JP7337151B2 - 医療器具を位置付けするためのシステム及び方法 - Google Patents

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関連出願への相互参照
この出願は、２０１８年１０月５日に出願された米国仮出願第６２／７４１，８００号及び２０１９年３月１５日に出願された米国仮出願第６２／８１９，１３９号の利益を主張するものであり、これらの文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、医療器具を制御するためのシステム及び方法に関する。

低侵襲性医療技術は、医療処置中に損傷を受ける組織の量を減らし、それによって患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を減らすことを目的としている。そのような低侵襲性技術は、患者の解剖学的構造の自然オリフィスを通して、或いは１つ又は複数の外科的切開部を通して実施することができる。これらの自然オリフィス又は切開部を通して、オペレータ（例えば、医師）は、低侵襲性医療器具（外科的、診断的、治療的、又は生検的器具を含む）を挿入して、標的組織の位置に到達させることができる。そのような低侵襲性技術の１つは、解剖学的通路内に挿入され、且つ患者の解剖学的構造内の関心領域に向けてナビゲートされ得る、可撓性カテーテル等の可撓性及び／又は操縦可能な細長い装置を使用する。オペレータによるそのような細長い装置の制御は、患者の解剖学的構造に対する細長い装置の挿入及び後退、並びに装置の操縦の少なくとも管理を含む、いくつかの自由度の管理を伴う。これらの課題及び他の課題に対処するには、器具制御に関する多様なシステム及び方法が必要である。

本発明の実施形態は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって最もよく要約される。

いくつかの実施形態と一致して、医療器具システムは、ベースに対する医療器具の位置を制御するように構成された器具マニピュレータを含む。器具マニピュレータは、医療器具と係合するように構成された医療器具コネクタを有する器具キャリッジを含む。器具キャリッジは、直線軸線に沿って並進して、ベースに対して医療器具を前進又は後退させるように構成される。医療器具システムは、直線軸線に沿って器具キャリッジと摺動可能に係合する挿入ステージも含む。挿入ステージは、駆動ベルトと、駆動ベルトを駆動するように構成された駆動モータとを含む駆動アセンブリを有する。ベースは駆動ベルトに固定して結合される。医療器具システムは、駆動ベルトに固定して結合した先端部と、器具キャリッジに固定された基端部とを有する接続要素も含む。

いくつかの実施形態と一致して、医療器具システムは、患者の解剖学的構造に対して医療器具の姿勢を制御するように構成された器具マニピュレータと、器具マニピュレータの姿勢を制御するように構成された支持構造体とを含む。医療器具システムは、プロセッサを含む制御システムも含み、プロセッサは、医療器具の長さの形状を決定するためのデータを受け取り；医療器具の長さの形状をしきい値と比較し；医療器具の長さの形状がしきい値を超えているかどうかを判定し；及び判定に基づいて、器具マニピュレータの位置を調整するための命令を提供する、ように構成される。

前述の一般的な説明と以下の詳細な説明との両方は、本質的に例示的且つ説明的であり、本開示の範囲を限定することなく、本開示の理解を与えることを目的としていることを理解されたい。その点に関して、本開示の追加の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から当業者には明らかになろう。

いくつかの実施形態による遠隔操作医療システムの簡略図である。 本開示の一実施形態による医療システムの様々な態様を示す図である。 本開示の一実施形態による、支持構造体に結合した器具マニピュレータを含むマニピュレータ・アセンブリを示す図である。 本開示の一実施形態による、収納構成のシステムカートを示す図である。 本開示の一実施形態による器具マニピュレータの様々な態様を示す図である。 本開示の一実施形態による器具マニピュレータの様々な態様を示す図である。 本開示の一実施形態による器具インターフェイスを示す図である。 本開示の一実施形態による器具インターフェイスを示す図である。 本開示の一実施形態による器具マニピュレータの様々な態様を示す図である。 本開示の一実施形態による器具マニピュレータの様々な態様を示す図である。 本開示の一実施形態による器具マニピュレータの様々な態様を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除するためのガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す図である。 いくつかの実施形態による表示システムの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による表示システムの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による歯車ヒンジアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による歯車ヒンジアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による歯車ヒンジアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、表示システムが閉じた構成にあるときのカウンターバランスシステムの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、表示システムが閉じた構成にあるときのカウンターバランスシステムの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、表示システムのモニタの様々な回転位置での印加モーメント及び平衡モーメントの図解である。 いくつかの実施形態による、表示システムが部分的に開いた構成にあるときのカウンターバランスシステムの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、表示システムが開いた構成にあるときのカウンターバランスシステムの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、カウンターバランス・アセンブリの基端部の側面図である。 いくつかの実施形態による、カウンターバランス・アセンブリの先端部の様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、カウンターバランス・アセンブリの先端部の様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、カウンターバランス・アセンブリの先端部の様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、カウンターバランス・アセンブリの先端部の様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態によるシステムカートのブレーキアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、ブレーキ解除構成のブレーキアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、ブレーキ適用構成のブレーキアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、センサ・アセンブリを含むブレーキアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、ブレーキアセンブリがブレーキ解除構成にあるときの、センサ・アセンブリを含むブレーキアセンブリの様々な態様を示す図である。 いくつかの実施形態による、ブレーキアセンブリがブレーキ適用構成にあるときの、センサ・アセンブリを含むブレーキアセンブリの様々な態様を示す図である。

本開示の実施形態及びそれらの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解される。同様の参照符号は、１つ又は複数の図に示される同様の要素を識別するために使用され、その中の表示は、本開示の実施形態を説明する目的であり、その実施形態を限定する目的ではないことを理解されたい。

以下の説明では、本開示と一致するいくつかの実施形態を説明する特定の詳細が示される。実施形態の完全な理解を与えるために、多数の特定の詳細が示される。しかしながら、いくつかの実施形態を、これらの特定の詳細の一部又は全部なしで実施し得ることが当業者には明らかであろう。本明細書に開示される特定の実施形態は、例示的であることを意図しているが、限定するものではない。当業者は、本明細書では具体的に説明していないが、本開示の範囲及び精神の範囲内にある他の要素を理解し得る。さらに、不必要な繰返しを避けるために、一実施形態に関連して示し説明した１つ又は複数の特徴は、他に具体的に説明されない限り、或いは１つ又は複数の特徴が実施形態を非機能的にする場合を除いて、他の実施形態に組み込まれ得る。

いくつかの例では、実施形態の態様を不必要に不明瞭にしないように、周知の方法、手順、構成要素、及び回路は詳細に説明していない。

本開示は、様々な器具及び器具の一部を３次元空間におけるそれらの状態に関して説明する。本明細書で使用される場合に、「位置」という用語は、３次元空間（例えば、デカルトのｘ、ｙ、及びｚ座標に沿った３つの並進自由度）における物体又は物体の一部の位置を指す。本明細書で使用される場合に、「向き」という用語は、物体又は物体の一部の回転配置（例えば、ロール、ピッチ、及びヨー等の３つの回転自由度）を指す。本明細書で使用される場合に、「姿勢」という用語は、少なくとも１つの並進自由度における物体又は物体の一部の位置、及び少なくとも１つの回転自由度におけるその物体又は物体の一部の向き（合計６つの自由度まで）を指す。本明細書で使用される場合に、「形状」という用語は、物体に沿って測定された姿勢、位置、又は向きのセットを指す。

図１は、いくつかの実施形態による遠隔操作医療システム１００の簡略図である。いくつかの実施形態では、遠隔操作医療システム１００は、例えば、外科的、診断的、治療的、又は生検的処置での使用に適し得る。そのような処置に関していくつかの実施形態が本明細書で提供されるが、医療的又は外科的器具及び医療的又は外科的方法への言及は非限定的である。本明細書に記載のシステム、器具、及び方法は、動物、人間の死体、動物の死体、人間又は動物の解剖学的構造の一部、非外科的診断だけでなく、産業システム及び一般的なロボット又は遠隔操作システムに使用することができる。

図１に示されるように、遠隔操作医療システム１００は、一般に、患者Ｐに対して様々な処置を行う際に、医療器具１０４を操作するためのマニピュレータ・アセンブリ１０２を含む。マニピュレータ・アセンブリ１０２は、電動式及び／又は遠隔操作式であり得る選択した動きの自由度、並びに非電動式及び／又は非遠隔操作式であり得る選択した動きの自由度を伴う遠隔操作、非遠隔操作、又は遠隔操作及び非遠隔操作のハイブリッドのアセンブリであり得る。マニピュレータ・アセンブリ１０２は、手術台Ｔ、又はメインサポート１１４（例えば、カート、スタンド、第２のテーブル等）に取り付けられ得る。マスター・アセンブリ１０６は、オペレータ（例えば、図１に示されるような外科医、臨床医、又は医師）が介入部位を観察し、マニピュレータ・アセンブリ１０２を制御するのを可能にする。

マスター・アセンブリ１０６は、患者Ｐが配置される手術台の側面等、通常は手術台Ｔと同じ部屋に位置するオペレータコンソールに配置され得る。しかしながら、オペレータＯは、患者Ｐとは異なる部屋又は完全に異なる建物に位置してもよいことを理解されたい。マスター・アセンブリ１０６は、一般に、マニピュレータ・アセンブリ１０２を制御するための１つ又は複数の制御装置を含む。制御装置は、ジョイスティック、トラックボール、データグローブ、トリガーガン、手動コントローラ、音声認識装置、体動又は存在センサ等の様々な入力装置の任意数を含み得る。器具１０４を直接制御している強い感覚をオペレータＯに提供するために、制御装置には、関連する医療器具１０４と同じ自由度が提供され得る。このようにして、制御装置は、オペレータＯにテレプレゼンス、つまり制御装置が医療器具１０４と一体であるという知覚を提供する。

いくつかの実施形態では、制御装置は、関連する医療器具１０４よりも多い又は少ない自由度を有し、依然としてテレプレゼンスをオペレータＯに提供することができる。いくつかの実施形態では、制御装置は、オプションで、６自由度で動く手動入力装置であり得、そして入力装置は、（例えば、顎部を閉じて把持するため、電極に電位を印加するため、薬物治療を送達するため等の）器具を作動させるための作動可能なハンドルも含み得る。

マニピュレータ・アセンブリ１０２は、医療器具１０４を支持し、そして１つ又は複数の非サーボ制御リンク（例えば、手動で所定の位置に位置付け及びロックされ得る１つ又は複数のリンク、例えば、一般にセットアップ構造と呼ばれる）、及び／又は１つ又は複数のサーボ制御リンク（例えば、制御システムからのコマンドに応答して制御され得る１つ又は複数の動力リンク）、及びマニピュレータの運動学的構造を含み得る。マニピュレータ・アセンブリ１０２は、オプションで、制御システム（例えば、制御システム１１２）からのコマンドに応答して、医療器具１０４の入力を駆動させる複数のアクチュエータ又はモータを含み得る。アクチュエータは、オプションで、医療器具１０４に結合したときに、医療器具１０４を自然に又は外科的に形成された解剖学的オリフィスに前進させることができる駆動システムを含み得る。他の駆動システムは、医療器具１０４の先端部を複数の自由度で動かすことができ、この自由度は、３つの線形自由度（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚデカルト軸に沿った直線運動）、及び３つの回転自由度（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚデカルト軸の周りの回転）を含み得る。さらに、アクチュエータを使用して、医療器具１０４の関節式エンドエフェクタを作動させて、生検装置等の顎部で組織を把持することができる。レゾルバ、エンコーダ、ポテンショメータ、及び他の機構等のアクチュエータ位置センサは、モータシャフトの回転及び向きを記述するセンサデータを医療システム１００に提供することができる。この位置センサデータを使用して、アクチュエータによって操作される物体の動きを決定することができる。

遠隔操作医療システム１００は、マニピュレータ・アセンブリ１０２の器具に関する情報を受信するための１つ又は複数のサブシステムを備えたセンサシステム１０８を含み得る。そのようなサブシステムは、位置／位置特定センサシステム（例えば、電磁（ＥＭ）センサシステム）；医療器具１０４を構成し得る可撓性本体に沿った先端部及び／又は１つ又は複数のセグメントの位置、向き、速さ、速度、姿勢、及び／又は形状を決定するための形状センサシステム；及び／又は医療器具１０４の先端部から画像を取り込むための視覚化システムを含み得る。

遠隔操作医療システム１００は、手術部位及び医療器具１０４の画像又は表現を表示するための表示システム１１０も含み、画像又は表現は、センサシステム１０８のサブシステムによって生成され、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、透視、サーモグラフィ、超音波、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）、熱イメージング、インピーダンスイメージング、レーザイメージング、ナノチューブＸ線メージング、内視鏡画像等のイメージング技術からの画像データ及び／又はリアルタイム画像を使用して術前又は術中に記録される。術前又は術中の画像データは、２次元、３次元、又は４次元（例えば、時間ベース又は速度ベースの情報を含む）画像として、及び／又は術前又は術中の画像データセットから形成されたモデルからの画像として提示され得る。表示システム１１０及びマスター・アセンブリ１０６は、オペレータＯがテレプレゼンスの知覚で医療器具１０４及びマスター・アセンブリ１０６を制御できるように向き合わせされ得る。

遠隔操作医療システム１００は、制御システム１１２も含み得る。制御システム１１２は、医療器具１０４と、マスター・アセンブリ１０６と、センサシステム１０８と、表示システム１１０との間の制御をもたらすための少なくとも１つのコンピュータプロセッサ（図示せず）及び少なくとも１つのメモリを含む。制御システム１１２は、表示システム１１０に情報を提供するための命令を含む、本明細書に開示される態様に従って記述する方法の一部又は全てを実施するためのプログラムされた命令（例えば、命令を格納する非一時的な機械可読媒体）も含む。制御システム１１２は、図１の簡略化した概略図において単一のブロックとして示されるが、システムは、２つ以上のデータ処理回路を含み得、処理の一部が、マニピュレータ・アセンブリ１０２上で又はこれに隣接してオプションで実行され、処理の別の部分が、マスター・アセンブリ１０６等で実行される。制御システム１１２のプロセッサは、命令を実行することができ、命令には、本明細書に開示され、以下でより詳細に説明するプロセスに対応する命令が含まれる。多種多様な集中型又は分散型のデータ処理アーキテクチャのいずれかを使用してもよい。同様に、プログラムされた命令は、いくつかの別個のプログラム又はサブルーチンとして実装され得るか、又はそれら命令は、本明細書で説明する遠隔操作システムの他のいくつかの態様に統合され得る。一実施形態では、制御システム１１２は、ブルートゥース（登録商標）、ＩｒＤＡ、ホームＲＦ、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＤＥＣＴ、及びワイヤレステレメトリ等のワイヤレス通信プロトコルをサポートする。

いくつかの実施形態では、制御システム１１２は、医療器具１０４から力及び／又はトルクフィードバックを受け取ることができる。フィードバックに応答して、制御システム１１２は、マスター・アセンブリ１０６に信号を送信することができる。いくつかの例では、制御システム１１２は、マニピュレータ・アセンブリ１０２の１つ又は複数のアクチュエータに命令する信号を送信して、医療器具１０４を動かすことができる。医療器具１０４は、患者Ｐの体の開口部を介して患者Ｐの体内の内部手術部位に延び得る。任意の適切な従来の及び／又は特殊なアクチュエータを使用してもよい。いくつかの例では、１つ又は複数のアクチュエータは、マニピュレータ・アセンブリ１０２から分離されるか、又はマニピュレータ・アセンブリ１０２と統合され得る。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のアクチュエータ及びマニピュレータ・アセンブリ１０２は、患者Ｐに隣接して位置付けされ、テーブルＴを動作させる遠隔操作カートの一部として提供される。

制御システム１１２は、オプションで、画像誘導外科的処置中に医療器具１０４を制御するときに、オペレータＯにナビゲーション支援を提供するための仮想視覚化システムをさらに含み得る。仮想視覚化システムを使用する仮想ナビゲーションは、解剖学的通路の取得した術前又は術中データセットへの参照に基づくことができる。

仮想ナビゲーション処置中に、センサシステム１０８を使用して、患者Ｐの解剖学的構造に対する医療器具１０４のおおよその位置を計算することができる。位置は、患者Ｐの解剖学的構造のマクロレベル（外部）追跡画像と、患者Ｐの解剖学的構造の仮想内部画像との両方を生成するために使用することができる。システムは、１つ又は複数の電磁（ＥＭ）センサ、光ファイバセンサ、及び／又は他のセンサを実装して、仮想視覚化システムからの画像等の術前に記録した外科的画像とともに医療器具を位置合わせし表示することができる。例えば、国際公開２０１６／１９１２９８（２０１６年１２月１日に公開）（“Systems and Methods of Registration for Image Guided Surgery”を開示する）は、そのような１つのシステムを開示し、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。光ファイバの形状及び相対位置を３次元で監視するための様々なシステム及び方法が、米国特許出願第１１／１８０，２８９号（２００５年７月１２日に出願）（“Fiber optic position and shape sensing device and method relating
thereto”を開示する）；米国特許出願第１２／０４７，０５６号（２００４年７月１６日に出願）（“Fiber-optic
shape and relative position sensing”を開示する）；及び米国特許第６，２８９，１８７号（１９９８年６月１７日に出願）（“Optical fibre bend sensor”を開示する）に記載されており、これらの文献は全てその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

遠隔操作医療システム１００は、照明システム、操縦制御システム、洗浄システム、及び／又は吸引システム等のオプションの操作及びサポートシステム（図示せず）をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、遠隔操作医療システム１００は、２つ以上のマニピュレータ・アセンブリ及び／又は２つ以上のマスター・アセンブリを含み得る。遠隔操作マニピュレータ・アセンブリの正確な数は、他の要因の中でもとりわけ、外科的処置及び手術室内のスペースの制約に依存するだろう。マスター・アセンブリ１０６は、同じ場所に配置してもよく、別々の位置に位置付けしてもよい。複数のマスター・アセンブリにより、複数のオペレータが、１つ又は複数の遠隔操作マニピュレータ・アセンブリを様々な組合せで制御できる。

