JP2021511878A - 手術用ロボットアームと器具とのインターフェース接続 - Google Patents

Abstract

【課題】手術器具をロボットアームに容易に且つ素早く着脱可能とする。【解決手段】手術用ロボットアームの駆動アセンブリインターフェース部要素と手術器具の器具インターフェース部要素とをインターフェース接続するための駆動インターフェース構造体であって、当該構造体は、器具インターフェース部要素と駆動アセンブリインターフェース部要素との間にバリアを形成するシート状の可撓材と、シート状の可撓材の外端に取り付けられた剛性の縁であって、手術用ロボットアームを手術器具に着脱自在にインターフェース接続するためのインターフェース構造体と係合するように構成されていることで、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体と係合するときに、インターフェース構造体の開口部であって駆動アセンブリインターフェース部要素が器具インターフェース部要素に駆動伝達する開口部をシート状の可撓材が覆う剛性の縁と、を備える。【選択図】図１０

Description

手術を支援及び実施するためのロボットを用いることが知られている。

図１は、基台１０８とアーム１０２と器具１０５とから構成される典型的な手術ロボット１００を示す。基台はこのロボットを支持し、自身は例えば手術室の床、手術室の天井、又は台車に強固に取り付けられる。アームは基台と器具との間で延在する。アームはその長さに沿って多数の可撓性のジョイント１０３によって関節接続される。ジョイント１０３は患者に対して所望の位置に手術器具を配置するために用いられる。手術器具はロボットアームの遠位端１０４に取り付けられる。手術器具は、手術部位に接近するように孔１０７において患者１０１の体を貫通する。器具はその遠位端において、医学的手技に従事するためのエンドエフェクタ１０６を備えている。

図２は、ロボットによる腹腔鏡下手術を行うための典型的な手術器具２００を示す。手術器具は基台２０１を備える。基台２０１により、手術器具がロボットアームと接続される。軸２０２が基台２０１と関節部２０３との間で延在する。関節部２０３はエンドエフェクタ２０４内で終端する。図２において、一対の鋸歯状のジョーがエンドエフェクタ２０４として示されている。関節部２０３はエンドエフェクタ２０４が軸２０２に対して動くことを可能にする。関節部によってエンドエフェクタ２０４の動作に少なくとも２自由度が付与されるのが望ましい。

外科医は典型的な胸腔鏡下手術の途中で多くの器具を使用する。この理由から、それら器具をロボットアームの端部に対して容易に且つ素早く着脱可能とすることが望ましい。そうすることで、器具を手術の途中で交換できる。従って、ロボットアームから１つの器具を取り外して異なる器具を取り付けるのにかかる時間を最小化し且つこの取り外し及び取り付けの容易さを最大化することが望ましい。

手術室は無菌環境である。手術ロボットシステムは、患者にさらすことができる程度に無菌でなければならない。手術器具は、手術での使用前に滅菌されるが、ロボットアームは使用前に滅菌されない。その代わりに、無菌ドレープが、手術前に手術ロボット全体に亘って掛けられる。こうすることで、患者が非無菌の手術用ロボットアームにさらされることはなくなる。手術の途中で器具を交換する際に、この無菌バリアが維持されることが望ましい。

本発明の第１の局面による駆動インターフェース構造体は、手術用ロボットアームの１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素と手術器具の１つ以上の器具インターフェース部要素とをインターフェース接続するための駆動インターフェース構造体であって、前記１つ以上の器具インターフェース部要素と前記１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素との間にバリアを形成するためのシート状の可撓材と、前記シート状の可撓材の外端に取り付けられた剛性の縁であって、前記手術用ロボットアームを前記手術器具に着脱自在にインターフェース接続するためのインターフェース構造体と係合するように構成されていることで、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに、前記インターフェース構造体の開口部であって前記１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素が前記１つ以上の器具インターフェース部要素に駆動伝達する前記開口部を前記シート状の可撓材が覆う、前記剛性の縁と、を備える駆動インターフェース構造体である。

前記可撓材は、前記１つ以上の器具インターフェース部要素と前記１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素との間で駆動伝達するための１つ以上の駆動伝達要素を備えてもよい。

前記１つ以上の駆動伝達要素は前記剛性の縁に対して直線的に変位可能であってもよい。

前記１つ以上の駆動伝達要素のそれぞれは、駆動アセンブリインターフェース部要素又は器具アセンブリ要素を受け入れるためのカップ状部を備えてもよい。

前記１つ以上の駆動伝達要素のそれぞれは、前記カップ状部を取り囲む縁部を備えてもよい。

前記１つ以上の駆動伝達要素は、前記可撓材よりも弾力性がある材料から形成されてもよい。

前記１つ以上の駆動伝達要素は可塑性材料から形成されてもよい。

前記駆動インターフェース構造体はさらに１つ以上の締結具を備えてもよく、前記１つ以上の締結具は前記剛性の縁によって支持され、前記剛性の縁の底面から突出し、前記駆動インターフェース構造体を前記手術用ロボットアームに保持するよう前記手術用ロボットアームと係合するように構成されている。

前記駆動インターフェース構造体はさらに１つ以上の締結具を備えてもよく、前記１つ以上の締結具は前記剛性の縁によって支持され、前記剛性の縁の底面から突出し、前記駆動インターフェース構造体を前記インターフェース構造体に保持するよう前記インターフェース構造体と係合するように構成されている。

前記１つ以上の締結具は、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記インターフェース構造体の前記開口部を通って延在するように構成されてもよい。

前記駆動インターフェース構造体はさらに前記剛性の縁の底面にガスケットを備えてもよく、前記ガスケットは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記開口部の周囲に緊密シールを形成するように構成されている。

前記剛性の縁はガスケットと係合するように構成されてもよく、前記ガスケットは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記開口部の周囲に緊密シールを形成するように前記開口部を取り囲む。

前記剛性の縁は１つ以上の突起部を備えてもよく、前記１つ以上の突起部は、前記手術器具が前記駆動インターフェース構造体と係合するときに前記手術器具と係合することで、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記開口部の周囲の前記シールをクランプするように構成されている。

前記１つ以上の突起部のうち少なくとも１つは前記剛性の縁の角部に位置してもよい。

前記１つ以上の突起部のうち少なくとも１つは前記剛性の縁の後端に沿って延在してもよい。

前記剛性の縁は１つ以上のフランジを備えてもよく、前記１つ以上のフランジは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記インターフェース構造体上の１つ以上の駆動接合係合マーキングを隠すように構成されている。

前記シート状の可撓材は前記剛性の縁に接着されてもよい。

本発明の第１の局面によるインターフェース構造体は、手術用ロボットアームを手術器具に着脱自在にインターフェース接続するためのインターフェース構造体であって、前記手術用ロボットアームの１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素が前記手術器具の１つ以上の器具インターフェース部要素に駆動伝達する開口部を取り囲む縁であって前記手術器具に面する第１面と前記手術用ロボットアームに面する第２面とを備える前記縁を備える基部と、前記基部によって支持され且つ前記第１面から突出した１つ以上の突起部であって、シート状の可撓材を有する駆動インターフェース構造体を受け止め且つ前記駆動インターフェース構造体を整列させることで前記駆動インターフェース構造体の前記可撓材が前記開口部を覆うように構成された前記１つ以上の突起部と、を備えたインターフェース構造体である。

前記第１面は１つ以上の駆動接合係合マーキングを備えてもよく、前記１つ以上の駆動接合係合マーキングは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合していないときに視認可能であり、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合しているときに視認可能である。

前記インターフェース構造体はさらに複数の第２締結具を備えてもよく、前記複数の第２締結具は前記基部によって支持され且つ前記第１面から突出し、前記インターフェース構造体を前記手術器具に保持するように前記手術器具と係合するように構成されている。

前記複数の第２締結具は、前記手術器具が前記インターフェース構造体に取り付けられるときに前記手術器具が前記手術用ロボットアームの軸心方向に垂直な方向に前記インターフェース構造体に対して移動するのを制限するような形状を有してもよい。

前記複数の第２締結具は、前記手術器具が前記手術用ロボットアームに取り付けられるときに前記手術器具が前記手術用ロボットアームの軸心方向に前記手術用ロボットアームに対して移動するのを制限するような形状を有してもよい。

前記インターフェース構造体が前記手術用ロボットアームに取り付けられるとき、前記基部は前記手術用ロボットアームの軸心方向に平行であってもよい。

前記インターフェース構造体はさらに後翼部を備えてもよく、前記後翼部は、前記基部の前記縁の後端に取り付けられ、前記手術用ロボットアームの近位露出面を覆うように構成されている。

前記後翼部は、前記手術用ロボットアームの前記近位露出面への締結用の１つ以上の第１締結具を備えてもよい。

前記インターフェース構造体はさらに前翼部を備えてもよく、前記前翼部は前記基部の前記縁の前端に取り付けられ、前記手術用ロボットアームの遠位露出面を覆うように構成されている。

