JP6778769B2 - ロボット手術システムための滅菌アダプタアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、主に低侵襲手術のためのロボット手術システムに関し、特に、ロボット手術システムにおける改良された滅菌アダプタアセンブリに関する。

このセクションは、以下に説明する、本開示の様々な態様に関連する技術の様々な態様を読者に紹介することを意図する。本開示は、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするために、読者に背景情報を提供するのに役立つと思われる。したがって、これらの説明は、この観点から読まれるものであり、従来技術の承認として読まれるものではないことが理解されるべきである。

ロボット支援手術システムは、外科的処置または診断手順の間に損傷され得る外部組織（ｅｘｔｒａｎｅｏｕｓ ｔｉｓｓｕｅ（ｓ））の量を減少させることで、患者の回復期間、患者の不快感、長期の入院期間、特に有害な副作用を減少させるため、従来の外科手術手順に代わって、世界中で採用されている。ロボット支援手術では、外科医は、通常、サージョンコンソール（ｓｕｒｇｅｏｎ ｃｏｎｓｏｌｅ）でマスタコントローラを操作して、外科医による複雑な動作をシームレスに捕捉、転送し、これにより、手術を行うための手術器具と外科医とが直接的に関連しているという感覚（ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）を与える。サージョンコンソール上で手術をする外科医は、手術部位から離れて位置してもよいし、患者が手術を受ける手術室内に位置してもよい。

ロボット支援手術は、医療分野や医療デバイス産業における最も急成長している分野の１つにおいて革命をもたらした。しかしながら、ロボット支援手術における主な課題としては、手術中の安全性及び精度を確保することがある。ロボット支援手術の重要な分野の１つは、低侵襲手術のための手術ロボットの開発である。過去数十年にわたって、外科手術用ロボットは、指数関数的に進化し、医療デバイス産業におけるイノベーションの主要な分野となった。

ロボット支援手術システムは、ロボット手術の実施を支援する複数のロボットアームを含む。ロボット支援手術システムでは、滅菌バリアを用いてロボットアームの非滅菌部分を、操作端でロボットアームに取り付けられた必須の滅菌手術器具から分離させる。

滅菌バリアは、ロボットアームを包む滅菌プラスチックドレープと、滅菌域で滅菌外科手術用器具と動作可能に係合する滅菌アダプタとを含んでもよい。滅菌バリアは、トルク及び他の力のフィードバックを滅菌外科手術用器具及びロボットアームの両方からの入力として受け取るように、間にあるドレープセクションを保持するための屈曲ドレープインターフェースを含んでもよい。滅菌バリアは、滅菌外科手術用器具と非滅菌ロボットシステムとの間で維持される。滅菌アダプタは、滅菌域において滅菌外科手術用器具を駆動、制御するアクチュエータアセンブリと取り外し可能に係合する。

ロボット手術において外科手術器具を用いて外科手術を行うことは、新たな課題を生み出す。１つの課題としては、患者に接する領域を無菌状態に維持する必要があることである。しかしながら、滅菌外科手術用器具を制御して動かすのに必要なモータ、センサ、エンコーダ、及び電子接続などのアクチュエータアセンブリ内の電子部品は、各滅菌プロセスで損傷または破壊されるので、通常、従来の方法、例えば、蒸気、熱、及び圧力、または化学薬品を使用して滅菌されることができない。

したがって、アクチュエータアセンブリの汚染を防ぐとともに、外科手術用器具の周囲を滅菌域に維持する無菌バリアからの一連の滅菌外科手術用器具を迅速かつ確実な取り付けることを可能にしながら、滅菌バリアとその上のアクチュエータアセンブリから無菌外科手術用器具を係合または離脱させることをより容易かつ効果的にする方法が、不可欠である。

ロボット支援手術システムにおける別の課題としては、滅菌バリアが破られないように、滅菌アダプタをアクチュエータアセンブリに容易に係合または離脱させることである。しかしながら、滅菌アダプタとアクチュエータアセンブリとの連動が複雑なアセンブリを含むため、アセンブリを費用のかかる、扱いにくく、時間のかかるものにしてしまう。

上記の課題に鑑みて、滅菌バリアを破壊することなく、ロボット手術の実行中に滅菌アダプタアセンブリとアクチュエータアセンブリとの着脱を容易にし、改良された滅菌アダプタアセンブリを有するロボット手術システムの必要性がある。

本開示に係る滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、ハウジング（４０１）と、ハウジング（４０１）内に配置された浮動プレート（４２３）とを含む。滅菌アダプタアセンブリは、浮動プレート（４２３）に固定された円周面を有する少なくとも１つの回転体（５０５ａ）をさらに含む。前記少なくとも１つの回転体（５０５ａ）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の駆動要素（４１３）の少なくとも１つのピンを受け入れることが可能な少なくとも１つの開口部（６０１ａ）を有する。滅菌アダプタアセンブリは、前記少なくとも１つの回転体（５０５ａ）の内側に配置され、アクチュエータアセンブリ（３０５）の駆動要素（４１３）の少なくとも１つのピンを、前記少なくとも１つの回転体（５０５ａ）の少なくとも１つの開口部（６０１ａ）と位置合わせさせる圧縮機構（７００）をさらに含む。

