JP2020096991A - 機械的利益把握のロボット制御 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2014年8月13日に出願された、米国仮特許出願第62/036,904号の利益および優先権を主張し、その全体の開示が参照により本明細書に援用される。
本開示は、ロボット工学に関し、より具体的には、ロボット外科用デバイス、および/または、外科処置を行うためのシステムおよびそれを使用する方法に関する。
ロボット外科システムは、低侵襲性医療処置に使われてきた。いくつかのロボット外科システムはロボットアームを支持するコンソールを含み、鉗子、またはロボットアームに搭載される把持ツールのような、少なくとも一つのエンドエフェクタを含んでいた。医療処置の間に、エンドエフェクタは、小さな切開(カニューレを介して)、または患者の自然開口部の中に挿入されて、患者の体内の作業部位にエンドエフェクタを位置付けした。
外科用ツールのエンドエフェクタは、近位端および遠位端を有する筐体を含み得る。筐体は、近位端および遠位端を通って延在する長手方向軸を画定し得る。エンドエフェクタは、顎支持シャフト、一対の顎部材、関節部材、および一対のカムプーリを含み得る。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
外科用ツールのエンドエフェクタであって、該エンドエフェクタは、
近位端および遠位端を有する筐体であって、該筐体は、該近位端および遠位端を通って延在する長手方向軸を画定する、筐体と、
該筐体に搭載され、筐体を通って延在するピボット軸を画定する顎支持シャフトと、
該顎支持シャフトに支持され、該ピボット軸の周りで旋回可能である一対の顎部材であって、該一対の顎部材のそれぞれは、それを通る支持シャフトスロットを画定し、それから延在するプーリピンおよび顎ピンを含み、該一対の顎部材のそれぞれは、該一対の顎部材の該顎ピンのうちの対向する一つを受けるように適合される顎ピンスロットを画定する、一対の顎部材と、
該顎支持シャフトに搭載され、該一対の顎部材に結合される一対のカムプーリであって、該一対のカムプーリは、該ピボット軸の周りで回転可能であり、該一対の顎部材を該顎支持シャフトの周りに旋回させる、一対のカムプーリと
を備える、エンドエフェクタ。
(項目2)
前記顎ピンスロットは、湾曲している、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目3)
前記一対の顎部材のそれぞれの前記支持シャフトスロットは、湾曲している、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目4)
前記一対のカムプーリのそれぞれは、プーリピンスロットを含み、該プーリピンスロットは、前記一対の顎部材のうちのそれぞれの該プーリピンを受けるように適合される、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目5)
少なくとも一つのケーブルが前記一対のカムプーリに固定され、該少なくとも一つのケーブルは、該一対のカムプーリのうちの少なくとも一つを回転させるように可動であり、該一対の顎部材のうちの少なくとも一つを該ピボット軸の周りで旋回させる、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目6)
少なくとも一つの第一のケーブルは、前記一対のカムプーリのうちの第一のものに結合され、少なくとも一つの第二のケーブルは、該カムプーリの対のうちの第二のものに結合され、該少なくとも一つのモータの作動が、該一対の顎部材の(1)関節運動、または(2)旋回運動のうちの少なくとも一つをもたらすように、該一対のカムプーリのうちの該第一のものおよび該一対のカムプーリのうちの該第二のものが、少なくとも一つのモータに結合される、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目7)
前記ピボット軸は、前記長手方向軸に対して横方向である、項目1に記載のエンドエフェクタ。
(項目8)
ロボット外科システムのロボットアームに使用され接続されるエンドエフェクタであって、該エンドエフェクタは、ロボット外科システムの制御デバイスの少なくとも一つのモータから延在している少なくとも一つのケーブルによって制御され、該エンドエフェクタは、
近位端および遠位端を有する筐体であって、該筐体は、該近位端および遠位端を通って延在する長手方向軸を画定する、筐体と、
該筐体に搭載される顎支持シャフトであって、それを通って延在するピボット軸を画定する顎支持シャフトと、
該顎支持シャフト上に支持され、該ピボット軸の周りで旋回可能である、一対の顎部材であって、該一対の顎部材のそれぞれは、それを通る支持シャフトスロットを画定し、それから延在するプーリピンおよび顎ピンを含み、該一対の顎部材のそれぞれは、該一対の顎部材の顎ピンのうちの対向する一つを受けるように適合される顎ピンスロットを画定する一対の顎部材と、
該顎支持シャフトに搭載され、該一対の顎部材に結合される一対のカムプーリであって、該一対のカムプーリは、顎支持シャフトの周りの該顎部材の対の(1)関節運動、または(2)旋回運動のうちの少なくとも一つをもたらすように、該ピボット軸の周りで回転可能である一対のカムプーリと
