JP2020506768A - 手術用具を関節運動させる際のトルクへの抵抗 - Google Patents

Abstract

手術用具を関節運動させる際にトルクに抵抗するための様々な例示的なシステム、装置、及び方法が提供される。概して、手術用具は、組織と係合するように構成されたエンドエフェクタを遠位端に有する細長いシャフトを含み得る。エンドエフェクタは、細長いシャフトに対して関節運動するように構成され得る。手術用具は、エンドエフェクタに沿って長手方向に並進して、係合された組織を切断するように構成された切断要素を含み得る。エンドエフェクタが関節運動しているとき、エンドエフェクタに沿った切断要素の長手方向の並進は、エンドエフェクタをその現在の角度付けされた向きから離れる方向に付勢するトルク力をエンドエフェクタに及ぼす。手術用具は、そこに加えられる、トルク力を相殺する矯正張力又は力を有するように構成され得る。

Description

ロボット手術、特に、手術用具を関節運動させる際のトルクに抵抗するための方法及び装置が提供される。

低侵襲手術（minimally invasive surgical、ＭＩＳ）器具は、多くの場合、術後の回復時間の短縮及び最小限の瘢痕のため、従来の開腹手術装置よりも好ましい。腹腔鏡手術は、１つ又は２つ以上の小切開が腹部に形成され、トロカールが切開を通して挿入されて、腹腔へのアクセスを提供する経路を形成する、ＭＩＳ手技の一種である。トロカールを使用して、様々な器具及び用具を腹腔内に導入し、並びに腹腔壁を臓器の上に持ち上げるための送気を提供する。診断又は治療効果を達成するために、これらの器具及び用具を使用して、多くの方法で組織と係合、及び／又は組織を処置することができる。内視鏡手術は、細長い可撓性シャフトが自然の開口部を通して体内に導入される、別の種類のＭＩＳ手技である。

従来の低侵襲手術器具及び技術は、非常に効果的であることが証明されているが、より新しいシステムは、なお更なる利点を提供し得る。例えば、従来の低侵襲手術器具は、多くの場合、開腹手術で見られる用具配置の柔軟性を外科医に与えない。小切開を通して器具を用いて手術部位に近づくことが困難になる。加えて、典型的な内視鏡器具の追加の長さは、多くの場合、外科医がエンドエフェクタ上の組織及び器官によって及ぼされる力を感じる能力を低減させる。更に、テレビモニタ上の画像で視認したときの器具のエンドエフェクタの運動と実際のエンドエフェクタの運動との協調は、画像内で知覚される運動は通常、実際のエンドエフェクタの運動と直感的に対応しないため、特に困難である。したがって、手術器具の運動入力に対する直感的な応答の欠如がしばしば経験される。かかる内視鏡用具の直感性、巧緻性、及び感度の欠如は、低侵襲手術の使用の増加における障害であることが見出されている。

外科的な巧緻性を向上させ並びに外科医が直感的な方式で患者に手術できるようにするために、長年にわたって、様々な低侵襲ロボットシステムが開発されてきた。遠隔手術は、外科医がいくつかの形態の遠隔制御、例えば、サーボ機構などを使用して、手で用具を直接持って移動させるのではなく、手術器具の運動を操作するシステムを使用する、外科手術の一般的な用語である。かかる遠隔手術システムでは、典型的には、患者から離れた場所で視覚的ディスプレイ上に手術部位の画像が外科医に提供される。外科医は、典型的には、外科的手技の間に視覚的ディスプレイ上でエンドエフェクタの運動を視認しながら、患者から離れた場所で外科的手技を実施することができる。典型的には、視覚的ディスプレイ上の手術部位の三次元画像を視認しながら、外科医は、離れた場所でマスタ制御装置を操作することによって患者に外科的手技を施し、このマスタ制御装置は、遠隔制御された器具の運動を制御する。

ロボット手術の分野では著しい進歩がなされてきたが、ロボット手術で使用するための改善された方法、システム、及び装置が依然として必要とされている。

概して、手術用具を関節運動させる際のトルクに抵抗するためのシステム、装置、及び方法が提供される。

一態様では、外科用システムが提供され、外科用システムは、一実施形態において、遠位端にエンドエフェクタを有する細長いシャフトを備える手術用具を含む。手術用具はまた、移動されて、細長いシャフトに対してある角度でエンドエフェクタを選択的に角度の付いた状態で配向するように構成されたロッドを含む。ロッドの移動は、トルク力を手術用具に提供するモータによって駆動されるように構成されている。外科用システムはまた、角度及びトルク力に基づいて、矯正力の量を決定するように構成されたコントローラを含み、コントローラは、決定された矯正力をロッドに加えるように構成されている。

外科用システムは、様々な方式で異なり得る。例えば、手術用具は、エンドエフェクタに沿って並進して、エンドエフェクタによって係合された組織を切断するように構成された切断要素を含むことができ、コントローラは、切断要素の並進中に、決定された矯正力をロッドに加えるように構成され得る。別の例では、外科用システムは、内部にルックアップ表を記憶するメモリを含むことができ、ルックアップ表は、複数の関節運動角度及び複数のモータトルク力の各々を、ロッドに加えられる矯正力に相関させることができ、コントローラは、ルックアップ表によって矯正力の量を決定するように構成され得る。更に別の例では、コントローラは、エンドエフェクタが細長いシャフトに対して角度の付いた状態で配向されている角度を決定するように構成され得る。別の例では、エンドエフェクタは、細長いシャフトに対して継手において枢動して、細長いシャフトに対するエンドエフェクタの角度配向をもたらすように構成され得、ロッドは、継手を通って延在し得る。なお別の例では、コントローラは、手術用具に解放可能に連結するように構成されたロボット手術システム内に含まれ得る。

別の例では、外科用システムは、モータを含むロボット手術システムの用具駆動装置を含むことができ、手術用具は、用具駆動装置に解放可能に動作可能に連結するように構成され得る。少なくともいくつかの実施形態では、ロボット手術システムはコントローラを含むことができ、コントローラは用具駆動装置と動作的に通信し得る。

別の実施形態では、手術用具を含む外科用システムが提供され、手術用具は、細長いシャフト、細長いシャフトの遠位端に連結されたエンドエフェクタ、エンドエフェクタに沿って並進して、エンドエフェクタによって係合された組織を切断するように構成された切断要素、及び、手術用具に解放可能に連結するように構成されたロボット手術システムによって手術用具に提供される第１の力に応答して、移動されて、エンドエフェクタを細長いシャフトに対してある角度で関節運動させるように構成されたロッドを含む。外科用システムはまた、切断要素の並進中にロボット手術システムによって手術用具に提供された第１の力の調節を生じさせ、それによって、エンドエフェクタに沿った切断要素の並進によって生じた第２の力を相殺するように構成されたコントローラを含む。

外科用システムは、あらゆるバリエーションを有することができる。例えば、切断要素は、ロボット手術システムによって手術用具に提供された第３の力に応答して、エンドエフェクタに沿って並進するように構成され得、コントローラは、第３の力、及びエンドエフェクタが細長いシャフトに対して関節運動している角度に基づいて、第１の力の調節の量を決定するように構成され得る。少なくともいくつかの実施形態では、外科用システムは、内部にルックアップ表を記憶するメモリを含み得、ルックアップ表は、第２の力の量を、エンドエフェクタが細長いシャフトに対して関節運動し得る複数の角度の各々と、ロボット手術システムによって手術用具に提供されて切断要素の並進を生じさせ得る複数の第３の力の各々とに相関させ、コントローラが第１の力の調節の量を決定することは、ルックアップ表内で、エンドエフェクタが細長いシャフトに対して関節運動している角度を検索することと、ルックアップ表内で、ロボット手術システムによって手術用具に提供されている第３の力を検索することとを含む。

別の例では、外科用システムは、内部にルックアップ表を記憶するメモリを含み得、コントローラは、ルックアップ表にアクセスし、それによって第１の力の調節の量を決定するように構成され得る。更に別の例では、ロボット手術システムは、第１の力を手術用具に提供するように構成されたモータを含み得る。また別の例では、コントローラは、ロボット手術システム内に含まれ得る。

別の態様では、外科的方法が提供され、外科的方法は、一実施形態において、ある量の力を手術用具に加え、それによって手術用具のエンドエフェクタを、遠位端にエンドエフェクタを有する細長いシャフトに対してある角度で関節運動させることと、エンドエフェクタを関節運動させながら、切断要素をエンドエフェクタに沿って並進させることとを含む。外科的方法はまた、切断要素の並進中に、エンドエフェクタが細長いシャフトに対して関節運動している角度を維持しながら、手術用具に加えられている力の量を変更することを含む。

