JP2023528860A - 外科用ツールおよびアセンブリ - Google Patents

Abstract

外科用ツールおよびアセンブリは、最小侵襲手術（ＭＩＳ）処置で使用するために用いられる。外科用ツールアセンブリは、ハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリを含む。ハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリは、それらの間に関節運動入力継手および接地継手を有するように設計および構成される。ピッチ回転自由度およびヨー回転自由度は、関節運動入力継手によって与えられる。ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対して並進的に制限される。中間体および継手は、特定の外科用ツールアセンブリおよびアーキテクチャに提供することができる。

Description

本出願は、一般に、最小侵襲手術（ＭＩＳ）処置で使用するために用いることができる外科用ツールに関し、より詳細には、ハンドルおよびフレームならびにそれらの間に位置する入力継手を有する外科用ツールに関する。

外科用ツールは、多くの場合、ハンドルおよびフレームに特定の運動学的アーキテクチャを有し、最終的にエンドエフェクタに特定の機能および性能をもたらすように、様々な構成要素で設計および構築される。ハンドルおよびフレームならびに構成要素が互いにどのように配置および構成されるかに応じて、アーキテクチャ間で特定の機能資産および欠点が生じる可能性がある。

一実施形態では、外科用ツールアセンブリは、ハンドルアセンブリ、フレームアセンブリ、関節運動入力継手、および軸方向接地継手を含むことができる。フレームアセンブリは、シャフトを有する。シャフトは、ｘ軸を確立する。関節運動入力継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に位置する。関節運動入力継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間にピッチ回転を与える。関節運動入力継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間にヨー回転を与える。関節運動入力継手は、第１の仮想中心を確立する。軸方向接地継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に位置する。ハンドルアセンブリは、軸方向接地継手によってフレームアセンブリに対してｘ軸に沿って並進制限を有する。軸方向接地継手は、第２の仮想中心を確立する。

一実施形態では、関節運動入力継手のピッチ運動経路と関節運動入力継手のヨー運動経路は、互いに対して平行な運動学的配置を呈する。

一実施形態では、関節運動入力継手のピッチ運動経路と関節運動入力継手のヨー運動経路は、互いに対して直列の運動学的配置を呈する。

一実施形態では、軸方向接地継手によってもたらされ提供される剛体運動伝達経路は、平行な運動学的配置を呈する。

一実施形態では、軸方向接地継手によってもたらされ提供される剛体運動伝達経路は、直列の運動学的配置を呈する。

一実施形態では、ハンドルアセンブリは、軸方向接地継手によってフレームアセンブリに対してｙ軸に沿って並進的に制限される。

一実施形態では、ハンドルアセンブリは、軸方向接地継手によってフレームアセンブリに対してｚ軸に沿って並進的に制限される。

一実施形態では、関節運動入力継手および軸方向接地継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間で互いに対して平行な配置を呈する。

一実施形態では、関節運動入力継手の第１の仮想中心と軸方向接地継手の第２の仮想中心は、互いに対してほぼ一致した配置を呈する。

一実施形態では、ハンドルアセンブリの軸は、第１の仮想中心および第２の仮想中心とほぼ交差する配置を呈する。

一実施形態では、シャフトのｘ軸は、第１の仮想中心および第２の仮想中心とほぼ交差する配置を呈する。

一実施形態では、関節運動入力継手の第１の仮想中心は、ハンドルアセンブリによって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにユーザの手によって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにハンドルアセンブリとユーザの手の両方によって占められる位置に存在する。

一実施形態では、軸方向接地継手の第２の仮想中心は、ハンドルアセンブリによって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにユーザの手によって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにハンドルアセンブリとユーザの手の両方によって占められる位置に存在する。

一実施形態では、第１の中間体が提供され、第２の中間体が提供される。第１の中間体は、ハンドルアセンブリから延在する。第１の中間体と第２の中間体は、第１の継手を介して互いに接続されている。第１の中間体は、第１の継手を介して第２の中間体に対して第１のピッチまたはヨー回転自由度を有する。

一実施形態では、第３の中間体が提供される。第２の中間体と第３の中間体は、第２の継手を介して互いに接続されている。第２の中間体は、第２の継手を介して第３の中間体に対して第２のピッチまたはヨー回転自由度を有する。第１および第２のピッチまたはヨー回転自由度は、互いに反対であり、本質的に互いに反対である。

一実施形態では、第３の中間体は、フレームアセンブリのフレームから延在する。
一実施形態では、第１の中間体は、ハンドルアセンブリに固定されている。第３の中間体は、シャフトに固定されている。

一実施形態では、外科用ツールアセンブリは手持ち式外科用ツールアセンブリである。外科用ツールアセンブリは、そうでなければ外科用ツールアセンブリの使用中に利用される手首接地部品を欠いている。

一実施形態では、外科用ツールアセンブリは、ハンドルアセンブリ、フレームアセンブリ、１つまたは複数の中間体、複数の継手、関節運動入力継手、および接地継手を含むことができる。中間体は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に結合される。継手は、ハンドルアセンブリ、フレームアセンブリ、および中間体の間に存在する。関節運動入力継手は、中間体および継手によってハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に確立される。関節運動入力継手は、１つまたは複数の継手にピッチ回転自由度を与えるか、またはヨー回転自由度を与えるか、またはピッチおよびヨー回転自由度の両方を与える。関節運動入力継手は、ピッチ回転自由度をさらに与えるか、またはヨー回転自由度を与えるか、または継手の別の１つまたは複数にピッチおよびヨー回転自由度の両方を与える。関節運動入力継手は、第１の仮想中心を有する。接地継手は、中間体および継手によってハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に確立される。接地継手は、第２の仮想中心を有する。

一実施形態では、関節運動入力継手の第１の仮想中心と接地継手の第２の仮想中心は、互いに対してほぼ一致した配置を呈する。

一実施形態では、ハンドルアセンブリは第１の軸を確立する。フレームアセンブリのシャフトは、第２の軸を確立する。第１の軸は、関節運動入力継手の第１の仮想中心とほぼ交差し、接地継手の第２の仮想中心とほぼ交差する。同様に、第２の軸は、関節運動入力継手の第１の仮想中心とほぼ交差し、接地継手の第２の仮想中心とほぼ交差する。

一実施形態では、ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対してｘ軸に沿って並進的に制限される。ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対してｙ軸に沿って並進的に制限される。また、ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対してｚ軸に沿って並進的に制限される。

一実施形態では、関節運動入力継手および接地継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間で互いに対して平行な配置を呈する。

一実施形態では、継手は、第１の継手および第２の継手を含む。第１の継手は、ハンドルアセンブリと中間体との間に存在する。第１の継手は、ピッチ回転自由度を与えるか、またはヨー回転自由度を与える。第２の継手は、フレームアセンブリと中間体との間に存在する。第２の継手は、第１の継手によって与えられるものとは反対の、ピッチ回転自由度またはヨー回転自由度の他方を与える。

一実施形態では、中間体は、第１の中間体、第２の中間体、および第３の中間体を含む。継手は、第１の継手および第２の継手を含む。第１の中間体は、ハンドルアセンブリの延長部である。第２の中間体は、フレームアセンブリの延長部である。第１の継手は、第１の中間体と第３の中間体との間に存在する。第２の継手は、第２の中間体と第３の中間体との間に存在する。第１の継手は、第３の中間体に対する第１の中間体のピッチ回転自由度またはヨー回転自由度を与える。第２の継手は、第２の中間体に対する第３の中間体のピッチ回転自由度またはヨー回転自由度のうち、第１の継手によって与えられるものとは反対のものを与える。

一実施形態では、関節運動入力継手の第１の仮想中心は、ハンドルアセンブリによって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにユーザの手によって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにハンドルアセンブリとユーザの手の両方によって占められる位置に存在する。同様に、接地継手の第２の仮想中心は、ハンドルアセンブリによって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにユーザの手によって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにハンドルアセンブリとユーザの手の両方によって占められる位置に存在する。

一実施形態では、外科用ツールアセンブリは、ハンドルアセンブリ、フレームアセンブリ、第１の中間剛体、第２の中間剛体、第３の中間剛体、第１の継手、および第２の継手を含むことができる。第１の中間剛体は、ハンドルアセンブリから延在する。第２の中間剛体は、フレームアセンブリから延在する。第１の継手は、第１の中間剛体と第３の中間剛体との間に存在する。第１の継手は、ピッチ回転自由度を与え、またはヨー回転自由度を与え、または第３の中間剛体に対する第１の中間剛体のピッチおよびヨー回転自由度の両方を与える。第２の継手は、第２の中間剛体と第３の中間剛体との間に存在する。第２の継手は、ピッチ回転自由度を与え、またはヨー回転自由度を与え、または第２の中間剛体に対する第３の中間剛体のピッチおよびヨー回転自由度の両方を与える。仮想回転中心は、少なくとも部分的に、第１の継手および第２の継手によって確立される。仮想回転中心は、ハンドルアセンブリによって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにユーザの手によって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにハンドルアセンブリとユーザの手の両方によって占められる位置に存在する。

一実施形態では、関節運動入力継手は、第１の中間剛体、第２の中間剛体、および第３の中間剛体によって、ならびに第１の継手および第２の継手によって、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に確立される。関節運動入力継手は、仮想回転中心を有する。接地継手は、第１の中間剛体、第２の中間体、および／または第３の中間体のうちの１つまたは複数によって、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に確立される。接地継手は、第２の仮想中心を有する。関節運動入力継手の仮想回転中心と接地継手の第２の仮想中心は、互いに対してほぼ一致した配置を呈する。

一実施形態では、接地継手の第２の仮想中心は、ハンドルアセンブリによって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにユーザの手によって占められる位置、または外科用ツールアセンブリの使用中にユーザがハンドルアセンブリを操作しているときにハンドルアセンブリとユーザの手の両方によって占められる位置に存在する。

一実施形態では、ハンドルアセンブリは第１の軸を確立する。フレームアセンブリのシャフトは、第２の軸を確立する。第１の軸は、関節運動入力継手の仮想回転中心とほぼ交差し、接地継手の第２の仮想中心とほぼ交差する。第２の軸は、関節運動入力継手の仮想回転中心とほぼ交差し、接地継手の第２の仮想中心とほぼ交差する。

一実施形態では、ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対してｘ軸に沿って並進的に制限される。ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対してｙ軸に沿って並進的に制限される。また、ハンドルアセンブリは、接地継手によってフレームアセンブリに対してｚ軸に沿って並進的に制限される。

一実施形態では、関節運動入力継手および接地継手は、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間で互いに対して平行な配置を呈する。

一実施形態では、関節運動入力継手は、第１の中間剛体、第２の中間剛体、および第３の中間剛体によって、ならびに第１の継手および第２の継手によって、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に確立される。関節運動入力継手のピッチ運動経路と関節運動入力継手のヨー運動経路は、互いに対して直列の運動学的配置を呈する。接地継手は、第１の中間剛体、第２の中間体、および／または第３の中間体のうちの１つまたは複数によって、ハンドルアセンブリとフレームアセンブリとの間に確立される。接地継手によってもたらされ提供される剛体運動伝達経路は、直列の運動学的配置を呈する。

外科用ツールアセンブリの様々な実施形態は、この概要のセクションの段落に記載された列挙および主題のいずれかの１つまたは複数または任意の技術的に実現可能な組み合わせを含むことができる。

本開示の実施形態は、添付の図面を参照して説明される。

外科用ツールの一実施形態の概略図である。 外科用ツールの別の概略図である。 外科用ツールならびにそのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの実施形態の多数のアーキテクチャを示すチャートである。 外科用ツールの一実施形態による関節運動入力継手および軸方向接地継手の平行な運動学的関係および配置を示す概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの一実施形態の第１のアーキテクチャ（Ｉ）を示す概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの一実施形態の第２のアーキテクチャ（ＩＩ）を示す概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの一実施形態の第３のアーキテクチャ（ＩＩＩ）を示す概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの一実施形態の第４のアーキテクチャ（ＩＶ）を示す概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第１のアーキテクチャ（Ｉ）の一実施形態の斜視図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第１のアーキテクチャ（Ｉ）の別の実施形態の背面図である。 図１０のハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの正面図である。 図１０のハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの別の背面図である。 図１０のハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの別の斜視図である。 図１０のハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの拡大図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第１のアーキテクチャ（Ｉ）の別の実施形態の斜視図であり、この図は、その関節運動入力継手を示すことを意図している。 図１５の斜視図であり、この図は、外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの軸方向接地継手を示すことを意図している。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第１のアーキテクチャ（Ｉ）の別の実施形態の斜視図である。 図１７の外科用ツールアセンブリの別の斜視図である。 図１７の外科用ツールアセンブリの別の斜視図である。 図１７の外科用ツールアセンブリの上面図である。 図１７の外科用ツールアセンブリの正面図である。 図１７の外科用ツールアセンブリの別の斜視図である。 図１７の外科用ツールアセンブリの別の斜視図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第２のアーキテクチャ（ＩＩ）の一実施形態の斜視図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第３のアーキテクチャ（ＩＩＩ）の一実施形態の組み立ての概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第４のアーキテクチャ（ＩＶ）の一実施形態のいくつかの構成要素の斜視図であり、この図は、その関節運動入力継手を示している。 図２６のハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの他の構成要素の斜視図であり、この図は、その軸方向接地継手を示す。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第１のアーキテクチャ（Ｉ）の別の実施形態の斜視図である。 伸縮式伝達部材の一実施形態である。 伸長可能伝達部材の一実施形態である。 湾曲伝達部材の一実施形態である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第１のアーキテクチャ（Ｉ）の別の実施形態の斜視図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの一実施形態の第５のアーキテクチャ（Ｖ）を示す概略図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第５のアーキテクチャ（Ｖ）の一実施形態の斜視図である。 図３４の外科用ツールアセンブリの別の斜視図である。 図３４の外科用ツールアセンブリの分解図である。 図３４の外科用ツールアセンブリの別の斜視図である。 図３４の外科用ツールアセンブリの上面図である。 図３４の外科用ツールアセンブリの側面図である。 外科用ツールアセンブリのハンドルアセンブリおよびフレームアセンブリの第５のアーキテクチャ（Ｖ）の別の実施形態の斜視図である。