を備える、エンドエフェクタ。
(項目9)
前記顎ピンスロットは、湾曲している、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目10)
前記一対の顎部材のそれぞれの前記支持シャフトスロットは、湾曲している、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目11)
前記一対のカムプーリのそれぞれは、プーリピンスロットを含み、該プーリピンスロットは、前記一対の顎部材のそれぞれの一つの該一対のプーリピンを受けるように適合される、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目12)
前記少なくとも一つのケーブルは、前記一対のカムプーリに固定され、該少なくとも一つのケーブルは、該一対のカムプーリのうちの少なくとも一つを回転させるように可動であり、該一対の顎部材のうちの少なくとも一つを該ピボット軸の周りで旋回させる、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目13)
前記少なくとも一つのケーブルは、前記一対のカムプーリのうちの第一のものに結合される、少なくとも一つの第一のケーブルと、該一対のカムプーのうちの第二のものに結合される、少なくとも一つの第二のケーブルとを含み、該一対のカムプーリの第一のものおよび該一対のカムプーリの第二のものは、前記少なくとも一つのモータに結合されている、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目14)
前記ピボット軸は、前記長手方向軸に対して横方向である、項目8に記載のエンドエフェクタ。
(項目15)
ロボット外科システムのエンドエフェクタを作動する方法であって、該方法は、
少なくとも一つの顎部材に結合される少なくとも一つのカムプーリを、それらの間に延在するプーリピンによってピボット軸の周りで回転させる、ことと、
少なくとも一つの別の顎部材と共に、該少なくとも一つの顎部材を開位置と閉位置との間でピボット軸の周りで移動させることであって、該顎部材のそれぞれは、顎ピンおよび該顎ピンを該顎部材の別のものから受けるように適合される顎ピンスロットを有する、ことと
を含む、方法。
(項目16)
少なくとも二つのカムプーリを前記ピボット軸の周りで回転させることであって、前記カムプーリの第一のものは第一の顎部材に結合され、該第一の顎部材は、第二の顎部材の顎ピンスロットの中に延在する顎ピンを有し、該カムプーリの第二のものは、該第二の顎部材に結合されていることと、
該第一および第二の顎部材を前記開位置と前記閉位置との間で移動させることと
をさらに含む、項目15に記載の方法。
本開示に従ったロボットで制御されたエンドエフェクタは、増加する機械的利益把握のためのコンパクトな顎アセンブリの、ケーブルによって駆動される動きを可能にする。本明細書に記述されるエンドエフェクタは、エンドエフェクタの長手方向軸からほぼ90度まで、それぞれの顎アセンブリの両側性の関節運動を提供する関節部材を含む。これらのエンドエフェクタの少なくとも一つのカムプーリは、回転され得、顎部材がほぼ60度までの顎角を画定するように、開状態でその顎部材を位置合わせする。
Claims (20)
- 外科用ツールのエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、
筐体と、
前記筐体に搭載され、ピボット軸を画定する顎支持シャフトと、
前記顎支持シャフト上に支持され、前記ピボット軸の周りで旋回可能である複数の顎部材であって、前記複数の顎部材の各々は、それを通る支持シャフトスロットを画定し、前記複数の顎部材のうちのそれぞれの顎部材に対して反対の方向に延在するプーリピンと顎ピンとを含み、前記複数の顎部材の各々は、前記顎部材の前記顎ピンの対向する一つを受けるように位置決めされた顎ピンスロットを画定する、複数の顎部材と、
前記顎支持シャフトおよび前記顎部材に結合される複数のカムプーリであって、前記複数のカムプーリは、前記ピボット軸の周りで回転可能であり、前記複数の顎部材を前記顎支持シャフトの周りで旋回させ、前記複数のカムプーリは、前記顎部材に対して移動可能である、複数のカムプーリと
を備える、エンドエフェクタ。 - 前記顎ピンスロットは、湾曲している、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記複数の顎部材の各々の前記支持シャフトスロットは、湾曲している、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記複数のカムプーリの各々は、複数のピンスロットを含み、前記複数のピンスロットは、前記複数の顎部材のうちのそれぞれの顎部材の前記プーリピンを受けるように位置決めされる、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 少なくとも1つのケーブルが、前記複数のカムプーリに固定されており、前記少なくとも1つのケーブルは、前記複数のカムプーリうちの少なくとも1つを回転させるように移動可能であり、前記複数の顎部材のうちの少なくとも1つを前記ピボット軸の周りで旋回させる、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 少なくとも1つの第1のケーブルが、前記複数のカムプーリのうちの第1のカムプーリに結合されており、少なくとも1つの第2のケーブルが、前記複数のカムプーリのうちの第2のカムプーリに結合されており、前記複数のカムプーリのうちの前記第1のカムプーリおよび前記複数のカムプーリのうちの前記第2のカムプーリは、少なくとも1つのモータに結合されており、前記少なくとも1つのモータの作動が、前記複数の顎部材の(1)関節運動、または、(2)旋回運動のうちの少なくとも1つを有効にするように、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- 前記ピボット軸は、前記筐体によって画定される長手方向軸に対して横方向である、請求項1に記載のエンドエフェクタ。