前記インターフェース構造体はさらに外囲部を備えてもよく、前記外囲部は前記基部の対向する端同士を接続することで、前記手術用ロボットアーム上に係合するときに前記インターフェース構造体を前記手術用ロボットアームに保持する。

前記外囲部は、前記インターフェース構造体が前記手術用ロボットアーム上に係合するときに前記手術用ロボットアームの外面に外接するような形状を有してもよい。

前記基部及び前記外囲部は一体的に形成されてもよい。

前記縁は前記器具の一部分を受け入れるように構成された開口を有してもよく、前記開口は谷形壁を有する谷形状である。

本発明の第３の局面によるインターフェースアセンブリは、第１の局面の前記駆動インターフェース構造体と第２の局面の前記インターフェース構造体とを備えるインターフェースアセンブリである。

前記インターフェース構造体が第１締結具を有する後翼部を備える場合に前記インターフェースアセンブリはさらに、前記後翼部上に移動可能に取り付けられ且つロック位置とアンロック位置との間で移動可能なロック要素を備えてもよく、前記ロック要素が前記ロック位置にあるときは前記ロック要素は前記複数の第１締結具を係合位置へ付勢し、前記ロック要素が前記アンロック位置にあるときは前記ロック要素は前記第１締結具を前記係合位置に付勢しない。

前記ロック要素はドレープ内で終端してもよい。

前記ドレープ及び前記ロック要素は一体的に形成されてもよい。

本発明の第４の局面による手術用ロボットアームは、ロボットによる手術で用いられる手術用ロボットアームであって、基台と、前記基台を前記手術用ロボットアームの遠位端におけるインターフェース部に接続する一連の関節部であって、前記インターフェース部を前記基台に対して関節接続できる前記一連の関節部と、第２の局面の前記インターフェース構造体を保持することによって手術器具とインターフェース接続するように構成された前記インターフェース部と、を備える手術用ロボットアームである。

これより、添付の図面を参照しながら例を用いて本発明を説明する。図面については以下の通りである。
外科手技を行っている手術ロボットの図である。 公知の手術器具の図である。 手術ロボットの図である。 器具インターフェース部の上面図である。 図４の器具インターフェース部の下面図である。 ロボットアームの駆動アセンブリインターフェース部の図である。 インターフェース構造体とロック要素と駆動インターフェース構造体とを備えるインターフェースアセンブリを介してロボットアームに係合するよう位置決めされる途中の器具の図である。 図７のインターフェース構造体及びロック要素の図であって、ロック要素がアンロック位置にあるときの図である。 図７のインターフェース構造体及びロック要素の図であって、ロック要素がロック位置にあるときの図である。 図７の駆動インターフェース構造体を単独で示す上面図である。 図１０の駆動インターフェース構造体の下面図である。 ロボットアームと係合した、図９の駆動インターフェース構造体に係合した器具と請求項８のインターフェース構造体（ロック要素なし）との、インターフェース構造体の長手方向軸心に沿った断面図である。 請求項８のインターフェース構造体（ロック要素なし）と係合した図９の駆動インターフェース構造体の、インターフェース構造体の長手方向軸心に沿った断面図である。 図７のインターフェースアセンブリを介してロボットアームに取り付けられた器具の図である。

図３は基台３０１から延在するアーム３００を有する手術ロボットを示す。アームは多数の剛性のリム３０２を備える。リムは回動ジョイント３０３によって連結される。最近位リム３０２ａはジョイント３０３ａによって基台に連結される。最近位リム３０２ａ及びその他のリムは、ジョイント３０３のうち、より遠い方のジョイントによって連続して連結される。好適には、手首部３０４が４つの個々の回動ジョイントからなる。手首部３０４は一のリム（３０２ｂ）をアームの最遠位リム（３０２ｃ）に連結する。最遠位リム３０２ｃは手術器具３０６用の取付物３０５を持ち運ぶ。アームの各ジョイント３０３は、操作されることで当該ジョイントにおいて回転運動させることが可能な１つ以上のモータ３０７と、当該ジョイントにおける現在の配置及び／又は負荷に関する情報を提供する１つ以上の位置及び／又はトルクセンサ３０８と、を有する。好適には、これらモータは、自身が動作駆動するジョイントよりも近位に配置されることで重量配分が向上する。明確さのため、これらモータ及びセンサのうちいくつかのみを図３に示す。アームについては、概して本願の出願人による同時係属中の国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１４／０５３５２３に記載の通りであってもよい。

アームは器具３０６との接合用の取付物３０５内で終端する。好適には、器具３０６は図２に関して記載された形状を有する。器具は８ｍｍ未満の直径を有する。好適には、器具は５ｍｍの直径を有する。器具は５ｍｍ未満の直径を有してもよい。器具の直径は軸の直径であってもよい。器具の直径は関節部の輪郭の直径であってもよい。好適には、関節部の輪郭の直径は軸の直径と一致するかそれよりも小さい。取付物３０５は器具の関節部を駆動させるための駆動アセンブリを備える。ロボットアームから器具へ駆動を伝達するために、駆動アセンブリインターフェース部の可動インターフェース部要素が器具インターフェース部の対応する可動インターフェース部要素に機械的に係合する。典型的な手術の間は、一の器具は他の器具と数回交換される。従って、器具は手術中にロボットアームに対して着脱可能である。駆動アセンブリインターフェース部の特定形状部と器具インターフェース部の特定形状部とは、互いに係合するときに駆動アセンブリインターフェース部と器具インターフェース部との整列を補助する。これにより、ユーザによるそれらの整列に求められる精度は低減する。

器具３０６は手術を行うためのエンドエフェクタを備える。エンドエフェクタは任意の適切な形状を有してもよい。例えば、エンドエフェクタは、平坦なジョー、鋸歯状のジョー、グリッパー、鋏、縫合用の針、カメラ、レーザ、メス、ステープラー、焼灼器、吸引器であってよい。図２に関して記載したように、器具は器具軸とエンドエフェクタとの間に関節部を備える。関節部は、エンドエフェクタを器具の軸に対して移動可能にする数個のジョイントを備える。関節部におけるジョイントはケーブルなどの駆動要素により作動する。これら駆動要素は、器具軸の他方の端部において器具インターフェース部のインターフェース部要素に固定される。従って、ロボットアームは以下のように駆動をエンドエフェクタに伝達する：駆動アセンブリインターフェース部要素が動くと器具インターフェース部要素が動き、器具インターフェース部要素が駆動要素を動かし、駆動要素が関節部のジョイントを動かし、関節部のジョイントがエンドエフェクタを動かす。

モータ用の制御器、トルクセンサ、及びエンコーダがロボットアームに対して分散配置されている。制御器は通信母線を介して制御部３０９に接続される。制御部３０９はプロセッサ３１０とメモリ３１１とを備える。メモリ３１１は非一時的にソフトウェアを記憶する。ソフトウェアはプロセッサにより実行でき、これによりモータ３０７の動作を制御してアーム３００を本明細書で記載されたように動作させる。特に、ソフトウェアにより、プロセッサ３１０を制御でき、これによりモータを（例えば分散配置された制御器を介して）センサ３０８と外科医コマンドインターフェース３１２とからの入力に応じて駆動させる。ソフトウェアの実行により生成された出力に応じてモータ３０７を駆動するため、制御部３０９はこれらのモータに接続される。センサ３０８からの感知された入力を受信するために制御部３０９はこれらのセンサに接続され、コマンドインターフェース３１２からの入力を受信するために制御部３０９はコマンドインターフェースに接続される。それぞれの接続は、例えば、電気ケーブル又は光ケーブルによるものでもよいし、無線接続によるものでもよい。コマンドインターフェース３１２は１つ以上の入力装置を備えるので、ユーザがエンドエフェクタの動作を所望の手法で要求できる。これら入力装置は、例えば、制御ハンドル又はジョイスティックなど手動操作可能な機械的入力装置又は光学的ジェスチャーセンサなどの非接触型入力装置であり得る。メモリ３１１に記憶されたソフトウェアは、これらの入力に応答し、それに応じてアーム及び器具のジョイントを所定の制御方式に従って動かすように構成されている。制御方式はコマンド入力に呼応してアーム及び器具の動作をやわらげる安全特徴を含んでもよい。従って、まとめると、コマンドインターフェース３１２における外科医は器具３０６を制御して所望の外科手技を行うように動かすことができる。制御部３０９及び／又はコマンドインターフェース３１２はアーム３００から遠く離れていてもよい。

図４〜図６は、ロボットアームから器具への駆動伝達のための、駆動アセンブリインターフェース部と器具インターフェース部との例示的な機械的相互接続を示す。器具の軸４０２は器具インターフェース部４００内で終端する。器具インターフェース部４００は複数の器具インターフェース部要素４０３、４０４、４０５を備える。駆動要素対（Ａ１、Ａ２）、（Ｂ１、Ｂ２）、（Ｃ１、Ｃ２）は軸４０２の端部から器具インターフェース部４００内に延在する。駆動要素対のそれぞれは、器具インターフェース部要素のうちの１つの中で終端する。図４に示す例では、駆動要素対Ａ１、Ａ２は器具インターフェース部要素４０５内で終端し、駆動要素対Ｂ１、Ｂ２は器具インターフェース部要素４０３内で終端し、駆動要素対Ｃ１、Ｃ２は器具インターフェース部要素４０４内で終端する。