外科用ツールおよびアセンブリの複数の実施形態が図面に示され、この説明に詳述される。この説明における特定の図面参照の前に、特定の用語の定義が示される。

１．１ 物体－物体は、アセンブリまたはサブアセンブリを形成するための構造部品として使用することができる個別の連続的な部品である。物体の変位／運動状態は、基準地面に対して６つの自由度（ＤｏＦ）で完全に定義することができる。物体は、アセンブリの一部とすることができ、アセンブリは、継手によって相互接続された複数の物体を含むことができる。一般に、物体は剛性（すなわち、コンプライアンスなし）であってもよく、または柔軟であってもよい。１つまたは複数の個別の物体は、剛性継手を介して互いに接続されてもよい。これらの物体は、これらの物体の間に単一または多自由度の継手がないため、これらの物体をまとめて物体と呼ぶ。特定のシナリオでは、この物体は、単一／モノリシック構造から製造され、したがって単一の物体のみであってもよい。特定のシナリオでは、物体はコンプライアントであり得る（すなわち、剛性ではない）が、依然として個別かつ連続的であり得る。いずれの場合も、物体はモノリシックであってもよく、または剛性継手を使用して組み立てられてもよい。物体は、均質な材料組成物または不均質な材料組成物であってもよい。

１．２ 機構／継手／コネクタ－一般に、用語「機構」と「継手」との間には特定の同等性があり得る。「継手」は、代替的に「コネクタ」または「制限」と呼ばれることがある。これらの全ては、２つの物体間の一定の自由度に沿った一定の運動を可能にし、残りの運動を制限すると見なすことができる。機構は、一般に、複数の継手および物体を含む。典型的には、継手はより単純な構造であり得るが、機構は複数の継手を含むことができるためより複雑であり得る。継手は、固定継手（例えば、溶接、ボルト締め、ねじ止め、または接着）とは対照的に、運動を可能にする機械的接続を指す。固定継手の場合、２つの物体が互いに融合され、運動学的意味で１つの同じものと見なされる（相対運動が許容されないか、または２つの間に相対自由度がないため）。「固定継手」という用語は、本明細書では、２つの物体間のこの種の継手を指すために使用され得る。「継手」という用語が参照される場合、それは、例えばピン継手、ピボット継手、ユニバーサル継手、ボールソケット継手など、少なくともいくらかの運動または自由度を可能にする接続を意味する。

１．３ 自由度（ＤｏＦ）－上記のように、継手または機構は、２つの物体間の特定の運動を可能にし、残りの運動を制限する。「自由度」とは、これらの「運動」を捉えたり伝えたりする技術用語である。合計で６つの独立した運動があり、したがって、２つの剛体間で可能な自由度は、それらの剛体間に継手がない場合、３つの並進と３つの回転である。継手は、２つの物体間の０～６ＤｏＦのいずれかを可能にする。継手が０ＤｏＦを可能にする場合、これは、上述したように、実質的に「固定継手」になり、２つの物体は互いにしっかりと融合または接続される。この場合、運動学的な意味から、２つの物体は１つの同じものである。継手が６ＤｏＦを可能にする場合、これは、継手が２つの物体間の動きを制限しないことを実質的に意味する。言い換えれば、２つの物体の運動は、互いに完全に独立している。本出願の目的のための継手は、２つの剛体間の１、または２、または３、または４、または５ＤｏＦを可能にすることができる。１ＤｏＦを可能にする場合、残りの５つの可能な運動は継手によって制限される。２ＤｏＦを可能にする場合、残りの４つの可能な運動は継手によって制限され、以下同様である。

１．４ 制限度（ＤｏＣ）－「制限度」は、２つの物体間で相対運動が制限される方向を指す。相対運動が制限されるため、これらは運動および荷重（すなわち、力またはモーメント）を一方の物体から他方の物体に伝達することができる方向である。継手はＤｏＣ方向の２つの物体間の相対運動を許容しないため、一方の物体がＤｏＣ方向に移動する場合、それは、その方向に沿って他方の物体も一緒に駆動する。言い換えれば、運動は、ある剛体から別の剛体にＤｏＣ方向に伝達される。その結果、荷重はまた、ＤｏＣ方向に１つの剛体から別の剛体に伝達され、これは、荷重支持方向または単に支持方向とも呼ばれることがある。「保持」という用語は、ＤｏＣ方向の文脈でも使用され得る。例えば、１つの物体は、特定のＤｏＣに沿って第２の物体に対して制限または同等に保持されてもよい。これは、ＤｏＣ方向、または同等に制限の方向、または同等に保持の方向における２つの物体間の相対運動が許容されないことを意味する。６つ全てのＤｏＦの保持は、２つの物体の間に６ＤｏＣを有することと同じことを意味する。

１．５ 局所的な地面－継手によって接続された物体のアセンブリ（例えば、マルチボディシステム、機構）の文脈では、１つまたは複数の物体は、「基準」または「地面」または「局所的な地面」と呼ばれることがある。局所的な地面と称される物体は、必ずしも絶対的な地面（すなわち、実際の地面に取り付けられているか、またはボルト締めされている）である必要はない。むしろ、局所的な地面として選択された物体は、他の全ての物体の運動が記述または調査される機械的基準として単純に機能する。

１．６ 軸および方向－軸は、空間内の特定の線を指す。物体は、別の物体に対して（に関して）特定の軸を中心に回転してもよい。あるいは、物体は、別の物体に関して特定の方向で並進してもよい。方向は特定の軸によって定義されず、代わりに複数の平行な軸によって一般的に定義される。したがって、ｘ軸は空間に定義された特定の軸であり、Ｘ方向はｘ軸の方向またはｘ軸に平行な任意の他の軸を指す。複数の異なるが平行な軸は、同じＸ方向を有することができる。方向は、空間内の位置ではなく、向きのみを有する。少なくともいくつかの実施形態では、特に図１を参照すると、ｘ軸が外科用ツールのツールシャフト（以下で紹介される）の軸と一致し、ｙ軸がそれに対して向けられ、ｚ軸が紙から出ている座標系が示される。

１．７ 直列運動継手／機構－「運動」という用語は、他の物体に対する物体の運動の幾何学的研究および説明を指すことができる。直列運動継手または直列運動機構は、コネクタ、継手、または機構の直列の連鎖を介して接続された物体で構成される。直列運動継手／機構において１つの物体から別の物体へ線をトレースまたは書く場合、運動伝達の機械的経路（または線）は１つしか存在しない。直列運動継手／機構のやや単純な例では、第１の物体および第２の物体は、４つのコネクタおよび３つの中間体を介して互いに接続される。第１の物体および第２の物体は剛性であると考えられてもよく、中間体は実際の目的のために剛性であると考えられてもよい。コネクタは、他の運動を制限しながら特定の運動を可能にすることができる単純または複雑な継手であってもよい。コネクタおよび中間体は、第１の物体と第２の物体との間の実質的に単一の線および機械的経路であるものに広がることができる。

１．８ 平行運動継手／機構－平行運動機構のやや単純な例では、第１の物体は、複数の独立した中間体の連鎖および線を介して第２の物体に接続される。そのような各連鎖は、運動伝達の機械的経路を表す。第１の物体から第２の物体への可能な線を１つトレースする場合、２つ以上の機械的経路があり、それにより、これが平行な設計になる。接続経路は、幾何学的意味で平行（例えば、長方形の対向する辺などの平行な２つの直線）ではなく、運動学的意味で平行であり、これは、第１の物体と第２の物体との間の複数の（２つ以上の）独立した重なり合わない連鎖または経路を意味する。ここでのコネクタは、特定の運動を可能にし、かつ他の運動を制限することができる、単純または複雑な継手である。便宜上、継手およびコネクタという用語は互換的に使用され得る。

１．９ 仮想回転中心－一実施形態で提供される場合、仮想回転中心（「仮想中心」とも呼ばれる）は、２つ以上の回転軸が一致または交差する回転中心を指す。例えば、２つの回転軸は交差することができる。ピッチ軸などの第１の回転方向の回転軸と、ヨー軸などの第２の回転方向の回転軸とは、仮想回転中心で交差する。仮想中心は、例えば、平行運動機構の他の構成要素がない空きスペースに配置されてもよい。

１．１０ ユーザインターフェース－一実施形態で提供される場合、ユーザインターフェースは、機械または器具または機構に何らかの変化または結果をもたらす目的で、機械または器具または機構に入力を提供するためにユーザが対話する入力インターフェースを指す。ユーザインターフェースは、多くの場合、ユーザによってトリガまたは作動される器具の一部である身体上の人間工学的特徴であり、例えば、カーダッシュボード上のノブは、スピーカの音量を増減するためにユーザによって回転させることができる。ここで、ノブ、具体的にはノブのローレット外周（特徴部）がユーザインターフェースである。

１．１１ 伝達部材－一実施形態で提供される場合、伝達部材は、ある物体から別の物体に運動を伝達する剛性またはコンプライアント物体である。伝達部材は、コンプライアントなワイヤ、ケーブル、ケーブルアセンブリ、可撓性シャフトなどであってもよい。

１．１２ ハンドル物体－一実施形態で提供される場合、ハンドル物体は、ハンドルアセンブリおよび関連する機構を説明する際に局所的な地面と見なされるハンドルアセンブリ内の物体を指す。提供される場合、ハンドル物体はユーザによって保持され、一方、ハンドルアセンブリ内の他の物体は、ユーザインターフェースを介してハンドル物体に対して動作させることができる。

１．１３ ハンドルアセンブリ－一実施形態で提供される場合、ハンドルアセンブリは、いくつかの実施形態ではハンドル物体およびユーザインターフェースから少なくとも構成される、アセンブリに使用される用語である。

１．１４ ツールフレーム－一実施形態で提供される場合、ツールフレームは、ツール装置または外科用ツールの一部であり得る構造体を指す。特定のツール装置では、それはハンドルアセンブリおよび／または細長いツールシャフトに接続することができる。「ツールフレーム」および「フレーム」という用語は、文書全体を通して互換的に使用され得る。

１．１５ ツールシャフト－一実施形態で提供される場合、ツールシャフトは、一般に、その近位端でフレームの剛性延長部であり、それは、その遠位端でエンドエフェクタアセンブリを収容する細長い部材、一般にシリンダである。ツールシャフトは、単にシャフトと称されることがある。ツールシャフトの軸は、説明全体を通して、軸３またはツールシャフト回転軸またはツールシャフト軸と称されることがある。

１．１６ エンドエフェクタアセンブリ－一実施形態で提供される場合、エンドエフェクタ（ＥＥ）アセンブリは、ＥＥアセンブリと呼ばれることがある。いくつかの実施形態では、ＥＥアセンブリは、ツールシャフトの遠位端に存在し得る。ＥＥアセンブリは、１つまたは複数の顎部（またはＥＥ顎部）を含むことができる。２種類のＥＥアセンブリが存在し得る。第１の種類のＥＥアセンブリは、２つのＥＥ顎部、すなわち可動顎部および固定顎部から構成される。ＥＥアセンブリ内の可動顎部および任意の他の可動体のための局所基準地面として作用するＥＥフレームも存在し得る。そのようなアセンブリでは、可動顎部は、ピボットピンを中心に回転することによってＥＥフレームに対して移動する。ＥＥフレームに対する可動顎部のこの運動は、顎部閉鎖運動と呼ばれる。固定顎部はまた、それがＥＥフレームの剛性延長部であるようにＥＥフレームに結合されてもよい。ＥＥフレームは、出力関節継手を介してシャフトにさらに結合されてもよい。

