JP2020073222A - ロボット外科手術システムのコネクタ部材の正常性の測定 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年6月25日に出願された米国仮特許出願第62/184,305号及び2015年3月10日に出願された米国仮特許出願第62/130,672号のそれぞれに対する利益ならびに優先権を主張するものであり、これら仮特許出願のそれぞれの内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
ロボット外科手術システムであって、
コントローラと、
エンドエフェクタを支持する外科用器具と、
前記エンドエフェクタに連結され、前記エンドエフェクタを動作させるように移動可能である少なくとも1つのコネクタ部材と、
前記コントローラに動作可能に連結され、前記少なくとも1つのコネクタ部材の参照データを維持するように構成されたメモリと、
前記少なくとも1つのコネクタ部材に動作可能に連結され、前記コントローラと電気通信して配設されたセンサであって、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを登録して、前記リアルタイムデータを前記コントローラに通信するように構成された、センサと、を備え、
前記コントローラが、前記リアルタイムデータを前記参照データと比較して、前記リアルタイムデータの前記参照データに対する比較に応答して、出力信号を提供するように構成される、ロボット外科手術システム。
(項目2)
前記センサが、力センサ、位置センサ、またはこれらの組み合わせを含む、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目3)
前記センサが、複数のセンサを含み、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、複数のコネクタ部材を含み、前記複数のコネクタ部材のそれぞれが、前記複数のセンサのうちの少なくとも1つに動作可能に連結される、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目4)
前記コントローラが、少なくとも1つのモータに動作可能に連結され、前記コントローラが、前記少なくとも1つのモータと通信して、前記出力信号に応答して、前記少なくとも1つのコネクタ部材における張力の量を調整するように構成される、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目5)
前記コントローラが、少なくとも1つの事象に応答して、前記出力信号を提供するように構成される、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目6)
前記少なくとも1つの事象が、
前記外科用器具の最初の使用、
前記外科用器具の前記最初の使用に続く前記外科用器具の使用、
ユーザによって開始されるコマンド、または
少なくとも1つの期間の満了、のうちの少なくとも1つを含む、項目5に記載のロボット外科手術システム。
(項目7)
前記参照データが、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の特性、
前記少なくとも1つのコネクタ部材に加えられた力、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の使用回数、または
前記少なくとも1つのコネクタ部材の時間経過、のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目8)
駆動部材と、前記駆動部材上に支持された駆動タブとを有する駆動アセンブリを更に含み、前記駆動部材が、前記コントローラと電気通信して配設されたモータに連結され、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、器具タブに固定され、前記駆動タブ及び前記器具タブは、前記駆動タブが前記モータの作動に応答して前記駆動部材に沿って移動するときに前記エンドエフェクタを操縦するように係合可能である、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目9)
前記駆動部材及び前記駆動タブが螺合され、前記駆動部材が、前記駆動タブを前記駆動部材に沿って軸方向に移動させるように回転可能である、項目8に記載のロボット外科手術システム。
(項目10)
ロボット外科手術システムの少なくとも1つのコネクタ部材の正常性を判定する方法であって、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、前記ロボット外科手術システムのエンドエフェクタに動作可能に連結され、前記エンドエフェクタを動作させるように移動可能であり、前記方法が、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の最初の使用の前に、前記少なくとも1つのコネクタ部材の参照データを保存することであって、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、最初の正常性を有する、保存することと、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記最初の使用に続いて、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを測定することと、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記参照データを、前記少なくとも1つのコネクタ部材の測定されたリアルタイムデータと比較して、前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記最初の正常性と比べた前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイム正常性を判定することと、を含む方法。