外科的方法は、あらゆるバリエーションを有することができる。例えば、エンドエフェクタに沿った切断要素の並進は、第２の力の量を手術用具に及ぼすことができ、手術用具に加えられている力の量を変更することにより、第２の力の量を相殺して、手術用具に、エンドエフェクタが細長いシャフトに対して関節運動している角度を維持させることができる。

別の例では、切断要素の並進は、第２の力の量を手術用具に加えることによって生じ得、手術用具に加えられている力の量は、エンドエフェクタが細長いシャフトに対して関節運動している角度、及び手術用具に加えられている第２の力の量に基づいて変更され得る。少なくともいくつかの実施形態では、手術用具は、ロボット手術システムに解放可能かつ交換可能に連結され得、ロボット手術システムは、力の量を手術用具に加えることができ、第２の力の量を手術用具に加えることができる。

更に別の例では、手術用具は、ロボット手術システムに解放可能かつ交換可能に連結され得、ロボット手術システムは、力の量を手術用具に加えることができ、手術用具に加えられている力の量を変更することができる。

本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて検討することで、より完全な理解がなされるであろう。
手術用具の一実施形態の側面概略図である。 ６つの自由度と関連付けられた専門用語の図表描写である。 手術用具の別の実施形態のリスト部部分の斜視図である。 ナイフ作動アセンブリを有するエンドエフェクタの一実施形態の部分的側面概略図である。 手術用具の別の実施形態の遠位部分の分解図である。 図５の手術用具の発射バーの斜視図であり、発射バーは、その遠位端にＥビームを有する。 患者側部分及びユーザ側部分を含む、ロボット手術システムの一実施形態の斜視図である。 ロボット手術システムのロボットアームの一実施形態の斜視図であり、図１の手術用具は、ロボットアームに解放可能かつ交換可能に連結されている。 図８のロボットアームの用具駆動装置の斜視図である。 矯正力を手術用具に加える方法の一実施形態のフローチャートである。 切断要素の並進中に、矯正力が加えられている手術用具の一実施形態の斜視図である。 矯正力の量を決定する方法の一実施形態の図である。 コンピュータシステムの一実施形態の概略図である。

以下に、本明細書で開示する装置及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解が得られるように、特定の例示的な実施形態を説明する。これらの実施形態のうちの１つ又は２つ以上の実施例が、添付の図面に示されている。当業者であれば、本明細書で具体的に説明され、かつ添付の図面に例示される装置及び方法が、非限定的な典型的な実施形態であること、並びに本発明の範囲が、特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。１つの例示的な実施形態に関連して図示又は説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。このような改変及び変形は、本発明の範囲内に含まれるものとする。

更に、本開示においては、実施形態の同様の参照符合を付した構成要素は概して同様の特徴を有するものであり、したがって、特定の実施形態において、同様の参照符合を付した各構成要素の各特徴については必ずしも完全に詳しく述べることはしない。加えて、開示されるシステム、装置及び方法の説明で直線寸法又は円寸法が使用される範囲において、かかる寸法は、かかるシステム、装置及び方法と組み合わせて使用することができる形状の種類を限定しようとするものではない。当業者には、任意の幾何学的形状についてかかる直線寸法及び円寸法に相当する寸法を容易に決定することができる点が認識されるであろう。システム及び装置、並びにその構成要素のサイズ及び形状は、少なくとも、システム及び装置が用いられる対象の解剖学的構造、システム及び装置が用いられる構成要素のサイズ及び形状、並びにシステム及び装置が用いられる方法及び手順に依存し得る。

手術用具を関節運動させる際にトルクに抵抗するための様々な例示的なシステム、装置、及び方法が提供される。概して、手術用具は、組織と係合するように構成されたエンドエフェクタを遠位端に有する細長いシャフトを含み得る。エンドエフェクタは、細長いシャフトに対して関節運動するように、例えば、細長いシャフトの長手方向軸に対して角度の付いた状態で配向されるように構成され得、これにより、エンドエフェクタが組織にアクセスし、組織にしっかりと係合するのを助けることができる。手術用具は、エンドエフェクタに沿って長手方向に並進して、係合された組織を切断するように構成された切断要素を含み得る。エンドエフェクタが関節運動しているとき、例えば、シャフトの長手方向軸に対してゼロでない角度で角度付けされると、エンドエフェクタに沿った切断要素の長手方向の並進は、エンドエフェクタをその現在の角度付けされた向きから離れる方向に付勢する、例えば、エンドエフェクタを、それがシャフトの長手方向軸と実質的に整列されている実質的にゼロの角度位置に向かって付勢するトルク力をエンドエフェクタに及ぼす。しかしながら、組織の切断中にエンドエフェクタがその現在の角度付けされた向きから関節運動する運動は、エンドエフェクタが、係合された組織に対して不所望に位置ずれし、その結果、組織が適切な場所で切断されないことを生じさせ得、かつ／又はエンドエフェクタが、物質及び／若しくはエンドエフェクタに害を生じさせ得る、患者の身体内の物質（例えば、隣接する身体構造、別の手術用具等）を不所望に押し付けることを生じさせ得る。手術用具は、そこに加えられる、トルク力を相殺する矯正張力又は力を有し、それによって切断要素の並進中にエンドエフェクタがその関節運動角度から移動することを防止するように構成され得る。切断要素の並進中にエンドエフェクタをその関節運動した位置にロックする機械的ロック機構を使用することなく、矯正力を手術用具に加えることができ、これにより、手術用具の製造を単純化することができ、かつ／又は、ロック機構が存在する必要がないため、他の及び／若しくはより大きい用具構成要素のためのより多くのスペースを可能にすることができる。

手術用具は、手術用具と関連付けられた様々な運動及びアクションを制御するように構成されたロボット手術システム（本明細書では「手術ロボット」とも呼ばれる）に解放可能に連結するように構成され得る。ロボット手術システムは、矯正力を手術用具に提供するように構成され得る。ロボット手術システムはまた、切断要素の並進と共にリアルタイムで手術用具に加えられる矯正力の量を決定するように構成され得、これにより、切断要素の運動によって及ぼされる力が、過度の矯正又は矯正不足を伴わずに相殺されることを確実にするのを助けることができる。矯正力の量は、エンドエフェクタの現在の関節運動角度と、エンドエフェクタに沿った切断要素の長手方向の並進を生じさせるように手術用具に加えられている（例えば、ロボット手術システムによって加えられている）力とに基づいて決定され得る。関節運動の現在の角度と、切断要素の並進を生じさせるように加えられている力とを所定の矯正力と相関させて、手術用具に加えられる矯正力を決定することができる。

図１は、手術用具１０の一実施形態を例示し、その手術用具は、細長いシャフト１２、エンドエフェクタ１４、シャフト１２の遠位端においてエンドエフェクタ１４をシャフト１２に連結するリスト部１６、及びシャフト１２の近位端に連結された用具ハウジング１８を含む。エンドエフェクタ１４は、例えば、リスト部１６で枢動することによって、リスト部１６においてシャフト１２に対して移動して、用具１０の使用中にエンドエフェクタ１４を手術部位に対して所望の場所に位置付けるように構成されている。ハウジング１８は、エンドエフェクタ１４と関連付けられた動作の様々な特徴（例えば、挟持、焼灼、回転、関節運動、エネルギ送達等のうちのいずれか１つ又は２つ以上）を制御するように構成された様々な構成要素（例えば、ギア及び／又はアクチュエータ）を含む。少なくともいくつかの実施形態では、シャフト１２、したがってそれに連結されたエンドエフェクタ１４は、シャフト１２の長手方向軸Ａ１を中心に回転するように構成されている。そのような実施形態では、ハウジング１８の様々な構成要素は、シャフト１２の回転運動を制御するように構成されている。少なくともいくつかの実施形態では、この例示された実施形態のように、手術用具１０は、ロボット外科用システムに解放可能に連結するように構成され、用具ハウジング１８は、用具１０のロボット外科用システムへの解放可能な連結を可能にするように構成された連結特徴を含み得る。シャフト１２、エンドエフェクタ１４、リスト部１６、及びハウジング１８の各々は、更に後述される。

手術用具１０は、任意の様々な構成を有することができる。概して、手術用具は、少なくとも１つの手術機能を実行するように構成され得、例えば、鉗子、把持器具、ニードルドライバ、ハサミ、エネルギを適用する電気焼灼器用具、ステープラ、クリップアプライヤ、吸引用具、潅注用具、撮像装置（例えば、内視鏡又は超音波プローブ）等のうちのいずれかを含み得る。手術用具１０は、少なくともいくつかの実施形態において、組織に（高周波（radiofrequency、ＲＦ）エネルギなどの）エネルギを適用するように構成されているが、他の実施形態では、用具１０は、組織にエネルギを適用するようには構成されていない。

