JPH11507252A - 遠隔操縦ロボットシステム用の外科手術マニピュレーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、遠隔操縦ロボットシステムにおいて外科手術用具(14)を保持し操作するためのマニピュレーターアセンブリ(2)に関する。マニピュレーターアセンブリは、ドライブアセンブリに着脱可能に連結された用具ホルダーを含み、そのためこの用具ホルダーは消毒できる。マニピュレーターアセンブリはさらに、ホルダー及びドライブアセンブリの末端に装着された力感知エレメント(52)を含み、外科手術用具に働く力を検出して外科医にフィードバックする。本発明はまた、外科手術用具(14)を開放可能に保持するためのシステム及び方法に関する。本システムは、用具ホルダー側のロックスロット内に用具側の装着ピンを自動的にロックして該用具をホルダーに開放可能に連結するための用具サポートを含む。ツイストロック動作により、外科医はオープン外科手術、腹腔鏡検査又は胸腔鏡検査のような外科手術の間、ホルダーから種々の用具を素早く外したり嵌めたりできる。

Description

【発明の詳細な説明】 遠隔操縦ロボットシステム用の外科手術マニピュレーター 発明の背景 この発明は外科手術マニピュレーターに係り、特に外科手術で使用するロボッ ト支援型装置に関する。 標準的な腹腔鏡外科手術では、患者の腹部にガスが吹き入れられ、腹腔鏡外科 手術用具のための入口を形成する小さな切り口（約１／２インチ）を通ってトロ カール・スリーブが送られる。一般に腹腔鏡外科手術用具は、外科手術する部位 を視るための腹腔鏡、並びにクランプ、把持器、はさみ、ホチキス及び針ホルダ ーのような作業用具を含む。これらの作業用具は、各用具の作業端が延長チュー ブに沿って約１２インチだけそのハンドルから離れていることを除けば、従来の （オープン）外科手術で用いられる用具と同じである。外科手術を行うため、外 科医はトロカール・スリーブを通して用具を送り、また、スリーブを通じてそれ らを入れたり出したりスライドさせ、スリーブ内でそれらを回転させ、腹部壁内 でスリーブにてこ入れし（即ち旋回させ）、そして用具の末端にあるエンドエフ ェクターを作動させることにより、腹部内においてそれらの用具を操作する。 ロボットに支援された遠隔操縦ロボット外科手術（オープン及び内視鏡処置） では、外科手術用具の位置は、手で直接制御するか又は固定クランプで制御する よりむしろ、サーボモーターにより制御される。外科医が患者から離れた所にて 表示イメージを通じて手術を見ながら入力制御装置を操作する際には、サーボモ ーターは外科医の手の動きに追随する。サーボモーターは、外科手術用具を支持 及び制御する電気機械的装置又は外科手術マニピュレーターの典型的な一部であ り、この外科手術用具は、オープン外科手術部位に直接導入されるか又はトロカ ール・スリーブを通して患者の腹部のような体腔内に導入される。手術の間、外 科手術用具により、組織つかみ器、針ドライバーなどのような種々の外科手術用 具が機械的作動され且つ制御される。これらの外科手術用具の各々は外科医のた めに種々の機能を行う、即ち、針を保持又は駆動したり、血管をつかんだり、組 織を切開したりする。 リモート操作により遠隔外科手術を行うこの新しい方法では、多くの新しい試 みが為される。そのような試みの一つは、外科医が遠隔操縦ロボットシステムを 操作するとき、位置、力及び触覚を外科手術用具から外科医の手に伝え返すこと である。リモート操作の他の技術とは違って、遠隔外科手術により外科医には直 接手で外科手術用具を操作している感じを与えることができる。例えば、用具が 患者の組織構造又は器官に作用しているとき、システムは用具に対する反作用の 力を検出してこの力を入力制御装置に伝えることが可能でなければならない。こ のようにして、外科医は表示イメージ上で組織構造に接触している用具を見て、 入力制御装置上でこの接触による圧力を直接感じることができる。しかしながら 、適当なフィードバックを与えることには、システムに作用する他の力が起因す る問題をはらみうる。このような力としては、例えば、遠隔操縦ロボット機構内 の摩擦、外科手術マニピュレーターに作用する重力及び慣性力、又は外科手術切 り口によりトロカール・スリーブに働く力などが挙げられる。 さらに、効果的な遠隔外科手術を可能にするためには、マニピュレーターは高 い応答性を有しなければならず、また外科医が外科手術を行う際にしばしば現れ る最も速い手の動きでさえ正確に追随できなければならない。この迅速で応答性 の高い性能を達成するために、遠隔操縦ロボットサーボシステムは、適度に高い サーボ帯域を有するように設計されねばならず、このことは、マニピュレーター が低い慣性を有し且つ相対的に低いギヤ比のドライブモーター又はプーリーカッ プリングを用いるようにマニピュレーターを設計することを要求する。 遠隔外科手術に関する他の試みは、電気機械式外科手術マニピュレーターの一 部が外科手術用具と直接接触してしまうこと、及び作業部位に隣接して配置され ることから生じる。従って、外科手術マニピュレーターは外科手術中に汚染され るかもしれないし、一般には処分されるか又は手術と手術の間に消毒される。も ちろん、コストの観点からは装置を消毒するのが好ましいであろう。しかしなが ら、サーボモーター、センサー、及びモーターをロボット制御するのに必要な電 気接続は、一般には従来の方法（例えば蒸気、熱及び圧力、又は化学薬品）を用 いて消毒することはできない。というのは、それらが消毒工程で損傷を受けるか 又は破壊されてしまうからである。 別の試みとしては、異なる外科手術用具が１回の手術中に数回同じ用具ホルダ ーに取付けられ、取り外されることである。例えば腹腔鏡処置では、患者の腹部 内への入口の数は、患者に必要のない切り口を開けないという要望はもちろんの ことスペースの制約ゆえに、その手術中は一般に制限される。よって、一般には 幾つかの異なる外科手術用具が、手術中は同じトロカール・スリーブを通って導 入される。同様に、オープン外科手術では、一般に外科手術部位の周りには１又 は２以上の外科手術マニピュレーターを置く十分な空間が無く、そのため外科医 の助手はホルダーから用具を取り外して他の外科手術機器を取り替えることをし ばしば強いられる。 従って、必要なのは、リモート制御により外科手術用具を保持し操作し、且つ 、外科手術用具を用具ホルダーに取り外し可能に連結するためのシステム及び方 法である。本装置は、手術中に汚染された後でも再使用できるように容易に消毒 できる構成とすべきである。さらに、本装置は、遠隔操縦ロボット操作の間外科 手術用具に対して伝えられ且つ該用具から伝えられる力から、適当なフィードバ ックを外科医に与えることができなけらばならず、また、本装置は、装置に作用 する重力が外科医に感じられないようにこれらの力を補償するよう構成すべきで ある。加えて、本装置は高い応答性を有しなければならず、外科医が外科手術を 行う際にしばしば現れる最も速い手の動きにさえ正確に追随できなければならな い。さらに、内視鏡外科手術の間用具をホルダーに素早く且つ容易に取り付け、 取り外しできて、用具交換の時間を最小にするよう構成されたシステムを提供す ることが望ましい。 発明の概要 本発明により、従来のオープン外科手術中又は腹腔鏡検査のような内視鏡処置 の間外科手術用具を開放可能に保持し操作するための装置及び方法が提供される 。本装置は、用具ホルダーを有するマニピュレーターアセンブリを含み、この用 具ホルダーは、消毒できるようにドライブアセンブリに取り外し可能に連結され る。マニピュレーターアセンブリは、さらに、ホルダー末端に取り付けられた力 感知エレメントと、外科手術用具に働く力を検出して外科医にフィードバックす るためのドライブアセンブリとを含む。本発明はまた、外科手術用具を開放可能 に保持するためのシステム及び方法に関する。システムは、用具側の装着ピンを 用具ホルダー側のロックスロットに自動的にロックして用具をホルダーに開放可 能に連結するための用具サポートを含む。