JP6945683B2 - ロボット外科手術アセンブリ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年６月２３日に出願された、米国仮特許出願第６２／１８３，３６３号の利益及びこれに対する優先権を主張し、その全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

ロボット外科手術システムは、最小侵襲性医療手技において使用されている。いくつかのロボット外科手術システムは、ロボットアームを支持するコンソールと、手首アセンブリを介してロボットアームに取り付けられた、鉗子または把持具等の異なるエンドエフェクタを有する外科手術器具とを含んでいた。医療手技中、外科手術器具のエンドエフェクタ及び手首アセンブリは、エンドエフェクタを患者の体の作業部位に位置付けるように、患者の小切開部（カニューレを介して）または自然開口部に挿入された。

これらの外科手術器具は、近位端のスプールから細長いシャフト及び手首アセンブリを通ってエンドエフェクタまで縦方向に延在するケーブルを有していた。ケーブルは、外科手術器具がロボットアームに取り付けられた場合、スプールに連結されたモータの手段によって作動された。外科医はロボットシステムの入力装置を操作し、ロボットシステムはモータを作動させ、外科手術器具及びエンドエフェクタは相関して移動した。

外科手術器具におけるケーブルは、使用中に延伸する傾向があった。この延伸により、エンドエフェクタ移動が延伸量に基づき入力装置のそれを遅らせ得る。結果として、外科手術器具及びエンドエフェクタは、あまり相関しないで移動すると考えられ得、これはロボットアームの応答性能を制限するだろう。

ロボット外科手術器具におけるケーブルの延伸を低減する必要性がある。

本開示の１つの態様において、器具駆動部とともに使用するため及びこれと選択的に接続するための外科手術器具は、縦軸を画定するエンドエフェクタと、筐体アセンブリ及び少なくとも部分的に筐体アセンブリ内に配置された複数の駆動アセンブリを含む器具駆動コネクタと、器具駆動コネクタ及びエンドエフェクタと機械的に連動する複数の駆動アセンブリとを含む。複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、細長い螺刻された胴体を含む駆動ネジを含む。駆動ネジは、筐体アセンブリ内に回転可能に支持される。駆動アセンブリは、駆動ネジの回転が駆動ナットの縦方向移動をもたらすように、駆動ネジの細長い螺刻された胴体に螺合された駆動ナットも含む。複数の駆動部材の各駆動部材は、エンドエフェクタの機能を駆動するように、個々の駆動ナットの縦方向並進が駆動部材の縦方向並進をもたらすように、複数の駆動アセンブリの１つの個々の駆動ナットに固定された近位端部分を含む。

複数の駆動アセンブリの各駆動ネジは、回転力を受けるように構成された入力駆動連結具を有する近位端を含み得る。

複数の駆動アセンブリの各駆動ナットは、その外部表面に沿って縦方向に延在する第１のレールを含み得る。第１のレールは、筐体アセンブリ内に形成された縦方向に延在するチャネル内に摺動可能に配置され得る。

いくつかの実施形態では、器具駆動コネクタは、筐体アセンブリ内に配置され、複数の駆動アセンブリと機械的に連動する駆動コネクタフレームを含む。

駆動コネクタフレームは、複数の近位ベアリングを含む近位端を含み得る。複数の近位ベアリングの各ベアリングは、複数の駆動アセンブリの１つの駆動ネジの近位端を保持するような寸法を有し得る。

駆動コネクタフレームは細長い中央シャフトを含み得、複数の近位ベアリングは細長い中央シャフトの周りに半径方向に配置され得る。

細長い中央シャフトは、その外部表面において画定された複数の縦方向に延在する溝を含み得る。複数の縦方向に延在する溝の各溝は、複数の駆動部材の個々１つの一部分を摺動可能に受容するように構成され得る。

複数の駆動アセンブリの駆動ナットの各々は、その外部表面に沿って縦方向に延在する第２のレールを含み得る。第２のレールは、駆動コネクタフレームの細長い中央シャフトの複数の縦方向に延在する溝の１つの中に摺動可能に配置され得る。

いくつかの実施形態では、各駆動部材は、軟性遠位端及び剛性近位端を含む。近位端は、複数の駆動アセンブリの駆動ナットの１つに固定され得る。

複数の駆動部材は、第１の駆動部材及び第２の駆動部材を含み得、エンドエフェクタは、第１及び第２の顎部材ならびに第１及び第２の顎プーリを含み得る。第１及び／または第２の駆動部材の縦方向並進が、第１及び第２の顎部材をエンドエフェクタの縦軸に直交する第１の枢動軸の周りで偏揺れさせる、ならびに／または第１及び／もしくは第２の顎部材を互いに対して移動させるように、第１の駆動部材は第１の顎プーリに係合され得、第２の顎部材は第２の顎プーリに係合され得る。

エンドエフェクタは、従動プーリのセットに枢動可能に取り付けられたクレビスを含み得る。第１及び第２の顎プーリは、クレビスに連結され得、第１及び第２の駆動部材は、第１及び／または第２の駆動部材の縦方向並進が、第１及び第２の顎部材を第１の枢動軸及びエンドエフェクタの縦軸の両方に直交する第２の枢動軸の周りで縦揺れさせるように、従動プーリのセットに係合され得る。

