JP2024512238A - 器具ロール制御 - Google Patents
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Abstract
医療用器具は、ロール軸線を画定する細長いシャフトと、細長いシャフトに結合されたハンドルとを含む。ハンドルは、ロール軸線を中心にハンドルに対して細長いシャフトを回転させるように動作可能なロボット駆動入力部と、ロックアウト機構であって、ロックアウト機構がロール軸線を中心としたハンドルに対する細長いシャフトの回転を妨げる係合位置と、ロックアウト機構がロール軸線を中心としたハンドルに対する細長いシャフトの回転を許容する係合解除位置との間で移動可能な、ロックアウト機構と、を含む。
Description
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年２月１７日に出願され、「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国特許仮出願第６３／１５０，３１８号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年２月１７日に出願され、「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国特許仮出願第６３／１５０，３１８号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
特定のロボット医療処置は、開口（例えば、自然開口）を通して患者に挿入され、標的解剖学的部位まで前進させられ得る、内視鏡などのシャフト型器具の使用を伴う場合がある。そのような医療用器具は、器具のシャフトがその軸線を中心にロールするように、手動で回転可能であり得る。
様々な実施形態が、例解目的のために添付の図面に描写され、決して本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。加えて、開示した異なる実施形態の種々の特徴を組み合わせて、本開示の一部である更なる実施形態を形成することができる。図面の全体を通して、参照番号を、参照要素間の対応関係を示すために再使用する場合がある。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロボットエンドエフェクタに結合されたシャフト型器具を含むロボット医療システムの一実施形態を図示する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、診断及び／又は治療的気管支鏡検査のために配列されたロボットシステムを図示する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、台ベースのロボットシステムを図示する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図１～図３の医療システムのいずれかに実装され得る医療システム構成要素を図示する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図１～図３の医療システムのいずれかに実装され得る医療システム構成要素を図示する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の泌尿器系の一部分に配設されたシャフト型器具を図示する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロボットアームと関連付けられた器具マニピュレータアセンブリの分解図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具ハンドルの切り欠き斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具ハンドルの切り欠き斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具ハンドルの切り欠き図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具ハンドルの切り欠き図を示す。
図１０－１、図１０－２、及び図１０－３は、１つ又は２つ以上の実施形態による、ロール軸アセンブリの斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、図１０－１、図１０－２、及び図１０－３に示すロール軸アセンブリの分解図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロック位置における軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロック位置における軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロック位置における軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロック解除位置における軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロック解除位置における軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、ロック解除位置における軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、軸キャッチを含む、ある特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、ロック解除構成／状態及びロック構成／状態における器具についてのロールロック特徴を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、ロック解除構成／状態及びロック構成／状態における器具についてのロールロック特徴を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具シャフトをロールするためのプロセスについてのフロー図を提供する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具シャフトをロールするためのプロセスについてのフロー図を提供する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、器具シャフトをロールするためのプロセスについてのフロー図を提供する。
１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、図１５－１、図１５－２、及び図１５－３のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、図１５－１、図１５－２、及び図１５－３のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、図１５－１、図１５－２、及び図１５－３のプロセスと関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。
本明細書で提供される見出しは、単に便宜上のものであり、特許請求される発明の範囲又は意味に必ずしも影響を及ぼさない。特定の好ましい実施形態及び実施例が以下に開示されるが、発明の主題は、具体的に開示された実施形態を超えて他の代替実施形態及び／又は用途まで、並びにそれらの修正及び均等物まで拡張する。したがって、本明細書から生じ得る特許請求の範囲は、以下に記載される特定の実施形態のうちのいずれかによって限定されない。例えば、本明細書で開示した任意の方法又はプロセスにおいて、方法又はプロセスの行為又は動作は、任意の好適な順序で行ってもよく、必ずしも何らかの特定の開示した順序に限定されない。様々な動作が、ある特定の実施形態を理解することに役立ち得る方法で、複数の別個の動作として順々に説明され得るが、しかしながら、説明の順序は、これらの動作が順序に依存することを含意するように解釈されるべきではない。更に、本明細書に記載の構造体、システム、及び／又はデバイスは、統合された構成要素又は別個の構成要素として具体化され得る。様々な実施形態を比較する目的で、これらの実施形態のある特定の態様及び利点について説明する。必ずしも全のこのような態様又は利点が、任意の特定の実施形態によって実現されるわけではない。したがって、例えば、様々な実施形態が、本明細書で同様に教示又は示唆され得る他の態様又は利点を必ずしも実現することなく、本明細書で教示される１つの利点又は利点の群を実現又は最適化する方法で行われ得る。
ある特定の空間的に相対的な用語、例えば「外側」、「内側」、「上側」、「下側」、「下方」、「上方」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「側方」及び同様の用語は、本明細書では、あるデバイス／要素又は解剖学的構造体の別のデバイス／要素又は解剖学的構造体に対する空間的関係を記載するために使用されるが、これらの用語は、本明細書では、図面の例示された配向に対してなどの、要素／構造体間の位置関係を記載するために記載を簡単にするために使用されることを理解されたい。空間的に相対的な用語は、図面に示す配向に加えて、使用又は動作時に、要素／構造体の異なる配向を包含することが意図されていることを理解されたい。例えば、別の要素／構造体の「上方」にあると説明される要素／構造体は、対象患者又は要素／構造体の代替的な配向に対して、そのような他の要素／構造体の下方又は脇にある位置を表すことがあり、逆もまた同様である。上に列挙されたものを含む空間的に相対的な用語は、参照される図のそれぞれの図示された配向に対して理解され得ることを理解されたい。
ある特定の参照番号は、１つ又は２つ以上の点で類似し得る特徴を有するデバイス、構成要素、システム、特徴、及び／又はモジュールの便宜のために、本開示の図セットのうちの異なる図にわたって再使用される。しかしながら、本明細書に開示される実施形態のいずれかに関して、図面における共通の参照番号の再使用は、そのような特徴、デバイス、構成要素、又はモジュールが同一又は同様であることを必ずしも示さない。むしろ、当業者は、共通の参照番号の使用が、参照される主題間の類似性を含意し得る程度に関する文脈によって通知され得る。特定の図の説明の文脈における特定の参照番号の使用は、その特定の図における識別されたデバイス、構成要素、態様、特徴、モジュール、又はシステムに関連するものであり、必ずしも、別の図において同じ参照番号によって識別される任意のデバイス、構成要素、態様、特徴、モジュール、又はシステムに関連するわけではないと理解され得る。更に、共通の参照番号で識別される別個の図の態様は、特性を共有するように、又は互いに完全に独立しているように解釈され得る。いくつかの文脈において、共通の参照番号によって識別される別個の図と関連付けられた特徴は、少なくともある特定の態様に関して関連しておらず、かつ／又は同様ではない。
本開示は、医療用内視鏡などの器具シャフトのロールを実装及び制御するためのシステム、デバイス、及び方法を提供する。本開示で記載される医療用器具に関して、「器具」という用語は、その広義かつ通常の意味に従って使用され、任意のタイプのツール、デバイス、アセンブリ、システム、サブシステム、装置、構成要素などを指し得る。本明細書のいくつかの文脈において、「デバイス」という用語は、「器具」という用語と実質的に互換的に使用され得る。更に、「シャフト」という用語は、本明細書では、その広義かつ通常の意味に従って使用され、断面形状にかかわらず、任意のタイプの細長い円筒、管、スコープ（例えば、内視鏡）、プリズム（例えば、矩形、卵形、楕円形、若しくは長円形プリズム）、ワイヤ、又は同様のものを指し得る。本明細書における「シャフト」又は「器具シャフト」へのいずれの言及も内視鏡を指す可能性があると理解され得ることを理解されたい。
医療処置
本開示のある特定の態様は、腎臓結石の除去／治療処置など、腎臓、泌尿器、及び／又は腎臓学的処置の文脈において本明細書に詳述されるが、そのような文脈は、便宜上及び明確性のために提供され、本明細書に開示するロボット及び手動器具シャフトロールの概念は、ロボット気管支鏡検査などの任意の好適な医療処置に適用可能であることを理解されたい。しかしながら、述べられるように、腎臓／泌尿器系の解剖学的構造並びに関連する医療問題及び処置の説明が、本明細書に開示される発明の概念の説明を補助するために以下に提示される。
本開示のある特定の態様は、腎臓結石の除去／治療処置など、腎臓、泌尿器、及び／又は腎臓学的処置の文脈において本明細書に詳述されるが、そのような文脈は、便宜上及び明確性のために提供され、本明細書に開示するロボット及び手動器具シャフトロールの概念は、ロボット気管支鏡検査などの任意の好適な医療処置に適用可能であることを理解されたい。しかしながら、述べられるように、腎臓／泌尿器系の解剖学的構造並びに関連する医療問題及び処置の説明が、本明細書に開示される発明の概念の説明を補助するために以下に提示される。
尿管鏡検査処置などのある特定の医療処置において、アクセスシースを通して処置部位にアクセスする細長い医療用器具を利用して、腎臓結石及び結石片又は他の廃物若しくは汚染物質などの細片を処置部位から除去することができる。尿路結石症としても知られている腎臓結石疾患は、「腎臓結石」、「尿路結石」、「腎結石」、「腎臓結石症」、又は「腎結石症」と称される、尿路における物質の固体片の形成を伴う医学的状態である。尿路結石は、腎臓、尿管、及び膀胱内で形成及び／又は見出される場合がある（「膀胱結石」と称される）。このような尿路結石は、尿中のミネラルが濃縮した結果として形成される可能性があり、このような結石が、尿管又は尿道を通る尿流を妨げるのに十分なサイズに達すると、著しい腹痛を引き起こす可能性がある。尿路結石は、カルシウム、マグネシウム、アンモニア、尿酸、シスチン、及び／若しくは他の化合物、又はそれらの組み合わせから形成され得る。
腎臓結石を伴う患者を治療するためには、観察、医学的治療（排除療法など）、非侵襲的治療（体外衝撃波砕石術（extracorporeal shock wave lithotripsy、ＥＳＷＬ）など）、低侵襲的又は外科治療（尿管鏡検査及び経皮的腎切石術（ureteroscopy and percutaneous nephrolithotomy、ＰＣＮＬ）など）などを含む、いくつかの方法が使用され得る。いくつかのアプローチ（例えば、尿管鏡検査及びＰＣＮＬ）において、医師は、結石へのアクセスを得て、結石は、より小さい破片又は断片に破壊され、比較的小さい結石片／微粒子は、バスケットデバイス及び／又は吸引を使用して腎臓内から抽出される。
いくつかの処置において、外科医は、膀胱及び尿管から尿路結石を除去するために、尿道を通して内視鏡（例えば、尿管鏡）を尿路内に挿入し得る。典型的には、尿管鏡は、その遠位端に尿路の可視化を可能にするように構成されたカメラを含む。尿管鏡はまた、尿管結石を捕捉又は破砕するように構成された砕石デバイスを含むか、又は尿管鏡の作業チャネル内に配置することを可能にすることができる。尿管鏡処置中に、１人の医師／技師が、尿管鏡の位置を制御し得る一方で、別の医師／技師は、砕石デバイスを制御し得る。
比較的大きい結石／断片を除去するための処置など、いくつかの処置において、医師は、結石を粉砕及び／又は除去するために、皮膚を通して（すなわち、経皮的に）及び介在する組織を通して腎盂尿管鏡を挿入して、治療部位へのアクセスを提供することを伴う、経皮的腎石切除（「ＰＣＮＬ」）技法を使用し得る。標的解剖学的部位へのアクセスチャネルを提供するために使用される経皮的アクセスデバイス（例えば、腎盂尿管鏡、シース、シースアセンブリ、及び／又はカテーテル）（及び／又は直接進入内視鏡）は、標的部位に灌注流体流を提供するため、並びに／又は（例えば、受動的流出及び／若しくは能動的吸引を通して）標的部位から流体を吸引するための、１つ若しくは２つ以上の流体チャネルを含み得る。
尿管鏡処置の場合、医師は、比較的大きい腎結石を比較的より小さい破片に破壊して、その摘出を容易にする処置を実施し得る。例えば、ある特定の器具を利用して、レーザ処理によって、又は腎結石への劈開力の他の適用を通してなど、結石をより小さな破片に破壊することができる。いくつかの処置によれば、バスケットデバイス／システムが、比較的より小さい結石片を捕捉し、治療部位から患者の外へ抽出するために、使用され得る。概して、結石が捕捉されるときに、外科医は、結石を検体収集構造体又はエリア内に堆積／落下させるためにバスケットを開く前に、尿管アクセスシースを通して結石を迅速に抽出することを望む場合があり、その後、残っている結石又は結石片があればそれを抽出する目的で、バスケットが閉じられ、アクセスシースを通して（例えば、内視鏡／尿管鏡の作業チャネル内に）再挿入され得る。
ロボット支援尿管鏡処置は、腎臓結石除去処置など様々な医療処置に関連して実施され得、ロボットツールは、医師／泌尿器科医が内視鏡標的アクセス並びに経皮的アクセス／治療を行うことを可能にすることができる。有利には、本開示の態様は、処置の効率及び有効性を改善するために、内視鏡／尿管鏡の軸方向の回転／ロールをロボットで制御するためのシステム、デバイス、及び方法に関する。
医療システム
図１に、本開示の態様による、様々な医療処置を行うための医療システム例１００を例示する。医療システム１００は、例えば、内視鏡（例えば、尿管鏡）処置に使用され得る。上記で言及し、説明したように、特定の尿管鏡処置は、腎臓結石の治療／除去を伴う。いくつかの実装形態において、腎結石治療は、ある特定のロボット技術／デバイスの支援から利益を享受することができる。ロボット医療ソリューションは、厳密に手動の処置と比較して、特定の器具に関して相対的に高い精度、より優れた制御、及び／又はより優れた手と眼との協調を提供することができる。例えば、いくつかの処置による、腎臓へのロボット支援尿管鏡のアクセスは、有利には、泌尿器科医が内視鏡制御及びバスケット制御の両方を個別に実行することを可能にすることができる。
図１に、本開示の態様による、様々な医療処置を行うための医療システム例１００を例示する。医療システム１００は、例えば、内視鏡（例えば、尿管鏡）処置に使用され得る。上記で言及し、説明したように、特定の尿管鏡処置は、腎臓結石の治療／除去を伴う。いくつかの実装形態において、腎結石治療は、ある特定のロボット技術／デバイスの支援から利益を享受することができる。ロボット医療ソリューションは、厳密に手動の処置と比較して、特定の器具に関して相対的に高い精度、より優れた制御、及び／又はより優れた手と眼との協調を提供することができる。例えば、いくつかの処置による、腎臓へのロボット支援尿管鏡のアクセスは、有利には、泌尿器科医が内視鏡制御及びバスケット制御の両方を個別に実行することを可能にすることができる。
図１のシステム１００は、尿管鏡処置の文脈から提示されているが、本明細書に開示される原理は、任意のタイプの内視鏡処置において実装され得ることを理解されたい。更に、本明細書で説明される例のうちのいくつかは、腎臓からの腎臓結石の除去を伴う物体除去処置に関する。しかしながら、本開示は、腎結石除去のみに限定されない。例えば、以下の説明は、経皮的及び／又は内視鏡的アクセスを介して治療部位又は患者腔（例えば、食道、尿管、腸、眼など）から除去することができる任意の物体を含む、患者からの物体の除去に関する他の外科手術若しくは医療手術又は医療処置、例えば、胆嚢結石除去、肺（肺疾患／経胸腔）腫瘍生検、又は白内障摘出などにも適用可能である。
医療システム１００は、患者７に対し直接進入処置を実行するために、近位ハンドル３１と、その近位部分でハンドル３１に結合されたシャフト４０とを含む医療用器具１９（例えば、尿管鏡）に係合し、かつ／又はそれを制御するように構成されたロボットシステム１０（例えば、移動式ロボットカート）を含む。「直接進入」という用語は、本明細書では、その広義かつ通常の意味に従って使用され、患者の身体の天然又は人工開口部を通した器具類の任意の進入を指し得る。例えば、図１を参照すると、患者７の尿路内へのスコープ／シャフト４０の直接進入は、尿道６５を介して行われ得る。
直接進入器具１９は、内視鏡（尿管鏡など）、カテーテル（操向可能又は非操向可能なカテーテルなど）、腎盂尿管鏡、腹腔鏡、又は他のタイプの医療用器具を含む、任意のタイプのシャフトベースの医療用器具であり得ることを理解されたい。尿管アクセスシース（例えば、尿管アクセスシース９０）を通して腎臓結石を除去するための尿管鏡処置に関する本開示の実施形態はまた、経皮アクセスシースを通すなど、経皮的アクセスを通して物体を除去するためのソリューションに適用可能である。例えば、器具は、腎臓結石を捕捉して除去するために、例えば経皮アクセスシースを通して経皮的に腎臓にアクセスし得る。「経皮アクセス」という用語は、本明細書では、その広く通常の意味に従って使用され、患者の皮膚、及び処置と関連付けられた標的の解剖学的な場所（例えば、腎臓７０の腎杯網）に到達するために必要な任意の他の身体層を通した器具の穿刺及び／又は小切開などによる進入を指し得る。
医療システム１００は、ロボットシステム１０と連動し、処置に関する情報を提供し、かつ／又は種々の他の動作を実行するように構成された制御システム５０を含む。例えば、制御システム５０は、医師５及び／又は他の技師若しくは個人を支援するために特定の情報を提示するように構成された１つ若しくは２つ以上のディスプレイ５６を含むことができる。医療システム１００は、患者７を保持するように構成された台１５を含むことができる。システム１００は、ロボットシステム１０のロボットアーム１２のうちの１つ若しくは２つ以上によって保持され得るか、又は独立型デバイスであり得る、電磁（electromagnetic、ＥＭ）場発生器１８を更に含み得る。様々なロボットアーム１２が様々な位置で示され、様々なツール／デバイスに結合されているが、そのような構成は、便宜上及び例解目的上、示されており、そのようなロボットアームは、経時的に、かつ／又は医療処置中の異なる時点で異なる構成を有し得ることを理解されたい。更に、ロボットアーム１２は、図１に示すものとは異なるデバイス／器具に結合され得、いくつかの場合又は期間において、アームのうちの１つ若しくは２つ以上は、医療用器具（例えば、器具マニピュレータ／結合器）に利用又は結合されない場合がある。シャフト４０のロールは、ロボットアーム１２ａと関連付けられたエンドエフェクタの動作を通してなど、ロボットで、かつ／又は手動で制御され得、そのような動作は、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０によって制御され得る。「エンドエフェクタ」という用語は、本明細書では、その広義かつ通常の意味に従って使用され、任意のタイプのロボットマニピュレータデバイス、構成要素、及び／又はアセンブリを指し得る。滅菌アダプタなどのアダプタがロボットエンドエフェクタ又は他のロボットマニピュレータに結合される場合、「エンドエフェクタ」という用語は、アダプタ（例えば、滅菌アダプタ）、又はエンドエフェクタと関連付けられた及び／あるいは結合された任意の他のロボットマニピュレータデバイス、構成要素、若しくはアセンブリを指し得る。いくつかの文脈において、ロボットエンドエフェクタとアダプタとの組み合わせは、器具マニピュレータアセンブリと称され得、そのようなアセンブリはまた、アダプタ及び／又はエンドエフェクタに物理的に結合される医療用器具（又は器具ハンドル／基部）を含むこともあれば、含まない場合がある。「ロボットマニピュレータ」及び「ロボットマニピュレータアセンブリ」という用語は、それらの広義及び通常の意味に従って使用され、ロボットエンドエフェクタ及び／あるいはエンドエフェクタに結合された滅菌アダプタ又は他のアダプタ構成要素を集合的に若しくは個別に指し得る。例えば、「ロボットマニピュレータ」又は「ロボットマニピュレータアセンブリ」は、ロボットエンドエフェクタ、滅菌アダプタ、及び／又は他の構成要素において具現化されるかどうかにかかわらず、１つ若しくは２つ以上の駆動出力部を含む器具デバイスマニピュレータ（instrument device manipulator、ＩＤＭ）を指し得る。