いくつかの実施形態では、マニピュレータ・アセンブリ１０２、制御システム１１２、センサシステム１０８、及び表示システム１１０は全て、支持構造体１１４によって支持され得るか、又は支持構造体１１４に統合され得る。あるいはまた、１つ又は複数の構成要素（例えば、マニピュレータ・アセンブリ１０２、制御システム１１２、センサシステム１０８、及び／又は表示システム１１０）は、手術台Ｔに取り付けられるか、又はマスター・アセンブリ１０６に統合され得る。

図２は、本開示の一実施形態による医療システム２００を、遠隔操作医療システム１００の例として示している。医療システム２００は、マスターコントロール２２０と、マニピュレータ・アセンブリ２０２及び表示システム２１６を支持するシステムカート２１０とを含むことができる。マニピュレータ・アセンブリは、細長い装置２２２等の細長い装置を支持及び位置付けするように構成することができる。様々な細長い装置が、ＰＣＴ／ＵＳ１８／４３０４１（２０１８年７月２０日に出願）（“Flexible elongate device systems and methods”を開示する）に記載されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

システムカート２１４は、手術台（例えば、手術台Ｔ）及び患者（例えば、患者Ｐ）に対してシステムカート２１４を所望の位置に位置付けするのを可能にする一組のホイール２１８に取り付けられる。システムカート２１０はまた、モニタ支持アーム２１０、及び表示モニタ２１６ａ、２１６ｂを含む表示システム２１６を支持する。モニタ支持アーム２１０は、表示モニタ２１６ａ及び２１６ｂの垂直方向及び横方向への調整可能な位置付け、並びにシステムカート２１４に対する垂直軸線の周りの回転を提供して、モニタ２１６ａ、２１６ｂのいずれかをオペレータの視点から見た所望の視角に位置付けする複数のリンク及びジョイントを含む。表示システム２１６は、モニタ２１６ａの水平軸線の周りの最大３６０°の回転、例えば０～１８０°の回転を提供し、モニタ２１６ａを所望の視角に位置付けするか、又は格納のためにモニタ２１６ｂに対して折り畳んだ構成で折り畳んで収納することができる（図２Ｂを参照）。システムカート及びモニタに関連する様々なシステム及び方法は、ＰＣＴ／ＵＳ１８／１２９９５（２０１８年１月９日に出願）（“Systems and methods for using a robotic medical system”を開示する）に記載されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。システムカート２１０は、可撓性の細長い装置に対して形状感知を行うための機能を実行するためのハードウェア（例えば、プロセッサ、ファームウェア）及び／又はソフトウェアを含み得る。

図２の医療システム２００は、一実施形態によるマスターコントロール２２０も含み、そのいくつかの態様は、マスター・アセンブリ１０６に関して上で議論している。マスターコントロール２２０は、マニピュレータ・アセンブリ２０２の対話形式で制御する動作、例えば器具マニピュレータ２０６によって実行される機能を使用するオペレータ（例えば、オペレータＯ、図１）のための様々な入力コントロールを含み得る。いくつかの実施形態では、マスターコントロール２２０は、スクロールホイール及びトラックボールを含む。例示的な実施態様では、患者の解剖学的構造に対して医療器具（例えば、細長い装置２２２）の前進又は後退を制御するために、スクロールホイールを前方又は後方に転がすことができ、例えば、屈曲又は関節運動を制御するべく、細長い装置２２２の先端部分及び／又は先端チップの位置を操縦するために、オペレータがトラックボールを様々な方向に転がすことができる。動き制御コンソールに関連する様々なシステム及び方法は、ＰＣＴ／ＵＳ１８／４４４１９（２０１８年７月３０日に出願）（“Systems and methods for safe operation of a device”を開示する）、及び米国特許出願第１６／０４９，６４０号（２０１８年７月３０日に出願）（“Systems and methods for steerable elongate device”を開示する）に記載されており、これらの文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図２Ａは、支持構造体２０４に結合した器具マニピュレータ２０６を含むマニピュレータ・アセンブリ２０２を示す。支持構造体２０４は、器具マニピュレータ２０６を最適な位置及び向きに配置するために、方向及び向きの他の可能な変更の中でもとりわけ、ジョイントの周りを回転（swivel）し、垂直方向に伸長又は収縮することによって位置付けされ得る複数の結合リンクを含む。支持構造体２０４のリンクは、非サーボ制御リンク（例えば、手動で位置付けされ、所定の位置にロックされ得る）、及び／又は１つ又は複数のサーボ制御リンク（例えば、制御システムからのコマンドに応答して制御され得る動力リンク）を含み得る。いくつかの実施形態では、支持構造体２０４のリンクは、手動介入を避けるために、モータを含む制御及び電子回路を使用して位置付けされ得る。いくつかの実施形態では、リンクは、以下でより詳細に説明するように、スイッチ、ボタン、又は他のタイプの入力装置と対話するオペレータによって手動で操作されるように、所定の位置にロック又はロック解除され得る。

図２Ａに示されるように、様々な実施形態による器具マニピュレータ２０６は、細長い装置２２２に結合するように構成される。支持構造体は、器具マニピュレータ２０６を最適な位置及び向きに位置付けするための調整、及び／又は患者の解剖学構造又は他の医療器具に対して細長い装置２２２を最適に位置付けするために、細長い装置２２２を位置するための調整を提供する。例えば、支持構造体２０４は、軸線Ｅの周りの回転Ｅ１、軸線Ｅに沿った伸長／収縮Ｅ２、軸線Ｄの周りの回転Ｄ１、軸線Ｃの周りの回転Ｃ１、及び軸線Ｂの周りの回転Ｂ１を提供して、テーブルＴ、医療装置、及び／又は患者Ｐに対して器具マニピュレータ２０６を所望の位置に位置付けすることができる。いくつかの実施形態では、最適な位置及び向きは、例えば、細長い装置２２２の最適な位置付けのために、患者の解剖学的構造に対して器具マニピュレータ２０６を位置合わせして、患者の解剖学的構造（例えば、解剖学的開口部、患者の血管系、患者の管腔内通路等）内、又は患者の解剖学的構造に結合した医療装置（例えば、カニューレ、トロカール、気管内チューブ（ＥＴＴ）、喉頭食道マスク（ＬＭＡ）等）内に位置付けされた細長い装置２２の摩擦を最小限に抑えることができる。他の実施形態では、器具マニピュレータ２０６の最適な位置及び向きは、追加的又は代替的に、針、把持器、メス、グリッパー、焼灼プローブ、視覚化プローブ等の様々な医療ツールを細長い装置２２２と共に利用するときに、十分なオペレータ作業スペース及び／又は細長い装置２２２への人間工学的アクセスを提供することによって、オペレータ（例えば、オペレータＯ）の人間工学を最適化することを含むことができる。

器具マニピュレータ２０６は、遠隔操作、ロボット制御、又は軸線Ａに沿った他の形態の電子制御並進又は手動並進Ａ１を提供して、患者の解剖学的構造に対して細長い装置２２２の挿入及び後退を提供するようにさらに構成することができる。

各調整（例えば、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、及びＥ２）は、ロボット制御又はオペレータによる手動介入のいずれかによって作動させることができる。例えば、一実施形態では、各回転又は線形調整は、ブレーキを使用して静止構成に維持され得、それによって、１つ又は複数のボタン及びスイッチを押すと１つ又は複数の対応するブレーキが解放され、オペレータが器具マニピュレータを手動で位置付けできるようになる。追加的又は代替的に、１つ又は複数の調整は、１つ又は複数のアクチュエータ（例えば、モータ）によって制御され得、それによって、オペレータは、ボタン又はスイッチを使用してモータを作動させて、支持構造体２０４及び／又は器具マニピュレータ２０６を所望の方法で変更して、マニピュレータ・アセンブリ２０２を所望の構成に位置付けして、器具マニピュレータ２０６の最適な位置及び向きを提供することができる。

一例では、図２Ａを再び参照すると、ハンドル入力装置３２４は、結合リンクの自由な運動及び調整のために支持構造体２０４のロックを解除して、調整Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、及び／又はＥ２を可能にするために、手動で作動させることができる。別の例では、入力ボタン３２６は、ロボット制御ではなく、オペレータによる手動の並進運動のために線形調整Ａ１のロックを解除する。器具マニピュレータ２０６は、入力ボタン３２６が押されたときに、オペレータが、医療器具（例えば、細長い装置２２２）の挿入又は後退に対応する直線軸線Ａに沿って器具マニピュレータ２０６を調整することができるように構成され得る。いくつかの実施形態では、安全目的のために、器具マニピュレータ２０６は、オペレータが患者の解剖学的構造に対して不注意に又は望ましくない形で医療器具を前進させ、それが患者に害を及ぼす可能性があることを防ぐために、後退等、直線軸線Ａに沿って一方向に手動でのみ移動可能であり、医療器具の挿入に対応する直線軸線Ａに沿った方向に手動で移動することはできない。

別の例では、回転運動Ｂ１のロボット制御は、一方の側方又は他方の側で押し下げられ得る、示されるようなロッカースイッチであるスイッチ３３０を押し下げることによって作動させることができる。ロッカースイッチの第１の側を押すと、軸線Ｂの周りの第１の回転方向に器具マニピュレータ２０６の動力回転が開始され、ロッカースイッチの他方の側を押すと、軸線Ｂの周りの反対方向に器具マニピュレータ２０６の動力回転が開始される。別の例では、ボタン３３２は、押されると、器具マニピュレータ２０６を現在の構成に保持しているブレーキを解除し、オペレータが軸線Ｂの周りに器具マニピュレータ２０６の向きを手動で回転させるのを可能にする。

いくつかの実施形態では、器具マニピュレータ２０６上のボタン又はスイッチを使用して、モニタ２１６ａ、２１６ｂ及び／又はマスターコントロール２２０上のタッチスクリーンに示される視覚的インジケータ、マーカー、及び／又は画像の表示を変更することができる。例えば、図２Ａを再び参照すると、入力ボタン３２８を作動させる（例えば、押す）ことにより、モニタ２１６ａ及び／又はモニタ２１６ｂに表示される患者の解剖学的構造のレンダリングされたモデルにマーカーを配置させることができる。マーカーは、処置（例えば、生検）が行われた患者内の領域に対応するか、又は他に医療器具があった患者の解剖学的構造内の実際の位置を示すことができる。いくつかの実施形態では、仮想ナビゲーションマーカーは、位置合わせされた術前又は同時の画像又はモデルと共に動的に参照され得る。位置合せのためのシステム及び方法は、国際公開２０１６／１９１２９８（２０１６年１２月１日に公開）（“Systems and Methods of Registration for Image Guided Surgery”を開示する）、及び米国特許出願第１３／１０７，５６２号（２０１１年５月１３日に出願）（“Medical System Providing Dynamic Registration of a Model of an
Anatomic Structure for Image-Guided Surgery”を開示する）に提供されており、これらの文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図２Ｂは、収納構成のシステムカート２１４を示している。示されるように、モニタ支持アーム２１０は垂直方向に格納され、表示モニタ２１６ａは、表示モニタ２１６ｂに対して折り畳んだ構成に折り畳まれ、収納される。マニピュレータ・アセンブリ２０２は、例えば、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態に関してさらに詳細に説明するように、軸線Ａに沿って伸縮方式で器具マニピュレータ２０６の部分を並進させることによって収納構成に配置される。図２に示される器具マニピュレータ２０６構成の細長い装置２２２及び他の様々な着脱可能なアクセサリが、取り外されている。支持構造体２０４の複数の結合したリンクは、マニピュレータ・アセンブリ２０２を収納構成に配置するために、互いに対して所定の位置に調整される。

図３Ａ及び図３Ｂは、器具マニピュレータ２０６と実質的に同様であり得る器具マニピュレータ３０６の例を示す。器具マニピュレータ３０６は、ベース３０４、挿入ステージ３０２、及び細長い装置アセンブリ３１０が結合される器具キャリッジ３０８を含む。器具マニピュレータ３０６は、ベース３０４に対して伸縮方式で、直線軸線Ａに沿って器具キャリッジ３０８及び挿入ステージ３０２を動かすことによって、患者の解剖学的構造に対して、細長い装置アセンブリ３１０の挿入及び後退を提供する。ベース３０４は、シャフト部分３０４ａ及び主要部分３０４ｂを含む。以下でより詳細に説明するように、シャフト部分３０４ａは、細長い装置３１０ａを受容する装置コネクタ３１８に取り外し可能に結合する。挿入ステージ３０２は、ベース３０４の主要部分３０４ｂに結合され、主要部分３０４ｂに沿って並進する。器具キャリッジ３０８は、挿入ステージ３０２に結合され、挿入ステージ３０２に沿って並進する。示されるように、挿入ステージ３０２及び器具キャリッジ３０８は、それぞれの保護カバー及び／又はハウジングを有しており、器具マニピュレータ３０６が軸線Ａに沿って移動されると、それぞれのカバー及び／又はハウジングは、少なくとも部分的に互いに重なり合い、それによって伸縮効果をもたらし、シーリング及び最適な摺動可能なフィットを容易にする。

細長い装置アセンブリ３１０は、細長い装置３１０ａ及び制御アセンブリ３１０ｂを含むことができる。器具キャリッジ３０８は、器具キャリッジ３０８の器具インターフェイス３１４で制御アセンブリ３１０ｂに結合する。いくつかの実施形態による、器具インターフェイス３１４の更なる詳細は、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。器具マニピュレータ３０６は、プローブ３１６ｂ及びプローブコネクタ３１６ａを含むプローブアセンブリ３１６にも結合する。プローブアセンブリ３１６は、制御アセンブリ３１０ｂ上のコネクタ３１２を介して細長い装置３１０ａの作業管腔内に挿入することができ、細長い装置３１０ａを通って延びることができる。プローブ３１６ｂは、介入部位（手術部位、内部手術部位、処置部位等であり得る）の同時又はリアルタイム画像を記録し、画像を１つ又は複数のディスプレイ（例えば、図１の表示システム１１０の１つ又は複数のディスプレイ）を介してオペレータ（オペレータＯ、図１）に提供する観察スコープアセンブリを含み得る。器具キャリッジ３０８は、プローブ３１６ｂ内視鏡機能を提供する電子的及び光学的構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、プローブアセンブリ３１６は、器具マニピュレータ３０６及び細長い装置制御アセンブリ３１０ｂから切り離され、細長い装置アセンブリ３１０から取り外され得る。生検針、焼灼ツール、及び他の可撓性器具等の代替器具は、細長い装置３１０の作業管腔を通して、器具マニピュレータ３０６及び／又は細長い装置アセンブリ３１０に結合され得る。

装置コネクタ３１８は、ベース３０４の先端部分３０４ｃに取り外し可能に結合することができるマニピュレータインターフェイス、患者医療装置３２０に取り外し可能に結合することができる先端部、及び細長い装置３１０ａを受容することができる基端部を含むことができる。患者医療装置３２０（気管内チューブ、喉頭食道マスク、カニューレ等）は、患者の解剖学的構造への様々な医療器具の挿入を容易にするために、患者の解剖学的構造に固定することができる。例えば、患者医療装置３２０は、患者Ｐの口及び気管に挿入されて、患者Ｐに機械的換気を提供するのを助け、且つ細長い装置３１０ａを患者Ｐの肺内をナビゲートするための導管を提供して、イメージング、生検、及び／又は治療を容易にする気管内チューブであり得る。装置コネクタに関連する様々なシステム及び方法は、ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０１７０８５（２０１８年２月６日に出願）（“Systems and methods for coupling components of a medical system”を開示する）に記載されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態では、細長い装置３１０ａは、細長い装置ガイド３２２を通って延び、これは、器具キャリッジ３０８の移動中に細長い装置３１０ａの長さを支持する選択的に折畳み可能且つ拡張可能な装置である。細長い装置ガイド等のカテーテルガイドに関する様々なシステム及び方法は、ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０４１１６０（２０１７年７月７日に出願）（“Guide apparatus for delivery of an elongate device and methods of
use”を開示する）に記載されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

いくつかの実施形態では、形状感知を、上記の実施形態に従ってマニピュレータ・アセンブリの回転と併せて使用して、細長い装置への挿入力（摩擦力であり得る）を最小化するのに最適な傾斜角に器具マニピュレータを位置付けするのを確実にすることができる。例えば、決定は、細長い装置の感知した形状及びマニピュレータ・アセンブリの傾斜角に基づいて、細長い装置の形状が、その形状が気管内チューブ（例えば、気管内チューブ３２０）に過度の摩擦を生じさせる等の悪影響を及ぼしたり、又は装置コネクタ（例えば、装置コネクタ３１８）の係合解除を生じさせたりする可能性がある問題のある構成にあるか、又はその問題のある構成に近づいているかどうかを評価するために行われ得る。形状感知は、必要に応じて、他の適切な方法で使用され得る。