ツイストロック動作により、オープン 外科手術、腹腔鏡検査又は胸腔鏡検査のような外科処置の間、外科医は種々の用 具をホルダーに素早く取付け、取り外すことができる。 本発明の一態様では、装置は、作業テーブルのような面に対する種々の受動又 はパワー駆動位置決め装置により固定可能なサポートベースと、ベース上に移動 可能に取り付けられた用具ホルダーとを含む。用具ホルダーは本体と用具サポー トから成り、用具サポートは、本体に移動自在に連結され、外科手術用具と係合 するインターフェースを有して用具を用具ホルダーに開放可能に装着する。ドラ イブアセンブリは用具ホルダーに作動連結されて、少なくとも二自由度を用具に 与える。ドライブアセンブリは、用具サポートを動かすための第１ドライブと、 サポートベースに対して用具ホルダーを動かすための第２ドライブとを含む。本 装置は、ベース及びドライブアセンブリから取り外し可能に用具ホルダーを連結 するための手段を含み、それにより、外科処置の後ホルダーは装置の残りの部分 から分離して消毒できる。 特定の構成では、サポートベースは、末端及び基部のサポート部材を備えたフ レームと、サポート部材内に回転可能に取り付けられた一対のシャフトとを含む 。用具ホルダーは、用具が軸方向移動できるようにサポートシャフト上にスライ ド可能に取り付けられる。加えて、シャフトは各々ドライブモーターに連結され 、第２及び第３の自由度（例えば回転やエンドエフェクターの作動）を用具に与 える。ドライブモーターは、外科手術中に汚染されないように、基部サポート部 材に連結される。回転可能シャフトは、それらを上方にスライドさせてそれらの ベアリング及び用具ホルダーとの係合を外すことにより取り外すことができ、そ のため用具ホルダーをサポートベースから容易に取り外して消毒できる。サポー トベースの下部（末端サポート部材を含む）も、消毒して用具ホルダーに接触し た部分を浄化できる。このようにして、サーボモーターや遠隔操縦ロボットシス テムに要求される電気接続に損傷を与えることなく、外科処置の後に外科手術マ ニピュレーターを容易に消毒できる。 サポートベースはさらに、末端サポート部材に取り付けられたカニューレ又は トロカール・スリーブのようなスリーブを含む。スリーブは、用具をその中に受 け入れるための軸方向通路と、スリーブの末端エント近くの軸方向通路内に取り 付けられた力感知エレメントとを有する。力感知エレメントは、外科手術中に用 具の末端部分によりエレメントに作用する横方向の力を検出するように構成され る。力感知エレメントは装置の残りの末端に取り付けられるので、外科手術の切 り口により又は用具ホルダーに作用する重力及び慣性力によりカニューレに働く 力からこのエレメントは影響されない。位置決め装置により支持される際には外 科手術マニピュレーターはクリノメーターと共に使用でき、ローカル重力場の方 向に対する用具ホルダーの真の方向が求まる。マニピュレーターと共にクリノメ ーター及び力センサーを使用することにより、遠隔操縦ロボット機構に作用する 外部の力に影響されずに、用具端に対して作用する力を外科医が直接感知するよ うな遠隔操縦ロボットシステムを設計するのが容易になる。換言すれば、外科医 は、用具が力感知エレメントに接触している地点においてまるで自分の手が用具 を保持している様に感じるのである。 本発明は、用具シャフトの末端エンドに連結されたエンドエフェクター（例え ば一対の顎部）を有する外科手術用具を保持し操作するのに特に有効である。こ のために、用具ホルダーはさらにアクチュエーター・ドライバーを含み、これは 用具上のエンドエフェクターと係合できるインターフェースを備える。アクチュ エーター・ドライバーはカップリングを含み、このカップリングは、ドライバー の一部をサポートベースに対して軸方向に移動させるためのドライブアセンブリ に、ドライバーを連結し、それにより、用具のエンドエフェクターを作動させる 。好適な構成では、カップリングは同心螺旋アクチュエーターであり、ドライブ モーターの回転をエンドエフェクター・アクチュエーターの軸方向の運動に変換 する。螺旋アクチュエーターの対称設計ゆえに、ドライブモーターにより与えら れる作動力は用具に対して如何なる有効な側面負荷をも発生せず、このことによ り、用具の軸方向運動や回転のような他の自由度との摩擦連結が避けられる。 本発明の別の態様では、用具は、基部エンド及び末端エンドを有する延長シャ フトと、シャフトから径方向に基部及び末端エンド間に延在する突起を有する装 着手段とを含む。用具ホルダーはサポートを含み、サポートは、用具シャフトを 受け入れる軸方向通路を備えた本体と、突起を受け入れるための軸方向通路に連 通した第１穴とを有する。第２穴は本体において第１穴まで横方向に切り込まれ て連通し、突起が第２穴内で回転できる。外科手術の間に用具が偶然に捻られて 用具ホルダーから外れないようにするため、ホルダーはさらに本体に連結された ロック手段を含み、このロック手段は第２穴内で突起を自動的にロックし、それ により、用具を用具ホルダーに開放可能にロックする。 好適な構成では、装着手段の突起は、用具シャフトから外方向に延在する一対 の対向アーム（例えば装着ピン）を含む。第１穴は軸方向に延びたスロットであ り、これは装着ピンを受け入れる。第２穴は垂直ロックスロットであり、これは 軸方向スロットに整列した第１部分と、用具サポートの本体の回りを周方向に延 在する第２部分とを有する。この構成により、装着ピンは軸方向スロットをスラ イドしてロックスロット内に回転でき、用具をホルダーに取り付けられる。用具 は、同じ２工程を逆の順に行うことにより外すことができる。このツイスト−ロ ック動作により、外科手術中に外科医は種々の用具を用具ホルダーに迅速に嵌め たり外したりできる。 好ましくは、ロック手段は、装着ピンを用具ホルダーにロックするための開放 可能ラッチアセンブリから成る。ラッチアセンブリはラッチに連結されたバネ負 荷プランジャを含み、これは装着ピンをロックスロット内に捕獲することにより 用具を適所に正常にロックする。プランジャは用具ホルダーから外方向に延在す るボタンを有し、このボタンはラッチをロックスロットから出すためのものであ る。このボタンはマニュアルで又は自動的に押すことができ、外科医が用具に容 易にアクセスできるとき装着ピンを開放して用具を取り替え可能にする。 本発明は、小さな経皮貫通で体空洞（例えば腹部又は胸部空洞）内に導入する よう構成された内視鏡用具を開放可能に保持するのに特に有効である。このため に、好ましくは用具は、体空洞内で組織構造と係合する末端エンドと連結したエ ンドエフェクター（例えば一対の顎部）を含む。エンドエフェクターを作動する ため、用具はアクチュエーターピンのような第２のアーム対を有し、これはシャ フトから横方向に延在しエンドエフェクターに作動連結する。好ましくは、アク チュエーターピンはシャフトに対して軸方向に変位できてエンドエフェクターを 作動する（例えば顎部を開閉する）。用具ホルダーはさらに、エンドエフェクタ ーを作動するための外部ドライバーとアクチュエーターアームに開放可能に連結 したアクチュエータードライバーを含む。好ましくは、アクチュエータードライ バーは、用具サポートについて説明したのと同様の横方向スロットを備えたツイ スト−ロックインターフェースを含み、用具サポートとアクチュエータードライ バーの両方に同時に用具を嵌めたり外したりできる。 本発明の他の特徴や利点は以下の記載から明らかとなり、好適実施態様が添付 図面に関連して詳細に述べられる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明によるマニピュレーターアセンブリに装着されたロボット内視 鏡外科手術用具の部分断面立面図である。 図１Ａは、図１のマニピュレーターアセンブリの部分断面立面図であり、用具 ホルダーがアセンブリの残りの部分から取り除かれているのを示す。 