル４４０、５４０、及び６４０が第１の位置にあるときの係止解除配向と、それぞれの第２のペダル４４０、５４０、６４０が第２の位置にあるときの第２の係止配向との間で移動させる。

図２を参照すると、キャスタ４００、５００の第１のペダル４４０及び５４０は、第１の位置に配置されて示され、一方でキャスタ６００のペダル６４０は、第２の位置に配置される。

続けて図２を参照すると、第２のペダル４５０は第１の位置において示され、一方で第２のペダル５５０及び６５０は、第２の位置にある。

動作中、それぞれのキャスタ４００、５００及び６００の各々は、下記に挙げられる４つの異なる可能な配向のうちの１つとなり得る。

配向Ｉ。第１のペダルが第１の位置にあり、第２のペダルが第１の位置にあるとき、キャスタのホイールが自由に回転する。

配向ＩＩ。第１のペダルが第１の位置にあり、第２のペダルが第２の位置にあるとき、キャスタが第１の角度のある配向において固定される。

配向ＩＩＩ。第１のペダルが第２の位置にあり、第２のペダルが第１の位置にあるとき、キャスタは第１の角度のある配向とは異なる第２の角度のある配向において固定される。

配向ＩＶ。第１のペダルが第２の位置にあり、第２のペダルが第２の位置にあるとき、キャスタのホイールはそのいかなる回転に対しても係止される。

キャスタの第１及び第２の角度のある配向は、事前決定され得る。例えば、図２を参照すると、キャスタ４００は配向Ｉにあり、キャスタ５００は配向ＩＩにあり、キャスタ６００は配向ＩＶにある。操作者は、外科用ロボットカートアセンブリ１００の移動モードを変更するために、それぞれのキャスタ４００、５００、及び６００各々の配向を選択し得る。

図３〜５を参照すると、キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、選択された配向にある。図３に示されるように、キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、配向Ｉにあり、それによって外科用ロボットカートアセンブリ１００が、例えば、その中心の周囲を回転する、長手方向に並進する、横方向に並進する、または任意のそれらの組み合わせといった操作性を完了することを可能とする。図４に示されるように、キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、配向ＩＩにある。配向ＩＩにおいて、互いに対して平行であるそれぞれのホイール軸「ＷＡ４」、「ＷＡ５」、及び「ＷＡ６」の各々を有して、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、単一の横方向に並進し得る。この構成において、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、外科手術台の側面に沿って移動され得ると考えられる。代替的に、図５に示されるように、キャスタ４００、５００、及び６００の各々が配向ＩＩにあり、それぞれのホイール軸「ＷＡ４」、「ＷＡ５」、及び「ＷＡ６」が互いに対して平行である（２つのホイール軸が共通軸上に配置される）とき、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、長手方向に並進し得る。この構成において、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、外科手術台に向かってまたは外科手術台から離れて移動され得ると考えられる。

図６を参照すると、キャスタ４００、５００、及び６００の各々は、配向ＩＩＩにある。配向ＩＩＩにおいて、それぞれのホイール軸「ＷＡ４」、「ＷＡ５」、及び「ＷＡ６」の各々は、互いに対して１２０度の角度で配置され、外科用ロボットカートアセンブリ１００がその中心「Ｃ」の周囲を回転することを可能とする。

次に図７を参照すると、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、配向ＩＩＩにあるキャスタ４００及び６００を有し、一方でキャスタ５００が、配向Ｉにある。キャスタ４００及び６００は、それぞれのホイール軸「ＷＡ４」及び「ＷＡ６」が互いに対して１２０度の角度で位置付けられ、係止解除されたキャスタ５００が自由に回転するように固定された配向にある。使用中、そのように構成される際、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、係止解除されたキャスタ５００の枢動軸「ＰＡ５」の周囲を自由に枢動する。

本開示に従い、外科用ロボットカートアセンブリ１００が、本明細書において３つのキャスタ、すなわち４００、５００、及び６００を有するとして図示及び説明される一方で、本開示の範囲内で、任意の数のキャスタ、例えば、４つのキャスタなどが、ベース部分３００を支持するために使用され得ると考えられる。４つのキャスタが提供される場合、キャスタは、互いに対して任意の数の配向において係止され得、本明細書に記載された外科用ロボットカートアセンブリ１００の移動モードのいずれも可能となる。

また本開示に従い、各キャスタ４００、５００、及び６００が、それぞれの及び独立した係止ペダルを含む一方で、本開示の範囲内で、外科用ロボットカートアセンブリ１００は、各キャスタに操作可能に接続される単一の集中係止機構または類似品（図示せず）を備え得ることが考えられ、集中係止機構の単一の作動が、全てのキャスタの同時係止／係止解除をもたらし得る。集中係止機構は、複数の個別の設定、例えば、全てのキャスタが自由に移動する、少なくとも１つのキャスタが係止される、少なくとも１つのキャスタが第１の角度で係止される、少なくとも１つのキャスタが第１の角度とは異なる第２の角度で係止される、またはその任意の組み合わせを有するように構成され得る。集中係止機構は、完全機械式機構または電気機械式機構（係止／係止解除及び／または角度付けを達成するための電子機器及びモータを含む）となり得る。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示されたが、本開示は当該技術分野が認めるような範囲の広さであること、及び本明細書が同様に読まれることが意図されることから、本開示はそれに限定されないことが意図される。上記実施形態の任意の組み合わせもまた、想定され、特許請求された発明の範囲内にある。したがって、上記説明は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲及び趣旨内の他の修正を想定する。