本発明の利点及び特徴をさらに明確にするために、添付図面において示している本発明の特定の実施態様を参照することによって本発明をさらに詳細に説明する。これらの図面は、本発明の典型的な実施態様のみを示しており、従って、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。本発明を添付図面によってさらに明細且つ詳細に記述し、説明する。

本発明の一実施形態によるロボット手術システムの複数のロボットアームを示す概略図である。 本発明の一実施形態によるロボット手術システムのサージョンコンソールを示す概略図である。 本発明の一実施形態によるロボット手術システムのビジョンカートを示す概略図である。 本発明の一実施形態による、ロボットアームに取り付けられたツールインターフェースアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるツールインターフェースアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるツールインターフェースアセンブリを示す分解図である。 本発明の一実施形態による、取外し位置にあるアクチュエータアセンブリ及び滅菌アダプタアセンブリを示す正面図である。 本発明の一実施形態による、取外し位置にあるアクチュエータアセンブリ及び滅菌アダプタアセンブリを示す背面図である。 本発明の一実施形態による、ロック位置にあるアクチュエータアセンブリ及び滅菌アダプタアセンブリを示す図である。 本発明の一実施形態による滅菌アダプタアセンブリを示す上面図である。 本発明の一実施形態による滅菌アダプタアセンブリを示す底面図である。 本発明の一実施形態による滅菌アダプタアセンブリの浮動プレートを示す正面図である。 本発明の一実施形態による滅菌アダプタアセンブリの浮動プレートを示す背面図である。 本発明の一実施形態による、回転体のない浮動プレートを示す斜視図である。 （ａ）は本発明の一実施形態による、スプリングを有する回転体を示し、（ｂ）は本発明の一実施形態による、（ａ）に示されるスプリングの分離図である。

以下、本発明の原理の理解を促すために、図面に示した実施態様を参照し、特定の用語は、その実施態様を説明するために使用する。それにもかかわらず、本発明の範囲はそれによって限定されず、例示している装置における変更やさらなる修正並びに図面において例示しているような本発明の原理のさらなる応用を、本発明に関連する技術の当業者にとって通常に思い付くように目論むことを理解されたい。

当業者であれば、上記の一般的説明及び以下の詳細な説明は、本発明の例示且つ説明であって、本発明を限定するものではないことを理解しているであろう。本特許明細書全体に亘って、使用する慣例としては、添付図面においては、同様な数字は同様な構成成分を表すということである。

本明細書全体に亘っての「１つの実施形態」、「もう１つの実施形態」、「１つの実施態様」、「もう１つの実施態様」または同様な用語への記述は、その実施態様に関連して説明した特定の特性、構造または特徴を本発明の少なくとも１つの実施態様に含ませることを意味する。従って、「１つの実施形態においては」、「もう１つの実施形態においては」、「１つの実施態様においては」、「もう１つの実施態様においては」または同様な語句の出現は、本明細書全体に亘って、必ずしもではないが、全て同じ実施態様を参照し得る。

用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またはこれらの他の変形は、包括的な包含に及ぶことを意図し、以て、工程のリストを含むプロセスまたは方法が、それらの工程を含むのみならず、明示的にリストされていないかまたはそのようなプロセスまたは方法に固有の他の工程も含み得る。同様に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ．．．ａ）」が先行する１以上の装置またはサブシステムまたは要素または構造体は、さらに限定することなく、他の装置、他のサブシステム、他の要素、他の構造体、追加デバイス、追加サブシステム、追加要素または追加構造体の存在を除外するものではない。

特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明の属する当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。本明細書に記載される装置、システム及び実施例は、例示的なものに過ぎず、限定的であることを意図していない。

本明細書中の用語「ａ」及び「ａｎ」は、量の制限を意味することなく、参照されるアイテムが少なくとも１つで存在するのを意味する。さらに、滅菌バリア及び滅菌アダプタという用語は同じ意味を示し、説明全体を通して互換的に使用され得る。

以下、本発明の実施形態については、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明は、低侵襲手術のためのロボット手術システムに関する。ロボット手術システムは、一般的に、複数のロボットアームの使用を含む。１つ以上のロボットアームは、関節（歯列矯正鉗子、ハサミ、掴み用鉗子、持針器、マイクロディセクタ、ステープルアプライヤ、タッカー、吸引／灌流器具、クリップアプライヤなど）または非関節（切断ブレード、焼灼プローブ、灌流器、カテーテル、吸引オリフィスなど）で連結される手術器具を支持することが多い。１つ以上のロボットアームは、内視鏡（腹腔鏡、関節鏡、子宮鏡などの様々な構造のいずれか）、または選択可能な他のイメージングモダリティ（超音波、蛍光透視法、磁気共鳴イメージングなど）などの１つ以上の外科用画像撮像デバイスを支持するために使用されることが多い。