器具が出力関節継手を組み込む場合、ＥＥフレームは軸２を中心に回転し、ツールシャフトは軸３を中心に回転する。関節運動入力継手に入力がない場合、軸２および軸３はＸ軸と平行に向けられる。関節運動入力継手に入力がある場合、軸２は、ｙ軸およびｚ軸を中心に様々な量を回転させることにより、ｘ軸に平行な向きからずれる。ｙ軸を中心としたＥＥアセンブリの回転は、ＥＥヨーと呼ばれることもあり、ｚ軸を中心とした回転は、ＥＥピッチと呼ばれることもある。

１．１７ 転動伝達部材－一実施形態で提供される場合、この伝達部材は、ハンドル物体に関して、回転入力またはダイヤルの回転を伝達するのを助け、ＥＥ転動運動を生成する。

１．１８ 関節運動伝達部材－一実施形態で提供される場合、関節運動伝達部材は、関節運動入力継手から関節運動出力継手に関節運動（ピッチおよびヨー運動）を伝達する伝達部材またはコネクタである。

１．１９ 顎部閉鎖伝達アセンブリ－一実施形態で提供される場合、顎部閉鎖伝達アセンブリは、ハンドルアセンブリとＥＥアセンブリとの間に存在し、顎部閉鎖運動を促進する物体、継手、機構、および／または顎部閉鎖伝達部材を指す。一例では、出力運動を生成するハンドルアセンブリ内の物体（例えば、シャトル）は、顎部閉鎖伝達アセンブリの一部である近位物体に結合される。同様に、ＥＥアセンブリ内の可動顎部は、顎部閉鎖伝達アセンブリの一部である最遠位物体に結合される。「顎部閉鎖伝達アセンブリ」および「顎部作動伝達アセンブリ」という用語は、説明全体を通して互換的に使用され得る。

１．２０ ＥＥ転動伝達アセンブリ－一実施形態で提供される場合、ＥＥ転動伝達アセンブリは、ハンドルアセンブリとＥＥアセンブリとの間に存在し、ＥＥ転動運動を促進する、物体、継手、機構、および／または転動伝達部材を指す。一例では、出力運動を生成するハンドルアセンブリ内の物体（例えば、シャトル）は、転動伝達アセンブリの一部である近位物体に結合される。同様に、ＥＥアセンブリ内の構成要素（例えばＥＥフレーム）は、転動伝達アセンブリの一部である最遠位物体に結合される。

２．外科用ツールおよびアセンブリ、機能的属性、およびユーザ体験
一般に、外科用ツール１０は、最小侵襲手術（ＭＩＳ）処置で使用するために用いることができ、手持ち式器具とすることができる。外科用ツール１０は、ツール装置とも称され得る。または、手持ち式である場合、手持ち式ツール装置と呼ぶことができる。外科用ツール１０は、異なる実施形態において様々な設計、構造、および構成要素を有することができ、これらは外科用ツール１０の意図された用途および最終的な使用において部分的またはそれ以上に規定され得る。図１は、外科用ツール１０の一実施形態の概略図を示す。この図は、一実施形態による、外科用ツール１０のより主要な構成要素のいくつかの紹介、ならびにそれらの構成要素の互いに対する全体的な配置を提供することを意図している（図１７も構成要素の多くの図を提供する）。この実施形態では、外科用ツール１０は、ハンドルアセンブリ１２と、フレームアセンブリ１４と、エンドエフェクタ（ＥＥ）アセンブリ１６とを有する。ハンドルアセンブリ１２は、この実施形態によれば、ハンドル物体１８と、閉鎖入力部２０と、ダイヤル２２とを含む。ハンドルアセンブリ１２は、この実施形態によれば、それを通って長手方向および中心に配置されるハンドル軸２４（本明細書では軸１とも呼ばれる）を確立する。フレームアセンブリ１４は、この実施形態によれば、フレーム２６と、ツールシャフトまたは単にシャフト２８とを含む。シャフト２８は、シャフト軸またはｘ軸３０（本明細書では軸３とも呼ばれる）を確立する。関節運動入力継手（ＡＩＪ）３２は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に位置する。転動作動継手３４および閉鎖作動継手３６が、ハンドルアセンブリ１２から延びている。出力関節継手３８は、シャフト２６とＥＥアセンブリ１６との間に位置する。最後に、この実施形態によれば、ＥＥアセンブリ１６は、ＥＥベース４０と、ＥＥフレーム４２と、可動顎部４４と、固定顎部４６とを含む。ＥＥアセンブリ１６は、この実施形態によれば、それを通って長手方向に配置されるＥＥ軸４８（本明細書では軸２とも呼ばれる）を確立する。様々な外科用ツールアセンブリは、これらの構成要素のうちの１つもしくは複数、または構成要素の組み合わせを含むことができる。

したがって、ツール装置、または外科用ツール１０は、複数の継手およびコネクタを介して関連するハンドルアセンブリ１２、フレームアセンブリ１４、およびＥＥアセンブリ１６を含む。集合的に、物体、継手、およびコネクタの集合体は、ハンドルアセンブリ１２での有用なユーザ入力動作を、それに対して遠位に位置するＥＥアセンブリ１６の有用な動作に変換することを容易にする。ハンドルアセンブリ１２およびＥＥアセンブリ１６の中間には、フレームアセンブリ１４が配置されている。このシステムは、フレームアセンブリ１４を介してハンドルアセンブリ１２からＥＥアセンブリ１６への７つの別個の運動の伝達を容易にする（すなわち、３つの並進、３つの回転、および顎部開閉）。異なる運動伝達経路の独立性により、システムは、過去のＭＩＳデバイスよりも高度なデバイス有用性を提供するように構成される。少なくともいくつかの実施形態では、外科用ツール１０は、ハンドルアセンブリ１２、フレームアセンブリ１４、およびＥＥアセンブリ１６の間に電気部品がなく、したがって、純粋に機械的なデバイスおよびアセンブリと考えることができる。

システムは、ユーザ入力を受け取るハンドルアセンブリ１２、しっかりと接続されたシャフト２８を含むフレームアセンブリ１４、およびＥＥアセンブリ１６の３つのアセンブリから構成される。各アセンブリ間には、物体間の動きを受け取りマッピングするように構成された複数の継手および中間体がある。継手および中間体は、単に接続と総称されてもよい。本出願の一焦点は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に存在する接続の構成、およびＥＥアセンブリの動きに対するそれらの集合的な影響に関する。

シャフト２８およびＥＥアセンブリ１６の位置決めおよび方向付けに使用されるハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間の接続は、関節運動入力継手３２を構成および形成することができ、接地継手５０（軸方向接地継手（ＡＧＪ）５０と呼ばれることもある）を構成および形成することができる。ＡＩＪ３２の目的は、ハンドルアセンブリ１２（ピッチおよびヨー）の２つの回転自由度をＥＥアセンブリ１６に変換することである。さらに、ＡＩＪ３２は、第３の回転自由度を受動的に並進させ、ハンドルアセンブリ１２からＥＥアセンブリ１６までｘ軸を中心に回転させることもできる。さらに、転動運動が転動作動継手３４を介して並進すると言及することができる。転動作動継手３４は、いくつかのデバイスアーキテクチャでは独立していてもよいが、転動運動は一般に平行移動され、ＡＩＪ３２に一体化されてもよい。一実施形態では、運動の伝達を容易にし、フレームアセンブリ１４とハンドルアセンブリ１２との間に位置する一対の中間体は、可撓性ストリップ５２であってもよい。各可撓性ストリップ５２は、ヒンジ継手を介してハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４に接続されている。可撓性ストリップ５２は、対向して離間されたヒンジ継手の間に１ＤｏＦを提供する可撓体または機構であってもよい。

ＡＧＪ５０の目的は、フレームアセンブリ１４を介してハンドルアセンブリ１２からＥＥアセンブリ１６に３つの並進剛体ＤｏＦ（ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸方向の運動）を並進させ、１つの回転ＤｏＦ（転動）を並進させることである。言い換えると、ＡＧＪ５０は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間の３つの剛体ＤｏＦ（ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸方向の運動）を互いに対して制限し、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間の１つの回転ＤｏＦ（転動）を互いに対して制限する。しかし、ＡＧＪ５０は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のピッチ回転ＤｏＦを互いに対して制限せず、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のヨー回転ＤｏＦを互いに対して制限しない。

過去のＭＩＳ器具と比較して、少なくとも一実施形態によれば、外科用ツール１０の有用性の向上は、ＡＩＪ３２とＡＧＪ５０との並列構成によって促進される。図４は、ＡＩＪ３２とＡＧＪ５０との並列構成を示す模式図である。ＡＩＪ３２は、特定の実施形態では、平行運動（ＰＫ）機構として構造化することができ、それによってピッチおよびヨー運動は、ハンドルアセンブリ１２からフレームアセンブリ１４を通ってＥＥアセンブリ１６に独立してマッピングされる。フレームアセンブリ１４を介したハンドルアセンブリ１２の運動のＥＥアセンブリ１６へのマッピングを容易にするＰＫ構成は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，６６８，７０２号に記載されている。ＡＧＪ５０は、一実施形態によれば、ハンドルアセンブリ１２からフレームアセンブリ１４までの追加の並列制御経路とすることができる。接続は、ハンドルアセンブリ１２からの剛体運動のマッピングをフレームアセンブリ１４に直接並進させ、次にＥＥアセンブリ１６に並進させることを可能にする。ＡＩＪ３２およびＡＧＪ５０の平行な性質は、ＡＩＪ３２での関節運動入力の運動が、ＡＧＪ５０を通る剛体並進運動とは無関係にエンドエフェクタアセンブリ１６にマッピングされ得ることを意味する。

ユーザビリティの利益を考慮するために、外科用ツール１０のユースケースは、少なくとも、ユーザ（典型的には外科医）およびトロカール（すなわち、外科手術中に患者の体内に器具を挿入することを可能にするデバイス；器具用のアクセスポータル；器具シャフトに２つの剛体並進ＤｏＣを提供する接地デバイス；ツールシャフトの運動をｙ方向およびｚ方向に制限する）を含むと仮定することができる。ユーザは、フレームアセンブリ１４のシャフト２８がトロカールを通って延びるように外科用ツール１０を位置決めしながらハンドル物体１８を把持する。トロカールは、運動を制限するためのシャフト２８の効果的な単一点の単純な支持を提供する。トロカール単純支持部の位置を局所的な地面として見ると、トロカールは、シャフト２８の３つの回転ＤｏＦ（ｙ軸周りの回転、ｚ軸周りの回転、およびシャフトｘ軸周りの転動）のいずれにも回転制限を与えない。トロカールはまた、シャフト２８に沿った並進運動を制限しない。したがって、ｘ方向の摺動運動が可能になる。外科用ツール１０の運動の限定は、システムの固有の幾何学的制限によってのみ決定され得る。

ユーザは、ハンドルアセンブリ１２を把持すると、ハンドルアセンブリ１２の入力運動によってＥＥアセンブリ１６の位置および向きを制御する。ユーザがハンドルアセンブリ１２を把持してヨー運動入力を提供すると、ＥＥアセンブリ１６の比例するヨー運動出力が生成される。同様に、ハンドルアセンブリ１２におけるピッチ運動入力は、ＥＥアセンブリ１６におけるピッチ運動に変換される。少なくともいくつかの実施形態によれば、ヨー運動入力およびピッチ運動入力は、ＡＩＪ３２を介して行われる。ユーザがハンドルアセンブリ１２をＸ方向（Ｘ軸に平行）に移動させると、ＥＥアセンブリ１６はそれに応じて、トロカールを通って、あたかもハンドルアセンブリ１２にしっかりと接続されているかのように、シャフト軸３０に沿って移動する。ハンドルアセンブリ１２が正のＺ方向（＋Ｚ）または正のＹ方向（＋Ｙ）の方向に運動する場合、ＥＥアセンブリ１６は、トロカールピボットのＤｏＣに起因して、逆に比例して並進する。言い換えれば、＋Ｙと平行な方向へのハンドルアセンブリ１２の運動は、負のＹ方向（－Ｙ）へのＥＥアセンブリ１６の比例運動をもたらす。これは、ハンドルアセンブリ１２のＺ方向の運動にも当てはまる。これを支点効果と呼ぶことができる。少なくともいくつかの実施形態によれば、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向のこれらの移動は、ＡＧＪ５０を介して行われる。結果としてユーザに提供される入力制御システムは、ユーザがシャフト２８の位置および向きを正確かつ予測可能に制御することを可能にする。

上述したように、説明したハンドルアセンブリ１２における独立した入力運動の各々は、シャフト２８の局所的な地面に対するＥＥアセンブリ１６の他の意図しない運動に影響を与えることなく調整することができる。ＥＥアセンブリ１６の向きは、ハンドルアセンブリ１２におけるピッチおよびヨー入力運動（軸１の回転方向の変化）によって制御される。ＥＥアセンブリ１６のピッチおよびヨーの向きが変化すると、軸２はシフトし、もはや軸３と平行ではない。ハンドルアセンブリ１２におけるヨー入力運動は、ＥＥアセンブリ１６の比例するヨー出力運動を生成する。ＥＥアセンブリ１６の運動は、トロカールに対するシャフト２８の位置または向きに影響を与えずに発生し、ＥＥアセンブリ１６のピッチの向きにも影響を与えない。同様に、ハンドルアセンブリ１２におけるピッチ入力は、ＥＥアセンブリ１６のピッチ運動のみを生成する。各関係の独立性は、ユーザがシャフト２８に対するＥＥアセンブリ１６の向きを正確かつ予測可能に制御することを可能にする。

