JP2021503998A - ロボット手術システム、器具駆動アセンブリ、及び駆動アセンブリ - Google Patents

Abstract

器具駆動アセンブリの駆動アセンブリが提供される。駆動アセンブリは、駆動スクリュと、駆動ナットと、従動部と、付勢要素と、駆動要素とを含む。駆動ナットが駆動スクリュのねじ切りされた部分と螺合されることにより、駆動スクリュの回転は、駆動ナットの長手方向の動きに帰着する。従動部は、駆動スクリュに対して、長手方向に滑動可能である。付勢要素は、駆動要素および従動部と機械的に協働するように配置される。駆動要素は、従動部と機械的に協働するように配置される。駆動要素の長手方向の平行移動は、手術器具の機能を駆動するように構成される。

Description

背景
ロボット手術システムは、最小の侵襲性の医療手技において用いられてきた。いくつかのロボット手術システムは、ロボットアームを支持するコンソール、及び、手首アセンブリを介してロボットアームへ取り付けられる鉗子又は把持ツールなどの、少なくとも１つのエンドエフェクタを含む。医療手技の間、エンドエフェクタ及び手首アセンブリは、患者の体内の作業場所にエンドエフェクタを位置づけるために、（カニューレを介して）患者の小さい切り目、又は患者の自然開口部の中へ挿入される。

ケーブルは、ロボットコンソールからロボットアームを通って延在し、手首アセンブリ及び／又はエンドエフェクタへ接続する。いくつかの例においては、ロボットアーム、手首アセンブリ、及び／又はエンドエフェクタを含むロボット手術システムを制御可能にするために、外科医又は臨床医のためのユーザインタフェースを含む処理システムによって制御されるモータにより、ケーブルが作動される。

いくつかの例においては、手首アセンブリは、ケーブル又は対のケーブルの使用を通したエンドエフェクタの動きのために３自由度を提供する。１つのケーブル又は対のケーブルはそれぞれの自由度のためのものである。例えば、把持又は切開するエンドエフェクタのために、エンドエフェクタのピッチ、ヨー、及び開閉への変化を可能とすることによって、手首アセンブリは、３自由度を提供する。

ロボットシステムの使用の前又は使用中に、手術器具が選択され、それぞれのロボットアームの器具駆動アセンブリへ接続される。適切な設置が完了されるために、手術器具の特定の接続特徴が、器具駆動アセンブリの対応する接続特徴へ噛合して係合されなければならない。一度これらの特徴が噛合して係合されると、器具駆動アセンブリは手術器具の作動を駆動することが可能である。

よって、堅牢で、安全で、且つ、手術器具の作動を効果的に駆動することが可能な器具駆動アセンブリに対するニーズが存在する。

要約
本開示は、手術システムとの使用のためのインタフェースに関する。インタフェースは、近位のボディ部分と、遠位のボディ部分と、空洞と、近位の連結器と、遠位の連結器と、付勢要素とを含む。近位のボディ部分は、手術システムの器具制御ユニットと機械的に係合するように構成される。遠位のボディ部分は、近位のボディ部分と機械的に協働するように配置され、且つ、手術システムの器具駆動アセンブリと機械的に係合するように構成される。空洞は、近位のボディ部分と遠位のボディ部分との間に画定される。近位の連結器は、少なくとも部分的に空洞内に配置され、且つ、器具制御ユニットの駆動要素と係合するように構成される。遠位の連結器は、少なくとも部分的に空洞内に配置され、且つ、器具駆動アセンブリの駆動される要素と係合するように構成される。付勢要素は。近位の連結器及び遠位の連結器のうちの少なくとも１つと機械的に協働するように配置される。

開示される実施形態において、付勢要素は、近位の連結器を近位へ付勢するように構成される。加えて、付勢要素は、遠位の連結器を遠位へ付勢するように構成され得る。

付勢要素は加圧ばねを含むことがさらに開示される。

実施形態において、付勢要素は少なくとも１つのマグネットを含む。付勢要素は、近位の連結器と機械的に協働するように配置された第１のマグネットと、遠位の連結器と機械的に協働するように配置された第２のマグネットとを含み得る。

近位の連結器及び遠位の連結器は同軸を有することも開示される。

開示される実施形態において、インタフェースは、少なくとも部分的に空洞内に配置され、且つ、手術システムの器具駆動アセンブリと機械的に係合するように構成された第２の近位の連結器と、少なくとも部分的に空洞内に配置され、且つ、手術システムの駆動される要素と機械的に係合するように構成された第２の遠位の連結器とをさらに含む。第２の近位の連結器及び第２の遠位の連結器は同軸を有し得る。

近位の連結器は複数の脚を含み、遠位の連結器は複数の脚を含むことがさらに開示される。近位の連結器の複数の脚のそれぞれの脚は、遠位の連結器の複数の脚のうちの２つの脚に隣接するように位置付けられる。加えて、近位の連結器の複数の脚のそれぞれの脚は、遠位の連結器の複数の脚のうちの２つの脚の間に、２つの脚に接触するように位置付けられ得る。

本開示はまた、手術器具との使用のための器具駆動アセンブリに関する。器具駆動アセンブリは、近位のハウジングと、遠位のハウジングと、近位のハウジングと遠位のハウジングとの間の係合を容易にするように構成された係止機構とを含む。係止機構は、係止カラーと、屈曲リングと、カップとを含む。係止カラーは、近位のハウジングと機械的に協働するように配置される。屈曲リングは、近位のハウジングと機械的に協働するように配置される。カップは、遠位のハウジングと機械的に協働するように配置される。係止カラーは、近位位置から遠位位置まで、近位のハウジングに対して長手方向へ平行移動が可能である。屈曲リングのうちの少なくとも１つの指は、係止カラーが遠位位置にあるときに、近位のハウジングを遠位のハウジングへ固定するために、カップのリップと係合するように構成される。

開示される実施形態において、係止カラーは遠位へ付勢される。

屈曲リングの先細部分は、遠位のハウジングに対する近位のハウジングの遠位への動きを制限するために、カップの先細部分と係合するように構成されることがさらに開示される。

本開示の実施形態において、係止機構は、近位のハウジングと機械的に協働するように配置された係止リングをさらに含む。係止リングの複数の突出部は、遠位のハウジングに対する近位のハウジングの回転の動きを制限するために、カップと係合するように構成され得る。

加えて、本開示は、近位のハウジングの外面上に配置され、且つ、ワイヤを少なくとも部分的に内部へ取り外し可能に受け取るワイヤチャネルを含む。

開示される実施形態において、器具駆動アセンブリは、少なくとも部分的に近位のハウジング内に配置されたモータと、モータの遠位部分と接触するように配置されたコンプラアント部材を含む。コンプラアント部材は、シリコーン、フッ素エラストマ、ゴム、エチレンプロピレンジエンターポリマ（「ＥＰＤＭ」）及びニトリルゴムのうちの少なくとも１つを含み得る。

