JP2024519317A - 外科手術用ロボットシステム並びにその用途及び部品 - Google Patents

Abstract

本発明は、外科手術用、顕微鏡手術用、又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタ（２００）であって、エンドエフェクタベース（２０２）と、エンドエフェクタベース（２０２）から延びる第１の可動フィンガ（２０４）及び第２の可動フィンガ（２０４）であって、少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）を保持及び操作するように構成及び適合される、第１及び第２の可動フィンガ（２０４）と、を少なくとも備える、エンドエフェクタ（２００）に関する。さらに、本発明は、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタシステム（３００）に関する。

Description

本発明は、外科手術、顕微鏡手術又は超顕微鏡手術処置に使用するためのロボットの技術分野に属する。特に、本発明は、外科手術、顕微鏡手術又は超顕微鏡手術で使用するためのエンドエフェクタ、エンドエフェクタシステム、及び前記エンドエフェクタシステムを含むロボットアームに関する。

特に、エンドエフェクタ、エンドエフェクタシステム及びロボットアームは、吻合を行う際に使用することができる。

外科手術、顕微鏡手術又は超顕微鏡手術処置中には、通常、異なる種類の外科手術用器具が必要である。

前記外科手術用器具は、外科手術中にオペレータ（例えば、外科医）によって手動で保持及び操作されるように構成することができる。

代替的に、前記外科手術用器具は、ロボットで操作されるように適合されてもよい。

外科手術用（又はさらには顕微鏡手術用）ロボットで使用するためのロボットマニピュレータインターフェースは、当分野で公知である。

欧州特許第３３６３４０１号明細書は、ヒンジ付き外科手術用ツールを外科手術用ロボットのマニピュレータに結合するためのロボットマニピュレータインターフェースを開示しており、インターフェースは、マニピュレータに結合される第１のインターフェース部材と、第１のインターフェース部材に結合される第２のインターフェース部材とを備え、第２のインターフェース部材は、ヒンジ付き外科手術用ツールを取り付けるように配列され、第１のインターフェース部材は、第２のインターフェース部材が第１のインターフェース部材に結合されたときにヒンジ付き外科手術用ツールを挟持するための挟持機構を備える。

欧州特許第１２３２８３６号明細書は、ピンセット用のロボットキャリアを開示しており、ロボットキャリアは、ロボットのアームに取り付けられ、ピンセット用の動作駆動部を囲むハウジングと、取り付け及びインデックス支持部とを備える。モータがプッシャカムアームを作動させてピンセットの脚部に係合させ、ピンセットの脚部を開閉する。ハウジングは、ピンセットを受け入れるために一端が開いている。

同じ種類の外科手術用器具は、同じ製造業者からであっても、特に手作業で仕上げられた場合、又は製造業者によっていくつかのわずかな構造的変更が行われた場合、互いにいくつかの小さな構造的差異を有する可能性がある。

これらの場合、公知のエンドエフェクタは、わずかに変更された外科手術用器具と確実にインターフェースすることができない可能性がある。追加的に、外科手術、顕微鏡手術又は超顕微鏡手術処置で使用するためのかなりの数の器具が、手動で使用するために特別に設計されている。

これらの手動器具は、公知のエンドエフェクタとのインターフェースが不十分であり、したがって手動で操作する必要がある。

前記公知の解決策の別の限界は、外科手術用器具の交換中に滅菌バリアを維持することがしばしば困難であることである。

外科手術用器具の交換は患者の開放創の上で行われるため、外科手術を受ける患者の感染症又は他の疾患のリスクを防止するために滅菌バリアを維持することが基本である。

前記公知の解決策のさらに別の限界は、器具が、常にオペレータが容易かつ安全に外科手術用器具交換を行うことを可能するとは限らないことである。

特に、患者及び／又は周囲に存在する他の装置若しくは物体との偶発的な相互作用のリスクがある。

前記公知の解決策の別の問題は、オペレータが着用する医療用手袋との望ましくない干渉のリスクに関する。

欧州特許第１２３２８３６号明細書 欧州特許第３３６３４０１号明細書

上記に照らして、本発明の目的は、改善されたエンドエフェクタ及びエンドエフェクタシステムを提供することであり、とりわけ、エンドエフェクタ及びエンドエフェクタシステムは、改善された適応性を有し、手動操作用に設計された外科手術用器具とも確実にインターフェースすることができ、さらに、本発明の目的は、滅菌バリアを維持しながら外科手術用器具の交換を行うことを可能にし、それにより患者の感染症又は他の疾患のリスクを防止するエンドエフェクタ及びエンドエフェクタシステムを提供すること、並びに患者及び／又は周囲に存在する他の装置若しくは物体との望ましくない相互作用並びに／又はオペレータが着用する医療用手袋との干渉のリスクなしに、オペレータが外科手術用器具の交換を容易かつ安全に行うことを可能にするエンドエフェクタ及びエンドエフェクタシステムを提供することである。

上記の目的は、請求項１に記載のエンドエフェクタ及び請求項３に記載のエンドエフェクタシステムを提供することによって達成される。

したがって、外科手術用、顕微鏡手術用、又は顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタが提供され、エンドエフェクタは、
－エンドエフェクタベースと、
－エンドエフェクタベースから延びる少なくとも第１の可動フィンガ及び少なくとも第２の可動フィンガであって、第１及び第２の可動フィンガが、少なくとも１つの外科手術用器具を保持及び操作するように構成及び適合される、少なくとも第１の可動フィンガ及び少なくとも第２の可動フィンガと、
を少なくとも備える。