図４及び図５は、３つの器具インターフェース部要素及び３つの駆動要素対を示す。他の例では、器具インターフェース部要素は３つより多くても少なくてもよい。駆動要素対も３つより多くても少なくてもよい。図４及び図５においては、器具インターフェース部要素と駆動要素対との間に１対１の関係が存在する。他の例では、器具インターフェース部要素と駆動要素対との間に他の任意の連結関係が存在してもよい。例えば、１つの器具インターフェース部要素が２対以上の駆動要素を駆動してもよい。他の例では、２つ以上の器具インターフェース部要素が１対の駆動要素を駆動してもよい。

器具インターフェース部要素は器具インターフェース部内で変位可能である。示された例では、器具インターフェース部要素はレールに沿って摺動可能である。器具インターフェース部要素４０３はレール４０６に沿って摺動可能であり、器具インターフェース部要素４０４はレール４０７に沿って摺動可能であり、器具インターフェース部要素４０５はレール４０８に沿って摺動可能である。各器具インターフェース部要素は、当該器具インターフェース部要素に固定されている駆動要素対の伸長方向に平行な方向に沿って変位可能である。各器具インターフェース部要素は器具軸４０２の長手方向軸心４０９に略平行な方向に変位可能である。器具インターフェース部要素が自身のレールに沿って移動すると、当該器具インターフェース部要素に固定されている駆動要素対に対して対応する移動を生じさせる。従って、器具インターフェース部要素を移動させると、駆動要素対ひいては器具のジョイントが動作駆動される。

図４及び図５の例では、各器具インターフェース部要素はフィン５０２、５０４、５０６を備える（図５）。フィンは、当該器具インターフェース部要素のうち駆動アセンブリインターフェース部要素と係合する部分である。

他の例では、各駆動アセンブリインターフェース部要素はフィンを備え、各器具インターフェース部要素は対応する駆動アセンブリインターフェース部要素のフィンを受け入れるための窪みを備える。

図６はロボットアーム６０１の端部における例示的な駆動アセンブリインターフェース部６００を示す。駆動アセンブリインターフェース部６００は器具インターフェース部４００とかみ合う。駆動アセンブリインターフェース部６００は図４及び図５の器具インターフェース部の器具インターフェース部要素を受け入れるための構造を有する。具体的には、駆動アセンブリインターフェース部要素６０２、６０４、６０６は器具インターフェース部要素４０３、４０４、４０５を受け入れる。示された例では、各駆動アセンブリインターフェース部要素は対応する器具インターフェース部要素のフィン５０２、５０４、５０６を受け入れるための窪みを有する。駆動アセンブリインターフェース部要素６０２の窪み６０８は器具インターフェース部要素４０３のフィン５０２を受け入れる。駆動アセンブリインターフェース部要素６０４の窪み６１０は器具インターフェース部要素４０４のフィン５０４を受け入れる。駆動アセンブリインターフェース部要素６０６の窪み６１２は器具インターフェース部要素４０５のフィン５０６を受け入れる。

図６は３つの駆動アセンブリインターフェース部要素を示す。他の例では、駆動アセンブリインターフェース部要素は３つより多くても少なくてもよい。図４〜６では、器具インターフェース部要素と駆動アセンブリインターフェース部要素との間に１対１の関係が存在する。他の例では、器具インターフェース部要素と駆動アセンブリインターフェース部要素との間に他の任意の連結関係が存在してもよい。例えば、１つの駆動アセンブリインターフェース部要素が２つ以上の器具インターフェース部要素を駆動してもよい。他の例では、２つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素が１つの器具インターフェース部要素を駆動してもよい。

各駆動アセンブリインターフェース部要素は駆動アセンブリ内で変位可能である。この変位は駆動によるものである。例えば、この変位はモータ及び親ねじ配置での駆動によるものであってもよい。示された例では、駆動アセンブリインターフェース部要素はレールに沿って摺動可能である。各駆動アセンブリインターフェース部要素はロボットアームの末端リンクの長手方向軸心６１４に平行な方向に沿って変位可能である。駆動アセンブリインターフェース部要素が自身のレールに沿って移動すると、当該駆動アセンブリインターフェース部要素に固定されている器具インターフェース部要素に対して対応する移動を生じさせる。従って、駆動アセンブリインターフェース部要素を動作駆動させると器具インターフェース部要素が動作駆動され、器具インターフェース部要素が器具のエンドエフェクタの関節部を駆動する。

図７はロボットアームとの係合途中の器具を示す。器具インターフェース部要素４０３と駆動アセンブリインターフェース部要素６０２とが係合し器具インターフェース部要素４０４と駆動アセンブリインターフェース部要素６０４とが係合し器具インターフェース部要素４０５と駆動アセンブリインターフェース部要素６０６とが係合すると、器具インターフェース部要素と駆動アセンブリインターフェース部要素とが全て同一方向に変位可能となる。この方向はロボットアームの末端リンクの長手方向軸心６１４と器具軸４０２の長手方向軸心４０９との両方に平行である。

手術中、非無菌の手術ロボットと無菌手術環境との間に無菌バリアを形成するため、手術ロボットは無菌ドレープに覆われる。手術器具は、手術ロボットに取り付けられる前に滅菌される。無菌ドレープは典型的にはプラスチックシートからなる。プラスチックシートは、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作成される。好適には、ドレープは可撓性があり及び／又は変形可能である。

無菌ドレープは駆動アセンブリインターフェース部６００と器具インターフェース部４００との間を直接的に通らない。駆動アセンブリインターフェース部６００及び器具インターフェース部４００間をインターフェース接続するために、インターフェースアセンブリ７００がドレープに取り付けられる。例示的なインターフェースアセンブリ７００は、インターフェース部要素をロボットアーム及び器具にそれぞれ保持するようにロボットアーム及び器具と係合するインターフェース構造体７０２と、器具インターフェース部要素４０３、４０４、４０５及び駆動アセンブリインターフェース部要素６０２、６０４、６０６間をインターフェース接続するための、可撓材からなる着脱自在な駆動インターフェース構造体７０６と、を備える。場合によっては、インターフェースアセンブリ７００は、インターフェース構造体７０２上に取り付けられ且つインターフェース構造体７０２をロボットアーム６０１にロックするための移動可能なロック要素７０４も備えてもよい。

好適には、ドレープはロック要素７０４に取り付けられる。しかし、他の例では、ドレープはインターフェース構造体７０２に取り付けられてもよい。インターフェース構造体７０２又はロック要素７０４はドレープと一体的に形成されてもよい。あるいは、インターフェース構造体７０２又はロック要素７０４はドレープとは別々に形成されてその後にドレープに取り付けられてもよい。いずれにしても、インターフェース構造体７０２及びロック要素７０４は無菌である。インターフェース構造体７０２の一方側は駆動アセンブリインターフェース部と直接的に接触している。インターフェース構造体７０２の他方側は器具インターフェース部と直接的に接触している。以下により詳しく記載するように、インターフェース構造体７０２は開口部を取り囲む縁を備える。この開口部を通じて、駆動アセンブリインターフェース部要素はインターフェースアセンブリ要素に駆動伝達する。駆動インターフェース構造体７０６も無菌であり、剛性の縁によって取り囲まれた可撓材からなる。駆動インターフェースアセンブリ７０６は、インターフェース構造体７０２と係合することで可撓材が駆動アセンブリインターフェース部要素と器具インターフェース部要素との間に無菌バリアを形成するように構成されている。従って、インターフェース構造体７０２及び駆動インターフェース構造体７０６は共に、非無菌の駆動アセンブリインターフェース部が無菌の器具インターフェース部に直接的に接触することを防止することで、手術ロボットと手術器具との間の無菌バリアを維持する。

図８及び図９は、ロボットアーム６０１に取り付けられた例示的なインターフェース構造体７０２及びロック要素７０４を示す。好適には、インターフェース構造体７０２は単一の成形部品である。インターフェース構造体７０２は、基部８０６と、インターフェース構造体をロボットアームに保持するように手術ロボットに係合する手段と、インターフェース構造体をロボットアームに保持するように手術器具に係合する手段と、を備える。好適には、インターフェース構造体７０２が手術用ロボットアームに取り付けられた際、基部８０６はロボットアームの末端リンク軸心方向に平行に位置する。基部８０６は、手術器具がロボットアームに取り付けられるときに当該器具に面する第１面８１４を備える。具体的には、第１面８１４は器具インターフェース部４００に面する。基部８０６は、第１面８１４に対向する第２面（図８及び図９では視認不能）を備える。第２面は、器具がロボットアームに取り付けられるときにロボットアームに面する。具体的には、第２面は駆動アセンブリインターフェース部６００に面する。第１面８１４は平坦であってもよい。第２面は平坦であってもよい。