例示的な使用事例において、患者７が腎臓７０に位置する腎臓結石（又は結石片）１８０を有する場合、医師は、尿管（６３、６０、６５）を通して結石１８０を除去するための処置を実行し得る。いくつかの実施形態において、医師５は、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０と相互作用して、ロボットシステム１０に、尿道６５から、膀胱６０を通って、尿管６３の上方へと、かつ結石１８０が位置する腎盂７１及び／又は腎臓７０の腎杯網内へと医療用器具シャフト４０（例えば、スコープ）を前進させ、ナビゲートさせる／ロボットシステム１０を制御することができる。医師５は更に、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０と相互作用して、器具シャフト４０の作業チャネルを通したバスケットデバイス３０の前進を引き起こす／制御することができ、バスケットデバイス３０は、腎臓結石又は結石片の捕捉及び除去を容易にするように構成されている。制御システム５０は、医師５がそのような器具をナビゲート／制御するのを支援するために、医療用器具４０及び／又はシステム１００の他の器具と関連付けられた情報、例えば、それで捕捉されたリアルタイムの内視鏡画像を、ディスプレイ５６を介して提供し得る。
腎解剖学的構造は、本発明の概念の態様に関連する特定の医療処置に関して参考のために本明細書に記載されている。図１の典型的な解剖学的位置に大まかに示された腎臓７０は、概して、後腹膜腔内でそれぞれ左側及び右側に位置する２つの豆形状の器官を含む。成人のヒトでは、腎臓は、概して、高さ／長さが約１１ｃｍである。腎臓は、対の腎動脈６９から血液を受容し、血液は、対の腎静脈６７を介して腎臓から出る。各腎臓７０は、腎臓７０から膀胱６０に排出された尿を運ぶ管を一般的に含む、それぞれの尿管６３と流体結合している。
腎臓７０は、典型的には、腹腔内で相対的に高く位置し、わずかに斜めの角度で後腹膜位置にある。概して肝臓の位置によって生じる腹腔内の非対称性は、（図１に詳細に示すように）典型的には、右腎臓を左よりわずかに低く、かつ小さくし、左腎臓よりもわずかに中央に配置させる。各腎臓の上部には、副腎（図示せず）がある。腎臓７０の上部は、第１１肋骨及び第１２肋骨によって部分的に保護される（図示せず）。その副腎を伴う各腎臓は、脂肪の２つの層、すなわち、腎筋膜と腎被膜との間に存在する腎周囲脂肪、及び腎筋膜の上方にある腎傍脂肪によって概して囲繞される。
腎臓７０は、様々な体液区画の体積、流体浸透圧、酸塩基平衡、様々な電解質濃度、及び毒素の除去の制御に関与する。腎臓７０は、特定の物質を分泌し、他の物質を再吸収することによって、濾過機能を提供する。尿中に分泌される物質の例は、水素、アンモニウム、カリウム、及び尿酸である。加えて、腎臓はまた、ホルモン合成などの様々な他の機能を行う。
腎臓７０の凹状境界上の陥凹エリアは、腎動脈６９（腎臓７０の詳細図には図示せず）が腎臓７０に入り、腎静脈６７（詳細図には図示せず）及び尿管６３が退出する、腎門１８１である。腎臓７０は、頑丈な線維組織である、腎被膜７４によって囲繞され、これは、それ自体が腎周囲脂肪、腎筋膜、及び腎傍脂肪によって囲繞される。これらの組織の前（正）面は腹膜であり、一方で後（裏）面は横筋筋膜である。
腎臓７０の機能基質又は実質は、２つの主要な構造体、すなわち、外側腎皮質７７及び内側腎髄質１８７に分割される。これらの構造体は、各々、腎錐体７２と呼ばれる髄質の一部分を囲繞する腎皮質を含有する、複数の略円錐形の腎葉の形状をとる。腎錐体７２の間には、腎柱７３と呼ばれる皮質の突起がある。腎臓の尿産生機能構造体である、ネフロン（図１に詳細に図示せず）は、皮質７７及び髄質１８７にまたがる。ネフロンの初期フィルタリング部分は、皮質に位置する腎小体であり、皮質から髄様ピラミッドの奥へと入る腎管が続く。腎皮質の一部である、髄線は、単一の集合管の中に排出する尿細管の集合である。
各腎錐体の先端／頂部、又は乳頭７９は、尿をそれぞれの小腎杯７５に出し、小腎杯７５は、大腎杯７６の中に出し、大腎杯７６は、尿管６３に移行する腎盂７１の中に出す。小腎杯及び大腎杯のマニホールド型の集合は、本明細書では、腎臓の「腎杯網」と称され得る。腎門１８１では、尿管６３及び腎静脈６７は、腎臓を出て、腎動脈６９は、入る。腎門部脂肪及びリンパ節を伴うリンパ組織は、これらの構造体を囲繞する。腎門部脂肪は、腎洞と呼ばれる脂肪で充填された体腔に隣接する。腎洞は、腎盂７１及び杯７５、７６を集合的に含有し、これらの構造体を腎髄組織から分離する。杯と関連付けられた漏斗状／管状解剖学的構造は、漏斗と称され得る。すなわち、漏斗は概して、乳頭が杯内で曝露される杯の終端部をもたらす。
医療システム１００を更に参照すると、医療用器具シャフト４０（例えば、スコープ、直接進入器具など）は、尿路を通して腎臓７０の中に前進させられ得る。具体的には、尿管アクセスシース１９０は、腎臓７０の近くのエリアへの尿路内に配設され得る。シャフト４０は、図示するように、腎臓７０の内部解剖学的構造へアクセスするために尿管アクセスシース１９０を通過され得る。腎臓結石１８０の部位に（例えば、結石１８０にアクセス可能である腎臓７０の標的杯７５内に）来ると、医療用器具１９及び／又はそのシャフト４０を使用して、バスケットデバイス３０を標的場所に導く／方向付けることができる。結石１８０がバスケットデバイス３０／アセンブリの遠位バスケット部分３５内に捕捉されると、利用された尿管アクセス経路を使用して、腎臓結石１８０を患者７から摘出し得る。
システム１００のシャフト４０など、本明細書に開示される様々なスコープ／シャフト型器具は、ヒトの解剖学的構造の自然開口又は管腔内など、ヒトの解剖学的構造内でナビゲートするように構成することができる。「スコープ」及び「内視鏡」という用語は、それらの広義かつ通常の意味に従って本明細書で使用され、画像生成、視認、及び／又は捕捉機能を有し、かつ身体の任意のタイプの器官、空洞、管腔、小室、又は空間に導入されるように構成された任意のタイプの細長い（例えば、シャフト型）医療用器具を指し得る。スコープは、例えば、（例えば、尿路にアクセスするための）尿管鏡、腹腔鏡、（例えば、腎臓にアクセスするための）腎盂尿管鏡、（例えば、気管支などの気道にアクセスするための）気管支鏡、（例えば、結腸にアクセスするための）結腸鏡、（例えば、関節にアクセスするための）関節鏡、（例えば、膀胱にアクセスするための）膀胱鏡、（例えば、結腸及び／又は直腸にアクセスするための）結腸鏡、ボアスコープなどを含むことができる。スコープ／内視鏡は、いくつかの事例では、少なくとも部分的に剛性及び／又は可撓性チューブを備え得、外側シース、カテーテル、イントロデューサ、若しくは他の管腔型デバイス内を通過させられるように定寸され得るか、又はそのようなデバイスを用いることなく使用され得る。
図２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、診断及び／又は治療的気管支鏡検査のために配列されたカートベースのロボットシステム１０１を図示する。気管支鏡検査の間、ロボットシステム１０のアーム１２は、診断及び／又は治療ツールを送達するために、自然開口アクセスポイント（例えば、本実施例において、台１５上に位置決めされた患者７の口）を通して、気管支鏡検査のための処置特有気管支鏡であり得る操向可能な内視鏡などの医療用器具シャフト５２を駆動するように構成され得る。図示するように、ロボットシステム１０（例えば、カート）は、アクセスポイントへのアクセスを提供するために、患者の上部胴体に近接して位置決めされ得る。同様に、ロボットアーム１２は、アクセスポイントに対して気管支鏡／シャフト５２を位置決めするように作動され得る。図２における配列はまた、消化管（Gastro-Intestinal、ＧＩ）処置が、ＧＩ処置のために特化した内視鏡である胃鏡を用いて実施するときに、利用され得る。
ロボットシステム１０が適切に位置決めされると、ロボットアーム１２は、操向可能な内視鏡５２をロボットで、手動で、又はそれらの組み合わせで患者内に挿入し得る。操向可能な内視鏡５２は、内側リーダ部分及び外側シース部分などの少なくとも２つの入れ子式パートを備え得、各部分は、器具フィーダ及び／又は器具ハンドル１１１のセットから別個の器具フィーダに結合され、各器具フィーダ／ハンドルは、それぞれのロボットアーム１２の遠位端に結合される。フィーダ／ハンドル１１１のこの線形配列は、１つ若しくは２つ以上のロボットアーム１２を異なる角度及び／又は位置に操作することによって空間内で再位置決めされ得る「仮想レール」１０３を作成することができる。器具フィーダ／ハンドル１１１のうちの１つ又は２つ以上は、シャフトのロボットロールを実装するように構成され得、そのような目的のために本明細書に開示される１つ又は２つ以上の実施形態により構成され得る。
内視鏡５２は、標的手術部位に到達するまで、ロボットシステム１０からの正確なコマンドを使用して挿入後に患者の気管及び肺の下流に方向付けられ得る。例えば、内視鏡５２は、患者の肺内の病巣又は小結節などの標的に生検針を送達するように方向付けられ得る。病理医によって分析される組織試料を得るように、針は内視鏡の長さにわたる作業チャネルを展開させることができる。病理の結果に応じて、更なるツールは、更なる生検について内視鏡の作業チャネルを展開させることができる。例えば、小結節が悪性であると識別されたときに、内視鏡５２は、ツールを内視鏡下で送達し、潜在的ながん組織を切除することができる。いくつかの事例では、診断的治療及び治療的治療を別の処置で送達することができる。これらの状況において、内視鏡５２はまた、基準を送達して、標的となる小結節の場所を「マーク」するのに使用され得る。他の事例では、診断的治療及び治療的治療を同じ処置中に送達することができる。
システム１０１において、患者イントロデューサ１０２は、ポート（図示せず、例えば、外科用チューブ）を介して患者７に取り付けられる。イントロデューサ１０２の湾曲は、ロボットシステム１０が、患者アクセスポートと直接軸方向に位置合わせしていない位置から器具５２を操作することを可能にし得、それによって、室内でのロボットシステム１０の配置におけるより大きな柔軟性を可能にする。更に、イントロデューサ１０２の湾曲は、ロボットシステム１０のロボットアーム１２が患者イントロデューサ１０２と実質的に水平に位置合わせされることを可能にし得、これは、必要に応じてロボットアーム１２の手動移動を容易にし得る。制御システム５０及び／又はロボットカート１０は、本明細書に記載されるようなスコープロール制御を実装するように構成される制御回路を含むことができる。
図３は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、台ベースのロボットシステム１０４を図示する。システム１０４は、ロボット構成要素１０５を台／プラットフォーム１４７に組み込んでおり、それによって、いくつかのカートベースのロボットシステムと比較して、手術室内の資本設備の量の低減を可能にし、それは、いくつかの事例では、患者７へのより多くのアクセスを可能にすることができる。カートベースのシステムと同様に、システム１０４のロボットアーム２１２と関連付けられた器具デバイスマニピュレータアセンブリは、概して、カテーテル４８などの細長い医療用器具／シャフトを仮想レール又は経路に沿って操作するように設計された器具及び／又は器具フィーダを備え得る。
図示するように、ロボット対応台システム１０４は、１つ又は２つ以上のキャリッジ１４１（例えば、リング形状の可動構造体）に結合されたカラム１４４を含むことができ、そこから１つ又は２つ以上のロボットアーム２１２が発出し得る。キャリッジ１４１は、カラム１４４の長さの少なくとも一部分にわたる垂直カラムインターフェースに沿って並進して、そこからロボットアーム２１２を患者７に達するように位置決めされ得る異なる視座を提供し得る。キャリッジ１４１は、いくつかの実施形態において、カラム１４４内に位置決めされた機械式モータを使用して、カラム１４４の周りを回転して、ロボットアーム２１２に、台１０４の複数の側面へアクセスさせることができる。キャリッジ１４１の回転及び／又は並進は、システム１０４が内視鏡及びカテーテルなどの医療用器具を患者の異なるアクセスポイントに位置合わせさせることを可能にすることができる。垂直方向の調節を提供することによって、ロボットアーム２１２は、有利には、台システム１０４のプラットフォーム１４７の下にコンパクトに収容され、その後、処置中に上昇されるように構成され得る。
ロボットアーム２１２は、ロボットアーム２１２に追加の構成可能性を提供するために個別に回転し得る及び／又は入れ子式に延在し得る一連の関節を備え得る１つ若しくは２つ以上のアームマウント１４５を通してキャリッジ１４１に搭載され得る。カラム１４４は、台プラットフォーム１４７についての支持及びキャリッジ１４１の垂直方向の並進のための経路を構造的に提供する。カラム１４４はまた、キャリッジ１４１及び／又はその上に搭載されたロボットアーム２１２に電力及び制御信号を伝達し得る。システム１０４は、アーム２１２のうちの１つのエンドエフェクタに結合され得る器具フィーダ２１１を使用して、器具シャフト２４０の駆動及び／又はロールを制御するように構成された特定の制御回路を含むことができ、器具フィーダ２１１は、器具４８の遠位端の判定された位置に基づいて、細長い器具（例えば、内視鏡）４８に関して軸方向駆動速度を自動的に修正するように制御される。例えば、器具４８の遠位端が所定の自動一時停止場所に位置決められるときに、器具フィーダ２１１は、本明細書で詳細に記載されるように、検体収集を可能にするために軸方向後退を自動的に一時停止／停止するように制御／駆動され得る。
図１～図３、及び図１～図３のいずれかの制御システムの例示的な実施形態を示す図４－１を参照すると、関連する制御システム５０は、様々な機能を提供して医療処置の実行を支援するように構成され得る。いくつかの実施形態では、制御システム５０は、ロボットシステム１０に結合され、ロボットシステム１０と協働して動作して、患者７に医療処置を実行することができる。例えば、制御システム５０は、（例えば、ロボットシステム１０を制御するために）無線又は有線接続を介してロボットシステム１０と通信することができる。更に、いくつかの実施形態では、制御システム５０は、ロボットシステム１０と通信して、そこからスコープ４０、アクセスシース９０、又はバスケットデバイス３０の遠位端の位置に関する位置データを受信することができる。スコープ４０、アクセスシース９０、又はバスケットデバイス３０の位置に関するそのような位置データは、それぞれの構成要素と関連付けられた１つ若しくは２つ以上の電磁センサ、スコープ画像処理機能を使用して、及び／又はロボットシステムデータ（例えば、アーム位置データ、様々なシステム構成要素の既知のパラメータ／寸法など）に少なくとも部分的に基づいて導出され得る。更に、いくつかの実施形態において、制御システム５０は、台１５と通信して、台１５を特定の配向に位置決めするか、又は別様に台１５を制御することができる。いくつかの実施形態において、制御システム５０は、ＥＭ場発生器１８と通信して、患者７の周囲及び／又は器具フィーダ１１のエリア内のＥＭ場の生成を制御することができる。
図４－１は、図１～図３のいずれかのロボットシステムの例示的な実施形態を更に示す。ロボットシステム１０は、医療処置の実行を少なくとも部分的に容易にするように構成することができる。ロボットシステム１０は、特定の処置に応じて種々の方式で配列され得る。ロボットシステム１０は、例えば、スコープ４０及び／又はバスケットデバイス／システム３０に係合し、及び／又は制御して、処置の１つ若しくは２つ以上の態様を実行するように構成された１つ若しくは２つ以上のロボットアーム１２を含むことができる。図示するように、各ロボットアーム１２は、複数の移動度／自由度を提供し得る、関節２４に結合された複数のアームセグメント２３を含み得る。図１の例では、ロボットシステム１０は、患者の脚に近接して位置決めされ、ロボットアーム１２は、患者７の尿道６５などアクセス開口部内へのアクセスのために、スコープ４０に係合し、それを位置決めするように作動される。ロボットシステム１０が適切に位置決めされると、スコープ４０は、ロボットアーム１２を使用してロボットで、医師５によって手動で、又はそれらの組み合わせで、患者７に挿入され得る。図１を参照すると、スコープ－ドライバ／フィーダ器具結合器１１（すなわち、器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ））は、アーム１２ｂのうちの１つの遠位エンドエフェクタ２２に取り付けられて、スコープ４０のロボット制御／前進を容易にすることができる。アームのうちの別のもの１２ａは、バスケットデバイス３０の前進及び動作を容易にするように構成されている器具結合器／マニピュレータ１９と関連付けられ得る。器具結合器１９は、スコープ４０のためのハンドル３１を更に提供し得、スコープ４０は、スコープ４０の近位端においてハンドル３１に物理的に結合される。スコープ４０は、１つ又は２つ以上の作業チャネルを含み得、この作業チャネルを通して、砕石器、バスケットデバイス、鉗子などの更なるツールを治療部位に導入することができる。
ロボットシステム１０は、制御システム５０、台１５、ＥＭ場発生器１８、スコープ４０、バスケットシステム３０、及び／又は任意のタイプの経皮的アクセス器具（例えば、針、カテーテル、腎盂尿管鏡など）のような、医療システム１００の任意の構成要素に結合され得る。いくつかの実施形態では、ロボットシステム１０は、制御システム５０に通信可能に結合されている。例えば、ロボットシステム１０は、制御システム５０から制御信号を受信して、特定の様式でロボットアーム１２のうちの１つ又は２つ以上を位置決めする、スコープ４０を操作する、バスケットシステム３０を操作するなど、特定の動作を実行するように構成され得る。それに応答して、ロボットシステム１０は、ロボットシステム１０の特定の制御回路２１１、アクチュエータ２１７、及び／又は他の構成要素を使用して、ロボットシステム１０の構成要素を制御して、動作を実施することができる。例えば、制御回路２１１は、器具ハンドル３１に結合されたエンドエフェクタ２２の駆動出力部４０２を作動させることによって、シャフト／スコープ４０のロールを制御し得る。いくつかの実施形態において、ロボットシステム１０及び／又は制御システム５０は、患者７の内部解剖学的構造、及び／又はアクセスシース若しくは他のデバイス構成要素の部分を表す画像及び／又は画像データをスコープ４０から受信するように構成されている。
ロボットシステム１０は、概して、細長い支持構造体１４（「カラム」とも称される）、ロボットシステム基部２５、及びカラム１４の上部におけるコンソール１３を含む。カラム１４は、１つ又は２つ以上のロボットアーム１２（図１には３つが示されている）の展開を支持するための１つ又は２つ以上のアーム支持体１７（「キャリッジ」とも称される）を含み得る。アーム支持体１７は、患者に対するより所望の位置決めのために、垂直軸線に沿って回転してロボットアーム１２の基部を調整する、個別に構成可能なアームマウントを含み得る。
アーム支持体１７は、カラム１４に沿って垂直に並進するように構成され得る。いくつかの実施形態では、アーム支持体１７は、アーム支持体１７の垂直方向の並進を誘導するためにカラム１４の両側に位置決めされる、スロット２０を通してカラム１４に接続することができる。スロット２０は、ロボットシステム基部２５に対して様々な垂直方向の高さにおいてアーム支持体１７を位置決めし、保持するための垂直方向の並進インターフェースを収容する。アーム支持体１７の垂直方向の並進は、ロボットシステム１０が、種々の台の高さ、患者のサイズ、及び医師の選好を満たすようにロボットアーム１２の到達範囲を調整することを可能にする。同様に、アーム支持体１７上の個別に構成可能なアームマウントは、ロボットアーム１２のロボットアーム基部２１が種々の構成で角度付けられることを可能にすることができる。
ロボットアーム１２は、概して、各関節が１つ又は２つ以上の独立したアクチュエータ２１７を備える、一連の関節２４によって接続される一連の連結アームセグメント２３によって分離されたロボットアーム基部２１及びエンドエフェクタ２２を備え得る。各アクチュエータは、独立して制御可能なモータを備え得る。各独立して制御可能な関節２４は、ロボットアームに利用可能な独立した自由度を提供するか、又は表すことができる。いくつかの実施形態では、アーム１２の各々は、７つの関節を有し、したがって、「冗長」自由度を含む７つの自由度を提供する。冗長自由度により、ロボットアーム１２が、様々なリンク位置及び関節角度を使用して、空間において特定の位置、配向、及び軌道で、そのそれぞれのエンドエフェクタ２２を位置決めすることが可能になる。これにより、システムが空間において望ましい個所から医療用器具を位置決めし、方向付けることが可能になる一方、医師がアーム関節を患者から離れる臨床上都合の良い位置に移動させて、アームの衝突を回避しながらより大きいアクセスを引き起こすことを可能にする。
ロボットシステム基部２５は、床の上のカラム１４、アーム支持体１７、及びアーム１２の重量の平衡を保つ。したがって、ロボットシステム基部２５は、電子機器、モータ、電源、並びに移動を選択的に可能にするか、又はロボットシステムを固定化する構成要素などの特定の相対的により重い構成要素を収納し得る。例えば、ロボットシステム基部２５は、処置前にロボットシステムが手術室中をあちこちに容易に移動することを可能にする、ホイール形状のキャスタ２８を含むことができる。適切な位置に到達した後、キャスタ２８は、処置中にロボットシステム１０を適所に保持するためのホイールロックを使用して、固定化され得る。
カラム１４の上端に位置決めされると、コンソール１３は、ユーザ入力を受信するためのユーザインターフェース並びに術前及び術中データの両方を医師／ユーザに提供するためのディスプレイ画面１６（又は、例えば、タッチスクリーンなどの二重目的デバイス）の両方を提供することができる。コンソール／ディスプレイ１６又はディスプレイ５６上の潜在的な術前データは、術前計画、術前コンピュータ断層撮影（computerized tomography、ＣＴ）スキャンから導出されたナビゲーション及びマッピングデータ、並びに／又は術前の患者への問診からのメモを含み得る。ディスプレイ上の術中データが、ツールから提供される光学情報、センサからのセンサ情報及び座標情報と共に、呼吸、心拍数、及び／又はパルスなどの不可欠な患者統計も含むことがある。コンソール１３は、医師がアーム支持体１７の反対側のカラム１４の側面からコンソールにアクセスすることを可能にするように位置決めされ、傾転され得る。この位置から、医師は、コンソール１３をロボットシステム１０の背後から動作させながら、コンソール１３、ロボットアーム１２、及び患者を視認し得る。図示するように、コンソール１３はまた、ロボットシステム１０の操作及び安定化を支援するためのハンドル２７を含むことができる。