本開示及び本発明によるこのエンドエフェクタの概念は、とりわけ、外科手術用器具がエンドエフェクタに適合していない場合であっても、エンドエフェクタが外科手術用器具を保持及び操作することができるという考えに基づくが、これによって限定されることはない。さらに、エンドエフェクタは、外科手術用器具を直接的又は間接的に保持することができなければならないが、それは、エンドエフェクタの洗浄及び滅菌がより容易かつ迅速になるように滅菌ドレープと共に動作することもできるべきであるからである。これにより、とりわけ、外科手術用器具は主に手動で使用するために設計されているが、ロボットで使用するためには設計されていないという目的に対処される。そのため、手動器具は利用可能であるが、外科手術用ロボットの既存のエンドエフェクタとのインターフェースは不十分である。通常、外科手術用ロボットには、特定のロボット対象器具が取り付けられている。しかしながら、これらは容易に入手可能ではない。本明細書に開示されるエンドエフェクタでは、意図された外科手術に適しているという実績を有する外科手術用器具を使用することが可能である。特に、外科手術用器具は、エンドエフェクタと嵌合するように適合されてはならず、むしろ、エンドエフェクタは、外科医が手で行うことができるのと同じように、任意の外科手術用ツールと共に動作することができる。

言い換えれば、以下の通りである。

本開示は、エンドエフェクタを提供する。

エンドエフェクタは、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームで使用するように構成及び適合される。

特に、ロボットアームは、吻合を行うように構成及び適合することができる。

エンドエフェクタはエンドエフェクタベースを含む。

エンドエフェクタは、第１の可動フィンガ及び第２の可動フィンガをさらに含む。

第１及び第２の可動フィンガは、エンドエフェクタベースから延びる。第１及び第２の可動フィンガは、少なくとも１つの外科手術用器具を保持及び操作するように構成及び適合される。

エンドエフェクタの第１及び第２の可動フィンガは、中空体であってもよい。

したがって、エンドエフェクタの全重量を大幅に低減することができる。

加えて、中空体内に画定された空間は、エンドエフェクタの追加の構成要素を収容するために使用されてもよい。したがって、エンドエフェクタの全体サイズを増大させることなく、１つ又はそれ以上の追加の構成要素を提供することができる。

本発明はさらに、エンドエフェクタシステムを提供する。したがって、外科手術用、顕微鏡手術用、又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタシステムが提供され、エンドエフェクタシステムは、
－本明細書に記載の、特に上記のエンドエフェクタと、
－エンドエフェクタを覆うように構成された少なくとも１つの滅菌ドレープと、
－エンドエフェクタのドレープ付き第１及び第２のフィンガ上にスライドし、ロック機構によって定位置にロックされるように構成された少なくとも１つの外科手術用器具アダプタと、
を少なくとも備え、
－外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタに対して所定の向きに少なくとも１つの外科手術用器具を保持するために、少なくとも１つの外科手術用器具に接続するための接続要素を含み、
－外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタの第１及び第２のフィンガの先端部の動きを少なくとも１つの外科手術用器具に伝達して、少なくとも１つの外科手術用器具を操作するように構成される。

エンドエフェクタシステムは、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームで使用するように構成及び適合される。

特に、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームは、吻合を行うように構成及び適合することができる。エンドエフェクタシステムは、上記のエンドエフェクタを含む。

さらに、エンドエフェクタシステムは、エンドエフェクタを覆うように構成された滅菌ドレープを含む。これにより、使用後の洗浄が容易になり、また滅菌も単純化されるため、エンドエフェクタの取り扱いが容易になり、簡略化される。特に、滅菌ドレープの使用は、エンドエフェクタのより迅速かつ容易な取り扱い及び使用を可能にする。

またさらに、エンドエフェクタシステムは、外科手術用器具アダプタを備える。

特に、外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタのドレープ付き第１及び第２のフィンガ上にスライドし、ロック機構によって定位置にロックされるように構成される。

外科手術用器具アダプタは、少なくとも１つの外科手術用器具に接続するための接続手段を含む。

接続手段（例えば、クリップ）は、外科手術中にエンドエフェクタに対して所定の向きに少なくとも１つの外科手術用器具を保持することを可能にする。

有利には、接続要素は、クリップを含んでもよく、又はクリップとして具体化されてもよい。

クリップの概念は、ツールなしでの固定を可能にする。

クリップはアダプタの一部である。アダプタは、使用時にエンドエフェクタのフィンガ上に配置される。その際、フィンガはドレープで覆うことができる。

アダプタはまた、フィンガ、又はドレープによって覆われたフィンガ上に形状嵌合によって保持することができる。

器具は、クリップ内に配置され、使用中に保持される。

クリップは、器具の移動を可能にすることができる。クリップがアダプタに対して相対的に移動することができ、依然としてアダプタと物質的に接続されているように、このためのライブヒンジが存在することができる。

言い換えれば、システムの使用において、エンドエフェクタのフィンガはドレープで覆われてもよく、アダプタはフィンガ及びドレープ上に配置されてもよく、外科手術用器具はアダプタのクリップにクリップされてクリップに固定され、それによりエンドエフェクタ内に固定されてもよい。このようにして、外科手術用器具及びエンドエフェクタの固定は安全で使いやすい。

手動操作用に設計された外科手術用器具の場合、外科手術用器具アダプタは、器具のヒューマンインターフェース（すなわち、外科手術中にオペレータの指によって保持されるように設計された部分）として意図された外科手術用器具の部分に接続されてもよい。

代替的に、外科手術用器具アダプタは、ヒューマンインターフェースとして意図されたもの以外の外科手術用器具の異なる部分と接続するように構成されてもよい。

外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタの第１及び第２のフィンガの先端部の動きを少なくとも１つの外科手術用器具に伝達して、少なくとも１つの外科手術用器具を操作するように構成される。