本開示の別の態様において、機能を実行するように構成されたエンドエフェクタ及びエンドエフェクタを作動させるように構成された器具駆動部を有する外科手術器具と選択的に相互接続するための器具駆動コネクタは、ボアを画定する筐体アセンブリと、少なくとも部分的に筐体アセンブリのボア内に配置された複数の駆動アセンブリと、器具駆動コネクタ及びエンドエフェクタと機械的に連動する複数の駆動部材とを含む。複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、細長い螺刻された胴体を含み、筐体アセンブリ内に回転可能に支持された駆動ネジ、及び駆動ネジの回転が駆動ナットの縦方向移動をもたらすように、駆動ネジの細長い螺刻された胴体に螺合された駆動ナットを含む。複数の駆動部材の各駆動部材は、エンドエフェクタの機能を駆動するように、個々の駆動ナットの縦方向並進が駆動部材の縦方向並進をもたらすように、複数の駆動アセンブリの１つの個々の駆動ナットに固定された近位端部分を含む。

複数の駆動アセンブリの各駆動ネジは、器具駆動部に係合し、回転力を受けるように構成された入力駆動連結具を有する近位端を含み得る。

複数の駆動アセンブリの各駆動ナットは、その外部表面に沿って縦方向に延在する第１のレールを含み得る。第１のレールは、筐体アセンブリのボアに形成された縦方向に延在するチャネル内に摺動可能に配置され得る。

いくつかの実施形態では、器具駆動コネクタは、筐体アセンブリのボア内に配置され、複数の駆動アセンブリと機械的に連動する駆動コネクタフレームを含む。

駆動コネクタフレームは、複数の近位ベアリングを含む近位端を含み得る。複数の近位ベアリングの各ベアリングは、複数の駆動アセンブリの１つの駆動ネジの近位端を保持するような寸法を有し得る。

駆動コネクタフレームは細長い中央シャフトを含み得、複数の近位ベアリングは細長い中央シャフトの周りに半径方向に配置され得る。

細長い中央シャフトは、その外部表面において画定された複数の縦方向に延在する溝を含み得る。複数の縦方向に延在する溝の各溝は、複数の駆動部材の個々１つの一部分に摺動可能に係合するように構成され得る。

複数の駆動アセンブリの駆動ナットの各々は、その外部表面に沿って縦方向に延在する第２のレールを含み得る。第２のレールは、駆動コネクタフレームの細長い中央シャフトの複数の縦方向に延在する溝の１つの中に摺動可能に配置され得る。