本開示のさらなる詳細及び典型的な実施形態は、付随の図への参照とともに、以下により詳細に説明される。

本開示の実施形態は、添付の図面への参照とともに、本明細書において説明される。

図１Ａは、本開示に従った、医療ワークステーション及びオペレーティングコンソールの概略的な例示である。

図１Ｂは、図１Ａの医療ワークステーションの制御デバイスのモータの概略的な斜視図である。

図１Ｃは、本開示の実施形態に従った、器具駆動アセンブリの斜視図である。

図２は、図１Ｃにおいて指し示された細部の領域の拡大図である。

図３は、図１Ｃ及び図２の器具駆動アセンブリの一部分の、遠位に向いた斜視図であり、種々の部分がそこから取り外されている。

図４は、図１Ｃ−図３の器具駆動アセンブリの分解図である。

図５−図７は、動作の種々の点で示された図１Ｃ−図４の器具駆動アセンブリの駆動アセンブリの斜視図である。

図５−図７は、動作の種々の点で示された図１Ｃ−図４の器具駆動アセンブリの駆動アセンブリの斜視図である。

図５−図７は、動作の種々の点で示された図１Ｃ−図４の器具駆動アセンブリの駆動アセンブリの斜視図である。

図８は、図５−図７の駆動アセンブリの分解図である。

図９は、図５の線９−９に沿って取られたような、図５−図８の駆動アセンブリの斜視断面図である。

図１０は、図２の線１０−１０に沿って取られた、本開示の器具駆動アセンブリの断面図である。

図１１は、図２の線１１−１１に沿って取られた、本開示の器具駆動アセンブリの断面図である。

図１２は、図１１の線１２−１２に沿って取られた、本開示の器具駆動アセンブリの横断面図である。

図１３は、図１１の線１３−１３に沿って取られた、本開示の器具駆動アセンブリの横断面図である。

図１４は、本開示の実施形態に従った、器具制御ユニットの斜視図である。

図１５は、図１４の器具制御ユニットの上面図である。

図１６は、本開示の実施形態に従った、器具制御ユニットのフレームの斜視図である。

図１７は、図１６の器具制御ユニットを、想像線で示されたその部分とともに表した斜視図である。

図１８は、本開示の実施形態に従った、器具制御ユニットの係止カラーの斜視図である。

図１９は、図１８の係止カラーを含む器具制御ユニットの断面図である。

図１９Ａは、図１９の器具制御ユニットのカップの斜視図である。

図１９Ｂは、図１９及び図１９Ａの器具制御ユニットの係止リングの斜視図である。

図２０及び図２１は、図１８及び図１９の器具制御ユニットの一部の斜視図である。

図２０及び図２１は、図１８及び図１９の器具制御ユニットの一部の斜視図である。

図２２は、本開示の実施形態に従った、インタフェースを含む器具制御ユニットの断面図である。

図２３は、図２２のインタフェースの斜視図である。

図２４及び図２５は、本開示の実施形態に従った、図２２及び図２３のインタフェースの断面図である。

図２４及び図２５は、本開示の実施形態に従った、図２２及び図２３のインタフェースの断面図である。

図２６は、図２２−図２５のインタフェースの連結器の斜視図である。

図２７及び図２８は、本開示の実施形態に従った器具制御ユニットが、そこに取り付けられる手術器具とともに例示された斜視図である。

図２７及び図２８は、本開示の実施形態に従った器具制御ユニットが、そこに取り付けられる手術器具とともに例示された斜視図である。

図２９は、図２７及び図２８の器具制御ユニットの斜視図である。

図３０は、図２９において指し示された細部の領域の拡大図である。

図３１は、図２７−図３０の器具制御ユニットが、そこに取り付けられる手術器具とともに例示された斜視図である。

図３２は、図２７−図３１の器具制御ユニットの断面図である。

図３３は、図３２に指し示された細部の領域の拡大図である。

詳細な説明
ここに開示される器具駆動アセンブリの実施形態が、図面への参照とともに詳細に説明される。図面において、同様の参照番号は、いくつかの図のそれぞれにおける同一又は対応する要素を指定する。本明細書において用いられるとき、「遠位の」の語は、ユーザからより遠い器具駆動アセンブリの部分へ言及する一方で、「近位の」の語は、ユーザにより近い器具駆動アセンブリの部分へ言及する。

初めに図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、医療ワークステーションは概してワークステーション１として示され、概して、複数のロボットアーム２、３、制御デバイス４、及び制御デバイス４と連結されたオペレーティングコンソール５を含む。オペレーティングコンソール５は、特に３次元画像を表示するように設定された表示デバイス６、及び手動入力デバイス７、８を含む。一般原則として当業者に知られているように、手動入力デバイス７、８によって、例えば外科医などの人（示されていない）が第１のオペレーティングモードでロボットアーム２、３を遠隔操作することが可能である。

それぞれのロボットアーム２、３は、ジョイントを通して接続される複数の部材及び器具制御ユニット１００を含む。本明細書で開示される器具駆動アセンブリ２００に従って、以下により詳細に説明されるように、例えば、器具駆動アセンブリ２００を有し、且つ、あご部材２２及び２４を有するエンドエフェクタ２０を支持する手術器具１０が、器具制御ユニット１００へ取り付けられ得る。

ロボットアーム２、３は、制御デバイス４へ接続される電子ドライブ（示されていない）によって駆動され得る。制御デバイス４（例えばコンピュータ）は、ロボットアーム２、３、器具制御ユニット１００、及び従って手術器具１０が、手動入力デバイス７、８により定義される動きに従った所望の動きを実行するように、特にコンピュータプログラムによってドライブを作動させるように設定される。制御デバイス４はまた、ロボットアーム２、３の動き及び／又はドライブの動きを規制するように設定され得る。

医療ワークステーション１は、手術器具１０による最小の侵襲的な方法で治療されるために患者台１２に横たわる患者１３に使用するために構成される。医療ワークステーション１はまた２つより多いロボットアーム２、３を含み得、追加のロボットアームは同じく制御デバイス４へ接続されており、且つ、オペレーティングコンソール５によって遠隔操作される。医療ワークステーション１は、特に制御デバイス４へ連結されるデータベース１４を含み得、例えば患者１３及び／又は解剖図録からの手術前のデータが、データベース１４に蓄積される。

２０１１年１１月３日出願の、タイトルが「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」である米国特許公報第２０１２／０１１６４１６号へ参照がなされ得、医療ワークステーション１の構成及び動作の詳細な検討のために、その全体の内容が、参照によって本明細書に援用される。

制御デバイス４は、複数のモータ（例えば「Ｍ１」―「Ｍ６」）を制御し得る。モータは、器具制御ユニット１００の一部であり得、且つ／又は、器具制御ユニット１００の外部に配置され得る。モータ「Ｍ」（例えば、器具制御ユニット１００の外部に位置付けられているモータ「Ｍ」）は、モータ「Ｍ」のうちの少なくともいくつかの回転可能なシャフト上にキー固定され又は回転不可能に支持されるクラウンギア「ＣＧ」（図１Ｂ）又は同等物を回転させるように構成され得る。使用時に、モータ「Ｍ」が駆動されるときに、クラウンギア（単数又は複数）「ＣＧ」の回転は、以下で検討されるように、手術器具１０の器具駆動アセンブリ２００の動作及び／又は動きに変化をもたらす。少なくとも１つのモータ「Ｍ」が、（例えば制御デバイス４から）無線で信号を受け取ることがさらに構想される。制御デバイス４は、手術器具１０の動作及び／又は動きを調整するために、種々のモータ（モータ１…ｎ）の作動を調整することが企図される。それぞれのモータが、器具制御ユニット１００と係合される手術器具１０の別個の自由度に対応することが構想される。全てのモータ（モータ１…ｎ）を含む１より多いモータが、それぞれの自由度のために用いられることが、さらに構想される。２０１４年１０月２０日出願の、タイトルが「Ｗｒｉｓｔ ａｎｄ Ｊａｗ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」である共同所有の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１４／６１３２９号への参照がなされ得、器具制御ユニット１００との使用のためのエンドエフェクタ２０の構成及び操作の例示的な実施例の詳細な検討のために、その全体の内容が参照によって本明細書に援用される。

図１Ｃ−図１３を参照すると、器具駆動アセンブリ２００は、そこから遠位に延在する手術器具１０を有することが示されており、上述されたように、手術器具１０は、器具制御ユニット１００に係合するように構成される。器具駆動アセンブリ２００は、エンドエフェクタ２０の種々の機能をもたらすために、器具制御ユニット１００によって（例えばモータ「Ｍ」を介して）供給される回転の動きを、駆動部材３８０の長手方向の動きへ変換するように構成される。

図１Ｃ及び図２−図５へ参照すると、器具駆動アセンブリ２００は、近位のハウジング２１０及び遠位のハウジング２２０を含むハウジングアセンブリ２０５を含む。近位のハウジング２１０及び遠位のハウジング２２０は、外すことが可能なように互いに連結され、器具駆動アセンブリ２００の組み立てを容易にし得、少なくとも部分的にその中に収められる部分のアクセス、修理、及び／又は取替えを容易にし得る。ハウジングアセンブリ２０５は、駆動アセンブリ３００を収めるための少なくとも１つの穴２０７を画定する。ハウジングアセンブリ２０５は、４つの別個の穴２０７を含み、それぞれの穴２０７は、互いから少なくとも部分的に分離され、且つ、それぞれの穴２０７は、１つの駆動アセンブリ３００を収めるように構成されることが構想される。加えて、以下で検討されるように、穴２０７は、長手方向に延在するチャネル２０６（例えば４つのチャネル２０６）をその中に含む。それぞれのチャネル２０６は、駆動ナット３５０のレール３５３及び従動部３６０のレール３６３を、滑動して受容するように構成される。それぞれの穴２０７は、２つの別個のチャネル２０６を含み、一方のチャネル２０６は、駆動ナット３５０のレール３５３を滑動して受容するように構成され、もう一方のチャネル２０６は、従動部３６０のレール３６３を滑動して受容するように構成されることがさらに構想される。

図２−図４へ継続して参照すると、器具駆動アセンブリ２００はまた、複数の駆動アセンブリ３００を含む。例示された実施形態において、器具駆動アセンブリ２００は４つの駆動アセンブリ３００を含むが、しかし、器具駆動アセンブリ２００は、本開示の範囲から出ずに、より多い（例えば５つ又は６つ）又はより少ない（例えば３つ）駆動アセンブリ３００を含み得る。