したがって、少なくとも１つの外科手術用器具は、外科手術用器具アダプタを介してエンドエフェクタの第１及び第２のフィンガによって操作される。

滅菌ドレープの存在は、滅菌バリアを維持することを可能にする。

外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタの適応性を改善することを可能にする。

特に、外科手術用器具アダプタは、わずかな構造的差異の場合（例えば、手仕上げされた結果として、又は製造業者によっていくつかの小さな構造的変更が行われた場合）であっても、エンドエフェクタがそれぞれの種類の外科手術用器具と確実にインターフェースすることを可能にする。

さらに、外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタが手動操作用に設計された外科手術用器具と確実にインターフェースすることを可能にする。

外科手術用器具アダプタはさらに、オペレータが外科手術処置中に外科手術用器具交換を容易かつ安全に行うことを可能にする。

特に、患者及び／又は周囲に存在する他の装置若しくは物体との望ましくない相互作用のリスクを大幅に回避することができる。

同様に、手袋が裂けること、したがって滅菌バリアの破損をもたらし得る、オペレータの手袋との望ましくない干渉のリスクを防止することができる。

本発明は、上記で定義されたような外科手術用器具アダプタを提供することにより、エンドエフェクタの適応性を改善することが可能であり、その結果、エンドエフェクタは、わずかな構造変化の場合であっても、それぞれの種類の外科手術用器具と確実にインターフェースすることができるという基本的な考えに基づいている。さらに、外科手術用器具アダプタは、エンドエフェクタが手動操作用に設計された外科手術用器具と確実にインターフェースすることを可能にする。またさらに、外科手術用器具アダプタは、外科手術処置の過程でオペレータが外科手術用器具交換を容易かつ安全に行うことを可能にし、それにより、患者及び／又は周囲に存在する他の装置若しくは物体との望ましくない相互作用のリスクを回避し、並びに／又はオペレータが着用する医療用手袋と干渉しない。追加的に、滅菌ドレープの存在は、外科手術処置の全過程にわたって滅菌バリアを維持することを可能にし、それによって外科手術を受ける患者の感染症及び／又は他の疾患のリスクを低減する。

したがって、外科手術処置の過程における外科手術用器具の交換の必要性を低減することができる。

ロック機構は、
－第１のロック解除状態と、
－外科手術用器具アダプタを、エンドエフェクタの第１及び第２のフィンガ上の定位置に固着する第２のロック状態と
の間で切り替わるように構成することができる。

ロック機構により、外科手術用器具の直感的で容易なロック解除及びロックを提供し得ることが可能になる。これは、動作の安全性を確保するために必要である。

ロック機構を第２のロック状態にすると、ロック機構によって加わる圧縮の結果として、ばね力が滅菌ドレープから発生してもよい。

このようにして、ロック機構を定位置に安定して保ち得ることが可能になる。外科手術用器具を固着するために必要なロック力を提供することは、容易で安全な設計による解決策である。

代替的に、ロック機構を第２のロック状態にすることによって加わる圧縮の結果として、ばね力がアダプタから発生してもよく、協働してロック機構を定位置に維持する。

ここでも、効果は、ロック機構を定位置に安定して保つことができることである。

また、これは容易で安全な解決策である。これは、ばね力が滅菌ドレープから発生する前述の選択肢と組み合わせることができる。

さらなる代替例として、ロック機構を第２のロック状態にすることによって決定される滅菌ドレープの伸長の結果として、ばね力が滅菌ドレープから発生してもよい。

ここでも、効果は、ロック機構を定位置に安定して保つことができることである。また、これは容易で安全な解決策である。これは前述の選択肢と組み合わせることができる。

ロック機構はアダプタの一部であり、アダプタを用いて、ロック機構は滅菌ドレープ上にスライドし、表面間の摩擦による粒子を生成するリスクなしにエンドエフェクタのフィンガに固定されることができる。

したがって、手術部位の無菌性及び安全性をより向上させることができる。

ロック機構は、ロック解除状態を自然に優先する双安定機構であってもよい。

これにより、配置時にロック機構が常に開いていることが保証され、それによって取り扱いの妨げが回避される。

そのような場合、エンドエフェクタのドレープ付きフィンガ上に位置決めされると、ロック機構は手動で第２のロック状態にされる。

代替的に、ロック機構は、ロック状態を自然に優先する双安定機構であってもよい。

これにより、エンドエフェクタのドレープ付きフィンガの上に配置されると、ロック機構が自動的にロックされることが保証される。

ロック機構のロック状態とロック解除状態との間の移行は、ロックツールを用いて行うことができる。外科手術用器具アダプタは、外科手術中に外科手術用器具の長手方向軸とエンドエフェクタの回転軸との間の位置合わせを維持するように構成することができる。

代替的に、外科手術用器具アダプタは、外科手術中に外科手術用器具の長手方向軸がエンドエフェクタの回転軸に対して所定の角度だけオフセットされる位置に、外科手術用器具を保持するように構成されてもよい。

有利には、外科手術用器具アダプタは、追加の外科手術用器具を保持するように構成されてもよい。

特に、追加の外科手術用器具は、ハサミを含んでもよい。

外科医にとって重要なのは、外科医がいくつかの外科手術用ツールを使用することができることであり、外科手術用ツールはエンドエフェクタシステムによって提供及び有効化される外科手術の現在の状況に適合している。

さらに、外科手術用器具アダプタは、外科手術中に少なくとも１つ外科手術用器具の長手方向軸とエンドエフェクタの回転軸との間の位置合わせを維持するように構成される。このようにして、顕微鏡手術又は超顕微鏡手術に必要な精度を確保することができる。

また、外科手術用器具アダプタが、外科手術中に少なくとも１つの外科手術用器具の長手方向軸がエンドエフェクタの回転軸に対して所定の角度だけオフセットされる位置に、少なくとも１つの外科手術用器具を保持するように構成されることも可能である。このようにして、より自由な設計が可能であるが、それでもなお外科手術に必要な精度を維持することができる。