図１ａは、本発明の一実施形態によるロボット手術システムの複数のロボットアームを示す概略図である。具体的には、図１は、患者カート（１０１）の周囲に取り付けられた４つのロボットアーム（１０３ａ）、（１０３ｂ）、（１０３ｃ）、（１０３ｄ）を有するロボット手術システム（１００）を示す。図１に示される４つのロボットアーム（１０３ａ）、（１０３ｂ）、（１０３ｃ）、（１０３ｄ）は例示の目的であり、ロボットアームの数は、手術のタイプまたはロボット手術システムに応じて変わってもよい。４つのロボットアーム（１０３ａ）、（１０３ｂ）、（１０３ｃ）、（１０３ｄ）は、患者カート（１０１）に沿って取り付けられるほか、患者カート（１０１）の上に取り付けられ、または可動手段の上に別個に取り付けられ、または互いに機械的及び／又は作動的に接続され、または中央ボディ（不図示）から分岐するように中央ボットアーム（１０３ａ）に連結されるように様々な方法で配置されてもよいが、これらに限定されない。

図１ｂは、本発明の一実施形態によるロボット手術システムのサージョンコンソールを示す概略図である。サージョンコンソール（１１７）は、患者の体内のロボットアーム（１０３ａ）、（１０３ｂ）、（１０３ｃ）、（１０３ｄ）を制御することにより、外科医が患者カート（１０１）上に横になっている患者に遠隔操作で手術を行うのを支援する。サージョンコンソール（１１７）は、手術器具（図２に示す）が患者の体内にある間、手術器具の動きを制御するように構成される。サージョンコンソール（１１７）は２Ｄ／３Ｄモニタ、着用可能観察手段（不図示）、及びそれらの組合せに限定されないが、少なくとも調整可能な観察手段（１０７）を備えることができる。サージョンコンソール（１１７）は、患者カート（１０１）の手術部位の３Ｄハイビジョン（ＨＤ）の内視鏡図のみならず、ロボット手術中に外科医が使用できる様々な医療機器からの追加情報を示す複数のディスプレイを備えることができる。さらに、観察手段（１０７）は、ロボット手術システム（１００）の種々のモードを提供し得るが、装着されたロボットアームの識別や数、装着された現在の器具の種類、現在の器具チップ位置、衝突情報、ならびに心電図、超音波ディスプレイ、蛍光透視画像、ＣＴ、ＭＲＩ情報のような医学的データの提供に限定されない。サージョンコンソール（１１７）は、ロボットアームを制御するための機構をさらに備えることができるが、１つ以上のハンドコントローラ（１０９）、１つ以上のフットコントローラ（１１３）、クラッチ機構（不図示）及びこれらの組み合わせに限定されない。サージョンコンソール（１１７）のハンドコントローラ（１０９）は、外科医が外科用ツールを直接的に関節接続しているという感覚を与えるように、外科医によって実行される複雑な動作をシームレスに捕捉し、転送する必要がある。異なるコントローラは、手術中に異なる目的を必要とする場合がある。いくつかの実施形態では、ハンドコントローラ（１０９）は、ジョイスティック、外骨格手袋、動力付き重力補償マニピュレータなどの１つ以上の手動入力装置であってもよい。これらのハンドコントローラ（１０９）は、ロボットアームに取り付けられた手術器具の動きを制御するように遠隔操作モータを制御する。外科医は、図１ｂに示すように、椅子（１１１）のような休憩装置に座りながら、サージョンコンソール（１１７）を制御することができる。椅子（１１１）は、外科医の安らぎに応じて高さ、肘掛け等を装置で調節可能であってもよい。また、椅子（１１１）には、さまざまな制御手段が設けられてもよい。さらに、サージョンコンソール（１１７）は、ロボットアームとの接続性が維持されるならば、手術室内の単一の場所に配置されてよいし、病院内の任意の他の場所に配設されてもよい。

図１ｃは、本発明の一実施形態によるロボット手術システムのビジョンカートを示す概略図である。ビジョンカート（１１９）は、内視鏡によって撮られた手術の２Ｄ及び／又は３Ｄビューを表示するように構成される。ビジョンカート（１１９）は、見やすさに応じて様々な角度や高さに調節することができる。ビジョンカート（１１９）は、タッチスクリーンディスプレイ、プレビュー／記録／再生設備、様々な入力／出力手段、２Ｄ／３Ｄコンバータなどを提供することに限定されないが、様々な機能を有することができる。ビジョンカート（１１９）は、見物人または他の非手術外科医が患者の体外から手術部位を見ることを可能にするビジョンシステム部分（不図示）を含んでもよい。１つのロボットアームは、一般的に、ビジョンカート（１１９）に撮られた画像を表示するビデオ画像撮像機能を有する外科手術用器具（すなわち、カメラ機器）に係合する。いくつかのロボット手術システムの構成では、カメラ機器は、カメラ機器の先端から患者の体外の１つ以上の撮像センサ（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）に画像を転送する光学デバイスを含む。また、撮像センサは、カメラ機器の先端に配置されてもよく、センサによって生成される信号は、ビジョンカート（１１９）による処理や表示のためにリード線または無線で送信されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態による、ロボットアームに取り付けられたツールインターフェースアセンブリを示す斜視図である。ツールインターフェースアセンブリ（２００）は、ロボット手術システム（１００）のロボットアーム（２０１）上に取り付けられる。ツールインターフェースアセンブリ２００は、患者にロボット手術を行うための主要な構成要素である。図２に示されるロボットアーム（２０１）は、例示の目的のみに示され、異なる構成や自由度（ＤＯＦ）、形状を有する他のロボットアームであってもよい。