(項目11)
前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを測定することが、前記少なくとも1つのコネクタ部材に加えられた力を測定することを含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記リアルタイムデータにおける変化に応答して、前記少なくとも1つのコネクタ部材における張力を較正することを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目13)
少なくとも1つの事象に応答して、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを示す出力信号を自動化することを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目14)
ユーザ入力を示す入力信号を受信して、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを示す出力信号を開始させることを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目15)
前記少なくとも1つのコネクタ部材の故障を登録し、前記故障を示す出力信号を提供することを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目16)
ロボット外科手術システムであって、
コントローラと、
第1のコネクタ部材と、
第2のコネクタ部材と、
第1の部材と第2の顎部材とを含むエンドエフェクタであって、第1の顎部材が、第1の顎プーリと前記第1の顎プーリから延在する第1の把持部分とを含み、前記第2の顎部材が、第2の顎プーリと前記第2の顎プーリから延在する第2の把持部分とを含み、前記第1のコネクタ部材が、前記第1の顎プーリに固定され、前記第2のコネクタ部材が、前記第2の顎プーリに固定され、前記第1及び第2のコネクタ部材が、前記第1及び第2の顎部材を3種の異なる出力間で移動させるように移動可能である、エンドエフェクタと、
前記コントローラに動作可能に連結され、前記第1及び第2のコネクタ部材に動作可能に連結された少なくとも1つのモータであって、前記第1及び第2のコネクタ部材を移動させるように作動可能である、少なくとも1つのモータと、を備える、ロボット外科手術システム。
(項目17)
前記第1の顎プーリが、前記第1の把持部分と一体に形成され、前記第2の顎プーリが、前記第2の把持部分と一体に形成される、項目16に記載のロボット外科手術システム。
(項目18)
前記第1及び第2の顎プーリが、アイドラプーリのセットに取り付けられたクレビスに連結され、前記第1及び第2のコネクタ部材が、アイドラプーリのセットと前記第1及び第2の顎プーリとを迂回させられる、項目16に記載のロボット外科手術システム。
(項目19)
駆動ユニットを支持するロボットアームを更に含み、前記駆動ユニットが、少なくとも1つの駆動部材と、前記少なくとも1つの駆動部材上に支持された少なくとも1つの駆動タブとを有する駆動アセンブリを含み、前記少なくとも1つの駆動部材が、前記少なくとも1つのモータに連結され、前記第1及び第2のコネクタ部材のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つの器具タブに固定され、前記少なくとも1つの駆動タブ及び前記少なくとも1つの器具タブは、前記少なくとも1つの駆動タブが前記少なくとも1つのモータの作動に応答して前記少なくとも1つの駆動部材に沿って移動するときに前記エンドエフェクタを操縦するように係合可能である、項目16に記載のロボット外科手術システム。
(項目20)
前記少なくとも1つの駆動部材及び前記少なくとも1つの駆動タブが螺合され、前記少なくとも1つの駆動部材が、前記少なくとも1つの駆動タブを前記少なくとも1つの駆動部材に沿って軸方向に移動させるように回転可能である、項目19に記載のロボット外科手術システム。
を、顎アセンブリ220のそれぞれ第1及び第2の顎部材222、224に固定する。第1のコネクタ部材231aの中心部分は、フェルール232の対の最初の1つによって第1の顎部材222の顎プーリ222bに固定され、第2のコネクタ部材231bの中心部分は、フェルール232の対の2番目の1つによって第2の顎部材224の顎プーリ224bに固定される。ケーブル部材230a〜230dの近位端は、外科用器具22の1つ以上の器具タブ22に連結され、これにより、上述したように、コネクタ部材部分230a〜230dは、器具タブ22の移動に応答して移動する。
顎セットの第1の顎部材(「Jaw1」)の力(「Jaw1Force」)=
[(T3−T1)×顎プーリのうちの1つの半径]/顎部材のうちの1つの長さ;
顎セットの第2の顎部材(「Jaw2」)の力(「Jaw2Force」)=
[(T4−T2)×顎プーリのうちの1つの半径]/顎部材のうちの1つの長さ;及び
算出された力=
[Jaw1Force+Jaw2Force]/2であり、
式中、T1−T4は、コネクタ部材部分230a〜230dのそれぞれに加えられた張力に相当する。
したがって、摩擦の不在下では、
Jaw1Force=Jaw2Forceである。
摩擦の存在下では、
Jaw1がJaw2 BUTに食い込むとき、Jaw1Force=F+fであるが、Jaw1がJaw2と接触し、Jaw2から離れて駆動されるとき、Jaw1Force=F−fである。
同様に、