有利には、滅菌ドレープは、エンドエフェクタを覆う手袋状ドレープであってもよい。

これにより、エンドエフェクタの形状に対する滅菌ドレープのより良好な適合が可能になる。

有利には、手袋状ドレープ及びエンドエフェクタは、相補的な形状を有し得る。

したがって、手袋状ドレープ及びエンドエフェクタの互いに対する望ましくない回転及び任意の動きを防止することができる。むしろ、互いに対する相対位置は、維持されることができ、維持されることになる。

滅菌ドレープは、ロボットアームを覆う別の滅菌ドレープに接続されてもよい。

例えば、滅菌ドレープは、ロボットアームを覆う滅菌ドレープに一時的又は恒久的に固定された別個の部品であってもよい。

しかしながら、ロボットアームを覆う滅菌ドレープに接続されると、滅菌ドレープは、エンドエフェクタの回転軸の周りを回転する自由度を維持することができる。

特に、滅菌ドレープは、エンドエフェクタの回転軸の周りを回転する完全な自由度を有することができる。

代替的に、エンドエフェクタの回転軸の周りの滅菌ドレープの回転は、特定の最大角度に制限することができる。

滅菌ドレープは、均一な厚さを有していてもよい。

これにより、より経済的で製造が容易な解決策を得ることができる。

代替的に、滅菌ドレープは局所的な厚さの変動を有してもよい。

これにより、滅菌ドレープの改善された構成を得ることができ、破裂及び／又は穿刺の発生を大幅に防止することができる。

例えば、より大きな応力を受ける滅菌ドレープの部分がより厚くなるように作製することができる。

さらに、滅菌ドレープの一部は、圧縮又は伸長ばねとして使用するために最適化することができる。

またさらに、異なる厚さを有する滅菌ドレープを提供することにより、エンドエフェクタとのコンプライアンスの向上を達成することができる。

滅菌ドレープは、シーリングインターフェースを含むことができる。

特に、シーリングインターフェースは、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームの他の部分に接続するように構成されてもよい。

代替的に、滅菌インターフェースは、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームを覆う滅菌ドレープに接続するように構成されてもよい。

特に、シーリングインターフェースは、円形リップの形状であってもよい。

さらに、シーリングインターフェースは、封止のための周方向リップであるか又は周方向リップを有するように具体化することができる。

滅菌ドレープは、断熱材料から作製することができる。

外科手術処置の過程において、エンドエフェクタ及び外科手術用器具の表面温度は４３℃未満のままでなければならない。

断熱滅菌ドレープを提供することにより、特に当分野で使用される滅菌バッグと比較した場合、所望の温度を４３℃未満に容易に維持することが可能になる。

追加的又は代替的に、滅菌ドレープは、電気絶縁材料で作製することができる。

外科手術処置中、有害な電流から患者を遮蔽することが重要である。

電気絶縁滅菌ドレープを提供することにより、特に当分野で使用される滅菌バッグと比較した場合に、改善された電気絶縁性、及びしたがって患者に対するより良好な保護を得ることが可能になる。

有利には、エンドエフェクタシステムは、ロック手段が第１のロック解除状態又は第２のロック状態のどちらにあるかを示すための指示要素をさらに含んでもよい。

これにより、エンドエフェクタのフィンガ上のアダプタの正しい位置決め及び向きに関するフィードバックを直感的にオペレータに提供することができ、それによりエラーの発生を防止する。

特に、指示要素は、位置合わせ機構であって、位置合わせ要素の表面と外科手術用器具アダプタの表面との間の位置合わせ又は位置ずれによって、ロック要素が第１のロック解除状態又は第２のロック状態のどちらにあるかを視覚的に示す、位置合わせ機構を含むことができる。

追加的又は代替的に、指示要素は、視覚及び／又は音響信号をオペレータに放出するための手段を含むことができる。

最後に、本発明は、上記のエンドエフェクタシステムを含む外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームを提供する。

特に、ロボットアームは、吻合を行うように構成及び適合することができる。

本発明のさらなる利点は、ここで図面に関連して開示されるものとする。

手術室での外科手術中の外科手術用ロボットシステムの概略斜視図である。

図１の外科手術用ロボットシステムの詳細の斜視図であり、外科手術用ロボットシステムの異なる部分が識別されている。

図１の外科手術用ロボットシステムのエンドエフェクタの詳細を示す斜視図である。

本発明の一実施形態による外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタの平面図である。

図４のエンドエフェクタ、滅菌ドレープ及び外科手術用器具アダプタを含む本発明の一実施形態に係るエンドエフェクタシステムの平面図である。

図５のエンドエフェクタシステムの断面図である。

図５のエンドエフェクタシステムの斜視図である。

ａ－ａ線に沿った断面図である。

図８の細部ｂの拡大図である。

図１は、外科手術中の外科手術用ロボットシステム１００並びにその用途及び部品の斜視図を示す。

ここで、第１の外科医Ｓ１及び第２の外科医Ｓ２は、ベッドＢの各側に位置し、ベッドＢに横たわっている患者Ｐに対して外科手術を行う。

外科手術用ロボットシステム１００は、基地局１０２を含む。

外科手術用ロボットシステム１００は、ベースコラム１０４をさらに含む。

ベースコラム１０４は、図示の実施形態では円筒形の柱である。

基地局１０２は、１人又はそれ以上のオペレータ、例えば、外科医Ｓ１、Ｓ２又は他の人員に情報を表示するための表示モジュール１０６を含む。

また、表示モジュール１０６は、１人又はそれ以上のオペレータがユーザ入力を挿入することを可能にするユーザインターフェースを提供するために使用されてもよい。

さらに、外科手術用ロボットシステム１００は、図示の実施形態では、サスペンションアーム１０８と、フォーク状要素１１０と、第１の外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１２と、第２の外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１４と、第１の外科手術用器具１１６と、第２の外科手術用器具１１８とを装備している。他の可能な実施形態では、異なる数のロボットアーム１１２、１１４、すなわち、１つ若しくはそれ以上のロボットアーム、又は１つ若しくはそれ以上の外科手術用器具１１６、１１８を装備していてもよい。