ロボットアーム１２の各々のエンドエフェクタ２２は、いくつかの事例では、滅菌アダプタ構成要素を使用して取り付けられ得る、器具デバイスマニピュレータ（ＩＤＭ）２９を備えるか、又はそれに結合されるように構成され得る。エンドエフェクタ２２及び関連するＩＤＭの組み合わせ、並びに任意の介在する技巧又は結合器（例えば、滅菌アダプタ）は、マニピュレータアセンブリ１１１と称され得る。いくつかの実施形態において、ＩＤＭ２９は、除去され、異なるタイプのＩＤＭで置き換えられることができ、例えば、ＩＤＭ／器具の第１のタイプ１１は、内視鏡／シャフトを操作するように構成され得、ＩＤＭ／器具の第２のタイプ１９は、シャフトと関連付けられ（例えば、その近位部分に結合され）、シャフトをロール及び／又は関節運動させ、及び／又はバスケットデバイスを操作するように構成され得る。別のタイプのＩＤＭ／器具は、電磁場発生器１８を保持するように構成され得る。ＩＤＭは、電力及び制御インターフェースを提供することができる。例えば、インターフェースは、空気圧、電力、電気信号、及び／又は光信号をロボットアーム１２からＩＤＭに伝達するためのコネクタを含むことができる。ＩＤＭ２９は、例えば、直接駆動、高調波駆動、ギア駆動、ベルト及びプーリ、磁気駆動、及び同等物を含む技法を使用して、スコープ４０などの医療用器具（例えば、外科用ツール／器具）を操作するように構成され得る。いくつかの実施形態において、デバイスマニピュレータ２９は、ロボットアーム１２のそれぞれ１つに取り付けられることができ、ロボットアーム１２は、それぞれの結合された医療用器具を治療部位の中に挿入するか又は治療部位から後退させるように構成されている。
上で言及されるように、システム１００は、ロボットシステム１０の制御回路２１１及び制御システム５０の制御回路２５１を含む、本明細書に記載の特定の機能を実行するように構成された、特定の制御回路を含むことができる。すなわち、システム１００、１０１、１０４の制御回路は、ロボットシステム１０、制御システム５０、又はそれらのいくつかの組み合わせの一部であり得る。したがって、本明細書における制御回路への全ての言及は、それぞれ、ロボットシステム、制御システム、又は図１～図３に示す医療システム１００、１０１、及び１０４などの医療システムの任意の他の構成要素に具現化された回路を指し得る。「制御回路」という用語は、その広義かつ通常の意味に従って本明細書で使用され、プロセッサ、処理回路、処理モジュール／ユニット、チップ、ダイ（例えば、１つ若しくは２つ以上の能動及び／又は受動デバイス及び／又は接続性回路を含む、半導体ダイ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、中央処理ユニット、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理デバイス、状態機械（例えば、ハードウェア状態機械）、論理回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は回路のハードコーディング並びに／あるいは動作命令に基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を操作する任意のデバイスの任意の集合を指し得る。本明細書で言及される制御回路は、１つ若しくは２つ以上の回路基板（例えば、プリント回路基板）、導電性トレース及びビア、並びに／又は搭載パッド、コネクタ、並びに／又は構成要素を更に含み得る。本明細書で言及される制御回路は、単一のメモリデバイス、複数のメモリデバイス、及び／又はデバイスの埋め込まれた回路で具現化され得る、１つ若しくは２つ以上の記憶デバイスを更に備え得る。そのようなデータ記憶装置は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックメモリ、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、データ記憶レジスタ、及び／又はデジタル情報を記憶する任意のデバイスを備え得る。制御回路が、ハードウェア及び／又はソフトウェア状態機械、アナログ回路、デジタル回路、並びに／若しくは論理回路を備える、実施形態では、任意の関連動作命令を記憶するデータ記憶デバイス／レジスタは、状態機械、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は論理回路を備える回路内に埋め込まれるか、又はその外部にあり得ることに留意されたい。
制御回路２１１、２５１は、本図のうちの１つ若しくは２つ以上に例解され、かつ／又は本明細書に記載されたステップ及び／又は機能のうちの少なくともいくつかに対応する、ハードコード化及び／又は動作命令を記憶する、及び／又はそれらを記憶するように構成されたコンピュータ可読媒体を備え得る。そのようなコンピュータ可読媒体は、いくつかの事例では、製造物品に含めることができる。制御回路２１１／２５１は、完全にローカルに維持／配設され得るか、又は少なくとも部分的に遠隔に位置し得る（例えば、ローカルエリアネットワーク及び／又はワイドネットワークを介して間接的に通信可能に結合されている）。制御回路２１１、２５１のうちのいずれかは、以下に記載されるように、図１５－１及び図１５－２に示すプロセスを含む、本明細書に開示される様々なプロセスの任意の態様を実行するように構成され得る。
ロボットシステム１０に関して、制御回路２１１の少なくとも一部分は、ロボットシステム１０の基部２５、カラム１４、及び／若しくはコンソール１３、並びに／又はロボットシステム１０に通信可能に結合された別のシステムと統合され得る。制御システム５０に関して、制御回路２５１の少なくとも一部分は、制御システム５０のコンソール基部５１及び／又はディスプレイユニット５６と統合され得る。機能的制御回路又は関連機能の本明細書における任意の記載はまた、ロボットシステム１０、制御システム５０、若しくはそれらの任意の組み合わせで、及び／又は、開示された実施形態のいずれかによる、シャフト型器具（例えば、内視鏡）のハンドル／基部と関連付けられた制御回路など、少なくとも部分的に１つ若しくは２つ以上の他のローカル若しくは遠隔システム／デバイスで具現化されると理解され得ることを理解されたい。
図４－１を更に参照すると、制御システム５０は、医療処置を実行することにおいて医師５又は他者を支援するように構成された様々なＩ／Ｏ構成要素２５８を含むことができる。例えば、入力／出力（input/output、Ｉ／Ｏ）構成要素２５８は、ユーザ入力が、患者７内でスコープ４０及び／又はバスケットシステムを制御／ナビゲートすることを可能にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、例えば、医師５は、制御システム５０及び／又はロボットシステム１０に入力を提供することができ、そのような入力に応答して、制御信号をロボットシステム１０に送信して、スコープ４０及び／又はカテーテルバスケットシステム３０を操作することができる。制御システム５０は、処置に関する様々な情報を提供するために１つ又は２つ以上のディスプレイデバイス５６を含み得る。例えば、ディスプレイ５６は、スコープ４０及び／又はバスケットシステム３０に関する情報を提供し得る。例えば、制御システム５０は、スコープ４０によって捕捉されたリアルタイム画像を受信し、ディスプレイ５６を介してリアルタイム画像を表示することができる。追加的又は代替的に、制御システム５０は、患者７と関連付けられた医療モニタ及び／又はセンサから信号（例えば、アナログ、デジタル、電気、音響／音波、空気圧、触覚、油圧など）を受信することができ、ディスプレイ５６は、患者７の健康又は環境に関する情報を提示することができる。かかる情報は、例えば、心拍数（例えば、ＥＣＧ、ＨＲＶなど）、血圧／血流速度、筋肉生体信号（例えば、ＥＭＧ）、体温、血液酸素飽和度（例えば、ＳｐＯ２）、ＣＯ２、脳波（例えば、ＥＥＧ）、環境及び／又は局所若しくは中核体温に関する情報など、医療モニタを介して表示される情報を含み得る。
システム１００の様々な構成要素は、ネットワーク上で相互に通信可能に結合することができ、これは、無線及び／又は有線ネットワークを含むことができる。例示的なネットワークは、１つ又は２つ以上のパーソナルエリアネットワーク（personal area network、ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（local area network、ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（wide area network、ＷＡＮ）、インターネットエリアネットワーク（Internet area network、ＩＡＮ）、セルラネットワーク、インターネット、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ボディエリアネットワーク（body area network、ＢＡＮ）などを含む。例えば、図４－１のシステムの様々な通信インターフェースは、無線及び／又は有線ネットワーク接続上などで、１つ又は２つ以上のデバイス／センサ／システムと通信するように構成され得る。いくつかの実施形態において、様々な通信インターフェースは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、近距離無線通信（near field communication、ＮＦＣ）などの無線技術を実装することができる。更に、いくつかの実施形態では、システム１００の様々な構成要素は、１つ又は２つ以上の支持ケーブル、管などを介して、データ通信、流体交換、電力交換などのために接続することができる。
制御システム５０及び／又はロボットシステム１０は、１つ若しくは２つ以上のボタン、キー、ジョイスティック、ハンドヘルドコントローラ（例えば、ビデオゲーム型コントローラ）、コンピュータマウス、トラックパッド、トラックボール、制御パッド、並びに／又は手のジェスチャ及び指のジェスチャを捕捉するセンサ（例えば、モーションセンサ若しくはカメラ）など任意のタイプのユーザ入力（及び／又は出力）デバイス若しくはデバイスインターフェース、タッチスクリーン、並びに／又はそのためのインターフェース／コネクタを備え得る、特定のユーザ制御（例えば、制御５５）を含むことができる。そのようなユーザ制御は、それぞれの制御回路に通信可能に及び／又は物理的に結合される。いくつかの実施形態において、ユーザは、本明細書に記載されるように、ロボットシャフト回転／ロールを指令するために、ユーザ制御５５を係合し得る。
図４－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、図１～図３の医療システムのいずれかにおいて実装され得るスコープ５１９及びバスケット３０デバイス／アセンブリ５１９を含む医療システム構成要素を図示する。いくつかの実施形態において、スコープアセンブリ５１９は、内視鏡４０に結合されたハンドル又は基部３１を含む。例えば、内視鏡（すなわち、「スコープ」又は「シャフト」）は、１つ若しくは２つ以上のライト４９及び１つ若しくは２つ以上のカメラ又は他の撮像デバイス４８を含む、細長いシャフトを含むことができる。スコープ４０は、スコープ４０の長さにわたり得る、１つ又は２つ以上の作業チャネル４４を更に含むことができる。いくつかの実施形態において、そのようなチャネルは、スコープ４０を通して細長いバスケットワイヤ／タインのためのアクセスを提供するために利用され得る。
バスケットアセンブリ３０は、１つ又は２つ以上のワイヤタイン３６から形成されたバスケット３５を備えることができる。例えば、バスケットシステム３０は、バスケットシース３７内にその長さにわたって配設された４つのワイヤタインを備え得、タインはシース３７の遠位端から突出してバスケット形状３５を形成する。タイン３６は、シース３７の近位端から更に延在する。タイン３６は、ある程度の摩擦抵抗を受けて、バスケットシース３７内で摺動可能であるように構成され得る。タイン３６及びシース３７は、バスケットカートリッジ構成要素３２のそれぞれのアクチュエータ１９５に結合され得る。バスケットカートリッジ３２は、スコープアセンブリ５１９のハンドル部分／構成要素３１に物理的に及び／又は通信可能に結合され得る。ハンドル構成要素３１は、手動で、若しくはロボット制御を通してバスケット及び／又はスコープ制御を支援するために使用されるように構成され得る。
スコープアセンブリ５１９は、電力インターフェース７９を通して電力供給され得、かつ／又は制御インターフェース７８を通して制御され得、それらの各々又は両方は、ロボットシステム１０のロボットアーム／構成要素と連動し得る。スコープアセンブリ５１９は、圧力及び／又は他の力読み取りセンサなど、１つ若しくは２つ以上のセンサ７２を更に備え得、センサ７２は、アクチュエータ１９５及び／又はスコープ／バスケットシステム５１９の他の結合器のうちの１つ若しくは２つ以上において／によって経験される力を示す信号を生成するように構成され得る。
スコープアセンブリ５１９は、シャフト４０をその軸線を中心にロールさせる（例えば、その基部／近位端でシャフトの軸線を中心にロールさせる）ための特定の機構を含む。例えば、シャフト４０は、その近位部分にロールギア構成要素４５と関連付け得る。そのようなロールギア４５は、スコープアセンブリ５１９のハンドル３１と関連付けられたアクチュエータ構成要素に噛合又は係合するように構成された１つ若しくは２つ以上の歯又は他の特徴を有し得る。スコープアセンブリシャフト４０は、ハンドル３１と関連付けられた１つ又は２つ以上のアクチュエータ構成要素（例えば、ギア、ベルト、軸など）を使用してロールギア４５を作動させることによって、ロール／回転され得る。いくつかの実施形態において、スコープ／シャフト４０は、シャフトの屈曲からのシャフトの近位部分／近位端上の歪みを低減するように、及び／又はシャフトの近位部分における屈曲角を低減するように構成された、ゴム円錐又は他の形体／材料を含み得る、歪み緩和構成要素４３を含む。
シャフト４０のロールギア４５は、ハンドル３１のハウジング８０内に少なくとも部分的に配設され得る。更に、ロールギア４５及びシャフト４０のロール／回転を引き起こすように構成された追加の構成要素は、ハウジング８０内に少なくとも部分的に配設され得る。いくつかの実施形態において、ハンドル３１は、ロボットエンドエフェクタ及び／又はそれと関連付けられたアダプタの駆動出力部に係合したときに軸線を中心に回転するように構成された駆動入力部を備え得る、外部からアクセス可能／作動可能なロール軸８５と関連付けられている。いくつかの実施形態において、ロール軸８５は、ロールギア４５及び／又はシャフト４０の軸線に対して横方向である、直交する、及び／又は垂直である軸線を有する。したがって、ハンドル３１は、ロール軸８５の回転をロールギア４５の軸線と平行である軸線に伝える／転換するように構成され得る角度転換ギア８９を更に含み得る。角度転換ギア８９は、例えば、ロール軸８５又はロールギア４５と噛合係合するベベルギアであり得る。回転／ロール伝動器８３は、ロール軸８５とロールギア４５との間のある種の直接的又は間接的な物理的結合器を通して、ロール軸８５の回転をロールギア４５の回転に伝えるように構成され得る。例えば、ロール伝動器８３は、１つ又は２つ以上のベルト、ケーブル、ロッドなどを備え得る。いくつかの実施形態において、ロール軸８５は、ハンドル３１の下側の開口を介してアクセス可能である。
スコープアセンブリは、ロール軸キャッチ又はロック手段／機構９０を更に含むことができ、これは、そのキー構成要素９５がロール軸８５の嵌合特徴に係合されるロック構成をとるように、又はキー構成要素９５がロール軸８５の嵌合特徴に係合されないロック解除位置をとるように作動するように構成された構造体を備え得る。ロール軸キャッチ９０は、ロール軸９０の本体及び／又はキー特徴９５と一体の形体であり得る、アクチュエータ構成要素９１を更に含み得る。アクチュエータ９１は、ハウジング８０内の開口又は他のアクセス部８１を通してアクセス可能であり得、アクセス部８１は、ハンドル３１及び／又はハウジング８０の外部からロール軸キャッチアクチュエータ９１の作動を可能にする。スコープアセンブリ５１９の様々な構成要素は、以下でより詳細に記載される。
スコープロール
図５は、１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の泌尿器系の部分に配設された尿管鏡４０を図示する。上で言及されるように、尿管鏡処置は、ヒトの尿管内の異常を調査し、かつ／又は同異常を治療するために実施することができる。例えば、尿管鏡処置は、腎臓結石を治療及び／又は除去するために実施することができる。そのような処置は、少なくとも部分的に手動で実施され得、及び／又は少なくとも部分的にロボット技術を使用して実行され得る。例えば、特定の内視鏡処置のためのロボットデバイス及び／又はシステムの使用は、厳密に手動の処置と比較して、相対的に高い精度、制御、及び／又は協調を提供することができる。いくつかの実施形態において、スコープ４０は、バスケットデバイス３０（例えば、バスケット構成要素３５）をスコープ４０の遠位端で動作領域に展開するための作業チャネル４４を含む。
図５は、１つ又は２つ以上の実施形態による、患者の泌尿器系の部分に配設された尿管鏡４０を図示する。上で言及されるように、尿管鏡処置は、ヒトの尿管内の異常を調査し、かつ／又は同異常を治療するために実施することができる。例えば、尿管鏡処置は、腎臓結石を治療及び／又は除去するために実施することができる。そのような処置は、少なくとも部分的に手動で実施され得、及び／又は少なくとも部分的にロボット技術を使用して実行され得る。例えば、特定の内視鏡処置のためのロボットデバイス及び／又はシステムの使用は、厳密に手動の処置と比較して、相対的に高い精度、制御、及び／又は協調を提供することができる。いくつかの実施形態において、スコープ４０は、バスケットデバイス３０（例えば、バスケット構成要素３５）をスコープ４０の遠位端で動作領域に展開するための作業チャネル４４を含む。
スコープ／シャフト（例えば、内視鏡／尿管鏡）４０は、解剖学的構造の画像を捕捉するために患者の解剖学的構造に挿入され、及びその１つ又は複数の作業チャネルを使用して特定のタスクを実行するように構成されている、管状かつ可撓性の医療用シャフト／器具を備え得る。いくつかの実施形態では、スコープ４０は、光学カメラなど撮像デバイス４８を含むことができる、光学アセンブリ及びスコープ４０の遠位端４２へ／から信号を伝達するためのワイヤ及び／又は光ファイバを収容することができる。スコープ４０は、ＬＥＤ又は光ファイバ光源／レンズなどの光源４９を更に含むことができる。
スコープシャフト４０は、アクセスシース１９０を通して標的場所に前進させられ得る。アクセスシース１９０は、尿管６３を通して、腎盂７１及び／又は腎盂尿管移行部７１付近の位置まで前進させられ得る。アクセスシース１９０の遠位端は、尿管６３及び／又は腎盂７１内の位置に留置され得る。アクセスシース１９０は、その特定の部分内で多少蛇行し得る尿路経路によって許容される範囲で、可能な限り腎臓の解剖学的構造内の奥に配置され得る。概して、アクセスシース１９０は、スコープ４０が関節運動され得る程度まで関節運動可能でない場合があり、したがって、アクセスシース１９０を腎臓にナビゲート／駆動することは実用的でない場合がある。
スコープ４０は、スコープ４０がヒトの解剖学的構造内で操縦され得るように、スコープ４０の少なくとも遠位部分２３０に対してなど、関節運動可能な場合がある。いくつかの実施形態において、スコープ４０は、例えば、ＸＹＺ座標移動、並びにピッチ、ヨー、及びロールを含む、６自由度で関節運動されるように構成されている。スコープ４０の特定の位置センサ（例えば、電磁センサ）は、実装される場合、それらが生成／提供する位置情報に関して同様の自由度を有し得る。
ロボット実装形態の場合、ロボットシステムのロボットアームは、スコープ４０を操作するように構成される／構成可能であり得る。例えば、器具デバイスマニピュレータ（例えば、スコープハンドル）は、ロボットアームのエンドエフェクタに結合されることができ、細長い移動部材を使用してスコープ４０を操作することができる。細長い移動部材は、１つ若しくは２つ以上のプルワイヤ（例えば、プル若しくはプッシュワイヤ）、ケーブル、ファイバ、及び／又は可撓性シャフを含み得る。例えば、ロボットアームは、スコープ４０に結合された複数のプルワイヤ（図示せず）を作動させて、スコープ４０の先端４２を偏向させるように構成され得る。プルワイヤは、ステンレス鋼、ケブラー、タングステン、炭素繊維、及び同等物などの金属及び非金属材料などの任意の好適な又は望ましい材料を含み得る。いくつかの実施形態において、スコープ４０は、細長い移動部材によって加えられた力に応答して、非線形挙動を示すように構成されている。非直線的挙動は、スコープの剛性及び圧縮性、並びに異なる細長い移動部材間の緩み又は剛性の変動性に基づき得る。
カメラ／撮像デバイス４８を使用して、腎臓７０の内部杯など、内部解剖学的空間の画像を捕捉することができる。スコープ４０は、発光ダイオードなどの近位に位置する光源からスコープの遠位端４２に光を運ぶための光ファイバを収容するように更に構成され得る。いくつかの実施形態において、スコープ４０は、それぞれ、図１、図２、及び図３に示すロボットシステム１００、１０１、及び１０４と１つ又は２つ以上の点で同様のロボットシステムによって制御されるように構成されている。
いくつかの実施形態において、シャフト（例えば、スコープ）４０は、センサ位置データを生成し、かつ／又は別のデバイスに送信し、あるいは電磁場に検出可能な歪み又はシグネチャを生成するように構成されているセンサを含む。センサ位置データは、医療用器具４０（例えば、その遠位端４２）の位置及び／若しくは配向を示すことができ、かつ／又は医療用器具の位置／配向を判定／推定するために使用することができる。例えば、センサ（「位置センサ」と称されることもある）は、導電性材料のコイルを有する電磁（ＥＭ）センサ、又はアンテナの他の形体／実施形態を含むことができる。
本開示の実施形態は、ロボットで制御されたシャフトロールの実装、及び器具がロボットシステムからドッキング解除されたときのシャフトロール機能のロックに関する。そのようなロボットシャフトロールは、限定された回転の角度に制限されることができ、それは、器具損傷を防止することができる。医療用器具及び／又はそのハンドルが、ロボットエンドエフェクタ及び／又はそれと関連付けられたアダプタ（例えば、滅菌アダプタ）構成要素からラッチ解除され、ドッキング解除され、又は別様に分離されるときに、医療用器具及び／又はそのハンドルは、「ロボットから離れている」とみなされ得、一方、医療用器具及び／又はそのハンドルが、ロボットエンドエフェクタ及び／又はそれと関連付けられたアダプタ（例えば、滅菌アダプタ）構成要素にラッチされ、ドッキングされ、又は別様に結合されるときに、医療用器具及び／又はそのハンドルは、「オンロボット」であるとみなされ得る。