図５−図９へ参照すると、それぞれの駆動アセンブリ３００は、近位のギア３１０、近位のベアリング３２０、遠位のベアリング３３０、駆動スクリュ３４０、駆動ナット３５０、従動部３６０、付勢要素３７０、及び駆動部材（例えば可撓性ケーブル）３８０を含む。近位のギア３１０は、器具制御ユニット１００の器具制御ギア（例えば、モータ「Ｍ」のクラウンギア「ＣＧ」）と係合するように構成され、これにより、クラウンギア「ＣＧ」の回転は、近位のギア３１０の対応する回転をもたらす。近位のギア３１０は、モータ「Ｍ」のクラウンギア「ＣＧ」と噛み合い且つ／又は噛合するように構成されたクラウンギア「ＣＧ」であり得、又は、モータ「Ｍ」のクラウンギア「ＣＧ」と噛み合い且つ／又は係合するインタフェース６００の連結器６５０（図２２−図２６）の遠位部分６５１を有し得る。

特に図８及び図９へ参照すると、近位のギア３１０は、そこを通って長手方向に延在する開口部３１２を含み、開口部３１２は、駆動スクリュ３４０の近位部分３４２に機械的に係合するように構成される。示されるように、開口部３１２及び駆動スクリュ３４０の近位部分３４２は、対応する非円形断面を有し、これによって、近位のギア３１０及び駆動スクリュ３４０は互いにキー固定され、その結果、それらの間は回転的に固定された接続となる。よって、近位のギア３１０の回転は、駆動スクリュ３４０の対応する回転に帰着する。

近位のベアリング３２０は、近位のハウジング２１０の一部に隣接する駆動スクリュ３４０の近位のシャフト３４３の周りに配置され、遠位のベアリング３３０は、（例えば、図１０参照）遠位のハウジング２２０の一部に隣接する駆動スクリュ３４０の遠位のシャフト３４４の周りに配置される。近位のベアリング３２０及び遠位のベアリング３３０のそれぞれが、ハウジングアセンブリ２０５に対する駆動スクリュ３４０の回転を許容し又は容易にする。加えて、近位のベアリング３２０は、従動部３６０のための近位のストッパとして機能するように構成され得、遠位のベアリング３３０は、駆動ナット３５０のための遠位のストッパとして機能するように構成され得る。

駆動スクリュ３４０は、近位部分３４２、近位のシャフト３４３、遠位のシャフト３４４、及びねじを切った部分３４５を含み、（図８参照）駆動スクリュ３４０の半径方向の中心を通り延在する長手方向の軸「Ａ−Ａ」を定義する。近位のギア３１０の回転は、対応する回転の方向及び割合において、駆動スクリュ３４０が長手方向の軸「Ａ−Ａ」の周りを回転することをもたらす。

駆動ナット３５０は、そこを通って長手方向に延在するねじ切りされた開口部３５２を含み、駆動スクリュ３４０のねじ切りされた部分３４５と機械的に係合するように構成される。駆動ナット３５０は、駆動スクリュ３４０の回転が駆動ナット３５０の長手方向の動きをもたらすように、駆動スクリュ３４０上に位置付けられるように構成される。つまり、駆動ナット３５０及び駆動スクリュ３４０が互いに螺合する。さらに、第１方向（例えば時計回り）への近位のギア３１０の回転は、駆動ナット３５０が駆動スクリュ３４０の近位部分３４２に対して第１の長手方向に（例えば近位に）動くことをもたらし、第２方向（例えば反時計回り）への近位のギアの回転は、駆動ナット３５０が駆動スクリュ３４０の近位部分３４２に対して第２の長手方向に（例えば遠位に）動くことをもたらす。駆動ナット３５０はまた、ねじ切りされた開口部３５２に隣接して近位に配置される保持ポケット３５４を含む。保持ポケット３５４は、ねじ切りされた開口部３５２よりも大きい内径を含み、以下でさらに詳細に検討されるように、付勢要素３７０の少なくとも一部分を収めるように構成され得る。

駆動ナット３５０は、その外面に沿って長手方向に延在するレール３５３を含み、レール３５３は、（例えば、図５−図７及び図１２参照）ハウジングアセンブリ２０５の穴２０７に形成された長手方向に延在するチャネル２０６の中に、滑動可能に配置されるように構成される。駆動ナット３５０のレール３５３は、駆動スクリュ３４０が回転させられたときに、駆動ナット３５０が長手方向の軸「Ａ−Ａ」の周りに回転することを抑制し又は防ぐために、ハウジングアセンブリ２０５の穴２０７のチャネル２０６と協働する。

従動部３６０は、その外面に沿って長手方向に延在するレール３６３を含み、レール３６３は、（例えば、図３、図５−図７及び図１２参照）ハウジングアセンブリ２０５の穴２０７の中に形成された、長手方向に延在するチャネル２０６の中に滑動可能に配置されるように構成される。従動部３６０のレール３６３は、駆動スクリュ３４０が回転させられたときに、従動部３６０が長手方向の軸「Ａ−Ａ」の周りに回転することを抑制し又は防ぐために、ハウジングアセンブリ２０５の穴２０７のチャネル２０６と協働する。

従動部３６０は、そこを通って長手方向に延在する、ねじ切りされていない開口部３６２を含み、開口部３６２は、駆動スクリュ３４０のねじ切りされた部分３４５と滑動して係合するように構成される。つまり、従動部３６０は、駆動スクリュ３４０とねじによらず係合し、その上に滑動可能に支持される。従動部３６０は、駆動スクリュ３４０と係合せず、単にハウジングアセンブリ２０５の幾何学形状（例えばチャネル２０６）によって導かれることも開示される。従動部３６０は、開口部３６２に隣接して遠位に配置される保持ポケット３６４を含む。保持ポケット３６４は、開口部３６２より大きい内径を含み、以下にさらに詳細に検討されるように、付勢要素３７０の少なくとも一部を収めるように構成される。従動部３６０はまた、その半径方向の外側の表面に隣接して配置された係合部３６６を含み、係合部３６６は、駆動部材３８０の近位部分３８２と機械的に係合するように構成される。

例示された実施形態において、従動部３６０は、駆動ナット３５０の近位に配置されるが、本開示はまた、従動部３６０が駆動ナット３５０の遠位に配置される実施形態も含む。そのような実施形態において、駆動ナット３５０の保持ポケット３５４は、駆動ナット３５０の遠位の位置に配置され得、従動部３６０の保持ポケット３６４は、従動部３６０の近位の位置に配置され得る。ここで、従動部３６０が駆動部材３８０を近位に押すのではなく、従動部３６０が、駆動部材３８０を遠位に引くことが構想される。

付勢要素３７０、例えば加圧ばねは、駆動スクリュ３４０のねじ切りされた部分３４５の一部を半径方向に囲むように構成される。つまり、付勢要素３７０によって画定され、且つ、付勢要素３７０を通って長手方向に延在する開口部３７１を通って、駆動スクリュ３４０が延在する。加えて、図９に見られるように、付勢要素３７０の近位部分３７２は、少なくとも部分的に従動部３６０の保持ポケット３６４内の受け取りのために構成され、付勢要素３７０の遠位部分３７４は、少なくとも部分的に駆動ナット３５０の保持ポケット３５４内の受け取りのために構成される。開示される実施形態において、付勢要素３７０の近位部分３７２は、動くことが不可能であるように従動部３６０へ固定され、付勢要素３７０の遠位部分３７４は、動くことが不可能であるように駆動ナット３５０へ固定される。付勢要素３７０の加圧される長さは、従動部３６０の保持ポケット３６４及び駆動ナット３５０の保持ポケット３５４の組み合わされた長手方向の長さと同等又はその長さより僅かに小さい。従って、このことは、（図６参照）駆動ナット３５０の近位面３５１と従動部３６０の遠位面３６１との間の接触を可能とする。例示される実施形態は、特定のタイプの付勢要素３７０（すなわち加圧ばね）を示す一方で、他のタイプの付勢要素が本開示によって企図される。

駆動部材３８０は、ハウジングアセンブリ２０５の中央の穴２０８（図２及び図１０）を通って従動部３６０から遠位に延在し、手術器具１０、例えばエンドエフェクタ２０の一部と機械的に係合するように構成される。より詳しくは、それぞれの駆動アセンブリ３００は、それぞれの駆動アセンブリ３００の駆動部材３８０がハウジングアセンブリ２０５内に中央に位置するように、ハウジングアセンブリ２０５内に向けられ（図１０−図１３参照）、例えば、手術器具１０の細長い部分を通ってエンドエフェクタ２０との係合部内へ延在する。手術器具１０は、例えば駆動アセンブリ３００とエンドエフェクタとの間で駆動部材３８０を導き又は経路を定めることを助けるための突起又は同様の物を含むことが構想される。