シャフト１２は、任意の様々な構成を有することができる。一般に、シャフト１２は、ハウジング１８から遠位方向に延在し、内部を通って延在する少なくとも１つの内側の管腔を有する細長い部材である。シャフト１２は、ハウジング１８に固定されるが、他の実施形態では、シャフト１２は、ハウジング１８に解放可能に連結され得、その結果、シャフト１２は、他のシャフトと互換可能であり得る。これにより、単一のハウジング１８が、異なるエンドエフェクタを有する様々なシャフトに適合可能となり得る。

エンドエフェクタ１４は、様々な大きさ、形状、及び構成を有することができる。エンドエフェクタ１４は、開放位置と閉鎖位置との間で移動するように構成された一対の対向する顎部２０、２２を有する組織把持器具を含み、顎部２０、２２のうちの一方又は両方は、リスト部１６で枢動して、エンドエフェクタ１４を開放位置と閉鎖位置との間で移動させるように構成されている。エンドエフェクタ１４は、他の実施形態において、他の構成、例えば、ハサミ、バブコック、牽引子等を有し得る。

リスト部１６は、任意の様々な構成を有することができる。手術用具のリスト部の例示的実施形態及びリスト部における関節運動をもたらす例示的実施形態は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年３月１３日に出願された「Ｃｏｍｐａｃｔ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｗｒｉｓｔ」と題する国際特許公開第２０１４／１５１９５２号、２０１４年３月１３日に出願された「Ｈｙｐｅｒｄｅｘｔｅｒｏｕｓ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する国際特許公開第２０１４／１５１６２１号、２０１６年７月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｏｒ Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｉｎｇ Ａ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ」と題する米国特許出願第１５／２００，２８３号、及び２０１６年８月１６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｏｒ Ｃａｕｓｉｎｇ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１５／２３７，６４８号に記載されている。一般に、リスト部１６は、顎部２０、２２が枢動可能に取り付けられた枢動継手などの、シャフト１２に対するエンドエフェクタ１４の運動を可能にするように構成された継手を含むことができる。いくつかの実施形態では、枢動運動は、リスト部１６の第１の軸（例えば、Ｘ軸）を中心とするピッチ運動、リスト部１６の第２の軸（例えば、Ｙ軸）を中心とするヨー運動、及びこれらの組み合わせを含むことができ、リスト部１６を中心とするエンドエフェクタ１４の３６０°の回転運動を可能にすることができる。他の実施形態では、枢動運動は、単一の平面内での運動、例えば、リスト部１６の第１の軸を中心とするピッチ運動のみ、又はリスト部１６の第２の軸を中心とするヨー運動のみに限定することができ、その結果、エンドエフェクタ１４は、単一の平面内で回転する。

図２は、所与の基準デカルトフレームに関して外科用システムの構成要素の位置及び配向を説明する、３つの並進又は位置変数、例えば、サージ、ヒーブ、スウェイによって、かつ３つの回転又は配向変数、例えば、オイラー角、又はロール、ピッチ、ヨーによって表されるシステムの自由度を例示している。本明細書で使用されるとき、かつ図２に例示されているように、用語「サージ」は、前方及び後方への運動を指し、用語「ヒーブ」は、上下の運動を指し、用語「スウェイ」は、左右の運動を指す。回転用語については、「ロール」は、側面を傾斜させることを指し、「ピッチ」は、前方及び後方に傾斜させることを指し、「ヨー」は、左及び右に回転させることを指す。

この例示の実施形態におけるエンドエフェクタ１４の運動は、エンドエフェクタ１４がシャフト１２と実質的に長手方向に整列されている（例えば、エンドエフェクタ１４の長手方向軸Ａ２が、シャフト１２の長手方向軸Ａ１と実質的に整列されているため、エンドエフェクタ１４が、シャフト１２に対して実質的にゼロの角度にある）関節運動していない位置と、エンドエフェクタ１４がシャフト１２に対して角度の付いた状態で配向されている（例えば、エンドエフェクタ１４の長手方向軸Ａ２が、シャフト１２の長手方向軸Ａ１に対して傾斜しているため、エンドエフェクタ１４が、シャフト１２に対してゼロでない角度にある）関節運動した位置との間でエンドエフェクタ１４が関節運動する運動を含む。当業者であれば、製作公差及び測定装置の精度などの任意の数の要因に起因して、エンドエフェクタ１４が、シャフト１２と正確には整列されていない（例えば、シャフトに対して正確なゼロの角度にはない）ことがあるが、それにもかかわらず、シャフト１２と整列されている（例えば、実質的にゼロの角度にある）とみなしてもよいことを理解されよう。エンドエフェクタ１４は、図１では、関節運動していない位置で示されている。この例示の実施形態におけるエンドエフェクタ１４の運動はまた、対応するシャフト１２のその長手方向軸Ａ１を中心とした回転を伴うか又は伴わずに、エンドエフェクタ１４がその長手方向軸Ａ２を中心として回転するエンドエフェクタ１４の回転運動を含む。

手術用具１０は、エンドエフェクタ１４の運動を容易にするように構成された１つ又は２つ以上の作動シャフトを含み得る。１つ又は２つ以上の作動シャフトの各々は、シャフト１２に沿って（例えば、その内側の管腔内に）延在し得、ハウジング１８及びエンドエフェクタ１４に動作可能に連結され得る。このようにして、ハウジング１８に連結された用具駆動装置は、用具ハウジング１８を介して手術用具１０に入力を提供し、かつそれによって１つ又は２つ以上の作動シャフトを作動させてエンドエフェクタ１４の運動を生じさせるように構成され得る。

図３は、１つ又は２つ以上の作動シャフト２４を含む、図１の用具１０などの手術用具の一実施形態を例示しており、この作動シャフトは、作動されて、作動シャフトに動作可能に連結されたエンドエフェクタ３６（図４参照）の運動を生じさせるように構成されている。図３は、エンドエフェクタ３６のすぐ近位に位置するリスト部２６から延在する作動シャフト２４の遠位端を例示している。リスト部２６は、エンドエフェクタ３６が連結される細長いシャフト２８の近位端に対するエンドエフェクタ３６の微細運動及び角度形成を可能にし得る。この例示の実施形態では、リスト部２６は、リスト部２６の外周の周りに離間配置された、各々がロッドの形態の３つの作動シャフト２４を含む。作動シャフト２４は、作動されると（例えば、押されると、引かれると、回転すると）、シャフト２８に対するエンドエフェクタの関節運動（例えば、上、下、左、右、及びこれらの組み合わせの運動）を生じさせる。作動シャフト２４は、本明細書に論じられるような手術用具の用具ハウジングを介して用具駆動装置に動作可能に連結されて、選択された作動シャフト２４のうちの１つ又は２つ以上の近位及び遠位移動を選択的に生じさせて、エンドエフェクタ３６の選択された関節運動を生じさせるように構成されている。

リスト部２６はまた、作動されると、エンドエフェクタ３６の一対の顎部を閉鎖させ得る上部回転駆動装置３０を含む。上部回転駆動装置３０は、用具ハウジングを介して用具駆動装置に動作可能に連結されて、上部回転駆動装置３０の回転、ひいてはエンドエフェクタ３６の閉鎖を生じさせるように構成されている。リスト部２６はまた、作動されると、エンドエフェクタ３６に対するスレッドの運動を生じさせ得る、例えば、スレッドをエンドエフェクタ３６に沿って長手方向に並進させ得る下部回転駆動装置３２を含む。更に後述されるように、エンドエフェクタ３６に沿って並進するスレッドは、切断要素をエンドエフェクタ３６に沿って並進させて、エンドエフェクタ３６によって係合された組織を切断し得る。下部回転駆動装置３２は、用具ハウジングを介して用具駆動装置に動作可能に連結されて、下部回転駆動装置３２の回転、ひいてはエンドエフェクタ３６に沿ったスレッドの並進を生じさせるように構成されている。リスト部２６はまた、作動されると、近位方向に直線に移動して、エンドエフェクタ３６の迅速な閉鎖、例えば、顎部の迅速な閉鎖を生じさせる、少なくとも１つの直線プルケーブル３４を含み得る。少なくとも１つの直線プルケーブル３４は、用具ハウジングを介して用具駆動装置に動作可能に連結されて、その近位移動を生じさせるように構成されている。用具駆動装置、並びに用具駆動装置を作動シャフト２４、回転駆動装置３０、３２、及び直線プルケーブル３４などの作動部材に動作可能に連結する例示的実施形態は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年８月１６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｏｒ Ｃａｕｓｉｎｇ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１５／２３７，６４８号に更に記載されている。