器具基部／ハンドル３１は、ロボットエンドエフェクタ６に取り付ける、搭載する、又は別様に接続若しくは結合されるように構成され得る。例えば、ロボットアームは、エンドエフェクタ及び／又は滅菌アダプタを備える器具駆動機構／アセンブリを含むことができ、器具基部／ハンドル３１は、器具駆動機構／アセンブリに取り付けられることができる。器具駆動機構は、医療用器具１９を操作するために、器具基部／ハンドル３１上の対応する駆動入力部に係合して作動させるように構成された駆動出力部を含むことができる。例えば、ロボットエンドエフェクタ６の１つ又は２つ以上の駆動出力部は、本明細書で詳細に記載されるように、シャフトロールを制御するように構成され得る。エンドエフェクタの駆動出力部は、エンドエフェクタの駆動出力部からアダプタの駆動出力部に駆動トルクを伝達するように構成されているアダプタ（例えば、滅菌アダプタ）の１つ又は２つ以上の駆動結合部に結合され得る。本明細書におけるロボットエンドエフェクタ及び／又は駆動出力部又はその他の特徴への言及は、エンドエフェクタに連結されたアダプタ（例えば、滅菌アダプタ）及び／又はアダプタの駆動出力部を指すと理解され得る。例えば、エンドエフェクタ上への器具のドッキングの記載は、アダプタがエンドエフェクタに結合されているときのアダプタ上への器具のドッキングを指すと理解されたい。
いくつかの構成において、医療用器具１９の細長いシャフト４０は、器具ハンドル３１と器具フィーダ１１との間、及び／又は関連するロボットアーム間にサービスループ４３を形成するように配列される。サービスループ４３は、器具基部３１／ハンドルとフィーダデバイス１１との間のシャフト４０の長さを含み得る。シャフト４０の長さが器具基部／ハンドル３１とフィーダデバイス１１との間の距離Ｄａ（図１参照）を超えると、シャフト４０は、垂れ下がり（及び／又は側面に）、器具基部／ハンドル３１とフィーダデバイス１１との間にサービスループ４３が形成され得る。サービスループ４３は、より速いシャフト４０の挿入及び／又は後退を可能にするために使用され得るシャフト４０における緩みを提供することができる。例えば、挿入中に、サービスループ４９における緩みは、対処され得る（サービスループ４９を短縮する又は収縮する）。後退中に、サービスループ４９は、生成され得る（長さにおいて増加する又は拡大する）。
スコープ４０は、第１の／一次平面Ｐｐ内の１つ又は２つの方向に偏向可能であり得る。スコープ４０はまた、一次平面Ｐｐに直交し得る第２の／二次平面Ｐｓにおいて１つ又は２つの方向に偏向可能であり得る。例えば、それは、スコープ４０の少なくとも遠位部２３０が、特定の前方又は後方に向いた杯などの所望のエリアに到達するように、２つ以上の平面において偏向可能であることが望まれ得る。一次偏向面Ｐｐ及び二次偏向面Ｐｓが特定構成において示されているが、図示された二次平面Ｐｓは、一次平面Ｐｐであり得、逆もまた同様であることを理解されたい。
いくつかの実施形態において、スコープ４０は、遠位関節部２３０を備える。１つ若しくは２つ以上のケーブル、プルワイヤ、又はプルワイヤセグメントは、シャフト４０の外面に沿ってわたることができる。追加的に、１つ又は２つ以上のケーブルは、シャフト４０の中央管腔に沿ってわたることができる。１つ又は２つ以上のケーブルの操作は、関節部２３０の作動又は偏向をもたらす。１つ若しくは２つ以上のケーブルの操作は、器具基部／ハンドル３１内に位置決めされるか、又はそれに接続される、１つ若しくは２つ以上の器具ドライバを介して制御され得る。
器具基部／ハンドル３１は、概して、器具ドライバの取付け表面上で１つ又は２つ以上のトルクカプラと往復嵌合するように設計された１つ又は２つ以上の機械的入力部（例えば、レセプタクル、プーリ、スプール、雌型入力部など）を有する取付けインターフェースを含むことができる。器具ハンドル３１は、複数の駆動入力部を含むことができる。複数の制御ケーブルは、複数の駆動入力部に結合され、可撓性シャフト４０に沿って延在することができる。複数の駆動入力部は、医療ロボットシステムからの駆動出力部に応答して、複数のプルワイヤ又は制御ケーブルに張力を制御又は加えるように構成され得る。
解剖学的構造を通してスコープ４０をナビゲートするために、スコープ４０の関節部２３０は、一次平面Ｐｐにおいてで偏向可能であることができる。関節部２３０の遠位部は、二次平面Ｐｓ内で２つの方向において更に偏向可能であり得る。したがって、関節部２３０の遠位部は、２つの平面及び４つの方向（例えば、左／右及び上／下）において偏向可能であり得る。スコープ４０の曲げ半径は、二次平面Ｐｓ（例えば、いずれかの方向において１８０°以下）におけるよりも、一次平面Ｐｐ（例えば、いずれかの方向において最大２７０°以上）において大きくなり得る。したがって、これは、腎臓７０の腎杯網内でスコープ４０の関節部分２３０の到達範囲を最大化するために、一次平面Ｐｐが腎臓の平面Ｐｋと位置合わせされることが望ましくあり得る。医師は、エンドエフェクタ６にドッキングする前に、ハンドル３１の手動操作を通して、そのような位置合わせを手動で達成しようとし得る。手動位置合わせの後、医師は、例えば、約９０°のシャフトのロール／回転をもたらし得る、ハンドル３１をエンドエフェクタ６上にドッキングし得る。本開示の実施形態は、いくつかの実装形態において、ハンドル３１のドッキング後に自動的に実行され得る、ロボットロール制御を通したそのような位置合わせ外の回転／ロールについての補償を可能にする。
本開示の態様によるロボットロール制御は、少なくともその近位端で、細長いシャフト４０の長手方向軸線を中心とする器具ハンドル３１に対する細長いシャフト４０の回転を伴うことができる。本明細書における記載又はその軸線を中心としたシャフトロール／回転は、少なくともシャフトの近位端又は部分での、その軸線を中心としたシャフトの回転を指すと理解されたい。ハンドル３１に対するシャフト４０の回転は、患者の上下平面であり得る、腎臓の平面Ｐｋ内にシャフト４０を位置合わせさせるように動作可能であり得る。例えば、腎臓７０は、形状、サイズ、及び構成において可変的であり得るが、上極、中極、及び下極を有する略平面構造体として概略で一般化可能である。これらの極の各々から、前方又は後方を指す一連の杯をステムする。スコープ４０は、関節部２３０を標的腎杯の方向と位置合わせさせるように回転／ロールされ得る。
図６は、１つ又は２つ以上の実施形態による、ロボットアーム１２と関連付けられた器具デバイスマニピュレータアセンブリ１５０の分解図を示す。器具デバイスマニピュレータアセンブリ１５０は、ロボットアーム１２の遠位端と関連付けられたエンドエフェクタ６を含む。器具マニピュレータアセンブリ１５０は、シャフト型器具１９のハンドル３１を更に含む。器具ハンドル３１は、内視鏡又は他のシャフト型器具のような、それと関連付けられたシャフト構成要素をロール／回転させるための機械的（及び／又は電気的）手段を組み込むことができる。上配向及び下配向の表面、プレート、面、構成要素、及び／又は他の特徴若しくは構造体の本明細書における記載は、（示される傾転され、分解された配向ではなく）組み立てられたときの図６に示す器具デバイスマニピュレータアセンブリ１５０の特定の配向を参照して理解され得る。すなわち、エンドエフェクタ６は、概して、ある範囲の方向及び配向に面する及び／又は配向されるように構成可能であり得るが、便宜上、本明細書におけるそのような構成要素（及びそれに直接又は間接的に取り付けられる／ラッチされる構成要素／デバイス）の記載は、図６に示すエンドエフェクタ６の略垂直に面する配向の文脈内であり得る。
いくつかの実施形態において、器具デバイスマニピュレータアセンブリ１５０は、エンドエフェクタ６に搭載可能であり、エンドエフェクタ６と器具ハンドル３１との間にドライバインターフェースを提供するように構成されたアダプタ構成要素８を更に含む。アダプタ８及び／又は器具ハンドル３１は、ロボットアーム１２から除去可能又は着脱可能であり得、いくつかの実施形態において、モータなどのあらゆる電気機械部品を欠き得る。この二分は、医療処置において使用される医療用器具を滅菌する必要性、並びに医療用器具の複雑な機械的アセンブリ及び敏感な電子機器に起因して高価な資本設備を十分に滅菌することができないことによって引き起こされ得る。したがって、器具ハンドル３１及び／又はアダプタ８は、個々の滅菌又は廃棄のために、エンドエフェクタ６（したがって、システム）から取り外され、除去され、かつ交換されるように設計され得る。対照的に、エンドエフェクタ６は、いくつかの場合において、交換又は滅菌される必要はなく、保護のために（例えば、ドレープ３０１を使用して）覆われ得る。
いくつかの実施形態において、アダプタ８は、空気圧、電力、電気信号、及び／又は光信号をロボットアーム１２及び／又はエンドエフェクタ６から器具ハンドル３１に伝達するためのコネクタを含むことができる。ロボットアーム１２は、結合された器具ハンドル３１を治療部位の内外に前進／挿入又は後退させることができる。いくつかの実施形態において、器具ハンドル３１は除去され、異なるタイプの器具で置き換えられ得る。ロボットアーム１２のエンドエフェクタ６は、アダプタ８、器具ハンドル、及び／又はシャフト４０の構成要素に接続及び／又は位置合わせするように構成された様々な構成要素／要素を含むことができる。例えば、エンドエフェクタ６は、医療用器具を制御／関節運動させるための駆動出力部３０２（例えば、係合特徴を有する駆動スプライン、ギア、又は回転可能ディスク）、医療用器具からデータを読み取るためのリーダ３０４（例えば、医療用器具からシリアル番号を読み取るための無線周波数識別（radio-frequency identification、ＲＦＩＤ）リーダ）、器具ハンドル３１及び／又はアダプタ８をエンドエフェクタ６に取り付けるための１つ若しくは２つ以上の締結具３０６、患者に手動で取り付けられる器具（例えば、アクセスシース）と位置合わせするための、及び／又はデバイスマニピュレータアセンブリ１５０の前面を画定するためのマーカ３０８を含むことができる。いくつかの実施形態において、アダプタ８の一部分（例えば、プレート）３１５は、エンドエフェクタ６に結合されたときに、アダプタ８及び／又はエンドエフェクタ６のうちの１つ又は２つ以上の他の構成要素とは独立して回転／スピンするように構成され得る。アダプタ８は、ハンドル３１の対応する入力部６０２と嵌合／結合するように構成された１つ又は２つ以上の出力部３０９を含むことができる。
いくつかの構成において、プラスチックシートなどの滅菌ドレープ３０１は、ロボットアーム１２と器具ハンドル３１との間に滅菌バリアを提供するために、エンドエフェクタ６とアダプタ８との間に配設され得る。例えば、ドレープ３０１は、エンドエフェクタ６からアダプタ８への機械的トルクの伝動を可能にするようにそのような方式でアダプタ８に結合され得る。アダプタ８は、概して、アダプタ８自体が滅菌バリアを提供するように、その作動構成要素の周囲にシールを維持するように構成され得る。アダプタ８及び／又はデバイスマニピュレータアセンブリ（すなわち、「ロボットマニピュレータ」又は「ロボットマニピュレータアセンブリ」）１５０のより多くの他の構成要素に結合されたドレープ３０１の使用は、ロボットアーム１２と手術野との間に滅菌バリアを提供し得、それによって、滅菌手術野におけるアーム１２と関連付けられたロボットカートの使用を可能にする。エンドエフェクタ６は、ロボットアーム１２のエンドエフェクタ６上に装填され得、及び／又はそこから除去され得る、様々なタイプの滅菌アダプタに結合されるように構成され得る。アーム１２がプラスチックで覆われた状態で、医師及び／又は他の技師は、処置中にアーム１２及び／又はロボットカートの他の構成要素（例えば、スクリーン）と相互作用し得る。ドレーピングは、設備のバイオハザード汚染に対して更に保護し、及び／又は処置後の清掃を最小限にし得る。
器具ハンドル３１は、器具ハンドル３１のハウジング８０の下面３３６上に複数の駆動入力部６０２、８７を含むことができる。図示された実施形態において、駆動装置３１は、３つの駆動入力部６０２、８７を含むが、他の実施形態において、別の数の駆動入力部が含まれ得る。駆動入力部は、器具ハンドル３１の下側嵌合面３３６に沿って離間した固定位置にあることができ、これにより、駆動入力部６０２、８７を、モジュール式使用して様々な他の器具を取り付けるように設計されている、対応する嵌合面に沿った離間した固定位置にあり得る、エンドエフェクタ６の対応する駆動出力部３０２に結合することが容易になる。ハンドル３１は、アダプタ８及び／又はエンドエフェクタ６の対応する構造体に物理的に結合するためのラッチクリップ７１９又は他のラッチ特徴／手段を含むことができる。
器具ハンドル３１内の機械的アセンブリは、駆動入力部６０２がシャフト４０の関節運動を駆動するために使用されることを可能にすることができ、一方、駆動入力部８７は、シャフト４０のロールを駆動するために使用され得る。駆動入力部６０２、８７の各々は、エンドエフェクタ６上の対応する駆動出力部３０２に係合するように構成され得る。例えば、各駆動入力部は、スプラインとして構成されている駆動出力部と嵌合するように構成されたレセプタクルを備えることができる。駆動入力部及び駆動出力部は、これらの間で運動を伝達するために係合するように構成することができる。したがって、駆動出力部を回転させて、駆動入力部の対応する回転を引き起こし、器具ハンドル３１の様々な機能を制御することができる。
本明細書における「器具デバイスマニピュレータアセンブリ」、「器具マニピュレータアセンブリ」、「マニピュレータ」、「マニピュレータアセンブリ」、並びにそれらの他の変形への言及は、ロボットアーム、ロボットアームのエンドエフェクタ、ロボットエンドエフェクタに結合されるように構成されたアダプタ、エンドエフェクタ及び／若しくはアダプタに結合されるように構成された器具基部／ハンドル、並びに／又は器具基部／ハンドルと関連付けられた他のアクチュエータ構成要素、手段、及び／若しくは機構を含む、図６に示すアセンブリ１５０の構成要素の任意のサブセットを指すことができる。更に、本明細書における「アクチュエータ」への言及は、アセンブリ１５０の構成要素に係合された、結合された、又は別様にそれによって作動可能な器具／構成要素の移動に直接又は間接的に影響を及ぼす、又はそれを引き起こす、図６に示すアセンブリ１５０の任意の構成要素を指すことができることを理解されたい。例えば、本明細書に開示される実施形態によると、「アクチュエータ」は、以下のデバイス又は構成要素、フィードローラ、シャフト作動ホイール／ローラ、フィードローラチャネル、器具フィーダ駆動入力部、アダプタ駆動出力部、アダプタ駆動入力部、プーリ、ベルト、ギア、ペグ、ピン、エンドエフェクタ駆動出力部、及び／又はそれらの作動を引き起こすように構成される構造体及び／又は制御回路の任意のセット又はサブセットを備え得る。例えば、アクチュエータは、その動きが、アクチュエータと統合されているか、若しくは分離されているかにかかわらず、別の構成要素、デバイス、若しくは構造体において対応する動きを引き起こすように構成された任意の構成要素、デバイス、又は構造体であり得る。
図７Ａ、図７Ｂは、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、ロボットシャフトロールを実装するように構成された器具ハンドルの断面斜視図を示す。シャフトロールがシャフト及び／又はハンドルの手動ロールに限定される特定の解決策とは異なり、本開示のいくつかの実施形態は、有利には、１つ若しくは２つ以上の機械的ギア及び／又は他の回転－並進手段／機構を使用して実施され得るロボットシャフトロール制御を、可能にする。
ハンドル３１は、器具のシャフト４０がロボットでロール／回転することを可能にする１つ又は２つ以上の機構と関連付けられている。例えば、そのような機構は、ロボットエンドエフェクタ出力駆動の回転をハンドル／基部３１に伝達し、更に、ベルト８３又は他の回転伝動器構成要素を介してシャフト４０の基部（例えば、近位端）４５に伝達するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ベベルギア又は他の角度転換ギア／構成要素８９は、ベルト８３に取り付けられ得、それによって、ロール軸／ギア８５及び／又はシャフトギア４５のうちの少なくとも１つに取り付けられ得る。ベベルギア８９は、軸／ベルトギア８５の回転を９０°又は他の角度だけ変換して得、シャフトギア４５との噛合係合を可能にし、シャフトギア４５を回転させ、それによってシャフト４０をロールさせることができる。
細長いシャフト４０の近位端は、器具ハンドル／基部３１から延在する。いくつかの実施形態において、細長いシャフト４０は、可撓性シャフト及び／又は関節運動シャフトを含む。上述したように、プルワイヤ（図示せず）は、ハンドル３１及び細長いシャフト４０内に又はそれらの上に含められ、細長いシャフト４０の関節運動を制御することができる。ハンドル３１は、シャフト４０の手動制御及びロボット制御の両方を可能にするように構成されている。例えば、器具ハンドル３１は、手動制御を提供するために物理的に保持され、手動で操作され、及びロボット制御を提供するために器具駆動機構に結合されるように構成され得る。いくつかの実施形態において、滅菌アダプタは器具ハンドル３１と器具駆動機構（例えば、ロボットエンドエフェクタ又は他のロボットマニピュレータ）との間に位置決めされ、医療処置中に滅菌野を維持することができる。
図示するように、器具ハンドル３１は、本明細書に記載されるロール制御構成要素／機構のうちの１つ又は２つ以上を収容し得る、ハウジング８０を含む。器具ハンドル３１のハウジング８０は、ユーザ／施術者の手にある器具ハンドルに人間工学的適合を提供するように、及び／又は別の器具をそれに結合することを可能にするために成形され得る。例えば、ハウジング８０の形状は、本開示の態様によるシャフト４０を手動でロールさせるためなど、手動制御中に器具ハンドル３１をより容易に又は快適に保持することを可能にすることができる。更に、ハウジング８０の形状は、ハンドル３１が別の器具／デバイス（例えば、バスケット又はレーザ処理カートリッジ）による使用のために物理的に結合／ラッチされるアダプタ及び／又はエンドエフェクタと関連付けられた１つ若しくは２つ以上のロボット駆動出力部へのアクセス（例えば、阻止しない）を提供することができる。器具ハンドル３１は、医療用器具システムの１つ又は２つ以上の器具（例えば、内部制御回路）に電力供給するために電力ユニットに接続するための電力アクセスポート７１４を含むことができる。電力アクセスポート７１４は、シャフト４０に電気的及び／又は視覚的接続を提供するように構成され得る。
いくつかの実施形態において、器具ハンドル３１は、シャフト歪み緩和形体４３によって制御可能な手動ロール入力部を含む。いくつかの実施形態において、細長いシャフト４０は、シャフト出口歪み緩和形体４３を通って、ハンドル３１のハウジング８０内に延在する。シャフト出口歪み緩和形体４３は、細長いシャフトが器具ハンドル３１に対して回転することを可能にするように構成され得る。図示するように、シャフト出口歪み緩和形体４３は、ハウジング８０に対して回転することができるツイスト可能又は回転可能なハンドル又は把持部であることができる。例えば、シャフト歪み緩和形体４３は、時計回り及び／又は反時計回りの動きで回転することができる。シャフト４０は、シャフト歪み緩和形体４３の回転がシャフト４０の回転を引き起こすように、シャフト出口歪み緩和形体４３に対して回転で固定され得る。シャフト４０の回転は、歪み緩和形体４３の対応する動きと同じ方向であり、それと等しい／一致することができるが、これは全ての実施形態においてそうである必要はない。シャフト４０は、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１１０、少なくとも１２０、少なくとも１３０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１７０、少なくとも１８０、少なくとも１９０、少なくとも２００、少なくとも２１０、少なくとも２２０、少なくとも２３０、少なくとも２４０、少なくとも２５０、少なくとも２６０、少なくとも２７０、少なくとも２８０、少なくとも２９０、少なくとも３００、少なくとも３１０、少なくとも３２０、少なくとも３３０、少なくとも３４０、少なくとも３５０、又は少なくとも３６０度だけ、両方の回転方向へ回転（例えば、ロール）することが許容され得る。そのようなロールは、図１０－１、図１０－２、図１０－３、及び図１０－４に関して以下に詳細に記載されるロール軸回転限定特徴／機構によって限定され得る。
歪み緩和特徴４３は、図示するように、テーパ状円錐の形状におけるゴム又は他の少なくとも部分的に弾性／可撓性材料を含み得る。そのような円錐は、シャフト４０のロール位置を示す視覚表示及び／又は手動／触覚係合特徴を提供し得る、円周頂点４７を有し得る。例えば、頂点４７は、シャフトが回転するにつれてシャフトの軸線を中心に回転し得る。頂点特徴によって少なくとも部分的に提供され得るような円錐の形体は、シャフト４０を手動で回転させるためのユーザによる手動操作のための操作表面を提供することができる。概して、円錐４３の頂点４７と、例えば、ハンドル３１の側面部分７４７又は他の部分との位置合わせは、シャフト４０がホーム（例えば、ゼロ／ロック）位置に回転で位置合わせされることと関連付けられることができる。いくつかの実施形態において、頂点４７は、カメラ及び／又はシャフト４０の作業チャネルと位置合わせされ得る。いくつかの実施形態において、シャフト４０のロール位置の視覚的表示は、頂点に加えて、及び／又はその代替として、１つ若しくは２つ以上の他の視覚的マーカによって示され得る。例えば、シャフト４０上のバンド、ノッチ、又は他の視覚的マーキング、歪み緩和形体、及び／又はハンドル３１の側面７４７若しくは他の部分は、シャフト４０のロール配向を示し得る。
図６、図７Ａ、及び図７Ｂを参照すると、ハンドル３１は、複数のロボット駆動入力部８７、６０２（図７Ａ、図７Ｂには図示せず、図６参照）を含むことができ、これは、１つ又は２つ以上の入力ポート７６２を介してアクセス可能であり得る。エンドエフェクタ及び／又はアダプタ（図６参照）のロボット駆動出力部は、ロボット内視鏡駆動入力部８７、６０２に係合し、トルクを伝達する（例えば、回転させる）ことができる。例えば、駆動入力部８７は、ロール軸８５と関連付けられ得る。駆動入力部のいずれも、時計回り及び反時計回りの両方向に回転可能であり得る。駆動入力部８７、６０２は、溝付き又はキー止め陥凹として構成され得、突出／突起スプラインとして構成されたロボット駆動出力部３０２（図６参照）に係合するように構成され得る。ロボット駆動出力部３０２は、モータによって駆動され、時計回り及び反時計回り方向に回転することができる。ロボット駆動出力部がそれぞれのロボット内視鏡駆動入力部に係合されているときに、ロボット駆動出力部は、概して、ロボット内視鏡駆動入力部に回転運動を伝達し得る。駆動入力部６０２及び入力ポート７６２の各々は、シャフト４０の関節運動を引き起こすように構成された１つ若しくは２つ以上のプーリ、ギア、及び／又は他の機構と関連付けられ得る。
シャフト４０の配向は、ハンドル３１をエンドエフェクタ６及び／又はアダプタ８上に手動でドッキングするプロセスにおいて、約９０°回転され得る。シャフト４０を手動でロールさせるときに、医師は、ハンドル３１を保持し、ハンドル全体を回転させて、シャフト４０の所望の回転／ロールを引き起こして、シャフト４０の関節運動の平面Ｐｐを腎臓の平面Ｐｋ（例えば、腎杯網を略二等分する平面）と位置合わせし得る。器具ハンドル３１がロボットエンドエフェクタ６にドッキングされるときに、本開示の実施形態は、シャフト４０の関節運動の平面Ｐｐを腎臓の平面Ｐｋと位置合わせさせる機構を含み得、そのような位置合わせは、エンドエフェクタ６へのドッキングの目的でハンドル３１の回転によって少なくとも部分的に補償され得、及び／又は必要とされ得る。