図２Ａと図２Ｂは、それぞれ図１の外科手術用具の拡大された側断面図と前面 断面図である。 図３Ａと図３Ｂは、それぞれ用具サポートとアクチュエーターピンキャッチの 斜視図であり、外科手術用具をマニピュレーターアセンブリに開放可能に装着す るものである。 図４は、図３Ａと図３Ｂの用具サポートとアクチュエーターピンキャッチ内に 装着された外科手術用具の前面立面図である。 図５は、図３Ｂのアクチュエーターピンキャッチを軸方向に移動させるための アクチュエータードライバーの前面立面図である。 図６Ａと図６Ｂは、図５のアクチュエーターキャリッジアセンブリと螺旋アク チュエーターの拡大断面図である。 図７は、図１のマニピュレーターアセンブリのフレームの一部の拡大詳細図で あり、フレームからシャフトを取り外すための連結機構を示す。 図８は、図３Ａの用具サポートの部分断面図であり、本発明によるツイストロ ックインターフェースのためのロック機構を示す。 図９は、図１のマニピュレーターアセンブリを保持するためのリモート中心位 置決め器の立面図である。 好適実施態様の説明 図面を詳細に参照すると、同じ番号は同じ要素を示しており、マニピュレータ ーアセンブリ２が本発明の原理に従って描かれている。一般に、マニピュレータ ーアセンブリ２は、ベース６に取り外し可能に装着された用具ホルダー４と、用 具ホルダー４に開放可能に連結された外科手術用具１４を操作するためのドライ ブアセンブリ７とを含む。 図１を参照すると、ベース６は、基部及び末端の長サポート部材１７、１９を 有するフレーム１６と、ベアリング２２を介してサポート部材１７、１９に回転 可能に連結された第１及び第２ボールスプラインシャフト１８、２０とから成る 。以下に詳細に述べるように（図９参照）、フレーム１６はさらに、マニピュレ ーターアセンブリ２をリモート中心位置決め器３００に取り付けるためのサポー トブラケット２４を含む。ドライブアセンブリ７は第１、第２及び第３ドライブ ８、１０、１２を含み、これらはフレーム１６に装着され外科手術用具１４に三 自由度を与えるように構成される。好適実施態様では、第１ドライブ８は用具１ ４をそれ自身の軸を中心として回転させ、第２ドライブ１０は用具１４の末端の エンドエフェクター１２０を作動させ、そして第３ドライブ１２は用具１４をフ レーム１６に対して軸方向に変位させる。もちろん、他の構成が可能なことは当 業者には容易に分かるであろう。例えば、アセンブリ２は、外科手術用具１４に 別の自由度（例えば用具手首の回転や屈曲）を与えるための更なるドライブを含 むことができる。 第１ドライブ８はフレーム１６に固定された回転ドライブモーター２６を含み 、この回転ドライブモーター２６は、第１シャフト１８をフレーム１６に対して 回転させるためのドライブベルト２８により第１シャフト１８に連結される。第 ２ドライブ１０はフレーム１６に固定されたグリッパードライブモーター３０を 含み、このモーター３０は、第２シャフト２０をフレーム１６に対して回転させ るためのドライブベルト３２により第２シャフト２０に連結される。第３ドライ ブ１２は垂直ドライブモーター３４を含み、このモーター３４は、用具ホルダー ４をフレーム１６に対して軸方向に変位するためのドライブベルト３６及び２つ のプーリー３８を介して用具ホルダー４に連結される。好ましくは、ドライブモ ーター２６、３０、３４はサーボ制御エレクトロニクス（図示せず）を介してコ ントローラー機構に連結されて、リモート制御で外科手術用具１４を操作するた めの遠隔操縦システムを形成する。患者から遠隔位置にて外科医が入力制御装置 を操作するとき、ドライブモーターは外科医の手の動きに追随する。ドライブモ ーターを制御するための適当な遠隔操縦ロボットシステムは、１９９２年１月２ １日提出の一般譲渡された同時係属出願第０８／８２３，９３２号である「臨場 感を伴った遠隔操作システム及び方法（TELEOPERATOR SYSTEM AND METHOD WITH TELEPRESENCE）」に記載されており、参考のためここに添付する。 好ましくは、上記遠隔操縦ロボットサーボシステムは、少なくとも１０ｈｚの ３ｄＢカットオフ周波数を示すサーボ帯域を有し、システムが外科医の素早い手 の動きに迅速かつ正確に応答できるようにする。このシステムを効果的に操作す るために、用具ホルダー４は相対的に小さな慣性を有し、ドライブモーター２６ 、３０、３４は相対的に小さい比のギヤ又はプーリー連結を有する。 特定の実施態様では、外科手術用具１４は内視鏡用具であり、これは経皮貫通 して腹部又は胸部空洞のような体空洞内に導入するように構成される。この実施 態様では、マニピュレーターアセンブリ２はフレーム１６の末端サポート部材１ ９上のカニューレ５０を支持し、これは内視鏡外科手術処置の間は入口用の切り 口内に配置される（図１ではカニューレ５０は概略的に描かれており、一般には ずっと長いことに留意せよ）。好ましくは、カニューレ５０は、結腸切除やニセ ン・ファンドプリケーション(Nissen fundoplication)のような胸部内視鏡外科 手術に適応した従来の気密トロカールスリーブである。 図１に示されているように、好ましくはカニューレ５０は、カニューレ５０内 の環状ベアリング５４に装着された力感知エレメント５２（例えば歪みゲージ又 は力感知抵抗器）を含む。外科手術中ベアリング５４は用具１４を支持し、用具 が回転し且つベアリング５４の中心穴を通って軸方向に移動できるようにする。 ベアリング５４は、用具１４により与えられる横方向の力を力感知エレメント５ ２に伝え、この力感知エレメント５２は、コントローラー機構に作動連結され、 遠隔操縦ロボットシステムにおいて外科医が保持している入力制御装置（図示せ ず）にこれらの力を伝える。このようにして、外科手術切り口を取り囲む組織の ようなカニューレ５０に作用する力により妨害されることなく、又はマニピュレ ーターアセンブリ２に作用する重力や慣性力により妨害されることなく、用具１ ４に作用する力が検出できる。このことにより、ロボットシステムにおいてマニ ピュレーターアセンブリを使用するのが容易になる。というのは、外科医は用具 １４の端に作用する力を直接感知するからである。もちろん、用具１４の末端エ ンドに作用する重力も力感知エレメント５２により検出される。しかしながら、 これらの力は、用具の直接操作中においても外科医により感知されるものである 。 図１に示されているように、用具ホルダー４はボールスプラインベアリング６ ２、６４を介してシャフト１８、２０上に装着されたシャシー６０を含み、シャ シー６０はシャフト１８、２０に対して軸方向に動くことは出来るがシャフト１ ８、２０と共に回転することは防止される。好ましくは、シャシー６０は、ステ ンレス鋼のように高温消毒工程での膨張に耐える材料から構成されるので、シャ シー６０は外科手術処置の後に消毒できる。シャシー６０は、外科手術用具１４ を受け入れるための中心空洞６６と、シャシー６０から横方向に延在するアーム ６８を含む。アーム６８はドライブベルト３６に固定され、ドライブベルト３６ の回転により用具ホルダー４をシャフト１８、２０に沿って軸方向に移動させる 。 用具ホルダー４はベース６及びドライブモーターに取り外し可能に連結され、 ホルダー４全体を取り外して蒸気、熱圧力、化学薬品などのような従来の方法に より消毒できる。好適な構成では、アーム６８は、回転できドライブベルト３６ からアームを開放するトグルスイッチ６９を含む（図１）。加えて、図１Ａに示 されているように、シャフト１８、２０はベアリング２２に取り外し可能に連結 され、フレーム１６のサポート部材１７、１９からシャフトを軸方向に引っ込め られる。このために、好ましくは末端ベアリング２２は、シャフト１８、２０の 取り外しを可能にするための連結機構を含む。図７に示されているように、末端 サポート部材１９は各末端ベアリング２２内にサポートカラー７１を含み、この 末端ベアリング２２は、シャフト１８、２０の一つに対する通路用の内部穴７２ を備える。