少なくともいくつかの実施形態によれば、図９～図１６を全体的に参照すると、ＡＩＪ３２の構造は、一対の中間体５４、すなわち第１の中間体５６および第２の中間体５８によって接合されたハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４を含む。中間体５４は、異なる実施形態では異なる形態をとり、可撓性コネクタ部材または可撓性ストリップ５２の形態であってもよい。中間体５４は、互いに対して直角に向けられ、第１のピン継手６０を介してハンドルアセンブリ１２に直接取り付けられる。中間体５４は、第２のピン継手６２を介してフレームアセンブリ１４に接合されている。第２のピン継手６２は、フレーム２６にしっかりと取り付けられておらず、むしろ、１つの回転ＤｏＦが可能な第１のプーリ６４および第２のプーリ６６に取り付けられている。第１のプーリ６４および第２のプーリ６６は、それらの回転軸が互いに直交して配置され、Ｙ－Ｚ平面（Ｘ軸に垂直に向いた平面）に位置するように方向付けられている。対応する第１のプーリ軸６８と第２のプーリ軸７０との交点は、ＡＩＪ３２（ＶＣ－ＡＩＪ）の仮想中心７２、または第１の仮想中心７２と呼ぶことができる。結果として得られるＡＩＪ構成は、直接および中間体５４または可撓性ストリップ５２を介して、フレームアセンブリ１４上で枢動する第１および第２のプーリ６４，６６の同等の回転運動をもたらすように、ハンドルアセンブリ１２のピッチ運動およびヨー運動を可能にする。プーリの運動は、ケーブルシステムに接続され、ＥＥアセンブリ１６または任意の他のタイプの制御可能な機構の位置を制御するために使用される仕事を生成することができる。さらに、ＡＩＪ３２は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に転動ＤｏＣを提供し、したがって、ハンドルアセンブリ１２における転動入力運動がシャフト２８およびＥＥアセンブリ１６における同等の転動出力運動に変換されることを可能にする。ＡＩＪ構成要素の集合的な影響は、ＡＩＪ３２がハンドルアセンブリ１２と第１のプーリ６４および第２のプーリ６６との間にピッチＤｏＣおよびヨーＤｏＣを提供し、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に転動ＤｏＣを提供することである。ＡＩＪ３２は、ハンドルアセンブリ１２と隣接する物体との間にＸ方向、Ｙ方向、またはＺ方向ＤｏＣを作成しない。さらに、ピッチ軸７４およびヨー軸７６は、ＡＩＪ３２によってもたらされるピッチおよびヨー運動によって確立される。また、少なくともこの実施形態では、回転または偏向リングの形態の第３の中間体７８が設けられている。ＡＩＪ３２は、一実施形態によれば、第１の中間体５６、第２の中間体５８、第１のプーリ６４、第２のプーリ６６、第１のプーリ軸６８、および第２のプーリ軸７０の集合体によって確立されてもよい。

少なくともいくつかの実施形態によれば、さらに図９～図１６を全体的に参照すると、ＡＧＪ５０は、フレームアセンブリ１４に対するハンドルアセンブリ１２の柔軟に接地された取り付けを提供するジンバル構造によって構成される。構造は、物体間の接地制限を提供しながら、ＡＩＪ３２入力に必要なハンドルアセンブリ１２の運動を妨げないように構成される。言い換えれば、ＡＧＪ５０は、ジンバルの中心に位置するフレームアセンブリ１４上の近位点の直接的な位置制御を提供するために、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に接地された取り付けを提供するように構成される。ＡＧＪ５０は、少なくともいくつかの実施形態によれば、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のＤｏＣを提供する。ジンバルの中心でのハンドルアセンブリ１２を介したフレーム２６の運動（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）は、ハンドルアセンブリ１２のピッチまたはヨー運動の影響とは無関係に達成される。ＡＧＪ５０は、一実施形態によれば、ピッチ軸７４、ヨー軸７６、および第３の中間体７８の集合によって確立されてもよい。

ハンドルアセンブリ１２は、その円周の周りに直交して方向付けられた２組のピン継手、すなわち第３組のピン継手８０および第４組のピン継手８２を含む、第３の中間体７８または偏向リングに接続されている。ピン継手８０の第３組はピッチＤｏＦ継手であり、ピン継手８２の第４組はヨーＤｏＦ継手である。ピッチＤｏＦ継手８０は、ハンドルアセンブリ１２またはハンドルアセンブリ１２の一体型延長アーム８４に接続され、ヨーＤｏＦ継手８２は、フレームアセンブリ１４に接続される。延長アーム８４は、それ自体が剛体であってもよい。少なくともいくつかの実施形態では、延長アーム８４は、ハンドルアセンブリ１２の構成部分とすることができ、または外科用ツール１０の中間体を構成することができる。ハンドルアセンブリ１２のアーキテクチャは、偏向リングピッチＤｏＦ継手８０に接続されると、ハンドル軸２４を偏向リング７８の中心に位置決めする。フレームアセンブリ１４の偏向リングヨーＤｏＦ継手８２は、追加の中間部材と、転動ＤｏＦ（軸受または回転摺動部材）を可能にする２つの継手とに分割することができる。しかしながら、これは機能に必要ではない。

偏向リング７８によって画定される中心点は、ピッチＤｏＦ継手８０およびヨーＤｏＦ継手８２によって作成される２つの軸の交点、すなわち、ピッチ軸７４とヨー軸７６の交点にある。回転中心は、ＡＧＪ５０（ＶＣ－ＡＧＪ）の仮想中心８６、または第２の仮想中心８６とも呼ばれ得る。ＶＣ－ＡＧＪ８６は、シャフト軸３０とも交差する点に位置する。他の実施形態では、ＶＣ－ＡＧＪ８６は、シャフト軸３０と交差しない点に配置されてもよい。ユーザがフレーム２６の近位端の位置を制御する点として、ＶＣ－ＡＧＪ８６を見ることが有用である。その点から、ユーザは、外科用ツール１０を上昇または下降させ（Ｙ方向運動）、外科用ツール１０を左右に移動させ（Ｚ方向運動）、外科用ツール１０をシャフト軸３０に沿ってトロカールから駆動または後退させることができる（Ｘ方向運動）。

少なくともいくつかの実施形態によれば、デバイスの有用性は、ＶＣ－ＡＩＪ７２、ＶＣ－ＡＧＪ８６、ハンドル軸２４（軸１）、およびシャフト軸３０（軸３）の相対位置によって影響を受ける。さらに、ユーザビリティは、影響力のあるポイントを制御するユーザインターフェースの配置によって影響を受ける。手持ち式アーキテクチャは、少なくともいくつかの実施形態によれば、これらの要素のコロケーションおよび交差を組み込む。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、少なくともいくつかの実施形態によれば、互いに対してほぼ一致した配置を呈することができる。この意味で、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、単に仮想中心と称されてもよい。別の言い方をすれば、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、同じ単一の仮想中心にあってもよい。さらに、少なくともいくつかの実施形態によれば、ハンドル軸２４およびシャフト軸３０は、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６とほぼ交差する配置を呈することができる。すなわち、ハンドル軸２４は、ＶＣ－ＡＩＪ７２と交差することができ、ＶＣ－ＡＧＪ８６と交差することができ、シャフト軸３０は、同様にＶＣ－ＡＩＪ７２と交差することができ、ＶＣ－ＡＧＪ８６と交差することができる。本明細書で使用される場合、「ほぼ一致する」および「ほぼ交差する」という語句ならびにそれらの文法的変形は、数学的精度が暗示されず、場合によっては不可能であるように、意図された機能性および結果から逸脱することなく、生じ得る特定の工学的および製造上の許容範囲ならびにわずかな不正確さを説明することを意図している。

少なくともいくつかの実施形態によれば、ハンドルアセンブリ１２は、ＡＩＪ３２を介したＥＥアセンブリ１６の関節運動、ＡＩＪ３２を介したフレームアセンブリ１４およびＥＥアセンブリ１６の転動位置、ならびに仮想中心（すなわち、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６）およびＡＧＪ５０を介したＥＥアセンブリ１６の位置を達成するための制御点である。言い換えれば、ＥＥアセンブリ１６の全ての有用な運動は、単一のユーザインターフェース要素またはタッチ点、すなわちハンドルアセンブリ１２を介して制御することができる。ユーザがハンドルアセンブリ１２を把持すると、ユーザは、ユーザの手のひらの中で外科用ツール１０の全ての有用な運動の制御を得る。これは、ユーザの手首上で受け取られる手首接地部品を介して接地部品がユーザの手首にもたらされる特定の従来のＭＩＳ器具とは異なり、外科用ツール１０は、図の実施形態によるそのような手首接地部品を欠いている。

さらに、ユーザがハンドルアセンブリ１２の位置および向きを通して全ての有用なＥＥ運動を制御できるだけでなく、デバイスの有用性は、仮想中心（すなわち、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６）に対するハンドル軸２４に沿ったハンドルアセンブリ１２の相対位置によって影響を受ける可能性がある。図１４を参照すると、少なくともこの実施形態によれば、ハンドルアセンブリ１２は、近位領域８８、遠位領域９０、および中央領域９２の３つの領域を有するものとして描写され得る。近位領域８８は、ユーザの手のひらが存在し、把持する場所である。外科用ツール１０が主に支持されるのは、ハンドルアセンブリ１２のこの位置である。遠位領域９０は、ユーザの指が存在する場所であり、微動入力が受信される場所である。中央領域９２は、ハンドルアセンブリ１２の近位領域８８と遠位領域９０との間の領域であり、単にハンドルアセンブリ１２を二等分する平面であってもよい。ハンドルアセンブリ１２は、ＡＩＪ３２部材およびＡＧＪ５０部材へのマウントを有する単一の剛性円筒部材として、またはユーザの手のために人間工学的に設計された形態（例えば、右手把持、左手把持、小さい手、大きい手、または片手およびユニバーサルに最適化されている）で基本的に具現化されてもよい。外科用ツール１０に所望の程度の使いやすさを提供するためのハンドルであって、少なくともいくつかの実施形態によれば、仮想中心（すなわち、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６）が配置され得るのはハンドルアセンブリ１２の中央領域９２内である。

少なくともいくつかの実施形態では、ハンドルアセンブリ１２は、必ずしも図に示されるように具体化される必要はなく、２つのサブアセンブリ、すなわちハンドル物体１８およびダイヤル２２を含む。ハンドルアセンブリ１２は、その領域間の別個の区別なしに、単に単一の物体であってもよい。そのような実施形態では、外科用ツール１０は、デバイス内の転動機能性を促進しない。しかしながら、ユーザは、手の回内または回外、ならびに手首および前腕の伸長によって転動入力を提供することができる。それらの回内または回外入力運動は、シャフト軸３０を中心とした転動をもたらす。

ハンドルアセンブリ１２は、近位領域８８および遠位領域９０が、それらの間に相対的な転動ＤｏＦを組み込む２つの別個の物体であるように構成されてもよい。この構成では、物体は、２つの物体の間に転動ＤｏＦを提供しながら、一貫したハンドル軸２４を維持する。ハンドルアセンブリ１２の遠位物体は、ダイヤル２２と呼ばれてもよい。ダイヤル２２は、ダイヤル２２を把持し、それを近位ハンドル物体１８に対して回転可能に位置決めするユーザによって制御されるように意図されている。デバイスがダイヤル２２を含むハンドルアセンブリ１２で構成される場合、転動によって衝撃を受けるデバイス内の構成要素が図２に示されている。すなわち、少なくともいくつかの実施形態によれば、ＡＩＪ３２、閉鎖作動継手３６、フレームアセンブリ１４、フレーム２６、シャフト２８、出力関節継手３８、およびＥＥアセンブリ１６は全て、転動機能時にダイヤル２２と共に回転する。