基地局１０２には、車輪１２０（図１では２つを示す）が設けられている。これにより、手術室内の所望の位置に外科手術用ロボットシステム１００を容易に配置することが可能になる。

サスペンションアーム１０８は、図示の実施形態では水平に配列されている。サスペンションアームはまた、サスペンションアーム１０８の部品を互いに対して入れ子式に移動させることによって長さを調整する可能性を提供する２つの部品を有するため、その長さが調整可能である。長さ調整のための他の機構、例えばＳＣＡＲＡ機構、ヒンジ解決策などを使用し得ることも可能である。

サスペンションアーム１０８は、ベースコラム１０４に接続されている。

サスペンションアーム１０８は、フォーク状要素１１０（ブラケット１１０）を担持する。

ここで、フォーク状要素１１０は、第１の外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１２、及び第２の外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１４を担持する（図２）。

第１及び第２の外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１２、１１４のそれぞれは、外科手術用器具１１６、１１８を担持する１つのエンドエフェクタシステムに接続される。

エンドエフェクタシステムは、後述するエンドエフェクタ２００であってもよい。

システム１００はまた、後述するエンドエフェクタシステム３００と組み合わせて使用されてもよい。

外科手術用器具１１６、１１８は、同じ種類のものであってもよく、又は互いに異なっていてもよい。

サスペンションアーム１０８は、手術部位に対するフォーク状要素１１０及びロボットアーム１１２、１１４の所望の位置決めを可能にするために、ベースコラム１０４の長手方向軸の周りを回転するように構成される。

同様に、フォーク状要素１１０は、サスペンションアーム１０８の軸線の周りを、すなわちベースコラム１０４の長手方向軸線に平行に回転するように構成される。

図示の構成では、外科手術用ロボットシステム１００は、従来の顕微鏡Ｍ（図１及び図２）での使用に適合されている。

代替的に、完全デジタル顕微鏡又はいわゆるハイブリッド顕微鏡（図１には示されていない）も同様に使用することができる。そのような場合、１人又はそれ以上の外科医が別個のコンソールに位置し、ロボット台車が図１の外科医Ｓ１、Ｓ２のうちの１人の位置に配置される。

外科手術用ロボットシステム１００は、１つの大きな患者側セットアップを提供することを目的としており、これはドレープ後に組み立てが不要であることを意味する。

図２は、外科手術用ロボットシステム１００の異なるセクションＡ、Ｂ、Ｃを示す。

セクションＡでは、動きがなく、すべて静止している。

表示手段１０６（セクションＡに含まれる）は、１人又はそれ以上のオペレータによって作動させることができる。

セクションＢでは、外科手術用器具１１６、１１８を患者Ｐの上に正確に再配置するために、外科手術中にいくらかの動きがある。

図２に示すように、外科手術用ロボットアーム１１２、１１４の間に、顕微鏡（図示されていないが、図２では記号化のみされている）のための空間が画定される。

セクションＣは、とりわけ、エンドエフェクタ（後述するエンドエフェクタ２００など）を含む。ここで、外科手術処置の過程でいくつかの動きが生じる。

それぞれの外科手術用器具１１６、１１８を担持するエンドエフェクタ２００のうちの１つの詳細が図３に示されている。

エンドエフェクタの機能は、とりわけ、外科手術用器具１１６、１１８を作動させ、取り付けインターフェースを提供し、器具軸の周りを回転させることである。

図４は、本発明の一実施形態による外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタ２００の平面図を示す。

エンドエフェクタ２００は、図１及び図２の外科手術用ロボットシステム１００と組み合わせて使用されてもよい。

そのような場合、それぞれのエンドエフェクタ２００は、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１２、１１４（図２）のそれぞれに接続される。

エンドエフェクタ２００はエンドエフェクタベース２０２を含む。

エンドエフェクタ２００は、エンドエフェクタベース２０２から延びる第１の可動フィンガ２０４及び第２の可動フィンガ２０４をさらに含む。

特に、エンドエフェクタ２００の第１及び第２の可動フィンガ２０４は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８を保持するように構成及び適合され、ロボットアームの移動により、外科手術用器具１１６、１１８の６自由度の移動を容易にすることができる。言及された６自由度に含まれていないが追加的なのは、器具の開閉運動であり、これも提供される。

図示の実施形態では、第１及び第２の可動フィンガ２０４はドレープ３０２で覆われている（図５）。

ドレープ３０２は、後述するように滅菌ドレープである。さらに、可動フィンガ２０４に嵌合し、使用中にエンドエフェクタ２００を少なくともその開放面で完全に覆う、すなわち、患者及び手術部位に露出されるすべての部分を覆うように適合される。

有利には、第１及び第２の可動フィンガ２０４は、中空体として構成されてもよい。

これにより、エンドエフェクタ２００の全体重量が大幅に減少する。

追加的に、中空体は、エンドエフェクタ２００の全体寸法を増大させることなく追加の構成要素を収容するように適合されてもよい。

本実施形態では、エンドエフェクタ２００は、単体として作製されている。これにより、遊び及び組み立てのリスクを防止することができる。

図５は、本発明の一実施形態によるエンドエフェクタシステム３００を示す。

エンドエフェクタシステム３００は、図１及び図２の外科手術用ロボットシステム１００と組み合わせて使用されてもよい。

そのような場合、それぞれのエンドエフェクタシステム３００は、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム１１２、１１４のそれぞれに接続される。