各サポートカラー７１は内部溝７３を有し、シャフト１８、２０の各 々はそれらの下端部近くに環状溝７４を有し（図１Ａ参照）、この環状溝７４は 、シャフトがフレーム１６内に適切に装着されると内部溝７３と整列する（図１ ）。バネクリップ７５は各内部溝７３内に置かれ、それぞれのサポートカラー７ １内に各シャフト１８、２０を保持する。バネクリップ７５は切れ目（図示せず ）を有し、シャフトに軸方向の閾値力が働く際にシャフト１８、２０の取り外し を可能にする。 用具ホルダー４をベース６から取り外すため、オペレーターはトグルスイッチ ６９を回転してドライブベルト３６からアーム６８を開放しドライブ８、１０か らドライブベルト２８、３２を取り外す。図１Ａに示されているように、オペレ ーターは用具ホルダー４を保持しシャフト１８、２０を上方に引っ張って、バネ クリップ７５を開放するのに十分な力を与える。シャフト１８、２０は末端ベア リング２２から外れてボールスプラインベアリング６２、６４を介してスライド し、その結果用具ホルダー４はベース６から分離される。本発明は、用具ホルダ ー４をベース６及びドライブアセンブリ７に取り外し可能に連結するための上記 手段に制限されるものでないことは理解すべきである。例えば、外科医が単純に 部材１９を取り外してホルダーを下方にシャフト１８、２０からスライドさせる ように、末端サポート部材１９はフレーム１６の残りの部分と取り外し可能に連 結できる。同様に、基部サポート部材１７をフレーム１６に取り外し可能に連結 できる。あるいは、ドライブモーターは、ベース６に取り外し可能に取り付けら れた別のサーボボックス（図示せず）内に収容できる。この構成では、サーボボ ックスはベース６から取り外されて、ベース６全体がホルダー４と共に消毒でき る。 ベース６の下部（末端サポート部材１９を含む）も、（例えばベース６の下部 を消毒槽に浸すことにより）消毒でき、ホルダー４又は用具１４と接触する部分 を浄化できる。この種の消毒を容易にするために、好ましくはシャフト１８、２ ０は図１に示されているものより幾らか長くし、ベース６の下部（ドライブアセ ンブリ７を含む）をホルダー４及び用具１４から十分に離して配置する。この様 にして、遠隔操縦ロボットシステムで求められるドライブモーター又は電気接続 を損傷することなく、外科手術処置の後に外科手術マニピュレーターを容易に消 毒できる。 用具ホルダー４はさらに、外科手術用具１４をマニピュレーターアセンブリに 開放可能に連結するための用具サポート７０（詳細は図３Ａ参照）を含む。用具 サポート７０は装着ベアリング７４を介してシャシー６０内に回転可能に取り付 けられ、サポート７０及び用具はそこで回転できる。図１に示されているように 、サポート７０は環状リングギア７６と外接し、この環状リングギアの歯は、第 １シャフト１８に装着されたドライブギア７８の歯と噛み合う。ドライブギア７ ８は第１シャフト１８と共に回転するように第１シャフト１８の回りに構成され 、それと共に用具サポート７０と外科手術用具を回転させる。ドライブギア７８ は第１シャフト１８に対して軸方向にも動くよう構成され、用具ホルダー４をフ レーム１６に対して軸方向に移動可能とする。 用具ホルダー４はさらに、軸方向ガイドスロット８２内でシャシー６０のどち らかの側面に移動可能に取り付けられたアクチュエータードライバー８０を含む （詳細は図５を参照）。アクチュエータードライバー８０はリングギア８６を有 する螺旋アクチュエーター８４（詳細は図６Ｂ参照）を含み、このリングギア８ ６は、第２シャフト２０に装着されたグリッパードライブギア８８と噛み合う。 第２シャフト２０が回転することにより、グリッパードライブギア８８が回転し 、それによりシャシー６０内でリングギア８６及び螺旋アクチュエーター８４を 回転させる。アクチュエータードライバー８０はさらに、外科手術用具１４のエ ンドエフェクターアクチュエーターを用具ホルダー４に開放可能に連結するため のアクチュエーターキャリッジアセンブリ９０（詳細は図６Ａ参照）を含む（図 ２参照）。以下において更に詳細に述べるように、キャリッジアセンブリ９０は 螺旋アクチュエーター８４及びシャシー６０内に装着され、螺旋アクチュエータ ー８４が回転することに応じてキャリッジアセンブリ９０がシャシー６０に対し て軸方向に移動する。 図２Ａ及び図２Ｂには、遠隔操縦ロボット外科手術のためのマニピュレーター アセンブリ２のようなモーター駆動マニピュレーターにより操作できる内視鏡外 科手術用具１４の特定の実施例が示される。外科手術用具１４は、経皮貫通を通 して体腔内に送るのに適した従来の種々の内視鏡用具（例えば組織把持器、針ド ライバー、マイクロ鋏、電気メス解剖用具など）とできる。好適実施態様では、 用具１４は、基部エンド１０２、末端エンド１０４及びそれらの間の長手方向軸 １０６を有するシャフト１００を含む組織把持器である。刻み付きハンドル１１ ４がシャフト１００の基部エンド１０２に取り付けられ、用具１４の操作を容易 にする。 好ましくは、シャフト１００は２〜１０ｍｍの範囲（通常は４〜８ｍｍ）の外 径を有するステンレス鋼管であり、２〜１５ｍｍの範囲の内径を有するカニュー レ内に嵌まる。シャフトもまた患者の経皮切り口を通して直接導入される。シャ フト１００は、腹部のような体腔内の目標場所にとどき且つ体腔から十分に延び るような長さに設定され、外科手術用具１４を容易に操作できるようにする。よ って、シャフト１００は少なくとも１０〜４０ｃｍの間、好ましくは１７〜３０ ｃｍの間とすべきである。図面ではシャフト１００は円形の断面形状を有して示 されているが、その他矩形、三角形、楕円または溝状の断面形状とできる。 特定の構成では、シャフト１００は、用具サポート７０及びマニピュレーター アセンブリ２の第１ドライブ８に対して開放可能に外科手術用具１４を連結する ための装着手段を含む。好適実施態様では、装着手段はシャフト１００から横方 向外側に延在する１対の対向装着ピン１１６から成る。装着ピン１１６はシャフ ト１００にしっかりと接続され、以下で詳細に説明するように用具サポート７０ 上のツイスト−ロック・インターフェースと係合するのに適している。本発明は 一対の対向ピンに限定されるものではなく、装着手段には一つの装着ピン又はシ ャフトの周囲に延在する複数のピンを含み得ることも分かる。その他、ピン１１ ６はもし望めば球状や環状のような様々な別の形状を有し得る。 用具１４はエンドエフェクター１２０を含み、これは末端エンド１０４から延 在し、腹腔鏡外科手術の間、腹部のような患者の組織構造に係合する。好適実施 態様では、エンドエフェクター１２０は１対の顎部１２２、１２４を含み、これ らは開閉位置間で移動可能で血管を掴んだり、縫合用縫糸を保持したりする。好 ましくは、顎部１２２、１２４は横方向溝又は対向表面上に別の構造特徴（図示 せず）を有し、組織構造を掴むのを容易にする。顎部１２２、１２４により組織 を損傷するのを避けるために、顎部は、顎部１２２、１２４を包むゴム製のエラ ストマースリーブ、フォーム又は外科手術ガーゼのような非外傷性手段（図示せ ず）をも含む。 顎部１２２、１２４を開閉位置間で移動させるために、用具１４はエンドエフ ェクターアクチュエーターを含み、これはアクチュエータードライバー８０及び マニピュレーターアセンブリ２の第２ドライブ１０に開放可能に連結される（図 ４参照）。好適実施態様では、エンドエフェクターアクチュエーターは一対の対 向アクチュエーターピン１３２を含み、これらのピンはシャフト１００内で軸方 向に延在するスロット１３４から横方向に突出している。アクチュエーターピン １３２は長ロッド１３６に連結され、この長ロッドはシャフト１００の内腔１３ ８内にスライド可能に配置される。アクチュエーターピン１３２はスロット１３ ４内でスライド可能であり、そのため、ロッド１３６はシャフト１００及び装着 ピン１１６に対して軸方向に移動可能であり従来技術のように顎部１２２、１２ ４を開閉する。