インターフェース構造体７０２の基部８０６は、中空内部８１８につながる開口部８１７を取り囲む縁８１６を備える。インターフェース構造体７０２がロボットアームに取り付けられるとき、縁８１６は、手術用ロボットアームの外面によって手術用ロボットアームの縦方向に形成された境界に取り囲まれる。縁８１６は、器具インターフェース部４００の筐体の一部分を受け入れる開口８２０を有する。手術器具の軸の端部はこの一部分内で終端する。開口８２０は、谷形壁８２２ａ及び８２２ｂを有する谷形状である。器具インターフェース部４００は接触面５０８ａ及び５０８ｂを有する。接触面５０８ａ及び５０８ｂは、器具インターフェース部がインターフェース構造体に係合するときに接触面５０８ａ、５０８ｂが谷形壁８２２ａ、８２２ｂに係合するように、谷形壁８２２ａ、８２２ｂを補完する形状を有している。好適には、接触面５０８ａ、５０８ｂは谷形壁８２２ａ、８２２ｂに対して軽く干渉はまりする。この接触面と谷形壁との係合は、基部８０６に対して平行であり且つインターフェース構造体７０２の長手方向軸心８２４に対する横方向である器具の動作を防止するよう作用する。この接触面と谷形壁との係合は、インターフェース構造体７０２の長手方向軸心８２４回りの器具の回転運動を防止するよう作用する。器具インターフェース部４００は好適には接触面５１０を有する。接触面５１０は、器具インターフェース部がインターフェース構造体に係合するときに開口８２０の接触面８２６に当接する。接触面８２６は長手方向軸心８２４に対する横方向である。接触面８２６は基部の前端８２８に対して平行である。前端８２８は、基部の２つの長い方の外端８３０及び８３２を結合する。

基部８０６はピン８３４を備えてもよい。ピン８３４はインターフェース構造体７０２の長手方向軸心８２４上に配置されてもよい。器具インターフェース部４００は凹部５１２を備えてもよい。凹部５１２内には、インターフェース構造体７０２のピン８３４が係合する。凹部５１２は器具インターフェース部４００の長手方向軸心４０９上に配置されてもよい。ピン８３４は凹部５１２内に滑りばめされる。

このようにピン８３４が凹部５１２内に係合し且つ接触面５１０が接触面８２６上で支持されることにより、器具がインターフェース構造体に対して軸心方向に整列する。これら係合及び支持は、インターフェース構造体に対する軸心方向への器具の移動を制限するようにも作用する。

中空内部８１８は、開口部８１７を介して駆動アセンブリインターフェース部要素と係合する器具インターフェース部要素を受け入れる。具体的には、駆動アセンブリインターフェース部要素若しくは器具インターフェース部要素のいずれか又は両方が開口部８１７に受け入れられる。これにより、駆動アセンブリインターフェース部要素が器具インターフェース部要素と係合して器具インターフェース部要素を駆動できる。以下により詳しく記載するように、器具インターフェース部要素は無菌であり駆動アセンブリインターフェース部要素は無菌ではないため、駆動アセンブリインターフェース部要素は器具インターフェース部要素に直接的には接触しない。これに対し、駆動アセンブリインターフェース部要素は、インターフェース構造体７０２と着脱自在に係合した無菌の可撓材を介して器具インターフェース部要素と係合する。

インターフェース構造体７０２は、基部の縁８１６の後端８３６に取り付けられた後部８０８も備えてもよい。後端８３６と前端８２８との両方が基部８０６の２つの長い方の外端８３０及び８３２を結合する。インターフェース構造体７０２がロボットアームに取り付けられるとき、前端８２８は後端８３６よりもロボットアームの自由遠位端寄りに位置する。後部８０８は、後部８０８をロボットアームの近位露出面に締結するための１つ以上の第１締結具８３８ａ、８３８ｂを備える。図８及び図９に示した例では、２つの第１締結具８３８ａ、８３８ｂがあり、そのそれぞれは開口部８３７ａ、８３７ｂを有するクリップの形状をしており、クリップはロボットアームのスリップカラーのつまみ８３９ａ（１つのみ示されている）上に留められるように構成されている。任意の適切な締結具を第１締結具として用いてもよい。後部８０８は基部８０６と一体に成形されてもよい。

図８及び図９の例では、後部８０８は後翼部８４０とカラー８４２（図１２、図１３を参照）とを備える。後翼部８４０は基部８０６の縁８１６の後端８３６に取り付けられる。後翼部８４０はロボットアームの近位露出面を覆う。後翼部８４０は好適にはロボットアームの近位露出面の形状に合致する形状を有する。好適には、後翼部８４０は基部８０６に垂直な方向に対してロボットアームの遠位端から離れるように角度αだけ傾斜する。例えば、２０°＜α＜５０°、又は３０°＜α＜４０°、又は３５°＜α＜３７°。インターフェース構造体７０２をドレープに取り付ける際、この傾斜により、ロボットアームの角部々にドレープを通す処理が行いやすくなる。

カラー８４２は後翼部８４０に取り付けられる。好適には、カラー８４２は後翼部８４０と一体に成形される。図８及び図９の例では、カラーは略円筒状の内面を有する。カラー８２は略円錐台状の外面を有してもよい。カラー８４２は無菌ドレープ（不図示）内で終端してもよい。あるいは、ロック要素７０４（以下により詳細に記載）は無菌ドレープ（不図示）内で終端してもよい。どちらの場合でも、無菌ドレープは手術用ロボットアームを覆う。実際には、インターフェースアセンブリ７００は、ロボットアームの端部においてロボットアーム上に軸心方向に、つまり、駆動アセンブリインターフェース部の長手方向軸心に沿って設置される。その後、ドレープはロボットアームの下方に向かってほどかれる。

インターフェース構造体７０２はさらに外囲部８１０を備えてもよい。外囲部８１０は、基部８０６の外端のうち長い方８３０、８３２を接続する。これら長い方の外端は基部８０６の長さに沿って延びる。図８及び図９に示すように、外囲部８１０は駆動アセンブリに外接してもよい。外囲部８１０の形状は駆動アセンブリにおける、ロボットアームの外面の形状に合致してもよい。好適には、外囲部８１０は駆動アセンブリにおける、ロボットアームの外面に接触している。この接触は滑りばめによるものでもよい。この接触は鞘によるような接触でもよい。このようにして、外囲部８１０は駆動アセンブリにおける、ロボットアームの外面を圧迫する。これにより、外囲部８１０はインターフェース構造体７０２をロボットアームに保持するよう作用する。具体的には、外囲部８１０は、インターフェース構造体７０２の長手方向軸心８２４に対する横方向にインターフェース構造体７０２をロボットアームに保持するよう作用する。

インターフェース構造体７０２はさらに前翼部８１２を備えてもよい。前翼部８１２は基部８０６の縁８１６の前端８２８に取り付けられる。好適には、前翼部８１２はインターフェース構造体の基部及び外囲部と一体に成形される。前翼部８１２は手術用ロボットアームの遠位露出面を覆う。前翼部８１２の内面はロボットアームの遠位露出面の形状と合致する形状を有してもよい。前翼部８１２の外面は器具の前部の形状と合致する形状を有してもよい。

基部８０６は複数の第２締結具８４８ａ、８４８ｂ、８４８ｃ、８４８ｄを支持してもよい。これらの第２締結具は手術器具をインターフェース構造体に保持するように手術器具に係合するためのものである。第２締結具８４８ａ、８４８ｂ、８４８ｃ、８４８ｄは基部８０６の第１面８１４から第１面８１４に対する横方向に突出する。第２締結具８４８ａ、８４８ｂ、８４８ｃ、８４８ｄは基部８０６の外端のうち長い方８３０、８３２から突出する。これら長い方の外端は基部８０６の長さに沿って延びる。これら長い方の外端は第１面と側面フランジ部とを接続する。図８及び図９の例では、第２締結具は４つある。しかし、第２締結具は４つより多くても少なくてもよい。好ましくは、第２締結具は少なくとも２つあり、その１つ１つが長い方の外端８３０、８３２のうちいずれかにある。これは、インターフェース構造体７０２の長手方向軸心８２４に垂直な方向に器具がインターフェースアセンブリから取り外されることを防止するためである。言い換えると、器具がロボットアームと係合する際にロボットアームの末端リンク及び器具軸のそれぞれの長手方向軸心６１４及び４０９に垂直な方向に器具がインターフェース構造体から取り外されるのを防止するためである。

第２締結具８４８ａ、８４８ｂ、８４８ｃ、８４８ｄは基部８０６と一体的に形成されてもよい。

各第２締結具は以下を可能とするような形状を有してもよい。手術器具がインターフェース構造体に取り付けられるときに、前翼部８１２から離れる方向であってインターフェース構造体７０２の長手方向軸心８２４の方向に沿ってインターフェース構造体に対して手術器具が移動するのを、第２締結具が制限する。当該方向は、インターフェース構造体が手術用ロボットアームに取り付けられているときの手術用ロボットアームに向かう方向である。