エンドエフェクタシステム３００は、図５を参照して上述したエンドエフェクタ２００を含む。

さらに、エンドエフェクタシステム３００は、以下でさらに説明される滅菌ドレープ３０２を含む。

滅菌ドレープ３０２は、図５に示すように、エンドエフェクタ２００を覆うように構成されている。

またさらに、エンドエフェクタシステム３００は、外科手術用器具アダプタ３０４を含む。

特に、外科手術用器具アダプタ３０４は、エンドエフェクタ２００のドレープ付き第１及び第２のフィンガ２０４上にスライドし、ロック機構（図示せず）によって定位置にロックされるように構成され、これについては以下でさらに説明する。

本実施形態において、外科手術用器具アダプタ３０４は、略Ｕ字状である。

Ｕ字形外科手術用器具アダプタ３０４の湾曲部３１４の近位には、部分的に丸い凹部３１２が形成される。

図示の実施形態では、湾曲部３１４は、Ｕ字形外科手術用器具アダプタ３０４の他の部分よりも厚さが薄く、弾性が増加している（図５及び図７）。

外科手術用器具アダプタ３０４は、特定の種類又はファミリの外科手術用器具用に設計されている。

外科手術用器具アダプタ３０４は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の、器具のヒューマンインターフェースとして意図された部分と接続するように構成されてもよい。

外科手術用器具アダプタ３０４には、アダプタに関する情報を提供するためのラベリング要素、例えば、印刷、ＱＲコード、バーコード、及び／又はＲＦＩＤコード若しくはタグを設けることができる。

代替的に、外科手術用器具アダプタ３０４は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の、ヒューマンインターフェースとして意図されたものとは異なる部分と接続するように構成されてもよい。

外科手術用器具アダプタ３０４は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８をエンドエフェクタ２００に対して所定の向きに保持するために、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８への接続のための接続手段３０６、ここではクリップ３０６を含む。

例えば、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の長手方向軸がエンドエフェクタ２００の回転軸に対して位置合わせされるように定位置に位置決めし、保つことができる。

代替的に、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の長手方向軸とエンドエフェクタ２００の回転軸との間に距離及び／又は角度のわずかなオフセットが存在するように、定位置に位置決めし、保つことができる。

さらなる代替例として、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の長手方向軸とエンドエフェクタ２００の回転軸との間に大きなオフセットが存在するように、定位置に位置決めし、保つことができる。

図示の実施形態では、外科手術用器具アダプタ３０４のロック機構３０８は、フィンガ及びドレープを形状嵌合で把持している移動部を含む（図５、図７及び図８）。

本実施形態に係るロック機構３０８の構造は、図８及び図９に提供される断面図に詳細に示されている。

本実施形態では、ロック機構３０８は、第１のアーム部分３１８、及び第１のアーム部分３１８に対して内側にある第２のアーム部分３２０を有する２つの移動アーム３１６を有している。第２のアーム部分３２０は、プラスチック製の外層３２２と、シリコン製の中間層３２４と、金属製の内層３２６とを有する。内層３２６は、空隙３２８（空又は未充填の空間３２８）を画定する。

ロック機構３０８が、器具アダプタ３０４を少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８に接続するためにそれらの動作位置に配置されると、作動力ＡＦは、図９（以下の説明も参照）に示すように作用して合力ＲＦを生成し、合力ＲＦが外科手術用器具１１６、１１８をロックする。したがって、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８は、エンドエフェクタ２００に対して所望の位置で定位置に安定して保たれる。

器具アダプタ３０４は器具クリップ３０６を有し、器具クリップ３０６は外科手術用器具１１６、１１８を保持し、例えば、ここではライブヒンジなどのコンプライアント接続部によって器具アダプタ３０４に対して相対的に移動することができる。

外科手術用器具アダプタ３０４は、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８を移動させることができるように、エンドエフェクタ２００の第１及び第２のフィンガ２０４の先端部の動きを、エンドエフェクタ２００に接続された少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８に伝達するように構成され、そのため、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の６自由度に加えて、器具の開閉移動での動きが容易になる。

図示の実施形態では、外科手術用器具１１６、１１８の近位端と器具アダプタ３０４との交点と、エンドエフェクタベース２０２との間に空間が画定される（図４及び図５）。

別の言い方をすれば、前記交点はエンドエフェクタベース２０２と接触していない。

ロック機構３０８は、
第１のロック解除状態と、
第２のロック状態と、
の間で切り替わるように構成される。

第２のロック状態では、ロック機構は、エンドエフェクタ２００の第１及び第２のフィンガ２０４上の定位置に外科手術用器具アダプタ３０４を固着する。

エンドエフェクタシステム３００では、ロック機構を第２のロック状態することによって加わる圧縮の結果として、ばね力が滅菌ドレープ３０２から発生してもよい。

これにより、ロック機構を定位置に維持することが容易になる。

代替的に、ロック機構を第２のロック状態することによって加わる圧縮の結果として、ばね力がアダプタ３０４から発生してもよい。

これにより、ロック機構を定位置に維持することが容易になる。

さらなる代替例として、ロック機構を第２のロック状態にすることによって決定される滅菌ドレープ３０２の伸長の結果として、ばね力が滅菌ドレープ３０２から発生してもよい。

これにより、ロック機構を定位置に維持することが容易になる。

図示の実施形態では、エンドエフェクタシステム３００は、ライブヒンジ３３０を有する（図６）。ライブヒンジ３３０は、シャーシとして３Ｄ印刷されたシェルが使用されるという事実から生じる。これは、ヒンジにスティックスリップ効果がなく、ヒンジの動きにヒステリシスがないという設計意図を有する単一の部品である。さらに、機械加工はなく、シェルは「ワンパートシェル」である。ヒンジは、壁厚が低減された部分の結果として全体の一部になっており、シェルのまさにこの部分での移動を可能にし、それによってヒンジを形成する。

