JP7404342B2 - 手動及びロボット制御可能な医療用器具 - Google Patents

Description

本明細書に開示されるシステム及び方法は、医療用器具、より具体的には、手動及びロボットの両方で制御可能であり得る医療用器具を対象とする。

内視鏡検査などの医療処置では、診断及び／又は治療目的で患者の解剖学的構造の内部にアクセスし可視化を行う場合がある。例えば、消化器科、泌尿器科、及び呼吸器科では、医師による、尿管、胃腸管、及び気道（気管支及び細気管支）などの患者の管腔の検査を可能にする医療処置を必要とする。これらの処置の間、内視鏡として知られる細く、可撓性のある管状ツール又は器具を、開口部（自然開口部など）を通して患者に挿入し、その後の診断及び／又は治療を行うために特定された組織部位に向かって前進させる。医療用器具は、解剖学的構造を通じたナビゲーションを容易にするために制御可能かつ関節運動可能であり得る。

本出願は、手動又はロボットのいずれかで操作できる手動及びロボット制御可能な医療用器具に関する。いくつかの実施形態では、第１のモード（手動モード）では、医師又はその他操作者は、医療用器具を物理的に扱い、手動で操作することができる。いくつかの実施形態では、第２のモード（ロボットモード）であるロボットで使用可能な医療用システムは、医療用器具を操作することができる。ロボットモードで操作するとき、医療用器具を、ロボットアーム又はその他器具位置決め装置の端部に位置付けられる器具駆動機構に取り付けることができる。

第１の態様では、遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、細長いシャフトの関節運動を制御するために作動可能な細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤと、を含む、医療用器具が記載される。医療用器具はまた、細長いシャフトの近位端に接続された器具ハンドルを含み、器具ハンドルは器具駆動機構に取り付けられるように構成されている。器具ハンドルは、器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、第１のプーリーアセンブリの回転により第１のプルワイヤが作動し、細長いシャフトの関節運動を引き起こすように、第１のプルワイヤが第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられる、第１のプーリーアセンブリと、第１の手動駆動入力部であって、手動駆動入力部の手動作動が第１のプーリーの回転を引き起こすように、第１のプーリーアセンブリに接続された第１の手動駆動入力部と、第１のロボット駆動入力部と、を含む。第１のロボット駆動入力部は、器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こすように、第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている。

いくつかの実施形態では、医療用器具は、以下の特徴のうちの１つ以上を任意の組み合わせで含むことができる。（ａ）医療用器具は、器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられていないとき、第１の手動駆動入力部の手動作動によって手動制御されるように構成されており、医療用器具は、器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられているとき、第１のロボット駆動入力部のロボット作動によってロボット制御されるように構成されている。（ｂ）第１の手動駆動入力部は、第１のロボット駆動入力部とは別個である。（ｃ）器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられているとき、第１の手動駆動入力部は手動アクセス可能である。（ｄ）第１の手動駆動入力部は、細長いシャフトの手動２方向偏向制御を提供するように構成されており、第１のロボット駆動入力部は、細長いシャフトの４方向偏向制御を提供するように構成されている。（ｅ）第１のプルワイヤは、細長いシャフトの第１の関節運動方向への関節運動を制御するように作動可能であり、第１のプルワイヤは、第１のプーリーアセンブリ上に第１の巻き方向で巻かれており、医療用器具は、細長いシャフト上又はその内部を延在する第２のプルワイヤを更に備え、第２のプルワイヤは、第１の関節運動方向とは反対の第２の関節運動方向への細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能であり、第２のプルワイヤは、第１の巻き方向とは反対の第２の巻き方向で第１のプーリーアセンブリ上に巻かれている。（ｆ）第１のプーリーアセンブリは、基部内に位置付けられている第１のプーリーシャフトと、第１のプーリーシャフト上に位置付けられており、第１のプルワイヤが巻かれている、第１のプーリーと、第１のプーリーシャフト上に位置付けられており、第２のプルワイヤが巻かれている、第２のプーリーと、を含む。（ｇ）第１のプーリー及び第２のプーリーのうち少なくとも一方が、第１のプーリーシャフトに対して複数の異なる回転位置のいずれかで第１のプーリーシャフト上に装着できるように、第１のプーリー及び第２のプーリーのうち少なくとも一方は、第１のプーリーシャフトに対してキー止めされている。（ｈ）第３のプルワイヤは、細長いシャフト上又はその内部を延在し、第３のプルワイヤは、細長いシャフトの第３の関節運動方向への関節運動を制御するように作動可能であり、第４のプルワイヤは、細長いシャフト上又はその内部を延在し、第４のプルワイヤは、第３の関節運動方向とは反対の第４の関節運動方向への細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能であり、器具駆動機構の第２のロボット駆動出力部の回転が第２のプーリーアセンブリの回転を引き起こし、細長いシャフトの第３及び第４への関節運動を制御するように、第２のロボット駆動入力部は、第２のロボット駆動出力部と係合するように構成されている。（ｉ）第１の手動駆動入力部は、第１のプーリーアセンブリに直接結合されている。（ｊ）第１の手動駆動入力部は、第１のプーリーアセンブリにギヤ付きアセンブリによって結合されている。（ｋ）手動ロール入力部は、細長いシャフトの手動ロール制御を提供するように構成されている。（ｌ）ロボットロール入力部は、細長いシャフトのロボットロール制御を提供するように構成されている。（ｍ）第１のプルワイヤは、細長いシャフト内の第１のコイルパイプ内を延在する。（ｎ）第１のプルワイヤ及び第１のコイルパイプは、細長いシャフトのロールを可能にするためのサービスループを含む。（ｏ）サービスループは、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１１０、少なくとも１２０、少なくとも１３０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１７０、少なくとも１８０、少なくとも１９０、少なくとも２００、少なくとも２１０、少なくとも２２０、少なくとも２３０、少なくとも２４０、少なくとも２５０、少なくとも２６０、少なくとも２７０、少なくとも２８０、少なくとも２９０、少なくとも３００、少なくとも３１０、少なくとも３２０、少なくとも３３０、少なくとも３４０、少なくとも３５０、又は少なくとも３６０度の両方の回転方向への細長いシャフトのロールを可能にする。（ｐ）第１のプルワイヤは、第１のプーリーアセンブリ上に巻かれた領域で直径が増加している。（ｑ）器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられると、第１の手動駆動入力部は係合解除される。（ｒ）第１の手動駆動入力部は、レバー、ホイール、及びスライダのうちの少なくとも１つを含む。（ｓ）器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられるとき、器具ハンドルは、器具駆動機構上の駆動出力部の一部のみを覆うように構成されている。及び／又は、（ｔ）第１の手動駆動入力部は枢動系運動を含み、第１のロボット駆動入力部は回転運動を含む。