駆動部材３８０の長手方向の平行移動は、エンドエフェクタ２０の機能を駆動するように構成される。例えば、特定の駆動部材３８０の遠位への平行移動は、あご部材２２及び／又は２４を他のあご部材に対して近づけるように構成され得、駆動部材３８０の近位への平行移動は、例えば、少なくとも１つのあご部材２２を、他のあご部材２４から遠くへ動かすように構成され得る。加えて、器具駆動アセンブリ２００の異なる駆動アセンブリ３００の駆動部材３８０の遠位への平行移動は、第１の方向にあご部材２２，２４を関節運動させるように構成され得、この駆動部材３８０の近位への平行移動は、第２の方向にあご部材２２、２４を関節運動させるように構成され得る。

加えて、駆動部材３８０は、可撓性であり得、ハウジングアセンブリ２０５の中央部分を含む手術器具１０を通る特定の経路に従うので、駆動部材３８０のたるみを防ぐために、又は、駆動部材３８０のたるみの量を減らすために、駆動部材３８０を張った状態に維持するという利益があり得る。本開示の利益がないと、例えばあご部材を検査し、且つ／又は掃除するために、あご部材を手動で（例えば手で）開き、又は別様に操作するするユーザは、少なくとも１つの駆動部材に近位への力を働かせ得る。つまり、手術器具のあご部材を開くことは、その駆動部材のうちの少なくとも１つの、少なくとも一部が近位に動くことをもたらす。駆動部材が駆動ナットへ直接的に接続され、且つ、駆動ナットが駆動スクリュと螺合されるシステムにおいては、駆動スクリュと駆動ナットとの間の係合部は、駆動部材の近位への平行移動に応答した駆動ナットの近位への平行移動を防ぎ得る。よって、（例えば、あご部材を操作することによってもたらされる）駆動部材の近位への動きは、例えば、駆動部材がたるむことをもたらし得、且つ、駆動部材が、手術器具内の滑車から落ち、且つ／又は、保持ポケットから除去されることをもたらし得る。本開示の器具駆動アセンブリ２００は、駆動部材３８０が張力を失い且つたるむ可能性を防ぎ、又は最小化する。

器具駆動アセンブリ２００の作用状態での使用の間（すなわち、器具制御ユニット１００のモータ（単数又は複数）「Ｍ」が近位のギア（単数又は複数）３１０を回転させるために用いられるとき）、近位のギア３１０の回転は、駆動スクリュ３４０の対応する回転に帰着する。駆動スクリュ３４０の回転は、駆動スクリュ３４０のねじ切りされた部分３４５と駆動ナット３５０のねじ切りされた開口部３５２との間の係合により、駆動ナット３５０の長手方向の平行移動をもたらす。上で検討されたように、駆動ナット３５０の長手方向の平行移動の方向は、近位のギア３１０及びそれに従う駆動スクリュ３４０の回転の方向によって決定される。従動部３６０の遠位面３６１に対して当接される駆動ナット３５０の近位面３５１（すなわち、作用状態）を例示する図６へ詳しく参照すると、駆動スクリュ３４０の近位への平行移動は、従動部３６０の対応する近位への平行移動、及び、従って従動部３６０と係合されるそれぞれの駆動部材３８０の対応する近位への平行移動に帰着する。

加えて、１つの駆動ナット３５０が第１の長手方向に（例えば近位に）動くとき、異なる駆動アセンブリ３００からの駆動ナット３５０は対応して、第２の反対の長手方向に（例えば遠位に）動くように力が加えられる。そのような構成は、駆動部材３８０のいずれのたるみも保証するように機能する。さらに、一度全ての駆動ナット３５０がそれぞれの従動部３６０と係合され（例えば、図６参照、付勢要素３７０を加圧され）、システムがいわゆる「硬い」とき（すなわち、駆動部材３８０に引っ張りがないとき）、４つの駆動部材３８０の変位の合計は、０であるはずである。例えば、１つの駆動部材３８０が２つのユニットを遠位へ動かす場合、他の２つの駆動部材３８０は、１つのユニットをそれぞれ近位へ動かし得、第４の駆動部材３８０は動かず、従って総計０の変位を保存する。

駆動ナット３５０、従動部３６０及び駆動部材３８０のこの動きは、モータ「Ｍ」及びシステム制御によって制御される。駆動ナット３５０が、駆動部材３８０の対応する近位への動きを伴わないで遠位に動くとき、駆動ナット３５０は、その駆動アセンブリ３００の従動部３６０から分離し得る（図５及び図７参照）。これらの特徴は、駆動部材３８０のたるみを防ぐことにより０の変位を達成することを助ける。

より詳しくは、図５及び図７において、駆動ナット３５０は従動部３６０から分離される。ここで、この駆動アセンブリ３００は、駆動部材３８０へ有意義な量だけ効果的に平行移動することを可能としないことがあるが、駆動部材３８０及び従動部３６０は、比較的自由に（又は妨げられずに）近位へ且つ遠位へ平行移動することを可能とする。そのような構成又は能力は、手首アセンブリがシステム制御から分離した外部から操作されることも可能とすることに役立つ。図５において、駆動ナット３５０は近位へ駆動されており、これによって、付勢要素３７０が部分的に加圧されており、図７においては、付勢要素３７０は、図５よりも少なく加圧されている（例えば、付勢要素３７０は加圧されていない）。

例えば、図６において、駆動アセンブリ３００は、駆動ナット３５０が従動部３６０と接するように駆動された「作用使用状態」にあり、予め与えられた張力が、駆動部材３８０へ加えられている。４つの駆動アセンブリ３００のそれぞれがこの位置にあるとき、システムは背後で駆動可能でない。あご部材２２、２４又は手首アセンブリ上の外力は、駆動アセンブリ３００の動きに帰着しないはずである。

器具駆動アセンブリ２００の受動状態での使用の間（すなわち、あご部材２２、２４が手動で操作されているとき）、あご部材２２、２４の手動操作は、駆動部材３８０の張力のいくらかのレベルを維持している間、従動部３６０の長手方向の動きに帰着する。より詳しくは、開示される実施形態において、あご部材２２、２４の操作（例えば、１つのあご部材２２を他方のあご部材２４から離れるように動かすこと）は、駆動部材３８０の近位への動きをもたらす。上述のように、（本開示の原理を使用しない）異なる器具における１つの駆動部材の近位への動きは、駆動部材がその張力又は引っ張りを失わせることをもたらし、従って望ましくない効果をもたらす。しかし、ここで、従動部３６０が、駆動スクリュ３４０に対して滑動可能であり、且つスクリュ３４０と螺合されていないため、１つの駆動部材３８０の近位への動きは、従動部３６０の対応する近位への動きに帰着する。付勢要素３７０のために、駆動部材３８０における少なくともいくらかのレベルの張力が保たれる。付勢要素３７０は、従動部３６０及び駆動ナット３５０の両方と係合され、従動部３６０に対する反力を提供する。つまり、１つの駆動部材３８０が近位へ動かされる、且つそれに従って従動部３６０に近位への力を加える場合、この力は、付勢要素３７０によって抵抗を受け、且つ／又は、釣り合わされ、従って、駆動部材３８０の張力を保持する。同様に、１つの駆動部材３８０が遠位へ動かされ、且つそれに従って従動部３６０への遠位の力を加える場合、この力もまた、付勢要素３７０によって抵抗を受け、且つ／又は釣り合わされ、従って駆動部材３８０における少なくともいくらかのレベルの張力を保持する。

本開示は、独立して制御される４つのモータ「Ｍ」を含む器具制御ユニット１００、及び、器具駆動アセンブリ２００を有するロボット手術システムを含む。器具駆動アセンブリ２００は４つの駆動アセンブリ３００を含み、手術器具１０が器具駆動アセンブリ２００から延在する。例えば、上述のように、それぞれの駆動アセンブリ３００は、器具制御ユニット１００のそれぞれのモータ「Ｍ」へ選択的に接続可能である。加えて、本開示は、器具制御ユニット１００の使用を含む器具駆動アセンブリ２００の手術器具１０を制御する方法と、器具制御ユニット１００及び器具駆動アセンブリ２００を使用する手術タスクを遂行する方法とを含む。本開示は、駆動部材３８０における張力を維持する間、あご部材２２、２４を手動で操作する方法をさらに含む。

器具制御ユニットのさらなる実施形態が、図１４−図１５において示され、参照番号１００ａにより指し示される。器具制御ユニット１００ａは、ワイヤ（例えば電気コード）を含む手術器具１０と使用されるために設計される。さらに、例えば、手術器具１０は、単極彎剪刀、脈管密封器具、単極鉤、焼灼へら、両極鉗子等を含み得、従って、それらの手術器具１０は、発電機又はバッテリからの電気エネルギーの送達のために、手術器具１０へ取り付けられるワイヤを含み得る。そのような手術器具１０がロボット手術の間に用いられるとき、ワイヤはしばしばシステムアーキテクチャ全体へ難題を提示する。