いくつかの実施形態では、各駆動部材は、軟性遠位端及び剛性近位端を含む。近位端は、複数の駆動アセンブリの駆動ナットの１つに固定され得る。

他の態様、特徴、及び利点が、本明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるだろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
器具駆動部とともに使用するため及びこれと選択的に接続するための外科手術器具であって、
縦軸を画定するエンドエフェクタと、
筐体アセンブリ、及び前記筐体アセンブリ内に少なくとも部分的に配置された複数の駆動アセンブリを含む器具駆動コネクタであって、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリが、
細長い螺刻された胴体を含み、前記筐体アセンブリ内に回転可能に支持された駆動ネジ、及び
前記駆動ネジの回転が駆動ナットの縦方向移動をもたらすように、前記駆動ネジの前記細長い螺刻された胴体に螺合された前記駆動ナットを含む、器具駆動コネクタと、
前記器具駆動コネクタ及び前記エンドエフェクタと機械的に連動する複数の駆動部材であって、前記複数の駆動部材の各駆動部材が、個々の駆動ナットの縦方向並進が前記駆動部材の縦方向並進をもたらし、前記エンドエフェクタの機能を駆動するように、前記複数の駆動アセンブリのうちの１つの前記個々の駆動ナットに固定された近位端部分を含む、複数の駆動部材と、を備える、外科手術器具。
（項目２）
前記複数の駆動アセンブリの各駆動ネジが、回転力を受けるように構成された入力駆動連結具を有する近位端を含む、項目１に記載の外科手術器具。
（項目３）
前記複数の駆動アセンブリの各駆動ナットが、その外部表面に沿って縦方向に延在する第１のレールを含み、前記第１のレールが、前記筐体アセンブリ内に形成された縦方向に延在するチャネル内に摺動可能に配置された、項目１に記載の外科手術器具。
（項目４）
前記器具駆動コネクタが、前記筐体アセンブリ内に配置され、前記複数の駆動アセンブリと機械的に連動する駆動コネクタフレームを含む、項目１に記載の外科手術器具。
（項目５）
前記駆動コネクタフレームが、複数の近位ベアリングを含む近位端を含み、前記複数の近位ベアリングの各ベアリングが、前記複数の駆動アセンブリのうちの１つの前記駆動ネジの近位端を保持するような寸法を有する、項目４に記載の外科手術器具。
（項目６）
前記駆動コネクタフレームが細長い中央シャフトを含み、前記複数の近位ベアリングが前記細長い中央シャフトの周りに半径方向に配置された、項目５に記載の外科手術器具。
（項目７）
前記細長い中央シャフトが、その外部表面に画定された複数の縦方向に延在する溝を含み、前記複数の縦方向に延在する溝の各溝が、前記複数の駆動部材の個々１つの一部分を摺動可能に受容するように構成された、項目６に記載の外科手術器具。
（項目８）
前記複数の駆動アセンブリの前記駆動ナットの各々が、その外部表面に沿って縦方向に延在する第２のレールを含み、前記第２のレールが、前記駆動コネクタフレームの前記細長い中央シャフトの前記複数の縦方向に延在する溝のうちの１つの中に摺動可能に配置された、項目７に記載の外科手術器具。
（項目９）
各駆動部材が軟性遠位端及び剛性近位端を含み、前記近位端が前記複数の駆動アセンブリの前記駆動ナットのうちの１つに固定された、項目１に記載の外科手術器具。
（項目１０）
前記複数の駆動部材が第１の駆動部材及び第２の駆動部材を含み、前記エンドエフェクタが第１及び第２の顎部材ならびに第１及び第２の顎プーリを含み、前記第１及び／または第２の駆動部材の縦方向並進が、前記第１及び第２の顎部材を前記エンドエフェクタの前記縦軸に直交する第１の枢動軸の周りで偏揺れさせ、かつ／または前記第１及び／もしくは第２の顎部材を互いに対して移動させるように、前記第１の駆動部材が前記第１の顎プーリに係合され、前記第２の顎部材が前記第２の顎プーリに係合された、項目１に記載の外科手術器具。
（項目１１）
前記エンドエフェクタが従動プーリのセットに枢動可能に取り付けられたクレビスを含み、前記第１及び第２の顎プーリが前記クレビスに連結され、前記第１及び／または第２の駆動部材の縦方向並進が前記第１及び第２の顎部材を、前記第１の枢動軸及び前記エンドエフェクタの前記縦軸の両方に直交する第２の枢動軸の周りで縦揺れさせるように、前記第１及び第２の駆動部材が前記従動プーリのセットに係合された、項目１０に記載の外科手術器具。
（項目１２）
ある機能を実行するように構成されたエンドエフェクタを有する外科手術器具と、前記エンドエフェクタを作動させるように構成された器具駆動部とを選択的に相互接続するための器具駆動コネクタであって、
ボアを画定する筐体アセンブリと、
前記筐体アセンブリの前記ボア内に少なくとも部分的に配置された複数の駆動アセンブリであって、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリが、
細長い螺刻された胴体を含み、前記筐体アセンブリ内に回転可能に支持された駆動ネジ、及び
前記駆動ネジの回転が前記駆動ナットの縦方向移動をもたらすように、前記駆動ネジの前記細長い螺刻された胴体に螺合された駆動ナットを含む複数の駆動アセンブリと、
前記器具駆動コネクタ及び前記エンドエフェクタと機械的に連動する複数の駆動部材であって、前記複数の駆動部材の各駆動部材が、個々の駆動ナットの縦方向並進が前記駆動部材の縦方向並進をもたらし、前記エンドエフェクタの機能を駆動するように、前記複数の駆動アセンブリのうちの１つの前記個々の駆動ナットに固定された近位端部分を含む複数の駆動部材と、を備える、器具駆動コネクタ。
（項目１３）
前記複数の駆動アセンブリの各駆動ネジが、前記器具駆動部に係合し、回転力を受けるように構成された入力駆動連結具を有する近位端を含む、項目１２に記載の器具駆動コネクタ。
（項目１４）
前記複数の駆動アセンブリの各駆動ナットが、その外部表面に沿って縦方向に延在する第１のレールを含み、前記第１のレールが、前記筐体アセンブリの前記ボアに形成された縦方向に延在するチャネル内に摺動可能に配置された、項目１２に記載の器具駆動コネクタ。
（項目１５）
前記器具駆動コネクタが、前記筐体アセンブリの前記ボア内に配置され、前記複数の駆動アセンブリと機械的に連動する駆動コネクタフレームを含む、項目１２に記載の器具駆動コネクタ。
（項目１６）
前記駆動コネクタフレームが、複数の近位ベアリングを含む近位端を含み、前記複数の近位ベアリングの各ベアリングが、前記複数の駆動アセンブリのうちの１つの前記駆動ネジの近位端を保持するような寸法を有する、項目１５に記載の器具駆動コネクタ。
（項目１７）
前記駆動コネクタフレームが細長い中央シャフトを含み、前記複数の近位ベアリングが前記細長い中央シャフトの周りに半径方向に配置された、項目１６に記載の器具駆動コネクタ。
（項目１８）
前記細長い中央シャフトが、その外部表面に画定された複数の縦方向に延在する溝を含み、前記複数の縦方向に延在する溝の各溝が、前記複数の駆動部材の個々１つの一部分を摺動可能に受容するように構成された、項目１７に記載の器具駆動コネクタ。
（項目１９）
前記複数の駆動アセンブリの前記駆動ナットの各々が、その外部表面に沿って縦方向に延在する第２のレールを含み、前記第２のレールが、前記駆動コネクタフレームの前記細長い中央シャフトの前記複数の縦方向に延在する溝のうちの１つの中に摺動可能に配置された、項目１８に記載の器具駆動コネクタ。
（項目２０）
各駆動部材が軟性遠位端及び剛性近位端を含み、前記近位端が前記複数の駆動アセンブリの前記駆動ナットのうちの１つに固定された、項目１に記載の器具駆動コネクタ。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、その中で対応する参照符号がいくつかの図の各々における対応する部分を示す添付の図面は、本開示の実施形態を例示し、上に与えられている本開示の一般的な説明、及び下に与えられている実施形態の詳細な説明とともに、本開示の原則を説明するのに役立つ。

本開示に従った外科手術アセンブリを含む、ロボット外科手術システムの概略図である。 図１のロボット外科手術システムの外科手術アセンブリの斜視図である。 図２の外科手術アセンブリの器具駆動部の斜視端面図である。 図３の器具駆動部のモータの概略斜視図である。 器具駆動コネクタを含む、図２の外科手術アセンブリの外科手術器具の斜視図である。 図５の外科手術器具の拡大斜視図である。 図５及び６の外科手術器具の器具駆動コネクタの斜視端面図である。 図７の８−８線に沿って切り取られた、図５〜７の外科手術器具の器具駆動コネクタの断面図である。 図６の９−９線に沿って切り取られた、図５〜８の外科手術器具の器具駆動コネクタの断面図である。 図９の１０−１０線に沿って切り取られた、図５〜９の外科手術器具の器具駆動コネクタの断面図である。 図６の１１−１１線に沿って切り取られた、図５〜１０の外科手術器具の器具駆動コネクタの断面図である。 図５〜１１の器具駆動コネクタ内に配置された駆動アセンブリの斜視図である。 図５に詳細に示された領域の拡大図である。 図６に詳細に示された領域の拡大図である。 駆動部材が取り外された、図５、６、１３、及び１４の外科手術器具のエンドエフェクタの斜視図である。 駆動部材が取り外された、図５、６、及び１３〜１５の外科手術器具のエンドエフェクタの斜視図である。 本開示に従った、一部が分離された、外科手術アセンブリを含む、ロボット外科手術システムのロボットアームの斜視図である。