Jaw2がJaw1 BUTに食い込むとき、Jaw2Force=F+fであるが、Jaw2がJaw1と接触し、Jaw1から離れて駆動されるとき、Jaw2Force=F−fである。
ヨー運動の顎の閉鎖との組み合わせは、Jaw1をJaw2に向かって移動させ、一方Jwa2をJaw1から離れるように移動させる。
Jaw1Force=F+f及びJaw2Force=F−fである。
算出された力=(Jaw1Force+Jaw2Force)/2=(F+f+F−f)/2=Fである。
測定値における誤差は、Jaw1及びLaw2が互いに向かって移動するか、または互いから離れて移動する両方の場合で発生する。誤差は+/−fである。この誤差の2f範囲は、観測値と測定値との間の差(Max 3N)としてプロットされたデータで観測することができる。
本出願は、2015年6月25日に出願された米国仮特許出願第62/184,305号及び2015年3月10日に出願された米国仮特許出願第62/130,672号のそれぞれに対する利益ならびに優先権を主張するものであり、これら仮特許出願のそれぞれの内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
ロボット外科手術システムであって、
コントローラと、
エンドエフェクタを支持する外科用器具と、
前記エンドエフェクタに連結され、前記エンドエフェクタを動作させるように移動可能である少なくとも1つのコネクタ部材と、
前記コントローラに動作可能に連結され、前記少なくとも1つのコネクタ部材の参照データを維持するように構成されたメモリと、
前記少なくとも1つのコネクタ部材に動作可能に連結され、前記コントローラと電気通信して配設されたセンサであって、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを登録して、前記リアルタイムデータを前記コントローラに通信するように構成された、センサと、を備え、
前記コントローラが、前記リアルタイムデータを前記参照データと比較して、前記リアルタイムデータの前記参照データに対する比較に応答して、出力信号を提供するように構成される、ロボット外科手術システム。
(項目2)
前記センサが、力センサ、位置センサ、またはこれらの組み合わせを含む、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目3)
前記センサが、複数のセンサを含み、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、複数のコネクタ部材を含み、前記複数のコネクタ部材のそれぞれが、前記複数のセンサのうちの少なくとも1つに動作可能に連結される、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目4)
前記コントローラが、少なくとも1つのモータに動作可能に連結され、前記コントローラが、前記少なくとも1つのモータと通信して、前記出力信号に応答して、前記少なくとも1つのコネクタ部材における張力の量を調整するように構成される、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目5)
前記コントローラが、少なくとも1つの事象に応答して、前記出力信号を提供するように構成される、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目6)
前記少なくとも1つの事象が、
前記外科用器具の最初の使用、
前記外科用器具の前記最初の使用に続く前記外科用器具の使用、
ユーザによって開始されるコマンド、または
少なくとも1つの期間の満了、のうちの少なくとも1つを含む、項目5に記載のロボット外科手術システム。
(項目7)
前記参照データが、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の特性、
前記少なくとも1つのコネクタ部材に加えられた力、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の使用回数、または
前記少なくとも1つのコネクタ部材の時間経過、のうちの少なくとも1つを含む、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目8)
駆動部材と、前記駆動部材上に支持された駆動タブとを有する駆動アセンブリを更に含み、前記駆動部材が、前記コントローラと電気通信して配設されたモータに連結され、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、器具タブに固定され、前記駆動タブ及び前記器具タブは、前記駆動タブが前記モータの作動に応答して前記駆動部材に沿って移動するときに前記エンドエフェクタを操縦するように係合可能である、項目1に記載のロボット外科手術システム。
(項目9)
前記駆動部材及び前記駆動タブが螺合され、前記駆動部材が、前記駆動タブを前記駆動部材に沿って軸方向に移動させるように回転可能である、項目8に記載のロボット外科手術システム。
(項目10)
ロボット外科手術システムの少なくとも1つのコネクタ部材の正常性を判定する方法であって、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、前記ロボット外科手術システムのエンドエフェクタに動作可能に連結され、前記エンドエフェクタを動作させるように移動可能であり、前記方法が、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の最初の使用の前に、前記少なくとも1つのコネクタ部材の参照データを保存することであって、前記少なくとも1つのコネクタ部材が、最初の正常性を有する、保存することと、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記最初の使用に続いて、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを測定することと、