- ロボットで制御されたエンドエフェクタであって、
筐体と、
前記筐体に固定され、ピボット軸を画定する顎支持シャフトと、
前記顎支持シャフト上に支持され、前記ピボット軸の周りで旋回可能である一対の顎部材であって、前記一対の顎部材の各々は、それを通る支持シャフトスロットを画定し、前記一対の顎部材のそれぞれの顎部材に対して反対の方向に延在するプーリピンと顎ピンとを含み、前記一対の顎部材の各々は、前記一対の顎部材の前記顎ピンの対向する一つを受けるように位置決めされた顎ピンスロットを画定する、一対の顎部材と、
前記顎支持シャフトおよび前記一対の顎部材に固定される一対のカムプーリであって、前記一対のカムプーリは、前記ピボット軸の周りで回転可能であり、(1)関節運動、または、(2)前記一対の顎部材の前記顎支持シャフト周りでの旋回運動のうちの少なくとも1つを有効にし、前記一対のカムプーリは、前記一対の顎部材に対して移動可能である、一対のカムプーリと
を備える、ロボットで制御されたエンドエフェクタ。 - 前記顎ピンスロットは、湾曲している、請求項8に記載のロボットで制御されたエンドエフェクタ。
- 前記一対の顎部材の各々の前記支持シャフトスロットは、湾曲している、請求項8に記載のロボットで制御されたエンドエフェクタ。
- 前記一対のカムプーリの各々は、プーリピンスロットを含み、前記プーリピンスロットは、前記一対の顎部材のそれぞれの顎部材の前記プーリピンを受けるように位置決めされる、請求項8に記載のロボットで制御されたエンドエフェクタ。
- 少なくとも1つのケーブルが、前記一対のカムプーリに固定されており、前記少なくとも1つのケーブルは、前記一対のカムプーリうちの少なくとも1つを回転させるように可動であり、前記一対の顎部材のうちの少なくとも1つを前記ピボット軸の周りで旋回させる、請求項8のロボットで制御されたエンドエフェクタ。
- 少なくとも1つのケーブルが、前記一対のカムプーリの第1のカムプーリに結合されている少なくとも1つの第1のケーブルと、前記一対のカムプーリの第2のカムプーリに結合されている少なくとも1つの第2のケーブルとを含み、前記一対のカムプーリの前記第1のカムプーリと前記一対のカムプーリの前記第2のカムプーリとは、少なくとも1つのモータに結合されている、請求項8に記載のロボットで制御されたエンドエフェクタ。
- 前記ピボット軸は、前記筐体によって画定される長手方向軸に対して横方向である、請求項8に記載のロボットで制御されたエンドエフェクタ。
- ロボット外科システムのエンドエフェクタを作動させる方法であって、
第1のカムプーリを顎支持シャフトの周りで回転させることにより、第1の顎部材を前記顎支持シャフトの周りで回転させることであって、前記第1のカムプーリは、プーリピンによって前記第1の顎部材にピンで止められ、前記第1のカムプーリは、前記第1の顎部材に対して移動可能である、ことと、
前記第1の顎部材が前記顎支持シャフトの周りで回転するにつれて、前記第1の顎部材を第2の顎部材に対して移動させることにより、前記第1の顎部材および前記第2の顎部材を開位置と閉位置との間に位置付けることと、
前記第1の顎部材が前記第2の顎部材に対して移動するにつれて、前記第1の顎部材の顎ピンを前記第2の顎部材の顎ピンスロットを通して摺動させることと
を含む、方法。 - 前記第1の顎部材が前記第2の顎部材に対して移動するにつれて、前記第2の顎部材の顎ピンを前記第1の顎部材の顎ピンスロットを通して摺動させることをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 第2のカムプーリを前記顎支持シャフトの周りで回転させることにより、前記第2の顎部材を前記顎支持シャフトの周りで回転させることをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記顎支持シャフトを前記第1の顎部材内に画定された支持シャフトスロットを通して摺動させることをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記顎支持シャフトを前記第2の顎部材内に画定された支持シャフトスロットを通して摺動させることをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1のカムプーリに結合された少なくとも1つのケーブルの作動に応じて、前記第1のカムプーリを回転させることをさらに含む、請求項15に記載の方法。
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