器具制御ユニット１００ａは、例えば、手術器具１０から近位へ延在するワイヤ（単数又は複数）を管理することを助ける。特に、器具制御ユニット１００ａは、器具制御ユニット１００ａのハウジング１０４ａの外面に少なくとも部分的に沿って長手方向に延在するチャネル１０２ａを含む。チャネル１０２ａは、その中にワイヤが取り外し可能に挿入されることを可能とするように適切にサイズが決定される。チャネル１０２ａは、例えば、シリコーン、フッ素エラストマ、ゴム、エチレンプロピレンジエンターポリマ（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（例えばＢｕｎａ−Ｎ）、及び／又は他のタイプの弾性材料などのコンプラアント材料から作製され得る。チャネル１０２ａが作製される材料は、約１０Ｓｈｏｒｅ Ａから約１００Ｓｈｏｒｅ Ａまで間のデュロメーター評価を有することが開示される。加えて、チャネル１０２ａは、器具制御ユニット１００ａに対して特定の位置にある誘電絶縁性を向上させるのに十分高い電気抵抗を有し得る。

チャネル１０２ａは、押出成形又は鋳造加工から作製されることがさらに構想される。チャネル１０２ａはまた、ハウジング部分１０４ａの第１のハウジング部分１０４ａ１と第２のハウジング部分１０４ａ２との間に確保され得る。加えて、器具制御ユニット１００ａは、１より多いワイヤを管理するために、１より多いチャネル１０２ａ、例えば２つの平行なチャネル１０２ａを含むことが開示される。さらに、器具制御ユニット１００ａのチャネル１０２ａは、その中に１より多いワイヤを開放可能に受容するようにサイズが決定され得、且つ構成され得る。さらに、チャネル１０２ａの断面が、概してＵ型として図１５に示される一方で、チャネル１０２ａはＣ型の断面、スロット等を含む円形の断面などの他のタイプの断面を含み得る。加えて、チャネル１０２ａは、例えば、その中にワイヤ（単数又は複数）を摩擦によって保持することを助けるために、半径方向のリブ及び／又は軸方向のリブを含み得る。チャネル１０２ａは、器具制御ユニットの機能性を増加させるために、器具制御ユニットへ付着され得ることがさらに構想される。加えて、器具駆動アセンブリ２００は、器具制御ユニット１００ａのチャネル１０２ａと同様のチャネルを含むことが構想される。そのようなチャネルは、チャネル１０２ａと半径方向に整合され得る。

図１６及び図１７へ参照すると、器具制御ユニットの別の実施形態が示され、且つ参照番号１００ｂによって指し示される。この実施形態においては、器具制御ユニット１００ｂのフレーム１１０ｂが示される。フレーム１１０ｂは、近位の剛構造１２０ｂ、遠位の剛構造１４０ｂ、及びコンプラアント部材１６０ｂを含む。近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂは、金属、プラスチック、及び／又は、比較的高い圧縮強度及び比較的高いねじり強度を有する追加の材料（単数又は複数）から作製され得る。コンプラアント部材１６０ｂは、例えば、シリコーン、フッ素エラストマ、ゴム、エチレンプロピレンジエンターポリマ（「ＥＰＤＭ」）、ニトリルゴム（例えばＢｕｎａ−Ｎ）、及び／又は他のタイプの弾性材料などのコンプラアント材料から作製され得る。

近位の剛構造１２０ｂは、第１の角支柱１２２ｂ、第２の角１２４ｂ、第３の角支柱１２６ｂ、第４の角支柱１２８ｂ、近位のリング１３０ｂ、及び遠位のモータマウント１３２ｂを含む。角支柱１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ及び１２８ｂのそれぞれは、Ｌ型断面を含む。加えて、取り付け表面１２３ｂは、角支柱１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ及び１２８ｂの外向きの表面に定義される（図１６）。遠位のモータマウント１３２ｂは、それぞれがモータ「Ｍ」（図１７）と係合するための４つのリング１３４ｂ、１３５ｂ、１３６ｂ及び１３７ｂを含む。

遠位の剛構造１４０ｂは、第１の角支柱１４２ｂ、第２の角支柱１４４ｂ、第３の角支柱１４６ｂ、第４の角支柱１４８ｂ及び遠位のモータマウント１５０ｂを含む。角支柱１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂ及び１４８ｂのそれぞれはＬ型断面を含む。加えて、取り付け表面１４３ｂが、角支柱１４２ｂ、１４４ｂ、１４６ｂ及び１４８ｂの外向きの表面に定義される（図１６）。遠位のモータマウント１５０ｂは、それぞれが器具制御ユニット１００ｂのモータ「Ｍ」（図１７）と係合するための４つのリング１５２ｂ、１５４ｂ、１５６ｂ、１５８ｂを含む。

近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂは、互いに嵌め込む関係に配置されることが構想される。近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂは、ともに組み立てられ、１つの剛構造を形成することがさらに構想される。

近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂは、器具制御ユニット１００ｂの組み立てのためのフレームワークを提供し、電気板「ＥＢ」、センサ及びコネクタが剛構造（例えば、取り付け面１４３ａ、１４３ｂ）へ確実に取り付けられることを可能とし、電子機器及び／又はモータ「Ｍ」から生成される熱を制御し且つ和らげることを助ける熱伝導性の質量を（例えば伝導及び伝達を介して）提供する。加えて、近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂは、電気を接地し且つ遮蔽することを助けるための導電性フレームとして用いられ得る。さらに、近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂは、その中の敏感な構成要素を絶縁し且つ保護することを助け、器具制御ユニット１００ｂの機能性に干渉することなく、近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂ上へ組み立てられ、且つ／又は近位の剛構造１２０ｂ及び遠位の剛構造１４０ｂから取り外される器具ハウジング１０４ｂの能力のおかげで、組み立て及び有用性を促進する。

コンプラアント部材１６０ｂは、近位の剛構造１２０ｂの遠位のモータマウント１３２ｂの遠位部分に接触するように配置され、モータ「Ｍ」と接触するように構成される。（器具制御ユニット１００ｂから省略され得る）コンプラアント部材１６０ｂを含むことは、コンプラアント部材１６０ｂがクッションとして作用するため、意図された使用及び意図されていない使用の間（例えば、器具制御ユニット１００ｂが機器の別の部分又は人とぶつかるとき）、モータ「Ｍ」が正しい位置に堅く留まることを保証するのを助ける。さらに、その適合及び弾性のおかげで、コンプラアント部材１６０ｂは、隣接する構成要素との間の製作公差を減らすことを助け、従って製作コストを下げ、より堅牢な器具制御ユニット１００ｂを作り出す。

コンプラアント部材１６０ｂは、任意の適した形状及び厚さであることが構想される。例えば、コンプラアント部材１６０ｂは、隣接する外縁に接合された４つのリング形状の部材であり得る。そのようなリング形状のコンプラアント部材１６０ｂは、部分又はモータ「Ｍ」を取り付けることに役立ち得る。加えて、器具制御ユニット１００ｂは、１つより多いコンプラアント部材１６０ｂを含み得る。例えば、第２のコンプラアント部材１６０ｂは、遠位のモータマウント１５０ｂの近位に配置され得る。

図１８−図２１へ参照すると、器具駆動アセンブリの実施形態が示され、参照番号２００ａによって指し示される。器具駆動アセンブリ２００ａは、近位のハウジング２１０ａ及び遠位のハウジング２２０ａを含むハウジングアセンブリ２０５ａを含む。以下で検討されるように、器具駆動アセンブリ２００ａは、近位のハウジング２１０ａと遠位のハウジング２２０ａとの間の、堅牢で、片手で使用でき、且つ／又は確実な接続を可能とし且つ／又は促進することを助けるための種々の特徴を含む、係止機構を含む。

近位のハウジング２１０ａは、近位のハウジング２１０ａの屈曲リング４５０と機械的に係合するように構成された係止カラー４００を含む。図１８へ詳しく参照すると、係止カラー４００は、中空であり、円筒形状であり、且つ、複数の付勢部材４１０及び複数のつめ４２０を含む。付勢部材４１０は、係止カラー４００の近位部分又は近位面４１２上に配置される。開示される実施形態において、それぞれの付勢部材４１０は加圧ばねである。さらに、それぞれの付勢部材４１０は、係止カラー４００を遠位へ促すために、近位のハウジング２１０ａの一部と接触するように構成される。

図１８において例示される実施形態において、２つのつめ４２０が示される。それぞれのつめ４２０は、ピン４２２の周りで回転可能であり、付勢要素、例えばねじりばね４２４によって半径方向内側へ促される。