Claims (15)

1. 外科用ロボットカートアセンブリであって、
   ベース部分であって、その上に操作可能に固設されたロボットアームを有する、ベース部分と、
   枢動軸に沿って前記ベース部分に枢動可能に取り付けられた第１、第２、及び第３のキャスタと、を備え、前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、筐体、前記筐体に回転可能に結合され、かつホイール回転軸を画定する、ホイール、及びホイール整合アセンブリを有し、各ホイール整合アセンブリが、
   前記筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第１のペダル、及び
   前記筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第２のペダルを備え、前記第１及び第２のペダルが、ある配向において、それぞれの第１、第２、または第３のキャスタを固定するように構成されており、
   前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１及び第２のペダルが前記第１の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸の周囲を自由に枢動し、
   前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１のペダルが前記第２の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定されている、外科用ロボットカートアセンブリ。
2. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１及び第２のペダルが前記第２の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれのホイール回転軸の周囲で固定的である、請求項１に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
3. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１及び第２のペダルが前記第１の位置にあるとき、前記それぞれの第１、第２、及び第３のキャスタ各々が、そのそれぞれの枢動軸及びホイール回転軸の周囲を自由に３６０度回転し、それによって前記カートアセンブリがいずれの方向にも移動することを可能とする、請求項１に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
4. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定されるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタ各々のそれぞれのホイール回転軸が、互いに対して実質的に平行に係止され、前記カートアセンブリが並進することを可能とする、請求項２に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
5. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定されるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタ各々のそれぞれのホイール回転軸が、互いに対して１２０度で配向され、前記カートアセンブリがその中心の周囲で回転することを可能とする、請求項２に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
6. 前記第１のキャスタの前記第１及び第２のペダルが前記第２の位置にあるとき、ならびに、前記第２及び第３のキャスタの前記第１及び第２のペダルの各々が、前記第２の位置にあるとき、前記カートアセンブリが、前記第１のキャスタの周囲を枢動可能である、請求項５に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
7. 前記角度のある配向が、事前選択されている、請求項１に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
8. 外科用ロボットカートアセンブリであって、
   ベース部分であって、その上に操作可能に固設されたロボットアームを有する、ベース部分と、
   枢動軸に沿って前記ベース部分に枢動可能に取り付けられた３つのキャスタと、を備え、前記３つのキャスタの各々が、筐体、ホイール軸上で回転可能なホイール、ならびに前記筐体及び前記ホイールに操作可能に接続しているホイール整合アセンブリを有し、各ホイール整合アセンブリが、
   前記筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第１のペダル、及び
   前記筐体に枢動可能に結合され、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な第２のペダルを備え、前記第１及び第２のペダルが、ある配向において、前記それぞれの３つのキャスタを固定するように構成されている、外科用ロボットカートアセンブリ。
9. 前記３つのキャスタの各々の前記第１及び第２のペダルが前記第１の位置にあるとき、前記３つのキャスタの各々が、そのそれぞれの枢動軸の周囲を自由に枢動する、請求項８に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
10. 前記３つのキャスタの各々の前記第１及び第２のペダルが前記第１の位置にあるとき、前記それぞれ第１、第２、及び第３のキャスタが、そのそれぞれの枢動軸及びホイール軸の周囲を自由に３６０度回転し、それによって前記カートアセンブリがいずれの方向にも移動することを可能とする、請求項９に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
11. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１のペダルが前記第２の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々は、そのそれぞれの枢動軸に対して角度のある配向において固定されている、請求項９に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
12. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１のペダルが前記第２の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタのそれぞれのホイール軸の各々が、互いに対して実質的に平行に係止され、前記カートアセンブリが並進することを可能とする、請求項１１に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
13. 前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々の前記第１のペダルが前記第２の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタのそれぞれのホイール軸の各々が、互いに対して１２０度の角度で係止され、前記カートアセンブリがその中心の周囲で回転することを可能とする、請求項１１に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
14. 前記３つのキャスタの各々の前記第１及び第２のペダルが前記第２の位置にあるとき、前記第１、第２、及び第３のキャスタの各々が、そのそれぞれのホイール軸の周囲で固定的である、請求項１３に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
15. 前記第１のキャスタの前記第１及び第２のペダルが前記第２の位置にあるとき、ならびに、前記第２及び第３のキャスタの前記第１及び第２のペダルの各々が、前記第２の位置にあるとき、前記カートアセンブリが、前記第１のキャスタの周囲を枢動可能である、請求項１４に記載の外科用ロボットカートアセンブリ。
    
    

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