図４は、駆動部材４０、ナイフの形態の切断要素４２、スレッド４４、及び下部回転駆動装置３２を含む切断要素作動アセンブリ３８を有するエンドエフェクタ３６の一部分を例示している。駆動部材４０は、この例示の実施形態では主ネジの形態である下部回転駆動装置３２とネジ止めにより連結される雌ネジを含む。かかる連結は、下部回転駆動装置３２が回転するときに駆動部材４０を下部回転駆動装置３２に沿って移動させ得る。上述のように、下部回転駆動装置３２は、例えば、用具のハウジングに連結された用具駆動装置からの入力によって作動され、それによって下部回転駆動装置３２の回転及び下部回転駆動装置３２に沿ったスレッド４４の直線運動を生じさせ得る。切断要素作動アセンブリ３８は、駆動部材４０が下部回転駆動装置３２に沿ってスレッド４４を遠位方向に押すと切断要素４２を切断位置に配向し、駆動部材４０がスレッド４４に対して近位方向に移動されると切断要素４２を収容するように構成されている。動作中、下部回転駆動装置３２を回転させて、下部回転駆動装置３２に沿って駆動部材４０を遠位方向に前進させ、それによってスレッド４４を遠位方向に押し、切断要素４２を切断位置に角度の付いた状態で配向させることができる。アセンブリ３８の遠位移動の終了時に、下部回転駆動装置３２の回転方向が反転して、駆動部材４０をスレッド４４に対して近位方向に後退させ、それによってインターフェース特徴４６と切断要素４２との間の相互作用を介してなど、切断要素４２を収容位置へと下方に回転させる。

少なくともいくつかの実施形態において、図１の手術用具１０は、上述のようにステープラであってもよい。図５は、外科用ステープル留め用具の一実施形態の遠位部分を例示している。ステープラは、細長いシャフト４８と、シャフト４８の遠位端におけるエンドエフェクタとを含む。本明細書で論じられるように、用具ハウジング（図示せず）は、シャフト４８の近位端にある。この例示の実施形態におけるエンドエフェクタは、対向する下部顎部５０と上部顎部５２とを含む。下部顎部５０は、ステープルカートリッジ５４を支持するように構成されたステープルチャネルを含み、上部顎部５２は、下部顎部５０に面し、かつアンビルとして動作してステープルカートリッジ５４のステープル（ステープルは図５では不明瞭である）を配備するのを助けるように構成されたアンビル面５６を有する。下部顎部５０及び上部顎部５２のうちの少なくとも一方は、それらの間に配設された組織及び／又は他の物体を挟持するために、下部顎部５０及び上部顎部５２のうちの他方に対して移動可能である。少なくともいくつかの実施形態では、下部顎部５０及び上部顎部５２のうちの一方が固定され得るか又は別様に移動不能であり得る。いくつかの他の実施形態では、下部顎部５０及び上部顎部５２の両方が移動可能であり得る。発射システムの構成要素は、エンドエフェクタの少なくとも一部を通過して、ステープルを挟持された組織内に排出するように構成され得る。この例示の実施形態ではナイフの刃である切断要素５９（図６参照）は、ステープル留め手技中に組織を切断するように発射システムと関連付けられ得る。

この例示の実施形態では、下部顎部５０はカートリッジアセンブリ又はキャリアとして機能し、上部顎部５２はアンビルとして機能する。内部に複数のステープルを有するステープルカートリッジ５４は、ステープルトレイ５８内に支持され、次に、このステープルトレイは、下部顎部５０のカートリッジチャネル６０内に支持される。上部顎部５２は、複数のステープル形成ポケット（図示せず）を有し、ステープル形成ポケットの各々は、ステープルカートリッジ５４内に収容される複数のステープルからの対応するステープルの上に位置付けられる。上部顎部５２は、様々な方法で下部顎部５０に接続され得る。例示の実装例では、上部顎部５２は、シャフト４８との係合部のすぐ遠位の、ステープルチャネル６０の近位端６０ｐ内で枢動可能に受容される近位枢動端５２ｐを有する。上部顎部５２が下向きに枢動すると、上部顎部５２は、アンビル面５６を移動させ、上部に形成されたステープル形成ポケットは、対向するステープルカートリッジ５４に向かって移動する。

間に組織を選択的に挟持するために、様々な挟持構成要素を使用して顎部５０、５２の開放及び閉鎖をもたらすことができる。例示のように、上部顎部５２の枢動端５２ｐは、カートリッジチャネル６０との枢動取り付け部より遠位に閉鎖機構５２ｃを含む。したがって、遠位端が、閉鎖機構５２ｃと係合する馬蹄形の穴６２ａを含む閉鎖管６２は、動作可能に連結された用具駆動装置からの入力に応答して、閉鎖管６２の近位長手方向運動中に上部顎部５２に対して開放運動、遠位長手方向運動中に上部顎部５２に対して閉鎖運動を選択的に付与する。上述のように、エンドエフェクタの開閉は、上部顎部５２に対する下部顎部５０の相対運動、下部顎部５０に対する上部顎部５２の相対運動、又は互いに対する両方の顎部５０、５２の運動によってもたらされ得る。

例示の実施形態の発射構成要素は、図５及び図６に示される、遠位端にＥビーム６６を有する発射バー６４を含む。発射バー６４は、その少なくとも遠位部分では、エンドエフェクタが関節運動する継手における発射バー６４の屈曲を容易にするために可撓性である。発射バー６４は、シャフト４８内、例えば、シャフト４８の長手方向発射バースロット４８ｓ内に配設され、連結された用具駆動装置からステープラによって受容された発射入力によって誘導される。発射入力は、エンドエフェクタの少なくとも一部を通るＥビーム６６の遠位運動を生じさせて、それによって、ステープルカートリッジ５４内に収容されたステープルの発射を生じさせ得る。この例示の実施形態の場合、Ｅビーム６６の遠位端から突出しているガイド６８は、スレッド７０と係合し得、次に、このスレッドは、ステープルカートリッジ５４内に形成されたステープルキャビティ７４を通ってステープル駆動装置７２を上向きに押すことができる。ステープル駆動装置７２の上向きの移動は、カートリッジ５４内の複数のステープルの各々に上向きの力を加え、それによって上部顎部５２のアンビル面５６に対してステープルを上向きに押し、形成されたステープルを作り出す。

ステープルを発射させることに加えて、Ｅビーム６６は、顎部５０、５２の閉鎖、ステープルカートリッジ５４からの上部顎部５２の引き離し、及び／又は顎部５０と５２との間に捕捉された組織の切断を容易にするように構成され得る。具体的に言えば、一対の頂部ピン７６及び一対の底部ピン７８（底部ピン７８のうちの一方は図６では不明瞭）は、上部及び下部顎部５０、５２のうちの一方又は両方と係合して、発射バー６４がエンドエフェクタを通って遠位方向に前進するときに顎部５０、５２を互いに向けて圧迫し得る。同時に、切断要素５９は、顎部５０と５２との間に捕捉された組織を切断するように構成され得る。

本明細書に開示されるシステム、装置、及び方法は、ロボット手術システムを使用して実装され得る。当業者によって認識されるように、ロボット手術システムの様々な構成要素間の電子通信は、有線であっても無線であってもよい。当業者はまた、ロボット手術システム内の全ての電子通信を有線とすることができること、ロボット手術システム内の全ての電子通信を無線とすることができること、又はロボット手術システムのいくつかの部分を有線通信とし、システムの他の部分を無線通信とすることができることも認識するであろう。

図７は、ロボット手術システム１００の一実施形態の斜視図であり、ロボット手術システムは、患者１０４に隣接して位置付けられた患者側部分１０２と、患者からある距離に位置するユーザ側部分１０６とを含み、これらの部分は、同じ部屋内及び／又は遠隔場所のいずれかにある。患者側部分１０２は、概して、１つ又は２つ以上のロボットアーム１０８と、ロボットアーム１０８に解放可能に連結するように構成された１つ又は２つ以上の用具アセンブリ１１０とを含む。ユーザ側部分１０６は、概して、患者１０４及び／又は手術部位を視認するための視覚システム１１２と、外科的手技中にロボットアーム１０８及び各用具アセンブリ１１０の運動を制御するための制御システム１１４とを含む。