図１９−図２１へ参照すると、近位のハウジング２１０ａの屈曲リング４５０が示される。屈曲リング４５０は、リング状であり、係止リング４６０の半径方向外側に位置づけられる。屈曲リング４５０は、遠位のハウジング２２０ａのカップ５００の対応する先細部分５０２と係合するように構成された先細部分４５２を含む。特に図１９、１９Ａ及び１９Ｂに関して、屈曲リング４５０の先細部分４５２とカップ５００の先細部分５０２との間の係合は、カップ５００に対する屈曲リング４５０の遠位への動きを防ぎ、従って、遠位のハウジング２２０ａに対する近位のハウジング２１０ａの遠位への動きを防ぐ。屈曲リング４５０の指４５６は、半径方向外側へ付勢され、係止カラー４００がその遠位位置にあるときに、カップ５００のリップ５０１と係合するように構成される（図２１参照）。

つめ４２０は、係止リング４６０正しい場所へ係止する前に、屈曲リング４５０の指４５６が所定の場所に係止されることを保証するのを助ける。器具駆動ユニット２００ｃがロボットアーム２、３へ向かって前進するときに係止することを可能とするために、カップ５００の先細部分５０２は、つめ４２０を所定の位置から蹴り出す。

さらに、係止カラー４００の付勢部材４１０は、係止カラー４００を遠位へ促し、これによって、係止カラー４００の遠位の係合面４１４は、屈曲リング４５０の近位の係合面４５４上に遠位への力を加える。従って、このことは、遠位のハウジング２２０ａに対する近位のハウジング２１０ａの軸方向の動きを防ぐことを助ける（図１９参照）。よって、付勢要素４１０の付勢に対して、係止カラー４００が予め決められた距離だけ近位へ動かされるとき、屈曲リング４５０の指４５６は半径方向外側に曲がり、従って、近位のハウジング２１０ａと遠位のハウジング２２０ａとの間の軸方向の動きを可能とする。

図１９、図１９Ａ、図１９Ｂ及び図２０へ参照すると、係止リング４６０が示される。係止リング４６０は、近位のハウジング２１０ａの一部であり、屈曲リング４５０及びカップ５００の半径方向内側に配置され、係止リング４６０の一部は、屈曲リング４５０及びカップ５００に直接的に接触する。係止リング４６０は、ボディ４６２及びボディ４６２の遠位部分から半径方向外側へ延在する複数の離間した突出部４６４を含む（図２０）。それぞれの突出部４６４は、長手方向に先細であり、これによって、突出部４６４の最も遠位の部分４６５は、突出部４６４の近位部分４６６よりも長手方向の軸「Ａ−Ａ」に近い。突出部４６４（又はクラッシュリブ）は、遠位のハウジング２２０ａのカップ５００内の対応する空洞（はっきりとは示されてはいない）と係合するように構成される。よって、係止リング４６０がカップ５００と係合するとき、（係止リング４６０を含む）近位のハウジング２１０ａと（カップ５００を含む）遠位のハウジング２２０ａとの間の半径方向の動き又は回転の動きは、最小化され又は排除される。

継続して図１８−図２１へ参照すると、器具駆動アセンブリ２００ａの近位のハウジング２１０ａと遠位のハウジング２２０ａとの間の係合及び脱係合が説明される。近位のハウジング２１０ａ及び遠位のハウジング２２０ａを係合するために、カップ５００のリップ５０１が屈曲リング４５０の指４５６を過ぎて近位へ動かされるまで、遠位のハウジング２２０ａは、近位のハウジング２１０ａに向かって動かされ、従って、指４５６が半径方向外側に曲がり、リップ５０１と係合することをもたらす。遠位のハウジング２２０ａを近位のハウジング２１０ａから脱係合する又は取り外すために、ユーザは、付勢部材４１０の付勢に抗って、係止カラー４００を予め決められた距離だけ近位へ動かし、これによって、屈曲リング４５０の指４５６は、半径方向外側へ曲がり、カップ５００のリップ５０１と係合から外れる。この位置において、遠位のハウジング２２０ａは、近位のハウジング２１０ａに対して遠位へ動くことが可能であり、近位のハウジング２１０ａとの係合から外れる。

図２２−図２６へ参照すると、器具制御ユニット１００と器具駆動アセンブリ２００との間のインタフェース６００が示される。インタフェース６００は、器具制御ユニット１００内の駆動要素（例えば、ギアモータ、ブラシのないＤＣ電気モータ、ブラシモータ、ストッパモータ、サーボモータ、ピエゾドライブモータ、内燃ドライブ、気圧駆動ドライブ及び液圧駆動ドライブなど）から、器具駆動アセンブリ２００と係合される、駆動される要素（例えば手術器具）へと動きを伝えるように構成される。加えて、インタフェース６００は、器具制御ユニット１００と器具駆動アセンブリ２００との間の無菌状態を維持し、例えば、センサを取り付けるため、及び電気的接続のための場所を提供する。

概して、インタフェース６００は、近位のボディ部分６１０、遠位のボディ部分６２０、複数の近位の連結器６４０、及び複数の遠位の連結器６５０を含む。複数の近位の連結器６４０のそれぞれの近位の連結器の近位部分６４１は、近位のボディ部分６１０の開口部６１２を通って延在し、複数の遠位の連結器６５０のそれぞれの遠位の連結器の遠位部分６５１は、遠位のボディ部分６２０の開口部６２２を通って延在する。加えて、それぞれの近位の連結器６４０は、さらに詳しく以下で説明されるように、対応する遠位の連結器６５０と機械的に係合される（図２４及び図２５参照）。近位のボディ部分６１０及び遠位のボディ部分６２０は、スクリュ又は他の機械ファスナなどの適切な要素で互いに接続可能である（例えば、選択的に接続可能であり、且つ、断絶可能である）ことが構想される。そのような接続可能性は、ユーザが、インタフェース６００のメンテナンスを遂行し、且つ／又は、その構成要素を取り換えることを可能とする。

近位の連結器６４０は、器具制御ユニット１００の駆動要素との係合のために構成され、遠位の連結器は、器具駆動アセンブリ２００の駆動される要素との係合のために構成される。さらに、インタフェース６００は、器具制御ユニット１００の駆動要素を介した複数の近位の連結器６４０の回転が、複数の遠位の連結器６５０の対応する回転に帰着し、従って、器具駆動アセンブリ２００の駆動される要素の対応する回転に帰着するように構成される。

図２６へ参照すると、複数の連結器６４０のうちの１つの連結器が示される。開示される実施形態においては、近位の連結器６４０の外径が遠位の連結器６５０の外径と異なる（例えば、より小さい）ことを除いて、近位の連結器６４０及び遠位の連結器６５０は、互いに実質的同一である（例えば図２４参照）。連結器６４０は、噛み合う面６６１及び複数の脚６６３を含む。噛み合う面６６１は、器具制御ユニット１００の駆動要素又は器具駆動アセンブリ２００の駆動される要素と係合するように構成される。つまり、近位の連結器６４０の噛み合う面は、器具制御ユニット１００の駆動要素と係合するように構成され、遠位の連結器６５０の噛み合う面は、器具駆動アセンブリ２００の駆動される要素と係合するように構成される。より詳しくは、噛み合う面６６１は、複数の離間した突出部６６５を含み、複数の離間した突出部６６５のそれぞれは、１組の先細面６６７（すなわち、長手方向の軸Ａ−Ａに対して長手方向に先細である（図２４参照））を含む。先細面６６７は、必要な公差を増加することを助け、従って、コストを下げ、システムの堅牢さを増加させる。

連結部６４０の複数の脚６６３は、連結器６４０の周りの半径方向に離間した４つの脚６６３を含む。使用時に、近位の連結器６４０の脚６６３は、遠位の連結器６５０の脚６５４と相互に係合し、接触する。より詳しくは、近位の連結器６４０及び遠位の連結器６５０は、４５度互いに位相がずれており、近位の連結器６４０からのそれぞれの脚６６３が、遠位の連結器６５０からの２つの脚６５４間で接触することに帰着する。同様にして、遠位の連結器６５０からのそれぞれの脚６５４は、近位の連結器６４０からの２つの脚６６３間で接触する。よって、近位の連結器６４０の脚６６３の回転は、遠位の連結器６５０の脚６５４の対応する回転をもたらす。

さらに、脚６６３及び脚６５４の長手方向の長さ「ＬＬ」は、近位の連結器６４０と遠位の連結器６５０との間に画定される空洞６６２の長手方向の長さの半分より長く、従って、近位の連結器６４０の脚６６３と遠位の連結器６５０の脚６５４との間の長手方向の重複に帰着する（図２４参照）。これらの重複する表面は、重なりの高さを減らし、動的な表面が静的な表面と係合することを防ぐのを助ける。