ロック機構は、ロック解除状態を自然に優先する双安定システムであってもよい。そのような場合、ロック機構がドレープ付きエンドエフェクタ２００上に配置されると、ロック機構をロック状態にするためにロックを手動で作動させなければならない。この解決策は、配置中にロック機構がロック解除状態に維持されることを確実にし、それによって取り扱いの妨げを防止するという利点を有する。

代替的に、ロック機構は、ロック状態を自然に優先する双安定システムであってもよい。これにより、ロック機構が配置後に自動的にロックされることが保証される。

ロック機構のロック状態とロック解除状態との間の移行は、ロックツールを用いて行うことができる。

有利には、外科手術用器具アダプタ３０４は、追加の外科手術用器具を保持するように構成されてもよい。

例えば、ハサミを任意の他の外科手術用器具に追加して、器具を交換する必要性を防ぎ、それによって完全吻合を行うのに必要な全体の時間を短縮することができる。

外科手術用器具アダプタ３０４は、外科手術中に少なくとも１つ外科手術用器具１１６、１１８の長手方向軸とエンドエフェクタ２００の回転軸との間の位置合わせを維持するように構成される。

外科手術用器具アダプタ３０４は、外科手術中に少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８の長手方向軸がエンドエフェクタ２００の回転軸に対して所定の角度だけオフセットされる位置に、少なくとも１つの外科手術用器具１１６、１１８を保持するように構成されてもよい。

本実施形態では、滅菌ドレープ３０２は、エンドエフェクタ２００を覆う手袋状ドレープ３０２である（図５～図７）。

これにより、エンドエフェクタ２００の形状に対する滅菌ドレープ３０２のより良好な適合が可能になる。

特に、図示の実施形態では、手袋状ドレープ３０２とエンドエフェクタ２００は相補的な形状を有する（図５）。

これは、滅菌ドレープ３０２及びエンドエフェクタ２００の互いに対する望ましくない回転を防止することができるという利点を有する。

滅菌ドレープ３０２は、均一な厚さを有していてもよい。

均一な厚さを有する滅菌ドレープ３０２は、製造がより容易で安価であるという利点を有する。

代替的に、滅菌ドレープ３０２は局所的な厚さの変動を有してもよい。

製造はより高価であるものの、この解決策は、破裂及び／又は穿刺の発生を大幅に防止するという利点を有する。

滅菌ドレープ３０２には、シーリングインターフェース（図示せず）が設けられてもよい。

シーリングインターフェースは、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームの他の部品に接続するように構成されてもよい。

代替的に、シーリングインターフェースは、外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアームを覆う滅菌ドレープ３０２に接続するように構成されてもよい。

好ましくは、シーリングインターフェースは円形リップを含む。

有利には、滅菌ドレープ３０２は断熱材料で作製されてもよい。

外科手術、顕微鏡手術又は超顕微鏡手術の過程において、エンドエフェクタ２００及び外科手術用器具１１６、１１８の表面温度が４３℃未満の温度に維持されることが必要とされる。

断熱材料で作製された滅菌ドレープ３０２の使用は、従来技術の薄い袋状ドレープと比較した場合、エンドエフェクタ２００及び外科手術用器具１１６、１１８の表面温度を４３℃未満の適切な温度により容易に維持することを可能にする。

追加的又は代替的に、滅菌ドレープ３０２は、電気絶縁性の材料で作製することができる。

これにより、滅菌バリアを破壊するリスクなしに、有害な電流から患者Ｐを容易かつ効果的に遮蔽することができる。

滅菌ドレープ３０２は、外科手術用ロボット全体を覆う他の滅菌ドレープ部分（図示せず）を有する固定アセンブリであってもよい。この場合、単一の滅菌ドレープがロボットアーム全体を覆う。

特に、手袋状ドレープ３０２は、ロボットアーム（図示せず）を覆う滅菌ドレープに恒久的に接続することができる。手袋状ドレープ３０２は、エンドエフェクタ２００の回転軸の周りを最大角度まで又はさらには無端で自由に回転することができる。

代替的に、滅菌ドレープ３０２は、外科手術用ロボット全体を覆う他の滅菌ドレープ部分とは別個であってもよい。

エンドエフェクタ２００は、ロック手段が第１のロック解除状態又は第２のロック状態のどちらにあるかを示すための指示手段をさらに含んでもよい。

本実施形態では、指示手段は、位置合わせ要素３１０であって、位置合わせ要素３１０の表面と外科手術用器具アダプタ３０４の表面との間の位置合わせ又は位置ずれによって、ロック手段が第１のロック解除状態又は第２のロック状態のどちらにあるかを視覚的に示す、位置合わせ要素３１０を含む。

追加的又は代替的に、指示手段は、視覚及び／又は音響信号をオペレータに放出するための手段を含むことができる（図示せず）。

１００ 外科手術用ロボットシステム
１０２ 基地局
１０４ ベースコラム
１０６ 表示モジュール
１０８ サスペンションアーム
１１０ フォーク状要素
１１２（第１の）外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム
１１４（第２の）外科手術用、顕微鏡手術用又は超顕微鏡手術用ロボットアーム
１１６ 外科手術用器具
１１８ 外科手術用器具
１２０ 車輪
２００ エンドエフェクタ
２０２ エンドエフェクタベース
２０４ 可動フィンガ
３００ エンドエフェクタシステム
３０２ 滅菌ドレープ
３０４ 外科手術用器具アダプタ
３０６ 器具クリップ
３０８ 接続手段（ロック機構）
３１０ Ｕ字型位置合わせ要素
３１２ 凹部
３１４ 外科手術用器具アダプタの湾曲部
３１６ クリップアーム
３１８ 第１のクリップアーム部分
３２０ 第２のクリップアーム部分
３２２ 第２のクリップアーム部分の外層（プラスチック）
３２４ 第２のクリップアーム部分の中間層（シリコン）
３２６ 第２のクリップアーム部分の内層（金属）
３２８ 空隙／空きスペース
３３０ ライブヒンジ
Ｂ ベッド
Ｍ 顕微鏡
Ｓ１ 第１の外科医
Ｓ２ 第２の外科医
Ｐ 患者
ＡＦ 作動力
ＲＦ 合力