本開示において、「遠位」という用語は、臨床家からより遠い構造体の一部分を指し、「近位」という用語は、臨床家により近い同じ構造体の一部分を指す。本明細書で使用される場合、「対象」という用語は、ヒト患者または他の動物を指す。「臨床家」という用語は、医師（例えば、外科医）、看護師、または他の医療従事者を指し、補助員を含み得る。

図１を最初に参照すると、例えば、医療ワークステーション１、等のロボット外科手術システムは、一般に複数のロボットアーム２及び３と、制御装置４と、制御装置４に連結された操作コンソール５とを含む。操作コンソール５は、当業者に原則として知られているような、３次元画像を特に表示するように設定された表示装置６と、この手段によって臨床家（図示しない）、例えば外科医が第１の操作モード中のロボットアーム２及び３を遠隔操作することができる手動入力装置７及び８とを含む。

ロボットアーム２及び３の各々は複数の部材を含み、これは継手を通して接続され、これには、例えば外科手術アセンブリ１０が取り付けられ得る。ロボットアーム２及び３は、制御装置４に接続された電動駆動装置（図示しない）により駆動され得る。制御装置４（例えば、コンピュータ）は、ロボットアーム２及び３、取り付けられた外科手術アセンブリ１０、ならびによって外科手術器具１００（図示しないエンドエフェクタを含む）が、手動入力装置７及び８の手段によって画定された移動に従った所望の移動を実行するように、特にコンピュータプログラムの手段によって、駆動装置を作動するように設定される。制御装置４はまた、ロボットアーム２及び３ならびに／または駆動装置（図示しない）の移動を調節するように設定され得る。制御装置４は、各モータがロボットアーム２及び３の複数の方向の移動を駆動するように構成された、複数のモータ、例えば「モータ１・・・ｎ」を制御し得る。

医療ワークステーション１は、外科手術アセンブリ１０の外科手術器具１００の手段によって最小侵襲性方法で治療するために、手術台「ＳＴ」に横たわる患者「Ｐ」に対して使用されるように構成される。医療ワークステーション１はまた、２つのロボットアーム２及び３より多くの、同様に制御装置４に接続され、操作コンソール５の手段によって遠隔操作可能である追加のロボットアームを含み得る。外科手術アセンブリ１０はまた、追加のロボットアームに取り付けられ得る。医療ワークステーション１は、この中に例えば患者「Ｐ」及び／または解剖図表からの術前データが保存される、特に制御装置４に連結されたデータベース９を含み得る。

医療ワークステーション１の構成及び操作の詳細な議論については、その全体的な内容が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」という発明の名称で、２０１１年１１月３日に出願された、米国特許出願公開第２０１２／０１１６４１６号を参照し得る。

ここで、図１とともに、図２を参照すると、外科手術アセンブリ１０は、ロボットアーム２に連結されてまたは図示されている。外科手術アセンブリ１０は単独で議論されているが、当業者であれば、医療ワークステーション１が、ロボットアーム２及び３の各々に連結されたまたは複数の実質的に同一の外科手術アセンブリ１０も含み得ることを、容易に理解することができる。外科手術アセンブリ１０は、その遠位端に配置されたエンドエフェクタ３１０を有する外科手術器具１００の器具駆動コネクタ２００に連結された器具駆動部５０を含む。

外科手術アセンブリ１０の器具駆動部５０は、ロボットアーム２のトラックまたはスライド１３に移動可能に接続されたスライダ１２上に支持またはこれに接続され得る。スライダ１２は、ロボットアーム２のトラック１３に配置されたモータ（図示しない）または制御装置４のモータ（例えば、「モータ１・・・ｎ」の１つ以上）による選択的作動後、外科手術ロボットアーム２のトラック１３により画定された縦軸「Ｙ」に沿って、移動、摺動、または並進する。このように、スライダ１２は、器具駆動部５０がこれに接続し、ロボットアーム２のトラック１３に沿って選択された位置まで移動することができる。

ここで図２及び３を参照すると、外科手術アセンブリ１０の器具駆動部５０は、近位端６２及び外科手術器具１００の器具駆動コネクタ２００に動作可能に連結されるように構成された遠位端６４を有する筐体６０を含む。器具駆動部５０の筐体６０は、外科手術器具１００のエンドエフェクタ３１０のさまざまな動作を駆動するように構成された複数のモータ「Ｍ１〜Ｍ４」を収容する。器具駆動部５０の各モータ「Ｍ１〜Ｍ４」は、図４にモータ「Ｍ１」の例示的な説明において示されているように、モータから遠位に延在する回転可能なシャフト７２上に支持された出力駆動連結具７０を含む。いくつかの実施形態では、出力駆動連結具７０は、モータ「Ｍ１〜Ｍ４」の少なくとも１つの回転可能なシャフト７２上に固定または回転不能に支持された冠歯車、等である。使用時、器具駆動部５０は、下にさらに詳細に記載されているように、最終的に外科手術器具１００のエンドエフェクタ３１０の部品の移動を駆動するように、そのモータ（例えば、「Ｍ１〜Ｍ４」）から出力駆動連結具７０の回転を介して外科手術器具１００の器具駆動コネクタ２００まで電力及び作動力を伝達する。