メモリ及び１つ又は複数のプログラム可能なプロセッサを含む制御システム（例えば、制御システム１１２、図１）は、形状感知システムから、細長い装置の長さに沿った形状を示す形状感知データを受信し、及び上記のように、細長い装置の形状が問題のある構成にあるか、又は問題のある構成に近づいているかどうかを決定するために、器具マニピュレータの傾斜角に対応するデータを受信するように実装され得る。細長い装置の形状及び／又は器具マニピュレータの相対的な向きは、対応するデータをしきい値レベル又は値と比較することによって処理することができる。制御システムは、決定に応答して、例えば、問題のある相対的な向きがあるかどうかに対応する色付きの光（例えば、赤又は緑）、数値、屈曲の視覚的表現、又は別のタイプの視覚的表示等の視覚的インジケータを出力するようにも構成され得る。視覚的インジケータは、表示システム（例えば、表示システム１１０、図１）に表示することができる。視覚的インジケータは、細長い装置の形状及び／又は器具マニピュレータの相対的な向きをしきい値レベル又は値と比較することに基づいて、器具マニピュレータを回転させるためのガイダンスを提供し得る。制御システム１１２は、細長い装置の形状及び／又は器具マニピュレータの相対的向きをしきい値レベル又は値と比較することに基づいて、器具マニピュレータを自動的に調整する（例えば、回転させる）ための命令を提供するようにも構成され得る。いくつかの実施形態では、器具マニピュレータの位置を調整するための命令は、支持構造体（例えば、支持構造体１１４）を自動的に調整するための命令を含む。光ファイバの形状及び相対位置を監視するための様々なシステム及び方法は、米国特許出願第１１／１８０，２８９号（２００５年７月１２日に出願）（“Fiber optic position and shape sensing device and method relating
thereto”を開示する）；米国特許出願第１２／０４７，０５６号（２００４年７月１６日に出願）（“Fiber-optic
shape and relative position sensing”を開示する）；及び米国特許第６，２８９，１８７号（１９９８年６月１７日に出願）（“Optical fibre bend sensor”を開示する）に記載されており、これらの文献は全てその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

ここで、図４Ａに示される一実施形態を参照すると、器具インターフェイス４００（器具インターフェイス３１４に実質的に類似し得る）は、制御アセンブリ（制御アセンブリ３１０ｂ等）の対応する引張ワイヤ巻き上げ機と嵌合する回転入力ディスク４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄのセットを含み、引張ワイヤ巻き上げ機は、細長い装置の先端部分を操縦するように構成された引張ワイヤを駆動することができる。いくつかの実施形態では、引張ワイヤは、細長い装置の全長に沿って、細長い装置の先端部分又は先端チップまで延び得る。細長い装置を制御するための制御システムの制御メカニズムの詳細は、米国特許出願第６２／６７１，７５８号（“Control Mechanism of a Catheter Control System”を開示する）に提供されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

示されるように、器具インターフェイス４００は、シャッター付き形状ファイバコネクタ４０４を含む。形状ファイバコネクタ４０４は、嵌合アセンブリ上の形状ファイバ接続部と接続する。図４Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、シャッター付き形状ファイバコネクタ４０４は、複数の軸線において寛容性を備えたファイバの容易な接続を可能にするためのフローティングインターフェイスとして構成され得る。こうして、ファイバが器具インターフェイス４００の形状ファイバコネクタ４０４に挿入されて接続されるときに、オペレータは、ファイバが所定の位置に移動するときにファイバの端部を完全に位置合わせする必要がなく、それによってオペレータにある程度の柔軟性を提供する。さらに、フローティングインターフェイスは、設置中の位置合せミスによってファイバを損傷するのを防ぎ、ファイバが形状ファイバコネクタ４０４と適切且つ完全に接続するのを可能にする。このようにして、器具インターフェイス４００上の形状ファイバコネクタ４０４は自己整列し得る。これにより、形状ファイバコネクタ４０４は、オペレータＯ、外科医、及び／又は他の人員による調整及び／又は追加の介入なしに、嵌合アセンブリ上の形状ファイバ接続部と接続することができる。いくつかの実施形態では、形状ファイバコネクタ４０４は、ｘ方向及びｙ方向に（例えば、ｘ－ｙインターフェイスで）フローティングすることができる。形状ファイバコネクタ４０４は、ピッチ運動でフローティング及び／又は旋回することもでき得る。従って、形状ファイバコネクタ４０４は、３自由度で調整可能であり得る。フローティングインターフェイスを容易にするいくつかの構成要素の詳細が図４Ｂに示される。示されるように、ばね取付けコントロール４０６が、ファイバ４０８と係合して配線される。ばね取付けコントロール４０６は、複数の方向及び軸線（例えば、ｘ及びｙ方向及び／又はピッチ運動）で並進するように構成される。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、本開示の実施形態による器具マニピュレータ５０６の例を示している。器具マニピュレータ５０６は、明確にするために構成要素（ハウジング、カバー、ケーブル等）を非表示にした状態の、図２及び図２Ａの器具マニピュレータ２０６、並びに図３Ａ及び図３Ｂの器具マニピュレータ３０６と実質的に同様であり得る。図５Ａは、器具マニピュレータ５０６の右等角図であり、図５Ｂは、器具マニピュレータ５０６の左等角図であり、図５Ｃは、器具マニピュレータ５０６の、ベース５０４の主要部分５０４ｂの先端部分に結合した挿入ステージ５０２の上面図である。

示されるように、挿入ステージ５０２は、器具キャリッジ５０８と摺動可能に係合され、直線軸線Ａに沿って挿入及び後退方向で器具キャリッジ５０８と整列される。挿入ステージ５０２は、器具マニピュレータ５０６のベースの主要部分５０４ｂとも摺動可能に係合する。挿入ステージ５０２及び器具キャリッジ５０８は、ベース５０４の主要部分５０４ｂに対して伸縮方式で直線的に移動するように構成される。いくつかの実施形態では、器具キャリッジ５０８に対する挿入ステージ５０２の効率的な並進運動を容易にし、且つ器具キャリッジ５０８を支持し、挿入ステージ５０２及び器具キャリッジ５０８を同じ直線軸線Ａに沿って整列させたままにするために、挿入ステージ５０２は、器具キャリッジ５０８に固定した直線スライドレール部分に摺動可能に結合されるリニア軸受を含む。さらに、ベース５０４の主要部分５０４ｂに対する挿入ステージ５０２の効率的な並進運動を容易にするために、挿入ステージ５０２は、ベース５０４の主要部分５０４ｂに固定したリニア軸受に摺動可能に結合される直線スライドレール部分も含み得る。

挿入ステージ５０２は、駆動ベルト５４０、従動（idler）プーリ、及び駆動プーリ５３６に固定して結合した駆動シャフト（図示せず）を備えた駆動モータ５３４を含む挿入アセンブリを含む。駆動プーリ５３６及び従動プーリ５３８は、駆動プーリ５３６及び従動プーリ５３８に巻き付ける駆動ベルト５４０によって回転可能に結合される。図５Ｃに示されるように、駆動プーリ５３６及び従動プーリ５３８はそれぞれ、駆動ベルト５４０の歯付きの対応する部分を確実に把持するために、それぞれの外周に近接する歯５３６ａ、５３８ａを有する。駆動ベルト５４０を第１又は第２の方向にそれぞれ駆動するために、駆動モータ５３４は、駆動プーリ５３６を第１の回転方向又は第２の回転方向に作動させる。第１の方向は、患者の解剖学的構造に対して細長い装置５２２（例えば、操縦可能で屈曲可能な先端部分を備えた可撓性カテーテル）を前進させることに対応し得、第２の方向は、患者の解剖学的構造に対して細長い装置５２２を後退させることに対応し得る。

一実施形態では、図５Ｃに詳細に示されるように、駆動ベルト５４０は、２つのクランプ５４２ａ、５４２ｂを備えた非連続ベルトを含み、それぞれのクランプが非連続ベルトの異なる端部に結合される。非連続ベルトは、駆動プーリ５３６及び従動プーリ５３８に巻き付いて、クランプ５４２ａをクランプ５４２ｂに接続してクランプアセンブリ５４２を形成することによって連続ループを形成することができる。クランプアセンブリ５４２は、両方のクランプ５４２ａ、５４２ｂを通って横方向に延びる引張ボルト５４２ｃを含むことができ、クランプ５４２ａ、５４２ｂの分離を減少又は増大させるために締め付け又は緩められ、それにより、駆動ベルト５４０に所望の張力を維持することができる。

クランプ５４２ａ及び５４２ｂは、器具キャリッジ５０８の長さに沿って延びて、接続要素５４４の先端部分５４４ｂを器具キャリッジ５０８に結合する接続要素５４４の基端部分５４４ａに固定することができる。接続要素５４４の先端部分５４４ｂは、器具キャリッジ５０８の長さに沿った任意の点で器具キャリッジ５０８に固定することができる。一実施形態では、図５Ａに示されるように、接続要素５４４の先端部分５４４ｂは、装置キャリッジ５０８ｂの先端部分５０８ｂの近くに固定することができる。こうして、駆動ベルト５４０が駆動モータ５３４の回転によって作動されると、接続要素５４４は、駆動ベルト５４０と共に移動して、駆動モータの回転方向に基づいて、器具キャリッジ５０８を線形挿入又は後退方向に並進させる。接続要素５４４は、挿入ステージ５０２の第１の端部分５０２ａと挿入ステージ５０２の第２の端部部５０２ｂとの間に規定される距離だけ、駆動ベルト５４０と共に移動可能である。

接続要素５４４は、直線軸線Ａに沿った器具キャリッジ５０８の長さ、及び挿入ステージ５０２に対して移動するように器具キャリッジ５０８が選択される距離に従って選択され得る所定の長さを有する。従って、器具キャリッジ５０８が挿入ステージ５０２に対して移動可能である距離は、接続要素５４４の長さ、並びに接続要素５４４に結合したクランプアセンブリ５４２が挿入ステージ５０２の第１の端部分５０２ａと第２の端部分５０２ｂとの間で移動可能である距離によって規定され得る。クランプアセンブリ５４２は、クランプアセンブリ５４２（及び／又は結合した接続要素５４４）が駆動プーリ５３６又は従動５３８プーリの周りを移動しないように、挿入ステージ５０２に対して構成される。例えば、プーリ５３６、５３８は、クランプ５４２ａ、５４２ｂのうちの１つ又は複数が、プーリ５３６、５３８のいずれか１つの上を移動することなく、挿入ステージ５０２の第１の端部分５０２ａと挿入ステージ５０２の第２の端部分５０２ｂとの間で規定される距離に沿ってのみ移動するようなサイズ及び形状であり得る。さらに、端部分５０２ａ、５０２ｂは、１つ又は複数のクランプ５４２ａ、５４２ｂの通過を遮断するように成形又は他の方法で構成され得る。他の実施形態では、ハードストップが、クランプアセンブリ５４２（及び／又は結合した接続要素５４４）の更なる移動を防ぐために、駆動ベルト５４０の経路に沿った挿入ステージ５０２の任意の位置に配置され得る。

クランプアセンブリ５４２及び接続要素５４４は、直線軸線Ａに沿って、駆動ベルト５４０と、器具キャリッジ５０８及びベース５０４の主要部分５０４ｂのそれぞれの向きと直線的に整列している。いつくかの実施形態では、例えば図５Ａに確認できるように、接続要素５４４は、その接続要素５４４が、器具キャリッジ５０８の長さに沿って片側に延び、及び接続要素５４４及びクランプアセンブリ５４２をある領域から変位するために、器具キャリッジ５０８の先端部分５０８ｂに結合されるように配置され得、その領域では、駆動モータ５３４、ケーブルプーリ５４６、及び／又は挿入ステージ５０２の他の構成要素又は部分等の挿入ステージ５０２構成要素が、器具キャリッジ５０８ハウジングによって規定される器具キャリッジ５０８の内部空間内に延びることができる。

器具キャリッジ５０８は、例えば、器具キャリッジ５０８を駆動ベルト５４０又はクランプアセンブリ５４２に直接接続することによってではなく、接続要素５４４によって挿入ステージ５０２に結合され、これにより、器具キャリッジ５０８は、スロット又は他の開口部を挿入ステージ５０２ハウジングに規定する必要なしに、挿入ステージ５０２に対して移動することができる。スロット又は他のそのような開口部は、不利なことに、挿入ステージ５０２又は器具キャリッジ５０８が流体の漏れ又は汚染に対してより敏感であるようにし得る。漏れ又は汚染の可能性を減らすために、頻繁に、医療用ドレープがそのようなタイプの開口部を覆うために使用される。ドレープは頻繁に掃除するか又は定期的に交換する必要があり、多くは適切なシーリングを提供していない。こうして、本開示のこれらの実施形態の設計によって提供される１つの利点は、その設計が洗浄可能及び消毒可能な処置環境を維持するのを助け、器具マニピュレータ５０６構成要素のより容易な洗浄を可能にすることである。

図５Ｂ及び図５Ｃを参照すると、取付けプレート５４８が、ベース５０４の主要部分５０４ｂに固定して示される。取付けプレート５４８は駆動ベルト５４０にも固定される。こうして、駆動ベルト５４０が駆動モータ５３４の回転によって作動されると、駆動ベルト５４０の部分は、ベース５０４に固定される取付けプレート５４８に固定され、挿入ステージ５０２を主要部分５０４ｂに沿って並進させるようにする。挿入ステージ５０２が軸線Ａに沿って移動できる距離（例えば、直線移動量）は、固定した取付けプレート５４８に対して駆動ベルト５４０が移動できる距離によって規定される。特定の取付け位置及びベース５０４の主要部分５０４ｂへの取付けプレート５４８の固定は、取付けプレート５４８が駆動プーリ５３６又は従動プーリ５３８の周りを移動するのを防ぐ。

図５Ｃは、一実施形態における、器具キャリッジ５０８及び挿入ステージ５０２の伸縮式の直線運動の例を示している。駆動モータ５３４の回転Ｂは、駆動ベルト５４０の並進Ｃ（又は駆動ベルト５４０の従動プーリ５３８の周りの回転）を作動させる。しかしながら、駆動ベルト５４０が、取付けプレート５４８によってベース５０４に固定されるので、駆動ベルト５４０の回転は、挿入ステージ５０２の並進Ｄを強制する。図５Ａに示されるように、クランプアセンブリ５４２は、器具キャリッジ５０８と駆動ベルト５４０との両方に固定される。こうして、駆動ベルト５４０が回転Ｃすると、クランプアセンブリ５４２は、駆動ベルト５４０と並進Ｃし、器具キャリッジ５０８は、直線並進Ｅを強制する。こうして、器具キャリッジ５０８、挿入ステージ５０２、及びベース５０４を相互に関連付ける特定の構成要素の構成によって提供される他の利点及び利点の中でもとりわけ、単一の駆動モータ及び単一の駆動ベルトのみが、器具キャリッジ５０８と挿入ステージとの両方の動きを制御するために必要である。従って、外部の駆動モータ又は他の形態の作動は必要とされない。追加の利点は、器具キャリッジ５０８の直線並進Ｅの長さが、挿入ステージ５０２の直線並進Ｄの長さの２倍の長さであり得ることである。さらに、器具キャリッジ５０８の直線並進Ｅは、挿入ステージ５０２の直線並進Ｄの２倍の速さで発生し得る。別の利点は、器具キャリッジ５０８及び挿入ステージ５０２の伸縮運動のために、器具キャリッジ５０８及び挿入ステージ５０２を収納するために必要なスペースの量が減ることである。

図５Ｂに戻ると、器具キャリッジ５０８に取り付けられた力センサ５５０は、接続要素５４４に結合するように提供され得る。こうして、力センサ５５０は、細長い装置５２２が患者の解剖学構造内に挿入されるときに、細長い装置５２２が受ける挿入力を測定するように構成され得る。力センサ５５０は、ひずみゲージ、圧電センサ、圧力センサ、及び／又は他の任意の負荷センサであり得る。

挿入ステージ５０２のケーブルプーリ５４６は、電力ケーブル、通信ケーブル、及び／又は光ファイバケーブル等の複数の動作ケーブル（図示せず）を受容し、配線するように構成され得る。ケーブルプーリ５４６は、絡み合いを防ぐために、挿入ステージ５０２でケーブルを物理的に分離するために別個のチャネル又は溝で構成され得る。ケーブル配線は、ケーブルがベース５０４ｂから出て、挿入ステージ５０２上のケーブルプーリ５４６の周りに配線され、器具キャリッジ５０８で終端するように設計される。これは、アセンブリ内のこれらの３つの幾何学的点の相対運動によって、ケーブルの長さを節約できるため有利である。従って、ケーブルが脱線して損傷する可能性は殆どない。全てのケーブルに十分な張力をかけ、ケーブルが塊になったり（collecting together）ほつれたりしないようにすると同時に、ケーブルに過度の張力がかかるのも防止し、各ケーブルが互いに自由に回転できるようにする必要がある。いくつかの実施形態では、ケーブルプーリ５４６は、張力調整を支援するためのローラ軸受を含み得る。更なる実施形態では、ケーブルプーリアセンブリは、それぞれが１つの溝を有する複数の独立したプーリを含み得る。そのような実施形態では、複数の独立したプーリが低摩擦中央ハブ上に同心円状に組み立てられて、各ケーブルが互いのケーブルに対して移動できるようにする。これにより、各ケーブルに等しい張力をかける必要が少なくなる。

いくつかの実施形態では、器具キャリッジ５０８と挿入ステージ５０２との間のケーブル接続は、挿入ステージ５０２自体に沿って配線され、捕捉され、隠され得る。ファイバを含むケーブルは、ケーブルプーリ５４６の周りに配線してから、器具キャリッジ５０８に配線することができる。きつい曲げ又は半径で曲がると、ファイバが破損する可能性があるため、この選択的な配線は、ファイバの挟み込み又はきつい曲げを防ぐことができる。

図６Ａ～図６Ｊは、本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップする（「セットアップ」とも呼ばれる）オペレータ又は別の個人等のユーザにガイダンスを提供する視覚的表現の例を示す。図７Ａ～図７Ｈは、本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップ解除する（take down：分解）（「分解（tear down）」とも呼ばれる）ためのガイダンスをユーザに提供する視覚的表現の例を示す。

視覚的表現は、図１の表示システム１１０の態様を実施することによってグラフィカルに表示することができ、これは、例えば、ユーザが医療システムをセットアップ又はセットアップ解除するときに、ユーザがアクセスして表示できる表示モニタ（例えば、図２の表示モニタ２１６ａ及び／又は２１６ｂ）、マスターコンソール（例えば、マスターコントロール２２０）上のディスプレイ、及び／又はコンピュータディスプレイ上に視覚的表現を表示することを含み得る。図６Ａ～図６Ｊ及び図７Ａ～図７Ｈのそれぞれに示される視覚的表現は、一般的に共通のレイアウトを有する。提供されたテキストガイダンスに従って実行される一般的なステップ、例えば、セットアップ又はセットアップ解除プロセスの対応する部分を完了するために実行される一般的なステップは、視覚的表現（「システムテストの実行」、図６Ａ）の１つのセクション（示されるように左側のウィンドウ）に表示され、これは、実行すべきステップのリストを含む。