図３ａは、本発明の一実施形態によるツールインターフェースアセンブリを示す斜視図である。図３ｂは、本発明の一実施形態によるツールインターフェースアセンブリを示す分解図である。図３ａまたは図３ｂで示されるツールインターフェースアセンブリ（２００）は、ツールインターフェースアセンブリ（２００）がロボットアーム（図２に示す）と動作可能に接続することを容易にするＡＴＩ（アームとツールインターフェース）コネクタ（３１５）（図３ｂに示す）を備える。また、ツールインターフェースアセンブリ（２００）は、ガイド機構上に取り付けられ、ガイド機構に沿って直線的に移動可能なアクチュエータアセンブリ（３０５）をさらに含む。図３ａ及び図３ｂで示されるガイド機構は、ガイドレール（３２１）である。ガイドレール（３２１）に沿うアクチュエータアセンブリ（３０５）の移動は、図１ｂに示すように、外科医のコンソール（１１７）上のコントローラを用いて外科医によって制御される。滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、ロボットアームの非滅菌部分を滅菌外科手術用ツールアセンブリ（３０１）から分離するために、アクチュエータアセンブリ（３０５）に取り外し可能に取り付けられる。ロック機構（図４に示す）は、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）をアクチュエータアセンブリ（３０５）に着脱可能にロックまたはロック解除ように設けられる。滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、滅菌域において滅菌外科手術用器具を駆動、制御するアクチュエータアセンブリ（３０５）から取り外し可能に係合する。別の実施形態では、外科手術用ツールアセンブリ（３０１）は、押しボタン（３１９）手段によって、滅菌アダプターアセンブリ（３０３）に着脱可能にロック／ロック解除または係合／係合解除する。

ここでは、図３ｂを参照すると、外科手術用ツールアセンブリ（３０１）は、シャフト（３１１）及びエンドエフェクタ（３１３）を含む。エンドエフェクタ（３１３）は、外科手術用器具を含んでもよいし、外科手術用器具を取り付けるように構成されてもよい。エンドエフェクタ（３１３）は、鉗子、針ドライバ、剪断機、双極焼灼器、組織安定器または開創器、クリップアプライヤ、吻合装置、撮像装置（例えば、内視鏡または超音波プローブ）などの１つ以上の手術タスクに関連する外科手術器具であってもよい。いくつかの外科手術用器具は、外科手術用ツールアセンブリ（３０１）の位置や配向が器具のシャフト（３１１）に対して１つ以上の機械的自由度で操作され得るように、外科手術用ツールアセンブリ（３０１）のための関節式支持体（「手首」と呼ばれることもある）をさらに提供する。また、エンドエフェクタ（３１３）は、開閉する歯列矯正鉗子、または経路に沿って並進するナイフなどの機能的な機械的自由度を含む。外科手術用ツールアセンブリ（３０１）は、永久的に記憶され、またはロボット外科用システム（１００）によって更新可能に記憶されている情報（例えば、器具内部の半導体メモリ）を含んでもよい。

カニューレグリッパ（３０９）は、ツールインターフェースアセンブリ（２００）に取り付けられ、開口部（不図示）を介してシャフト（３１１）を受容するカニューレ（３０７）を把持するように構成される。カニューレ（３０７）は、内面（不図示）における溝（不図示）を備える中空本体を備える。溝には、カニューレ（３０７）をシャフト（３１１）に所望の角度で固定させるロック機構が取り付けられる。ロック機構は、カニューレ（３０７）がシャフト（３１１）を受容した後、シャフト（３１１）のシフト、ねじれ、または軸方向の動きを防ぐ。カニューレグリッパー（３０９）は、ツールインターフェースアセンブリ（２００）の一端に取り外し可能に取り付けられ、カニューレ（３０７）を受容するフラップ状の本体を備える。また、カニューレグリッパー（３０９）は、カニューレ（３０７）を受容するための円形本体を有してもよく、静止位置でカニューレ（３０７）を把持するための溝を備える。

カニューレグリッパー（３０９）は、ツールインターフェースアセンブリ（２００）の本体に固定され、外科手術を行う間にカニューレ（３０７）を安定にするようにカニューレ（３０７）を把持または固定するように構成されてもよい。カニューレ・グリッパ（３０９）は、カニューレグリッパ（３０９）をマウント（３２３）の一組の溝内に受容することによって、ツールインターフェースアセンブリ（２００）のマウント（３２３）に取り付けることができる。

図４ａは、本発明の一実施形態による、取外し位置にあるアクチュエータアセンブリ及び滅菌アダプタアセンブリを示す正面図である。滅菌アダプターアセンブリ（３０３）は、様々なロック機構の手段によって、アクチュエータアセンブリ（３０５）に取り外し可能に取り付けられるように構成されてもよいが、スナップフィット、押しボタンロック機構などに限定されない。

本発明の一実施形態では、滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、上面（４２１）と、下面（４１９）と、上面（４２１）上に配置された少なくとも１つの浮動プレート（４２３）（図４ｂに示す）とを有するハウジング（４０１）を備える。少なくとも１つの浮動プレート（図５ａに示す）は、少なくとも１つの回転体（図５ａに示す）を有する。回転体を有する浮動プレートについては、添付の図面を説明しながら詳細に説明する。滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、圧縮機構（図７に示す）をさらに含んでもよく、添付の図面を説明しながら詳細に説明される。

滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、少なくとも１つの係合つまみ（４０３）及び少なくとも１つの雌ガイド（４１５）を含んでもよい。少なくとも１つの係合つまみ（４０３）は、滅菌バリアアセンブリ（３０３）の下面（４１９）の一端に配置される。少なくとも１つの雌ガイド（４１５）は、滅菌バリアアセンブリ（３０３）の下面（４１９）の１つ以上の係合つまみ（４０３）の反対側に配置される。

少なくとも１つの係合つまみ（４０３）は、その外周に凹溝を有する円筒形輪郭を含んでもよい。円筒形輪郭は、その外周に切り欠きを有することができる。少なくとも１つの雌ガイド（４１５）は、ガイドスロット、特に矩形のガイドスロットを備えてもよい。特定の実施形態によれば、滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、下面（４１９）の一端に互いに間隔をあけて配置された２つの係合つまみ（４０３、４２５）と、下面（４１９）の係合つまみ（４０３、４２５）の反対端に互いに間隔をあけて配置された２つの雌ガイド（４１５、４２７）とを備える。

滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、金属または合金などの任意の適切な弾性材料から作製され得る。滅菌バリアアセンブリ（３０３）の材料は、アルミニウム、鋼鉄、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、スズ、またはそれらの任意の組合せからなる群から選択されてもよい。本発明の特定の実施形態によれば、滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、アルミニウムで作られる。滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、塗装されてもよいし、合金コーティングなどの保護コーティングを有してもよい。一実施形態によれば、陽極酸化プロセスは、滅菌バリアアセンブリ（３０３）の表面上に酸化アルミニウムの保護コーティングを形成するように、滅菌バリアアセンブリ（３０３）をコーティングするために使用されてもよい。滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、外科手術の難易度に影響を与えることなく、アクチュエータアセンブリ（３０５）に容易に取り付けられる任意の適切なサイズであってもよい。滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、十分な強度を提供する適切な厚さであってもよい。

滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、滅菌バリアアセンブリ（３０３）の固定の難易度が維持されるならば、任意の適切な形状であってもよい。本発明の一実施形態によれば、滅菌バリアアセンブリ（３０３）は、実質的に正方形のプレートである。滅菌バリアアセンブリ（３０３）の下端は、滅菌バリアアセンブリ（３０３）の上端よりも大きな突出部を備える。滅菌バリアアセンブリ（３０３）については、添付の図面を説明しながら詳細に説明する。

アクチュエータアセンブリ（３０５）は、ハウジング（４１７）と、凸になる輪郭を有する少なくとも１つの雄ガイド（４２９）と、凹部（４０５）を画定する少なくとも１つのロック切り込み（４０９）と、１つ以上のロックプレート（４０７）と、１つ以上の駆動要素（４１３）とを備えることができる。１つ以上のロック切り込み（４０９）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の上面（４２１）の一端に配置される。１つ以上の雄ガイド（４２９）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の上面（４２１）の１つ以上のロック切り込み（４０９）の反対側に配置される。アクチュエータアセンブリ（３０５）は、外科医が手術中にサージョンコンソール（１１７）で外科手術用器具に指令を出す操作をする場合、駆動要素（４１３）の動きを容易にするように、様々な機械的モータ及び電気的接続部を含んでもよい。

特定の実施形態によれば、アクチュエータアセンブリ（３０５）は、上面（４２１）の一端に互いに間隔をあけて配置された２つの雄ガイド（４１１、４２９）と、上面（４２１）の雄ガイド（４１１、４２９）の反対端に互いに間隔をあけて配置された２つのロック切り込み（４０９、４３１）とを含む。２つのロック切り込み（４０９、４３１）の各々は、１つの凹部（４０５、４３３）を画定する。

アクチュエータアセンブリ（３０５）は、金属または合金などの任意の適切な弾性材料で作られてもよい。アクチュエータアセンブリ（３０５）の材料は、アルミニウム、鋼、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、スズ、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されてもよい。本発明の特定の実施形態によれば、アクチュエータアセンブリ（３０５）は、アルミニウムで作られる。アクチュエータアセンブリ（３０５）は、塗装されてもよいし、合金コーティングなどの保護コーティングを有してもよい。一実施形態によれば、陽極酸化プロセスは、アクチュエータアセンブリ（３０５）の表面上に酸化アルミニウムの保護コーティングを形成するように、アクチュエータアセンブリ（３０５）をコーティングするために使用されてもよい。アクチュエータアセンブリ（３０５）は、外科手術の難易度に影響を与えることなく、ツールインターフェースアセンブリ（２００）に容易に取り付けられる任意の適切なサイズであってもよい。アクチュエータアセンブリ（３０５）は、十分な強度を提供する適切な厚さであってもよい。

アクチュエータアセンブリ（３０５）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の固定の難易度が維持されるならば、任意の適切な形状であってもよい。本発明の一実施形態によれば、アクチュエータアセンブリ（３０５）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の本体がアクチュエータアセンブリ（３０５）の上端に向かって実質的に細くなるような実質的に長方形の形状に形成される。アクチュエータアセンブリ（３０５）については、添付の図面を説明しながら詳細に説明する。