制御装置４（図１）は、器具駆動部５０のモータ「Ｍ１〜Ｍ４」を制御し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのモータ「Ｍ１〜Ｍ４」は、信号を無線で（例えば、制御装置４から）受信する。制御装置４は、外科手術器具１００の動作及び／または移動を連携させるように、さまざまなモータ（「モータ１・・・ｎ」）の作動を連携させると考えられる。１つ以上のモータは、器具駆動部５０に係合された外科手術器具１００の別個の自由度に対応すると想定される。

ここで図５〜７を参照すると、外科手術アセンブリ１０の器具駆動コネクタ２００は筐体アセンブリ２１０を含み、これは近位筐体２１２及び遠位筐体２１４を含む。近位筐体２１２及び遠位筐体２１４は、互いに解放可能に連結され、これは器具駆動コネクタ２００の組立てを促進し得、少なくとも部分的に内部に収容された部品の接近、修理及び／または置換を促進し得る。筐体アセンブリ２１０は、器具駆動部５０の筐体６０の遠位端６４からの器具駆動コネクタ２００の切断における使用のために構成された片持ちアーム２１６を含み得る。筐体アセンブリ２１０の近位筐体２１２は、器具駆動部５０（図２）の補完的嵌合表面（図示しない）との横方向接続／切断のために、その対向する側表面上に配置された傾斜カム表面２１８を含む。

ここで図８〜１２を参照すると、筐体アセンブリ２１０は、駆動アセンブリフレーム２７０により支持された複数の駆動アセンブリ２２０を収容するボア２１１を画定する。各駆動アセンブリ２２０は、駆動ネジ２３０、駆動ナット２４０、及び付勢要素２５０を含み、駆動部材またはロッド２６０に動作可能に接続される。駆動アセンブリフレーム２７０は、内部に駆動ネジ２３０の近位端２３２が保持される複数の近位ベアリング２７４を有する近位端２７２を含む。各近位ベアリング２７４は、筐体アセンブリ２１０に対する駆動ネジ２３０の回転を許可または促進する。また、近位ベアリング２７４は、駆動ナット２４０のための近位止め部として機能するように構成され得る。近位ベアリング２７４は、細長い中央シャフト２７６の近位端の周りに半径方向に配置される。複数の縦方向に延在する溝２７８（図１０）は、中央シャフト２７６の外部表面２７６ａにおいて画定される。各溝２７８は、駆動部材２６０の近位端部分２６２及び駆動ナット２４０の第２のレール２４８に摺動可能に係合するように構成される。

図１２に示されているように、駆動ネジ２３０は、近位端２３２、螺合されない遠位端または先端２３４、ならびに近位及び遠位端２３２及び２３４の間に延在する細長い螺刻された胴体２３６を含み、その半径方向中心を通る縦軸「Ｚ」を画定する。駆動ネジ２３０の近位端２３２は、出力駆動連結具７０の移動が入力駆動連結具２３８の対応する移動をもたらすように、器具駆動部５０（図３）の個々の出力駆動連結具７０に係合するように構成された入力駆動連結具２３８を含む。入力駆動連結具２３８は、細長い螺刻された胴体２３６と一体的に形成され、入力駆動連結具２３８の回転は、細長い螺刻された胴体２３６の対応する回転をもたらす。入力駆動連結具２３８及び細長い螺刻された胴体２３６は、互いに固定された別個の部品であり得ると理解されるべきである。いくつかの実施形態では、入力駆動連結具２３８は、冠歯車７０の回転が冠歯車２３８の対応する回転をもたらすように、モータ「Ｍ１〜Ｍ４」（図３）の個々の冠歯車７０に嵌合及び／または噛合するように構成された、冠歯車、等の歯車であり得る。

図８及び１２に示されているように、駆動ナット２４０は、その内部表面２４２ａを通って縦方向に延在する螺合開口部２４４を有する本体２４２を含み、これは、駆動ネジ２３０の細長い螺刻された胴体２３６に機械的に係合するように構成される。駆動ナット２４０は、駆動ネジ２３０の回転が駆動ナット２４０の縦方向移動をもたらすように、駆動ネジ２３０上に位置付けられるように構成される。実施形態において、駆動ナット２４０及び駆動ネジ２３０は互いに螺合される。また、入力駆動連結具２３８の第１の方向（例えば、時計回り）の回転は、駆動ナット２４０を駆動ネジ２３０に対して第１の縦方向に（例えば、近位に）移動させ、入力駆動連結具２３８の第２の方向（例えば、反時計回り）の回転は、駆動ナット２３０を駆動ネジ２３０に対して第２の縦方向に（例えば、遠位に）移動させる。

駆動ナット２４０は、本体２４２の外部表面２４２ｂに沿って縦方向に延在する第１のレール２４６を含み、これは、筐体アセンブリ２１０のボア２１１に形成された縦方向に延在するチャネル２１３に摺動可能に配置されるように構成される。駆動ナット２４０の第１のレール２４６は、駆動ネジ２３０を回転させるのに従って駆動ナット２４０が縦軸「Ｚ」の周りで回転するのを阻害または防止するように、筐体アセンブリ２１０のボア２１１のチャネル２１３と連動する。駆動ナット２４０は、本体２４２の外部表面２４２ｂに沿って縦方向に延在する第２のレール２４８も含み、これは、駆動アセンブリフレーム２７０に形成された縦方向に延在する溝２７８に摺動可能に配置されるように構成される。第２のレール２４８は、駆動部材２６０の近位端部分２６２に機械的に係合するように構成される。