制御システム１１４は、様々な構成を有し得、患者に隣接して（例えば、手術室内に）位置し得るか、患者の遠隔に（例えば、別個の制御室内に）位置し得るか、又は２つ若しくは３つ以上の場所（例えば、手術室及び／若しくは別個の制御室（複数可））に分散され得る。分散システムの一例として、専用のシステム制御コンソールは手術室内に位置し得、別個のコンソールは遠隔の場所に位置し得る。制御システム１１４は、ユーザが、患者側部分１０２によって手術されている患者１０４の手術部位を視認すること、及び／又は患者側部分１０２の１つ若しくは２つ以上の部分を制御すること（例えば、手術部位で外科的手技を実施すること）を可能にする構成要素を含み得る。いくつかの実施形態において、制御システム１１４はまた、ジョイスティック、外骨格グローブ、電動重力補償マニピュレータ、又は同類のものなどの、１つ又は２つ以上の手動操作入力装置を含み得る。１つ又は２つ以上の入力装置は、遠隔操作モータを制御することができ、遠隔操作モータは次に、ロボットアーム１０８及び用具アセンブリ１１０を含む外科用システムの運動を制御する。

患者側部分１０２は、様々な構成を有し得る。図７に例示のように、患者側部分１０２は、手術台１１６に連結し得る。しかしながら、他の実施形態では、患者側部分１０２は、壁、天井、床、又は他の手術室装備に装着され得る。更に、患者側部分１０２は、２つのロボットアーム１０８を含むように示されているが、より多い又はより少ないロボットアーム１０８を含むことができる。更に、患者側部分１０２は、（図７に示されるように）手術台１１６に対してなど、様々な位置に装着された別個のロボットアーム１０８を含み得る。代替的に、患者側部分１０２は、そこから延在する１つ又は２つ以上のロボットアーム１０８を含む単一のアセンブリを含み得る。

図８は、ロボットアーム１１８、及びロボットアーム１１８に解放可能かつ交換可能に連結された図１の手術用具１０の別の実施形態を例示している。本明細書で論じられるように、他の手術器具を代わりにアーム１１８に連結することができる。ロボットアーム１１８は、１つ又は２つ以上の自由度（例えば、６つ全部のデカルト自由度、５つ若しくはそれ以下のデカルト自由度等）に沿って、関連する用具１０を支持し、移動させるように構成されている。

ロボットアーム１１８は、ロボットアーム１１８の遠位端に用具駆動装置１２２を含み得、用具駆動装置は、用具１０と関連付けられた制御特徴を支援し得る。図８に示されるように、ロボットアーム１１８はまた、ロボットアーム１１８の一部であり得るか、又はロボットアーム１１８に解放可能かつ交換可能に連結され得るエントリーガイド１２３（例えば、カニューレマウント、カニューレ等）を含み得る。図１の用具１０のシャフト１２がエントリーガイド１２３を通して挿入されて示されている図８に示されるように、患者への挿入のためにエントリーガイド１２３を通して用具アセンブリのシャフトを挿入することができる。

外科用システムを使用しながら滅菌手術領域を提供するために、障壁１２６を外科用システムの作動部分（例えば、ロボットアーム１１８）とそれに連結された手術器具（例えば、用具１０等）との間に配置することができる。器具滅菌アダプタ（instrument sterile adapter、ＩＳＡ）などの滅菌構成要素を、用具１０とロボットアーム１１８との間の接続インターフェースに配置することもできる。用具１０とロボットアーム１０８との間のＩＳＡの配置は、用具１０及びロボットアーム１１８の滅菌連結点を確実にすることができる。これは、滅菌手術野を損なうことなく、手術過程中に、ロボットアーム１１８から手術器具を取り外して、他の手術器具と交換することを可能にする。

図９は、用具駆動装置１２２をより詳細に例示している。示されるように、用具駆動装置１２２は、１つ又は２つ以上のモータを含み、例えば、アーム１１８に連結された用具１０と関連付けられた様々な運動及びアクションを制御する５つのモータ１２４が示されている。例えば、各モータ１２４は、外科手術を実施することを支援するためなど、用具１０によって実施され得る１つ又は２つ以上のアクション及び運動を制御するために、用具１０に関連付けられた作動特徴（例えば、ギア）に連結し、かつ／又はそれと相互作用し得る。モータ１２４は、用具駆動装置１２２の上面上でアクセス可能であり、ひいては、用具１０（例えば、そのハウジング１８）は、用具駆動装置１２２の上に装着されて、それに連結するように構成されている。用具駆動装置モータによって制御されるように構成された（「パック」とも呼ばれる）用具ハウジングのモータ動作及び構成要素の例示的実施形態は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、前述の２０１４年３月１３日に出願された「Ｃｏｍｐａｃｔ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｗｒｉｓｔ」と題する国際特許公開第２０１４／１５１９５２号、２０１４年３月１３日に出願された「Ｈｙｐｅｒｄｅｘｔｅｒｏｕｓ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する国際特許公開第２０１４／１５１６２１号、２０１６年７月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｏｒ Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｉｎｇ Ａ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ」と題する米国特許出願第１５／２００，２８３号、及び２０１６年８月１６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ａ Ｍｏｔｏｒ Ｏｆ Ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する米国特許出願第１５／２３７，６５３号に更に記載されている。

用具駆動装置１２２はまた、用具１０のシャフト１２を受容するために、側壁に形成されたシャフト受容チャネル１２６を含む。他の実施形態において、シャフト１２は、用具駆動装置１２２の開放部を通って延在することができるか、又は２つの構成要素が様々な他の構成で嵌合することができる。

上述のように、図１の用具１０、図３の用具、図５の用具、又は他の手術用具などの手術用具は、それに沿った切断要素の並進によってエンドエフェクタが経験するトルク力を相殺する矯正力が加えられるように構成することができる。更に上述のように、手術用具に連結された、図７のロボット手術システム１００又は他のロボット手術システムなどのロボット手術システムは、矯正力を手術用具に送達するように構成され得、例えば、ロボット手術システムの用具駆動装置が力を手術用具の用具ハウジングに提供する。ロボット手術システム（例えば、コントローラ、及び／又はコントローラを含むコンピュータシステムを含むロボット手術システムの制御システム）は、加えられる矯正力の量を決定するように構成され得る。

図１０は、切断要素の並進中に矯正力を手術用具に加える方法２００の一実施形態を例示している。方法２００は、図７のロボット手術システム１００及び図１１の手術用具を参照して説明を容易にするために記載されているが、ロボット手術システム及び手術用具の他の実施形態を使用して同様に実装され得る。方法２００の説明のために、図１１の手術用具は、ロボット手術システムに解放可能に連結され、例えば、手術用具の用具ハウジング（図示せず）が用具駆動装置１２２に解放可能に連結される。

手術用具のエンドエフェクタ２０１を関節運動２０２させて、遠位端にエンドエフェクタ２０１を有する細長いシャフト２０５の長手方向軸２０３に対してゼロでない角度αで位置付けることができる。図示の角度αは、例示的な角度であり、エンドエフェクタ２０１は、図示の角度αと比べてより大きい及びより小さい他の角度で関節運動するように構成される。図１１は、ゼロでない角度αで関節運動したエンドエフェクタ２０１を示している。エンドエフェクタの関節運動は、本明細書で論じられるように、エンドエフェクタ２０１及び用具駆動装置１２２に動作可能に連結された手術用具の１つ又は２つ以上の作動シャフトをロボット手術システム１００が駆動することによってなど、様々な方法でもたらされ得る。エンドエフェクタ２０１は、エンドエフェクタ２０１がシャフト２０５に対して角度付けされたリスト部又は継手２０７においてシャフト２０５に連結される。エンドエフェクタ２０１は、本明細書に記載される顎部の他の実施形態と同様に、開放及び閉鎖するように構成された対向する上部顎部２０９及び下部顎部２１１を含む。

ロボット手術システム１００は、様々な方法のうちのいずれかにおいて関節運動角度αを決定２０４し得る。例えば、ロボット手術システム１００、例えば、その制御システム１１４は、関節運動力を関節運動角度と相関させるデータを内部に記憶したメモリを有するコンピュータシステムを含み得る。エンドエフェクタ２０１を関節運動させるために手術用具に送達される関節運動力の量は、ロボット手術システム１００によって判断され、ロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４のコントローラ）は、記憶されたデータを使用して、角度αである、送達された力の量に対応する関節運動角度を検索し得る。別の例では、手術用具は、角度αを示すエンドエフェクタ２０１の位置を検知するように構成された少なくとも１つの位置センサを含み得る。少なくとも１つの位置センサは、用具駆動装置１２２を介して、検知された位置をロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４）に通信するように構成され得る。