使用時に、器具制御ユニット１００の駆動要素の回転は、近位の連結器６４０の対応する回転をもたらし、近位の連結器６４０及びその脚６４４の回転は、遠位の連結器６５０の回転をもたらし、これは、器具駆動アセンブリ２００の駆動される要素の回転に帰着する。

インタフェース６００の第１の実施形態が、図２４に示される。ここで、付勢要素６７０（例えば加圧ばね）は、対応する近位の連結器６４０と遠位の連結器６５０との間の空洞６６２内に配置される。付勢要素６７０によって提供される力は、特定の目的のために選択され得る。それぞれの付勢要素６７０は、近位の連結器６４０の遠位面６４２及び遠位の連結器６５０の近位面６５２と接触し、それによって、近位の連結器６４０を近位へ付勢し、遠位の連結器６５０を遠位へ付勢する。さらに、近位のボディ部分６１０のリップ６１４の遠位面６１２は、近位の連結器６４０の段部６４６の近位面６４４を係合することによって、近位の連結器６４０の近位への動きを制限する。加えて、遠位のボディ部分６２０のリップ６２４の近位面６２２は、遠位の連結器６５０の段部６５６の遠位面６５４を係合することにより、遠位の連結器６５０の遠位への動きを制限する。

インタフェース６００の第２の実施形態が、図２５に示される。ここで、第１のマグネット６８０は、空洞６６２内に配置され、近位の連結器６４０と機械的に係合し、第２のマグネット６８２は、空洞６６２内に配置され、遠位の連結器６５０と機械的に係合する。より詳しくは、それぞれの第１のマグネット６８０は、対応する近位の連結器６４０の遠位面６４２と接触し、それぞれの第２のマグネット６８２は、対応する遠位の連結器６５０の近位面６５２と接触する。加えて、第１のマグネット６８０は、近位の連結器６４０に対して、長手方向又は軸方向に固定され得、第２のマグネット６８２は、遠位の連結器６５０に対して、長手方向又は軸方向に固定され得る。

第１のマグネット６８０及び第２のマグネット６８２の強さ、向き及び極性は、それぞれの第１のマグネット６８０が、対応する第２のマグネット６８２に、長手方向又は軸方向に反発し、マグネット６８０、６８２が互いから離れて付勢されるものである。マグネット６８０、６８２により提供される力は、特定の目的のために選択され得る。さらに、近位のボディ部分６１０のリップ６１４の遠位面６１２は、近位の連結器６４０の段部６４６の近位面６４４を係合することによって、近位の連結器６４０の近位への動きを制限する。加えて、遠位のボディ部分６２０のリップ６２４の近位面６２２は、遠位の連結器６５０の段部６５６の遠位面６５４を係合することによって、遠位の連結器６５０の遠位への動きを制限する。

（例えばシステムモニタリングのために）関連付けられた近位の連結器６４０及び／又は遠位の連結器６５０の位置（例えば回転位置）を継続的に追跡することを助けるように、センサ（例えばホールセンサ）が、空洞６２２内に含まれ、又は、少なくとも１つのマグネット（例えば、それぞれの第１のマグネット６８０及びそれぞれの第２のマグネット６８２）と接触することがさらに構想される。

図２７−図３３へ参照すると、器具制御ユニットの別の実施形態が示され、且つ、参照番号１００ｃによって指し示される。器具制御ユニット１００ｃは、そこへ接続される器具駆動ユニット２００ｃを含むハウジング１０４ｃを含む。器具駆動ユニット２００ｃは、動作及び機能において、上で検討した器具駆動ユニット２００、又は他の器具駆動ユニットと同様であり得る。加えて、図２７及び図２８は、ハウジング１０４ｃ内に画定される空洞又は管１１０ｃを少なくとも部分的に通って延在する（例えば、図１Ｃに示されたような）手術器具１０を例示する。ハウジング１０４ｃの管１１０ｃは、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」を定義する。例示される手術器具１０は、あご部材２２及び２４を有するエンドエフェクタ２０を支持するように示される一方で、任意の合理的なタイプの手術器具が、器具制御ユニット１００ｃと接続されて用いられ得る。

器具制御ユニット１００ｃのハウジング１０４ｃは、１つのロボットアーム２、３（図１Ａ参照）との機械的な係合のために構成される横方向のポート１２０ｃを含む。図３３に示されるように、横方向のポート１２０ｃは、管１１０ｃの長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」に垂直な又は実質的に垂直な軸「Ｃ−Ｃ」を定義する。横方向のポート１２０ｃは、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りのハウジング１０４ｃの一部の回転を容易にするように構成される第１の駆動アセンブリ１３０ｃ、及び、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの横方向のポート１２０ｃの回転を容易にするように構成される第２の駆動アセンブリ１６０ｃを含む。

継続して図３３へ参照すると、器具制御ユニット１００ｃのハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃは、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りに回転可能である。加えて、横方向のポート１２０ｃは、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りに回転可能である。より詳しくは、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃは、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃに対して回転可能である。横方向のポート１０２ｃは、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃに対して回転可能である。つまり、横方向のポート１２０ｃの第１の駆動アセンブリ１３０ｃの作動は、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃ及び横方向のポート１２０ｃが、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃに対して長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りに回転することをもたらす。図２０、図２２及び図２３に示されるように、器具駆動ユニット２００ｃは、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃ内に収められる。

図３３へ詳しく参照すると、第１の駆動アセンブリ１３０ａは、第１の駆動ギア１３４ｃ、駆動シャフト１３８ｃ、ベベルギアセット１４２ｃ、複数のボールベアリング１４６ｃ及びローラベアリング１５０ｃを含む。第１の駆動ギア１３４ｃは、横方向のポート１２０ｃの外周の周りに配置され、第２の駆動アセンブリ１６０ｃの第２の駆動ギア１６４ｃの横方向の内側に（すなわち、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」のより近くに）位置付けられる。第１の駆動ギア１３４ｃは、例えば、ロボットアーム２、３に位置付けられるギア（又は適切な構造）を介して係合可能である。

第１の駆動ギア１３４ｃは、駆動シャフト１３８ｃへ機械的に連結され、第１の駆動ギア１３４ｃの回転は、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの駆動シャフト１３８ｃの対応する回転をもたらす。駆動シャフト１３８ｃは、軸「Ｃ−Ｃ」の方向に可撓である中空ボディ１３９ｃを含む。この駆動シャフト１３８ｃの可撓性は、ウェーブばね１４０ｃによって可能とされる。ウェーブばね１４０ｃは、ジョイントの堅さ又は硬さを保証することを助け、ウェーブばね１４０ｃの中空性は、ワイヤ（例えば電気ケーブル）が通過することを可能とする。駆動シャフト１３８ｃはまた、ボディ１３９ｃから半径方向外側へ延在するリップ１４１ｃを含む。

ベベルギアセット１４２ｃの第１のベベルギア１４３ｃは、駆動シャフト１３８ｃのリップ１４１ｃと機械的に係合する（例えば、固く係合する）。よって、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの駆動シャフト１３８ｃの回転は、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの第１のベベルギア１４３ｃの対応する回転をもたらす。メインボディ１７０ｃの側面部分１７２ｃの周りに配置される複数のベアリング１４６ｃ、例えば２列ボールベアリングは、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの、及びメインボディ１７０ｃの側面部分１７２ｃの周りの第１のベベルギア１４３の回転を容易にする。

継続して図３３へ参照すると、ベベルギアセット１４２ｃの第２のベベルギア１４４ｃは、第１のベベルギア１４３ｃと機械的に係合する。より詳しくは、第２のベベルギア１４４ｃの歯は、第１のベベルギア１４３ｃの歯と相互に係合し、又は噛合する。さらに、第１のベベルギア１４３ｃ及び第２のベベルギア１４４ｃは、互いに９０度の角度をなしている。従って、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの第１のベベルギア１４３ｃの回転は、軸「Ｃ−Ｃ」から垂直な長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りの第２のベベルギア１４４ｃの対応する回転をもたらす。メインボディ１７０ｃの側面部分１７２ｃの周りに配置される複数のベアリング１４６ｃ、例えば、２列ボールベアリングは、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの、及びメインボディ１７０ｃの側面部分１７２ｃの周りの第１のベベルギア１４３ｃの回転を容易にする。

第２のベベルギア１４４ｃは、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃのフレーム１０８ｃと機械的に係合する。フレーム１０８ｃは、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃに対して、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りに回転可能である。よって、第２のベベルギア１４４ｃの回転は、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃが、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃに対して長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りに回転することに帰着する。加えて、第２のベベルギア１４４ｃの回転は、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りの横方向のポート１２０ｃの回転に帰着する。メインボディ１７０ｃの長手方向部分１７３ｃの周りに配置されるローラベアリング１５０ｃは、軸「Ｂ−Ｂ」の周りの及びメインボディ１７０ｃの長手方向部分１７３ｃの周りの第２のベベルギア１４４ｃの回転を容易にする。