図６Ａ～図６Ｊ及び図７Ａ～図７Ｈのそれぞれの視覚的表現は、別のセクション（示されるように右側のウィンドウ）に医療システムの図を示すか、又は医療システムの関連するコンポーネントを選択させ、関連するステップに積極的に関与するシステムの特定の要素を図の他の要素よりも視覚的に強調した方法で示すことができる。例えば、図６Ｄの視覚的表現では、実行すべき現在のステップがビジョンプローブを取り付けること（「ビジョンプローブの取り付け」を参照）であるため、ビジョンプローブに関連する要素は、他の描写された周囲の要素とは対照的に、図において視覚的に強調される。

いくつかの実施形態では、セットアップ及び／又はセットアップ解除プロセスを通じてユーザを案内するための視覚的表現の調整は、１つ又は複数のプロセッサと相互作用するか、そうでなければそれらプロセッサによって実行されるハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せを使用して実装され得、プロセッサは、図１の制御システム１１２等の制御システムのプロセッサを含み得る。制御システムは、プログラムされた命令を実行するための少なくとも１つのコンピュータプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含み得、図１に関して示し説明したように、表示システム１１０等の表示システムに結合され得る。センサシステム１０８等のセンサシステムは、案内プロセスの様々なステップのためのシステム及び／又は関連するコンポーネントの状態に対応するフィードバック又は他の情報を感知及び／又は他の方法で提供するように実装され得、それによって、例えば、そのセンサシステムは、コンポーネントが取り付けられているか又は取り外しているかをそれぞれ自動的に判定することができる。いくつかの実施形態では、上記のような制御システム及び／又はセンサは、自動化したシステムチェック及び初期化ステップを制御及び／又は調整する際に実装され得る。以下の図６Ａ～図６Ｊの案内されるセットアップ及び図７Ａ～図７Ｈの案内されるセットアップ解除の説明において、図６Ａ～図６Ｊ及び図７Ａ～図７Ｈにおいて番号が付けられた要素は、他の図における他の同様の要素の例に関して参照され得る。

ここで、図６Ａ～図６Ｊを具体的に参照すると、これらの視覚的表現は、本開示のいくつかの実施形態による、医療システムをセットアップするためのオペレータ又は別の個人等のユーザに段階的なガイダンスを提供する。図６Ａは、医療システム６００の初期システムテストを行うためのガイダンスを視覚的に表しており、これは、図２、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂの実施形態に示されるものと同じ又は類似のコンポーネントのいくつかを含む。図６Ａに示されるように、初期自動システムテスト（「システムテストの実行」）のために、例えば、システム６００が患者の医療処置等の処置で使用される前に、医療システム６００の要素が適切な動作順序にあることを確認するために、まず、アーム６０６（例えば、マニピュレータ・アセンブリ２０２、図２）は、アーム運動のためにアーム６０６の周りにクリアランスが形成されるように位置付けすべきである。次に、システムテストを開始するために、ボタンを、コントローラ６２０（例えば、図２に関して示し説明したマスターコントロール２２０等の制御コンソール）のタッチスクリーン上で押すことができる。図６Ａに示される次のステップとして、ユーザは、アーム運動が終了するのを待つ（例えば、自動化した初期化を終了し、適切な動作状態をチェックする）。

図６Ｂに示されるように、セットアップのための次の案内されるステップは、アクセサリの取付けである（「アクセサリの取付け」）。第１に、後退状態のカテーテルガイド６２２が、キャリッジ６０８（例えば、キャリッジ３０８に接続される図３Ａのカテーテルガイド３２２）に取り付けられる。図６Ｃに示されるように、カテーテルガイド６２２が取り付けられた後に、カテーテル６１０が取り付けられる（例えば、図３Ａの細長い装置アセンブリ３１０及び対応する説明の取付けの議論）。カテーテル６１０が取り付けられると、例えば、カテーテルの先端部分及び／又は先端チップの関節動作をテストするために、カテーテル６１０の自動化した自己テストが実行される。次に、図６Ｄに示されるように、ビジョンプローブ６１６が取り付けられ（例えば、プローブアセンブリ３１６、図３Ａ）、これは、ビジョンプローブアダプタをビジョンプローブ（例えば、図３Ａのプローブアセンブリ３１６を参照）に通し、ビジョンプローブ６１６をアーム６０６に取り付け（アーム６０６のキャリッジ６０８の基端部での取り付けを参照）、及びカテーテル６１０を通してビジョンプローブ６１６を挿入することを含む。ビジョンプローブ、アタッチメント（取付け）、及びカテーテルを介したビジョンプローブの例は、図３Ａの実施形態を参照して説明する（プローブアセンブリ３１６のプローブ３１６ｂは、コネクタ３１６ａを介して細長い装置３１０ａの作業管腔に挿入され得、細長い装置３１０ａを通って延び得る）。図６Ｄの視覚的表現に示されるように、ビジョンプローブ６１６を取り付けるステップの後に、次に図６Ｅを参照すると、アクセサリを取り付けるための各ステップ（「アクセサリを取り付ける」）が完了している。完了し、リストされた各ステップの左側にある丸で囲まれたチェックマークが、視覚的に示される。また、示されるように、取り付けられたビジョンプローブ６１６は視覚的に強調される。

図６Ｆは、患者計画をコントローラ６２０（例えば、マスターコントロール２２０、図２）にロードするためのガイダンスを提供する視覚的表現である。示されるように、患者計画のロード（「計画をロードする」）は、ＵＳＢドライブをコントローラ６２０に挿入するステップを含む。このステップは、コントローラ６２０に、１人又は複数の患者の患者固有データを格納する非一時的なデータ記憶装置又は他のメモリ装置を提供することを含み得、その患者固有データは、特定の患者の特定の健康関連データを含み得、及び／又は例えば、特定の患者に対して実行すべき処置に関する情報、患者の解剖学構造の術前画像、患者の解剖学的構造のレンダリングされた画像、解剖学的標的への計画した経路、器具の詳細、設定、及び／又は処置を行うための医療システムの特定の操作に関連する他の情報を含み得る。図６Ｆの現在の「計画をロードする」のステップは、コントローラ６２０のユーザが、タッチスクリーン６２１と相互作用して（例えば、タッチスクリーン６２１上の特定の位置で押す）患者を選択することによって、タッチスクリーン６２１に示される複数の患者表現から患者を選択するためのものである。

図６Ｇに示されるように、セットアップのための次の案内されるステップは、アーム６０６を、患者Ｐに結合した気管内チューブ（ＥＴＴ）等の医療器具にドッキングすることである（「患者へのドッキング」）。図６Ｇの視覚的表現に示されるように、第１のステップは、アーム６０６を装置コネクタ６１８にドッキングすることである（例えば、図３Ａ及び図３Ｂに関して示し説明したように、装置コネクタ３１８に結合したベース３０４の先端部分３０４ｃを参照されたい）。図６Ｈに示されるように、「患者へのドッキング」の次のステップは、カテーテル６１０を気管内チューブ６２４内に配置することである。示されるように、カテーテル６１０の一部が、右側の図において視覚的に強調される。カテーテルを気管内チューブに配置する例は、図３Ａを参照して説明しており、装置コネクタ３１８と、患者医療装置３２０内に挿入されて延ばされるカテーテル等の細長い装置３１０ａを備えた気管内チューブ等の患者医療装置３２０とについて議論している。気管内チューブ６２４は、患者Ｐの口に挿入されるものとして示される。「カテーテルをＥＴチューブ内に配置する」の直ぐ下の図６Ｈの視覚的表現にリストされた次のステップは、カテーテルガイド６２２を延ばすことである。延ばされたカテーテルガイドの例が、図３Ａによって示され、図３Ａを参照して説明され、ここで、カテーテル等の細長い装置３１０ａは、延ばされた「細長い装置ガイド」３２２を通って延びる。適切な位置に延ばされたカテーテルガイド３２２は、図６Ｉの視覚的表現に詳細に示される。カテーテルガイドを延ばすステップが完了すると、案内されるセットアップの「患者へのドッキング」ステップが完了し、リストされた項目（左側のリストされた項目を参照）の横にあるチェックマークで示されるように、医療システムのセットアップが完了し、これは、図６Ｊの視覚的表現におけるチェックマーク及び「セットアップ完了」メッセージによって視覚的に示される。

図７Ａ～図７Ｈは、本開示のいくつかの実施形態による、医療処置の完了後に医療システムをセットアップ解除するオペレータ又は他の個人等のユーザに段階的なガイダンスを提供する視覚的表現を示す。図７Ａ～図７Ｈに示されるステップに従って、セットアップ解除している医療システムは、図６Ａ～図６Ｊに示されるステップに従ってセットアップされた医療システム６００に対応し、図６Ａ～図６Ｊの参照符号と同じである図７Ａ～図７Ｈの参照符号は、同じ対応する要素を指す。あるいはまた、図７Ａ～図７Ｈによって示されるステップのうちの１つ又は複数は、本開示の範囲から逸脱することなく、同様の医療システムの同様の構成要素に適用することができる。

いくつかの実施形態では、カテーテル６１０は、医療処置中に患者の解剖学的構造を通ってナビゲートされ、カテーテル６１０の先端チップを解剖学的標的に位置付けする。処置が完了すると、カテーテルを解剖学的構造から後退させることができる。本開示の一実施形態によるセットアップ解除（「患者からのドッキング解除」）のための第１の案内されるステップは、図７Ａの視覚的表現に示され、図示されるように、カテーテル先端チップ（例えば、図７Ｃのカテーテル６１０を参照）を患者Ｐの患者の解剖学的構造から気管内チューブ６２４内に後退させることである。図７Ｂの視覚的表現に示されるように、次のステップは、カテーテルガイド６２２（図で視覚的に強調される）を後退させ、気管内チューブ６２４からカテーテル６１０を取り外すことである。図７Ｃの視覚的表現によって示されるように、次のステップは、装置コネクタ６１８（視覚的に強調される）をアーム６０６からドッキング解除することである。装置コネクタ６１８をアーム６０６からドッキング解除するステップが完了すると、「患者からのドッキング解除」の３つのリストされたステップが完了する。患者からのドッキング解除後に、図７Ｄ、図７Ｅ、及び図７Ｆの視覚的表現に示されるように、セットアップ解除プロセスの次の案内されるステップは、アクセサリを取り外す（「アクセサリを取り外す」）ことであり、これは、（示されるようにリストされた順序で）以下のリストされたステップを含み、このステップは、図７Ｄに示されるようにビジョンプローブ６１６を取り外すこと（ビジョンプローブ６１６は視覚的に強調される）；図７Ｅに示されるように、カテーテル６１０を取り外すこと（カテーテル６１０及び制御アセンブリ６１０ａ（例えば、制御アセンブリ３１０ｂ、図３Ａ）は視覚的に強調される）；図７Ｆに示されるように、カテーテルガイド６２２を取り外すこと（カテーテルガイド６２２は後退した形態で視覚的に強調される）を含む。

「アクセサリを取り外す」のステップが完了した後に、セットアップ解除するための次の案内されるステップは、システムを清掃することである（「システムの清掃」、図７Ｇに視覚的に表される）。システムを清掃する最初のステップは、コントローラ６２０（例えば、マスターコントロール２２０、図２）のスクロールホイール６２３及びトラックボール６２５（両方とも図７Ｇの図で視覚的に強調される）を取り外して拭き取ることである。図２のマスターコントロール２２０に関して上で議論したように、いくつかの実施形態では、スクロールホイール（図７Ｇの６２３）は、患者の解剖学的構造に対するカテーテル等の医療器具の前進又は後退を制御するために、順方向又は逆方向に転がされ、及びトラックボール（図７Ｇの６２５）は、カテーテル等の細長い装置の先端部分及び／又は先端チップの位置を操縦するために、オペレータによって様々な方向に転がされ得る。システムを清掃するための次の案内されるステップは、コントローラ６２０の残りの部分及び表面（例えば、タッチスクリーン）を拭き取り（例えば、清掃布及び／又は洗浄剤でこすり）、アーム（例えば、図７Ａのアーム６０６を参照）を清掃する（「アームの拭き取り」）ことである。

「システムの清掃」ステップが完了した後に、セットアップ解除の次の案内されるステップは、図７Ｈに示される「システムの格納」ステップであり、これは、アーム６０６を折り畳むこと、アーム６０６をカート６１４（例えば、システムカート２１４、図２）の上に位置付けすること、及び次にシステムをオフにすることを含む。収容した構成のシステムの例が図２Ｂに示され、システムを収容した構成に配置するための対応する説明は、図２Ｂの説明において提供される。

図２を参照すると、表示システム２１６は、モニタ支持アーム２１０及び表示モニタ２１６ａ、２１６ｂを含む。図２に示されるように、表示モニタ２１６ａ、２１６ｂは、両方のモニタの表示画面がユーザに見える開いた構成又は部分的に開いた構成で配置され得る。モニタ２１６ａは、上部モニタ及び／又は第１の部材と呼ばれ得、モニタ２１６ｂは、下部モニタ及び／又は第２の部材と呼ばれ得る。完全に開いた構成では、モニタ２１６ａ、２１６ｂは、互いに約１８０°で向き合わせされ得る。部分的に開いた構成では、モニタ２１６ａ、２１６ｂは、互いに０°～１８０°の間、又は拡張位置で互いに１８０°～３６０°の間で向き合わせされ得る。さらに、モニタ２１６ａ、２１６ｂの相対的な可動域は、互いに０°～３６０°の間であり得る。図８Ａは、いくつかの実施形態による、折り畳まれた又は閉じた構成の表示システム２１６を示している。この実施形態では、モニタ２１６ａ、２１６ｂは、ヒンジ機構２１７によって一緒に結合される。各モニタ２１６ａ、２１６ｂは、それぞれ、ハウジング２１５ａ、２１５ｂを含む。図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、ハウジング２１５ａ及び２１５ｂは、それぞれ、背面パネル２１９ａ及び２１９ｂを含み得る。閉じた構成では、モニタ２１６ａ、２１６ｂは、一般に、互いに隣接しており、一般に、平行に整列している。図９Ａ及び図９Ｂは、明確にするために、背面パネル２１９ｂを隠すよう切り取った状態のハウジング２１５ａ及び２１５ｂを示している。表示画面２２１は、ハウジング２１５ｂの内向き面に取り付けられて示される。表示画面（図９Ａ及び図９Ｂには示されていない）は、閉じた構成において、モニタ２１６ａ、２１６ｂの表示画面２２１が互いに向き合うことができるように、ハウジング２１５ａの内向き面にさらに取り付けることができる。いくつかの代替実施形態では、表示画面２２１は、表示画面２２１が互いに反対向きになり得るように、ハウジング２１５ａ及び２１５ｂの外面に取り付けることができる。更なる代替実施形態では、例えば、１～４の表示画面までの任意の数の表示画面２２１を、ハウジング２１５ｂ及び／又はハウジング２１５ａで、ハウジング２１５ａ及び／又はハウジング２１５ｂの内面及び／又は外面上に取り付けることができる。

表示システム２１６は、ヒンジカバー２３０も含む。ヒンジカバー２３０は、ヒンジ機構２１７の１つ又は複数の構成要素を覆って保護する。ヒンジカバー２３０は、ケーブル（例えば、機械ケーブル、電気ケーブル等）も収容し、過度の曲げ応力からケーブルを保護するためにケーブルを配線するのに役立ち得る。さらに、ヒンジカバー２３０は、モニタセンサ、傾斜センサ等のような表示システム２１６の他の構成要素を収容することができる。モニタ２１６ｂは、モニタ支持アーム２１０に結合され、従って、モニタ支持アーム２１０が動く（例えば、並進、回転等）ときに、モニタ支持アーム２１０と共に移動することができる。同様に、モニタ２１６ａは、モニタ２１６ｂに結合され、従って、モニタ２１６ｂが動く（例えば、並進、回転等）ときに、モニタ２１６ｂと共に移動することができる。いくつかの例では、モニタ２１６ａは、モニタ２１６ｂに対してヒンジ機構２１７を介して回転し、これにより、モニタ２１６ａを、所望の視角に位置付けするか、又は格納のためにモニタ２１６ｂに対して折り畳んだ構成で折り畳んで収納することができる。モニタ２１６ａ、２１６ｂは、ヒンジ機構２１７を介して回転して、モニタを閉じた構成、部分的に開いた構成、又は完全に開いた構成に位置付けすることができる。モニタ２１６ａ、２１６ｂが開いた構成（完全に開いているか又は部分的に開いている）にある実施形態では、モニタ２１６ａは、モニタ２１６ｂから離間され、及び／又はモニタ２１６ｂの上に位置付けされる（図１０、図１１を参照）。

いくつかの実施形態では、モニタ２１６ａの重量は、表示システム２１６を閉じた構成に向けて付勢し得る。以下に説明するように、モニタ２１６ａの重量を相殺する（conteract）力（例えば、トルク）を適用して、モニタを開いた構成又は部分的に開いた構成に動かして維持できるようにするシステムを提供することができる。そのようなシステムは、摩擦歯車ヒンジアセンブリ及び／又はカウンターバランスシステムを含み得る。