エンドエフェクタ２０１が角度αにおいて関節運動された状態で、切断要素（図１１では不明瞭）をエンドエフェクタ２０１に沿って遠位方向に並進２０６させて、エンドエフェクタ２０１によって係合された組織（図示せず）、例えば、顎部２０９と２１１との間に挟持された組織を切断することができる。この例示の実施形態では、上に切断要素を有する発射バー２１３は、図６の発射バー６４及び切断要素５９と同様に、エンドエフェクタ２０１に沿って遠位方向に並進２０６されて組織を切断する。発射バー２１３は、図１１に示されるように、切断要素の並進中にリスト部２０７において屈曲され、トルク力を、図１１の矢印Ｆ１によって示される遠位方向に及ぼす。上述のように、トルク力は、エンドエフェクタ２０１をその関節運動角度αから付勢する。

ロボット手術システム１００、例えば、制御システム１１４のコントローラは、エンドエフェクタ２０１に送達するための、例えば、用具駆動装置１２２を介して用具ハウジングに送達するための矯正力の量を決定２０８してトルク力を矯正し得る。矯正力は、様々な方法のうちのいずれかにおいて決定２０８され得る。図１２は、ロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４のコントローラ）を実装して矯正力の量を決定２０８することができる決定プロセス２１５の一実施形態を例示している。プロセス２１５をロボット手術システム１００に（例えば、制御システム１１４のメモリに）、それによる（例えば、制御システムのコントローラによる）実行用に記憶することができる。

切断要素の並進（例えば、発射バー２１３の並進）を生じさせるためにロボット手術システム１００によって手術用具に加えられるトルク力の量は、プロセス２１５への第１の入力２１７であり、決定２０４される関節運動角度αは、プロセス２１５への第２の入力２１９である。切断要素の並進を生じさせるためにロボット手術システム１００によって手術用具に加えられるトルク力の量は、様々な方法のうちのいずれかで決定され得る。例えば、トルク力を、モータトルク、例えば、用具駆動装置１２２におけるモータのトルクによって測定して、力を手術用具の用具ハウジングに提供することができる。別の例では、ロボット手術システム１００は、トルク力を検知するように構成された、（例えば、内部のモータに隣接する用具駆動装置１２２において）少なくとも１つの力センサを含み得る。

第１の入力２１７を使用して、切断要素（例えば、発射バー２１３）がエンドエフェクタ２０１に及ぼしている力を決定２２１する。決定２２１は、例えば、ロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４のコントローラ）によって、ロボット手術システムが送達し得る各トルク力を、トルク力がエンドエフェクタ２０１に及ぼす力に相関させるルックアップ表を使用して行われ得る。ルックアップ表は、ロボット手術システム１００に（例えば、制御システム１１４のメモリに）記憶され得る。決定２２１された力は、２Ｄルックアップ表２２３に入力される。第２の入力２１９もまた、２Ｄルックアップ表２２３に入力される。ロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４のコントローラ）は、２Ｄルックアップ表２２３及びそれに対する２つの入力を使用して、リスト部２０７におけるトルク力を決定する。換言すれば、２Ｄルックアップ表２２３は、リスト部２０７におけるトルク力を、異なるエンドエフェクタの関節運動角度と、エンドエフェクタに及ぼされる異なるトルク力とに相関させることができ、２つの入力を２Ｄルックアップ表２２３に一致させるトルク力のうちの１つは、リスト部２０７におけるトルク力を示すルックアップ表２２３の関数の出力である。ルックアップ表２２３内のデータ（例えば、所定の力）を、例えば、実験を通じて及び／又は手術用具の使用履歴によって収集することができる。

ロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４のコントローラ）はまた、第２の入力２１９の逆タンジェント（アークタンジェント又はａｔａｎ）を計算２２５する。

ロボット手術システム１００（例えば、制御システム１１４のコントローラ）は、リスト部２０７におけるトルク力、例えば、ルックアップ表２２３からの出力を、計算２２５された逆タンジェントで除算２２７して、結果２２９を得る。結果２２９は、トルク力、例えば、図１１の矢印Ｆ１によって示される力を相殺するために、ロボット手術システム１００がエンドエフェクタ２０１に加える矯正力の量である。

矯正力の量が決定２０８されると、ロボット手術システム１００は、例えば、用具駆動装置１２２がトルクを手術用具の１つ又は２つ以上の作動シャフトに付与することによって、矯正力を手術用具に送達２１０する。矯正力は、トルク力とは反対方向にある。換言すれば、トルク力は、矢印Ｆ１によって示されるように遠位方向にあり、矯正力は、図１１の矢印Ｆ２によって示されるように近位方向にある。したがって、矯正力は、エンドエフェクタ２０１に沿った切断要素の並進によって生じたエンドエフェクタの運動の付勢を実質的に無効にして、切断要素の並進中にエンドエフェクタ２０１を関節運動角度αに維持することができる。当業者であれば、矯正力は、切断要素の並進中に及ぼされるトルク力を正確には無効にすることはできないが、それにもかかわらず、測定装備の感度などの任意の数の要因により、トルク力を実質的に無効にするように構成され得ることを理解されよう。

この例示の実施形態の場合、切断要素の並進の間ずっと、ロボット手術システム１００は、反復プロセスにおいて、矯正力の量を繰り返し決定２０８し、決定２０８された量を送達２１０することができる。この反復プロセスは、より厚い及び／又はより強靱な組織を通して切断要素を移動させるのを助けるためにモータトルクが増加される場合など、切断要素の並進中に発生し得る、加えられるモータトルクの変化を考慮するのに役立ち得る。他の実施形態では、プロセス２００は、矯正力２１０が一回送達２１０された後に終了してもよく、これは、処理リソースを節約するのに役立ち得る。

本明細書に開示されるシステム、装置、及び方法は、本明細書でデジタルデータ処理システム及びプログラム可能なシステムとも称され得る１つ又は２つ以上のコンピュータシステムを使用して実装され得る。

本明細書に記載される主題の１つ又は２つ以上の態様又は特徴は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又はこれらの組み合わせで実現することができる。これらの様々な態様又は特徴は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステム上で実行可能及び／又は解釈可能である１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムの実行を含み得、そのプロセッサは、記憶システム、少なくとも１つの入力装置、及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信し、それらへデータ及び命令を送信するように接続された専用又は汎用プロセッサとすることができる。プログラム可能なシステム又はコンピュータシステムは、クライアント及びサーバを含んでもよい。クライアント及びサーバは、一般に、互いに隔たっており、典型的には、通信ネットワークを介して相互作用する。クライアント及びサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行され、かつ互いにクライアントサーバ関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。

コンピュータプログラムは、プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、コンポーネント、又はコードとも呼ばれることがあり、プログラム可能なプロセッサのための機械命令を含み、高級プロシージャ言語、オブジェクト指向プログラミング言語、関数型プログラミング言語、論理型プログラミング言語、及び／又はアセンブリ／機械言語で実現され得る。本明細書で使用されるとき、用語「機械可読媒体」とは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、及びプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）などの任意のコンピュータプログラム製品、機器、及び／又は装置を指し、これらは、機械可読信号として機械命令を受信する機械可読媒体を含む、プログラム可能なプロセッサに機械命令及び／又はデータを提供するために使用される。用語「機械可読信号」とは、プログラム可能なプロセッサに機械命令及び／又はデータを提供するために使用される任意の信号を指す。機械可読媒体は、例えば、非過渡的固体メモリ若しくは磁気ハードドライブ、又は任意の同等の記憶媒体などの、このような機械命令を非一時的に記憶することができる。機械可読媒体は、例えば、プロセッサキャッシュ、又は１つ若しくは２つ以上の物理的プロセッサコアに関連付けられた他のランダムアクセスメモリなどの一時的な方法で、そのような機械命令を代替的又は追加的に記憶することができる。

ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に記載される主題のうちの１つ又は２つ以上の態様若しくは特徴は、例えば、ユーザに情報を表示するための陰極線管（cathode ray tube、ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）又は発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）モニタなどのディスプレイ装置及びキーボードを有するコンピュータ、並びに例えば、マウス、トラックボール等のポインティング装置であって、それによってユーザがコンピュータに入力を提供し得る、ポインティング装置上に実装され得る。他の種類の装置を使用して、ユーザとの相互作用を同様に提供することができる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックなどの任意の形態の感覚フィードバックであり得、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、又は触覚入力を含むが、これらに限定されない任意の形態で受信されてもよい。他の可能な入力装置としては、タッチスクリーン、又は単一若しくはマルチポイント抵抗若しくは容量性トラックパッドなどの他のタッチ式装置、音声認識ハードウェア及びソフトウェア、光学スキャナ、光学ポインタ、デジタル画像キャプチャ装置、並びに関連する解釈ソフトウェアなどが挙げられるが、これらに限定されない。