前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記参照データを、前記少なくとも1つのコネクタ部材の測定されたリアルタイムデータと比較して、前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記最初の正常性と比べた前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイム正常性を判定することと、を含む方法。
(項目11)
前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを測定することが、前記少なくとも1つのコネクタ部材に加えられた力を測定することを含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記少なくとも1つのコネクタ部材の前記リアルタイムデータにおける変化に応答して、前記少なくとも1つのコネクタ部材における張力を較正することを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目13)
少なくとも1つの事象に応答して、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを示す出力信号を自動化することを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目14)
ユーザ入力を示す入力信号を受信して、前記少なくとも1つのコネクタ部材のリアルタイムデータを示す出力信号を開始させることを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目15)
前記少なくとも1つのコネクタ部材の故障を登録し、前記故障を示す出力信号を提供することを更に含む、項目10に記載の方法。
(項目16)
ロボット外科手術システムであって、
コントローラと、
第1のコネクタ部材と、
第2のコネクタ部材と、
第1の部材と第2の顎部材とを含むエンドエフェクタであって、第1の顎部材が、第1の顎プーリと前記第1の顎プーリから延在する第1の把持部分とを含み、前記第2の顎部材が、第2の顎プーリと前記第2の顎プーリから延在する第2の把持部分とを含み、前記第1のコネクタ部材が、前記第1の顎プーリに固定され、前記第2のコネクタ部材が、前記第2の顎プーリに固定され、前記第1及び第2のコネクタ部材が、前記第1及び第2の顎部材を3種の異なる出力間で移動させるように移動可能である、エンドエフェクタと、
前記コントローラに動作可能に連結され、前記第1及び第2のコネクタ部材に動作可能に連結された少なくとも1つのモータであって、前記第1及び第2のコネクタ部材を移動させるように作動可能である、少なくとも1つのモータと、を備える、ロボット外科手術システム。
(項目17)
前記第1の顎プーリが、前記第1の把持部分と一体に形成され、前記第2の顎プーリが、前記第2の把持部分と一体に形成される、項目16に記載のロボット外科手術システム。
(項目18)
前記第1及び第2の顎プーリが、アイドラプーリのセットに取り付けられたクレビスに連結され、前記第1及び第2のコネクタ部材が、アイドラプーリのセットと前記第1及び第2の顎プーリとを迂回させられる、項目16に記載のロボット外科手術システム。
(項目19)
駆動ユニットを支持するロボットアームを更に含み、前記駆動ユニットが、少なくとも1つの駆動部材と、前記少なくとも1つの駆動部材上に支持された少なくとも1つの駆動タブとを有する駆動アセンブリを含み、前記少なくとも1つの駆動部材が、前記少なくとも1つのモータに連結され、前記第1及び第2のコネクタ部材のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つの器具タブに固定され、前記少なくとも1つの駆動タブ及び前記少なくとも1つの器具タブは、前記少なくとも1つの駆動タブが前記少なくとも1つのモータの作動に応答して前記少なくとも1つの駆動部材に沿って移動するときに前記エンドエフェクタを操縦するように係合可能である、項目16に記載のロボット外科手術システム。
(項目20)
前記少なくとも1つの駆動部材及び前記少なくとも1つの駆動タブが螺合され、前記少なくとも1つの駆動部材が、前記少なくとも1つの駆動タブを前記少なくとも1つの駆動部材に沿って軸方向に移動させるように回転可能である、項目19に記載のロボット外科手術システム。
を、顎アセンブリ220のそれぞれ第1及び第2の顎部材222、224に固定する。第1のコネクタ部材231aの中心部分は、フェルール232の対の最初の1つによって第1の顎部材222の顎プーリ222bに固定され、第2のコネクタ部材231bの中心部分は、フェルール232の対の2番目の1つによって第2の顎部材224の顎プーリ224bに固定される。ケーブル部材230a〜230dの近位端は、外科用器具22の1つ以上の器具タブ22に連結され、これにより、上述したように、コネクタ部材部分230a〜230dは、器具タブ22の移動に応答して移動する。
顎セットの第1の顎部材(「Jaw1」)の力(「Jaw1Force」)=
[(T3−T1)×顎プーリのうちの1つの半径]/顎部材のうちの1つの長さ;
顎セットの第2の顎部材(「Jaw2」)の力(「Jaw2Force」)=
[(T4−T2)×顎プーリのうちの1つの半径]/顎部材のうちの1つの長さ;及び
算出された力=
[Jaw1Force+Jaw2Force]/2であり、
式中、T1−T4は、コネクタ部材部分230a〜230dのそれぞれに加えられた張力に相当する。
したがって、摩擦の不在下では、
Jaw1Force=Jaw2Forceである。