ロボットシャフトロールは、第１のベベルギア８９及び第２のベベルギア４５によって達成され得る。すなわち、いくつかの実施形態において、シャフトギア４５は、ベベルギアであり得る。第１のベベルギア８９は、駆動入力部８７及び／又はロール軸８５の回転が第１のベベルギア８９の回転を引き起こすように、ロボット駆動入力部８７及び／又はロール軸８５に結合され得る。第１のベベルギアは、ギア８９、ロール軸８５、及び／又はロール駆動入力部８７のトルク／回転軸線を、シャフト４０及び／又はシャフトギア４５の基部と平行及び／又は同軸である軸線に転換するための角度転換ギアとして役割を果たすことができる。シャフトギア４５（例えば、ベベルギア）は、シャフトギア４５の回転が器具ハンドル３１に対する細長いシャフト４０の回転を引き起こすことができるように、シャフト４０の近位端に取り付けられることができる。
第１及び第２のベベルギア８９、４５は、ロール軸８５の回転運動をシャフト４０に伝達するように係合／噛合され得る。例えば、図示するように、駆動ベルト８３又は他の回転伝動器手段／機構は、第１のベベルギア８９をロール軸８５に、ある距離から動作可能に結合するために、使用され得る。ロール軸８５及びその駆動入力特徴８７、又はそれと関連付けられたロール軸８５及び駆動入力特徴８７は、角度転換ベベルギア８９の近位にあり得、いくつかの実施形態において、シャフト関節運動入力部６０２／７６２の間に配設され得る。ロール軸８５の回転運動をシャフト４０に伝達するための他の方法及び機構も可能である。いくつかの実施形態において、シャフト４０がロールされるにつれて、内部構成要素（例えば、１つ若しくは２つ以上のコイルパイプ、プルワイヤ、電気ワイヤ、及び／又は光ファイバ）は、シャフト４０の近位端及び遠位端の両方への固定に起因して、ツイストするように傾き得る。内部構成要素のツイストは、細長いシャフト４０の長さの全体にわたって発生することができ、その近位及び遠位終端に加えられる結果として生じる力／トルクを最小化する。
図７Ａ及び図７Ｂ、並びに図５を更に参照すると、本開示の態様によるシャフトロールの実装は、シャフト４０の偏向平面を腎臓７０の平面Ｐｋと位置合わせするための手段又は機構として望ましくあり得る。例えば、シャフト４０と関連付けられた一次偏向平面Ｐｐが腎臓７０の腎杯網の平面Ｐｋと位置合わせされることが望ましくあり得る。更に、シャフトロールは、作業チャネル４４内に配設された作業器具の利用を容易にする位置にシャフト４０の作業チャネル４４を位置合わせするように実装され得る。すなわち、図５の詳細画像に示すように、作業チャネル４４は、概して、シャフト４０の軸方向中心になくてもよく、むしろ、少なくとも部分的に、片側に半径方向にオフセットされ得る。したがって、作業チャネル４４が位置ずれしている場合、意図された目的のためにその中に配設された器具を利用する能力は、制約され得る。概して、腎臓７０の平面Ｐｋは、図５に示すように、腎臓の二等分平面に対応し得る。しかしながら、特定の患者の解剖学的構造に基づいて、１つ又は２つ以上の腎杯がわずかに面外であり得ることを理解されたい。しかしながら、そのような腎杯は、腎臓の一次平面Ｐｋからの位置からアクセス可能であり得る。シャフト４０の一次偏向平面Ｐｐと腎臓の平面Ｐｋとの位置合わせは、有利には、腎臓内のシャフト４０の最大／高度の到達を提供することができる。
上述したように、いくつかの実施形態において、シャフト４０は、１つ又は２つ以上の平面におけるその関節運動が実装され得るように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態において、シャフト４０は、一次偏向平面Ｐｐにおいて、約２７０°以上など、１８０°を超える量で関節運動するように構成され得、一方、スコープは、二次偏向平面Ｐｓにおいて、シャフト４０が一次関節運動平面Ｐｐを関節運動することができる程度以下の程度まで関節運動することができる。例えば、シャフト４０は、いくつかの実施形態において、１つ又は２つ以上の平面において最大９０°以下だけ関節運動するように構成され得る。本開示の態様によるシャフトロール制御は、有利には、シャフト４０の一次関節運動平面Ｐｐと腎杯網内の腎杯のエリアとのロボットによる位置合わせを可能にして、腎結石又は摘出される他の検体を対象とするナビゲーションを可能にすることができる。一次平面Ｐｐ及び二次平面Ｐｓにおけるそのように記載される関節運動は、有利には、所与の関節運動平面内の両方／２つの方向であり得る。概して、シャフト４０の所与の偏向平面における偏向／関節運動の程度は、シャフト４０の関節部分２３０の個々の構造リンクが提供する自由度の量に基づいて、限定され得る。いくつかの実施形態において、ハンドル３１での、ハンドル３１内の、及び／又はハンドル３１の近傍のシャフト４０の近位部分は、２つの方向のみに曲がるように構成されるが、シャフト４０の遠位部分は、４つの方向に曲がるように構成され得、又はその逆であり得る。
いくつかの実装形態において、ある量の手動回転／操作の後、ハンドル３１は、ロボットマニピュレータ６上に配置され得る（図６参照）。エンドロボットマニピュレータ（例えば、エフェクタ６及び／又はアダプタ８）上の手動保持位置とドッキング位置との間のそのような移行において、器具ハンドル３１及び／又はシャフト４０の配向は、シャフト４０がハンドル３１の回転に相応する量だけロールするように、約９０°回転され得る。したがって、いくつかの場合において、ロボットロール調整は、ハンドル３１のドッキング後に望ましくあり得る。例えば、システム制御回路は、ハンドル３１のドッキングから生じるシャフトロールの９０°（又は他の）変化を補償するために、ハンドル３１の関連するアクチュエータ／技巧を駆動してシャフト４０をロールさせるように構成され得る。そのような自動ロール補正は、患者の位置に少なくとも部分的に基づき得る。自動シャフトロール補正が記載されているが、そのようなシャフトロール補正は、本明細書に記載されるように、特定のユーザ入力制御（例えば、図１の制御デバイス５５）を使用して、オペレータによって実装され得ることを理解されたい。
図８は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、器具ハンドル８３１の断面図を示す。図８の実施形態は、シャフト基部／ギア８４５を有するハンドル８３１のロール軸８８５の回転をシャフトロール軸の回転を伝えるために、図７Ａ及び図７Ｂの実施形態と比較した代替的な回転伝動機構を提供する。例えば、図８の実施形態は、ハンドル８３１がシャフトギア８４５に結合されるロール軸８８５からの回転力の軸ベースの伝達、及びロボットエンドエフェクタ／アダプタの関連する出力駆動を示し、軸８８５の回転は、ベベルギア８８１又は他の角度転換ギアを介して横断軸線ロッド８８３に回転を伝達する。
図８の回転伝動機構は、ロール軸８５とロッド８８３に結合されたベベルギア８８１との間の噛合係合を介してロール軸８８５に機械的に結合され得る直接駆動ロッド８８３を含む。ロッド８８３は、遠位シャフト作動ギア８８９に結合され得る。概して、ベルト又は他の解決策と比較して、シャフトロールを駆動するためのロッドの使用は、有利には、比較的少ない損失を提供することができる。すなわち、駆動ギア８８５、８８１の回転のより高い割合は、概して、特定のベルト型の解決策などの特定の他の解決策に関してよりも、作業ギア８４５に伝えられ得る。
遠位駆動ギア８８９及びシャフトギア８４５は、いくつかの実施形態では、平ギアであり得る。いくつかの実施形態において、近位駆動ギア８８１は、ベベル型ロール軸８８５との近位駆動ギア８８１の噛合を可能にするように構成されたベベルギアであり、ロール軸８８５は、近位駆動ギア８８１に対して直交／横断している。ロール軸８８５、近位駆動ギア８８１、遠位駆動ギア８８９、及び／又はシャフトギア８４５のうちの１つ若しくは２つ以上について平ギアを実装することは、いくつかの場合において、ベベルギアに対する平ギアの歯の比較的確実な噛合に起因して望ましくあり得る。すなわち、ベベルギアの位置決め及び係合は、バインド及び／又は分割する傾向に起因して、平ギアと比較して比較的高い精度を必要とし得る。したがって、デバイスのギアのうちの１つ若しくは２つ以上についての平ギアの使用は、ベベルギア及び／又は他の解決策と比較して、ギアの位置及び／又は角度に関してより高い自由度を提供することができる。
遠位駆動ギア８８９は、有利には、遠位ケーブル（例えば、電力ケーブル／ワイヤ）がそれによってポート８１４を通過することを可能にする場所に位置決めされ得る。図７Ａ及び図７Ｂに示すようなベルト型ロール制御システムと比較して、ケーブル又はロッドベースの機構は、より少ない遊び／撓みを有し得るが、設置及び／又は組み立てが比較的より困難であり得る。更に、ベルトベースのシステムについて、そのようなシステムは、時間と共に多かれ少なかれ張力を失う傾向があり得る。
図９は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、図８に示す実施形態とある点で類似し得る、ロッドベースの回転伝動機構を有する器具ハンドル９３１の断面図を示す。図９の実施形態において、遠位駆動ギア９８９は、ギア９８９、９４５の両方に係合されたベルト９０１又は他の回転伝動器を介して、ロッド９８３の回転をシャフトギア９４５に伝達するように構成されている。
図１０－１、図１０－２、及び図１０－３は、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態によるロール軸アセンブリ１０５の斜視図を示す。図１０－４は、図１０－１、図１０－２、及び図１０－３に示すロール軸アセンブリ１０５の分解図を示す。ロール軸アセンブリ１０５は、本明細書に開示されるロール軸のいずれかの一実施形態を表し得るロール軸８５を含む。ロール軸アセンブリ１０５は、ロール軸８５、並びに回転限定スライダ構成要素／部分２６、及び本開示の態様による特定の回転限定特徴を有する軸保持構造体８４を含む。
概して、いずれか／両方向（すなわち、時計回り及び反時計回り）における医療用器具のシャフトの完全な３６０°以上の回転が、望ましくあり得る。しかしながら、ロボットで制御されたシャフトロールに関して、３６０°を超えるロールは、過剰ロールに起因するツイストからシャフトと関連付けられたワイヤ及び他の構成要素への損傷を引き起こすことができるため、無限ロールを許容することは望ましくない場合がある。したがって、シャフト及び／又はシャフトギアの近位端から発出し得る特定のプルワイヤ、カメラワイヤ、及び／若しくは他のワイヤ、ケーブル、又は他の構成要素のツイスト及び／若しくは損傷を回避するために、軸８５の回転を限定することが望ましくあり得る。すなわち、軸８５及び／又はシャフトギア４５がいずれかの方向に約３６０°を超えて回転するのを防止するために（例えば、全回転で７２０°未満）、軸８５の回転を限定することが望ましくあり得る。
軸８５の回転の限定は、軸８５の開放環状チャネル１１８及び／又は軸保持構造体８４の開放環状チャネル１１１を使用して達成され得、そのようなチャネルは、いくつかの実施形態において、互いに向かって開放され得る。環状チャネルは、軸８５及び保持構造体８４の両方と関連付けられるように示されるが、軸回転限定は、軸８５及び保持構造体８４の両方ではなく、いずれかにおける環状チャネルを使用して実装され得ることを理解されたい。例えば、軸８５は、概して回転構成要素であり得、一方、軸保持構造体８４は、概して静的／定常構成要素であり得、軸８５の一方又は両方向への回転は、チャネル１１８内に露出される軸８５のストッパ接触表面／面１１６、１１７と、保持構造体８４の環状チャネル１１１内に露出される軸保持構造体８４のストッパ接触表面／面１１４、１１５との間の直接的又は間接的な接触によって停止され得る。軸８５と軸保持構造体８４との間のそのような接触は、軸８５の環状チャネル１１８内の接触を、センサ保持構造体８４の環状チャネル１１１の接触表面１１４、１１５に伝え得る、スライダ構造体／構成要素２６を介して間接的に行われ得る。例えば、スライダ２６は、軸８５の環状チャネル１１８内に少なくとも部分的に適合し、その中で摺動可能に移動するように構成される、下側係合特徴１２５を含み得る。スライダ２６は、軸保持構造体８４の環状チャネル１１１内に少なくとも部分的に適合し、その中で摺動可能に移動するように構成される上部係合特徴１２７を更に含み得る。
軸８５の回転は、それぞれ、スライダ２６のいずれかの環状端部が軸のストッパ表面及び軸保持構造体のストッパ表面に接触することによって限定され得る。例えば、そのようなストッパ表面は、それぞれ、軸８５及び軸保持構造体８４の開放環状チャネル１１１、１１８内に露出され得る。すなわち、軸８５が所与の方向に回転すると、スライダ２６の下側部分１２５は、軸８５の開放環状チャネル１１８内に収まるように構成され得、チャネル１１８のストッパ表面に接触し、チャネル１１８内に露出されるまでチャネル内を摺動し得る。スライダが軸８５の開放環状チャネル１１８内のストッパ表面と接触している状態で、軸は、スライダ２６の上側部分１２７が軸保持構造体８４のチャネル１１１のストッパ表面に対してハードストップに到達し、その中に露出されるまで、回転し続けることを許容され得る。
スライダ２６は、有利には、センサ保持構造体８４の環状チャネル１１１内での摺動運動を通して軸８５の回転範囲を拡張することができる。例えば、軸８５を所与の方向に回転させるとき、そのような回転は、スライダ２６及び軸チャネル１１８の接触表面が互いに接触することによって引き起こされるハードストップによって停止され得、軸チャネル１１８のストッパ表面に接触した後、及び軸が同じ方向に更に回転した後、スライダの反対端上の接触表面はまた、軸保持構造体８４の開放チャネル１１１のハードストップ表面に接触し得る。例示的な使用事例として、図１０－１は、その最も遠く許容された時計回りの回転でのロール軸８５を示す。図１０－２は、スライダ２６の反対側の端部との接触位置まで（図１０－１の構成と比較して）反時計回りに回転されたロール軸８５を示し、スライダ２６の下側部分１２５と関連付けられたエリアにおけるスライダ２６の側面１１２及び／又は内側１２９は、軸８５のチャネル１１８内のストッパ表面１１７と接触している。図１０－２において、軸８５は、スライダ２６の上側部分１２７の側面１１３が保持構造体８４の環状チャネル１１１の内側ストッパ接触表面１１５によって停止されるまで反時計回りに回転し続けることができ、この構成は、図１０－３に示されている。
スライダ２６は、有利には、軸８５の有効接触を軸保持構造体８４の環状チャネル１１８内に拡張し、チャネル１１１の弧長Ｌｃ１からスライダ２６の弧長Ｌｓを引いたものに等しい追加量だけ軸８５を回転させることを可能にすることによって、軸チャネル１１１の限定を超えて軸の許容回転を拡張することができる。したがって、軸８５の許容回転の総量は、軸チャネル１１８の弧長Ｌｃ１及び保持構造体チャネル１１１の弧長Ｌｃ２の度数の合計から、スライダの弧長Ｌｓの２倍を引いたものにほぼ等しく（又は比例し）あり得る。スライダの弧長Ｌｓは、軸チャネル１１８及び保持構造体チャネル１１１の両方において占有されるその空間に関して考慮される必要があり得る。いくつかの実施形態において、軸チャネル１１８は、３６０°未満の回転量を可能にし得るが、スライダ２６と保持構造体８４の軸チャネル１１１との追加の係合は、軸の回転範囲を、３６０°を超えてさえも拡張することができる。
軸８５のスライダチャネル１１８の環状／弧長Ｌｃ１は、以下に詳細に記載されるように、軸８５についてのキー溝／ロック側面／エリアを提供し得る、噛合特徴／チャネル８８の存在によって、少なくとも部分的に制限され得る。すなわち、いくつかの実施形態において、嵌合特徴／チャネル８８のサイズは、軸８５のチャネル１１８の使用可能な環状長さから離れた空間を占有する。
ロール軸８５の回転範囲は、スライダ２６の弧長Ｌｓによって少なくとも部分的に判定され得る。すなわち、スライダ２６の弧長Ｌｓが、スライダのそれぞれの部分によって占有される軸８５のチャネル１１８及び保持構造体８４のチャネル１１１内の環状長さの量に関して長いほど、許容される回転範囲は小さくなる。
概して、スライダ２６の半径方向厚さＴｓ及び弧長Ｌｓは、スライダ２６が１つ若しくは２つ以上のチャネル内でバインドし、及び／又はそれぞれのストッパ表面に関してハードストップ力に耐える傾向に関して、スライダ２６に所望の構造的安定性を提供するように判定され得る。例えば、スライダ２６が環状長さＬｓに関して狭すぎる場合、及び／又は半径方向厚さＴｓに関して狭すぎる場合、破壊及び／又はシーリング（sheering）は、その上のハードストップ力から発生することができる。しかしながら、そのような寸法は、軸８５の回転を限定し、及び／又はより大きなサイズ／空間を必要とし得る。したがって、スライダの設計は、構造的安定性とサイズとの間のトレードオフを伴う。例えば、スライダ２６は、軸８５の環状チャネル１１８及び保持構造体８４の環状チャネル１１１内での摺動を容易にし、その中への好都合な適合を提供するために、比較的頑丈に設計することが望ましくあり得る。更に、スライダ２６の比較的長い環状長さＬｓは、それぞれのチャネル内での摺動を容易にし、スライダ２６がひっくり返り、チャネル内でバインディングするか、又は別様にチャネル内で斜めになるリスクを低減することができる。
図１０－１～図１０－４に示す軸８５、スライダ２６、及び保持構造体８４のアセンブリ１０５は、特定の用途に好適であり得る回転限定軸の回転範囲を増加させるための解決策を提供する。本開示の実施形態に関連して、関連するハンドル／器具と関連付けられたロール制御ギアのうちの１つ又は２つ以上と関連付けられたギア直径を変化させることなどによって、ロール軸の回転範囲を増加させるための追加の解決策が、実装され得る。例えば、器具シャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアのギア直径を減少させることは、シャフトの許容回転を増加させることができる。追加的に、遠位駆動ギアの直径を増加させることは、ロール軸の回転に対するシャフトの回転を増加させ、それによって、ロールの動作可能範囲を増加させることができる。図１０－１～図１０－４に示す特定のアセンブリは、本開示の様々な図に示すように、ハンドル内などの空間制約によって限定される環境において、所望のシャフトロール範囲を提供するために好適であり得る。
いくつかの実装形態において、本開示の実施形態は、シャフト型器具が手動及びロボットの両方で使用されることを可能にする。そのような実装形態において望ましくあり得るように、本開示のある特定の実施形態は、ハンドルが手動で操作されるときに、シャフト回転を適所に自動的にロック又は固定するように構成された器具ハンドルに関する。例えば、そのような器具ハンドルは、ハンドルがロボットエンドエフェクタにドッキングされるときに、シャフトの回転／ロールが自動的にロック解除され、エンドエフェクタ（及び／又は取り付けられたアダプタ）並びに器具のハンドルと関連付けられた１つ又は２つ以上の構成要素を介してロボットで制御されることを可能にするように構成され得る。本明細書におけるエンドエフェクタ及び／又はその構成要素若しくは特徴への任意の言及は、エンドエフェクタ自体ではなく、エンドエフェクタに連結されたアダプタと関連付けられた同様の構成要素又は特徴を指すことができることを理解されたい。
図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｃは、本開示の１つ又は２つ以上の実施形態による、ロール軸８５の回転が軸キャッチ９０によって限定／制限されるロック位置における軸キャッチ９０を含む、特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、図１１Ａ～図１１Ｃに示す器具ハンドル構成要素の斜視図を示し、軸キャッチは、アダプタ又はエンドエフェクタデバイスのアクチュエータ係合ボス９がキャッチ９０に係合し、キャッチ９０の垂直並進を引き起こし、それによってキャッチ９０のキー特徴９５をロール軸８５の嵌合特徴８８から持ち上げ／移動させ、それによってロール軸８５が駆動入力部に応答して自由に回転することを可能にするロック解除位置にある。以下の記載のいずれもが、図１１Ａ～図１１Ｃ及び／又は図１２Ａ～図１２Ｃに関して理解され得る。
上述したように、いくつかの場合において、医師又は他のオペレータ／技師は、器具のハンドルを手に保持し、自分たちの腕及び／又は手を回転させて、ハンドル及びそれに結合されたシャフトをユニットとして一緒に回転させることによって、器具シャフトロールを実行し得る。すなわち、本開示の図／実施形態のいずれかに関して、器具１９のシャフト４０を手動でロールさせるときに、ハンドル３１の回転がシャフト４０に伝えられることを可能にするために、そのハンドル３１に対するシャフト４０のロールが制限／ロックされることが必要であるか、又は望ましくあり得る。概して、ハンドヘルド手動ロール／回転の実装は、約１８０°の回転を可能にし得、そのような回転は、ユーザにわたってある程度変動し得る、腕及び／又は手／手首の物理的制約によって限定される。
図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｃの器具ハンドル３１は、ロール軸８５を並進させてそれとキー止めするように構成され得るロール軸ロック構造体／キャッチ９０を含む。「キャッチ」という用語は、本明細書では、その広義かつ通常の意味に従って使用され、回転軸構成要素、特徴、又はデバイスに関して理解され得る、任意のタイプのロック、停止、阻止、妨害、又は干渉構造体を指し得る。ハンドル３１がユーザによって手動で保持／操作されるように、器具が手動で使用されるときに、ばね又は他の付勢特徴９３は、キャッチ９０のキー構成要素９５をロール軸８５の嵌合特徴８８（例えば、キー溝）と係合するような方法で、キャッチ構造体９０をロール軸８５に向かって付勢し得る。例えば、ユーザがシャフト４０（図１１Ａ～図１１Ｃには図示せず）を手動で回転させて、ロール軸８５の合致特徴を軸キャッチ９０のキー特徴９５と位置合わせするときに、ロール軸８５の平面に向かってキャッチ９０を付勢することは、キー特徴９５をキー溝嵌合特徴８８に係合させることができ、それによってロール軸８５の回転を適所にロックする。そのようなロック状態において、シャフト４０は、自由に回転すること、及び／又はロボット駆動を通して作動されることを許容されない場合がある。