駆動ナット２４０は、本体２４２の遠位端に配置された保持フランジ２４１も含む。保持フランジ２４１は、駆動ナット２４０の本体２４２より小さい外径を有し、付勢要素２５０の一部分に係合するように構成される。追加または代替で、保持フランジ２４３が駆動ナット２４０の本体２４２の近位端に配置され得る。

付勢要素２５０、例えば、圧縮バネは、駆動ネジ２３０の細長い螺刻された胴体２３６の一部分を半径方向に囲むように構成される。実施形態において、駆動ネジ２３０は、付勢要素２５０により画定され、これを通って縦方向に延在する開口部２５２を通って延在する。また、図８において見られるように、付勢要素２５０の近位部分２５４は、駆動ナット２３０の保持フランジ２４１に係合するように構成され、そのような寸法を有し、付勢要素２５０の遠位部分２５６は、筐体アセンブリ２１０のボア２１１に形成された保持ポケット２１５内での少なくとも部分的な受容のために構成され、そのような寸法を有する。例示された実施形態は特定のタイプの付勢要素（すなわち、圧縮バネ）を示すが、本開示により他のタイプの付勢要素が検討される。さらにまた、付勢要素との係合のために他の保持構造が利用され得ると考えられる。

各駆動部材２６０（例えば、ケーブル、チェーン、ベルト、ロッド、等、及び／またはこれらの組み合わせ）は、個々の駆動ナット２４０に固定された近位端部分２６２を含む。各駆動部材２６０は、個々の駆動ナット２４０から、駆動アセンブリフレーム２７０の個々の溝２７８を通って、筐体アセンブリ２１０のボア２１１まで延在し、エンドエフェクタ３１０（図９）の一部分に機械的に係合するように構成される。

付勢要素２５０は、個々の駆動ナット２４０を近位方向に押し、これにより個々の駆動部材２６０に張力を印加し、駆動部材２６０が弛むのを防止するように、予め張力がかけられている。その周りに付勢要素２５０が配置された駆動ネジ２３０は、よってバックドライバブルであり、器具駆動部５０が器具駆動コネクタ２００に接続されていない場合、手動操作が可能である。したがって、器具駆動部５０が器具駆動コネクタ２００に接続されていない場合、臨床家は、外科手術器具１００を制御するように、器具駆動コネクタ２００の入力駆動連結具２３８を手動で回転させ得る。例えば、外科手術器具１００を、例えばアクセスポートから後退させる場合、及び手首アセンブリ３２０及び／または顎アセンブリ３３０が、アクセスポートにより形成された開口部を通過しない構成である場合、駆動ネジ２３０のバックドライバビリティは、患者からの外科手術器具１００の容易な除去のため、手首アセンブリ３２０及び／または顎アセンブリ３３０を移動及び／または整理させる。別の例としては、バックドライバビリティは、使用間の外科手術器具１００の洗浄中の容易な操作を可能にする。

各駆動アセンブリ２２０は、駆動部材２６０が筐体アセンブリ２１０内で中央に位置付けられるように、筐体アセンブリ２１０内で傾斜され、外科手術器具１００の細長いシャフト３０２を通して、例えばエンドエフェクタ３１０との係合まで延在する。外科手術器具１００は、駆動部材２６０を駆動アセンブリ２２０とエンドエフェクタ３１０との間に導くまたは送るのを助けるように、突起、等を含み得ると想定される。

図５及び６を再び参照すると、器具駆動コネクタ２００は、エンドエフェクタ３１０のさまざまな機能をもたらすように、器具制御部５０（例えば、図２参照）により供給された回転移動を駆動部材２６０（例えば、図８参照）の縦方向移動に変換するように構成される。

ここで、図５及び６とともに、図１３〜１５を参照すると、外科手術器具１００は、縦軸「Ｘ」に沿って延在する細長いシャフト３０２を含む内視鏡部分３００を含む。細長いシャフト３０２は、器具駆動コネクタ２００に動作可能に接続された、またはこれと統合的に形成された近位部分３０４、及びエンドエフェクタ３１０を有する遠位部分３０６を含む。エンドエフェクタ３１０は、取付部材または手首アセンブリ３２０、顎アセンブリ３３０、及び手首アセンブリ３２０を顎アセンブリ３３０に接続するクレビス３４０を含む、手首外科手術装置である。手首アセンブリ３２０及びクレビス３４０は、駆動部材２６０の移動後、縦軸「Ｘ」の周りで／これに対して、ならびに／または「Ａ」及び「Ｂ」等の枢動軸の周りで／これに対して移動する（例えば、枢動する、連接する、回転する、開口する、及び／または閉鎖する）顎アセンブリ３３０に接続される。

手首アセンブリ３２０は、第１のアーム３２４ａ及び第２のアーム３２４ｂを含む一対の離間されたアームまで遠位に延在する取付体３２２を有する。一対の離間されたアーム３２４ａ及び３２４ｂは、第１及び第２のアーム３２４ａ及び３２４ｂの各々を通して横方向に延在する第１のピンチャネル３２６ａ及び第２のピンチャネル３２６ｂを画定する。手首アセンブリ３２０は、従動プーリ３２８ａの第１のセットが従動プーリ３２８ｂの第２のセットの近位に位置付けられるように、それぞれ、第１及び第２のピンチャネル３２６ａ及び３２６ｂと整列された従動プーリ３２８ａの第１のセット及び従動プーリ３２８ｂの第２のセットを支持する。従動プーリ３２８ａ及び３２８ｂの第１及び第２のセットは、それぞれ、第１及び第２のプーリピン３２１ａ及び３２１ｂを介して、手首アセンブリ３２０に固定される。第２のプーリピン３２８ｂ及び従動プーリ３２６ｂの第２のセットは、その周りで第１及び第２の顎部材３３２及び３３４が縦軸「Ｘ」に対して縦揺れする、枢動軸「Ａ」を画定する。