長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」の周りに回転する横方向のポート１２０ｃの能力は、医療ワークステーション１の使用を容易にすることが構想される。つまり、横方向のポート１２０ｃはロボットアーム２、３へ接続するため、横方向のポート１２０ｃの回転可能性はまた、ロボットアーム２、３が器具制御ユニット１００ｃに対して動くことを可能とする。これは、例えば、手術器具１０のローリングを可能とするときに役立ち得る。

上で記載されたように、第２の駆動アセンブリ１６０ｃは、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの横方向のポート１２０ｃの回転を容易にするように構成される。第２の駆動アセンブリ１６０ｃは、第２の駆動ギア１６４ｃ及びベアリング１６８ｃを含む。第２の駆動ギア１６４ｃは、横方向のポート１２０ｃの外周の周りに配置され、及び、第１の駆動アセンブリ１３０ｃの第１の駆動ギア１３４ｃの横方向の外側に（すなわち、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」から遠くに）位置付けられる。第２の駆動ギア１６４ｃは、例えば、ロボットアーム２、３に位置付けられるギア（又は他の適切な構造）を介して係合可能である。ベアリング１６８ｃは、第１の駆動ギア１３４ｃに対する、軸「Ｃ−Ｃ」の周りの第２の駆動ギア１６４ｃの回転を容易にする。

継続して図３３へ参照すると、第２の駆動アセンブリ１６０ｃはまた、複数のコネクタ１８０ｃ（例えば、電気的及び／又は機械的コネクタ）を含む。コネクタ１８０ｃは、例えば、情報及び／又は制御を制御デバイス４から器具制御ユニット１００ｃへ、又はその反対方向へ中継することを助けるために、ロボットアーム２、３の対応するコネクタ（明確に示されてはいない）と係合するように構成される。

横方向のポート１２０ｃが軸「Ｃ−Ｃ」の周りに回転する能力が、医療ワークステーション１の使用を容易にすることが構想される。従って、横方向のポート１２０ｃの回転可能性は、ロボットアーム２、３が器具制御ユニット１００ｃに対して軸「Ｃ−Ｃ」の周りに動くことを可能とする。このことは、軸「Ｂ−Ｂ」に対するピッチ／ヨーの動きを提供することに役立つ。

ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃはまた、電磁的マウント３００ｃ及び複数のセンサ３２０ｃを含む。電磁的マウント又は空洞３００ｃは、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃの近位端に又はそれに隣接するように位置付けられ、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃの対応する取り付け特徴１７７ｃと係合するように構成される（図３３参照）。センサ３２０ｃ（例えば、電子ＰＣＢＡ（プリント回路基板アセンブリ）トルクセンサ回路）は、リング状であり得、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃの半径方向外側の位置に隣接するように位置付けられ得る。センサ３２０ｃは、ハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃに対して遠位部分１０６ｃの回転位置（すなわち、長手方向の軸「Ｂ−Ｂ」に対して）を中継するように構成され得る。加えて、電磁的マウント３００ｃは、ハウジング１０４ｃの遠位部分１０６ｃ及びハウジング１０４ｃの近位部分１０７ｃの相対位置を係止し、又は維持することを助け得る。

本明細書で開示された実施形態に対して、種々の修正がなされることが理解されるだろう。従って、上述の説明は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に種々の実施形態の例示に過ぎないものとして解釈されるべきである。当業者は、付随の請求項の範囲及び意図の中で、他の修正を構想するだろう。

Claims (19)

1. 手術システムとの使用のためのインタフェースであって、前記インタフェースは、
   前記手術システムの器具制御ユニットと機械的に係合するように構成された近位のボディ部分と、
   前記近位のボディ部分と機械的に協働するように配置され、且つ、前記手術システムの器具駆動アセンブリと機械的に係合するように構成されている遠位のボディ部分と、
   前記近位のボディ部分と前記遠位のボディ部分との間に画定された空洞と、
   少なくとも部分的に前記空洞内に配置され、且つ、前記器具制御ユニットの駆動要素と係合するように構成されている近位の連結器と、
   少なくとも部分的に前記空洞内に配置され、且つ、前記器具駆動アセンブリの駆動される要素と係合するように構成されている遠位の連結器と、
   前記近位の連結器及び前記遠位の連結器のうちの少なくとも１つと機械的に協働するように配置された付勢要素と
   を備える、インタフェース。
2. 前記付勢要素は、前記近位の連結器を近位へ付勢するように構成されている、請求項１に記載のインタフェース。
3. 前記付勢要素は、前記遠位の連結器を遠位へ付勢するように構成されている、請求項２に記載のインタフェース。
4. 前記付勢要素は加圧ばねを含む、請求項１に記載のインタフェース。
5. 前記付勢要素は少なくとも１つのマグネットを含む、請求項１に記載のインタフェース。
6. 前記付勢要素は、前記近位の連結器と機械的に協働するように配置された第１のマグネットと、前記遠位の連結器と機械的に協働するように配置された第２のマグネットとを含む、請求項１に記載のインタフェース。
7. 前記近位の連結器及び前記遠位の連結器は同軸を有する、請求項１に記載のインタフェース。
8. 少なくとも部分的に前記空洞内に配置され、且つ、前記手術システムの器具駆動アセンブリと機械的に係合するように構成された第２の近位の連結器と、少なくとも部分的に前記空洞内に配置され、且つ、前記手術システムの駆動される要素と機械的に係合するように構成された第２の遠位の連結器とをさらに備える、請求項７に記載のインタフェース。
9. 前記第２の近位の連結器及び前記第２の遠位の連結器は同軸を有する、請求項８に記載のインタフェース。
10. 前記近位の連結器は複数の脚を含み、前記遠位の連結器は複数の脚を含み、前記近位の連結器の前記複数の脚のそれぞれの脚は、前記遠位の連結器の前記複数の脚のうちの２つの脚に隣接するように位置付けられる、請求項１に記載のインタフェース。
11. 前記近位の連結器は複数の脚を含み、前記遠位の連結器は複数の脚を含み、前記近位の連結器の前記複数の脚のそれぞれの脚は、前記遠位の連結器の前記複数の脚のうちの２つの脚の間に、前記２つの脚に接触するように位置付けられる、請求項１に記載のインタフェース。
12. 手術器具との使用のための器具駆動アセンブリであって、前記器具駆動アセンブリは、
    近位のハウジングと、
    遠位のハウジングと、
    前記近位のハウジングと前記遠位のハウジングとの間の係合を容易にするように構成された係止機構と
    を備え、前記係止機構は、
    前記近位のハウジングと機械的に協働するように配置された係止カラーと、
    前記近位のハウジングと機械的に協働するように配置された屈曲リングと、
    前記遠位のハウジングと機械的に協働するように配置されたカップと
    を備え、前記係止カラーは、近位位置から遠位位置まで、前記近位のハウジングに対して長手方向へ平行移動可能であり、前記屈曲リングの少なくとも１つの指は、前記係止カラーが前記遠位位置にあるときに、前記近位のハウジングを前記遠位のハウジングへ固定するために、前記カップのリップと係合するように構成されている、器具駆動アセンブリ。
13. 前記係止カラーは遠位へ付勢される、請求項１２に記載の器具駆動アセンブリ。
14. 前記屈曲リングの先細部分は、前記遠位のハウジングに対する前記近位のハウジングの遠位への動きを制限するために、前記カップの先細部分と係合するように構成されている、請求項１２に記載の器具駆動アセンブリ。
15. 前記係止機構は、前記近位のハウジングと機械的に協働するように配置された係止リングをさらに備える、請求項１２に記載の器具駆動アセンブリ。
16. 前記係止リングの複数の突出部は、前記遠位のハウジングに対する前記近位のハウジングの回転の動きを制限するために、前記カップと係合するように構成される、請求項１５に記載の器具駆動アセンブリ。
17. 前記近位のハウジングの外面上に配置され、且つ、ワイヤを少なくとも部分的に内部へ取り外し可能に受け取るように構成されたワイヤチャネルをさらに備える、請求項１２に記載の器具駆動アセンブリ。
18. 少なくとも部分的に前記近位のハウジング内に配置されたモータをさらに備え、且つ、前記モータの遠位部分と接触するように配置されたコンプラアント部材をさらに備える、請求項１２に記載の器具駆動アセンブリ。
19. 前記コンプラアント部材は、シリコーン、フッ素エラストマ、ゴム、エチレンプロピレンジエンターポリマ（「ＥＰＤＭ」）及びニトリルゴムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の器具駆動アセンブリ。