器具がインターフェースアセンブリ７００を介してロボットアームに接合されたとき、器具の性能はインターフェースアセンブリ７００を介した器具の当該アームへの接続の質と関連付けられる。接続の質の１つの指標は、器具インターフェース部ひいては器具の能力であってアーム上で正しい場所に保持される能力である。よって、インターフェースアセンブリ７００は、インターフェース構造体７０２をロボットアームにロックするロック要素７０４も備えてもよい。使用中にインターフェースアセンブリ７００ひいては器具がアーム上で正しい場所に確実に保持されることで、ロック要素７０４は器具の性能を向上するであろう。

ロック要素７０４はインターフェース構造体の後部８０８に移動可能に装着される。ロック要素７０４はアンロック位置（図８）とロック位置（図９）との間で移動可能である。ロック位置では、ロック要素７０４は第１締結具８３８ａ、８３８ｂを係合位置に向けて（例えば内方に）付勢することで、インターフェース構造体７０２をロボットアーム上にロックする。つまり、ロック要素は、インターフェースアセンブリ７００が手術用ロボットアームに取り付けられるときに第１締結具８３８ａ、８３８ｂを手術用ロボットアームに向けて付勢する。反対に、アンロック位置では、ロック要素７０４は第１締結具８３８ａ、８３８ｂを係合位置に向けて（例えば、インターフェースアセンブリが手術用ロボットアームに取り付けられるときに手術用ロボットアームに向けて）付勢しない。図８及び図９に示すように、ロック要素７０４は略円筒状の内面を有してもよい。この円筒の直径はカラー８４２の直径よりも大きいため、ロック要素７０４はカラー８４２の外部に搭載できる。ロック要素７０４は円錐台状であってもよい。ただし、他の例において、ロック要素が第１締結具８３８ａ、８３８ｂに大きな圧力をかけることで第１締結具８３８ａ、８３８ｂが使用中にロボットアーム（例えば、下記のつまみ８３９ａ、８３９ｂ）から外れないように確実にできる限り、ロック要素７０４は異なる形状であってもよい。例えば、ロック要素が、これらに限定されないが、繊維強化プラスチック及びマグネシウム（例えば、カメラ本体に使用されるものと同様）などの硬質の材料から作成される場合、ロック要素は代わりに半円形断面を有してもよい。

図８及び図９の例では、ロック要素７０４はインターフェース構造体の長手方向軸心に平行な方向にカラー８４２に沿って摺動することでアンロック位置とロック位置との間を移動可能である。具体的には、ロック要素は方向Ｋに摺動することでアンロック位置からロック位置まで移動可能であり、ロック要素は方向Ｌに摺動することでロック位置からアンロック位置まで移動可能である。この例では、ロック要素７０４がロック位置に摺動すると、ロック要素７０４は第１締結具８３８ａ、８３８ｂと係合して第１締結具８３８ａ、８３８ｂを係合位置に向けて（例えば内方に）押さえつける。つまり、インターフェースアセンブリが手術用ロボットアームに取り付けられるとき、ロック要素７０４は第１締結具をロボットアームに向けて且つロボットアームのつまみ８３９ａ、８３９ｂ上に押さえつける。他の例では、ロック要素７０４はカラー８４２回りに（例えば、方向Ｚに）回転することでアンロック位置とロック位置との間を移動可能としてもよい。

第１締結具８３８ａ、８３８ｂは、自身の外面８５４に１つ以上の傾斜突起又は傾斜板８４４ａ、８４４ｂ、８４４ｃ、８４４ｄを備えてもよい。傾斜突起又は傾斜板８４４ａ、８４４ｂ、８４４ｃ、８４４ｄは、ロック要素７０４が第１締結具８３８ａ、８３８ｂを内方に（例えば、ロボットアームに向けて）付勢するのを補助する。利点として、ロック要素７０４がロック位置に移動する方向に傾斜突起８４４ａ、８４４ｂ、８４４ｃ、８４４ｄの深さが増加することで、ロック要素７０４がロック位置に移動するにつれてロック要素７０４が第１締結具８３８ａ、８３８ｂに与える圧力が増加する。例えば、図８及び図９において、ロック要素７０４は方向Ｋ（図８）に摺動することでアンロック位置からロック位置まで移動可能であるため、傾斜突起の深さは方向Ｋに増加する。反対に、例えばロック要素７０４が方向Ｚに回転してアンロック位置からロック位置まで移動可能である場合、傾斜突起の深さは方向Ｚに増加してもよい。

図８及び図９に示す例では、第１締結具８３８ａ、８３８ｂはそれぞれ２つの傾斜突起８４４ａ、８４４ｂ、８４４ｃ、８４４ｄを備え、その１つ１つが当該第１締結具８３８ａ、８３８ｂの開口部８３７ａ、８３７ｂいずれかの側にある。こうすることで、ロック要素７０４はロック位置にあるときに第１締結具８３８ａ、８３８ｂの至る所に略等しい圧力を負荷する。これにより、使用中に確実に第１締結具８３８ａ、８３８ｂをロボットアームに取り付けられたままとすることができる。反対に、図８及び図９の第１締結具８３８ａが１つしか傾斜突起８４４ａを有していないと、例えば、第１締結具８３８ａの底はロボットアームに強固に保持されるかもしれないが、第１締結具８３８ａの上部はさほど強固に保持されず第１締結具８３８ａの上部がつまみ８３９ａから抜け落ちる可能性がある。ただし、他の例では、第１締結具８３８ａ、８３８ｂそれぞれの傾斜突起８４４ａ、８４４ｂ、８４４ｃ、８４４ｄは２つより多くても少なくてもよい。例えば、１つのつまみに係合する１つの開口部を有する代わりに、第１締結具は２つの異なるつまみ部と係合する２つの開口部を備えてもよい。この例では、各第１締結具はこれら２つの開口部の間に位置する１つの傾斜突起を備えてもよい。

他の例では、傾斜突起が第１突起部の外面上にある代わりに、１つ以上の傾斜突起はロック要素の内面にあってもよい。この場合、傾斜突起の深さをロック要素７０４がロック位置に移動する方向に減少させることで、ロック要素７０４がロック位置に移動するにつれてロック要素７０４が第１締結具８３８ａ、８３８ｂに与える圧力を増加させてもよい。

手術器具が手術用ロボットアームから取り外されても、インターフェースアセンブリ７００は手術用ロボットアーム内に保持される。インターフェースアセンブリは、器具インターフェース部要素の駆動アセンブリインターフェース部要素への取り付けに比べ、より強固に手術用ロボットアームに取り付けられる。従って、インターフェースアセンブリ７００及びドレープは、器具交換中は手術用ロボットアームに取り付けられたままとなる。このように取り付けられたままとなることは、器具交換にかかる時間を短縮するうえで重要である。なぜなら、器具の取り外し後にインターフェース構造体をロボットアームに再度取り付ける必要がなくなるからである。このように取り付けられたままとなることは、器具交換時にドレープが破れる可能性を低減するうえでも重要である。ドレープが破れると、ドレープのロボットアーム側における非無菌環境によって無菌手術環境が汚染されるであろう。図８及び図９の例では、外囲部８１０の形状が駆動アセンブリにおける、ロボットアームの外部を取り囲むことと、外囲部８１０が完全に辺８３０及び８３２の長さに沿って基部８０６に接続することとによって、上記のように取り付けられたままとなる。手術用ロボットアームから離れるように基部８０６に対する横方向に力が加わったときに、外囲部８１０はより破断しにくくなる。これにより、器具インターフェース部要素が自身が駆動アセンブリインターフェース部要素において保持された位置からズレるのに比べて、外囲部８１０は自身が手術用ロボットアームに対して保持された位置からよりズレにくくなる。

図１０及び図１１を参照すると、例示的な駆動インターフェース構造体７０６が単独で示されている。図１０は駆動インターフェース構造体７０６の上面図であり、図１１は駆動インターフェース構造体７０６の下面図である。

駆動インターフェース構造体７０６は、器具インターフェース部要素と駆動アセンブリインターフェース部要素との間に無菌バリアを形成するためのシート状の可撓材１００２と、シート状の可撓材１００２の外端１００６に取り付けられた剛性の縁１００４と、を備える。剛性の縁１００４は、インターフェース構造体７０２と着脱自在に係合するように構成されていることにより、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体と係合するときにシート状の可撓材１００２がインターフェース構造体の開口部８１７を覆う。