特定の実施形態では、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の２つのロック切り込み（４０９、４３１）と滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の２つの係合つまみ（４０３、４２５）との連動、及び、アクチュエータアセンブリ（３０５）の２つの雄ガイド（４１１、４２９）と滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の２つの雌ガイド（４１５、４２７）との連動によって、アクチュエータアセンブリ（３０５）に取り外し可能に取り付けられる。このロックメカニズムでは、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の係合つまみ（４０３、４２５）は、それぞれのロック切り込み（４０９、４３１）のそれぞれの溝（４０５）によって受容されると同時に、アクチュエータアセンブリ（３０５）の１つ以上の雄ガイド（４１１、４２９）は、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の雌ガイド（４２７、４１５）のガイドスロットに嵌合し、これにより、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）をアクチュエータアセンブリ（３０５）にロックする。滅菌アダプタアセンブリ（３０３）とアクチュエータアセンブリ（３０５）とのロックが解除される間、ロック切り込み（４０９、４３１）が押されることで、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の係合つまみ（４０３、４２５）が解放され、それにより、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）をアクチュエータアセンブリ（３０５）から容易に取り外すことができる。上述したロックメカニズムは、非常に高速で、信頼性が高く、人間工学的であり、ロボット支援手術中の器具交換中に非常に重要である。

図４ｂは、本発明の一実施形態による、取外し位置にあるアクチュエータアセンブリ及び滅菌アダプタアセンブリを示す背面図である。図４ｂでは、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）及びアクチュエータアセンブリ（３０５）のそれぞれに関連する２つの雌ガイド（４１５、４２７）及び１つ以上の駆動要素（４１３）が明確に示されている。

図４ｃは、本発明の一実施形態による、ロック位置にあるアクチュエータアセンブリ及び滅菌アダプタアセンブリを示す図である。一実施形態では、第１非ロック位置（図４ａに図示）にあるアクチュエータアセンブリ（３０５）の少なくとも１つの切り込み（４０９）は、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の少なくとも１つの係合つまみ（４０３）を受容して、第１非ロック位置から第１ロック位置（Ａ）へ移動し、第２非ロック位置（図４ａに図示）にある滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の少なくとも１つの雌ガイド（４１５）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の少なくとも１つの雄ガイド（４２９）を受容して、第２非ロック位置から第２ロック位置（Ｂ）へ移動し、これにより、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）とアクチュエータアセンブリ（３０５）とを連動させる。

図５ａは、本発明の一実施形態による滅菌アダプタアセンブリを示す上面図である。
滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、上面（４２１）及び下面（４１９）を有するハウジング（４０１）と、記憶装置（５０７）と、少なくとも１つの浮動プレート（４２３）とを含んでもよい。浮動プレート（４２３）は、各浮動プレート（４２３）上に弾性的に取り付けられた１つ以上の回転体（５０５）を含んでもよい。一実施形態では、４つの回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、１つの浮動プレート（４２３）上に取り付けられるとともに互いに間隔をあけて設置されることで、各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の回転が隣接する回転体の回転によって影響を受けることがない。特定の実施形態によれば、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、円形の輪郭を有する。

別の実施形態では、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の各々は、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）のハウジング内に封止される圧縮機構（７００）を備えてもよい。圧縮機構（７００）の詳細については、添付の図７の説明と共に説明する。

別の実施形態において、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の各々は、金属または合金などの任意の適切な弾性材料で作られてもよい。回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の材料は、アルミニウム、鋼鉄、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、錫、またはそれらの任意の組合せからなる群から選択されてもよい。本発明の特定の実施形態によれば、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の各々は、アルミニウムで作られる。回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、塗装されてもよいし、合金コーティングなどの保護コーティングを有してもよい。一実施形態によれば、陽極酸化プロセスは、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の表面上に酸化アルミニウムの保護コーティングを形成するように、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）をコーティングために使用されてもよい。回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、機械的操作の難易度に影響を与えることなく、浮動プレート（４２３）に容易に取り付けられる任意の適切なサイズであってもよい。回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、十分な強度を提供する適切な厚さであってもよい。

別の実施形態では、少なくとも浮動プレート（４２３）は、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）を固定させることが可能な開口部を備えてもよい。回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、浮動プレート（４２３）に接着されてもよいし、浮動プレート（４２３）に回転可能に固定、ボルト、リベット、ねじまたはそれらの組み合わせで留められてもよい。

記憶装置（５０７）は、フラッシュ・メモリ、ＥＥＰＲＯＭなどの任意の可読記憶装置であってもよい。記憶装置（５０７）は、外科手術用器具の種類や総合的な情報などに限らずに、様々なデータを記憶してもよい。各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、外科手術用器具／工具と電気機械的に結合することが可能である。

図５ｂは、本発明の一実施形態による滅菌アダプタアセンブリを示す底面図である。滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の底面図では、浮動プレート（４２３）の底面、及び浮動プレート（４２３）に取り付けられた回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の底面が示される。各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、駆動要素（４１３）（図４ｂに示す）と電気機械的に結合することが可能である。

滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、下面（４１９）の一端に位置する２つの係合つまみ（４０３、４２５）と、下面（４１９）の反対側の端部に位置する２つの雌ガイド（４１５、４２７）とを含む。

本発明の具体的な実施形態では、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の２つのロック切り込み（４０９、４３１）と滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の２つの係合つまみ（４０３、４２５）との連動、及び、アクチュエータアセンブリ（３０５）の２つの雄ガイド（４１１、４２９）と滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の２つの雌ガイド（４１５、４２７）との連動によって、アクチュエータアセンブリ（３０５）に取り外し可能に取り付けられる。

図６ａ及び図６ｂを参照し、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）を有する浮動プレート（４２３）の上側及び下側は、本発明の一実施形態に従って示されている。図６ａに示されるように、各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、その円周表面を貫通する１つ以上の中空の開口部を含んでもよい。特定の実施形態では、各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は２つの中空開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）を含む。フローティングプレート（４２３）上の各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）の間に挟まれた凹部（６０３）をさらに含んでもよい。開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）同士間の距離及び開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）と凹部（６０３）との距離は、各回転体（５０５）の構成によって変わってもよい。浮動プレート（４２３）（図６ｂに示す）は、各回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の底面図を示す。また、浮遊プレート（４２３）の各々は、滅菌バリアアセンブリ（３０３）内で上下動可能である。

開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）は、アクチュエータアセンブリ（３０５）の駆動要素（４１３）の１つ以上のピンを受容して係合するように構成される。駆動要素（４１３）の１つ以上のピンは、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）にスナップフィットで嵌合するように構成される。駆動要素（４１３）の周面の構成は、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）の開口（６０１ａ）、（６０１ｂ）の周囲と実質的に同様である。

別の実施形態では、浮動プレート（４２３）は、ハウジング（４０１）内に固定されることで、浮動プレート（４２３）がハウジング（４０１）の上面（４２１）及び下面（４１９）に係合する。

図７は、本発明の一実施形態による、回転体のない浮動プレートを示す斜視図である。圧縮機構（７００）は、回転体が配置されると仮定される場所に設けられる凹部（不図示）に配置される。特定の実施形態によれば、圧縮機構はバネ（７０１）である。バネ（７０１）は、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）と一体に形成されるとともに、回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）がその軸に沿って圧縮及び拡張するのを容易にすることができる。

次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照すると、本発明の一実施形態による単一の回転体（８００）が示されている。回転体（８００）は、ガイドバー（８０５）によって作動可能に連結された上部本体（８０１）及び下部本体（８０３）を含む。また、バネ（７０１）は、上本体（８０１）と下本体（８０１）との間に挟まれ、ガイドバー（８０５）の周囲に巻回される。バネ（７０１）とガイドバー（８０５）のメカニズムは、回転体（８００）の上部本体（８０１）と下部本体（８０３）との間にさらなる可撓性を提供する。このような構成により、外科手術用器具の動きを制御するために、サージョンコンソールからアクチュエータアセンブリ（３０５）へのコマンドの効率的な伝達を実現する。

特定の実施形態では、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）がアクチュエータアセンブリ（３０５）に係合する場合には、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）とアクチュエータアセンブリ（３０５）とのロックがバネ（７０１）により容易になる。より詳細には、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）がアクチュエータアセンブリ（３０５）に係合する場合には、駆動要素（４１３）の１つ以上のピンと回転体（５０５）の開口（６０１ａ）、（６０１ｂ）とは位置ずれし、多くの場合、互いに係合しない。このような状況において、回転体（５０５）間のばね（７０１）は、駆動要素（４１３）の１つ以上のピンが回転体（５０５）の開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）と実際に係合することなく、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）がアクチュエータアセンブリ（３０５）とロックされることを可能にする。滅菌アダプタアセンブリ（３０３）をアクチュエータアセンブリ（３０５）にロックした後、駆動要素（４１３）の１つまたは複数のピンが回転体（５０５）の開口部（６０１ａ）、（６０１ｂ）に実際に係合するホーミング（ばねの張力により）が行われる。

別の実施形態では、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、ロボット手術システム（特に、ロボットアーム（１０３ａ）、（１０３ｂ）、（１０３ｃ）、（１０３ｄ））の一部を覆うための滅菌ドレープ（不図示）と一体化されることで、滅菌外科手術域と非滅菌ロボットシステムとの間の滅菌バリアを維持するとともに、外科手術器具とロボット手術システムとの間に機械的及び電気的エネルギーや信号を伝達するためのインターフェースを提供する。一実施形態では、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、インパルスヒートシールされたフィルム接着材手段によって滅菌ドレープに永久的に取り付けられ、及び／又は接着フィルムを使用して滅菌ドレープに取り付けられてもよい。

別の実施形態では、滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、一対の支持体（不図示）をさらに含む。支持体は、手術器具を滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の上側に適切に位置合わせ、位置決め、保持することで器具マニピュレータに係合させように機能する。回転体（５０５ａ）、（５０５ｂ）、（５０５ｃ）、（５０５ｄ）は、器具マニピュレータが手術器具を滅菌アダプタアセンブリ（３０３）に位置合わせさせることを支援する。