仮想中心（すなわち、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６）がハンドルアセンブリ１２の中央領域９２に位置することにより、ハンドルアセンブリ１２の近位領域８８および遠位領域９０は、結果として、少なくともいくつかの実施形態によれば固有の特性を継承することができる。例えば、ハンドルアセンブリ１２がピッチ軸７４を中心に回転すると、ハンドルアセンブリ１２の一部は正の＋Ｚ方向に移動し、ハンドルアセンブリ１２の反対の部分は負の－Ｚ方向に逆に移動する。同様に、ハンドルアセンブリ１２がヨー軸７６を中心に回転すると、ハンドルアセンブリ１２の一部は正の＋Ｙ方向に移動し、ハンドルアセンブリ１２の反対の部分は－Ｙ方向に移動する。ハンドルアセンブリ１２へのピッチ入力、ハンドルアセンブリ１２へのヨー入力、またはそれらの任意の組み合わせがあるとき、仮想中心の位置への影響はなく、ひいてはトロカールに対するフレームアセンブリ１４の位置または向きへの影響はない。逆に、ハンドルアセンブリ１２のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の剛体運動では、運動は仮想中心のフレーム位置に直接影響を与える。平行な運動学的構造により、ハンドルアセンブリ１２への剛体運動入力は、ハンドルアセンブリ１２においてもＥＥアセンブリ１６においてもピッチおよびヨーの向きに影響を与えない。ＥＥアセンブリ１６が関節運動していないとき、ＥＥ軸４８はシャフト軸３０およびハンドル軸２４と同一直線上にあることが分かる。

さらに、少なくともいくつかの実施形態では、ＶＣ－ＡＩＪ７２は、ハンドル物体１８によって占められる位置またはダイヤル２２によって占められる位置など、ハンドルアセンブリ１２によって占められる位置に存在する。ＶＣ－ＡＩＪ７２はさらに、ユーザがハンドルアセンブリ１２を操作するためにハンドルアセンブリ１２を把持しているときにユーザの手９４（図１３）によって占められる位置に存在することができ、この位置は、ハンドル物体１８、ダイヤル２２、またはハンドル軸２４にほぼ沿ったハンドル物体１８の後退した後方の距離であり得る。この位置は、それを操作するためにユーザがハンドルアセンブリ１２を把持しているときに、ユーザの手のひらによって部分的に確立された範囲内にあってもよい。同様に、ＶＣ－ＡＧＪ８６は、ハンドル物体１８によって占められる位置またはダイヤル２２によって占められる位置など、ハンドルアセンブリ１２によって占められる位置に存在することができる。ＶＣ－ＡＧＪ８６はさらに、ユーザがハンドルアセンブリ１２を操作するためにハンドルアセンブリ１２を把持しているときにユーザの手９４によって占められる位置に存在することができ、この位置は、ハンドル物体１８、ダイヤル２２、またはハンドル軸２４にほぼ沿ったハンドル物体１８の後退した後方の距離であり得る。この位置は、それを操作するためにユーザがハンドルアセンブリ１２を把持しているときに、ユーザの手のひらによって部分的に確立された範囲内にあってもよい。

さらに、少なくともいくつかの実施形態では、外科用ツール１０の構成は、関節転動と呼ばれる機能的性能特性を可能にする。関節転動は、ハンドルアセンブリ１２がピッチ／ヨー角の任意の組み合わせであってもよい位置に最初に回転され、ハンドルアセンブリ１２がトロカール相対地面に対してその向きに維持されるときに発生する。そのとき、ユーザは、ハンドルアセンブリ１２の遠位領域９０（例えば、ダイヤル２２）に転動入力を提供する。その結果、ハンドルアセンブリ１２の向きは、フレーム２６がシャフト軸３０に沿って転動または回転する間、静止したままであってもよい。関節転動入力を接続されたＡＩＪ３２によって提供される機能と組み合わせると、ユーザはＥＥアセンブリ１６で関節転動を複製することができる。

仮想中心（すなわち、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６）の位置はまた、関節運動中のユーザ体験に興味深い影響を与える可能性がある。ユーザがハンドルアセンブリ１２に正のピッチ入力を提供すると、ハンドルアセンブリ１２の遠位領域９０は正の＋Ｙ方向に移動する。これは、プーリおよびケーブルを介して接続されるときにフレーム２６およびシャフト２８サブアセンブリに遠位に取り付けられるＥＥアセンブリ１６に対する所望の効果と直接相関する。言い換えれば、ハンドルアセンブリ１２の遠位領域９０を把持している間のユーザの親指および人差し指の微細運動は、エンドエフェクタアセンブリの運動に直感的にマッピングされる。これは、ユーザ入力力の大部分が位置するハンドルアセンブリ１２の近位領域８８の負のＹ変位にもかかわらず生じる。ハンドルアセンブリ１２のヨー運動についても、直感的な関係が存在する。

平行運動（ＰＫ）機構では、ピッチ入力のために、ハンドルアセンブリ１２は仮想中心（すなわち、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６）の周りを回転する。ハンドルアセンブリ１２における時計回りのピッチ入力（図１の向きに対して）の場合、ハンドルアセンブリ１２の遠位領域９０は－Ｙ方向にシフトし、一方、ハンドルアセンブリ１２の近位領域８８は＋Ｙ方向にシフトする。ＥＥアセンブリ１６の結果として生じる運動は、同様の時計回り方向（南、または＋Ｚ軸回転）に関節運動することである。これは、ハンドルアセンブリ１２全体が時計回りに回転しながら正＋Ｙ方向にシフトする、遠位に位置する仮想中心を有する直列運動（ＳＫ）機構におけるハンドルアセンブリ１２の運動とは対照的である。ユーザがＳＫ継手を使用してＥＥアセンブリ１６をデバイスの南方向に向けるために、ユーザは、遠位に位置する仮想中心の周りでそれを回転させながらハンドルアセンブリ１２を持ち上げる。

３．外科用ツールおよびアセンブリアーキテクチャＩ－Ｖ
少なくともいくつかの実施形態によれば、外科用ツール１０は、様々なサブアセンブリ、すなわちハンドルアセンブリ１２、フレーム２６、シャフト２８、およびＥＥアセンブリ１６のアセンブリであってもよい。外科用ツール１０の特定の機能を容易にするために、サブアセンブリ内および／またはサブアセンブリ間に様々な継手／機構および伝達アセンブリが存在してもよい。外科用ツール１０は、以下の出力運動に対応する様々な機能を提供することができる：ｉ）ＥＥアセンブリ１６の関節運動（すなわち、ピッチおよびヨー回転）；ｉｉ）シャフト２８およびＥＥアセンブリ１６の剛体運動；ｉｉｉ）ＥＥアセンブリ１６（またはその一部）の関節運動転動運動；ｉｖ）ＥＥアセンブリ１６における顎部閉鎖運動。

外科用ツール１０は、顎部閉鎖運動機能（ｉｖ）を有するように構成されてもよいが、この機能は、上述の物体の間に取り付けられた一連の相互接続された伝達部材を介して促進される。この実施形態（図１）は、ハンドルアセンブリ１２、フレームアセンブリ１４、およびＥＥアセンブリ１６（または同様に操作されるアセンブリ）を有する。

特定された４つの機能のうち、特定の実施形態による２つの主な機能は、ＥＥアセンブリ１６の関節運動、ならびにシャフト２８およびＥＥアセンブリ１６の剛体運動である。関節機能および剛体運動、特にシャフト軸３０に沿った剛体運動は、外科用ツール制限マップによって説明される。図９～図１６は、継手／機構を介して確立されるハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のインターフェースの実施形態を示す。シャフト軸３０に沿ったハンドルアセンブリ１２、フレーム２６、および外科用ツール１０全体の剛体運動に関係するこの機能は、軸方向接地とも呼ばれる。１つのインターフェースは、２ＤｏＦのピッチおよびヨー運動関節運動入力継手／機構によって促進される関節機能に関する。この継手はＡＩＪ３２である。別のインターフェースは、シャフト軸３０に沿った１ＤｏＣの継手／機構によって促進される軸方向接地機能に関する。この継手はＡＧＪ５０である。これらのそれぞれの継手は、異なる実施形態によれば、同じまたは別個の継手／機構であってもよい。以下に説明する様々な制限マップは、様々な種類のそのような継手を通過する。

図３は、外科用ツール１０の少なくともいくつかの実施形態による、上述のインターフェースで機能性をもたらすことができる複数の外科用ツールアーキテクチャおよび様々な継手を示すチャートである。

外科用ツールアーキテクチャＩは、ＡＩＪ３２として平行運動（ＰＫ）継手を利用する装置を指す。ＰＫ ＡＩＪ３２は、ハンドルアセンブリ１２からＥＥアセンブリ１６に運動を伝達するための独立したピッチおよびヨー運動経路を提供する。ＰＫ ＡＩＪ３２はまた、仮想中心（ＶＣ１）継手であり、ＶＣ－ＡＩＪ７２を確立することを意味する。アーキテクチャＩのＡＧＪ５０は、直列運動（ＳＫ）仮想中心（ＶＣ２）継手である。ＶＣ－ＡＧＪ８６は、このアーキテクチャにおいて確立される。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、前述のようにほぼ交差および一致し、共通の仮想回転中心を形成する。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６が交差せず一致しない場合、運動学が損なわれる可能性があり、これは、単一の仮想回転中心の欠如に起因して運動の拘束／凍結をもたらし得る。アーキテクチャＩを図５の概略図に示す。図５では、ＰＫ ＡＩＪ３２は、中間体１、中間体２、ピッチＤｏＦピン継手１、ピッチ運動伝達を可能にする可撓性コネクタ／継手１、ヨーＤｏＦピン継手２、およびヨー運動伝達を可能にする可撓性コネクタ／継手２によって示されている。ＳＫ ＡＧＪ５０は、中間体３、ピッチＤｏＦ継手、およびヨーＤｏＦ継手によって示されている。

外科用ツールアーキテクチャＩＩは、直列運動（ＳＫ）非仮想中心（ＶＣ）継手であるＡＩＪ３２を利用する。非ＶＣ継手では、回転ピッチ軸７４および回転ヨー軸７６は互いに交差しない。アーキテクチャＩＩの場合のＡＧＪ５０は、ＳＫ、ＶＣ継手である。ＶＣ－ＡＧＪ８６は、このアーキテクチャにおいて確立される。アーキテクチャＩＩを図６の概略図に示す。図６では、中間体１、ピッチＤｏＦ継手１、およびヨーＤｏＦ継手１によってＳＫ ＡＩＪ３２が示されている。ＳＫ ＡＧＪ５０は、中間体２、ピッチＤｏＦ継手２、およびヨーＤｏＦ継手２によって示されている。

外科用ツールアーキテクチャＩＩＩは、平行運動（ＰＫ）仮想中心（ＶＣ１）継手であるＡＩＪ３２を利用する。ＶＣ－ＡＩＪ７２は、このアーキテクチャにおいて確立される。アーキテクチャＩＩＩの場合のＡＧＪ５０は、平行運動（ＰＫ）仮想中心（ＶＣ２）継手であり、ピッチおよびヨーＤｏＦ運動を可能にすることとは別に、シャフト軸３０に沿った並進ＤｏＣも提供する。ＶＣ－ＡＧＪ８６は、このアーキテクチャにおいて確立される。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、前述のようにほぼ交差および一致し、共通の仮想回転中心を形成する。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６が交差せず一致しない場合、運動学が損なわれる可能性があり、これは、単一の仮想回転中心の欠如に起因して運動の拘束／凍結をもたらし得る。アーキテクチャＩＩＩを図７の概略図に示す。図７では、ＰＫ ＡＩＪ３２は、中間体１、中間体２、ピン継手１、可撓性コネクタ／継手１、ピン継手２、および可撓性コネクタ／継手２によって示されている。ＰＫ ＡＧＪ５０は、中間体３、中間体４、ピン継手３、可撓性コネクタ／継手３、ピン継手４、およびシャフト軸３０に沿った並進ＤｏＣを提供する継手によって示されている。

外科用ツールアーキテクチャＩＶは、直列運動（ＳＫ）非仮想（ＶＣ）継手であるＡＩＪ３２を利用する。非ＶＣ継手では、回転ピッチ軸７４および回転ヨー軸７６は互いに交差しない。アーキテクチャＩＶの場合のＡＧＪ５０は、平行運動（ＰＫ）ＶＣ継手であり、ピッチおよびヨーＤｏＦ運動を可能にすることとは別に、シャフト軸３０に沿った並進ＤｏＣも提供する。ＶＣ－ＡＧＪ８６は、このアーキテクチャにおいて確立される。アーキテクチャＩＶを図８の概略図に示す。図８では、ＳＫ ＡＩＪ３２は、中間体３、ピッチＤｏＦ継手、およびヨーＤｏＦ継手によって示されている。ＰＫ ＡＧＪ５０は、中間体１、中間体２、ピッチＤｏＦピン継手１、シャフト軸３０に沿った並進ＤｏＣを提供する継手、ヨーＤｏＦピン継手２、およびヨー運動伝達を可能にする可撓性コネクタ／継手２によって示されている。

外科用ツールアーキテクチャＶは、直列運動（ＳＫ）仮想中心（ＶＣ１）継手であるＡＩＪ３２を利用する。ＶＣ－ＡＩＪ７２は、このアーキテクチャにおいて確立される。アーキテクチャＶの場合のＡＧＪ５０は、直列運動（ＳＫ）仮想中心（ＶＣ２）継手であり、ピッチおよびヨーＤｏＦ運動を可能にすることとは別に、シャフト軸３０に沿った並進ＤｏＣも提供する。ＶＣ－ＡＧＪ８６は、このアーキテクチャにおいて確立される。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、前述のようにほぼ交差および一致し、共通の仮想回転中心を形成する。アーキテクチャＶを図３３の概略図に示す。図３３では、ＳＫ ＡＩＪ３２は、中間体１、中間体２、中間体３、回転ＤｏＦ継手１、回転ＤｏＦ継手２によって示されている。ＳＫ ＡＧＪ５０は、中間体１、中間体２、中間体３、回転ＤｏＦ継手１、および回転ＤｏＦ継手２によって示されている。