図１３は、コンピュータシステム３００の１つの例示的実施形態を例示している。示されるように、コンピュータシステム３００は、コンピュータシステム３００の動作を制御することができる、１つ又は２つ以上のプロセッサ３０２を含む。「プロセッサ」はまた、本明細書では「コントローラ」とも呼ばれる。プロセッサ（複数可）３０２は、プログラム可能な汎用若しくは専用マイクロプロセッサ、及び／又は様々な専用若しくは市販の単一若しくはマルチプロセッサシステムのいずれか１つを含む、任意の種類のマイクロプロセッサ若しくは中央処理装置（ＣＰＵ）を含むことができる。コンピュータシステム３００はまた、１つ又は２つ以上のメモリ３０４も含むことができ、それらは、プロセッサ（複数可）３０２によって実行されるコードのための、又は１つ若しくは２つ以上のユーザ、記憶装置、及び／若しくはデータベースから得られたデータのための一時記憶装置を提供することができる。メモリ３０４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、１つ又は２つ以上の様々なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（例えば、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、若しくはシンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ））、及び／又はメモリ技術の組み合わせを含むことができる。

コンピュータシステム３００の様々な要素は、バスシステム３１２に接続することができる。例示されたバスシステム３１２は、適切なブリッジ、アダプタ、及び／又はコントローラによって接続された、任意の１つ又は２つ以上の別個の物理的バス、通信ライン／インターフェース、及び／又はマルチドロップ若しくはポイントツーポイント接続を表す抽象化したものである。コンピュータシステム３００はまた、１つ又は２つ以上のネットワークインターフェース（複数可）３０６、１つ又は２つ以上の入力／出力（ＩＯ）インターフェース（複数可）３０８、及び１つ又は２つ以上の記憶装置（複数可）３１０を含むこともできる。

ネットワークインターフェース（複数可）３０６は、コンピュータシステム３００が遠隔装置、例えば、他のコンピュータシステムとネットワークを介して通信することを可能にすることができ、非限定的な例として、遠隔デスクトップ接続インターフェース、イーサネットアダプタ、及び／又は他のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）アダプタであり得る。ＩＯインターフェース（複数可）３０８は、コンピュータシステム３００を他の電子機器と接続するための１つ又は２つ以上のインターフェース構成要素を含むことができる。非限定的な例として、ＩＯインターフェース（複数可）３０８は、ユニバーサルシリアルバス（universal serial bus、ＵＳＢ）ポート、１３９４ポート、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等のような高速データポートを含むことができる。加えて、コンピュータシステム３００は、人間のユーザにアクセス可能であり得、ひいてはＩＯインターフェース（複数可）３０８は、ディスプレイ、スピーカ、キーボード、ポインティング装置、及び／又は様々な他のビデオ、オーディオ、若しくは英数字インターフェースを含むことができる。記憶装置（複数可）３１０は、不揮発性及び／又は非過渡的な方法でデータを記憶するための任意の従来式媒体を含むことができる。したがって、記憶装置（複数可）３１０は、永続的状態でデータ及び／又は命令を保つことができ、すなわち、その値（複数可）は、コンピュータシステム３００への電力の中断にもかかわらず保持される。記憶装置（複数可）３１０は、１つ又は２つ以上のハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、ＵＳＢドライブ、光学ドライブ、様々なメディアカード、ディスケット、コンパクトディスク、及び／又はこれらの任意の組み合わせを含むことができ、コンピュータシステム３００に直接接続されてもよく、又はネットワークなどを介してなど遠隔接続されることも可能である。例示的実施形態では、記憶装置（複数可）は、例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、ＵＳＢドライブ、光学ドライブ、メディアカード、ディスケット、コンパクトディスクなどの、データを記憶するように構成された有形又は非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。

図１３に例示されている要素は、単一の物理的機械の要素の一部又は全てであり得る。更に、図示された要素の全てが同じ物理的機械上又は同じ物理的機械内に配置される必要はない。例示的なコンピュータシステムとしては、従来のデスクトップコンピュータ、ワークステーション、ミニコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話などが挙げられる。

コンピュータシステム３００は、ウェブページ又は他のマークアップ言語ストリームを検索すること、それらのページ及び／又はストリームを（視覚的に、聴覚的に、又は他の方法で）呈示すること、これらのページ／ストリーム上でスクリプト、コントロール、及び他のコードを実行すること、それらのページ／ストリームに対するユーザ入力を受諾すること（例えば、入力フィールドの完了のため）、それらのページ／ストリームに対するＨｙｐｅｒＴｅｘｔ転送プロトコル（ＨＴＴＰ）リクエストを発行する又は他の方法を行うこと（例えば、完了した入力フィールドからサーバ情報を提出するために）などを行うためのウェブブラウザを含むことができる。ウェブページ又は他のマークアップ言語は、ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＨＴＭＬ）、又は埋め込みＥｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＸＭＬ）、スクリプト、コントロールなどを含む他の従来の形態であり得る。コンピュータシステム３００はまた、ウェブページを生成する及び／又はウェブページをクライアントコンピュータシステムに配信するためのウェブサーバを含むこともできる。

例示的実施形態では、コンピュータシステム３００は、単一のユニットとして、例えば、単一のサーバとして、単一のハウジング内に包含された単一のタワー等として提供することができる。単一のユニットは、その様々な態様が、システムの任意の他の態様の機能を中断することなく、例えば、アップグレード、交換、メンテナンス等のために、必要に応じてスワップイン及びスワップアウトされ得るようにモジュール化することができる。したがって、単一のユニットはまた、追加のモジュールとして追加される能力を使用して拡張可能とすることができ、並びに／又は既存のモジュールの追加の機能性が所望され、かつ／若しくは改善される。

コンピュータシステムはまた、非限定的な例として、オペレーティングシステム及びデータベース管理システムを含む、様々な他のソフトウェア及び／又はハードウェア構成要素のいずれかを含むこともできる。本明細書には例示的なコンピュータシステムが図示及び説明されているが、これは一般概念及び便宜のためであることが理解されるであろう。他の実施形態では、コンピュータシステムは、本明細書に示され説明されるものとは、アーキテクチャ及び動作が異なる場合がある。

好ましくは、本明細書に記載する発明の構成要素は、使用前に処理される。最初に、新しい又は使用済みの器具を入手し、必要であれば洗浄する。次いで、器具を滅菌することができる。１つの滅菌技術では、器具は、プラスチックバッグ又はＴＹＶＥＫバッグなどの、閉鎖され密封された容器に入れられる。次に、容器及び器具は、γ線、Ｘ線、又は高エネルギ電子線など、容器を透過することができる放射線照射野内に置かれる。放射線は、器具上又は容器内の細菌を死滅させる。この後、滅菌された器具を滅菌容器内で保管することができる。密封された容器は、医療設備において開封されるまで器具を滅菌状態に保つ。

通常、装置は滅菌される。これは、β線又はγ線放射、酸化エチレン、蒸気、及び液浴（例えば、低温浸漬）などの当業者には既知の様々な方法によって行うことができる。内部回路を含む装置を滅菌する例示的な実施形態は、「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ Ａｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」と題して２００８年２月８日に出願された米国特許第８，１１４，３４５号に詳述されている。装置は、埋め込まれる場合、完全に密封されることが好ましい。これは、当業者に既知の様々な方法によって行うことができる。

当業者には、上述の実施形態に基づいて本発明の更なる特徴及び利点が認識されよう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によって示される場合を除き、具体的に示され説明される内容により限定されるものではない。本明細書に引用される全ての刊行物及び参照文献はそれらの全容が参照によって本明細書に明示的に組み込まれる。