シート状の可撓材１００２は、駆動アセンブリインターフェース部要素と器具インターフェース部要素との移動に順応するように構成されていることで、外科手技の全体にわたって無菌バリアを完全な状態に維持しながら当該要素間での駆動伝達が可能になる。可撓材１００２は、穴が開いたり破れたりすることに対する耐性が良好で且つ弾力性があり低弾性率の材料であってもよい。このような材料とすることで、伸長により当該材料が裂けることなく当該材料が伸長することが可能になる。場合によっては、可撓材はスチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）から作成される材料であってもよい。スチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）としては、Ｋｒａｔｏｎ(R)という名で販売されるもの又はその他類似の高性能エラストマーがある。

場合によっては、図１０及び図１１に示すように、シート状の可撓材は１つ以上の駆動伝達要素１００８ａ、１００８ｂ、１００８ｃを備えてもよい。各駆動伝達要素１００８ａ、１００８ｂ、１００８ｃは、駆動アセンブリインターフェース部要素と対応する器具アセンブリインターフェース部との間で駆動伝達するように構成されている。具体的には、各駆動伝達要素１００８ａ、１００８ｂ、１００８ｃは駆動アセンブリインターフェース部要素及び対応する器具インターフェース部要素間をインターフェース接続するよう作用する。この接合により、駆動アセンブリインターフェース部要素と器具インターフェース部要素との間で駆動伝達が可能になる。図１０及び図１１は３つの駆動伝達要素を示しているが、駆動アセンブリインターフェース部要素と器具インターフェース部要素との対の数によっては駆動伝達要素が３つより少なくてもよく又は駆動伝達要素は３つより多くてもよいことは、当業者にとって自明であろう。好適には、駆動伝達要素は可撓材に比べより強く且つより弾力性がある（例えば、より強靭な）材料からなってもよい。そのような材料から作成されることで、器具インターフェース部要素が対応する駆動アセンブリインターフェース部要素と係合することで駆動アセンブリインターフェース部要素が器具アセンブリインターフェース部に駆動伝達するときに、駆動伝達要素が裂けることが確実になくなる。場合によっては、駆動伝達要素はプラスチックから作成されてもよい。

図４〜図６に関して上述したように器具インターフェース部要素及び駆動アセンブリインターフェース部要素が直線的に変位可能である場合、駆動伝達要素は剛性の縁１００４に対して直線的に変位可能であってもよい。具体的には、可撓材により、駆動伝達要素が対応する器具インターフェース部要素と駆動アセンブリインターフェース部要素と共に直線的に移動可能となる。

上記のように、駆動アセンブリインターフェース部要素と器具インターフェース部要素との対のそれぞれは、フィンと当該フィンに対応する窪みとを備えてもよい。例えば、各器具インターフェース部要素は、対応する駆動アセンブリインターフェース部要素の窪みに受け入れられるフィンを備えてもよい。この場合、各駆動伝達要素はカップ状部１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃを備えてもよい。カップ状部１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃにおいて、当該カップの内側部分はフィンを受け入れ、当該カップの外側部分は窪みと係合する。図５及び図６に関して上述したように、器具インターフェース部要素がフィンを備え且つ駆動アセンブリインターフェース部要素が窪みを備える場合、カップ状部１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃは可撓材１００２の底面から下方に延在してもよい。反対に、器具インターフェース部要素が窪みを備え且つ駆動アセンブリインターフェース部要素がフィンを備える場合、カップ状部１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃは可撓材１００２の上面から上方に延在してもよい。図１２を参照すると、インターフェースアセンブリ（ロックリングなし）と係合した器具の断面が示されている。このインターフェースアセンブリは同様にインターフェース構造体７０２の長手方向軸心に沿ってロボットアームと係合する。器具インターフェース部要素４０４のフィン５０４が駆動伝達要素１００８ｂのカップ状部１０１０ｂの内面と係合し、カップ状部１０１０ｂの外面が駆動アセンブリインターフェース部要素６０４の窪み６１０と係合していることが分かる。

場合によっては、各駆動伝達要素は、カップ状部の上部を取り囲む縁部１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃも備えてもよい。縁部１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃは駆動アセンブリ伝達要素の移動に平行な方向にカップ状部の上部から延在する。縁部により、カップ状部が可撓材１００２と係合する箇所における、可撓材１００２上の歪が低減される。これにより、器具インターフェース部要素と対応する駆動アセンブリインターフェース部要素とが係合することで両者間で駆動伝達するときに可撓材が裂ける可能性が低減される。

駆動伝達要素１００８ａ、１００８ｂ、１００８ｃは、任意の適切な手法でシート状の可撓材１００２に取り付けられる。この手法としては、溶接（例えば、熱風溶接、振動溶接、超音波溶接、誘導溶接、赤外線／レーザ溶接、及び誘電加熱溶接）及び接着（例えば、接着剤、溶剤接着、又は融着によるもの）などがあるが、これらに限定されるものではない。場合によっては、シート状の可撓材は駆動伝達要素用の孔又は開口部を有するように製造され、駆動伝達要素が孔又は開口部に挿入され、その後、駆動伝達要素は、上記のような適切な方法を用いてシート状の可撓材１００２に取り付けられる。

場合によっては、駆動伝達要素１００８ａ、１００８ｂ、１００８ｃは、駆動アセンブリインターフェース部要素が予め定めた位置にあるときに駆動アセンブリインターフェース部要素に対して整列するように可撓材１００２上に位置決めされる。この位置決めにより、駆動インターフェース構造体７０６をインターフェース構造体７０２に取り付ける前に当該予め定めた位置に駆動インターフェース部要素を配置することが可能になる。これにより、駆動伝達要素１００８ａ、１００８ｂ、１００８ｃと対応する駆動アセンブリインターフェース部要素とを噛合わせることが容易となる。

剛性の縁１００４はシート状の可撓材１００２の外端１００６に取り付けられる。言い換えると、剛性の縁１００４はシート状の可撓材１００２を取り囲む。場合によっては、シート状の可撓材１００２は剛性の縁１００４に接着される。剛性の縁１００４はインターフェース構造体７０２と着脱自在に係合するように構成されていることにより、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体と係合するときにシート状の可撓材１００２がインターフェース構造体の開口部を覆う。この開口部を通して、１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素は１つ以上の器具インターフェース部要素に駆動伝達する。例えば、基部８０６は１つ以上の整列用特定形状部８５０ａ〜８５０ｆを備えてもよい。１つ以上の整列用特定形状部８５０ａ〜８５０ｆは、駆動インターフェース構造体７０６の特定形状部１０１４ａ、１０１４ｂ、１０１４ｃ、１０１４ｄと係合することで駆動インターフェース構造体をインターフェース構造体７０２の開口部に対して軸心方向に整列させる。これによりシート状の可撓材１００２が確実に開口部を覆う。場合によっては、駆動インターフェース構造体７０６の特定形状部１０１４ａ、１０１４ｂ、１０１４ｃ、１０１４ｄは縁１００４の外端上に形成された突起部であってもよい。剛性の縁は可撓材に比べてより剛性がある材料から作成される。好適には、剛性の縁はインターフェース構造体と同じ材料から作成される。場合によっては、剛性の縁１００４はプラスチックから作成される。

場合によっては、図１１に示されるように、駆動インターフェース構造体７０６は１つ以上の締結具１０１６ａ、１０１６ｂを備えてもよい。１つ以上の締結具１０１６ａ、１０１６ｂは、剛性の縁１００４によって支持され且つ剛性の縁１００４の底面から突出する。場合によっては、締結具は駆動インターフェース構造体を手術用ロボットアームに保持するよう手術用ロボットアームと係合するように構成されている。他の場合としては、締結具は、駆動インターフェース構造体をインターフェース構造体７０２に保持するようインターフェース構造体７０２と係合するように構成されている。好適には、１つ以上の締結具は、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体７０２と係合するときにインターフェース構造体の開口部を通って延在する（図１３を参照）。図１１に示す例では、締結具１０１６ａ、１０１６ｂはクリップ又はつまみとして実現されるが、他の好適な締結具を用いてもよいことは当業者にとって自明であろう。

場合によっては、駆動インターフェース構造体７０６は、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体７０２と係合するときにインターフェース構造体の開口部の周辺に緊密シールを形成するようインターフェース構造体と係合するように構成されている。開口部の周辺に緊密シールを形成することで、駆動インターフェース構造体７０６及びインターフェース構造体７０２が共に手術器具と手術用ロボットアームとの間に完全な無菌バリアを形成する。図１１に示されるように、開口部の周囲のシールは剛性の縁の底面上にガスケット１０１８を有することで得てもよい。ガスケット１０１８は、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体７０２と係合するときにインターフェース構造体の開口部の周囲に緊密シールを形成するように構成されている。この場合、ガスケット１０１８は開口部の形状を補完する形状を有する。あるいは、インターフェース構造体の基部の縁はガスケット（不図示）を備えてもよい。このガスケットは開口部を取り囲んで、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体７０２と係合するときに開口部の周辺に緊密シールを形成する。ガスケット１０１８は、インターフェース構造体７０２と駆動インターフェース構造体７０６との間に緊密シールを形成可能なゴム材料又は任意の他の好適な材料から形成されてもよい。