３．１ アーキテクチャＩ
図９～図２３、図２８、および図３２の実施形態は全て、第１のアーキテクチャＩを呈するハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４から構成される外科用ツール１０およびそのアセンブリを示す。アーキテクチャＩでは、上記のように、ＰＫ ＡＩＪ３２が提供され、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６が確立される。これらの実施形態は、図５の概略図にマッピングされている。図９～図２３、図２８、および図３１を全体的に参照すると、第１のプーリ軸６８および第２のプーリ軸７０は、互いに直交する２つの回転軸を表す。第１のプーリ軸６８および第２のプーリ軸７０に関して、２自由度は、ＥＥアセンブリ１６で関節運動を生成するように捉えられる。特定のシナリオでは、第１のプーリ軸６８および第２のプーリ軸７０は、それぞれピッチ軸７４およびヨー軸７６とほぼ交差し、ほぼ一致してもよい。第１のプーリ軸６８および第２のプーリ軸７０も、ＶＣ－ＡＩＪ７２において交差部を介して交わる。

ハンドルアセンブリ１２、特にこの実施形態ではダイヤル２２は、少なくともいくつかの実施形態では中間体５４と考えられる第１のプーリ６４を介してフレーム２６に接続され、少なくともいくつかの実施形態では中間体５４とも考えられる第２のプーリ６６を介してフレーム２６に接続される。第１のプーリ軸６８を中心とした第１のプーリ６４の回転は一方の運動を捉え、第２のプーリ軸７０を中心とした第２のプーリ６６の回転は他方の運動を捉える。第１のプーリ軸６８と第２のプーリ軸７０との間の直交性を考えると、これらの２つの運動は相互に排他的であり、したがって、ＥＥアセンブリ１６の２つのＤｏＦ運動を説明する。ダイヤル２２を第１のプーリ６４に連結する第１の中間体５６または第１のコネクタは、それが第１のプーリ軸６８を中心に回転するときにハンドルアセンブリ１２の運動を伝達し、逆に、それが第２のプーリ軸７０のみを中心に回転するときにハンドルアセンブリ１２の運動を伝達しない。同様のことが、ダイヤル２２を第２のプーリ６６に連結する第２の中間体５８、すなわち第２のコネクタについても言える。図９～図１４の実施形態では、第１の中間体５６および第２の中間体５８は、ピッチ軸７４およびヨー軸７６を中心としたフレーム２６に対するハンドルアセンブリ１２の回転を容易にするピボットを有する一連の平面リンク機構として示されている。図１５～図２３および図２８の実施形態では、第１の中間体５６および第２の中間体５８は、ピッチ軸７４およびヨー軸７６を中心としたフレーム２６に対するハンドルアセンブリ１２の回転を容易にするピボットを有する可撓性ストリップ５２として示されている。これらの中間体５６、５８はまた、ポリプロピレンなどの材料から構成される可撓性の生体ヒンジであってもよい。

上述したように、アーキテクチャＩでは、ＳＫ ＡＧＪ５０が提供され、ＶＣ－ＡＧＪ８６が確立される。図９～図１６において、ハンドルアセンブリ１２、具体的にはダイヤル２２のピッチおよびヨーＤｏＦ運動は、ダイヤル２２と第３の中間体７８または偏向リングとの間のピッチＤｏＦ継手８０によって捉えられ、フレームアセンブリ１４と第３の中間体７８または偏向リングとの間のヨーＤｏＦ継手８２によって捉えられる。さらに、上述したように、ＡＧＪ５０は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のＡＧＪ５０によって与えられる他の並進制限度の中でも（すなわち、ｙ軸およびｚ軸）、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のシャフト軸３０に沿った並進制限度を与える。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６はほぼ一致して、関節運動および軸方向接地機能を容易にする２つの異なるタイプの関節から構成される統一された外科用ツールおよびアセンブリを提供する。ここでも、ハンドル軸２４はＶＣ－ＡＩＪ７２と交差し、ＶＣ－ＡＧＪ８６と交差し、シャフト軸３０は同様にＶＣ－ＡＩＪ７２と交差し、ＶＣ－ＡＧＪ８６と交差する。

アーキテクチャＩでは、前述のように、ＶＣ－ＡＩＪ７２は、ハンドルアセンブリ１２によって占められる位置に存在し、ハンドルアセンブリ１２を操作するためにユーザがハンドルアセンブリ１２を把持しているときにユーザの手９４によって占められる位置に存在することができ、またはそれらの位置が全く同じであるときに両方の位置に存在することができる。同様に、ＶＣ－ＡＧＪ８６は、ハンドルアセンブリ１２によって占められる位置に存在し、ハンドルアセンブリ１２を操作するためにユーザがハンドルアセンブリ１２を把持しているときにユーザの手９４によって占められる位置に存在することができ、またはそれらの位置が同一であるときに両方の位置に存在することができる。

さらに、図１７～図２３および図２８の実施形態は、図９～図１６の実施形態といくつかの点で異なる。例えば、図１７～図２３および図２８のフレーム２６は、一体型延長アーム９６を有する。延長アーム９６は、剛体であり、外科用ツール１０の中間体を構成することができ、またはフレームアセンブリ１４の構成部品とすることができる。また、ピッチＤｏＦ継手８０を提供するピン継手は、フレーム２６およびその延長アーム９６および第３の中間体７８または偏向リングの間の接続である。ヨーＤｏＦ継手８２を提供するピン継手は、ハンドルアセンブリ１２およびその延長アーム８４および第３の中間体７８または偏向リングの間の接続である。図３２の実施形態は、図１７～図２３および図２８の実施形態と多くの点で類似している。図３２のフレーム２６および延長アーム９６は、図１７～図２３および図２８の同じ構成要素よりも完全なリング状の形状を呈する。

３．２ アーキテクチャＩＩ
図２４の実施形態は、第２のアーキテクチャＩＩを呈するハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４から構成される外科用ツール１０およびそのアセンブリを示す。アーキテクチャＩＩでは、上述したように、ＳＫ ＡＩＪ３２が設けられ、非ＶＣ継手であり、ＳＫ ＡＧＪ５０が設けられ、ＶＣ－ＡＧＪ８６が確立される。これらの実施形態は、図６の概略図にマッピングされている。図２４を参照すると、アーキテクチャＩＩのＡＧＪ５０は、図１５および図１６に示されたＡＧＪ５０と同様であり得る。図２４では、前述のように、ＡＧＪ５０は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のＡＧＪ５０によって与えられる他の並進制限度の中でも（すなわち、ｙ軸およびｚ軸）、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のシャフト軸３０に沿った並進制限度を与える。他の実施形態とは異なり、ＡＩＪ３２の第２のプーリ軸７０は、ハンドルアセンブリ１２と第１の中間体５６との間に確立されている。第２のプーリ軸７０は、第１のピン継手６０に沿っており、第１のプーリ軸６８と第２のプーリ軸７０とは交差していない（したがって、非ＶＣ ＡＩＪ継手）。ここで、第１の中間体５６は、ＶＣ－ＡＧＪ８６を中心としたハンドルアセンブリ１２の回転を可能にするコンプライアント部材である。また、他の実施形態とは異なり、ロータリエンコーダ９８は、ハンドルアセンブリ１２と第１の中間体５６との間の第１のピン継手６０に位置する。ロータリエンコーダ９８は、第２のプーリ軸７０を中心とした回転を捉える役割を果たす。先の実施形態と同様に、第１の中間体５６は、第１のプーリ６４を介して第１のプーリ軸６８の周りでフレームアセンブリ１２およびフレーム２６に対して回転する。ハンドルアセンブリ１２、ひいては第１のプーリ軸６８を中心とした第１の中間体５６の回転は、ＥＥアセンブリ１６で終端する機構伝達アセンブリに接続してもよい。

３．３ アーキテクチャＩＩＩ
図２５の実施形態は、第３のアーキテクチャＩＩＩを呈するハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４から構成される外科用ツール１０およびそのアセンブリを示す。アーキテクチャＩＩＩでは、上記のように、ＰＫ ＡＩＪ３２が設けられ、ＶＣ－ＡＩＪ ７２が確立され、ＰＫ ＡＧＪ５０が設けられ、ＶＣ－ＡＧＪ８６が確立される。この実施形態は、図７の概略図にマッピングされている。図２５を参照すると、アーキテクチャＩＩＩのＰＫ ＡＩＪ３２は、アーキテクチャＩのＡＩＪ３２と同様であり得、図９～図２３、図２８、および図３２に示されている。先の実施形態とは異なり、ＰＫ ＡＧＪ５０は、ＡＧＪ５０によって与えられるハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のシャフト軸３０に沿った並進制限度を容易にする制限ペグ１００を含む。制限ペグ１００は、ハンドルアセンブリ１２およびダイヤル２２の剛体延長部とすることができる。前述のように、ＡＧＪ５０はまた、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のｙ軸およびｚ軸における並進制限度を与える。さらに、第３のアーキテクチャＩＩＩには、ＡＧＪ５０の一部として、第４の中間体１０２および第５の中間体１０４が設けられている。第４の中間体１０２および第５の中間体１０４は、ハンドルアセンブリ１２の２つのＤｏＦ運動をもたらすために、それぞれピッチ軸７４およびヨー軸７６を中心に、フレーム２６およびその延長アーム９６に対して回転することができる。図２５の延長アーム９６は、参照符号１０６によって示されるように、完全なリング形状を呈する。

３．４ アーキテクチャＩＶ
図２６および図２７の実施形態は、第４のアーキテクチャＩＶを呈するハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４から構成される外科用ツール１０およびそのアセンブリを示す。図２６のＡＩＪ３２（図２４およびアーキテクチャＩＩを参照して説明したように）の構成要素およびアセンブリを図２７のＡＧＪ５０（図２５およびアーキテクチャＩＩＩを参照して説明したように）と組み合わせることにより、第４のアーキテクチャＩＶが提供される。アーキテクチャＩＶでは、上述したように、ＳＫ ＡＩＪ３２が設けられ、非ＶＣ継手であり、ＰＫ ＡＧＪ５０が設けられ、ＶＣ－ＡＧＪ８６が確立される。この実施形態は、図８の概略図にマッピングされている。制限ペグ１００は、ＡＧＪ５０によって与えられるハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のシャフト軸３０に沿った並進制限度を容易にする。ＡＧＪ５０はまた、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のｙ軸およびｚ軸における並進制限度を与える。第４の中間体１０２および第５の中間体１０４は、ＡＧＪ５０の一部として第４のアーキテクチャＩＶに設けられている。

他の種類の伝達部材
さらに、可撓性ストリップ５２を中間体として使用する外科用ツール１０の実施形態、例えば、アーキテクチャＩの実施形態では、可撓性ストリップ５２は、異なる形態をとることができ、他のタイプの伝達部材に置き換えることができる。第１のアーキテクチャＩの実施形態で使用される場合、追加の回転ＤｏＦが、そうでなければ生じ得る望ましくない拘束状態を排除するために、ハンドル軸２４を中心として可撓性ストリップ５２（および伝達部材）とハンドルアセンブリ１２との間に設けられてもよい。図２８において、継手１０７は、ハンドル軸２４を中心として可撓性ストリップ５２とハンドルアセンブリ１２の端部（例えば、ダイヤル２２）との間に回転ＤｏＦを提供する。継手１０７は、例えば、ピン継手とすることができる。伝達部材の種類の一例を図２９に示す。伸縮性伝達部材１０８は、ヒンジ式継手を介してハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に接続することができる。ヒンジ式継手の一方は、ハンドルアセンブリ１２にあり、ダイヤル２２にあってもよい。ヒンジ式継手の他方は、第１のプーリ６４または第２のプーリ６６にある。ダイヤル２２のヒンジ式継手は、この実施形態では、タブ１０９（図３０、図３１）を介している。タブ１０９は、望ましくない拘束状態を排除するために、伸縮性伝達部材１０８（およびこの段落に記載の伝達部材）とハンドル軸２４を中心とするハンドルアセンブリ１２との間に追加の回転ＤｏＦをもたらす。スロット１１１は、追加の回転ＤｏＦを収容する。個々の物体１１０は、ここでは合計４つであり、伸縮性伝達部材１０８の全体的な範囲を伸縮させるために、互いに対して伸縮することができる。図３０は、別の例を示す。伸長可能な伝達部材１１２は、ヒンジ式継手を介してハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に同様に接続することができる。第１の物体１１４は、ハンドルアセンブリ１２にヒンジ止めされている。摺動可能物体１１６は、ヒンジ式継手１１８を介して第１の物体１１４にヒンジ止めされている。摺動可能物体１１６は、第２の物体１２０に対して前後に摺動して移動し、それによって伸縮性伝達部材１１２の全体的な範囲を長くしたり短くしたりする。第２の物体１２０は、第１のプーリ６４および／または第２のプーリ６６にヒンジ止めされている。図３１は、さらに別の例を示す。湾曲伝達部材１２２は、ヒンジ式継手を介してハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間に同様に接続することができる。第１の湾曲体１２４はハンドルアセンブリ１２にヒンジ止めされ、第２の湾曲体１２６は第１のプーリ６４および／または第２のプーリ６６にヒンジ止めされている。ヒンジ式継手１２８は、第１の湾曲体１２４と第２の湾曲体１２６とを接続する。伝達部材１０８，１１２、および１２２は、外科用ツール１０の使用の最中にいくつかの状況において生じ得る望ましくない拘束状態を解消することが分かっている。さらに、伝達部材１０８，１１２、および１２２は、図９～図２３、図２８、および図３２の実施形態において、第１の中間体５４および第２の中間体５６に取って代わることができる。