本発明の例示的な実施形態を、例証及び説明の目的で上記に記載してきた。それらは、上記に記載した形態そのままを網羅的または限定することを意図せず、開示された厳密な形態に本発明を限定することを意図しておらず、上記の教示を考慮して多くの修正や変形が可能である。例示的な実施形態は、本発明の原理及びその実際的な応用を最もよく説明するために選択されて説明されるため、当業者が特定かつ所望の使用に適するように様々な修正を加えて本発明及び様々な実施形態を最もよく利用することを可能にした。当然ながら、様々な省略や均等物の置換は、状況で示唆されたり表されたりする場合に可能であるが、本発明の精神や特許請求範囲から逸脱することなく、応用や実施を包むことが意図される。

特定の実施形態に関する利点や他の長所、問題の解決案は、上記に説明された。しかしながら、利点、長所、問題の解決案、及び、任意の利点、長所、問題の解決案を引き起こしたりより顕著にしたりする任意の構成要素は、任意または全部の特許請求範囲の重要、必須、または本質的な特徴や構成要素として解釈されるべきではない。

特定の用語は、本開示を説明するために使用されたが、これらによって生じるいかなる限定を意図していない。本明細書において教示される本発明の概念を実施するために、装置に対して様々な作業上の修正を行うことは当業者にとって明らかである。

Claims (11)

1. 滅菌アダプタアセンブリ（３０３）であって、
   ハウジング（４０１）と、
   ハウジング（４０１）内に配置された浮動プレート（４２３）と、
   浮動プレート（４２３）に固定された周面を有し、アクチュエータアセンブリ（３０５）の駆動要素（４１３）の少なくとも１つのピンをスナップフィットで受容可能な２つの開口部（６０１ａ），（６０１ｂ）と、前記２つの開口部（６０１ａ），（６０１ｂ）の間に挟まれた凹部（６０３）とを有する少なくとも１つの回転体（５０５ａ）と、
   前記少なくとも１つの回転体（５０５ａ）の内側に配置され、アクチュエータアセンブリ（３０５）の駆動要素（４１３）の前記少なくとも１つのピンを前記少なくとも１つの回転体（５０５ａ）の前記２つの開口部（６０１ａ），（６０１ｂ）に位置合わせさせる圧縮機構（７００）と、を含むことを特徴とする滅菌アダプタアセンブリ。
2. 前記ハウジング（４０１）は、上面（４２１）及び下面（４１９）を含み、
   前記浮動プレート（４２３）は、上面（４２１）及び下面（４１９）に係合するようにハウジング（４０１）内に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
3. 作動時にアクチュエータアセンブリ（３０５）の少なくとも１つの切り込み（４０９）に係合するように下面（４１９）上に配置された少なくとも１つの係合つまみ（４０３）をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
4. 前記下面（４１９）上の前記少なくとも１つの係合つまみ（４０３）の反対側に配置される少なくとも１つの雌ガイド（４１５）をさらに含み、
   前記少なくとも１つの雌ガイド（４１５）は、作動時に前記アクチュエータアセンブリ（３０５）の少なくとも１つの雄ガイド（４２９）に係合することを特徴とする、請求項３に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
5. データを記録可能な記憶装置（５０７）をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
6. 前記浮動プレート（４２３）上に固定された周面を有する少なくとも２つの回転体（５０５ａ、５０５ｂ）をさらに含み、
   前記少なくとも２つの回転体（５０５ａ、５０５ｂ）は、互いに間隔をあけて配置されることで、前記少なくとも２つの回転体（５０５ａ、５０５ｂ）のそれぞれの回転が隣接する回転体の回転によって影響を受けないことを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
7. 前記圧縮機構は、ばね（７０１）である、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
8. 前記滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、滅菌ドレープと一体に形成されてロボット手術システムの一部を覆うことを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
9. 前記滅菌アダプタアセンブリ（３０３）は、フィルム接着材手段によって前記滅菌ドレープに永久的に取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
10. 手術器具を前記滅菌アダプタアセンブリ（３０３）の上側に適切に位置合わせ、位置決め、保持することで器具マニピュレータに係合させように機能する一対の支持体をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。
11. 前記アクチュエータアセンブリ（３０５）は、上部に開口部を形成する複数の側壁を有する箱型であり、
    前記アクチュエータアセンブリ（３０５）のコーナー部の上部には、上側に開口する少なくとも１つの凹部（４０５）が設けられると共に、前記凹部（４０５）と反対側に位置する前記側壁の内壁面上には、少なくとも１つの雄ガイド（４２９）が配置され、
    前記ハウジング（４０１）の下面（４１９）には、下側に突出する少なくとも１つの係合つまみ（４０３）が、作動時に前記アクチュエータアセンブリ（３０５）の少なくとも１つの前記凹部（４０５）に係合するように配置されると共に、前記ハウジング（４０１）の下部における前記係合つまみ（４０３）と反対側には、少なくとも１つの雌ガイド（４１５）が、作動時に前記アクチュエータアセンブリ（３０５）の少なくとも１つの前記雄ガイド（４２９）に係合するように配置されている、
    ことを特徴とする、請求項１に記載の滅菌アダプタアセンブリ。