摩擦の存在下では、
Jaw1がJaw2 BUTに食い込むとき、Jaw1Force=F+fであるが、Jaw1がJaw2と接触し、Jaw2から離れて駆動されるとき、Jaw1Force=F−fである。
同様に、
Jaw2がJaw1 BUTに食い込むとき、Jaw2Force=F+fであるが、Jaw2がJaw1と接触し、Jaw1から離れて駆動されるとき、Jaw2Force=F−fである。
ヨー運動の顎の閉鎖との組み合わせは、Jaw1をJaw2に向かって移動させ、一方Jwa2をJaw1から離れるように移動させる。
Jaw1Force=F+f及びJaw2Force=F−fである。
算出された力=(Jaw1Force+Jaw2Force)/2=(F+f+F−f)/2=Fである。
測定値における誤差は、Jaw1及びLaw2が互いに向かって移動するか、または互いから離れて移動する両方の場合で発生する。誤差は+/−fである。この誤差の2f範囲は、観測値と測定値との間の差(Max 3N)としてプロットされたデータで観測することができる。
Claims (8)
- ロボット外科手術システムであって、前記ロボット外科手術システムは、
コントローラと、
エンドエフェクタを支持する外科用器具と、
前記エンドエフェクタに結合されている少なくとも1つの第1のコネクタ部材であって、前記エンドエフェクタを動作させるように移動可能である少なくとも1つの第1のコネクタ部材と、
前記コントローラに動作可能に結合されているメモリであって、前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材の参照データを維持するように構成されているメモリと、
前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材に動作可能に結合されている少なくとも1つの第1のセンサであって、前記少なくとも1つの第1のセンサは、前記コントローラと電気通信するように設けられており、前記少なくとも1つの第1のセンサは、前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材のリアルタイムデータを登録し、前記リアルタイムデータを前記コントローラに通信するように構成されている、少なくとも1つの第1のセンサと
を備え、
前記コントローラは、前記リアルタイムデータと前記参照データとを比較し、前記リアルタイムデータと前記参照データとの比較に応答して、出力信号を提供するように構成されており、
前記コントローラは、少なくとも1つのモータに動作可能に結合されており、前記コントローラは、前記少なくとも1つのモータと通信することにより、前記出力信号に応答して、前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材における張力の量を調整するように構成されている、ロボット外科手術システム。 - 前記少なくとも1つの第1のセンサは、力センサ、位置センサ、または、これらの組み合わせを含む、請求項1に記載のロボット外科手術システム。
- 前記ロボット外科手術システムは、少なくとも1つの第2のセンサと、少なくとも1つの第2のコネクタ部材とをさらに備え、前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材および前記少なくとも1つの第2のコネクタ部材のそれぞれは、前記少なくとも1つの第1のセンサおよび前記少なくとも1つの第2のセンサのうちの少なくとも1つに動作可能に結合されている、請求項1に記載のロボット外科手術システム。
- 前記コントローラは、少なくとも1つの事象に応答して、前記出力信号を提供するように構成されている、請求項1に記載のロボット外科手術システム。
- 前記少なくとも1つの事象は、
前記外科用器具の最初の使用、
前記外科用器具の前記最初の使用に続く前記外科用器具の使用、
ユーザによって開始されるコマンド、または、
少なくとも1つの期間の満了
のうちの少なくとも1つを含む、請求項4に記載のロボット外科手術システム。 - 前記参照データは、
前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材および前記少なくとも1つの第2のコネクタ部材の特性、
前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材および前記少なくとも1つの第2のコネクタ部材に加えられた力、
前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材および前記少なくとも1つの第2のコネクタ部材の使用回数、または、
前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材および前記少なくとも1つの第2のコネクタ部材の時間経過
のうちの少なくとも1つを含む、請求項3に記載のロボット外科手術システム。 - 前記ロボット外科手術システムは、駆動部材と、前記駆動部材上に支持された駆動タブとを有する駆動アセンブリをさらに含み、前記駆動部材は、前記コントローラと電気通信するように設けられたモータに結合されており、前記少なくとも1つの第1のコネクタ部材および前記少なくとも1つの第2のコネクタ部材は、器具タブに固定されており、前記駆動タブおよび前記器具タブは、前記モータの作動に応答して前記駆動タブが前記駆動部材に沿って移動するときに前記エンドエフェクタを操縦するように係合可能である、請求項3に記載のロボット外科手術システム。
- 前記駆動部材および前記駆動タブは、螺合されており、前記駆動部材は、前記駆動部材に沿って軸方向に前記駆動タブを移動させるように回転可能である、請求項7に記載のロボット外科手術システム。
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