図８Ｂは、ヒンジカバー２３０が取り外された状態の表示システム２１６の閉じた構成を示している。この実施形態では、ヒンジ機構２１７は、２つの歯車ヒンジアセンブリ２４０を含む。図８Ｂに示されるように、各歯車ヒンジアセンブリ２４０は、両方のモニタ２１６ａ、２１６ｂに接続される。歯車ヒンジアセンブリ２４０は、表示システム２１６が開いた又は部分的に開いた構成にあるときに、システムの静止に寄与する摩擦力を与えることができる。例えば、モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂに対してヒンジ機構２１７の周りで開いた又は部分的に開いた構成に旋回（pivot）されるときに、歯車ヒンジアセンブリによって与えられる摩擦力は、小さな偶発的な動き（例えば、モニタ２１６ａ、２１６ｂの一方又は両方に当たる、モニタ２１６ａ、２１６ｂの一方又は両方に触れる等）によって、モニタ２１６ｂに対するモニタ２１６ａの向きを変化させるのを防ぐのに役立つ。従って、いくつかの実施形態では、モニタ２１６ａ、２１６ｂの向きが設定されると、向きを変更するために何らかの肯定的な行動が取られない限り、モニタの互いに対する向きは変化しないだろう。代替実施形態では、ヒンジ機構２１７は、単一の歯車ヒンジアセンブリ２４０又は３つより多い歯車ヒンジアセンブリを含み得る。

図８Ｃは、いくつかの実施形態による歯車ヒンジアセンブリ２４０の斜視図を示す。図８Ｄは、いくつかの実施形態による歯車ヒンジアセンブリ２４０の側面図を示す。図８Ｅは、いくつかの実施形態による歯車ヒンジアセンブリ２４０の切欠き斜視図を示す。歯車ヒンジアセンブリ２４０は、歯車ブロック２４１、上部歯車２４２、及び下部歯車２４３を含む。歯車ブロック２４１は、ハウジングとも呼ばれ得る。上部及び下部歯車２４２、２４３は、略平行に整列しており、モニタ２１６ａ、２１６ｂが互いに対して回転するときに、少なくとも一方の歯車が他方に対して回転するように係合している。上部歯車２４２は上部モニタ２１６ａに収容され得、下部歯車２４３は下部モニタ２１６ｂに収容され得る。各歯車２４２、２４３は、保持部材２４４によって歯車ブロック２４１に結合される。ばね２４７のセットが、歯車２４２、２４３のそれぞれの内部に延びる。説明を容易にするために、以下の議論は、下部歯車２４３及び歯車ヒンジアセンブリ２４０の対応する構成要素を参照して行う。議論は、上部歯車２４２及び歯車ヒンジアセンブリ２４０の対応する構成要素にも同様に当てはまることを理解されたい。歯車２４３内に収容されたばねのセット２４７（付勢部材とも呼ばれる）は、歯車ブロック２４１と歯車２４３との間に位置付けされたばねプレート２４６と係合する。ばねプレート２４６（第２の摩擦部材と呼ばれ得る）は、歯車２４３及び保持部材２４４（例えば、保持リング、クリップ、ねじ等）と同軸に配置される。摩擦プレート２４５（第１の摩擦部材と呼ばれ得る）が、歯車ブロック２４１とばねプレート２４６との間に延びる。摩擦プレート２４５は、歯車２４３、ばねプレート２４６、及び保持部材２４４と同軸に配置される。いくつかの実施形態では、ばねプレート２４６は、歯車２４３と回転式にロックされる。そのような実施形態では、ばねプレート２４６及び歯車２４３は、一緒に回転する。いくつかの例では、ばねプレート２４６及び歯車２４３は、機械的接続、接着剤接続等を介して回転式にロックされ得る。他の実施形態では、摩擦プレート２４５は、歯車２４３で回転式にロックされる。そのような実施形態では、摩擦プレート２４５及び歯車２４３は一緒に回転する。いくつかの例では、摩擦プレート２４５及び歯車２４３は、機械的接続、接着剤接続等を介して回転式にロックされ得る。いくつかの例では、摩擦プレート２４５は、ばねプレート２４６で回転式にロックされる。そのような例では、摩擦プレート２４５及びばねプレート２４６は一緒に回転する。いくつかの実施形態では、摩擦プレート２４５及びばねプレート２４６は、機械的接続、接着剤接続等を介して回転式にロックされ得る。更なる実施形態では、摩擦プレート２４５は、ばねプレート２４６と歯車２４３との両方で回転式にロックされ得る。いくつかの実施形態では、摩擦プレート２４５は軸線方向に移動可能であり、それによって、ばね２４７は、経時的に起こり得る摩擦プレート２４５の任意の摩耗を可能にするように伸びることができる。

複数のばね２４７は、ばねプレート２４６に対して力を与える。力は、ばねプレート２４６の周りに均等に分散され得るか、又は下部歯車２４３内のばね２４７の配置に応じて、ばねプレート２４６の周りに不均一に分散され得る。いくつかの実施形態では、複数のばね２４７の各ばねは、対応するねじに結合される。各ばねがばねプレート２４６に対して与える力を調整するために、各ねじを個別に調整することができる。ばね２４７からの力は、ばねプレート２４６から摩擦プレート２４５に伝達される。次に、力は、摩擦プレート２４５から歯車ブロック２４１に伝達される。摩擦プレート２４５と歯車ブロック２４１との間に生じる摩擦力は、モニタ２１６ａ、２１６ｂを開いた構成又は部分的に開いた構成に保持するのに役立つ受動的で一定の摩擦を与える。いくつかの実施形態では、各歯車ヒンジアセンブリ２４０は、個々の歯車ヒンジアセンブリ２４０のそれぞれに固有の特定の摩擦を有する。歯車ヒンジアセンブリ２４０によって表示システム２１６に加えられる摩擦のレベルは、オペレータの好みに適合する及び／又はモニタ２１６ａ、２１６ｂの仕様（サイズ、重量等）を考慮するのに十分な量の摩擦を適用するように調整され得る。いくつかの実施形態では、これらの調整は、歯車ヒンジアセンブリ２４０をモニタ２１６ａ、２１６ｂに結合する前に、製造プロセス中に行われ得る。他の実施形態では、調整は、歯車ヒンジアセンブリ２４０をモニタ２１６ａ、２１６ｂに結合した後に行われ得る。

いくつかの実施形態では、摩擦力は、モニタ２１６ａ、２１６ｂのサイズ及び重量に応じて、ばね２４７のレートを変更することによって調整することができる。いくつかの実施形態では、複数のばね２４７は、下部歯車２４３内に円形に配置され得る。いくつかの例では、個々のばねは、下部歯車２４３の周りに周方向に等距離に配置され得る。他の例では、個々のばねは、下部歯車２４３の周りに周方向に不等距離パターンでランダムに間隔を空けて配置され得る。さらに他の例では、１つのばねのみを下部歯車２４３に含めることができる。そのような場合に、１つのばねは、下部歯車２４３と同心にすることができ、それによって、ばねは下部歯車２４３の周りの周方向に３６０°に及ぶ。

いくつかの例では、摩擦プレート２４５は、高摩擦材料で作製してよい。いくつかの実施形態では、歯車ブロック２４１も、高摩擦材料で作製してよい。更なる実施形態では、ばねプレート２４６は、低摩擦材料で作製してよい。代替実施形態では、摩擦プレート２４５とばねプレート２４６との両方は、高摩擦材料で作製してよい。

いくつかの実施形態では、モニタ２１６ａの重量は、モニタを開いた又は部分的に開いた構成に維持するために歯車ヒンジアセンブリ２４０に必要な摩擦力が、非常に大きく、ユーザが摩擦力に容易に打ち勝ってモニタの相対的な向きを調整できなくするほど大きくされ得る。表示システム２１６が部分的に開いた又は開いた構成にあるときにモニタ２１６ａがヒンジ機構２１７の周りを回転するのを防ぎ、それでもモニタ２１６ａを回転可能に容易に調整できるようにするために、表示システムは、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、カウンターバランスシステム２５０を含み得る。カウンターバランスシステム２５０を用いて、表示システム２１６は、歯車ヒンジアセンブリ２４０において十分に高い一定の摩擦を達成するように最適化されて、モニタ２１６ａ、２１６ｂを開いた又は部分的に開いた構成に維持すると同時に、ユーザがモニタ２１６ａ、２１６ｂの向きを互いに対して困難性なく調整できるようにする。以下でより詳細に説明するように、カウンターバランスシステムによって与えられるカウンターバランス（相殺）力（カウンターバランストルクであり得る）と組み合わされた歯車ヒンジアセンブリ２４０の摩擦を使用して、モニタの選択した向きを維持する表示システム２１６内の力（例えば、トルク）を達成すると同時に、ユーザが摩擦を容易に打ち勝って向きを調整できるようにする。この実施形態では、歯車ヒンジアセンブリ２４０は、表示システム２１６において一定のブレーキ（受動ブレーキ等）として動作することができる。

代替実施形態では、カウンターバランスシステム２５０は、摩擦力が必要になる前に、表示システム２１６にカウンターバランス力を加える。いくつかの実施形態では、カウンターバランスシステム２５０によって与えられるカウンターバランス力（例えば、カウンターバランストルク）は、モニタ２１６ａ、２１６ｂが互いに対して回転しているときに、表示システム２１６に存在するモニタ力（モニタの力）（例えば、トルク）に類似しているが、等しくはない場合がある。従って、カウンターバランス力とモニタ力との間に差が存在する可能性がある。いくつかの実施形態では、力同士の間のこの差を補償するために、歯車ヒンジアセンブリ２４０内の摩擦力等の摩擦力が表示システム２１６に加えられる。摩擦力は、カウンターバランス力とモニタ力との間の差よりも大きくなり得る。上で議論したように、歯車ヒンジアセンブリ２４０内の摩擦力は、カウンターバランス力とモニタ力との間の差に応じて、表示システム２１６に所望の摩擦力を与えるように調整され得る。例えば、カウンターバランス力とモニタ力との間の差が比較的大きい場合に、次に摩擦力は比較的大きくなるだろう。別の例では、カウンターバランス力とモニタ力との間の差が比較的小さい場合に、次に摩擦力は比較的小さくなるだろう。摩擦力は、モニタ力がカウンターバランス力と摩擦力との組合せに実質的に等しくなるように、任意の所望の量に調整することができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、表示システム２１６が閉じた構成にあるときのカウンターバランスシステム２４９及びカウンターバランスシステム２５０を示している。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、背面パネル２１９ｂは切り取られている。いくつかの実施形態では、カウンターバランスシステム２４９、２５０（カウンターバランス・アセンブリとも呼ばれ得る）は、ハウジング２１５ｂ内に収容される。図９Ａ及び図９Ｂに示される実施形態では、表示システム２１６は、モニタ２１６ｂ内に２つのカウンターバランスシステム２４９、２５０を含む。代替実施形態では、モニタ２１６ｂは、１つのカウンターバランスシステム２５０のみを含み得る。他の実施形態では、モニタ２１６ｂは、３つ以上のカウンターバランスシステム２５０を含み得る。更なる代替実施形態では、１つ又は複数のカウンターバランスシステム２４９、２５０は、モニタ２１６ａ内に含まれ得る。従って、１つ又は複数のカウンターバランスシステム２４９、２５０は、モニタ２１６ａ、２１６ｂの一方又は両方に含まれ得る。いくつかの実施形態では、表示システム２１６は、１つのモニタ、例えば、モニタ２１６ａのみを含む。そのような実施形態では、ピボット点が（図１０に示されるように）ヒンジ２１７の周りにあり、モニタ２１６ａは、モニタ２１６ａの下部水平エッジに沿って水平軸線の周りを回転する。他の実施形態では、ピボット点は、モニタ２１６ａの表面に沿った異なる位置にあってもよく、それによって、モニタ２１６ａが、モニタ２１６ａの中心の水平軸線、上部水平エッジに沿った水平軸線、又はモニタ２１６ａの下部水平エッジと上部水平エッジとの間の任意の水平軸線の周りを回転できる。他の実施形態では、回転軸線は水平方向からある角度にある。１つ又は複数のカウンターバランスシステム２４９、２５０は、モニタ２１６ａ内に含まれ得、１つ又は複数のカウンターバランスシステム２４９、２５０の位置は、それに対応して、モニタ２１６ａのピボット点の位置に基づいて可変である。あるいはまた、１つ又は複数のカウンターバランスシステム２４９、２５０は、支持アーム２１０内又はシステムカート２１０の別の構成要素内に含まれ得る。以下の説明は、カウンターバランスシステム２５０を説明するが、同じ説明がカウンターバランスシステム２４９に当てはまる。

カウンターバランスシステム２５０は、ばね２５１等の付勢部材、ばね終端２５２（終端部材でもあり得る）、ケーブル２５３、前負荷調整アセンブリ２５４、セクター（sector：扇形）プーリ２５５、プーリ２５６、及びヒンジコネクタ２５７を含む。カウンターバランスシステム２５０において、ばね２５１は、基端部分２５８及び先端部分２５９を含む。基端部分２５８は、ブロック２６０に結合され、先端部分２５９は、ばね終端２５２に結合される。基端部分２５８は、機械的接続、接着性接続、又は任意の他の適切な接続でブロック２６０に結合され得る。ブロック２６０は、剛性であり得、背面パネル２１９ｂ等のモニタハウジング２１５ｂに固定的又は一体的に結合され得る。一対のレール２２３が、ブロック２６０から延びることができ、一般に、ばね２５１と並んで延びることができる。レール２２３は、背面パネル２１９ｂに固定されるか、又は背面パネル２１９ｂと一体的に形成され得る。

ばね２５１の先端部分２５９は、ばね終端２５２に結合され得る。いくつかの実施形態では、ばね終端２５２は、ばね２５１の長手方向軸線Ｌに略平行な方向Ｌ１又はＬ２に移動可能である。モニタ２１６ａの向きがモニタ２１６ｂに対して調整されるので、ケーブル２５３は、ヒンジコネクタ２５７によって動かされ、ばね２５１は、それに応じて圧縮又は伸長される。ばね２５１が圧縮又は伸長されると、ばね２５１の先端部分２５９及びばね終端２５２は、軸線Ｌに沿ってモニタ２１６ｂ内で上向き（ヒンジ機構２１７に向かう方向に）及び下向き（ヒンジ機構２１７から離れる方向に）移動する。ばね終端２５２は、ケーブル２５３の動きにより上下に移動し、ケーブル２５３の動きは、ばね終端２５２を上下に引っ張る。

ケーブル２５３の第１の端部が、ばね終端２５２に結合される。ばね終端２５２から、ケーブル２５３はばね２５１を通って延び、それによって、ばね２５１がケーブル２５３を取り囲む。ケーブル２５３は、セクタープーリ２５５を横切ってさらに延び、セクタープーリ２５５は、背面パネル２１９ｂ等のハウジング２１５ｂに固定して取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、セクタープーリ２５５は、ブロック２６０に結合され得るか、又はブロック２６０上に位置付けされ得る。ケーブル２５３は、ハウジング２１５ｂに回転可能に又は固定して結合され得るプーリ２５６の周りにさらに延びる。ケーブル２５３は、ヒンジコネクタ２５７を横切ってさらにループし、プーリ２５６の周り、セクタープーリ２５を横切って、ばね２５１を通って逆に延びる。ケーブル２５３の第２の端部は、ばね終端２５２に結合される。ヒンジコネクタ２５７は、モニタ２１６ａ、例えば、ハウジング２１５ａに結合される。

モニタ２１６ａが開いた構成又は部分的に開いた構成から閉じた構成に移動されると、ヒンジコネクタ２５７は、プーリ２５６から離れる方向に、モニタ２１６ｂに対して、モニタ２１６ａと共に回転する。いくつかの実施形態では、ヒンジコネクタ２５７がプーリ２５６から離れる方向に回転すると、ヒンジコネクタ２５７は、ケーブル２５３をプーリ２５６から離れる方向に引っ張る。ケーブル２５３がヒンジコネクタ２５７によって引っ張られると、ケーブル２５３はプーリ２５６の周りを移動する。いくつかの実施形態では、プーリ２５６は、ケーブル２５３がプーリ２５６の周りを移動するときに回転する。プーリ２５６の回転は、ケーブル２５３とプーリ２５６との間の摩擦力を低減する。この摩擦力の低減により、カウンターバランスシステム２５０は、モニタ２１６ａ、２１６ｂが閉じた構成と完全に開いた構成との間で移行する際に、カウンターバランス力をスムーズに加えることができる。

図９Ｃは、いくつかの実施形態による、モニタ２１６ａの様々な回転位置での印加モーメント及び平衡（counterbalance：カウンターバランス）モーメントの図解である。いくつかの例では、モニタ２１６ａ、２１６ｂが閉じた構成から開いた構成（部分的に開いた構成又は完全に開いた構成であり得る）に移行するときに、モニタ２１６ａは、モニタ２１６ｂから離れる方向に回転し、モニタ２１６ａが回転するときに変化するトルクをヒンジ機構２１７に加える。いくつかの実施形態では、モニタ２１６ａの重量による回転点（例えば、ヒンジ機構２１７）に加えられるトルクは、０°の回転角から９０°の回転角まで増大するモーメントを伴う半正弦波（half sine：正弦半波）としてグラフ化することができ、最大モーメントは約９０°である。モニタ２１６ａが９０°から１８０°にさらに回転されると、モーメントは正弦波に従い続け、最大モーメントから最小モーメント（例えば、０ニュートンメートル）まで減少する。こうして、カウンターバランスシステム（例えば、カウンターバランスシステム２５０）によって与えられるカウンターバランストルクは、加えられたモニタトルクの実質的に同様の正弦波グラフに従う必要がある。図９Ｃ実施形態では、グラフ２９０は、モニタ２１６ａの様々な回転位置で加えられたモーメントを実線の曲線２９２として示している。グラフ２９０は、モニタ２１６ａの様々な回転位置で必要な平衡モーメントを点線の曲線２９４としてさらに示している。