図１１Ａ及び図１１Ｂ並びに図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、ロール軸８５は、キー特徴９５が嵌合特徴８８の内外に移動することができるように、嵌合特徴８８がキー特徴９５と回転で位置合わせされる、ホーム／ゼロ位置に回転されている。ロール軸８５が、そのロール軸線を中心としたシャフト４０及び／又はその回転軸線を中心としたロール軸８５に関して事前定義された角度位置と関連付けられ得るホーム回転位置にない場合、本明細書に記載されるようなシャフトロールロックを実装することが可能でない場合がある。したがって、ハンドル３１をロボットシステムからラッチするか又はラッチ解除する前に、シャフトロールロックを可能にするためにシャフト４０及び／又は軸８５をホーム位置に回転させることが必要であるか又は望ましくあり得る。例えば、ハンドル３１のラッチ解除／ドッキング解除前に、シャフト４０及び／又は軸８５がホーム位置に回転される場合、そのようなラッチ解除／ドッキング解除は、キャッチ９０に軸８５を自動的にロックさせ得る。いくつかの実装形態において、システム制御回路は、ハンドル３１のドッキング解除前に、シャフト４０及び／又は軸８５をホーム位置に自動的にロールさせるように構成されている。いくつかの実装形態において、ラッチ解除／ドッキング解除は、シャフト４０及び／又は軸８５がホーム位置にない限り、及びホーム位置にあるまで、制限／ロックされ得る。シャフトロールがホーム位置にあるかどうかは、電子的に及び／又は機械的に判定され得る。
図６に戻って参照すると、ロボットエンドエフェクタ６及び／又はそれと関連付けられたアダプタ構成要素８は、ハンドル３１がエンドエフェクタ／アダプタ８にドッキングされたときにキャッチ９０のアクチュエータ特徴９１を押し下げるように構成されたキャッチ作動ボス９又は他の特徴を含み得、そのようなアクチュエータ係合は、キャッチ９０のキー特徴９５を軸８５の嵌合特徴（例えば、キー溝）８８から並進させることによってキャッチ９０のロックアウト機構を係合解除するように役割を果たすことができる。すなわち、ハンドル３１をアダプタ８上に押し下げてハンドル３１をアダプタ８にラッチすることによって、キャッチ作動突起／ボス９は、アクチュエータ接触表面９８を自動的に押して、軸キャッチ９０をそのロック位置から垂直に（図示の配向に関して）移動／並進させて、キー９５を軸８５の嵌合特徴８８から除去し得る。したがって、本開示の実施形態は、エンドエフェクタ及び／又はアダプタ８（又は他のタイプのロボットマニピュレータ）上にハンドルをドッキングすることによって、ユーザが器具ハンドルと関連付けられたシャフトロール制御機構をロック解除することを可能にする解決策を提供する。そのようなロック解除状態において、ハンドルは、特定の制御信号及び／又は駆動入力に応答して器具のシャフトをロールさせるように自由に動作し得る。
キー特徴９５は、軸８５のロック特徴を提供する。いくつかの実施形態において、キー特徴９５は、軸８５の回転が制限されるロック位置における軸８５の嵌合特徴８８にキー止めする。嵌合特徴８８におけるキー９５の適合は、有利には、軸のロール／回転を制限するときにキー特徴９５のバックラッシュ／排出を防止するのに十分に緊密であり得るが、キャッチを嵌合特徴８８と嵌合係合するように及び／又は嵌合係合から外れるように作動させるときにバインディング摩擦を引き起こすほど緊密すぎない。例えば、キャッチアクチュエータ構成要素９１は、キャッチアクチュエータ９１の作動（例えば、その垂直並進）が、キャッチ９０への不均一な力を加えることに起因してキャッチ９０がバインドする傾向をもたらし得るように、キー特徴９５に対してキャッチ９０の別個の端部５０１に位置決めされ得る。したがって、キー特徴９５の周りにある程度の隙間があることが、望ましくあり得る。しかしながら、嵌合特徴８８内のキー特徴９５間のいかなる量のクリアランスも、キー９５がロック位置にあるときに軸８５の許容可能な回転に伝え得る。したがって、キー９５は、いくつかの実施形態において、嵌合特徴８８内に比較的ぴったりと適合し得る。
いくつかの実施形態において、軸８５の軸線Ａａに関して、軸キャッチ９０は、キー９５が嵌合特徴８８から上昇するように、軸線Ａａと平行に垂直に並進するように構成され得る。軸保持構造体８４（明確にするために図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｂには示されていない）は、キャッチ９０が垂直に並進することができる距離に対する限定を提示することができる。図１０－１～図１０－４も参照すると、軸カバー／保持特徴８４は、ロール軸８５をそれと関連付けられた駆動入力部と位置合わせする役割を果たすことができる。いくつかの実施形態において、ピン１８１は、軸８５の軸方向カップ１１９内に、及び軸保持構造体８４の対応する対向カップ１２０内に配設されている。代替的に、位置合わせピン１８１は、カバー９４と統合された形体であり得る。ピン１８１は、有利には、軸８５によってその周りの回転について可能にし得る。
軸８５は、図１１Ａ～図１１Ｃに示すロック位置において付勢され得、軸キャッチ９０は、キー９５が軸８５の嵌合特徴８８に係合するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、そのような付勢は、１つ若しくは２つ以上のばね１２２又は他の付勢特徴を使用して実装され得る。例えば、ばね１２２は、軸キャッチ９０を（図示された配向に関して）下方に押して、キー特徴９５を嵌合特徴／チャネル８８内に下方に付勢し得る。いくつかの実施形態において、ばね１２２は、軸保持構造体８４又は他の構造体の下側など、ハンドルハウジングの１つ又は２つ以上の構成要素の下側／表面を押す。いくつかの実施形態において、軸キャッチ９０は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、カップ又は陥凹特徴などのばね保持特徴９３を含む。例えば、ばね保持特徴９３は、ばね１２２が付勢力を加えることができる座部９４を備えた開放円筒形状を有し得る。カップ型のばね保持特徴が示されているが、ばね１２２をキャッチ９０に固定するための取付け手段又は機構（例えば、１つ又は２つ以上のフック、クリップ、接着剤など）など、任意のタイプのばね保持形体又は構造体が実装され得ることを理解されたい。
１つ又は２つ以上の位置合わせピン１２１を利用して、軸５０の軸線Ａａと略平行であるキャッチ９０の並進を容易にし得る。すなわち、ピン１２１は、キャッチ９０の移動の方向及び／又は配向を制御／誘導するように構成されることができ、それによって、並進するときに（例えば、キャッチ９０の平坦な上面に関して）キャッチ９０を面内に保つ。例えば、付勢構成要素（例えば、ばね）１２２がキャッチ９０の一方の端部５０１の比較的近くに配設される実施形態において、それによって提供される付勢力は、並進するときにキャッチ９０を傾け、及び／又はバインドさせるように傾けられ得る。ピン１２１は、そのような傾斜すること／バインディングを防止／低減し得る。いくつかの実施形態において、キャッチ９０は、ピン１２１についてキャッチ９０のためのトラック／ガイドを提供するために、ピン１２１が中に配設されるように構成された１つ又若しくは２つ以上の開口又は他の特徴９２を含む。ピン１２１は、何らかの様式でハウジング８０に固定され得、ハンドルの他の構造体と統合され得、あるいはハウジング及び／又は軸保持構造体８４の１つ若しくは２つ以上の保持特徴と入れ子にされることによって適所に固定される別個の構成要素であり得る。
図６に戻って参照すると、アダプタ構成要素８は、ハンドル３１がアダプタ８及び／又はエンドエフェクタ６にラッチされるときにアクチュエータ９１に係合するように構成されている、キャッチアクチュエータ係合特徴／ボス９を含む。例えば、ハンドル３１がアダプタ８及び／又はエンドエフェクタ６にラッチ／ドッキングされるときに、ボス９は、アクチュエータ９１の係合表面９８を押し付けるように構成されることができ、それによって、キャッチアクチュエータ９１及び結合／統合されたキャッチ９０を、ボス９、アクチュエータ９１、及び／又はキャッチアクチュエータアクセスチャネル１７６の軸線と略平行である方向に並進させる。そのような手段によって、ボス９は、キー９５が軸８５の嵌合特徴８８から出るようにキャッチ９０を並進させることによって軸８５をロック解除するように構成され得る。そのようなロック解除は、ハンドル３１のハウジング３０の外側から実行され得る。いくつかの実施形態において、軸アクチュエータ９１は、図１１Ｃに示すように、ばね保持カップ９３と軸方向に位置合わせされる。
いくつかの実施形態において、キャッチアクチュエータ９１（例えば、プラグ、ピン、ボタン、ペグ、プランジャ、又は他のアクチュエータ手段若しくは形体）は、ハンドルハウジング８０のアクチュエータアクセスチャネル１７６の中に、及び／又はそれを通して突出する。いくつかの実施形態において、アクチュエータ９１は、アクチュエータチャネル１７６を通してハンドルハウジング８０の中への流体進入を防止するように構成される、Ｏリング又は他のタイプの密閉構成要素を収容し得る、環状間隙又は空間９６を含む。いくつかの実施形態において、環状間隙／チャネル９６は、その中に配設された封止特徴を有さず、むしろ、アクチュエータ周辺の周囲を通過する任意の流体が概して間隙空間９６内に集まり得る、空隙を提供する。
キャッチ９０は、位置合わせピンチャネル９２を含むキャッチのエリアの高さに対応する高さ寸法Ｈ１を有し得、高さ寸法Ｈ１は、位置合わせピン１２１の周りに表面積を提供して、その位置合わせを容易にし、位置合わせチャネル９２を位置合わせピンと実質的に平行に保つ。例えば、並進するときにキャッチ９０が揺動／傾斜することを許容することが有利であり得、揺動／傾斜することに対するそのような傾きは、高さ寸法Ｈ１及び／又は位置合わせチャネル９２内のピンの周りのクリアランスに少なくとも部分的に依存し得る。したがって、揺動／傾斜することを低減するために、位置合わせチャネル９２は、有利には、わずかなクリアランスで位置合わせピン１２１の周りに比較的密接に適合し得るが、軸方向に並進するときにピンの周りのキャッチ９０に対する摩擦拘束を回避するために、ある程度のクリアランスを可能にする。更に、位置合わせチャネル９２のエリアにおけるキャッチの高さＨ１は、ハウジング８０内の関連する空間制約を考慮して可能な限り大きくされ得る。例えば、ハンドル３１のプーリ、ワイヤ、及び／又は他の構成要素は、ハウジング８０内のキャッチ９０の上に少なくとも部分的に配設され得、キャッチ９０は、ロック解除構成又はロック構成の間、そのような空間を占有しない。キャッチ９０の下側のトポロジは、有利には、ハウジング８０内の利用可能な空間を充填して、キャッチ９０がロック位置にあるときに、キャッチ９０がハウジング８０の基部の構造構成要素にその底面で接触してキャッチ９０がロック位置において静止することを可能にする１つ又は２つ以上の軸受表面を提供し得る。キャッチ９０は、キャッチ９０の本体の高さＨ１よりも大きいアクチュエータ９１を含む全高Ｈ２を有し得る。
アダプタ８（及び／又はエンドエフェクタ６）のアクチュエータ係合ボス９は、ハンドル３１以外の他の器具がそこにタッチされるときに、器具構成要素と接触することを回避するように、高さが限定され得る。例えば、アダプタ８は、カテーテル型器具などを含む様々なタイプの器具が取り付けられるように構成され得る。いくつかの実施形態において、ピンは、約２．２ｍｍ以下の高さを有する。いくつかの実施形態において、ピンは、２．２ｍｍを超える高さである。
キャッチ９０は、示すように、長さ寸法Ｌ及び幅寸法Ｗを有し得、長さ寸法Ｌは、幅寸法Ｗよりも大きい。例えば、幅寸法Ｗは、概して、キー９５の突起寸法と平行であり得るのに対し、長さ寸法Ｌは、幅寸法Ｗに対して横断／直交し得る。キャッチ９０の端部５０１、５０２は、キャッチ９０の長さ方向の半分又は３分の１であるとみなされ得、いくつかの実施形態において、キー９５は、アクチュエータ９１並びに／又はばね１２２及びばね保持カップ９３とは反対側のキャッチ９０の長手方向側面／端部５０２の一部であり得、又は別様にそれと関連付けられ得る。少なくとも１つの位置合わせピン１２１及び／又は関連する位置合わせピンチャネル９２は、対向する端部５０１、５０２の間のキャッチ９０の長手方向中間部分と関連付けられ得る。
単一のアクチュエータペグ／形体９１、チャネル１７６、及びアクチュエータボス９が示され、上記で記載されるが、キャッチ９０、ハウジング８０、及び／又はアダプタ８は、任意の数のアクチュエータ、アクチュエータアクセスチャネル、及び／又はアクチュエータピン構成要素と共に実装され得ることを理解されたい。例えば、２つのキャッチアクチュエータを含むことによって、並進中のキャッチ９０の安定性が、改善され得る。例えば、そのような複数のアクチュエータ及び関連付けられた構成要素／特徴は、キャッチ９０の別個の側面／端部５０１、５０２に、及び／又は端部／側面５０１、５０２の間と関連付けられ得る。概して、端部領域５０１におけるアクチュエータ９１の位置は、並進位置合わせの観点から理想的ではない場合がある。しかしながら、ハンドルハウジング８０と関連付けられた特定の物理的／位置的制約に起因して、図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｃに示す構成が必要又は望ましくあり得、アクチュエータ９１の位置／場所によって提示される任意の位置合わせ欠陥は、位置合わせピンチャネル９２、ばね保持カップ９３、高さ／厚さ寸法Ｈ１、Ｈ２、及びキー軸係合特徴のうちの１つ又は２つ以上を使用して補償され得る。
図１３－１及び図１３－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、軸キャッチ１４６を含む特定の器具ハンドル構成要素の斜視図を示す。図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｃに示す実施形態と比較して、垂直並進キャッチではなく回転キャッチを使用することは、特定の利点を提供することができる。例えば、垂直に並進するキャッチ構造体に関して、特定の汚染物質は、それと関連付けられたアクチュエータチャネル内に捕らわれ得、これは、消毒／洗浄することが比較的困難であり得る。例えば、図１１Ａ～図１１Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｃのプラグ型アクチュエータの実施形態に関して、アクチュエータ接触表面９８とアクチュエータプラグ９１の基部との間のエリアは、洗浄及び／又はアクセスすることが困難であり得る。図１３Ａ～図１３Ｃの回転アクチュエータに関して、そのアクチュエータ１４０は、軸線に沿って及び／又はハンドルのハウジング内に物理的に並進するのとは対照的に、アクチュエータが単に適所に回転することに起因して、汚染物質がアクチュエータ１４０の周りを通過する傾向がない場合がある。
いくつかの実施形態において、キャッチ１４６のアクチュエータ１４０は、カムアクチュエータである。そのようなシステムにおいて、ハンドル１３１が取り付けられるアダプタ及び／又はエンドエフェクタ１４７は、アクチュエータ係合突起／ボス１４３を含むことができ、これは、任意の好適な若しくは望ましい形状を有するか、又はアクチュエータ１４０のカムソケット１４１を作動させるように構成され得る。例えば、アクチュエータ係合突起／ボス１４３は、示すように、矩形／長円形の断面形状を有し得る。アクチュエータ係合突起／ボス１４３をカムソケット１４１に押し込むことによって、カムソケット１４１の角度付き／湾曲したカム面／溝１４２は、軸キャッチ１４６をアクチュエータ１４０の軸線Ａｃを中心に回転させられ得、それによってキャッチ１４６の屈曲突起１４９が軸１４５の嵌合特徴１４８の外へ回転させられる。キャッチ１４６は、屈曲突起１４９の端部１４４が軸１４５の側面と関連付けられた嵌合特徴１４８内に突出するロック位置において付勢され得、それによって、軸の回転をロックする。
キャッチ１４６は、ねじりばね又はいくつかの他の付勢デバイス／機構を介してロール軸１４５に向かって付勢され得、キャッチ１４６は、エンドエフェクタ及び／又はそれと関連付けられたアダプタにドッキングされるときに、ロール軸１４５から離れて自動的に回転するように構成されている。
カムアクチュエータ１４０に関して、角度付き／湾曲カム表面／溝１４２の角度がより積極的であるほど、アクチュエータ係合ボス１４３によってアクチュエータ１４０のカムソケット１４１内に突出される距離の単位当たり、より多くの回転がキャッチ１４６に伝えられ、これは、ハンドル１３１がアダプタ／エンドエフェクタ１４７上にドッキングされるときに、ラッチ解除／ロック解除の成功が達成され得る確率を増加させ得る。概して、アクチュエータ係合ボス１４３は、カムキャッチ１４６の回転をもたらすために、付勢力（例えば、ばね力）に打ち勝つ必要があり得る。
回転軸キャッチ１４６は、軸の嵌合特徴に係合し、かつそこから係合解除するために垂直に並進するのではなく、回転して軸１４５のキー止め特徴１４８と係合するように構成されている。回転は、キャッチ１４６に形成された、及び／又は何らかの様式でそれと関連付けられたカム特徴を使用して達成され得る。図１３－１及び図１３－２の回転キャッチの実施形態は、流体進入を防止するのに好適であり得る。
図１４－１及び図１４－２は、１つ又は２つ以上の実施形態による、器具ハンドル１７５及びシャフト４０構成要素を有する器具についてのロールロック特徴１６３を示す。ロールロック特徴１６３は、いくつかの実施形態において器具ハンドル１７５が取り付けられるアダプタ及び／又はエンドエフェクタ構成要素の略半径方向外側に配設され得るフォーク状シャフト回転ストッパを備えることができる。ストッパ１６３は、シャフト４４０及び／若しくは基部１５１又はそれと関連付けられた歪み緩和形体１５３に直接接触することによって、シャフト４４０をロックするように構成され得る。シャフトロールストッパ１６３は、器具のハンドル１７５の遠位部分から遠位に延出することができる。
ストッパ１６３は、ストリップ１６６とシャフト４４０の構成要素／部分とが接触しているときにロール抵抗を増加させるように構成された高摩擦係数材料を有するストリップ１６６又はエリアを含み得る。本明細書におけるシャフト４４０への言及は、細長い管状シャフト部分４４０自体、並びに／又はシャフト基部１５１及び歪み緩和形体１５３のいずれか若しくは両方を指すことができる。いくつかの実施形態において、ストッパ特徴１６３は、シャフト４４０、歪み緩和形体１５３、及び／又はその基部１５１と関連付けられた対応する係合特徴にキー止めするように構成されているキー特徴（図示せず）を含む。
シャフト４４０の基部１５１は、シャフト４４０及び基部が一緒に回転するような方法で、シャフト４４０に結合され、及び／又は統合され得る。いくつかの実施形態において、基部１５１は、シャフト４４０の剛性円筒形基部構造体１５１を備え、これは、いくつかの実施形態において、歪み緩和特徴１５３（存在する場合）の近位にあり得、ストッパ特徴１６３のための係合表面を提供し得る。例えば、ストッパ１６３のフォーク状部分１６２は、基部部分１５１の外面に係合／接触して、シャフト４４０についてロール停止抵抗／トラクションを提供するように構成され得る。
ストッパ１６３は、図１４－１及び図１４－２に示すように、概して直線及び／若しくは細長い基部部分１６０を含み得、又はストッパ１６３の垂直摺動若しくは他の移動（例えば、回転）を許容して、その接触表面１６６をシャフト４４０の一部分（例えば、シャフト基部１５１）と接触させるように構成された任意の他の好適な若しくは望ましい形状を有し得る。いくつかの実施形態において、基部部分１６０は、ストッパ１６３の並進／摺動を容易にするように構成されたスロット１６１又は他の特徴を含む。例えば、ピン１５２又は他の形体／構成要素は、ピン１５２がロック位置とロック解除位置との間で、スロット１６１内で摺動するように、ストッパの移動に対応するストッパ１６３の並進について可能にしながらストッパ１６３を保持するために、スロット１６１内に少なくとも部分的に挿入／配設され得る。例えば、ロック解除位置（図１４－１）では、ピン１５２は、スロット１６１の頂部又はその近傍にあり得、一方、ロック位置（図１４－２）では、ピン１５２は、スロット１６１の底部又はその近傍にあり得る。図１４－１は、ロック解除位置におけるストッパ１６３を示しており、この位置において、ストッパは、接触エリア／ストリップ１６６がシャフト４４０又はそれと関連付けられた構成要素（例えば、シャフト基部１５１）と接触しないように、ハウジング１７０内に収まる。
図１４－２は、ロック位置におけるストッパ１６３を示しており、この位置において、ストッパ１６３は、シャフト基部１５１、歪み緩和構成要素１５３、及び／又はシャフト本体４４０などのシャフト４４０の構成要素に対して接触エリア１６６で力を及ぼすように、垂直に並進／作動されている。ロック位置とロック解除位置との間のストッパ１６３の作動は、任意の好適な又は望ましいアクチュエータ手段又は機構を使用して達成され得る。いくつかの実施形態において、ストッパ１６３は、ロック位置又はロック解除位置のいずれかにおいて、１つ若しくは２つ以上のばね又は他の付勢デバイスの使用などを通して付勢される。いくつかの実施形態において、ストッパ１６３は、何らかの様式においてロボットで作動されるように構成されている。ストッパ１６３のフォーク状部分１６２は、半円形の形状／形体を有するものとして例示されているが、そのような構成要素／部分は、任意の好適な又は望ましい形状及び／又は接触表面／エリアを有し得ることを理解されたい。
シャフトロールプロセス
図１５－１、図１５－２、及び図１５－３は、１つ又は２つ以上の実施形態による、器具シャフト１５４をロールするためのプロセス１５００についてのフロー図を提供する。図１６－１、図１６－２、及び図１６－３は、１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、図１５－１、図１５－２、及び図１５－３のプロセス１５００と関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。プロセス１５００は、本明細書で記載されるように、特定のロボットシステム制御回路によって少なくとも部分的に実行され得る。
図１５－１、図１５－２、及び図１５－３は、１つ又は２つ以上の実施形態による、器具シャフト１５４をロールするためのプロセス１５００についてのフロー図を提供する。図１６－１、図１６－２、及び図１６－３は、１つ又は２つ以上の実施形態による、それぞれ、図１５－１、図１５－２、及び図１５－３のプロセス１５００と関連付けられた様々なブロック、状態、及び／又は動作に対応する特定の画像を示す。プロセス１５００は、本明細書で記載されるように、特定のロボットシステム制御回路によって少なくとも部分的に実行され得る。
プロセス１５００は、腎結石除去処置などの医療処置、又は、内視鏡、尿管鏡などのシャフト型医療用器具１５９を使用して実施され得る他の処置に関連して実施され得る。すなわち、プロセス１５００は、患者の腎臓の腎杯網などの患者の特定の標的解剖学的構造内での、シャフト型医療用器具１５９（例えば、内視鏡）のシャフト１５４の遠位端の配置に続いて、少なくとも部分的に実施され得る。プロセス１５００の１つ又は２つ以上の動作は、医療用器具のシャフトの遠位端による標的解剖学的構造へのアクセスの前に実施され得る。
ブロック１５０２において、プロセス１５００は、医療用器具１５９のシャフト１５４をそのハンドル１５１に対して手動で回転させてシャフト１５４をホーム位置にもたらすことを伴い、ハンドル１５１のシャフトロールロック機構は、画像１６０２に示すように、シャフトがホーム位置に手動で回転されるときに係合／ロックするように構成され得る。例えば、ハンドル１５１は、ハンドル１５１に対するシャフト１５４の位置合わせを示す１つ又は２つ以上のマーキング又は特徴と関連付けられ得る。例えば、本明細書で詳細に記載されるような円錐型形体などの歪み緩和形体１５３は、シャフト１５４の配向を示す、円周頂点又は他の特徴などの１つ若しくは２つ以上の特徴を有し得る。例えば、マーカ／インジケータは、シャフト１５４の作業チャネル又は他の特徴と位置合わせされ得る。いくつかの実装形態において、プロセス１５００のブロック１５０２と関連付けられた動作は、シャフト１５４の近位端部分と関連付けられた歪み緩和特徴１５３を手動で保持又は把持すること、及びそのような形体／特徴１５３を示されたホーム位置に回転させることを伴い、それによってロールロックキャッチ又は他の特徴がハンドル１５１のロール軸と係合し、それによって医療用器具１５９のシャフト１５４とハンドル１５１との間の相対的なロールをロックすることを引き起こすことができる。