３．５ アーキテクチャＶ
図３４～図４０の実施形態は、第５のアーキテクチャＶを呈するハンドルアセンブリ１２およびフレームアセンブリ１４から構成される外科用ツール１０およびそのアセンブリを示す。アーキテクチャＶでは、上述したように、ＳＫ ＡＩＪ３２が設けられ、ＳＫ ＡＧＪ５０が設けられ、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６が確立される。これらの実施形態は、図３３の概略図にマッピングされている。前述のように、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、互いに対してほぼ一致した配置を呈し、ハンドル軸２４およびシャフト軸３０は、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６とほぼ交差する配置を呈する。アーキテクチャＶでは、ＶＣ－ＡＩＪ７２は、ハンドルアセンブリ１２によって占められる位置に存在し、ハンドルアセンブリ１２を操作するためにユーザがハンドルアセンブリ１２を把持しているときにユーザの手９４によって占められる位置に存在することができ、またはそれらの位置が同一であるときに両方の位置に存在することができる。同様に、ＶＣ－ＡＧＪ８６は、ハンドルアセンブリ１２によって占められる位置に存在し、ハンドルアセンブリ１２を操作するためにユーザがハンドルアセンブリ１２を把持しているときにユーザの手９４によって占められる位置に存在することができ、またはそれらの位置が同一であるときに両方の位置に存在することができる。ＡＧＪ５０は、ハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間のシャフト軸３０に沿った、またはｘ軸に沿った並進制限度を与え、ｙ軸およびｚ軸におけるハンドルアセンブリ１２とフレームアセンブリ１４との間の並進制限度を与える。先の実施形態とは異なり、アーキテクチャＶおよび図３４～図４０の実施形態では、第１のプーリ軸６８はピッチ軸７４と一致して対応し、第２のプーリ軸７０も同様にヨー軸７６と一致して対応する。言い換えれば、第１のプーリ軸６８とピッチ軸７４とは同一軸線を構成し、第２のプーリ軸７０とヨー軸７６とは同一軸線を構成する。

第１の中間体１３０は、ハンドルアセンブリ１２から、特にダイヤル２２から延在する。第１の中間体１３０は、剛体である。その全範囲にわたり、第１の中間体１３０は、弓形の輪郭および半リング形状を有する。第１の中間体１３０は、ハンドルアセンブリ１２にしっかりと固定され、ハンドルアセンブリの一体型延長部およびダイヤル２２の一体型延長部とすることができる。実際、第１の中間体１３０はハンドルアセンブリ１２の構成部品とすることができ、したがってハンドルアセンブリ１２の一部と考えることができる。この実施形態では、外科用ツール１０の使用中に、第１の中間体１３０とダイヤル２２との間に相対移動はない。第２の中間体１３２は、フレームアセンブリ１４から、特にシャフト２８から、またはシャフトマウント１３４から延在する。第２の中間体１３２は、剛体である。その全範囲にわたり、第２の中間体１３２は、弓形の輪郭および半リング形状を有する。第２の中間体１３２は、フレームアセンブリ１４にしっかりと固定され、その一体型延長部およびシャフト２８またはシャフトマウント１３４の一体型延長部とすることができる。実際、第２の中間体１３２はフレームアセンブリ１４の構成部分とすることができ、したがってフレームアセンブリ１４の一部と考えることができる。この実施形態では、外科用ツール１０の使用中に、第２の中間体１３２とシャフト２８との間に相対運動はない。

第３の中間体７８、すなわち偏向リングは、第１の継手または第４組のピン継手８２を介して第１の中間体１３０に接合され、第２の継手または第３組のピン継手８０を介して第２の中間体１３２に接合される。その全範囲にわたって、第３の中間体７８は完全なリング形状を有する。第３の中間体７８は、剛体である。第４組のピン継手８２は、第１の中間体１３０と第３の中間体７８との間にヨーＤｏＦ継手を提供する。第３組のピン継手８０は、第２の中間体１３２と第３の中間体７８との間にピッチＤｏＦ継手を提供する。第４組のピン継手８２は、第１の中間体１３０と第３の中間体７８との間に唯一の接続および継手を構成し、同様に、第３組のピン継手８０は、第２の中間体１３２と第３の中間体７８との間に唯一の接続および継手を構成する。第４組のピン継手８２は、第３の中間体７８の円周上で互いに１８０度（１８０°）離れて配置された一対の個々のピン継手８２を含む。同様に、第３組のピン継手８０は、第３の中間体７８の円周上で互いに１８０度（１８０°）離れて配置された一対の個々のピン継手８０を含む。互いに対して、個々のピン継手８０，８２は、直交して配置され、第３の中間体７８の円周上で９０度（９０°）離れている。

一対の個々のピン継手８２の一方には、第２のプーリ６６が位置し、第２のプーリ軸７０を中心とし、ヨー軸７６を中心とした第３の中間体７８に対する第１の中間体１３０のヨー回転を捉える。前述したように、捉えられたヨー回転は、ＥＥアセンブリ１６に送られる第２のプーリ６６のワイヤまたはケーブルの形態であってもよい関節運動伝達部材を介して、ＥＥアセンブリ１６に伝達される。一対の個々のピン継手８０の一方には、第１のプーリ６４が位置し、第１のプーリ軸６８を中心としたピッチ軸７４を中心とした第３の中間体７８に対する第２の中間体１３２のピッチ回転を捉える。前述したように、捉えられたピッチ回転は、ＥＥアセンブリ１６に送られる第１のプーリ６４のワイヤまたはケーブルの形態であってもよい関節運動伝達部材を介して、ＥＥアセンブリ１６に伝達される。

特に図３４～図３９によって示される実施形態と同様の第５のアーキテクチャＶのさらに別の実施形態では、第３の中間体７８は、図示されているよりもハンドルアセンブリ１２に対してさらに後方に後退させることができる。ハンドルアセンブリ１２は、図示されているその位置に留まる。この可能性は、図３８に矢印線１３６で表されている。第１の中間体１３０および第２の中間体１３２は、第３の中間体７８へのそれぞれの接続を行うために、より大きな後方範囲を有し、したがって第３の中間体７８を位置決めするのに役立つ。この実施形態の効果は、ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６をハンドルアセンブリ１２のさらに後方に配置し、さらにはハンドルアセンブリ１２を越えて離間させることである。ＶＣ－ＡＩＪ７２およびＶＣ－ＡＧＪ８６は、例えば、ユーザの手のひらの近くに配置することができる。

ここで特に図４０を参照すると、アーキテクチャＶのこの実施形態では、斜板１３８がシャフト２８に隣接して設けられている。例えば、第１のプーリ６４および第２のプーリ６６のワイヤまたはケーブル１４０の形態の関節運動伝達部材は、ハンドル入力およびＥＥ出力の所望の力または動きに応じてハンドル回転とＥＥアセンブリ１６関節運動との間の伝達比を変更する手段を提供するために、斜板１３８を通って送られる。この実施形態では、入力ワイヤ１４０（フレーム２６から）および出力ワイヤ１４０（ＥＥアセンブリ１６まで）の終端点または接地点を半径方向に変更することによって、異なる比率を達成することができる。さらに、斜板１３８は、ケーブルが同じ板に接続されているため、ハンドルアセンブリ１２が異なる方向に関節運動されるときに力およびケーブル引っ張りのより滑らかな移行をもたらす。

特徴または要素が、本明細書において別の特徴または要素の「上（ｏｎ）」と言及される場合、それは他の特徴または要素上に直接存在することができ、または介在する特徴および／または要素も存在し得る。対照的に、特徴または要素が別の特徴または要素の「直接上」と言及される場合、介在する特徴または要素は存在しない。特徴または要素が別の特徴または要素に「接続」、「取り付け」または「結合される」と言及される場合、それは他の特徴または要素に直接接続、取り付けまたは結合することができ、または介在する特徴または要素が存在してもよいことも理解されよう。対照的に、特徴または要素が別の特徴または要素に「直接接続」、「直接取り付け」または「直接結合」と言及される場合、介在する特徴または要素は存在しない。一実施形態に関して説明または図示されているが、そのように説明または図示された特徴および要素は、他の実施形態にも適用することができる。別の特徴に「隣接して」配置された構造または特徴への言及は、隣接する特徴に重なるまたは下にある部分を有することができることも当業者には理解されよう。

本明細書で使用される用語は、実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を限定することを意図するものではない。例えば、本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含み、「／」と省略され得る。

「下」、「以下」、「下部」、「上」、「上部」などの空間的に相対的な用語は、本明細書では、図に示すように、１つの要素または特徴と他の要素または特徴との関係を説明するための説明を容易にするために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示された向きに加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されていることが理解されよう。例えば、図中のデバイスが反転されている場合、他の要素または特徴の「下」または「真下」と記載された要素は、他の要素または特徴の「上」に向けられる。したがって、例示的な用語「下」は、上方および下方の両方の向きを包含することができる。デバイスは、他の方向に向けられ（９０度または他の向きに回転され）てもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。同様に、「上方に」、「下方に」、「垂直」、「水平」などの用語は、特に明記しない限り、本明細書では説明の目的でのみ使用される。

「第１の」および「第２の」という用語は、本明細書では様々な特徴／要素（ステップを含む）を説明するために使用され得るが、文脈がそうでないことを示さない限り、これらの特徴／要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある特徴／要素を別の特徴／要素から区別するために使用され得る。したがって、以下に説明する第１の特徴／要素は、第２の特徴／要素と呼ぶことができ、同様に、以下に説明する第２の特徴／要素は、本発明の教示から逸脱することなく、第１の特徴／要素と呼ぶことができる。

本明細書および以下の特許請求の範囲を通して、文脈上別段の要求がない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語、ならびに「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は、様々な構成要素が方法および物品（例えば、デバイスおよび方法を含む組成物および装置）において共同で使用され得ることを意味する。例えば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、任意の記載された要素またはステップの包含を意味するが、任意の他の要素またはステップの排除を意味するものではないと理解される。

一般に、本明細書に記載の装置および方法のいずれも包括的であると理解されるべきであるが、構成要素および／またはステップの全てまたはサブセットは、代替的に排他的であってもよく、様々な構成要素、ステップ、サブ構成要素またはサブステップ「から構成される」または代替的に「から本質的に構成される」として表現されてもよい。

様々な例示的な実施形態が上述されているが、特許請求の範囲によって説明されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な実施形態に対していくつかの変更のいずれかを行うことができる。例えば、様々な記載された方法ステップが実行される順序は、代替実施形態ではしばしば変更されてもよく、他の代替実施形態では、１つまたは複数の方法ステップは完全に省かれてもよい。様々なデバイスおよびシステムの実施形態の任意の特徴は、いくつかの実施形態に含まれてもよく、他の実施形態に含まれなくてもよい。したがって、前述の説明は、主に例示目的で提供されており、特許請求の範囲に記載されているように本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。

本明細書に含まれる例および例示は、限定ではなく例示として、主題を実施することができる特定の実施形態を示す。上述したように、本開示の範囲から逸脱することなく構造的および論理的な置換および変更を行うことができるように、他の実施形態を利用および導出することができる。本発明の主題のそのような実施形態は、２つ以上が実際に開示されている場合、単に便宜上、および本出願の範囲を任意の単一の発明または発明概念に自発的に限定することを意図せずに、「発明」という用語によって個々にまたは集合的に本明細書で言及され得る。したがって、本明細書では特定の実施形態を図示および説明してきたが、同じ目的を達成するために計算された任意の構成を、図示の特定の実施形態の代わりに用いることができる。本開示は、様々な実施形態のありとあらゆる適応または変形を網羅することを意図している。上記の実施形態の組み合わせ、および本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態は、上記の説明を検討すれば当業者には明らかであろう。