こうして、いくつかの実施形態では、カウンターバランスシステム２５０によって与えられる必要なカウンターバランス力（例えば、カウンターバランストルク）は、モニタ２１６ａが最初に閉じた構成からモニタ２１６ｂから離れる方向に回転し始めるとき、一般に低い。モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂから離れる方向に回転し続けると、必要なカウンターバランス力は増大する。いくつかの例では、モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂから離れる方向に９０°回転したときに、必要なカウンターバランス力が最大量に達する。モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂから離れる方向に回転し続けると（例えば、９０°を超える回転）、必要なカウンターバランス力が最大量から減少し始める。モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂから１８０°回転するときに、モニタ２１６ａ、２１６ｂは完全に開いた構成にあり得、必要なカウンターバランス力は一般に低い。従って、必要なカウンターバランス力は、モニタ２１６ａ、２１６ｂが閉じた構成にあるときの一般的に低い力から、モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂに対して９０°回転したときの最大力に移行し、次に、モニタ２１６ａ、２１６ｂが完全に開いた構成になるときに一般に低い力に戻る。いくつかの実施形態では、上で議論した必要なカウンターバランス力の移行は、モニタ２１６ａ、２１６ｂが完全に開いた構成から閉じた構成に回転するときに同じ方法で適用される。

いくつかの実施形態では、カウンターバランスシステム２５０の幾何学的形状及び正弦波の性質は、モニタが開いた又は閉じた構成に近づくにつれて付勢が大きくなるように、モニタ２１６ａの開いた又は閉じた構成への付勢をもたらす。いくつかの例では、図９Ｃに示されるように、カウンターバランスシステム２５０は、完全に閉じた（例えば、０°）構成及び完全に開いた（例えば、１８０°）構成に近づくときに、僅かに高いカウンターバランストルクを与えるように構成することができる。こうして、完全に閉じた構成に近い構成では、カウンターバランスシステム２５０は、モニタ２１６ａを完全に閉じた構成に向けて付勢する。さらに、完全に開いた構成に近い構成では、カウンターバランスシステム２５０は、モニタ２１６ａを完全に開いた構成に向けて付勢する。これは、オペレータがモニタ２１６ａを開こうとしているときにオペレータを支援し、オペレータがモニタ２１６ａを閉じようとしているときにオペレータを支援する。モニタ２１６ａは、完全に閉じた構成に向けても付勢されており、これは、モニタ２１６ａが意図せずに略完全に閉じた構成に置かれたときのモニタ２１６ａの望ましくない動きを防ぎ、モニタ２１６ａが略完全に開いた構成に置かれたときのモニタ２１６ａのたるみを防ぐ。他の例では、モニタ２１６ａが完全に閉じた構成に近い場合に、カウンターバランストルクはモニタトルク未満になり得る。そのような例では、表示システム２１６とカウンターバランスシステム２５０との間の正味のトルクは、モニタ２１６ａを完全に閉じた構成に向けて付勢することができる。さらに他の例では、モニタ２１６ａが完全に開いた構成に近い場合に、カウンターバランストルクは、モニタトルクよりも高くなり得る。そのような例では、表示システム２１６とカウンターバランスシステム２５０との間の正味のトルクは、モニタ２１６ａを完全に開いた構成に向けて付勢することができる。

別の実施形態では、モニタ２１６ａは、１８０°を超えて回転され、３６０°又は実質的に３６０°に近いミラー化された完全に閉じた構成に位置付けすることができる。モニタ２１６ａの印加トルク及び必要な平衡トルクは、図９Ｃに示される曲線と同様の半正弦波曲線としてグラフ化することができ、ここで、最大トルクは２７０°の回転位置で発生し、最小の印可／必要なトルクは１８０°及び３６０°で発生する。

いくつかの実施形態では、カウンターバランス力を加えるために、ヒンジコネクタ２５７に結合したケーブル２５３は、ヒンジコネクタ２５７によって引っ張られ、その結果、ばね終端２５２を方向Ｌ１にばねの基端部分２５８に向けて引っ張り、これはばね２５１を圧縮する。ケーブル２５３が方向Ｌ１に引っ張られると、圧縮力がばね終端２５２によってばね２５１に加えられる。ばね２５１が圧縮されると、そのばね２５１は方向Ｌ２に反対の力を与え、ケーブル２５３に張力を形成する。圧縮ばね２５１の反力によって生成されるケーブル２５３の引張力は、モニタ２１６ａの重量からの力を少なくとも部分的に相殺して、ソフトクローズを可能にするか、又は他にモニタ２１６ａがヒンジ機構２１７の周りで急速に回転し、モニタ２１６ｂに落下するのを防止する。表示システム２１６が閉じた構成にあるとき、ばね２５１は最大圧縮状態にあり、表示システム２１６が開いた又は部分的に開いた構成にあるときよりも大きな圧縮を伴う。最大圧縮状態では、ばね２５１は完全に圧縮している場合とされていない場合がある。

図１０は、部分的に開いた構成の表示システム２１６を示し、図１１は、完全に開いた構成の表示システム２１６を示している。図１０と図１１との両方において、表示画面２２１は、カウンターバランスシステム２４９、２５０が見えるように切り取られている。表示システム２１６が閉じた構成から部分的に開いた構成に移動すると、ヒンジコネクタ２５７は、プーリ２５６に向けて、モニタ２１６ｂに対して、モニタ２１６ａと共に回転する。ヒンジコネクタ２５７に結合したケーブル２５３は、ヒンジコネクタ２５７によって運ばれ、その結果、ばね終端を軸線Ｌに沿って方向Ｌ２に動かすことによってばね終端２５２に加えられた張力を解放し始める。非圧縮又は弛緩状態に向けて付勢されたばね２５１は、ケーブル２５３の動きとして圧縮解除され始め、ばね終端２５２を軸線Ｌに沿って方向Ｌ２に移動させる。ばね終端２５２が方向Ｌ２に移動すると、ばね２５１は圧縮解除し始める。こうして、モニタ２１６ａがヒンジ機構２１７の周りを回転するときに、ばね２５１は、表示システム２１６が開いた構成又は部分的に開いた構成に移動するときに、ヒンジ機構２１７の摩擦力及びモニタ２１６ａの重量からの力（トルクでもあり得る）に打ち勝つのを助ける力（トルクでもあり得る）を与える。上で議論したように、いくつかの実施形態では、カウンターバランスシステム２５０は、モニタ２１６ａ、２１６ｂに付勢力を与えて、それによって、表示システム２１６が閉じた構成から開いた構成又は部分的に開いた構成に移動するときに、モニタ２１６ａ、２１６ｂは、開くように付勢されて、開いた構成又は部分的に開いた構成に移動する。代替実施形態では、カウンターバランスシステム２５０は、モニタ２１６ａ、２１６ｂに付勢力を与えて、それによって、表示システム２１６が完全に開いた構成から部分的に開いた又は閉じた構成に移動するときに、モニタ２１６ａ、２１６ｂは、閉じるように付勢され、部分的に開いた構成又は閉じた構成に移動する。

表示システム２１６が部分的に開いた構成にあるときに、ばね２５１は、表示システム２１６が閉じた構成にあるときよりも圧縮が少なく、表示システム２１６が完全に開いた構成にあるときよりも圧縮が多い、部分的に圧縮された状態にある。表示システム２１６が完全に開いた構成にあるときに、ばね２５１は、表示システム２１６が閉じた構成又は部分的に開いた構成にあるときよりも圧縮されていない状態である最小圧縮状態にある。いくつかの実施形態では、ばね２５１は、表示システム２１６が完全に開いた構成にあるときに、最小圧縮状態で完全に非圧縮又は緩和され得る。あるいはまた、例えば、ばね２５１の初負荷（pretension）のために、ばね２５１は、表示システム２１６が完全に開いた構成にあるとき、最小圧縮状態である程度の圧縮を維持することができる。

図１１に示されるように、カウンターバランスシステム２５０は、背面パネル２１９ｂ及びレール２２３によって境界が定められるチャネル２７１内に位置付けされ得る。いくつかの実施形態によれば、チャネル２７１は、カウンターバランスシステム２４９を覆うように示されるカバープレート２６９と同様のカバープレートによってさらに境界が定められる。チャネル２７１で境界が定められる背面パネル２１９ｂ、レール２２３、及びカバープレートの表面は、チャネル表面２７０である。この実施形態では、チャネル２７１は、長方形のプリズムを形成し得る。いくつかの実施形態では、チャネル２７１は、円筒形の表面によって形成され得る。チャネル２７１は、カウンターバランスシステム２５０を収容する任意の他の適切な形状であり得る。

図１２は、いくつかの実施形態による、モニタ２１６ａ、２１６ｂが完全に開いた構成にあるときの、カウンターバランスシステム２５０の基端部分２７３の側面図を示す。セクタープーリ２５５は、セクタープーリ２５５の前縁２６７がプーリ２５６の前縁２６８から距離Ｄだけオフセットされるように位置付けされる。このオフセット距離Ｄにより、ケーブル２５３はプーリ２５６に接することができ、ケーブル２５３はまた、ばね２５１の長手方向軸と実質的に整列している。プーリ２５６は、ハウジング２１５ｂに対して回転して、張力をかけられたケーブル２５３の摩擦を低減し、これはケーブル２５３の寿命を延ばすことができる。いくつかの実施形態では、ヒンジコネクタ２５７は、本体部分２８２、カバー２８３、及びカバー２８３を本体部分２８２に結合するための少なくとも１つの締結部材２８４（例えば、ねじ）を含む。表示システム２１６の組み立て中に、ケーブル２５３は、本体部分２８２のループ形状のチャネル２８５内に位置付けされ、且つカバー２８３及び締結部材２８４によって所定の位置に保持される。

上記のように、表示システム２１６は、歯車ヒンジアセンブリ２４０内の摩擦によって寄与される静的力と、ケーブル２５３上のばね２５１からの力によって寄与される動的な力とを有し得る。上で議論したように、カウンターバランスシステム２５０によって与えられる力は、カウンターバランストルクであり得る。こうし、動的な力は動的なトルクであり得る。静的及び動的な力は、モニタ２１６ａの重量を相殺するように最適化することができる。ばね２５１によって寄与される動的な力は、ばね２５１のレート及び／又はばね２５１内の初負荷（例えば、前負荷）に基づいて選択することができる。いくつかの実施形態では、ばね２５１の初負荷は、ケーブル２５３によって抵抗を受ける。図１３Ａ～図１３Ｄは、ケーブルマウント２６６、ばね終端２５２、及び前負荷調整アセンブリ２５４を含むカウンターバランスシステム２５０の先端部分２７６を示す。ケーブルマウント２６６は、本体部分２７７、カバー２７８、及びカバー２７８を本体部分２７７に結合するためのねじ等の少なくとも１つの締結部材２７９を含む。図１３Ｃに示されるように、ケーブル２５３の端部２６５ａ、２６５ｂは、端子部材２８８を含む。端子部材２８８は、（例えば、圧着又ははんだ付けによって）取り付けられてもよく、又は端部２６５ａ、２６５ｂと一体的に形成してもよい。端子部材２８８は、本体部分２７７の凹部２８９内に収まるようなサイズにすることができる。カバー２７８が締結部材２７９によって本体部分２７７に取り付けられるときに、端子部材２８８は、本体部分２７７とカバー２７８との間に捕捉され、ケーブル２５３が引張負荷を受けたときに、本体部分２７７に対する端子部材２８８の移動を防止することができる。代替実施形態では、ケーブル２５３は、機械的締結具、はんだ、接着剤等を含む他のタイプの固定具でケーブルマウント２６６に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、ケーブル２５３は、ケーブルマウント２６６の本体部分２７７を通って延びることができる。いくつかの実施形態では、ケーブルマウント２６６は、概して円筒形であり得る。そのような形状によって、ケーブルマウント２６６がばね２５１内をより容易に移動することが可能になり得る。代替実施形態では、ケーブルマウント２６６は、長方形、円錐形、又は他の任意の適切な形状であり得る。代替実施形態では、ケーブル２５３の端部２６５ａ、２６５ｂは、ばね終端２５２に直接結合される、又は前負荷調整アセンブリ２５４に直接結合され得る。

図１３Ｂの実施形態に示されるように、各ねじ２７９の背面２８０は、ケーブルマウント２６６の本体部分２７７の外面２８１と同じ平面で終端する。この位置合せにより、ケーブルマウント２６６がばね２５１内をより容易に移動できるようになり得る。代替実施形態では、各ねじ２７９の背面２８０は、本体部分２７７の外面２８１が終端する平面とは異なる平面で終端する。一例として、各ねじ２７９の背面２８０は、本体部分２７７の外面２８１が終端する平面よりもカバー２７８に近い平面で終端し得る。別の例として、各ねじ２７９の背面２８０は、本体部分２７７の外面２８１が終端する平面よりもカバー２７８から遠い平面で終端し得る。

ねじ付きロッド２６２（細長い部材と呼ばれ得る）が、ケーブルマウント２６６の本体部分２７７に結合され、ケーブル２５３とは反対の方向にケーブルマウント２６７の本体部分２７７から延びる。ばね終端２５２は、ねじ付きロッド２６２に取り付けられる。例えば、ばね終端２５２は、ねじ付きロッド２６２を上下に回転させることによってばね終端２５２の位置を調整できるように、ねじ付きロッド２６２にねじ結合することができる。ばね終端２５２は、ばね及び／又はケーブルの長さの公差を考慮するために、並びにばね２５１のレートの調整を可能にするために、ばね２５１の初負荷を変更するように調整することができる。ばね終端２５２は、らせん溝２６１を含む。図１３Ｄに示されるように、らせん溝２６１は、ばね２５１を受容するようなサイズ及び形状であり得る。ばね２５１は、ばね２５１の所望のレートに応じて、らせん溝２６１内の任意の回転位置でばね終端２５２に結合されて、ばねからの動的な力を最適化することができる。ばね２５１の所望のレートは、例えば、モニタ２１６ａのサイズ及び重量に応じて異なり得る。さらに、いくつかの実施形態では、ばね２５１がばね終端２５２に結合されると、ばね終端２５２を回転させて、ばね２５１のレートをさらに調整することができる。このような調整を行って、ばね２５１のレートを微調整することができ、これは、例えば、ストック（stock）ばねの仕様が、ばね２５１を使用している特定のカウンターバランスシステム２５０の所望の仕様と一致しない場合に必要となる可能性がある。いくつかの実施形態では、ばね２５１の先端部分２５９は、機械的接続、接着剤接続、又は任意の他の適切な接続を用いてばね終端２５２に結合され得る。いくつかの実施形態では、カウンターバランス・アセンブリの構成要素に応じて、１つのカウンターバランスシステム（例えば、カウンターバランスシステム２５０）が１つのばね（例えば、ばね２５１）に適しており、別のカウンターバランスシステムが別のばねに適している場合がある。

ばね終端２５２は、複数のローラー２７４を含む。いくつかの実施形態では、ばね終端２５２は、２つ、３つ、４つ、又は４つより多いローラー２７４を含む。ローラー２７４は、ばね終端の円周の周りに等間隔で配置され得る。一例として、ばね終端２５２は、ばね終端２５２の円周の周りにそれぞれ１２０°間隔を空けて配置された３つのローラー２７４を含み得る。別の例として、ばね終端２５２は、ばね終端２５２の円周の周りにそれぞれ１８０°間隔を空けて配置された２つのローラー２７４を含み得る。いくつかの例では、カウンターバランスシステム２５０は、チャネル２７１内に位置付けされ得、ばね終端２５２のローラー２７４は、チャネル表面２７０に接触し、モニタ２１６ａがモニタ２１６ｂに対して回転して表示システム２１６を開閉するときに、ばね終端２５２が上下に移動するにつれてチャネル表面２７０に沿って転がり得る。チャネル表面２７０と接触しているローラー２７４は、摩擦を低減し、ばね終端２５２及び全体としてのカウンターバランスシステム２５０のより多くの流体の動きを可能にし得る。ローラー２７４は、カウンターバランスシステム２５０の構成要素が位置を変えるときに、ばね終端２５２及び／又はカウンターバランスシステム２５０の他の構成要素がチャネル表面２７０に直接接触するのも防ぐことができる。これは、カウンターバランスシステム２５０の構成要素及びチャネル表面２７０を不必要な摩耗から保護する。いくつかの実施形態では、ばね２５１は、ばね２５１が上下に移動するときに、チャネル２７１内で座屈する可能性がある。こうして、ばね２５１は、チャネル表面２７０に接触し得る。そのような実施形態では、ばね２５１がチャネル表面２７０に接触するときに、ローラー２７４は、ばね２５１とチャネル表面２７０との間の摩擦を低減する。

ばね２５１上の初負荷は、ばね２５１によって与えられる動的な力にも寄与し得る。図１３Ａ～図１３Ｄは、ねじ付きロッド２６２の先端部分及びねじ付きナット２６３等の結合部材を含む前負荷調整アセンブリ２５４を示す。ねじ付きナット２６３は、ねじ付きロッド２６２とねじ結合するようなサイズ及び形状であり、ねじ付きナット２６３が、ねじ付きロッド２６２に対して回転可能である。前負荷調整アセンブリ２５４は、例えば、モニタ２１６ａ、２１６ｂの異なるサイズ及び重量を考慮して、ケーブル２５３に与えられる引張負荷と実質的に同じであるばね２５１の張力を調整するために使用され得る。この実施形態では、ねじ付きナット２６３は、ねじ付きロッド２６２に対して回転して、ナットを方向Ｌ１又はＬ２に動かして、ばね２５１の前負荷を調整することができる。回転方向に応じて、そのような回転は、必要に応じて張力をばね２５１に加えるか又はばね２５１から取り除くことができる。このような調整は、ばね２５１の前負荷を微調整するために行うことができ、これは、例えば、ストックばねの仕様が特定のカウンターバランスシステム２５０の所望の仕様と一致しない場合に必要となる可能性がある。さらに、ばね２５１及び／又はケーブル２５３の長さの公差、並びにばね終端２５２の回転を介してばね２５１のレートに行われる調整を考慮して行われる。いくつかの実施形態では、ばね２５１の調整は、ケーブル２５３の力を微調整するように行われ得る。