ブロック１５０４において、プロセス１５００は、本明細書に記載されるように、シャフトロールロック付勢（例えば、ロック構成において軸ロック／キャッチを付勢する軸ロック／キャッチ上のばね荷重）によって実装される相対的なロックロール構成においてシャフト１５４を有するハンドル１５１を手動で回転させることによって、医療用器具１５９のシャフト１５４を手動でロール／回転させることを伴う。例えば、シャフト１５４は、シャフト１５４の近位部分に結合され得るハンドル１５１と関連付けられ得る。自動ロールロックに起因して、医療用器具１５９は、ハンドル１５１の回転がシャフト１５４の回転に伝えられるように構成され得る。すなわち、シャフト１５４は、ハンドル１５１に対して自由に回転しない場合があり、むしろハンドル１５１に対してロックされた回転を有し得る。例えば、ハンドル１５１は、本明細書に詳細に記載されるように、それと関連付けられたロールロッキングキャッチ特徴を有し得、そのような特徴は、器具１５９が手動で操作／動作されるときに、シャフト１５４とハンドル１５１との間の相対回転を防止するように、ロック位置において付勢され得る。ブロック１５０４に関連して医療用器具１５９のハンドル１５１を手動でロールさせることは、シャフト１５４及び／又はその遠位端部分の偏向平面を、シャフトが配設される特定の解剖学的構造の平面と位置合わせさせるように実行され得る。例えば、医療用器具のハンドル１５９の手動操作及び回転は、腎臓手術に関してシャフト１５４を患者の腎臓と位置合わせさせるように実行され得る。
ブロック１５０６において、プロセス１５００は、ロボットエンドエフェクタ／システム１５８上に医療用器具１５９のハンドル１５１をドッキングすることを伴う。例えば、ハンドル１５１は、本明細書に詳細に記載されるような滅菌アダプタなどのアダプタ上にドッキングされ得、次にロボットシステム（例えば、カートシステム）のロボットアームのエンドエフェクタに物理的に結合され得る。ハンドル１５１をドッキングすることは、ハンドルを長手方向に約９０°回転させて、ハンドル３１をロボット器具マニピュレータアセンブリ１５８（例えば、アダプタ及び／又はエンドエフェクタ）の係合表面と位置合わせさせることを伴うことができる。
ブロック１５０８において、プロセス１５００は、医療用器具１５９のハンドル１５１の（例えば、その中の）ロール軸をロック解除することを伴う。例えば、そのようなロック解除することは、ハンドル１５１がエンドエフェクタ／アダプタ１５８上にラッチされるときに、実質的に自動的に起こり得る。例えば、エンドエフェクタ／アダプタ１５８の１つ若しくは２つ以上の特徴は、ハンドル１５１がエンドエフェクタ／アダプタ１５８上に配置され及び／又は押し付けられたときに、ハンドル１５１の軸キャッチ構成要素を作動させるように構成され得る。
ブロック１５１０において、プロセス１５００は、医療用器具１５９のハンドル１５１に対してシャフト１５４をロボットでロールさせることを伴う。例えば、ロボットシステム１５８の１つ又は２つ以上の駆動出力部は、器具ハンドル１５１の駆動入力部との係合を通してシャフトロールを引き起こすように実装され得る。ブロック１５１２において、プロセス１５００は、ハンドルに対するそのロール配向に関してホーム位置にシャフト１５４を戻すことを伴い得る。そのような動作は、ロボットで、又は手動で実行され得、ロボットシステム１５８からハンドル／器具１５１のドッキング解除前又は後に発生し得る。
ブロック１５１４において、プロセス１５００は、エンドエフェクタ／アダプタ１５８からハンドル１５１をラッチ解除／ドッキング解除することを伴い、それによってハンドル１５１に対するシャフト１５４の回転をロックする。シャフト１５４がまだホーム位置に移動されていない場合、ハンドル１５１に対してシャフト１５４を手動で回転させて、シャフト１５４をホームロール位置に移動させる必要であり得、それによってハンドル１５１の軸キャッチの付勢を通してシャフト１５４ロールのロックを可能にする。
本明細書に記載されるのは、特定の医療処置に関連して、医療用器具のシャフトのロボットロール、並びにそのようなロールの限定及び／又は制限を容易にするシステム、デバイス、及び方法である。特に、本開示の１つ又は２つ以上の態様による、システム、デバイス、及び方法は、ロボットシャフトロールのロックを容易にすることができ、これは、ロボットエンドエフェクタ又は他のシステム構成要素からの器具のドッキング解除に関連して自動的に実施され得る。本明細書に開示される様々な実施形態による、ロボットシャフトロール、シャフトロールロック、及びシャフトロール制限／限定は、有利には、器具のロールと関連付けられた特定のリスク及び／又は非効率性を低減することができる。
いくつかの実装形態において、本開示は、ロール軸線を画定する細長いシャフトと、細長いシャフトに結合されたハンドルとを備える医療用器具に関する。ハンドルは、ロール軸線を中心にハンドルに対して細長いシャフトを回転させるように動作可能なロボット駆動入力部と、ロックアウト機構であって、ロックアウト機構がロール軸線を中心としたハンドルに対する細長いシャフトの回転を妨げる係合位置と、ロックアウト機構がロール軸線を中心としたハンドルに対する細長いシャフトの回転を許容する係合解除位置との間で移動可能な、ロックアウト機構と、を備える。
ロックアウト機構は、ハンドルがロボットから離れている構成において係合位置に移動するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ロックアウト機構は、ハンドルがロボットから離れており、細長いシャフトがロール軸線を中心とした事前定義された角度位置にある構成において、係合位置に移動するように構成されている。
医療用器具は、第１の軸線を有する軸と、細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、第１の軸線と平行である第３の軸線を有するベベルギアであって、シャフトギアと噛合構成にある、ベベルギアと、を更に備えることができる。ベベルギアは、軸の回転運動をベベルギアに伝えるように構成されたベルトによって軸に結合され得る。
医療用器具は、第１の軸線を有する軸と、細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有するシャフトギアと、軸と噛合構成でハンドル内に配設されたベベルギアであって、第２の軸線に平行である第３の軸線を中心に回転するように構成された、ベベルギアと、ベベルギアに結合され、かつベベルギアと同軸のロッドと、を更に備えることができる。ロッドは、シャフトギアを回転させるように構成され得る。
医療用器具は、ロボット駆動入力部によって作動可能な軸と、軸の上に少なくとも部分的に配設された軸保持構造体であって、軸の回転を限定するように構成されている、軸保持構造体と、を更に備えることができる。いくつかの実施形態において、軸保持構造体は、第１の開放環状チャネルと、第１の開放環状チャネル内に露出され、軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面と、を含む。例えば、軸は、第１の開放環状チャネルに対して少なくとも部分的に開放されている第２の開放環状チャネルと、第２の開放環状チャネル内に露出され、軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面と、を含むことができる。医療用器具は、第１の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面に接触するように構成された第１の部分と、第２の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面に接触するように構成された第２の部分と、を備える、スライダ形体、を更に備えることができる。
いくつかの実装形態において、本開示は、複数の駆動出力部及びボスを備えるロボットマニピュレータを備えるロボット医療システムに関する。ロボット医療システムは、アダプタに搭載可能なハンドルと、患者に挿入可能な細長いシャフトとを備える医療用器具を更に備え、ハンドルは、複数の駆動入力部と、ハンドルに対する細長いシャフトの回転を選択的に許容する又は妨げるように構成されたロックアウト機構とを備える。ボスは、ハンドルをアダプタに搭載する際にロックアウト機構を係合解除するように構成されている。
いくつかの実施形態において、ロボットマニピュレータアセンブリは、複数の駆動出力部を含むロボットエンドエフェクタと、ロボットエンドエフェクタに搭載可能であり、複数の駆動カプラとボスとを備えるアダプタと、を備える。ボスは、ロックアウト機構の少なくとも一部分を垂直に並進させるように構成され得る。いくつかの実施形態において、ボスは、ロックアウト機構の少なくとも一部分を回転させるように構成されている。
いくつかの実装形態において、本開示は、細長いシャフトと、細長いシャフトの近位部分に結合されたハンドルと、ハンドルと関連付けられた軸であって、軸の回転が細長いシャフトの軸線を中心に細長いシャフトを回転させるように構成された、軸と、ハンドル内に少なくとも部分的に配設され、軸の回転を妨げるように作動するように構成された軸キャッチと、を備える医療用器具に関する。
いくつかの実施形態において、軸キャッチは、軸の嵌合特徴に係合するように構成されたキーを備える。例えば、キーが軸の嵌合特徴内に少なくとも部分的に配設されるときに、軸の回転は、制限され得る。軸キャッチのキーは、軸の軸線に関して軸方向に軸の嵌合特徴に入るように構成され得る。いくつかの実施形態において、軸キャッチは、軸の軸線に平行である方向に作動されるように構成されている。例えば、軸キャッチは、１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルを含むことができ、１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルは、軸の軸線と平行である軸線を有し、内部に少なくとも部分的に配設されたそれぞれの位置合わせピンを有するように構成されており、それぞれの位置合わせピンは、軸キャッチの作動を軸の軸線と平行である方向に誘導する。軸キャッチのキーは、軸の側面部分を通って軸の嵌合特徴に入るように構成され得る。例えば、軸キャッチは、軸の軸線と平行である軸線を中心に回転するように構成され得る。いくつかの実施形態において、キーは、屈曲突起を備える。
軸キャッチは、キャッチアクチュエータを備えることができる。例えば、キャッチアクチュエータは、軸キャッチと一体の形体であり得る。いくつかの実施形態において、キャッチアクチュエータは、軸キャッチの第１の長手方向端部と関連付けられており、キャッチアクチュエータは、軸キャッチの第２の長手方向端部と関連付けられている。いくつかの実施形態において、キャッチアクチュエータは、ハンドルの外側からアクセス可能である。例えば、キャッチアクチュエータは、ハンドルの開口形体内に少なくとも部分的に配設されるように構成されたプラグを備えることができる。代替的に、キャッチアクチュエータは、カム構造体を備えることができ、カム構造体は、カム構造体の軸線を中心に回転するように構成されている。
いくつかの実装形態において、本開示は、軸の回転が妨げられるロック構成に付勢される軸キャッチに関する。医療用器具は、軸キャッチのカップ形体内に少なくとも部分的に配設され、軸キャッチをロック構成に付勢する力を軸キャッチに及ぼすように構成されたばねを更に備えることができる。いくつかの実施形態において、医療用器具は、ハンドル内に配設された軸リテーナ構造体を更に備え、軸リテーナ構造体が、軸を適所に軸方向に固定し、ばねが、カップ形体内に少なくとも部分的に配設されるときに、軸リテーナ構造体の下側を押すように構成されている。
本開示を要約する目的のために、ある特定の態様、利点、及び新規の特徴が記載されている。必ずしも全てのこのような利点が、任意の特定の実施形態により実現され得るわけではないことを理解されたい。したがって、開示された実施形態は、本明細書で教示又は示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく、本明細書で教示される１つの利点又は利点の群を実現又は最適化する、方法で行われ得る。
更なる実施形態
実施形態に応じて、本明細書に記載のアルゴリズム又はプロセスのうちのいずれかの特定の行為、事象、又は機能は、異なる順序で行うことができ、追加し、マージし、又は完全に除外してもよい。したがって、ある特定の実施形態では、説明した行為又は事象の全てがプロセスの実行にとって必要なわけではない。
実施形態に応じて、本明細書に記載のアルゴリズム又はプロセスのうちのいずれかの特定の行為、事象、又は機能は、異なる順序で行うことができ、追加し、マージし、又は完全に除外してもよい。したがって、ある特定の実施形態では、説明した行為又は事象の全てがプロセスの実行にとって必要なわけではない。
とりわけ、「することができる（can）」、「することができる（could）」、「し得る（might）」、「し得る（may）」、「例えば（e.g.）」、及び同等物などの本明細書で使用される条件的文言は、別途具体的に記述されない限り、又は使用される文脈内で別途理解されない限り、その通常の意味で意図され、全般的に、ある特定の実施形態が、ある特定の特徴、要素、及び／又はステップを含むが、他の実施形態が含まないことを伝達することを意図している。したがって、そのような条件的文言は、一般的に、特徴、要素、及び／又はステップが、１つ若しくは２つ以上の実施形態のために任意の方法で必要とされること、又は１つ若しくは２つ以上の実施形態が、オーサ入力若しくはプロンプティングの有無を問わず、これらの特徴、要素、及び／若しくはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、又は実施されるかどうかを決定するための論理を必ず含むことを含意することを意図しない。「備える（comprising）」、「含む（including）」、「有する（having）」などの用語は、同意語であり、それらの通常の意味で使用され、非限定的な様式で包括的に使用され、更なる要素、特徴、行為、動作などを除外しない。また、「又は」という用語は、使用される場合、例えば、要素の列挙を接続するために、「又は」という用語は、列挙された要素のうちの１つ、いくつか、又は全てを意味するように、その包含的な意味で（かつその排他的な意味ではなく）使用される。別途具体的に記述されない限り、「Ｘ、Ｙ及びＺのうちの少なくとも１つ」という句などの接続的文言は、アイテム、用語、要素などがＸ、Ｙ、又はＺのいずれかであり得ることを伝えるために、一般的に使用されるような文脈で理解される。したがって、そのような接続的文言は、一般に、ある特定の実施形態が、Ｘのうちの少なくとも１つ、Ｙのうちの少なくとも１つ、及びＺのうちの少なくとも１つが、各々存在することを要求することを含意することを意図しない。
実施形態の上記の説明では、様々な特徴は、時として、本開示を合理化し、様々な発明の態様のうちの１つ又は２つ以上の理解を補助する目的で、単一の実施形態、図、又はその説明においてグループ化されることを理解されたい。しかしながら、本開示の方法は、任意の請求項がその請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映すると解釈されるべきではない。更に、本明細書の特定の実施形態に例解及び／又は記載される任意の構成要素、特徴、又はステップは、任意の他の実施形態に適用されるか、又はそれと共に使用することができる。更に、いずれの構成要素、特徴、ステップ、又は構成要素、特徴、若しくはステップの群も、各実施形態のために必要又は不可欠ではない。したがって、本明細書で開示され、以下に特許請求される本発明の範囲は、上記の特定の実施形態によって限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲を公正に読むことによってのみ判定されるべきであることが意図される。
特定の序数用語（例えば、「第１」又は「第２」）が参照を容易にするために提供される場合があり、必ずしも物理的特性又は順序付けを含意するわけではないことを理解されたい。したがって、本明細書で使用される場合、構造体、構成要素、動作などの要素を修正するために使用される序数用語（例えば、「第１」、「第２」、「第３」など）は、必ずしも任意の他の要素に関して要素の優先順位又は順序を示すわけではなく、むしろ、全般的に、要素を（序数用語の使用を別として）同様又は同一の名称を有する別の要素と区別し得る。加えて、本明細書で使用される場合、不定冠詞（「ａ」及び「ａｎ」）は、「１つ」ではなく「１つ又は２つ以上」を示し得る。更に、条件又は事象に「基づいて」実施される動作はまた、明示的に列挙されていない１つ若しくは２つ以上の他の条件又は事象に基づいて実施され得る。
別途定義されない限り、本明細書で使用されている全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、実施形態例が属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に使用される辞書で定義されているものなどの用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想的な意味又は過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことを更に理解されたい。
「外側」、「内側」、「上側」、「下側」、「下方」、「上方」、「垂直」、「水平」という空間的に相対的な用語、及び同様の用語は、図面に例解されるような１つの要素又は構成要素と別の要素又は構成要素との間の関係を説明するための説明を容易にするために、本明細書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に描写される配向に加えて、使用又は動作時のデバイスの異なる配向を包含することを意図していると理解されたい。例えば、図面に示すデバイスが反転される場合、別のデバイスの「下方」又は「下に」位置決めされたデバイスは、別のデバイスに「上方」に配置され得る。したがって、「下方」という例解的用語は、下側及び上側位置の両方を含み得る。デバイスはまた、他の方向に配向される場合があり、したがって、空間的に相対的な用語は、配向に応じて異なって解釈され得る。
別途明記されない限り、「より少ない」、「より多い」、「より大きい」などの比較及び／又は定量的用語は、平等の概念を包含することを意図している。例えば、「より少ない」は、厳密な数学的意味での「より少ない」だけでなく、「以下」も意味することができる。
〔実施の態様〕
（１） 医療用器具であって、
ロール軸線を画定する細長いシャフトと、
前記細長いシャフトに結合されたハンドルと、を備え、前記ハンドルが、
前記ロール軸線を中心に前記ハンドルに対して前記細長いシャフトを回転させるように動作可能なロボット駆動入力部と、
ロックアウト機構であって、前記ロックアウト機構が前記ロール軸線を中心とした前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を妨げる係合位置と、前記ロックアウト機構が前記ロール軸線を中心とした前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を許容する係合解除位置との間で移動可能な、ロックアウト機構と、を備える、医療用器具。
（２） 前記ロックアウト機構は、前記ハンドルがロボットから離れている構成において、前記係合位置に移動するように構成されている、実施態様１に記載の医療用器具。
（３） 前記ロックアウト機構は、前記ハンドルがロボットから離れており、前記細長いシャフトが前記ロール軸線を中心とした事前定義された角度位置にある構成において、前記係合位置に移動するように構成されている、実施態様１又は２に記載の医療用器具。
（４） 第１の軸線を有する軸と、
前記細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、前記第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、
前記第１の軸線と平行である第３の軸線を有するベベルギアであって、前記シャフトギアと噛合構成にある、ベベルギアと、を更に備え、
前記ベベルギアが、前記軸の回転運動を前記ベベルギアに伝えるように構成されたベルトによって前記軸に結合されている、実施態様１～３のいずれかに記載の医療用器具。
（５） 第１の軸線を有する軸と、
前記細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、前記第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、
前記軸と噛合構成で前記ハンドル内に配設されたベベルギアであって、前記第２の軸線に平行である第３の軸線を中心に回転するように構成されている、ベベルギアと、
前記ベベルギアに結合され、かつ前記ベベルギアと同軸のロッドと、を更に備え、
前記ロッドが、前記シャフトギアを回転させるように構成されている、実施態様１～４のいずれかに記載の医療用器具。
（１） 医療用器具であって、
ロール軸線を画定する細長いシャフトと、
前記細長いシャフトに結合されたハンドルと、を備え、前記ハンドルが、
前記ロール軸線を中心に前記ハンドルに対して前記細長いシャフトを回転させるように動作可能なロボット駆動入力部と、
ロックアウト機構であって、前記ロックアウト機構が前記ロール軸線を中心とした前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を妨げる係合位置と、前記ロックアウト機構が前記ロール軸線を中心とした前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を許容する係合解除位置との間で移動可能な、ロックアウト機構と、を備える、医療用器具。
（２） 前記ロックアウト機構は、前記ハンドルがロボットから離れている構成において、前記係合位置に移動するように構成されている、実施態様１に記載の医療用器具。
（３） 前記ロックアウト機構は、前記ハンドルがロボットから離れており、前記細長いシャフトが前記ロール軸線を中心とした事前定義された角度位置にある構成において、前記係合位置に移動するように構成されている、実施態様１又は２に記載の医療用器具。
（４） 第１の軸線を有する軸と、
前記細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、前記第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、
前記第１の軸線と平行である第３の軸線を有するベベルギアであって、前記シャフトギアと噛合構成にある、ベベルギアと、を更に備え、