本発明の実施形態を例示および説明したが、これらの実施形態は、本発明の全ての可能な形態を例示および説明するものではない。様々な実施形態の特徴を組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を形成してもよいことが理解される。本明細書で使用される単語は、限定ではなく説明のための単語であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができることを理解されたい。

本明細書に含まれる例および例示は、限定ではなく例示として、主題を実施することができる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、様々な種類の継手および／または機構、すなわち、それらの間に角柱、回転部、円筒形などを有する物体から構成される。これらの継手および／または機構は、個別の要素／物体／構成要素から構成されてもよく、またはこれらの継手／機構は、他の物体および／またはアセンブリの適合拡張部によって作成されてもよい。

前述の説明は、本発明の定義ではなく、本発明の１つまたは複数の好ましい例示的な実施形態の説明であることを理解されたい。本発明は、本明細書に開示された特定の実施形態に限定されず、むしろ、以下の特許請求の範囲によってのみ定義される。さらに、前述の説明に含まれる記述は、特定の実施形態に関連し、用語または句が上記で明確に定義されている場合を除いて、本発明の範囲または特許請求の範囲で使用される用語の定義に対する限定として解釈されるべきではない。様々な他の実施形態ならびに開示された実施形態に対する様々な変更および修正は、当業者には明らかになるであろう。そのような他の全ての実施形態、変更、および修正は、添付の特許請求の範囲内に入ることが意図されている。

本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、用語「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「例えば（ｆｏｒ ｉｎｓｔａｎｃｅ）」、および「など（ｓｕｃｈ ａｓ）」、ならびに動詞「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、およびそれらの他の動詞形は、１つまたは複数の構成要素または他の項目の列挙と組み合わせて使用される場合、各々オープンエンドとして解釈されるべきであり、列挙が他の追加の構成要素または項目を除外するものと見なされるべきではないことを意味する。他の用語は、異なる解釈を必要とする文脈で使用されない限り、それらの最も広い合理的な意味を使用して解釈されるべきである。

Claims (33)

1. ハンドルアセンブリと、
   シャフトを有するフレームアセンブリであって、前記シャフトがｘ軸を確立する、フレームアセンブリと、
   前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に位置する関節運動入力継手であって、前記関節運動入力継手が前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間にピッチ回転およびヨー回転を与え、前記関節運動入力継手が第１の仮想中心を確立する、関節運動入力継手と、
   前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に位置する軸方向接地継手であって、前記ハンドルアセンブリが、前記軸方向接地継手を介して前記フレームアセンブリに対して前記ｘ軸に沿って並進的に制限され、前記軸方向接地継手が、第２の仮想中心を確立する、軸方向接地継手と
   を備える、外科用ツールアセンブリ。
2. 前記関節運動入力継手のピッチ運動経路と前記関節運動入力継手のヨー運動経路が、互いに対して平行な運動学的配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
3. 前記関節運動入力継手のピッチ運動経路と前記関節運動入力継手のヨー運動経路が、互いに対して直列の運動学的配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
4. 前記軸方向接地継手を介してもたらされる剛体運動伝達経路が、平行な運動学的配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
5. 前記軸方向接地継手を介してもたらされる剛体運動伝達経路が、直列の運動学的配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
6. 前記ハンドルアセンブリが、前記軸方向接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｙ軸に沿って並進的に制限される、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
7. 前記ハンドルアセンブリが、前記軸方向接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｚ軸に沿って並進的に制限される、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
8. 前記関節運動入力継手および前記軸方向接地継手が、互いに対して、かつ前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に、平行な配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
9. 前記関節運動入力継手の前記第１の仮想中心および前記軸方向接地継手の前記第２の仮想中心が、ほぼ一致した配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
10. 前記ハンドルアセンブリの軸が、前記第１の仮想中心および前記第２の仮想中心とほぼ交差する配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
11. 前記シャフトの前記ｘ軸が、前記第１の仮想中心および前記第２の仮想中心とほぼ交差する配置を呈する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
12. 前記関節運動入力継手の前記第１の仮想中心が、前記ハンドルアセンブリによって、前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときにユーザの手によって、または前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ハンドルアセンブリおよび前記ユーザの手の両方によって、占められる位置に存在する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
13. 前記軸方向接地継手の前記第２の仮想中心が、前記ハンドルアセンブリによって、前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときにユーザの手によって、または前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ハンドルアセンブリおよび前記ユーザの手の両方によって、占められる位置に存在する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
14. 第１の中間体および第２の中間体をさらに備え、前記第１の中間体が前記ハンドルアセンブリから延在し、前記第１の中間体および前記第２の中間体が、第１の継手を介して互いに接続され、前記第１の中間体が、前記第１の継手を介して前記第２の中間体に対する第１のピッチまたはヨー回転自由度を有する、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
15. 第３の中間体をさらに備え、前記第２の中間体および前記第３の中間体が第２の継手を介して互いに接続され、前記第２の中間体が、前記第２の継手を介して前記第３の中間体に対する第２のピッチまたはヨー回転自由度を有し、前記第１および第２のピッチまたはヨー回転自由度が互いに反対である、請求項１４に記載の外科用ツールアセンブリ。
16. 前記第３の中間体が、前記フレームアセンブリのフレームから延在する、請求項１５に記載の外科用ツールアセンブリ。
17. 前記第１の中間体が前記ハンドルアセンブリに固定され、前記第３の中間体が前記シャフトに固定される、請求項１６に記載の外科用ツールアセンブリ。
18. 前記外科用ツールアセンブリが手持ち式外科用ツールアセンブリであり、前記外科用ツールアセンブリの使用中に手首接地部品を欠く、請求項１に記載の外科用ツールアセンブリ。
19. ハンドルアセンブリと、
    フレームアセンブリと、
    前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に結合された少なくとも１つの中間体と、
    前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリと前記少なくとも１つの中間体との間に存在する複数の継手と、
    前記少なくとも１つの中間体を介して、かつ前記複数の継手を介して、前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に確立された関節運動入力継手であって、前記関節運動入力継手が、前記複数の継手のうちの少なくとも１つでピッチ回転自由度もしくはヨー回転自由度、またはピッチおよびヨー回転自由度の両方を与え、前記複数の継手のうちの少なくとも別の１つでピッチ回転自由度もしくはヨー回転自由度、またはピッチおよびヨー回転自由度の両方を与え、前記関節運動入力継手が第１の仮想中心を有する、関節運動入力継手と、
    前記少なくとも１つの中間体を介して、かつ前記複数の継手を介して、前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に確立された接地継手であって、前記接地継手が第２の仮想中心を有する、接地継手と
    を備える、外科用ツールアセンブリ。
20. 前記関節運動入力継手の前記第１の仮想中心および前記接地継手の前記第２の仮想中心が、互いに対してほぼ一致した配置を呈する、請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
21. 前記ハンドルアセンブリが第１の軸を確立し、前記フレームアセンブリのシャフトが第２の軸を確立し、前記第１の軸が、前記関節運動入力継手の前記第１の仮想中心とほぼ交差し、前記接地継手の前記第２の仮想中心とほぼ交差し、前記第２の軸が、前記関節運動入力継手の前記第１の仮想中心とほぼ交差し、前記接地継手の前記第２の仮想中心とほぼ交差する、請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
22. 前記ハンドルアセンブリが、前記接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｘ軸に沿って並進的に制限され、前記ハンドルアセンブリが、前記接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｙ軸に沿って並進的に制限され、前記ハンドルアセンブリが、前記接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｚ軸に沿って並進的に制限される、請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
23. 前記関節運動入力継手および前記接地継手が、互いに対して、かつ前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に、平行な配置を呈する、請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
24. 前記複数の継手が第１の継手および第２の継手を含み、前記第１の継手が前記ハンドルアセンブリと前記少なくとも１つの中間体との間に存在し、前記第１の継手が前記ピッチ回転自由度または前記ヨー回転自由度の一方を与え、前記第２の継手が前記フレームアセンブリと前記少なくとも１つの中間体との間に存在し、前記第２の継手が前記ピッチ回転自由度または前記ヨー回転自由度の他方を与える、請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
25. 前記少なくとも１つの中間体が、第１の中間体、第２の中間体、および第３の中間体を含み、前記複数の継手が第１の継手および第２の継手を含み、前記第１の中間体が前記ハンドルアセンブリの延長部であり、前記第２の中間体が前記フレームアセンブリの延長部であり、前記第１の継手が前記第１の中間体と前記第３の中間体との間に存在し、前記第２の継手が前記第２の中間体と前記第３の中間体との間に存在し、前記第１の継手が、前記第３の中間体に対する前記第１の中間体の前記ピッチ回転自由度または前記ヨー回転自由度の一方を与え、前記第２の継手が、前記第２の中間体に対する前記第３の中間体の前記ピッチ回転自由度または前記ヨー回転自由度の他方を与える、請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
26. 前記関節運動入力継手の前記第１の仮想中心が、前記ハンドルアセンブリによって、前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときにユーザの手によって、または前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ハンドルアセンブリおよび前記ユーザの手の両方によって、占められる位置に存在し、
    前記接地継手の前記第２の仮想中心が、前記ハンドルアセンブリによって、前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ユーザの手によって、または前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ハンドルアセンブリおよび前記ユーザの手の両方によって、占められる位置に存在する、
    請求項１９に記載の外科用ツールアセンブリ。
27. ハンドルアセンブリと、
    フレームアセンブリと、
    前記ハンドルアセンブリから延在する第１の中間剛体と、
    前記フレームアセンブリから延在する第２の中間剛体と、
    第３の中間剛体と、
    前記第１の中間剛体と前記第３の中間剛体との間に存在する第１の継手であって、前記第１の継手が、前記第３の中間剛体に対する前記第１の中間剛体のピッチ回転自由度もしくはヨー回転自由度、またはピッチおよびヨー回転自由度の両方を与える、第１の継手と、
    前記第２の中間剛体と前記第３の中間剛体との間に存在する第２の継手であって、前記第２の継手が、前記第２の中間剛体に対する前記第３の中間剛体のピッチ回転自由度もしくはヨー回転自由度、またはピッチおよびヨー回転自由度の両方を与える、第２の継手と
    を備える外科用ツールアセンブリであって、
    前記第１の継手および前記第２の継手によって確立される仮想回転中心が、前記ハンドルアセンブリによって、前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときにユーザの手によって、または前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ハンドルアセンブリおよび前記ユーザの手の両方によって、占められる位置に存在する、外科用ツールアセンブリ。
28. 関節運動入力継手は、前記第１、第２、および第３の中間剛体を介して、ならびに前記第１および第２の継手を介して、前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に確立され、前記関節運動入力継手は前記仮想回転中心を有し、
    接地継手は、前記第１、第２、または第３の中間剛体のうちの少なくとも１つを介して前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に確立され、前記接地継手は第２の仮想中心を有し、
    前記関節運動入力継手の前記仮想回転中心および前記接地継手の前記第２の仮想中心が、互いに対してほぼ一致した配置を呈する、
    請求項２７に記載の外科用ツールアセンブリ。
29. 前記接地継手の前記第２の仮想中心が、前記ハンドルアセンブリによって、前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ユーザの手によって、または前記外科用ツールアセンブリの使用中に前記ハンドルアセンブリを操作するときに前記ハンドルアセンブリおよび前記ユーザの手の両方によって、占められる位置に存在する、請求項２８に記載の外科用ツールアセンブリ。
30. 前記ハンドルアセンブリが第１の軸を確立し、前記フレームアセンブリのシャフトが第２の軸を確立し、前記第１の軸が、前記関節運動入力継手の前記仮想回転中心とほぼ交差し、前記接地継手の前記第２の仮想中心とほぼ交差し、前記第２の軸が、前記関節運動入力継手の前記仮想回転中心とほぼ交差し、前記接地継手の前記第２の仮想中心とほぼ交差する、請求項２８に記載の外科用ツールアセンブリ。
31. 前記ハンドルアセンブリが、前記接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｘ軸に沿って並進的に制限され、前記ハンドルアセンブリが、前記接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｙ軸に沿って並進的に制限され、前記ハンドルアセンブリが、前記接地継手を介して前記フレームアセンブリに対してｚ軸に沿って並進的に制限される、請求項２８に記載の外科用ツールアセンブリ。
32. 前記関節運動入力継手および前記接地継手が、互いに対して、かつ前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に、平行な配置を呈する、請求項２８に記載の外科用ツールアセンブリ。
33. 関節運動入力継手が、前記第１、第２、および第３の中間剛体を介して、かつ前記第１および第２の継手を介して、前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に確立され、
    前記関節運動入力継手のピッチ運動経路および前記関節運動入力継手のヨー運動経路が、互いに対して直列の運動学的配置を呈し、
    接地継手が、前記第１、第２、または第３の中間剛体のうちの少なくとも１つを介して前記ハンドルアセンブリと前記フレームアセンブリとの間に確立され、
    前記接地継手を介してもたらされる剛体運動伝達経路が、直列の運動学的配置を呈する、
    請求項２７に記載の外科用ツールアセンブリ。
    

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