図１３Ｄは、カウンターバランスシステム２５０の先端部分２７２の正面図を示す。上で議論したように、ケーブルマウント２６６及びケーブル２５３は、ばね２５１によって取り囲まれる。これにより、ケーブル２５３及びケーブルマウント２６６は、モニタ２１６ａ、２１６ｂが互いに対して回転するときに、ばね２５１の内部で上下に移動することができる。カウンターバランスシステム２５０のそのようなコンパクトな構成は、モニタ２１６ｂ内のスペースを節約するのに役立ち、製造コストを削減するのに役立ち、上部及び下部モニタ２１６ａ、２１６ｂの全体的なサイズ及び重量を減らすのに役立ち得る。さらに、より長いばねを必要とし得る実施形態では、ばね２５１及びケーブル２５３は、上部及び下部モニタ２１６ａ、２１６ｂのサイズを縮小するのを助けるために、ハウジング２１５ｂ内で任意の角度に位置付けされ得る。例えば、ばね２５１及びケーブル２５３は、ハウジング２１５ｂの壁に対してある角度で位置付けされ得る。ばね２５１及びケーブル２５３はまた、ハウジング２１５ｂ内に水平方向に位置付けされ得る。いくつかの実施形態では、ばね２５１は、引張ばねであり得る。これにより、必要に応じて、ばね２５１の長さを長くすることができる場合がある。

図２を参照すると、システムカート２１０は、ホイール２１８のセット（ホイールアセンブリとも呼ばれる）に取り付けられる。カート２１４は、カート２１４が手術台（例えば、手術台Ｔ）及び患者（例えば、患者Ｐ）に対して所望の位置に移動可能であり得るブレーキ解除（unbraked）構成を有し得る。ブレーキ解除構成では、ホイール２１８は、地面に平行な軸線Ｂの周りで回転可能であり、及び／又は地面に直交する軸線Ｃの周りで旋回可能であり得、カート２１４の並進及び回転運動を可能にし得る。カート２１４は、ホイール２１８、従ってカート２１４がロックされて、回転及び旋回運動が制限され、カート２１４が静止位置に留まるブレーキ適用（braked）構成も有し得る。図１４は、カート２１０のカートベース７００を示している。カートベース７００は、ホイールアセンブリ２１８に結合され、前端７０２及び後端７０４を含む。この実施形態では、カートベース７００は、ハウジング７０１、２つのペダル７１０ａ、７１０ｂ、及び各ホイールアセンブリ２１８に対応するブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄを含む。ブレーキアセンブリ７２０ｂ及び７２０ｄは、ペダル７１０ｂに対応し、カートベース７００の後端７０４に配置される。ブレーキアセンブリ７２０ａ及び７２０ｃは、ペダル７１０ａに対応し、カートベース７００の前端７０２に位置される。図１４に確認されるように、各ホイールアセンブリ２１８は、地面に平行なそれ自体の軸線Ｂの周りで回転可能であり得、及び／又は地面に直交するそれ自体の軸線Ｃの周りで回転可能であり得、カート２１４の並進及び回転運動を可能にする。

図１５Ａは、カートベース７００の後端７０４にあるホイールアセンブリ２１８のうちの１つに対応するブレーキアセンブリ７２０ｂを示している。以下の議論は、単一のホイールアセンブリ２１８に対応する単一のブレーキアセンブリ７２０ｂについて言及しているが、この議論は、カートベース７００に存在し得る他のブレーキアセンブリに適用され得ることを理解されたい。図１５Ａに示されるように、ブレーキアセンブリ７２０ｂは、ブレーキ解除構成にある。こうして、カート２１４は、手術台Ｔ及び患者Ｐに対して所望の位置に移動可能であり得る。ブレーキ解除構成では、ペダル７１０ｂは押し下げられていない。

図１５Ａの実施形態に示されるように、ブレーキアセンブリ７２０ｂは、ペダル７１０ｂに機械的に結合したペダルコネクタ７２２を含み得る。いくつかの実施形態では、ペダルコネクタ７２２は、ペダル７１０ｂと一体的に形成される。他の実施形態では、ペダルコネクタ７２２は、ペダル７１０ｂに取り外し可能に結合される。ブレーキアセンブリ７２０ｂは、カートベースハウジング７０１に堅固に結合した、又はそのハウジング７０１と一体的に形成された安定化部材７２４をさらに含み得る。図１５Ａに示されるように、ブレーキアセンブリは、長手方向軸線Ｌに沿って延びるシャフト７２６をさらに含み得る。この実施形態では、シャフト７２６は、ペダルコネクタ７２２の通路７２３及び安定化部材７２４の通路（図示せず）を通って延びる。シャフト７２６は、ペダルコネクタ７２２に固定して結合され得、それによって、ペダルコネクタがシャフト７２６の長手方向軸線Ｌの周りを旋回するときに、シャフト７２６もその長手方向軸線Ｌの周りを回転する。シャフト７２６は、安定化部材７２４を通って延び、安定化部材７２４に対して回転するが、安定化部材７２４によってベースハウジング７０１に対して並進的に固定されたままである。

この実施形態では、ブレーキアセンブリ７２０ｂは、一端がシャフト７２６に固定して結合され、他端が同期シャフト７３０に回転可能に結合され、カートベース７００の前端７０２でブレーキアセンブリ７２０ａに延びる結合部材７２８をさらに含む。ブレーキアセンブリ７２０ｂは、一端が結合部材７２８に固定して結合され、他端がホイールアセンブリ２１８に回転可能に結合されるシャフト７３２をさらに含む。シャフト７３２は、シャフト７２６と一体的に形成してもよく、又は結合部材７２８によってシャフト７２６に接続してもよく、それによって、長手方向軸線Ｌの周りのシャフト７２６の回転運動によって長手方向軸線Ｌの周りのシャフト７３２の回転運動が生じる。

ブレーキアセンブリ７２０ｂをブレーキ解除構成からブレーキ適用構成に移行するために、オペレータは、ペダル７１０ａ、７１０ｂのうちの１つを押す（例えば、踏む）。以下の議論は、ペダル７１０ｂを参照して行われる。この議論はペダル７１０ａにも当てはまることを理解されたい。ペダル７１０ｂが押し下げられると、ペダル７１０ｂは下方向に移動する。この実施形態では、ペダル７１０ｂが押し下げられると、ペダルコネクタ７２２が長手方向軸線Ｌの周りに回転し、シャフト７２６を回転させる。シャフト７２６が回転すると、結合部材７２８及びシャフト７３２が長手方向軸線Ｌの周りに回転する。この実施形態では、シャフト７３２の回転は、ホイールアセンブリ２１８内のブレーキ機構と係合し、ホイールアセンブリ２１８にブレーキをかけ、それによりホイールアセンブリ２１８の軸線Ｂ（例えば、ホイール回転）及び／又は軸線Ｃ（例えば、ホイールスイベル）の周りの回転を防止する。結合部材７２８の回転は、同期シャフト７３０の並進運動も生じさせ、カートベース７００の前端７０２にある接続されたブレーキアセンブリ７２０ｂで対応するブレーキ動作を生じさせる。図１５Ｂは、軸線Ｂ及び／又はＣの周りの回転を防止するためにホイールアセンブリ２１８がロックされたブレーキ適用構成のブレーキアセンブリ７２０ｂを示している。こうして、カート２１０は静止位置に留まる。

いくつかの実施形態では、ペダル７１０ａ、７１０ｂは、機械的に同期している。ペダル７１０ａ、７１０ｂがブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄに結合されるので、カート２１０の全てのブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄも機械的に同期している。こうして、ペダル７１０ａ又は７１０ｂの１つを押すと、全てのブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄが係合し、これにより、ホイールアセンブリ２１８にブレーキがかかり、それにより、全てのホイールアセンブリ２１８の動きが妨げられる。この実施形態では、ペダル７１０ａ、７１０ｂが機械的に同期しているので、７１０ｂは押されておらず、ペダル７１０ａも押されていない。従って、一方のペダルが（上又は下に）動くと、他方のペダルも対応して最初のペダルと同じように上下に動く。ペダル７１０ａ、７１０ｂの間のこの機械的同期により、カート２１０のオペレータは、一方のペダルを踏むだけで、両方のペダル７１０ａ、７１０ｂを押す（従って、ブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｂを係合する）ことができる。いくつかの例では、同期シャフト７３０は、ペダル７１０ａ、７１０ｂの間の機械的同期を提供する。いくつかの実施形態では、図１４に示されるように、同期シャフト７３０の一端が、カートベース７００の後端７０４にあるホイールアセンブリ２１８に対応するブレーキアセンブリ７２０ｂの結合部材７２８に回転可能に結合され、同期シャフト７３０の他端が、カートベース７００の前端７０２にあるホイールアセンブリ２１８に対応するブレーキアセンブリ７２０ａの結合部材７２８に回転可能に結合される。同期シャフト７３０が、図１４においてブレーキアセンブリ７２０ａ及び７２０ｂに結合されるように示されるが、同期シャフト７３０は、代替的に、ブレーキアセンブリ７２０ｃ及び７２０ｄに結合され得る。

いくつかの実施形態では、ペダル７１０ｂが押し下げられると、ペダル７１０ｂの押し下げにより、ブレーキアセンブリ７２０ｂ及びブレーキアセンブリ７２０ｄを係合させる。上で議論したように、ペダル７１０ｂを踏み込むと、各ブレーキアセンブリ７２０ｂ、７２０ｄの結合部材７２８が長手方向軸線Ｌの周りに旋回する。ブレーキアセンブリ７２０ｂの結合部材７２８が長手方向軸線Ｌの周りに旋回すると、結合部材７２８は、同期シャフト７３０を方向Ｄに移動させる（図１４を参照）。方向Ｄは、概して長手方向軸線Ｌに直交し得る。同期シャフト７３０が方向Ｄに移動すると、ブレーキアセンブリ７２０ａの結合部材７２８は、ブレーキアセンブリ７２０ａの結合部材７２８が同期シャフト７３０に回転可能に結合されるので、対応して方向Ｄに移動する。さらに、ブレーキアセンブリ７２０ａの結合部材７２８は、長手方向軸線Ｌの周りに旋回する。結合部材７２８の回転により、ブレーキアセンブリ７２０ａのシャフト７３２を回転させ、これにより、カート２０４の前端７０２にあるブレーキアセンブリ７２０ａに対応するホイールアセンブリ２１８にブレーキがかかる。さらに、結合部材７２８の回転により、ブレーキアセンブリ７２０ａのシャフト７２６をそれ自体の長手方向軸線Ｌの周りで回転させる。シャフト７２６の回転は、ブレーキアセンブリ７２０ａのペダルコネクタ７２２の旋回をもたらし、その結果、ペダル７１０ａが押し下げられる。ペダル７１０ａの押し下げにより、同期シャフト７３０に直接結合していない可能性があるブレーキアセンブリ７２０ｃと係合する。従って、１つのペダルの押し下げにより、カートベース７００の全てのブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄを係合させることができる。このようにして、ブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄは、全てのブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄが単一のペダルの押し込みで同時に係合され得るように同期される。

いくつかの実施形態では、例えば、ペダル７１０ｂが押し下げられると、ペダル７１０ｂが再び作動されるまで、ペダル７１０ｂは押し下げられた位置にロックされ得る。この更なる作動は、追加のペダル押し込みを含み得るか、又はペダルを引き上げることを含み得る。代替実施形態では、例えば、ペダル７１０ｂは、ブレーキアセンブリ７２０の係合を維持するために能動的に押し下げなければならない。例えば、オペレータは、ブレーキアセンブリ７２０が係合されたままであることを保証するために、ペダル７１０ｂを押し下げ状態に常に保持しなければならない。

他の実施形態では、カートベース７００は、単一のペダルを含み得る。更なる代替実施形態では、カートベース７００は、カートベース７００の前端７０２にある２つのホイールアセンブリ２１８のうちの１つに対応する１つのブレーキアセンブリ７２０と、カートベース７００の後端７０４にある２つのホイールアセンブリ２１８のうちの１つに対応する１つのブレーキアセンブリ７２０とを含み得る。さらに他の実施形態では、カートベース７００は、カートベース７００の前端７０２ホイールにブレーキアセンブリを含み、後端７０４ホイールにブレーキアセンブリを含まない場合がある。他の例では、カートベース７００は、カートベース７００の後端７０４ホイールにブレーキアセンブリを含み、前端７０２ホイールにブレーキアセンブリを含まない場合がある。さらに、いくつかの代替実施形態では、ブレーキ解除構成では、ペダル７１０ｂが押し下げられている。

図１６は、カートベース７００の前端７０２にあるホイールアセンブリ２１８に対応するブレーキアセンブリ７２０ａを示している。ブレーキアセンブリ７２０ａは、図１５Ａ～図１５Ｂに関して上で議論したブレーキアセンブリ７２０ｂの全ての構成要素を含み得る。図１６の実施形態に示されるブレーキアセンブリ７２０ａは、センサ・アセンブリ７４０も含む。いくつかの実施形態では、センサ・アセンブリ７４０は、起動部材７５０及びブレーキセンサ７６０を含む。いくつかの実施形態では、ブレーキセンサ７６０は、制御システム７６２、トリガー７６４、及びレバー７６６を含む。

起動部材７５０は、基端部分７５２及び先端部分７５４を含む。基端部分７５２は、ペダルコネクタ７２２に固定して結合され得る。こうして、ペダル７１０ａが押し下げられ、ペダルコネクタ７２２が回転すると、起動部材７５０が同様に回転する。いくつかの実施形態では、起動部材７５０の基端部分７５２は、ペダルコネクタ７２２と一体的に形成され得る。他の実施形態では、起動部材７５０の基端部分７５２は、ペダルコネクタ７２２に取り外し可能に結合され得る。起動部材７５０の先端部分７５４は、ブレーキセンサ７６０に接触し得る。図１６に示される実施形態では、ブレーキアセンブリ７２０ａは、センサ・アセンブリ７４０を含む。代替実施形態では、ブレーキアセンブリ７２０ａ～７２０ｄのうちの任意の１つ又は複数は、センサ・アセンブリ７４０を含み得る。

図１７Ａは、図１６に示されるブレーキアセンブリ７２０ａ及びセンサ・アセンブリ７４０の側面図である。図１７Ａの実施形態に示されるように、起動部材７５０の先端部分７５４は、上部７５６及び下部７５８を含む。上部７５６及び下部７５８は、リップ７５９によって接続され得る。シャフト７２６の長手方向軸線Ｌが円の中心点にある実施形態では、図１７Ａに示されるように、起動部材７５０の先端部分７５４の上部７５６は、長手方向軸線Ｌと上部７５６との間の距離を示す長さ（例えば、半径Ｒ１）を含み得る。起動部材７５０の先端部分７５４の下部７５８は、長手方向軸線Ｌと下部７５８との間の距離を示す長さ（例えば、半径Ｒ２）を含み得る。図１７Ａの実施形態に確認されるように、半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも大きい。従って、下部７５８は、上部７５６よりも長手方向軸線Ｌから遠い。起動部材７５０が回転すると（ペダル７１０ａ又は７１０ｂが押されたときに起こり得る）、起動部材７５０の先端部分７５４の上部及び下部７５６、７５８は、それぞれ、ブレーキセンサ７６０と相互作用することができる。

図１７Ａに示されるように、ブレーキ解除構成では、レバー７６６は、起動部材７５０の先端部分７５４の上部７５６と接触している。ペダル７１０ａが押し下げられると、起動部材７５０が回転する。回転中に、レバー７６６は、リップ７５９がレバー７６６に接触するまで上部７５６と接触したままである。起動部材７５０が回転し続けると、レバー７６６は、リップ７５９の上を移動し、先端部分７５４の下部７５８と接触する。図１７Ｂは、ブレーキ適用構成のカート２１４を示しており、これは、下部７５８に接触するレバー７６６と一致する。図１７Ｂの実施形態に確認されるように、レバー７６６が下部７５８と接触すると、レバー７６６はトリガー７６４に向けて移動し、それによりトリガー７６４を押し下げる。トリガー７６４のこの押し下げは、下部７５８の半径Ｒ２が上部７５６の半径Ｒ１より大きい結果である。トリガー７６４が押されると、次に、制御システム７６２は、カート２１０にブレーキがかけられているという信号を受信する。次に、制御システム７６２は、その信号を制御システム１１２に送信して、カート１１４にブレーキがかけられていることを制御システム１１２に通知することができる。制御システム１１２がカート２１４にブレーキがかけられていることを確認した後に、１人又は複数のオペレータ（例えば、外科医、臨床医、看護師等）は、患者Ｐに対して行われる医療処置を進めることができる。

図１７Ａ～図１７Ｂに関する上の議論は、カートがブレーキ解除構成にあるときにレバー７６６と接触しており、且つ半径Ｒ１を有する上部７５６を参照して行われた。代替実施形態では、上部７５６は半径Ｒ２を含み得、下部７５８は半径Ｒ１を含み得る。そのような代替実施形態では、制御システム７６２は、トリガー７６４が押し下げられたとき（例えば、レバー７６６が上部７５６と接触しているとき）に、カート２１０がブレーキ解除構成にあると判定することができる。ペダル７１０ａが押し下げられたときに起動部材７５０が回転すると、レバー７６６がリップ７５９を下って移動し、半径Ｒ１を含む下部７５８と接触するまで、レバー７６６は上部７５６と接触したままである。レバー７６６がリップを下って上部７５６から下部７５８に移動すると、トリガー７６４は、押し下げられた状態から押し下げられていない状態に移動する。トリガー７６４が押し下げられていない状態にあるときに、制御システム７６２は、カート２１０がブレーキ適用構成にあると判定することができる。次に、制御システム７６２は、カート２１４にブレーキがかけられていることを示す信号を制御システム１１２に送信することができる。