場合によっては、図１０及び図１１に示すように、剛性の縁１００４は１つ以上の突起部１０１４ａ、１０１４ｂ、１０１４ｃ、１０１４ｄ、及び１０２０を備える。これら突起部は、手術器具が駆動インターフェース構造体と係合するときに手術器具と係合することで開口部の周囲のシールをクランプするように構成されている。言い換えると、手術器具が駆動インターフェース構造体７０６と係合するときに、手術器具は１つ以上の突起部を下に押すことで、開口部の周辺に緊密シールを形成するのを補助する。図１０及び図１１に示す例では、剛性の縁の各角部に位置する４つの突起部１０１４ａ、１０１４ｂ、１０１４ｃ、１０１４ｄと、剛性の縁１００４の後端１０２２に沿って延在する１つの突起部１０２０と、がある。各突起部は、手術器具が駆動インターフェース構造体と係合するときに手術器具と係合する最上面を有する。これらは単に突起部の一例であって、突起部の数は異なっても（より多くても少なくても）よく、且つ／又は突起部は剛性の縁１００４に沿って他の箇所に位置してもよいことは、当業者にとって自明であろう。

インターフェース構造体７０２は１つ以上の駆動接合係合マーキング８５２ａ、８５２ｂを備えてもよい。駆動接合係合マーキング８５２ａ、８５２ｂは、駆動インターフェース構造体７０６がインターフェース構造体７０２と係合していないときは視認可能であり（図８及び図９）、駆動インターフェース構造体が完全に又は適切にインターフェース構造体７０２と係合しているときは視認不能である（図７、図１４）。例によっては、剛性の縁は１つ以上のフランジ１０２６ａ、１０２６ｂを備える。フランジ１０２６ａ、１０２６ｂは、駆動インターフェース構造体７０６がインターフェース構造体７０２と係合するときに駆動接合係合マーキングを覆う又は隠す。フランジは剛性の縁１００４と一体であってもよい。このようなマーキング８５２ａ、８５２ｂは、駆動インターフェース構造体がインターフェース構造体７０２と係合しているかどうかを視覚的に示す。マーキングは、これに限定されないが、赤などのインターフェース構造体７０２の他箇所に対して区別可能な色を有してもよい。区別可能な色を有することによりマーキングを目立たせることができる。これにより、駆動インターフェース構造体７０６がインターフェース構造体７０２と係合するしているかどうかをロボットアームの近くの人が素早く判断しやすくなる。

図８及び図９の例では、２つの駆動接合係合マーキング８５２ａ、８５２ｂがある。各駆動接合係合マーキング８５２ａ、８５２ｂは、駆動インターフェース構造体７０６が完全に又は適切にインターフェース構造体７０２と係合するときに駆動接合係合マーキング８５２ａ、８５２ｂが駆動インターフェース構造体７０６のフランジ１０２６ａ、１０２６ｂによって覆われるように基部８０６の第１面８１４上に且つ第２締結具対８４８ａ、８４８ｂ、８４８ｃ、８４８ｄの間に位置する。しかし、他の例では、駆動接合係合マーキングは２つのより多くても少なくてもよく、加えて／あるいは駆動接合係合マーキングは駆動インターフェース構造体７０６の別の構成要素によって覆われるように別の位置に配置されてもよい。

図１４を参照すると、手術用ロボットアームと手術器具とが係合している構成が示されている。図１４の例では、手術器具は本体１４０２と２つの係合部１４０４（１つが示されている）とを備える。本体１４０２と２つの係合部１４０４の全てが、図４及び図５に示される器具インターフェース部４００を覆う。係合部はそれぞれ器具インターフェース部の対向し合う側にある。一方の係合部は器具インターフェース部の一方側にある第２締結具と係合し、他方の係合部は器具インターフェース部の他方側にある第２締結具と係合する。各係合部は、器具軸４０２の長手方向軸心４０９に対する横方向である方向Ａに本体に対して変位可能である。各係合部１４０４は器具の内部に向かって方向Ａに沿って変位可能である。

器具の外側本体１３０２及びロボットアームの外側本体は、器具がロボットアームにドッキングするときに円錐台状となるような形状としている。

係合部１４０４は係合位置に向けて付勢される。係合部は、例えば、自身の位置を係合位置に向けて付勢するようにバネ式であってもよい。

インターフェース構造体７０２は手術器具から無線信号を受信するための無線受信器をさらに備えてもよい。好ましくは、無線受信器は、例えばＮＦＣ、ＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの狭域の通信プロトコルに従って動作する。受信器は手術器具に関する信号を受信する。例えば、受信器は、手術器具の以下の特性のうち１つ以上に関する信号を受信してもよい：識別性、タイプ、起点、ステータス、使用した回数、使用した時間の長さ、使用期限までに使用可能な回数、使用期限までに使用可能な時間の長さ。無線受信器はインターフェース構造体上のどこに配置されてもよい。好ましくは、手術用ロボットアームに面するインターフェース構造体の側に配置される。無線受信器は、無線信号を手術器具に送信するための送信器も組み込んだ無線送受信機であってもよい。

手術器具は、上述のように無線信号をインターフェース構造体に送信するための無線送信器を備えてもよい。手術器具は、上述のように無線通信を送受信するための無線送受信機を備えてもよい。

好適には、インターフェースアセンブリ７００は、手術開始前のセットアップ手順の一環としてロボットアームが無菌ドレープに覆われながら駆動アセンブリに締結される。具体的には、インターフェース構造体７０２（ロック要素７０４が取り付けられている）は、軸心方向Ｋに力をかけることで（図８及び図９を参照）ロボットアーム上に押込んで嵌められる。このように押込んで嵌められることで、第１締結具８３８ａ、８３８ｂがロボットアームと係合する。ロック要素７０４はロック位置に押されることでインターフェース構造体７０２をロボットアームにロックする。駆動インターフェース構造体７０６は手動でインターフェース構造体７０２上に嵌合されることで可撓材１００２が開口部を覆う。一旦インターフェースアセンブリ７００がアーム上にロックされ且つ駆動インターフェース構造体がインターフェースアセンブリ７００と係合すると、ドレープはロボットアームの下方に向かってほどかれる。

手術中のある時点で、器具は別の器具と交換される可能性がある。器具は、ユーザが係合部１４０４を係合解除位置に到達するまで方向Ａに動かすことでインターフェース構造体７０２から取り外される。ユーザは、器具軸４０２の長手方向軸心４０９に垂直な方向Ｂにインターフェース構造体から遠ざけるように器具を持ち上げてインターフェース構造体から離す。異なる器具を上述のようにインターフェース構造体に取り付けることができる。

この方法により、患者を非無菌環境に晒すことなく手術中に器具をロボットアームに対して素早く且つ容易に着脱できる。器具は器具の軸４０２に垂直な方向に持ち上げてロボットアームから離すことで取り外されるため、器具の着脱の際に患者内に器具を押し込んでしまうリスクがない。

図面に示された第１締結具はロボットアームの凹部内に留めるためのクリップの形状を有する。図面に示された第２締結具は器具からプラグ／ニブを受け入れるための受け口の形状を有する。しかし、締結具は任意の適切な形状であってもよく、例えば、クリップ、留め金、バックル、掛け金、プラグ、受け口、ホック、小穴、スナップ、鳩目、ボタン、マジックテープ（登録商標）であってもよい。ただし、以下の基準を満たすこととする：
１）インターフェース構造体は、器具が取り外されるときにロボットアームに取り付けられたままとなる。
２）インターフェース構造体、器具、及びロボットアームは、器具の関節部がロボットアームによって駆動されても自身の長手方向軸心に沿って互いにずれない。

器具は手術以外の目的にも用いられ得る。例えば、器具は美容目的の処置に用いられ得る。

本出願人は、本明細書に説明する個別の特徴を単独で、また、それら２つ以上の特徴の任意の組み合わせとして、ここに開示する。ただし、本明細書に開示された何らかの問題がそれらの特徴又はその組み合わせによって解決されるか否かに関係なく、かつ本願請求項の範囲に限定されることなく、それらの特徴又はその組み合わせを本明細書全体に基づき当業者にとって周知の一般的知識を踏まえて実行できることを前提とする。本出願人は、本発明の態様がかかる個別の特徴又はその組み合わせのいずれによっても構成されうることを明示する。上述の説明に鑑み、当業者にとって明白であるように、本発明の範囲内でさまざまな改変を加えることが可能である。

Claims (35)