前記ベベルギアが、前記軸の回転運動を前記ベベルギアに伝えるように構成されたベルトによって前記軸に結合されている、実施態様１～３のいずれかに記載の医療用器具。
（５） 第１の軸線を有する軸と、
前記細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、前記第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、
前記軸と噛合構成で前記ハンドル内に配設されたベベルギアであって、前記第２の軸線に平行である第３の軸線を中心に回転するように構成されている、ベベルギアと、
前記ベベルギアに結合され、かつ前記ベベルギアと同軸のロッドと、を更に備え、
前記ロッドが、前記シャフトギアを回転させるように構成されている、実施態様１～４のいずれかに記載の医療用器具。
（６） 前記ロボット駆動入力部によって作動可能な軸と、
前記軸の上に少なくとも部分的に配設された軸保持構造体であって、前記軸の回転を限定するように構成されている、軸保持構造体と、を更に備える、実施態様１～５のいずれかに記載の医療用器具。
（７） 前記軸保持構造体が、
第１の開放環状チャネルと、
前記第１の開放環状チャネル内に露出され、前記軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面と、を含む、実施態様６に記載の医療用器具。
（８） 前記軸が、
前記第１の開放環状チャネルに対して少なくとも部分的に開放されている第２の開放環状チャネルと、
前記第２の開放環状チャネル内に露出され、前記軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面と、を含む、実施態様７に記載の医療用器具。
（９） スライダ形体を更に備え、前記スライダ形体が、
前記第１の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、前記１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面に接触するように構成された第１の部分と、
前記第２の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、前記１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面に接触するように構成された第２の部分と、を備える、実施態様８に記載の医療用器具。
（１０） ロボット医療システムであって、
複数の駆動出力部とボスとを備えるロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータに搭載可能なハンドルと、患者に挿入可能な細長いシャフトとを備える医療用器具であって、前記ハンドルが、複数の駆動入力部と、前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を選択的に許容するか又は妨げるように構成されたロックアウト機構とを備える、医療用器具と、を備え、
前記ボスが、前記ハンドルをアダプタに搭載する際に前記ロックアウト機構を係合解除するように構成されている、ロボット医療システム。
前記軸の上に少なくとも部分的に配設された軸保持構造体であって、前記軸の回転を限定するように構成されている、軸保持構造体と、を更に備える、実施態様１～５のいずれかに記載の医療用器具。
（７） 前記軸保持構造体が、
第１の開放環状チャネルと、
前記第１の開放環状チャネル内に露出され、前記軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面と、を含む、実施態様６に記載の医療用器具。
（８） 前記軸が、
前記第１の開放環状チャネルに対して少なくとも部分的に開放されている第２の開放環状チャネルと、
前記第２の開放環状チャネル内に露出され、前記軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面と、を含む、実施態様７に記載の医療用器具。
（９） スライダ形体を更に備え、前記スライダ形体が、
前記第１の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、前記１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面に接触するように構成された第１の部分と、
前記第２の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、前記１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面に接触するように構成された第２の部分と、を備える、実施態様８に記載の医療用器具。
（１０） ロボット医療システムであって、
複数の駆動出力部とボスとを備えるロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータに搭載可能なハンドルと、患者に挿入可能な細長いシャフトとを備える医療用器具であって、前記ハンドルが、複数の駆動入力部と、前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を選択的に許容するか又は妨げるように構成されたロックアウト機構とを備える、医療用器具と、を備え、
前記ボスが、前記ハンドルをアダプタに搭載する際に前記ロックアウト機構を係合解除するように構成されている、ロボット医療システム。
（１１） ロボットマニピュレータアセンブリが、
複数の駆動出力部を含むロボットエンドエフェクタと、
前記ロボットエンドエフェクタに搭載可能であり、複数の駆動カプラと前記ボスとを備えるアダプタと、を備える、実施態様１０に記載のロボット医療システム。
（１２） 前記ボスが、前記ロックアウト機構の少なくとも一部分を垂直に並進させるように構成されている、実施態様１０又は１１に記載のロボットシステム。
（１３） 前記ボスが、前記ロックアウト機構の少なくとも一部分を回転させるように構成されている、実施態様１０～１２のいずれかに記載のロボットシステム。
（１４） 医療用器具であって、
細長いシャフトと、
前記細長いシャフトの近位部分に結合されたハンドルと、
前記ハンドルと関連付けられた軸であって、前記軸の回転が前記細長いシャフトの軸線を中心に前記細長いシャフトを回転させるように構成されている、軸と、
前記ハンドル内に少なくとも部分的に配設され、前記軸の回転を妨げるように作動するように構成された軸キャッチと、を備える、医療用器具。
（１５） 前記軸キャッチが、前記軸の嵌合特徴に係合するように構成されたキーを備え、
前記キーが前記軸の前記嵌合特徴内に少なくとも部分的に配設されるときに、前記軸の回転が、制限される、実施態様１４に記載の医療用器具。
複数の駆動出力部を含むロボットエンドエフェクタと、
前記ロボットエンドエフェクタに搭載可能であり、複数の駆動カプラと前記ボスとを備えるアダプタと、を備える、実施態様１０に記載のロボット医療システム。
（１２） 前記ボスが、前記ロックアウト機構の少なくとも一部分を垂直に並進させるように構成されている、実施態様１０又は１１に記載のロボットシステム。
（１３） 前記ボスが、前記ロックアウト機構の少なくとも一部分を回転させるように構成されている、実施態様１０～１２のいずれかに記載のロボットシステム。
（１４） 医療用器具であって、
細長いシャフトと、
前記細長いシャフトの近位部分に結合されたハンドルと、
前記ハンドルと関連付けられた軸であって、前記軸の回転が前記細長いシャフトの軸線を中心に前記細長いシャフトを回転させるように構成されている、軸と、
前記ハンドル内に少なくとも部分的に配設され、前記軸の回転を妨げるように作動するように構成された軸キャッチと、を備える、医療用器具。
（１５） 前記軸キャッチが、前記軸の嵌合特徴に係合するように構成されたキーを備え、
前記キーが前記軸の前記嵌合特徴内に少なくとも部分的に配設されるときに、前記軸の回転が、制限される、実施態様１４に記載の医療用器具。
（１６） 前記軸キャッチの前記キーが、前記軸の軸線に対して軸方向に前記軸の前記嵌合特徴に入るように構成されている、実施態様１５に記載の医療用器具。
（１７） 前記軸キャッチが、前記軸の軸線に平行である方向に作動するように構成されている、実施態様１５に記載の医療用器具。
（１８） 前記軸キャッチが、１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルを含み、前記１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルが、前記軸の前記軸線と平行である軸線を有し、内部に少なくとも部分的に配設されたそれぞれの位置合わせピンを有するように構成されており、前記それぞれの位置合わせピンが、前記軸キャッチの作動を前記軸の前記軸線と平行である前記方向に誘導する、実施態様１７に記載の医療用器具。
（１９） 前記軸キャッチの前記キーが、前記軸の側面部分を通って前記軸の前記嵌合特徴に入るように構成されている、実施態様１７に記載の医療用器具。
（２０） 前記軸キャッチが、前記軸の軸線と平行である軸線を中心に回転するように構成されている、実施態様１９に記載の医療用器具。
（１７） 前記軸キャッチが、前記軸の軸線に平行である方向に作動するように構成されている、実施態様１５に記載の医療用器具。
（１８） 前記軸キャッチが、１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルを含み、前記１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルが、前記軸の前記軸線と平行である軸線を有し、内部に少なくとも部分的に配設されたそれぞれの位置合わせピンを有するように構成されており、前記それぞれの位置合わせピンが、前記軸キャッチの作動を前記軸の前記軸線と平行である前記方向に誘導する、実施態様１７に記載の医療用器具。
（１９） 前記軸キャッチの前記キーが、前記軸の側面部分を通って前記軸の前記嵌合特徴に入るように構成されている、実施態様１７に記載の医療用器具。
（２０） 前記軸キャッチが、前記軸の軸線と平行である軸線を中心に回転するように構成されている、実施態様１９に記載の医療用器具。
（２１） 前記キーが、屈曲突起を備える、実施態様２０に記載の医療用器具。
（２２） 前記軸キャッチが、キャッチアクチュエータを備える、実施態様１４～２１のいずれかに記載の医療用器具。
（２３） 前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチと一体の形体である、実施態様２２に記載の医療用器具。
（２４） 前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチの第１の長手方向端部と関連付けられ、
前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチの第２の長手方向端部と関連付けられている、実施態様２２に記載の医療用器具。
（２５） 前記キャッチアクチュエータが、前記ハンドルの外側からアクセス可能である、実施態様２２に記載の医療用器具。
（２２） 前記軸キャッチが、キャッチアクチュエータを備える、実施態様１４～２１のいずれかに記載の医療用器具。
（２３） 前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチと一体の形体である、実施態様２２に記載の医療用器具。
（２４） 前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチの第１の長手方向端部と関連付けられ、
前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチの第２の長手方向端部と関連付けられている、実施態様２２に記載の医療用器具。
（２５） 前記キャッチアクチュエータが、前記ハンドルの外側からアクセス可能である、実施態様２２に記載の医療用器具。
（２６） 前記キャッチアクチュエータが、前記ハンドルの開口形体内に少なくとも部分的に配設されるように構成されたプラグを備える、実施態様２５に記載の医療用器具。
（２７） 前記キャッチアクチュエータが、カム構造体を備え、前記カム構造体が、前記カム構造体の軸線を中心に回転するように構成されている、実施態様２５に記載の医療用器具。
（２８） 前記軸キャッチは、前記軸の回転が妨げられるロック構成に付勢される、実施態様１４～２７のいずれかに記載の医療用器具。
（２９） 前記軸キャッチのカップ形体内に少なくとも部分的に配設され、前記軸キャッチを前記ロック構成に付勢する力を前記軸キャッチに及ぼすように構成されたばねを更に備える、実施態様２８に記載の医療用器具。
（３０） 前記ハンドル内に配設された軸リテーナ構造体を更に備え、
前記軸リテーナ構造体が、前記軸を適所に軸方向に固定し、
前記ばねが、前記カップ形体内に少なくとも部分的に配設されるときに、前記軸リテーナ構造体の下側を押すように構成されている、実施態様２９に記載の医療用器具。
（２７） 前記キャッチアクチュエータが、カム構造体を備え、前記カム構造体が、前記カム構造体の軸線を中心に回転するように構成されている、実施態様２５に記載の医療用器具。
（２８） 前記軸キャッチは、前記軸の回転が妨げられるロック構成に付勢される、実施態様１４～２７のいずれかに記載の医療用器具。
（２９） 前記軸キャッチのカップ形体内に少なくとも部分的に配設され、前記軸キャッチを前記ロック構成に付勢する力を前記軸キャッチに及ぼすように構成されたばねを更に備える、実施態様２８に記載の医療用器具。
（３０） 前記ハンドル内に配設された軸リテーナ構造体を更に備え、
前記軸リテーナ構造体が、前記軸を適所に軸方向に固定し、
前記ばねが、前記カップ形体内に少なくとも部分的に配設されるときに、前記軸リテーナ構造体の下側を押すように構成されている、実施態様２９に記載の医療用器具。
Claims (30)
- 医療用器具であって、
ロール軸線を画定する細長いシャフトと、
前記細長いシャフトに結合されたハンドルと、を備え、前記ハンドルが、
前記ロール軸線を中心に前記ハンドルに対して前記細長いシャフトを回転させるように動作可能なロボット駆動入力部と、
ロックアウト機構であって、前記ロックアウト機構が前記ロール軸線を中心とした前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を妨げる係合位置と、前記ロックアウト機構が前記ロール軸線を中心とした前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を許容する係合解除位置との間で移動可能な、ロックアウト機構と、を備える、医療用器具。 - 前記ロックアウト機構は、前記ハンドルがロボットから離れている構成において、前記係合位置に移動するように構成されている、請求項１に記載の医療用器具。
- 前記ロックアウト機構は、前記ハンドルがロボットから離れており、前記細長いシャフトが前記ロール軸線を中心とした事前定義された角度位置にある構成において、前記係合位置に移動するように構成されている、請求項１又は２に記載の医療用器具。
- 第１の軸線を有する軸と、
前記細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、前記第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、
前記第１の軸線と平行である第３の軸線を有するベベルギアであって、前記シャフトギアと噛合構成にある、ベベルギアと、を更に備え、
前記ベベルギアが、前記軸の回転運動を前記ベベルギアに伝えるように構成されたベルトによって前記軸に結合されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の医療用器具。 - 第１の軸線を有する軸と、
前記細長いシャフトの近位端と関連付けられたシャフトギアであって、前記第１の軸線に対して横方向である第２の軸線を有する、シャフトギアと、
前記軸と噛合構成で前記ハンドル内に配設されたベベルギアであって、前記第２の軸線に平行である第３の軸線を中心に回転するように構成されている、ベベルギアと、
前記ベベルギアに結合され、かつ前記ベベルギアと同軸のロッドと、を更に備え、
前記ロッドが、前記シャフトギアを回転させるように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の医療用器具。 - 前記ロボット駆動入力部によって作動可能な軸と、
前記軸の上に少なくとも部分的に配設された軸保持構造体であって、前記軸の回転を限定するように構成されている、軸保持構造体と、を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の医療用器具。 - 前記軸保持構造体が、
第１の開放環状チャネルと、
前記第１の開放環状チャネル内に露出され、前記軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面と、を含む、請求項６に記載の医療用器具。 - 前記軸が、
前記第１の開放環状チャネルに対して少なくとも部分的に開放されている第２の開放環状チャネルと、
前記第２の開放環状チャネル内に露出され、前記軸の回転を限定するように構成された、１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面と、を含む、請求項７に記載の医療用器具。 - スライダ形体を更に備え、前記スライダ形体が、
前記第１の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、前記１つ又は２つ以上の第１のストッパ表面に接触するように構成された第１の部分と、
前記第２の開放環状チャネル内に少なくとも部分的に配設され、前記１つ又は２つ以上の第２のストッパ表面に接触するように構成された第２の部分と、を備える、請求項８に記載の医療用器具。 - ロボット医療システムであって、
複数の駆動出力部とボスとを備えるロボットマニピュレータと、
前記ロボットマニピュレータに搭載可能なハンドルと、患者に挿入可能な細長いシャフトとを備える医療用器具であって、前記ハンドルが、複数の駆動入力部と、前記ハンドルに対する前記細長いシャフトの回転を選択的に許容するか又は妨げるように構成されたロックアウト機構とを備える、医療用器具と、を備え、
前記ボスが、前記ハンドルをアダプタに搭載する際に前記ロックアウト機構を係合解除するように構成されている、ロボット医療システム。 - ロボットマニピュレータアセンブリが、
複数の駆動出力部を含むロボットエンドエフェクタと、
前記ロボットエンドエフェクタに搭載可能であり、複数の駆動カプラと前記ボスとを備えるアダプタと、を備える、請求項１０に記載のロボット医療システム。 - 前記ボスが、前記ロックアウト機構の少なくとも一部分を垂直に並進させるように構成されている、請求項１０又は１１に記載のロボットシステム。
- 前記ボスが、前記ロックアウト機構の少なくとも一部分を回転させるように構成されている、請求項１０～１２のいずれか一項に記載のロボットシステム。
- 医療用器具であって、
細長いシャフトと、
前記細長いシャフトの近位部分に結合されたハンドルと、
前記ハンドルと関連付けられた軸であって、前記軸の回転が前記細長いシャフトの軸線を中心に前記細長いシャフトを回転させるように構成されている、軸と、
前記ハンドル内に少なくとも部分的に配設され、前記軸の回転を妨げるように作動するように構成された軸キャッチと、を備える、医療用器具。 - 前記軸キャッチが、前記軸の嵌合特徴に係合するように構成されたキーを備え、
前記キーが前記軸の前記嵌合特徴内に少なくとも部分的に配設されるときに、前記軸の回転が、制限される、請求項１４に記載の医療用器具。 - 前記軸キャッチの前記キーが、前記軸の軸線に対して軸方向に前記軸の前記嵌合特徴に入るように構成されている、請求項１５に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチが、前記軸の軸線に平行である方向に作動するように構成されている、請求項１５に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチが、１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルを含み、前記１つ又は２つ以上の位置合わせピンチャネルが、前記軸の前記軸線と平行である軸線を有し、内部に少なくとも部分的に配設されたそれぞれの位置合わせピンを有するように構成されており、前記それぞれの位置合わせピンが、前記軸キャッチの作動を前記軸の前記軸線と平行である前記方向に誘導する、請求項１７に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチの前記キーが、前記軸の側面部分を通って前記軸の前記嵌合特徴に入るように構成されている、請求項１７に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチが、前記軸の軸線と平行である軸線を中心に回転するように構成されている、請求項１９に記載の医療用器具。
- 前記キーが、屈曲突起を備える、請求項２０に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチが、キャッチアクチュエータを備える、請求項１４～２１のいずれか一項に記載の医療用器具。
- 前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチと一体の形体である、請求項２２に記載の医療用器具。
- 前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチの第１の長手方向端部と関連付けられ、
前記キャッチアクチュエータが、前記軸キャッチの第２の長手方向端部と関連付けられている、請求項２２に記載の医療用器具。 - 前記キャッチアクチュエータが、前記ハンドルの外側からアクセス可能である、請求項２２に記載の医療用器具。
- 前記キャッチアクチュエータが、前記ハンドルの開口形体内に少なくとも部分的に配設されるように構成されたプラグを備える、請求項２５に記載の医療用器具。
- 前記キャッチアクチュエータが、カム構造体を備え、前記カム構造体が、前記カム構造体の軸線を中心に回転するように構成されている、請求項２５に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチは、前記軸の回転が妨げられるロック構成に付勢される、請求項１４～２７のいずれか一項に記載の医療用器具。
- 前記軸キャッチのカップ形体内に少なくとも部分的に配設され、前記軸キャッチを前記ロック構成に付勢する力を前記軸キャッチに及ぼすように構成されたばねを更に備える、請求項２８に記載の医療用器具。
- 前記ハンドル内に配設された軸リテーナ構造体を更に備え、
前記軸リテーナ構造体が、前記軸を適所に軸方向に固定し、
前記ばねが、前記カップ形体内に少なくとも部分的に配設されるときに、前記軸リテーナ構造体の下側を押すように構成されている、請求項２９に記載の医療用器具。
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