〔実施の態様〕
（１） 外科用システムであって、
遠位端にエンドエフェクタを有する細長いシャフトを含む手術用具であって、移動されて、前記細長いシャフトに対してある角度で前記エンドエフェクタを選択的に配向するように構成されたロッドを含み、前記ロッドの移動が、トルク力を前記手術用具に提供するモータによって駆動されるように構成されている、手術用具と、
前記角度及び前記トルク力に基づいて、矯正力の量を決定するように構成されたコントローラであって、前記決定された矯正力を前記ロッドに加えるように構成されている、コントローラと、を備える、外科用システム。
（２） 前記手術用具が、前記エンドエフェクタに沿って並進して、前記エンドエフェクタによって係合された組織を切断するように構成された切断要素を含み、前記コントローラが、前記切断要素の並進中に、前記決定された矯正力を前記ロッドに加えるように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（３） 内部にルックアップ表を記憶するメモリを更に備え、前記ルックアップ表が、複数の関節運動角度及び複数のモータトルク力の各々を、前記ロッドに加えられる矯正力に相関させ、前記コントローラが、前記ルックアップ表によって前記矯正力の量を決定するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（４） 前記コントローラは、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して角度の付いた状態で配向されている角度を決定するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（５） 前記エンドエフェクタが、前記細長いシャフトに対して継手において枢動して、前記細長いシャフトに対する前記エンドエフェクタの前記角度配向をもたらすように構成され、前記ロッドが、前記継手を通って延在している、実施態様１に記載のシステム。

（６） 前記コントローラが、前記手術用具に解放可能に連結するように構成されたロボット手術システム内に含まれている、実施態様１に記載のシステム。
（７） 前記モータを含むロボット手術システムの用具駆動装置を更に備え、前記手術用具が、前記用具駆動装置に解放可能に動作可能に連結するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（８） 前記ロボット手術システムが前記コントローラを含み、前記コントローラが前記用具駆動装置と動作的に通信している、実施態様７に記載のシステム。
（９） 外科用システムであって、
手術用具であって、細長いシャフト、前記細長いシャフトの遠位端に連結されたエンドエフェクタ、前記エンドエフェクタに沿って並進して、前記エンドエフェクタによって係合された組織を切断するように構成された切断要素、及び、前記手術用具に解放可能に連結するように構成されたロボット手術システムによって前記手術用具に提供される第１の力に応答して、移動されて、前記エンドエフェクタを前記細長いシャフトに対してある角度で関節運動させるように構成されたロッド、を含む、手術用具と、
前記切断要素の並進中に前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供された前記第１の力の調節を生じさせ、それによって、前記エンドエフェクタに沿った前記切断要素の並進によって生じた第２の力を相殺するように構成されたコントローラと、を備える、外科用システム。
（１０） 前記切断要素が、前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供された第３の力に応答して、前記エンドエフェクタに沿って並進するように構成され、前記コントローラは、前記第３の力、及び前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度に基づいて、前記第１の力の前記調節の量を決定するように構成されている、実施態様９に記載のシステム。

（１１） 内部にルックアップ表を記憶するメモリを更に備え、前記ルックアップ表は、前記第２の力の量を、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動し得る複数の角度の各々と、前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供されて前記切断要素の並進を生じさせ得る複数の第３の力の各々とに相関させ、前記コントローラが前記第１の力の前記調節の前記量を決定することは、前記ルックアップ表内で、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度を検索することと、前記ルックアップ表内で、前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供されている前記第３の力を検索することと、を含む、実施態様１０に記載のシステム。
（１２） 内部にルックアップ表を記憶するメモリを更に備え、前記コントローラは、前記ルックアップ表にアクセスし、それによって前記第１の力の前記調節の量を決定するように構成されている、実施態様９に記載のシステム。
（１３） 前記ロボット手術システムが、前記第１の力を前記手術用具に提供するように構成されたモータを含む、実施態様９に記載のシステム。
（１４） 前記コントローラが、前記ロボット手術システム内に含まれている、実施態様９に記載のシステム。
（１５） 外科的方法であって、
ある量の力を手術用具に加え、それによって前記手術用具のエンドエフェクタを、遠位端に前記エンドエフェクタを有する細長いシャフトに対してある角度で関節運動させることと、
前記エンドエフェクタを関節運動させながら、切断要素を前記エンドエフェクタに沿って並進させることと、
前記切断要素の並進中に、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度を維持しながら、前記手術用具に加えられている前記力の量を変更することと、を含む、外科的方法。

（１６） 前記エンドエフェクタに沿った前記切断要素の並進が、第２の力の量を前記手術用具に及ぼし、前記手術用具に加えられている前記力の量を変更することにより、前記第２の力の量を相殺して、前記手術用具に、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度を維持させる、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 前記切断要素の並進が、第２の力の量を前記手術用具に加えることによって生じ、前記手術用具に加えられている前記力の量は、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度、及び前記手術用具に加えられている前記第２の力の量に基づいて変更されている、実施態様１５に記載の方法。
（１８） 前記手術用具が、ロボット手術システムに解放可能かつ交換可能に連結され、前記ロボット手術システムが、前記力の量を前記手術用具に加え、前記第２の力の量を前記手術用具に加える、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記手術用具が、ロボット手術システムに解放可能かつ交換可能に連結され、前記ロボット手術システムが、前記力の量を前記手術用具に加え、前記手術用具に加えられている前記力の量を変更する、実施態様１５に記載の方法。

Claims (14)

1. 外科用システムであって、
   遠位端にエンドエフェクタを有する細長いシャフトを含む手術用具であって、移動されて、前記細長いシャフトに対してある角度で前記エンドエフェクタを選択的に配向するように構成されたロッドを含み、前記ロッドの移動が、トルク力を前記手術用具に提供するモータによって駆動されるように構成されている、手術用具と、
   前記角度及び前記トルク力に基づいて、矯正力の量を決定するように構成されたコントローラであって、前記決定された矯正力を前記ロッドに加えるように構成されている、コントローラと、を備える、外科用システム。
2. 前記手術用具が、前記エンドエフェクタに沿って並進して、前記エンドエフェクタによって係合された組織を切断するように構成された切断要素を含み、前記コントローラが、前記切断要素の並進中に、前記決定された矯正力を前記ロッドに加えるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 内部にルックアップ表を記憶するメモリを更に備え、前記ルックアップ表が、複数の関節運動角度及び複数のモータトルク力の各々を、前記ロッドに加えられる矯正力に相関させ、前記コントローラが、前記ルックアップ表によって前記矯正力の量を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記コントローラは、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して角度の付いた状態で配向されている角度を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記エンドエフェクタが、前記細長いシャフトに対して継手において枢動して、前記細長いシャフトに対する前記エンドエフェクタの前記角度配向をもたらすように構成され、前記ロッドが、前記継手を通って延在している、請求項１に記載のシステム。
6. 前記コントローラが、前記手術用具に解放可能に連結するように構成されたロボット手術システム内に含まれている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記モータを含むロボット手術システムの用具駆動装置を更に備え、前記手術用具が、前記用具駆動装置に解放可能に動作可能に連結するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ロボット手術システムが前記コントローラを含み、前記コントローラが前記用具駆動装置と動作的に通信している、請求項７に記載のシステム。
9. 外科用システムであって、
   手術用具であって、細長いシャフト、前記細長いシャフトの遠位端に連結されたエンドエフェクタ、前記エンドエフェクタに沿って並進して、前記エンドエフェクタによって係合された組織を切断するように構成された切断要素、及び、前記手術用具に解放可能に連結するように構成されたロボット手術システムによって前記手術用具に提供される第１の力に応答して、移動されて、前記エンドエフェクタを前記細長いシャフトに対してある角度で関節運動させるように構成されたロッド、を含む、手術用具と、
   前記切断要素の並進中に前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供された前記第１の力の調節を生じさせ、それによって、前記エンドエフェクタに沿った前記切断要素の並進によって生じた第２の力を相殺するように構成されたコントローラと、を備える、外科用システム。
10. 前記切断要素が、前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供された第３の力に応答して、前記エンドエフェクタに沿って並進するように構成され、前記コントローラは、前記第３の力、及び前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度に基づいて、前記第１の力の前記調節の量を決定するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
11. 内部にルックアップ表を記憶するメモリを更に備え、前記ルックアップ表は、前記第２の力の量を、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動し得る複数の角度の各々と、前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供されて前記切断要素の並進を生じさせ得る複数の第３の力の各々とに相関させ、前記コントローラが前記第１の力の前記調節の前記量を決定することは、前記ルックアップ表内で、前記エンドエフェクタが前記細長いシャフトに対して関節運動している前記角度を検索することと、前記ルックアップ表内で、前記ロボット手術システムによって前記手術用具に提供されている前記第３の力を検索することと、を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 内部にルックアップ表を記憶するメモリを更に備え、前記コントローラは、前記ルックアップ表にアクセスし、それによって前記第１の力の前記調節の量を決定するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
13. 前記ロボット手術システムが、前記第１の力を前記手術用具に提供するように構成されたモータを含む、請求項９に記載のシステム。
14. 前記コントローラが、前記ロボット手術システム内に含まれている、請求項９に記載のシステム。

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