本発明の特定の例示的な実施形態が、添付の図面に説明及び示されるが、そのような実施形態は、広範な発明を単に例示するものであり、限定するものではなく、本発明の実施形態は、様々な他の変更が当業者に想起され得るので、示し説明した特定の構造及び配置に限定されないことを理解されたい。

本明細書に記載の主題の様々な態様は、以下の番号が付けられた例に示される。

実施例１：システムは、ヒンジによって第２の部材に結合した第１の部材を含むヒンジ付きアセンブリと；第１の部材がヒンジの周りで第２の部材に対して回転するときに第１の部材の重量を相殺するためのカウンターバランス・アセンブリと；を含み、カウンターバランス・アセンブリは、第２の部材内に延びるばねと；ばねに結合した終端部材であって、ばねのレートを制御するように構成された終端部材と；終端部材及びヒンジに結合したケーブルと；ケーブルに結合され、且つばねの前負荷を制御するように構成された前負荷調整アセンブリと；を含む。

実施例２：終端部材はらせん溝を含み、らせん溝内のばねの構成がばねのレートを決定する、実施例１に記載のシステム。

実施例３：前負荷調整アセンブリは、終端部材を通って延びる細長い部材と；ばねの前負荷を制御するために、細長い部材に対して回転入力を受け取るように構成された結合部材と；を含む、実施例１に記載のシステム。

実施例４：カウンターバランス・アセンブリはケーブルマウントをさらに含み、ケーブルはケーブルマウントを介して終端部材に結合される、実施例３に記載のシステム。

実施例５：細長い部材はケーブルマウントに結合される、実施例４に記載のシステム。

実施例６：カウンターバランス・アセンブリは、ケーブルと終端部材との間に位置付けされたケーブルマウントをさらに含み、ケーブルマウントは基端部分及び先端部分を含む、実施例１に記載のシステム。

実施例７：ケーブルはケーブルマウントの基端部分に結合され、前負荷調整アセンブリはケーブルマウントの先端部分に結合される、実施例６に記載のシステム。

実施例８：ヒンジは歯車ヒンジアセンブリを含む、実施例１に記載のシステム。

実施例９：歯車ヒンジアセンブリは、ハウジングと；第１の部材に取り付けられた第１の歯車と；第２の部材に取り付けられた第２の歯車と；を含み、第１の歯車は第２の歯車に結合される、実施例８に記載のシステム。

実施例１０：歯車ヒンジアセンブリは、ハウジングに接触するように構成された第１の摩擦部材と；第１の摩擦部材に結合した第２の摩擦部材と；複数の付勢部材と；をさらに含み、複数の付勢部材は、第２の摩擦部材を第１の摩擦部材に向けて付勢して、第１の摩擦部材とハウジングとの間に摩擦力を与える、実施例９に記載のシステム。

実施例１１：摩擦力は、第１の部材及び第２の部材の操作を容易にするように構成される、実施例１０に記載のシステム。

実施例１２：摩擦力は、カウンターバランス・アセンブリによって与えられるカウンターバランス力と第１の部材の重量によって与えられる力との間の差を補償するように構成される、実施例１０に記載のシステム。

実施例１３：第１の部材がヒンジの周りで第２の部材に対して回転するときに、第１の部材の重量を相殺するためのカウンターバランスシステムであって、カウンターバランスシステムは、第２の部材内に延びるばねと；ばねに結合した終端部材であって、ばねのレートを制御するように構成された終端部材と；終端部材及びヒンジに結合したケーブルと；ケーブルに結合され、且つばねの前負荷を制御するように構成された前負荷調整アセンブリと；を含む。

実施例１４：終端部材はらせん溝を含み、らせん溝内のばねの構成がばねのレートを決定する、実施例１３に記載のカウンターバランスシステム。

実施例１５：前負荷調整アセンブリは、終端部材を通って延びる細長い部材と；ばねの前負荷を制御するために、細長い部材に対して回転入力を受け取るように構成された結合部材と；を含む、実施例１３に記載のカウンターバランスシステム。

実施例１６：カウンターバランスシステムはケーブルマウントをさらに含み、ケーブルはケーブルマウントを介して終端部材に結合される、実施例１５に記載のカウンターバランスシステム。

実施例１７：細長い部材はケーブルマウントに結合される、実施例１６に記載のカウンターバランスシステム。

実施例１８：カウンターバランスシステムは、ケーブルと終端部材との間に位置付けされたケーブルマウントをさらに含み、ケーブルマウントは基端部分及び先端部分を含む、実施例１３に記載のカウンターバランスシステム。

実施例１９：ケーブルはケーブルマウントの基端部分に結合され、前負荷調整アセンブリはケーブルマウントの先端部分に結合される、実施例１８に記載のカウンターバランスシステム。

実施例２０：ヒンジは歯車ヒンジアセンブリを含む、実施例１３に記載のカウンターバランスシステム。

実施例２１：歯車ヒンジアセンブリは、ハウジングと；第１の部材に取り付けられた第１の歯車と；第２の部材に取り付けられた第２の歯車と；を含み、第１の歯車は第２の歯車に結合される、実施例２０のカウンターバランスシステム。

実施例２２：歯車ヒンジアセンブリは、ハウジングに接触するように構成された第１の摩擦部材と；第１の摩擦部材に結合した第２の摩擦部材と；複数の付勢部材と；をさらに含み、複数の付勢部材は、第２の摩擦部材を第１の摩擦部材に向けて付勢して、第１の摩擦部材とハウジングとの間に摩擦力を与える、実施例２１に記載のカウンターバランスシステム。

実施例２３：摩擦力は、第１の部材及び第２の部材の操作を容易にするように構成される、実施例２２に記載のカウンターバランスシステム。

実施例２４：医療システムは、患者の解剖学的構造に対して医療器具の姿勢を制御するように構成された器具マニピュレータと；器具マニピュレータの姿勢を制御するように構成された支持構造体と；ヒンジによって第２の部材に結合した第１の部材を含むヒンジ付きアセンブリと；第１の部材がヒンジの周りで第２の部材に対して回転するときに、第１の部材の重量を相殺するためのカウンターバランス・アセンブリと；を含み、カウンターバランス・アセンブリは、ばねと；ばねに結合され、且つばねのレートを制御するように構成された終端部材と；終端部材に結合したケーブルと；ケーブルに結合され、且つばねの前負荷を制御するように構成された前負荷調整アセンブリと；を含む。

実施例２５：ばねは、第２の部材内に延び、ケーブルはヒンジに結合される、実施例２４に記載のシステム。

実施例２６：終端部材はらせん溝を含み、らせん溝内のばねの構成がばねのレートを決定する、実施例２４に記載のシステム。

実施例２７：前負荷調整アセンブリは、終端部材を通って延びる細長い部材と；ばねの前負荷を制御するために、細長い部材に対して回転入力を受け取るように構成された結合部材と；を含む、実施例２４に記載のシステム。

実施例２８：カウンターバランス・アセンブリはケーブルマウントをさらに含み、ケーブルはケーブルマウントを介して終端部材に結合される、実施例２７に記載のシステム。

実施例２９：細長い部材はケーブルマウントに結合される、実施例２８に記載のシステム。

実施例３０：カウンターバランス・アセンブリは、ケーブルと終端部材との間に位置付けされたケーブルマウントをさらに含み、ケーブルマウントは基端部分及び先端部分を含む、実施例２４に記載のシステム。

実施例３１：ケーブルはケーブルマウントの基端部分に結合され、前負荷調整アセンブリはケーブルマウントの先端部分に結合される、実施例３０に記載のシステム。

実施例３２：ヒンジは歯車ヒンジアセンブリを含む、実施例２４に記載のシステム。

実施例３３：歯車ヒンジアセンブリは、ハウジングと；第１の部材に取り付けられた第１の歯車と；第２の部材に取り付けられた第２の歯車と；を含み、第１の歯車は第２の歯車に結合される、実施例３２に記載のシステム。

実施例３４：歯車ヒンジアセンブリは、ハウジングに接触するように構成された第１の摩擦部材と；第１の摩擦部材に結合した第２の摩擦部材と；複数の付勢部材と；をさらに含み、複数の付勢部材は、第２の摩擦部材を第１の摩擦部材に向けて付勢して、第１の摩擦部材とハウジングとの間に摩擦力を与える、実施例３３に記載のシステム。

実施例３５：摩擦力は、第１の部材及び第２の部材の操作を容易にするように構成される、実施例３４に記載のシステム。

実施例３６：キャリッジに結合した医療器具の位置を制御するための方法であって、この方法は、ベースに沿った直線軸線に沿って挿入ステージを並進するステップと；同時にキャリッジを直線軸線に沿って移動させ、駆動ベルトを使用してキャリッジ及び挿入ステージの伸縮を提供するステップと；を含み、駆動ベルトは、ベースに固定され且つプーリと係合され、プーリは挿入ステージに結合され、キャリッジは接続要素を使用して駆動ベルトに固定され、駆動ベルトを駆動すると、キャリッジが直線軸線に沿って移動し、医療器具を前進又は後退させる。

実施例３７：入力装置からの入力を受信するステップをさらに含み、入力装置は、キャリッジ、挿入ステージ、又はベースのうちの少なくとも１つに配置される、実施例３６に記載の方法。

実施例３８：駆動ベルトは駆動モータによって駆動され、駆動モータは入力に基づいて作動される、実施例３７に記載の方法。

実施例３９：入力によりキャリッジの手動並進が提供され、手動並進によって駆動ベルトが駆動される、実施例３７に記載の方法。

実施例４０：医療器具は可撓性の細長い装置を含み、この方法は、複数のアクチュエータによって、複数の引張ワイヤを駆動して可撓性の細長い装置を操縦するステップをさらに含む、実施例３６～３８のいずれか１つに記載の方法。

実施例４１：少なくともいくつかの引張ワイヤによって、可撓性の細長い装置の先端部分の位置を操作するステップを含む、実施例４０に記載の方法。

実施例４２：この方法は、支持構造体のアーム部分の長さに沿って規定された回転軸線の周りで器具マニピュレータを回転させるステップをさらに含み、器具マニピュレータは、キャリッジ、挿入ステージ、及びベースを含む、実施例３６～３８のいずれか１つに記載の方法。

実施例４３：医療器具の先端部分が患者の解剖学的開口部に隣接して位置付けされるときに、医療器具の先端部分の形状を決定するためのデータを受け取るステップと；医療器具の先端部分の決定した形状をしきい値形状値と比較するステップと；比較に基づいて、器具マニピュレータを回転させるステップと；をさらに含む、実施例４２に記載の方法。

実施例４４：医療器具の先端部分は医療挿入装置内に位置付けされ、挿入装置は、患者の解剖学的開口部への医療器具の挿入を支援するように構成される、実施例４３に記載の方法。

実施例４５：比較に基づいて、器具マニピュレータを回転させるためのガイダンスを提供する視覚的インジケータを表示するステップをさらに含む、実施例４３に記載の方法。

実施例４６：比較に基づいて器具マニピュレータを自動的に回転させるステップをさらに含む、実施例４３に記載の方法。

実施例４７：医療器具を支持する器具マニピュレータの姿勢を制御するための方法であって、この方法は、医療器具の長さの形状を決定するためのデータを受け取るステップと；医療器具の長さの形状をしきい値と比較するステップと；医療器具の長さの形状がしきい値を超えているかどうかを判定するステップと；判定に基づいて、器具マニピュレータの位置を調整するステップと；を含む。

実施例４８：器具マニピュレータの位置の調整中に、ユーザを案内して、医療器具の長さの形状をしきい値内で変更するためのインジケータを提供するステップをさらに含む、実施例４７に記載の方法。

実施例４９：器具マニピュレータの位置を調整するステップは、器具マニピュレータの向きを調整するステップを含む、実施例４８に記載の方法。

実施例５０：インジケータは視覚的インジケータ又は可聴インジケータのうちの少なくとも１つである、実施例４８に記載の方法。

実施例５１：しきい値は最大曲げ値である、実施例４７に記載の方法。

実施例５２：器具マニピュレータの姿勢を調整するステップは、器具マニピュレータを担持する支持構造体の構成を変更するステップを含み、支持構造体が複数のリンク及び少なくとも１つのジョイントを含む、実施例４７に記載の方法。

実施例５３：支持構造体の構成を変更するための少なくとも１つのジョイントの回転を提供するために入力装置から入力を受信するステップをさらに含む、実施例５２に記載の方法。

実施例５４：支持構造体を手動で位置付けするのを可能にするために、入力に基づいて少なくとも１つのジョイントのロックを解除するステップをさらに含む、実施例５３に記載の方法。

実施例５５：支持構造体を位置付けするのを可能にするための入力に基づいて、モータを使用して少なくとも１つのジョイントを駆動するステップをさらに含む、実施例５３に記載の方法。

実施例５６：医療器具の長さが患者の解剖学的開口部に結合した医療器具内に位置付けされるときに、医療器具の長さの形状を決定するためのデータが受け取られる、実施例４７に記載の方法。

Claims (20)

1. ベースに対する医療器具の位置を制御するように構成された器具マニピュレータを含む医療器具システムであって、前記器具マニピュレータは、
   前記医療器具と係合するように構成された医療器具コネクタを含む器具キャリッジであって、直線軸線に沿って並進して前記医療器具を前記ベースに対して前進又は後退させるように構成された器具キャリッジと、
   前記直線軸線に沿って前記器具キャリッジと摺動可能に係合する挿入ステージであって、該挿入ステージは、駆動ベルトと該駆動ベルトを駆動するように構成された駆動モータとを含む駆動アセンブリを有しており、前記ベースは前記駆動ベルトに固定して結合される、挿入ステージと、
   先端部が前記駆動ベルトに固定して結合され、且つ基端部が前記器具キャリッジに固定される接続要素と、を含む、
   医療器具システム。
2. 前記器具キャリッジは、器具キャリッジハウジングをさらに含み、前記接続要素は、前記直線軸線と整列し、且つ前記器具キャリッジハウジングの内側に沿って、前記器具キャリッジハウジングの内壁に近接して延びる、請求項１に記載の医療器具システム。
3. 前記器具キャリッジハウジングは、挿入ステージハウジングと少なくとも部分的に重なる、請求項２に記載の医療器具システム。
4. 前記駆動ベルトは、前記器具マニピュレータを駆動して、前記直線軸線に沿って伸長状態と収縮状態との間で移動するように構成され、前記伸長状態に向かう移動中又は前記収縮状態に向かう移動中に、前記器具キャリッジは、前記挿入ステージの上で伸縮する、請求項１に記載の医療器具システム。
5. 前記接続要素は、前記駆動ベルトに沿って所定の距離に取り付けられ、該所定の距離は、前記挿入ステージの基端部分と前記挿入ステージの先端部分との間の距離によって少なくとも部分的に規定される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医療器具システム。
6. 入力装置をさらに含み、該入力装置は、前記器具キャリッジ、前記挿入ステージ、又は前記ベースのうちの少なくとも１つに位置される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医療器具システム。
7. 前記入力装置は、前記器具キャリッジ及び前記挿入ステージを並進させるための前記駆動モータを作動させるための入力を与える、請求項６に記載の医療器具システム。
8. 前記入力装置は、前記器具キャリッジ及び前記挿入ステージの位置のロックを解除するための入力を提供して、前記器具キャリッジ及び前記挿入ステージの手動の並進を可能にする、請求項６に記載の医療器具システム。
9. 前記医療器具は、可撓性の細長い装置を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医療器具システム。
10. 前記可撓性の細長い装置は、可撓性カテーテルと、前記医療器具コネクタと嵌合するように構成された制御アセンブリとを含む、請求項９に記載の医療器具システム。
11. 前記可撓性の細長い装置のチャネルを通って延びるように構成され、且つ前記可撓性の細長い装置に動作可能に接続するように構成されたプローブをさらに含む、請求項９に記載の医療器具システム。
12. 前記制御アセンブリは、複数の引張ワイヤを駆動して前記可撓性の細長い装置を操縦するように構成された複数のアクチュエータを有する器具インターフェイスをさらに含む、請求項１０に記載の医療器具システム。
13. 前記挿入ステージは、当該医療器具システムの動作のために複数のケーブルと係合し、且つ前記挿入ステージが前記直線軸線に沿って移動するときに、前記複数のケーブルの張力を調整するように構成されたケーブルプーリをさらに含む、請求項１に記載の医療器具システム。
14. 前記ケーブルプーリは、絡み合いを防止するために前記ケーブルを分離するようにさらに構成される、請求項１３に記載の医療器具システム。
15. 前記ケーブルは、当該医療器具システムの動作のための電力ケーブル、通信ケーブル、又はファイバケーブルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３又は１４に記載の医療器具システム。
16. 前記器具マニピュレータは、支持構造体のアーム部分の長さに沿って規定された回転軸線の周りを回転するように構成される、請求項１に記載の医療器具システム。
17. プロセッサを含む制御システムをさらに含み、
    前記プロセッサは、
    前記医療器具の先端部分が患者の解剖学的開口部に隣接して位置付けされる場合に、前記医療器具の前記先端部分の形状を決定するためのデータを受信し、
    前記医療器具の前記先端部分の前記決定した形状をしきい値形状値と比較し、及び
    該比較に基づいて、前記器具マニピュレータを回転させるための命令を提供する、ように構成される、請求項１６に記載の医療器具システム。
18. 前記制御システムは、前記比較に基づいて、前記器具マニピュレータを回転させるためのガイダンスを提供する視覚的インジケータを表示するための命令をディスプレイに提供するように構成される、請求項１７に記載の医療器具システム。
19. 前記制御システムは、前記比較に基づいて、前記器具マニピュレータを自動的に回転させるための命令を提供するように構成される、請求項１７に記載の医療器具システム。
20. 前記医療器具の先端部分が医療挿入装置内に位置付けされ、前記医療挿入装置は、患者の解剖学的開口部への前記医療器具の挿入を支援するように構成される、請求項１に記載の医療器具システム。

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