Claims (14)

1. 外科手術用、顕微鏡手術用、又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタ（２００）であって、
   －エンドエフェクタベース（２０２）と、
   －前記エンドエフェクタベース（２０２）から延びる第１の可動フィンガ（２０４）及び第２の可動フィンガ（２０４）であって、少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）を保持及び操作するように構成及び適合される、第１及び第２の可動フィンガ（２０４）と、
   を少なくとも備える、エンドエフェクタ（２００）。
2. 前記エンドエフェクタ（２００）の前記第１及び第２の可動フィンガ（２０４）が中空体として構成され、任意選択的に、前記中空体が前記エンドエフェクタ（２００）の追加の構成要素を収容するように構成及び適合されること
   を特徴とする、請求項１に記載のエンドエフェクタ（２００）。
3. 外科手術用、顕微鏡手術用、又は超顕微鏡手術用ロボットアームのためのエンドエフェクタシステム（３００）であって、
   －請求項１又は２に記載のエンドエフェクタ（２００）と、
   －前記エンドエフェクタ（２００）を覆うように構成された滅菌ドレープ（３０２）と、
   －前記エンドエフェクタ（２００）の前記ドレープ付き第１及び第２のフィンガ（２０４）上にスライドし、ロック機構によって定位置にロックされるように構成された外科手術用器具アダプタ（３０４）と、
   を少なくとも備え、
   前記外科手術用器具アダプタ（３０４）が、前記エンドエフェクタ（２００）に対して所定の向きに前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）を保持するために前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）に対するクリップ（３０６）を含み、かつ
   前記外科手術用器具アダプタ（３０４）が、前記エンドエフェクタ（２００）の前記第１及び第２のフィンガ（２０４）の先端部の動きを前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）に伝達して、前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）を操作するように構成される、エンドエフェクタシステム（３００）。
4. 前記ロック機構（３０８）が、
   －第１のロック解除状態と、
   －前記外科手術用器具アダプタ（３０４）を前記エンドエフェクタ（２００）の前記第１及び第２のフィンガ（２０４）上の定位置に固着する第２のロック状態と、
   の間で切り替わるように構成されること
   を特徴とする、請求項３又は４に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
5. 前記ロック機構を前記第２のロック状態にすることによって加わる圧縮の結果として、ばね力が前記滅菌ドレープ（３０２）から発生し、協働して前記ロック機構を定位置に維持すること
   を特徴とする、請求項４に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
6. 前記ロック機構を前記第２のロック状態にすることによって加わる圧縮の結果として、ばね力が前記アダプタ（３０４）から発生し、協働して前記ロック機構を定位置に維持すること
   を特徴とする、請求項４又は５に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
7. 前記ロック機構を前記第２のロック状態にすることによって決定される前記滅菌ドレープ（３０２）の伸長の結果として、ばね力が前記滅菌ドレープ（３０２）から発生し、協働して前記ロック機構を定位置に維持すること
   特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
8. 前記外科手術用器具アダプタ（３０４）が、追加の外科手術用器具（１１６、１１８）を保持するように構成され、好ましくは前記追加の外科手術用器具がハサミを含むこと
   を特徴とする、請求項３から７のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
9. 前記外科手術用器具アダプタ（３０４）が、外科手術中に前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）の長手方向軸と前記エンドエフェクタ（２００）の回転軸との間の位置合わせを維持するように構成されること
   を特徴とする、請求項３から８のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
10. 前記外科手術用器具アダプタ（３０４）が、外科手術中に前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）の前記長手方向軸が前記エンドエフェクタ（２００）の前記回転軸に対して所定の角度だけオフセットされる位置に、前記少なくとも１つの外科手術用器具（１１６、１１８）を保持するように構成されること
    を特徴とする、請求項３から９のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
11. 前記滅菌ドレープ（３０２）が、前記ロボットアームの他の部品に、又は前記ロボットアームを覆う前記滅菌ドレープ（３０２）に接続するように構成されたシーリングインターフェースを含み、好ましくは、前記シーリングインターフェースが円形又は周方向リップを含むこと
    を特徴とする、請求項３から１０のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
12. 前記ロック要素が前記第１のロック解除状態又は前記第２のロック状態のどちらにあるかを示すための指示要素をさらに含むこと
    を特徴とする、請求項４から１１のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
13. 前記指示要素が、位置合わせ要素（３１０）であって、前記位置合わせ要素の表面と前記外科手術用器具アダプタ（３０４）の表面との間の位置合わせ若しくは位置ずれによって、前記ロック要素が前記第１のロック解除状態若しくは前記第２のロック状態のどちらにあるかを視覚的に示す、位置合わせ要素（３１０）を含み、かつ／又は前記指示要素が視覚及び／若しくは音響信号を前記オペレータに放出するための手段を含むこと
    を特徴とする、請求項１２に記載のエンドエフェクタシステム（３００）。
14. 請求項３から１３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタシステム（３００）を含む外科手術用、顕微鏡手術用、又は超顕微鏡手術用ロボットアーム。