1. 手術用ロボットアームの１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素と手術器具の１つ以上の器具インターフェース部要素とをインターフェース接続する駆動インターフェース構造体であって、
   前記１つ以上の器具インターフェース部要素と前記１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素との間にバリアを形成するシート状の可撓材と、
   前記シート状の可撓材の外端に取り付けられた剛性の縁であって、前記手術用ロボットアームを前記手術器具に着脱自在にインターフェース接続するためのインターフェース構造体と係合するように構成されていることで、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに、前記インターフェース構造体の開口部であって前記１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素が前記１つ以上の器具インターフェース部要素に駆動伝達する前記開口部を前記シート状の可撓材が覆う、前記剛性の縁と、
   を備える駆動インターフェース構造体。
2. 請求項１に記載の駆動インターフェース構造体において、前記可撓材は、前記１つ以上の器具インターフェース部要素と前記１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素との間で駆動伝達するための１つ以上の駆動伝達要素を備える、駆動インターフェース構造体。
3. 請求項２に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の駆動伝達要素は前記剛性の縁に対して直線的に変位可能である、駆動インターフェース構造体。
4. 請求項２又は３に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の駆動伝達要素のそれぞれは、駆動アセンブリインターフェース部要素又は器具インターフェース部要素を受け入れるカップ状部を備える、駆動インターフェース構造体。
5. 請求項４に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の駆動伝達要素のそれぞれは、前記カップ状部を取り囲む縁部を備える、駆動インターフェース構造体。
6. 請求項２から５のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の駆動伝達要素は、前記可撓材よりも高い弾性を有する材料から形成される、駆動インターフェース構造体。
7. 請求項６に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の駆動伝達要素は可塑性材料から形成されている、駆動インターフェース構造体。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記駆動インターフェース構造体はさらに１つ以上の締結具を備え、前記１つ以上の締結具は前記剛性の縁によって支持され、前記剛性の縁の底面から突出し、前記駆動インターフェース構造体を前記手術用ロボットアームに保持するよう前記手術用ロボットアームと係合するように構成されている、駆動インターフェース構造体。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記駆動インターフェース構造体はさらに１つ以上の締結具を備え、前記１つ以上の締結具は前記剛性の縁によって支持され、前記剛性の縁の底面から突出し、前記駆動インターフェース構造体を前記インターフェース構造体に保持するよう前記インターフェース構造体と係合するように構成されている、駆動インターフェース構造体。
10. 請求項８又は９に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の締結具は、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記インターフェース構造体の前記開口部を通って延在するように構成されている、駆動インターフェース構造体。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記駆動インターフェース構造体はさらに前記縁の底面にガスケットを備え、前記ガスケットは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記開口部の周囲に緊密シールを形成するように構成されている、駆動インターフェース構造体。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記剛性の縁はガスケットと係合するように構成され、前記ガスケットは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記開口部の周囲に緊密シールを形成するように前記開口部を取り囲む、駆動インターフェース構造体。
13. 請求項１１又は１２に記載の駆動インターフェース構造体において、前記剛性の縁は１つ以上の突起部を備え、前記１つ以上の突起部は、前記手術器具が前記駆動インターフェース構造体と係合するときに前記手術器具と係合することで、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記開口部の周囲の前記シールをクランプするように構成されている、駆動インターフェース構造体。
14. 請求項１３に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の突起部のうち少なくとも１つは前記剛性の縁の角部に位置する、駆動インターフェース構造体。
15. 請求項１３又は１４に記載の駆動インターフェース構造体において、前記１つ以上の突起部のうち少なくとも１つは前記剛性の縁の後端に沿って延在する、駆動インターフェース構造体。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記剛性の縁は１つ以上のフランジを備え、前記１つ以上のフランジは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合するときに前記インターフェース構造体上の１つ以上の駆動接合係合マーキングを隠すように構成されている、駆動インターフェース構造体。
17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体において、前記シート状の可撓材は前記剛性の縁に接着されている、駆動インターフェース構造体。
18. 手術用ロボットアームを手術器具に着脱自在にインターフェース接続するためのインターフェース構造体であって、
    前記手術用ロボットアームの１つ以上の駆動アセンブリインターフェース部要素が前記手術器具の１つ以上の器具インターフェース部要素に駆動伝達する開口部を取り囲む縁であって、前記手術器具に面する第１面と前記手術用ロボットアームに面する第２面とを備える前記縁を備える基部と、
    前記基部によって支持され且つ前記第１面から突出した１つ以上の突起部であって、シート状の可撓材を有する駆動インターフェース構造体を受け止め且つ前記駆動インターフェース構造体を整列させることで前記駆動インターフェース構造体の前記可撓材が前記開口部を覆うように構成された前記１つ以上の突起部と、
    を備えたインターフェース構造体。
19. 請求項１８に記載のインターフェース構造体において、前記第１面は１つ以上の駆動接合係合マーキングを備え、前記１つ以上の駆動接合係合マーキングは、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合していないときに視認可能であり、前記駆動インターフェース構造体が前記インターフェース構造体と係合しているときに視認可能である、インターフェース構造体。
20. 請求項１８又は１９に記載のインターフェース構造体において、前記インターフェース構造体はさらに複数の第２締結具を備え、前記複数の第２締結具は前記基部によって支持され且つ前記第１面から突出し、前記インターフェース構造体を前記手術器具に保持するように前記手術器具と係合するように構成されている、インターフェース構造体。
21. 請求項２０に記載のインターフェース構造体において、前記複数の第２締結具は、前記手術器具が前記インターフェース構造体に取り付けられるときに前記手術器具が前記手術用ロボットアームの軸心方向に垂直な方向に前記インターフェース構造体に対して移動するのを制限するような形状を有する、インターフェース構造体。
22. 請求項２０又は２１に記載のインターフェース構造体において、前記複数の第２締結具は、前記手術器具が前記手術用ロボットアームに取り付けられるときに前記手術器具が前記手術用ロボットアームの軸心方向に前記手術用ロボットアームに対して移動するのを制限する形状に形成されている、インターフェース構造体。
23. 請求項１８から２２のいずれか一項に記載のインターフェース構造体において、前記インターフェース構造体が前記手術用ロボットアームに取り付けられるとき、前記基部は前記手術用ロボットアームの軸心方向に平行である、インターフェース構造体。
24. 請求項１８から２３のいずれか一項に記載のインターフェース構造体において、前記インターフェース構造体はさらに後翼部を備え、前記後翼部は、前記基部の前記縁の後端に取り付けられ、前記手術用ロボットアームの近位露出面を覆うように構成されている、インターフェース構造体。
25. 請求項２４に記載のインターフェース構造体において、前記後翼部は、前記手術用ロボットアームの前記近位露出面への締結用の１つ以上の第１締結具を備える、インターフェース構造体。
26. 請求項１８から２５のいずれか一項に記載のインターフェース構造体において、前記インターフェース構造体はさらに前翼部を備え、前記前翼部は前記基部の前記縁の前端に取り付けられ、前記手術用ロボットアームの遠位露出面を覆うように構成されている、インターフェース構造体。
27. 請求項１８から２６のいずれか一項に記載のインターフェース構造体において、前記インターフェース構造体はさらに外囲部を備え、前記外囲部は前記基部の対向する端同士を接続することで、前記手術用ロボットアーム上に係合するときに前記インターフェース構造体を前記手術用ロボットアームに保持する、インターフェース構造体。
28. 請求項２７に記載のインターフェース構造体において、前記外囲部は、前記インターフェース構造体が前記手術用ロボットアーム上に係合するときに前記手術用ロボットアームの外面に外接する形状を有する、インターフェース構造体。
29. 請求項２７又は２８に記載のインターフェース構造体において、前記基部及び前記外囲部は一体的に形成される、インターフェース構造体。
30. 請求項１８から２６のいずれか一項に記載のインターフェース構造体において、前記縁は前記器具の一部分を受け入れるように構成された開口を有し、前記開口は谷形壁を有する谷形状である、インターフェース構造体。
31. インターフェースアセンブリであって、
    請求項１から１７のいずれか一項に記載の駆動インターフェース構造体と、
    請求項１８から３０のいずれか一項に記載のインターフェース構造体と、
    を備えるインターフェースアセンブリ。
32. 請求項２５に従属する場合の請求項３１に記載のインターフェースアセンブリにおいて、前記インターフェースアセンブリはさらに、前記後翼部上に移動可能に取り付けられ且つロック位置とアンロック位置との間で移動可能なロック要素を備え、前記ロック要素が前記ロック位置にあるときに前記ロック要素は前記複数の第１締結具を係合位置へ付勢し、前記ロック要素が前記アンロック位置にあるときに前記ロック要素は前記第１締結具を前記係合位置へ付勢しない、インターフェースアセンブリ。
33. 請求項３２に記載のインターフェースアセンブリにおいて、前記ロック要素はドレープ内で終端する、インターフェースアセンブリ。
34. 請求項３３に記載のインターフェースアセンブリにおいて、前記ドレープと前記ロック要素とは一体的に形成される、インターフェースアセンブリ。
35. ロボットによる手術で用いられる手術用ロボットアームであって、
    基台と、
    前記基台を前記手術用ロボットアームの遠位端におけるインターフェース部に接続する一連の関節部であって、前記インターフェース部を前記基台に対して関節接続できる前記一連の関節部と、
    請求項１から３０のいずれか一項に記載の前記インターフェース構造体を保持することによって手術器具とインターフェース接続するように構成された前記インターフェース部と、
    を備える手術用ロボットアーム。

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