顎アセンブリ３３０は、ともに枢動可能に連結された第１の顎部材３３２及び第２の顎部材３３４を含む。第１の顎部材３３２は、第１の顎プーリ３３６ａから遠位に延在する把持部分３３２ａを含む。第２の顎部材３３４は、第２の顎プーリ３３６ｂとしてから遠位に延在する把持部分３３４ａを含む。第１及び第２の顎プーリ３３６ａ及び３３６ｂは、第１及び第２の顎部材３３２及び３３４の、それぞれ、把持部分３３２ａ、３３４ａと統合的に形成され得る。把持部分３３２ａ及び３３４ａは、組織に係合するように構成された個々の組織係合表面３３２ｂ、３３４ｂを含む。第１及び第２の顎プーリ３３６ａ及び３３６ｂは、駆動部材２６０を受容するように構成された個々の第１及び第２の駆動部材チャネル３３６ｃ及び３３６ｄを画定する。

クレビス３４０は、ベース部分３４２から遠位に延在する一対の離間された指部３４４ａ及び３４４ｂを有するベース部分３４２を含む。一対の離間された指部３４４ａ及び３４４ｂは、内部を通って横方向に延在するピン経路３４６を画定する。ベース部分３４２は、顎アセンブリ３３０をエンドエフェクタ３１０の縦軸「Ｘ」に対して縦揺れ／連接させるように、枢動ピン３２１ｂにより従動プーリ３２６ｂの第２のセットに枢動可能に取り付けられる。顎アセンブリ３００の顎プーリ３３６ａ及び３３６ｂは、ともに遠結され、顎アセンブリ３３０を枢動軸「Ｂ」の周りで偏揺れ、及び／または顎アセンブリ３３０を枢動軸「Ｂ」の周りで開口／閉鎖させるように、枢動ピン３４８によりクレビス３４０の一対の指部３４４ａと３４４ｂとの間に取り付けられる。

図１３及び１４に示されているように、各駆動部材２６０は、従動プーリ３２８ａ及び２３８ｂならびに顎プーリ３３６ａ及び３３６ｂのセットの周りを回る／巻く遠位駆動部材部分２６０ａ（ケーブル等の形態）を含む。各駆動部材２６０は、上に記載されているように、近位駆動部材部分２６０ｂが個々の駆動ナット２４０の移動に応じて移動するように、駆動アセンブリ２２０の個々の駆動ナット２４０（例えば、図８参照）に個別に固定された近位駆動部材部分２６０ｂ（ロッドの形態）をさらに含む。複数のフェルール３３８（１つのみ図示する）は、遠位駆動部材部分２６０ａを顎アセンブリ３３０の第１の顎部材３３２または第２の顎部材３３４に固定するように、駆動部材２６０の遠位駆動部材部分２６０ａに連結される。

例となる使用方法において、器具駆動部５０のモータ「Ｍ１〜Ｍ４」が、器具駆動コネクタ２００の入力駆動連結具２３８を回転（時計回りまたは反時計回り）させるように、互いに連携して作動される場合、入力駆動連結具２３８の回転は、個々の駆動ネジ２３０の対応する回転をもたらす。駆動ネジ２３０の回転は、個々の駆動ナット２４０の縦方向並進（遠位または近位）をもたらし、各駆動ナット２４０の縦方向並進の方向は、その個々の出力駆動連結具２３８、及びよって駆動ネジ２３０の回転の方向により決定される。駆動ナット２４０の並進は、駆動ナット２４０に係合された個々の駆動部材２６０の対応する並進をもたらす。

したがって、駆動部材２６０の近位駆動部材部分２６０ｂの１つ以上は、例えば図１５及び１６に示されているように、縦揺れ、偏揺れ、把持／解離、開口／閉鎖、及び／またはエンドエフェクタ３１０のこれらの動作のいずれかの組み合わせをもたらすように、独立して及び／または駆動部材２６０の他の近位駆動部材部分２６０ｂの１つ以上と同時に、同じ及び／または対向する方向に移動させることができる。いくつかの実施形態では、駆動アセンブリ２２０は、外科手術器具１００のエンドエフェクタ３１０の動作及び／または移動をもたらすように、駆動部材２６０の異なる張力を利用する。

特定の実施形態が記載されているが、他の実施形態が可能である。

例えば、器具駆動部はロボットアームのトラックに移動可能に接続されていると記載されているが、他の構成が追加または代替で可能である。例えば、図１７に示されているように、器具駆動部５０は、ロボットアーム２の遠位端に配置された継手「Ｊ」に直接連結され得る。外科手術器具１００の器具駆動コネクタ２００は、上に記載されているように、器具駆動部５０と接続／切断され得る。

別の例として、器具駆動コネクタは４つの駆動アセンブリを含むと記載されているが、器具駆動コネクタは、本開示の範囲から逸脱することなく、より多い（例えば、５つまたは６つの）またはより少ない（例えば、２つまたは３つの）駆動アセンブリを含み得る。

また、駆動アセンブリフレームは駆動部材の部品であると記載されているが、駆動アセンブリフレームの全体的な構造、またはその一部は、器具駆動コネクタの筐体アセンブリ内に統合的に形成され得る。

また別の例として、エンドエフェクタは顎アセンブリを含むと記載されているが、他のエンドエフェクタの使用が追加または代替で可能である。器具駆動部とともに使用するためのエンドエフェクタの構成及び操作を説明する例についての詳細な議論については、その全体的な内容が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｗｒｉｓｔ ａｎｄ Ｊａｗ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」という発明の名称で、２０１４年１０月２０日に出願された、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１４／６１３２９号を参照し得る。