長ロッド１３６は、シャフト１００内の内腔１４２内に配置され た基部部分１４０を有し、アクチュエーターピン１３２が横方向に動くのを防ぎ 、外科手術処置の間、ロッド１３６がシャフト１００内で一般に中心に確実に残 るようにする。 好ましくは、顎部１２２、１２４は環状圧縮バネ１４４により閉位置に置かれ 、この環状圧縮バネはシャフト１００内においてアクチュエーターピン１３２と シャフト１００の内面に固定された環状ディスク１４６の間に配置される。この ことにより、内視鏡処置の間、外科手術チームはカニューレ５０内に組織を突き 刺すことなく、又は周囲の組織を損傷することなく、カニューレ５０（又は他の タイプの経皮貫通）を通って体腔内に顎部１２２、１２４を導入できる。 図３Ａ、図３Ｂ、図４にはツイストロック機構が示されており、これは外科手 術用具１４をマニピュレーターアセンブリ２に開放可能に接続し、内視鏡外科手 術処置の間、異なる用具を素早く交換できるようになっている。図３Ａに示され ているように、用具サポート７０は環状カラー２００を含み、これは外科手術用 具１４のシャフト１００を受け入れるための中心穴２０２を定める。カラー２０ ０はさらに軸方向に延在し穴２０２と連通したスロット２０４を定め、このスロ ットは、装着を可能にし且つ用具１４のアクチュエーターピン１１６、１３２が それを通ってスライドできるようなサイズにされる（図４参照）。２つのロック スロット２０６が横断角度（好ましくは９０°）にて環状カラー２００内に軸方 向延在スロット２０４まで切り込まれる（ロックスロットのうちの一つだけが図 ３Ａには示されている）。以下で議論するように、ロックスロット２０６は環状 カラー２００の中心近くにてスロット２０４と交差し、穴２０２の周囲（好まし くは約９０°）に延在し両方の装着ピン１１６がそれを介して回転できる。 図３Ａ、図８に示されているように、用具サポート７０はさらに、装着ピン１ １６をロックスロット２０６内にロックするための手段を含み、それにより、外 科手術中に用具が偶然に捻られて用具サポート７０から外れることはない。好ま しくは、図３Ａに示されているように、ロック手段はプランジャ２１０を有する ラッチアセンブリを含み、このプランジャがカラー２００の穴２１２内にスライ ド可能に配置される。プランジャ２１０はＬ型ラッチ２１３を含み、このＬ型ラ ッチは、穴２１２を通って延在するロッド２１５により開放ボタン２１４に連結 される。プランジャ２１０は第１位置と第２位置の間で移動可能である。この第 １位置では、ラッチ２１３はロックスロット２０６内に配置されて装着ピン１１ ６はそれを通して自由に回転でき、上記第２位置では、ラッチ２１３はロックス ロット２０６の一つ内に少なくとも部分的に配置されて装着ピン１１６が回転す るのを防ぐ。好ましくは、ラッチ２１３は圧縮バネ２１６により第２位置、即ち ロック位置に置かれる。 外科医によるマニュアル操作又はベース６による自動操作のためのボタン２１ ４が、サポート７０の上面に設けられる。好ましくは、用具ホルダー４がその最 も基部の位置に動かされたとき（図１参照）、フレーム１６の基部サポート部材 １７は開放スイッチ２１４を押し下げてラッチ２１３を第１位置即ち開放位置に 移動させる。この構成により、用具ホルダー４が最も基部の位置にあり用具１４ のシャフト１００が容易にアクセス可能なときにのみ、用具を交換できる。加え て、このことにより、用具の末端がカニューレ５０に貫通して体腔内にあるとき 用具が偶然に開放されることが防げる。 交差する軸方向スロット及びロックスロット２０４、２０６は、外科手術用具 １４の装着ピン１１６を用具ホルダー４に開放可能に連結するためのインターフ ェースを形成する。図４に示されるように、用具１４を挿入するために、外科医 は装着ピン１１６を軸方向スロット２０４に整列させ、装着ピン１１６がロック スロット２０６に整列するまで環状カラー２００の穴２０２を通して用具をスラ イドさせる。それから、用具はロックスロット２０６を通して十分なだけ（好ま しくは約１／４回転）回転され、ピンが軸方向スロット２０４にもはや整列しな いようにする。用具１４が末端に移動すると、スイッチ２１４が開放され（図１ ）、ラッチ２１３がロックスロット２０６内に移動し、装着ピン１１６が回転し 戻り軸方向スロット２０４に整列することを防ぎ、用具１４が用具サポート７０ に固定される。一つの装着ピンを上記構成と共に用いて外科手術用具をサポート にロックできることに留意すべきである。しかしながら、２つの対向ピンが好ま しい。というのは、この構成によりロックスロット２０６の内面に作用する捩り 力が減じられるからである。 好ましくは、図８に示されているように、ロック手段はカラー２００内に配置 されたボール止め金２１７を含む。ボール止め金２１７はバネ２１８によりロッ クスロット２０６の一つ内上方に置かれる。ボール止め金２１７は、軸方向スロ ット２０４に整列した位置から約９０°回転した位置に装着ピン１１６を一時的 に捕獲する働きをする。このことにより、用具１４が用具ホルダー内にツイスト された際、装着ピンが完全に回転されて適切な位置におかれる（即ちラッチ２１ ３から離れる）。さもなければ、スイッチ２１４が開放された際、ラッチ２１３ が装着ピン２１６と係合してラッチがロック位置に完全に移動することが出来な くなり、それにより外科手術の間に用具１４が偶然外れる可能性が生じてしまう 。 図３Ｂ、図４、図５に示されているように、用具ホルダー４のアクチュエータ ードライバー８０はさらに、用具１４のアクチュエーターピン１３２を開放可能 に保持し移動させるためのアクチュエーターピンキャッチ２２０を含む。アクチ ュエーターピンキャッチ２２０は用具サポート７０と同様に構成され（図３Ａ） 、環状カラー２２２を含み、この環状カラーは、シャフト１００を受け入れる穴 ２２４及びアクチュエーターピン１３２を受け入れる軸方向延在スロット２２６ を定める。装着ピンに関して上記議論したように、ロックスロット２２８は９０ °の角度にてアクチュエーターピンキャッチ２２０内に切り込まれ、アクチュエ ーターピンはロックスロット内に回転できアクチュエーターピン１３２をアクチ ュエータードライバー６６に連結する。アクチュエーターピン１３２は装着ピン １１６の末端に位置するので（好ましくは用具はまず顎部が挿入される）、スロ ット２２６はカラー２２２を通って完全に延在する必要はない。もちろん、アク チュエーターピン１３２及び装着ピン１１６は、もし望めば装着ピンがアクチュ エーターピンの末端にくるように逆にできる。 図６Ａを参照すると、アクチュエーターピンキャッチ２２０はアクチュエータ ーキャリッジアセンブリ９０内のボールベアリング２３０に回転可能に取り付け られる。ベアリング２３０により、ピンキャッチ２２０は軸方向の相対的な運動 を防ぎつつキャリッジアセンブリ９０内で自由に回転できる。よって、用具１４ が第１ドライブ８により回転される際、アクチュエーターピン１３２はキャリッ ジアセンブリ９０内で回転する。キャリッジアセンブリ９０はさらに、一対の内 部ローラー２３６及び一対の外部ローラー２３８を回転可能に支持するための２ 組の心棒２３２を含む。図１に示されているように、外部ローラー２３８はシャ シー６０の軸方向ガイドスロット８２内にスライド可能に配置され、キャリッジ アセンブリ９０がシャシー６０に対して回転するのを防ぐ。内部及び外部ローラ ー２３６、２３８は螺旋アクチュエーター８４及び用具ホルダー４のシャシー６ ０と協働してホルダーに対して軸方向に移動し、それにより、ピンキャッチ２２ ０及びアクチュエーターピン１３２をそれらと共に用具１４のシャフト１００に 対して軸方向に移動させる（上述のようにこのシャフトは顎部１２２、１２４を 作動させる）。 図６Ｂに示されているように、螺旋アクチュエーター８４は、キャリッジアセ ンブリ９０及び外科手術用具１４を受け入れる中心穴２４０と、２つの対向螺旋 溝２４２、２４４を含み、これらの溝の各々は螺旋アクチュエーター８４の周囲 に延在し（好ましくは１８０°より僅かに小さく）て図５に示されるようにキャ リッジアセンブリ９０の内部ローラー２３６を受け入れる。シャシー６０の軸方 向ガイドスロット８２内に拘束された外部ローラー２３８により、螺旋アクチュ エーター８４が回転することでキャリッジアセンブリ９０（及びアクチュエータ ーピンキャッチ２２０）が回転の感度に依存して上下に移動する。螺旋アクチュ エーター８４の対称的な設計ゆえに、第２ドライバー１０により作用する作動力 は用具１４の如何なる効果的な側面負荷も発生させず、このことにより、軸方向 （第３ドライバー１２）及び回転（第１ドライバー）のような他の自由度との摩 擦連結が避けられる。好適実施態様では、螺旋溝２４２、２４４のピッチは、機 構が容易に後方駆動できるように設定され、位置サーボ遠隔操作システムにおい て掴み力を感知することが可能となる。 図３Ａ、図３Ｂに示されるように、用具ホルダー４はさらに、用具サポート７ ０に固定された一対の軸方向ガイドピン２５０、２５２を含む。アクチュエータ ーピンキャッチ２２０は、ガイドピン２５０、２５２を受け入れる一対の開口２ ５４、２５６を有する。ガイドピン２５０、２５２は、ピンキャッチ２２０とサ ポート７０の間での相対的な回転を防ぎ（その結果、アクチュエーター及び装着 ピン１１６、１３２は両方とも用具と共に回転できる）、そして互いに相対的な 軸方向の運動を可能にする（その結果、エンドエフェクター１２０はアクチュエ ーターピン１３２の軸方向移動により作動され得る）。 図９はリモート中心位置決め器３００の立面図であり、これは患者の上でマニ ピュレーターアセンブリ２を支持するのに用いることができる（サポートマニピ ュレーター２は図８には示されていないことに留意）。リモート中心位置決め器 ３００はマニピュレーターアセンブリ２に対して２自由度を与え、入り口切り口 に一致する地点３０８の回りに回転するよう拘束する。好ましくは、地点３０８ はカニューレ５０内のベアリング５４のほぼ中心となる（図１）。リモート中心 位置決め器３００の更に完全な説明は、一般譲渡された同時係属出願第０８／０ ６２，４０４号、１９９３年５月１４日提出、「リモート中心位置決め器」に記 載されており、参考のためここに添付する。 第１リンク手段は参照番号３２１により一般的に示され、平行四辺形の形式の 第２リンクは参照番号３２３により示される。第１リンク手段はベースプレート 上に旋回自在に装着されてｘ−ｘ軸の回りを回転する。第２リンク手段は第１リ ンク手段に旋回自在に接続され、第１リンクと平行な面内を移動するよう適合さ れる。５つのリンク部材（その延長部を含む）３１１、３１２、３１３、３１４ 、３１５は、ピボット継ぎ手３１６−３２０と共に接続される。エレメント３１ ３の一部は平行四辺形リンクのピボット３２０を越えて延在する。平行四辺形リ ンクは、リンク部材３１３において操作エンドを有し、リンク部材３１２におい て駆動エンドを有する。後に望まれるように、延長されたエレメント３１３は、 外科手術用具、又はマニピュレーターアセンブリ２のサポートブラケット２４の ような他の装置を支持できる。ピボット継ぎ手により、リンク部材を含む平面内 でのみリンク部材の相対的な運動が可能となる。 平行四辺形リンクは、対応するリンク部材３１４、３１５及びリンク部材３１ ２、３１３により形成される。平行四辺形のリンク部材３１４、３１５の部分は 、平行四辺形の部材３１２、３１３の部分と同じ長さである。これらの部材は平 行四辺形内で共に接続され、それらの部材により形成される平面内でのみ相対的 な運動を行う。参照番号３２２によリ一般に示された回転自在継ぎ手は、適当な ベース３２４に接続される。回転自在継ぎ手３２２は、ベースサポート手段３２ ４に固定装着するのに適応したベースプレート３２６上に取り付けられる。ピボ ットプレート３２８は、例えばピボット３３０、３３２において適当な手段によ りベースプレート３２６に旋回自在に取り付けられる。よって、ピボットプレー ト３２８は所望の角度θ２だけ軸ｘ−ｘの回りを回転できる。これは、マニュア ルまたは適当なピボットドライブモーター３３４により行うことができる。 第１リンクは、回転自在継ぎ手３２２のピボットプレート３２８上に旋回自在 に取り付けられる。リンクエレメント３１１、３１２及びリンク部材は相対的に 固くて曲がらず、そのため外科手術で用いられる用具を適切に支持できる。アル ミニウムや他の金属製のロッドはそのようなリンクとして有効である。リンクエ レメント３１１、３１２はベースプレート３２８上に旋回自在に取り付けられ、 ピボット３３６、３３８により回転自在継ぎ手に対して回転する。少なくとも一 つのピボット３３６、３３８が、回転のその軸がｘ−ｘ軸に垂直となり且つｘ− ｘ軸と交差するように、位置決めされる。移動はマニュアルでも行えるし、リン クドライブモーター３４０を用いても行える。第１リンクもまた、リンクエレメ ント３１１、３１２、ピボット３１６、３１８によりそれらに接続されたリンク 部材３１５の部分、及びベースプレート３２８により形成された平行四辺形の形 式の形状とされる。よって、リンク部材３１５の一つは、第１及び第２リンク手 段３２１、３２３の両方において使用される。リンクエレメント３１２はまた、 第１及び第２リンク手段３２１、３２３の両方の共通リンクを形成する。本発明 に従い、リンクエレメント３１１が回転する際、及び／又はピボットプレート３ ２８が軸ｘ−ｘの回りを回転する際、上記実施態様の装置により球回転のリモー ト中心３０８が与えられる。よって、エレメント３１３のエンドは所望の角度θ １及びθ２だけ移動でき、またはそれ自身の軸の回りに回転できる一方、回転の リモート中心は同じ配置のままである。 図９には、リモート中心位置決め器３００のベースに取り付けられたクリノメ ーター３５０も示されている。リモート中心位置決め器は、実行される特定の外 科手術に依存して、垂直に対して任意の方向に取り付けることができ、クリノメ ーター３５０はこの方向を測定するのに用いることができる。測定された方向は 、遠隔操縦ロボットシステムを制御するのに必要なサーボ制御信号を計算して実 行するのに用いることができ、外科医がシステム機構に作用する重力を感じない ようにする。 本発明の精神を逸脱することなく他の人により改変及び変更は為し得る。例え ば、本発明は内視鏡外科手術に制限されないことを理解すべきである。実際、遠 隔操縦ロボット制御機構に従った用具ホルダー４は特にオープン外科手術処置の 間有効であり、異なる部屋又は完全に違う病院のような遠隔場所から外科医が手 術するのを可能にする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 外科手術用具を操作するための装置であって、 表面に固定できるサポートベースと、 前記サポートベース上に移動可能に装着され、且つ、外科手術用具を開放可能 に保持するよう適応した用具ホルダーであって、 本体と、 前記本体に移動可能に装着され、且つ、外科手術用具と係合可能なインターフ ェースを有して用具を前記用具ホルダーに開放可能に装着する用具サポートとを 含む、前記用具ホルダーと、 前記用具ホルダーに作動連結して前記用具に少なくとも二自由度を与えるドラ イブアセンブリであって、 前記用具サポートを移動するよう作動接続された第１制御可能モーターと、 前記サポートベースに対して前記用具ホルダー本体を移動するよう作動接続さ れた第２制御可能モーターとを含む、前記ドライブアセンブリと、 前記用具ホルダーを前記サポートベース及び前記ドライブアセンブリに取り外 し可能に取り付けるための連結手段とを含む、前記外科手術用具を操作するため の装置。 ２． 前記用具サポートは前記本体に回転自在に装着され、前記第１制御可能モ ーターにより前記用具サポートが回転され、それにより前記用具を前記本体に対 して回転させる、請求項１記載の装置。 ３． 前記サポートベースは一定の間隔をあけた第１及び第２サポートシャフト を含み、前記用具ホルダーは第１及び第２サポートシャフトにそれぞれスライド 可能に装着された第１及び第２マウントを含む、請求項１記載の装置。 ４． 前記用具ホルダー本体はさらに、前記第２制御可能モーターに取り外し可 能に連結されたアームを含み、該第２制御可能モーターは、前記第１及び第２サ ポートシャフトに沿って前記第１及び第２マウントを軸方向に移動させることに より前記用具を軸方向に移動させる、請求項３記載の装置。 ５． 前記サポートベースは、末端及び基部の長サポート部材を有するフレーム を含み、前記第１及び第２シャフトは各々前記末端及び基部のサポート部材内に それぞれ回転自在に支持された第１及び第２エンドを有する、請求項４記載の装 置。 ６． 前記連結手段は分離手段を含み、該分離手段は、前記一定間隔をあけたサ ポートシャフトを前記サポートベースから離して前記用具ホルダーが前記サポー トベース及び前記ドライブアセンブリから取り外されることを可能にする、請求 項５記載の装置。 ７． 前記分離手段は、一定間隔をあけたサポートシャフトの各々において環状 溝を含み、また、前記環状溝に連通した前記マウントの各々において内部溝を含 み、前記分離手段はさらに前記環状溝及び内部溝内に位置するバネクリップを含 み、前記シャフトが前記マウントに対して軸方向に移動するのを防ぎ、前記バネ クリップは、軸方向の閾値力が前記シャフトに作用すると前記シャフトを前記マ ウントから開放させるための開口を備える、請求項６記載の装置。 ８． 外科手術用具はエンドエフェクターと移動自在なエンドエフェクターアク チュエーターとを含み、前記用具ホルダーはさらに移動自在なアクチュエーター ドライバーを含み、該アクチュエータードライバーは、前記本体上に装着され、 且つ、外科手術用具のエンドエフェクターアクチュエーターに係合可能な第２イ ンターフェースを備える、請求項３記載の装置。 ９． 前記ドライブアセンブリはさらに前記サポートベースに作動接続された第 ３制御可能モーターを含み、前記アクチュエータードライバーの少なくとも一部 を前記サポートベースに対して移動させて、それにより用具のエンドエフェクタ ーを作動させる、請求項８記載の装置。 １０． 前記第１及び第２サポートシャフトは、前記ベースフレーム上に回転自 在に装着され、前記第１及び第２制御可能モーターは、前記第１及び第２サポー トシャフトにそれぞれ作動連結されて前記シャフトを回転させる、請求項９記載 の装置。 １１． ロボット制御機構に連結されたドライブアセンブリにより駆動されるよ う適応された用具ホルダーであって、該ロボット制御機構は、軸方向に固定され た装着手段を備えたシャフトと、エンドエフェクターと、移動自在なエンドエフ ェクターアクチュエーターとを有するタイプの外科手術用具を操作し、用具ホル ダーは、 前記用具を受け入れるための軸方向通路と、前記本体をドライブアセンブリに 移動自在に連結するための少なくとも一つのマウントとを有する本体、 軸方向通路と第１インターフェースとを有する用具サポートであって、軸方向 通路は、前記用具を受け入れるものであり、第１インターフェースは、用具の軸 方向に固定された装着手段に係合可能で用具を前記用具ホルダーに開放可能に装 着するものであり、前記用具サポートは、前記本体に回転自在に連結され、且つ 、前記用具サポートをドライブアセンブリに接続して前記用具を回転するよう構 成された第１カップリングを備える、前記用具サポート、及び 前記用具を受け入れるための軸方向通路と、用具のエンドエフェクターアクチ ュエーターに係合可能な第２インターフェースと、前記アクチュエータードライ バーをドライブアセンブリに接続するための第２カップリングとを有するアクチ ュエータードライバーであって、さらに、第２カップリングの回転運動を前記本 体に対する第２インターフェースの軸方向変位に変換して用具のエンドエフェク ターを作動させるための手段を含む前記アクチュエータードライバー、 を含む前記用具ホルダー。 １２． 前記変換手段は、前記本体に回転自在に装着された第１部分と、前記本 体に対して軸方向に移動可能な第２部分とを含み、前記第１部分が回転すること により前記第２部分及びそれと共に第２インターフェースを軸方向に変位させる ように、前記第１部分が前記第２部分に連結される、請求項１１記載の用具ホル ダー。 １３． 前記第２カップリングは環状ギア部材であり、該環状ギア部材は、モー ターシャフトに連結するよう構成され前記アクチュエータードライバーの前記第 １部分を回転させる、請求項１２記載の用具ホルダー。 １４． 前記アクチュエータードライバーの前記第２部分は、前記本体に移動自 在に装着されたキャリッジアセンブリと、前記用具の前記エンドエフェクターア クチュエーターに開放可能に連結され且つ前記アクチュエーターキャリッジアセ ンブリに回転自在に連結された環状カラーとを含む、請求項１２記載の用具ホル ダー。 １５． 前記本体は対向する軸方向スロットを含み、前記キャリッジアセンブリ は、前記軸方向スロット内に配置された第１対の回転自在部材を含み、前記アク チュエーターキャリッジアセンブリが前記用具ホルダーに対して回転するのを防 ぎ、前記ホルダーに対する軸方向の移動を可能にする、請求項１４記載の用具ホ ルダー。 １６． 前記キャリッジアセンブリはさらに、前記第１対の回転自在部材から半 径方向内側に配置された第２対の回転自在部材を含み、前記アクチュエータード ライバーの前記第１部分は、前記第２対の回転自在部材を受け入れるための一対 の螺旋スロットを備えた同心螺旋アクチュエーターを含み、そのため前記螺旋ア クチュエーターの回転により前記キャリッジアセンブリと前記環状カラーが前記 用具ホルダーに対して変位させられる、請求項１５記載の用具ホルダー。 １７． 前記第１カップリングは環状ギア部材を含み、該環状ギア部材は、モー ターシャフトに連結して前記用具サポートを回転させるよう構成される、請求項 １１記載の用具ホルダー。 １８． 末端及び基部のエンド部分を備えたシャフトを有するタイプの外科手術 用具を操作するためにコントローラーによりロボット駆動されるよう適応された マニピュレーターアセンブリであって、 表面に固定可能なサポートベース、 前記ベースに移動自在に連結され、且つ、外科手術用具を開放可能に保持する ためのマウントを有する用具ホルダー、 用具に少なくとも二自由度を与えるため前記用具ホルダーに作動連結されるド ライブアセンブリ、 前記用具ホルダー及び前記ドライブアセンブリの末端の前記サポートベースに 装着されたスリーブであって、用具のシャフトを受け入れるための軸方向通路を 有する前記スリーブ、及び 前記スリーブに連結され、用具シャフトの末端エンド部分により前記スリーブ に伝えられる横方向の力を検出するための力感知エレメントであって、前記横方 向の力を表す信号をコントローラーに伝送するようにコントローラーに作動連結 される前記力感知エレメント、 を含む前記マニピュレーターアセンブリ。 １９． 前記スリーブ内に装着されたベアリングをさらに含んで前記用具シャフ トを前記スリーブ内で回転自在かつスライド自在に支持し、前記力感知エレメン トは前記ベアリングに連結されて用具シャフトの末端エンド部分により前記ベア リングに伝えられる横方向の力を検出する、請求項１８記載のマニピュレーター アセンブリ。 ２０． 前記力感知エレメントは少なくとも一つのひずみゲージを含む、請求項 １８記載のマニピュレーターアセンブリ。 ２１． 前記力感知エレメントは少なくとも一つの力感知抵抗器を含む、請求項 １８記載のマニピュレーターアセンブリ。 ２２． 前記スリーブは、患者の経皮貫通を通して導入するよう構成された末端 エンドを備えたカニューレであり、前記力感知エレメントは前記末端エンドに隣 接して前記カニューレ内に配置される、請求項１８記載のマニピュレーターアセ ンブリ。 ２３． 前記サポートベースは末端及び基部の長サポート部材を備えたフレーム を含み、前記末端サポート部材は、用具シャフトを受け入れるための開口を有し 、前記用具ホルダーは前記サポート部材間に移動自在に装着され、前記カニュー レは前記末端サポート部材に装着され前記開口と整列される、請求項２２記載の マニピュレーターアセンブリ。 ２４． 外科手術システムであって、 基部エンド及び末端エンドを有する長シャフトと、基部エンドと末端エンドの 中間シャフトから横方向に延在する装着手段とを含む外科手術用具、 外科手術用具を開放可能に保持するための用具ホルダーであって、本体と前記 本体上に移動自在に装着された用具サポートとを含み、該用具サポートは外科手 術用具に係合可能で前記用具ホルダーに用具を開放可能に装着するインターフェ ースを有する、前記用具ホルダー、及び 前記用具に沿った所望の位置において回転の所望の球中心を中心として前記用 具を移動させるための装置、 を含み、該装置は、 前記用具ホルダーを支持するためのベース、 少なくとも第１ロッドを含み、軸を中心として回転するよう前記ベース上に旋 回自在に装着された第１リンクであって、前記用具ホルダーは、用具に沿った球 回転の所望の遠隔中心が前記軸と交差するような位置に前記用具を保持する、前 記第１リンク、及び 少なくとも第２ロッドを含み、前記第２リンクと平行関係の平面内で前記用具 ホルダーを移動させるための前記用具ホルダーに接続された第２リンクであって 、前記第２ロッドが前記軸に対して平行のままであり且つ前記第１ロッドが用具 に対して平行のままであるように、前記第１リンクに旋回自在に接続され、それ により回転の前記球中心が所望の固定位置に維持される、前記第２リンク、 を含む、前記外科手術システム。 ２５． 前記用具ホルダーに作動連結されたドライブアセンブリをさらに含み、 前記用具に少なくとも二自由度を与える、請求項２４記載のシステム。 ２６． 前記ドライブアセンブリが、前記用具サポートを移動するよう作動連結 された第１制御可能モーターと、前記用具ホルダー本体を前記サポートベースに 対して移動させるよう作動連結された第２制御可能モーターとを含む、請求項２ ５記載のシステム。 ２７． 前記用具ホルダーを前記サポートベース及び前記ドライブアセンブリに 取り外し可能に取り付けるためのカップリング手段をさらに含む、請求項２５記 載のシステム。 ２８． 回転の所望の球中心を中心として前記用具を移動させるための前記装置 が、垂直に対して或方位にて表面に固定可能であり、 さらに、前記方位を測定するために前記装置に装着されたクリノメーターを含 む、請求項２４記載のシステム。 ２９． シャフトを含む外科手術用具を開放可能に保持する際使用する装置であ って、前記シャフトは装着手段を有し、前記装着手段は固定され前記シャフトか ら半径方向に延在する突起を形成し、前記装置は、 第１及び第２エンドを有し、且つ、それらの間に前記シャフトを受け入れるた めの軸方向通路を有する本体であって、該本体は、 前記第１エンドにおいて前記突起を受け入れるための前記軸方向通路に連通し た第１形状穴、及び 本体の第１及び第２エンド間において第１穴に対して横方向に連通した第２形 状穴であって、前記突起が前記第２穴内で回転できるように前記シャフトと前記 突起を受け入れるようなサイズを有する前記第２形状穴、 を形成する、前記本体、並びに 前記本体に連結され、前記突起を前記第２穴内にロックするための手段であっ て、それにより用具を本体に開放可能にロックする前記手段、 を含む前記シャフトを含む外科手術用具を開放可能に保持する際使用する装置。 ３０． 前記突起が前記第２穴内で回転できて前記第１穴と整列するように前記 ロック手段を開放するための手段をさらに含み、それにより用具を本体から開放 させる、請求項２９記載の装置。 ３１． 前記ロック手段が、前記本体内において第１位置と第２位置の間に移動 自在に配置されたラッチを有するラッチアセンブリを含み、ここで、第１位置と は前記突起が前記第２穴内で自由に回転する位置であり、第２位置とは前記ラッ チが前記第２穴内での前記突起の回転を部分的に阻止して前記突起が回転して前 記第１穴と整列するのを防ぐ位置である、請求項３０記載の装置。 ３２． 前記用具の前記突起が、前記シャフトから外側に延在する一対の対向ア ームであり、前記第１穴が、前記穴の対向側面上で延在する軸方向延在スロット を含んで前記アームを受け入れる、請求項２９記載の装置。 ３３． 前記第２穴が、第１部分と第２部分を有するスロットであり、該第１部 分は、前記アームを受け入れるための前記軸方向延在スロットと連通しており、 該第２部分は、前記第１部分から周方向に延在し、前記第２穴内での前記アーム の回転を可能にし、それにより前記軸方向延在スロットに対して前記アームをロ ックする、請求項３２記載の装置。 ３４． 外科手術用具であって、 基部エンドと末端エンドとそれらの間の機械的カップリングとを有する長シャ フト、 組織と係合するための末端エンドに連結されたエンドエフェクター、 基部エンド及び末端エンドの間において固定され且つ前記シャフトから横方向 に延在する突起を備えた装着手段、及び シャフトに装着され、且つ、エンドエフェクターを操作するためにエンドエフ ェクターに作動連結された移動自在アクチュエーターであって、外部ドライバー と協働してアクチュエーターを制御可能に移動させるためのカップリング手段を 含み、このカップリング手段は、装着手段から一定間隔離れ且つ装着手段に対し て軸方向に移動可能である、前記移動自在アクチュエーター、 を含む前記外科手術用具。 ３５． 前記カップリング手段が軸方向に変位可能であり、前記カップリング手 段の軸方向変位によりエンドエフェクターが操作される、請求項３４記載の外科 手術用具。 ３６． 前記シャフトが、前記末端エンドから前記末端及び基部エンドの中間点 まで延在する内腔を含み、前記アクチュエーターが、前記内腔内に配置されたリ ンクを含み且つ前記カップリング手段と前記エンドエフェクターを接続し、前記 シャフトが、前記内腔に連通した少なくとも一つの軸方向延在スロットを含む、 請求項３４記載の外科手術用具。 ３７． 前記カップリング手段が、前記リンクと連結し且つ前記軸方向延在スロ ットを通して前記リンクから横方向に延在する少なくとも一つのアクチュエータ ーピンを含み、前記アクチュエーターピンは、外部ドライバー上にインターフェ ースを係合するよう適応され、前記アクチュエーターを外部ドライバーに開放可 能に連結する、請求項３６記載の外科手術用具。 ３８． 外科手術システムであって、 基部エンド及び末端エンドを有する長シャフトと、基部エンドと末端エンドの 中間シャフトから横方向に延在する装着手段とを含む外科手術用具、及び サポートを含む用具ホルダーであって、該サポートは、第１及び第２エンドと それらの間で前記用具シャフトを受け入れるための軸方向通路とを備えた本体を 有する前記用具ホルダー、 を含み、前記本体は、 前記第１エンドにおいて前記突起を受け入れるための前記軸方向通路に連通し た第１形状穴、及び 本体の第１及び第２エンド間において第１穴に対して横方向に連通した第２形 状穴であって、前記突起が前記第２穴内で回転できるように前記シャフトと前記 突起を受け入れるようなサイズを有する前記第２形状穴、 を形成し、 前記サポートはさらに、前記第２穴内で前記突起をロックするための手段を含 み、それにより用具を用具ホルダーに開放可能にロックする、上記外科手術シス テム。 ３９． 基部エンドと、末端エンドと、基部エンド及び末端エンドの間のシャフ トにおいて固定され且つそこから延在する突起を有する装着手段とを備えた外科 手術用具を開放可能に保持するための方法であって、 中心穴とその穴に連通する第１穴を有する用具サポートを与える工程、 突起が第１穴を通ってスライドするように、シャフトをサポートの穴を通して スライドさせる工程、 突起を第１穴に対して横方向に連通した第２穴と整列させる工程、及び 第２穴を通し且つ第１穴から突起を回転させ、穴を通してシャフトがさらに軸 方向に移動するのを防ぎ、それにより用具をサポートに連結する工程、 を含む上記外科手術用具を開放可能に保持するための方法。 ４０． 用具をロックするように第２穴内に突起をロックし、それによりサポー トに対する用具の回転を防ぐ工程をさらに含む、請求項３９記載の方法。