さらに別の例として、単一の駆動部材の２つの近位端部分は別個の駆動ナットに連結されて図示されているが、２つ以上の駆動部材の２つ以上の近位端部分または単一の駆動部材の２つの近位端部分は、単一の駆動ナットに連結され得ると考えられる。例えば、駆動部材の２つの近位端部分は、駆動ナットを第１の方向に並進させると、近位端部分の一方が巻かれ、他方の近位端部分が解かれるように、単一の駆動ナットに対向する方向に連結され得る。

別の例として、各駆動アセンブリは、各駆動部材が、駆動ナットに接続された単一の近位端部分及びエンドエフェクタの機能をもたらすようにエンドエフェクタに連結された遠位端部分を含むように、駆動ナット及びエンドエフェクタと機械的に連動する駆動部材を含み得る。例えば、特定の駆動部材の遠位並進は、顎部材を互いに対して近づけるように構成され得、近位並進は、少なくとも１つの顎部材を他の顎部材から離して移動させるように構成され得る。さらに、異なる駆動アセンブリの駆動部材の遠位並進は、顎部材を第１の方向に連接するように構成され得、同じ駆動部材の近位並進は、顎部材を第２の方向に連接するように構成され得る。

多数の実施形態が記載されている。それにもかかわらず、本明細書で開示されている実施形態に対してさまざまな改変を行い得ることが理解されるだろう。したがって、上の記載は、限定として解釈されるべきではなく、さまざまな実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者であれば、本開示の範囲及び趣旨内で他の改変を想定するだろう。それに応じて、他の実施形態は添付の特許請求の範囲内である。

Claims (11)

1. 外科手術アセンブリであって、前記外科手術アセンブリは、
   外科手術器具を備え、前記外科手術器具は、
   ボアを画定する筐体アセンブリを含む器具駆動コネクタと、
   前記器具駆動コネクタに動作可能に接続された近位部分と、エンドエフェクタを有する遠位部分とを含む細長いシャフトを含む内視鏡部分と、
   前記筐体アセンブリの前記ボア内に収容された駆動アセンブリと
   を含み、前記駆動アセンブリは、
   前記筐体アセンブリに対して回転可能な駆動ネジと、
   駆動ナットであって、前記駆動ネジの回転が前記駆動ナットの縦方向移動をもたらすように、前記駆動ネジに機械的に係合され、前記駆動ネジは、前記駆動ナットを通して画定された開口部を通って延在する、駆動ナットと、
   前記駆動ネジの一部を囲む付勢要素であって、前記付勢要素は、前記駆動ナットの遠位端に係合された近位部分と、前記筐体アセンブリの前記ボアに形成された保持ポケット内に配置された遠位部分とを含む、付勢要素と、
   前記駆動ナットに固定された近位端部分と、前記エンドエフェクタに機械的に係合された遠位端部分とを含む駆動部材と
   を含み、前記付勢要素は、前記駆動ナットを近位方向に押し、これにより、前記駆動部材に張力を印加し、前記駆動部材が弛むことを防止するように、予め張力がかけられている、外科手術アセンブリ。
2. 前記外科手術器具の前記器具駆動コネクタに連結された器具駆動部をさらに備える、請求項１に記載の外科手術アセンブリ。
3. 前記器具駆動部は、前記器具駆動コネクタに電力および作動力を伝達するように構成されたモータを含む、請求項２に記載の外科手術アセンブリ。
4. 前記モータは、出力駆動連結具を含み、前記駆動アセンブリの前記駆動ネジは、入力駆動連結具を含み、前記入力駆動連結具は、前記出力駆動連結具の回転が前記入力駆動連結具の対応する回転をもたらすように、前記出力駆動連結具に係合されている、請求項３に記載の外科手術アセンブリ。
5. 前記駆動部材の前記近位端部分は、剛性であり、前記駆動部材の前記遠位端部分は、軟性である、請求項１に記載の外科手術アセンブリ。
6. 前記駆動部材の前記近位端部分は、ロッドであり、前記駆動部材の前記遠位端部分は、ケーブルである、請求項５に記載の外科手術アセンブリ。
7. 前記駆動アセンブリは、前記駆動部材の前記遠位端部分を前記エンドエフェクタに固定するために、前記遠位端部分に連結されたフェルールをさらに含む、請求項５に記載の外科手術アセンブリ。
8. 器具駆動コネクタは、駆動コネクタフレームを含み、前記駆動コネクタフレームは、前記筐体アセンブリの前記ボア内に配置され、前記駆動アセンブリを支持する、請求項１に記載の外科手術アセンブリ。
9. 前記駆動アセンブリは、前記駆動コネクタフレームの周りに半径方向に配置された複数の駆動アセンブリのうちの１つである、請求項８に記載の外科手術アセンブリ。
10. 前記駆動コネクタフレームは、中央シャフトを含み、前記中央シャフトは、その外部表面に画定された複数の縦方向に延在する溝を含み、前記複数の駆動アセンブリの各駆動部材は、それぞれの駆動ナットから、それぞれの溝を通って、前記筐体アセンブリの前記ボアから外に延在することにより、前記エンドエフェクタと機械的に係合する、請求項９に記載の外科手術アセンブリ。
11. 前記エンドエフェクタは、顎アセンブリを含み、前記駆動部材のうちの１つ以上の駆動部材の移動は、前記エンドエフェクタの縦揺れ、偏揺れ、把持／解離、開口／閉鎖、および／または、これらの動作の任意の組み合わせをもたらす、請求項９に記載の外科手術アセンブリ。

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