別の態様では、遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤであって、細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第１のプルワイヤと、細長いシャフトの近位端に接続された器具ハンドルであって、器具駆動機構に取り付けられるように構成されている、器具ハンドルと、を含む、医療用器具が記載される。器具ハンドルは、器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、第１のプルワイヤが第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられる、第１のプーリーアセンブリと、第１のロボット駆動入力部であって、器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こすように、第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第１のロボット駆動入力部と、を含み、第１のプーリーアセンブリと細長いシャフトの遠位端との間に配設された手動偏向プーリーであって、第１のプルワイヤが手動偏向プーリー上に巻かれている、手動偏向プーリーと、手動駆動入力部の作動が第１のプーリーの回転を引き起こすように、手動偏向プーリーに接続された、手動作動されるように構成されている第１の手動駆動入力部と、を含む。

別の態様では、遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤであって、細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第１のプルワイヤと、細長いシャフトの近位端に接続された器具ハンドルであって、器具駆動機構に取り付けられるように構成されている、器具ハンドルと、を含む、医療用器具が記載される。器具ハンドルは、器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、第１のプーリーアセンブリの回転が第１のプルワイヤを作動させて細長いシャフトの関節運動を引き起こすように、第１のプルワイヤが第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられる、第１のプーリーアセンブリと、手動駆動入力部の作動が第１のプーリーの回転を引き起こすように、手動作動されるように構成されている第１のプーリーアセンブリに接続された第１の手動駆動入力部と、第１のプーリーアセンブリに接続された第１のロボット駆動入力部であって、器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こすように、第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第１のロボット駆動入力部と、シャフトロールプーリーに連結された第２のロボット駆動入力部と、第２のロボット駆動入力部の回転が細長いシャフトのロールを引き起こすように、シャフトロールプーリーと係合された細長いシャフト上のカプラーギヤと、を含むことができる。いくつかの実施形態では、細長いシャフトは、器具ハンドルに対して手動でロール可能であるように構成されている。

別の態様では、医療用器具を制御する方法は、医療用器具の器具ハンドル上の手動駆動入力部を手動作動して、医療用器具内のプーリーアセンブリを作動し、医療用器具の細長いシャフトの関節運動を制御することと、器具ハンドルを器具駆動機構に取り付けることと、器具駆動機構を用いて器具ハンドル上のロボット駆動入力部をロボット作動して、プーリーアセンブリの関節運動を引き起こし、医療用器具の細長いシャフトの関節運動を制御することと、を含む。

いくつかの実施形態では、医療用器具は、以下の特徴のうちの１つ以上を任意の組み合わせで含むことができる。（ａ）手動駆動入力部を手動作動することは、手動駆動入力部を手動操作して、医療用器具の細長いシャフトの２方向偏向制御を提供することを含み、ロボット駆動入力部をロボット作動することは、ロボット駆動入力部をロボット操作して、医療用器具の細長いシャフトの４方向偏向制御を提供することを含む。（ｂ）ロボット駆動入力部をロボット作動することは、ロボット駆動入力部をロボット操作して、医療用器具の細長いシャフトのロール制御を提供することを更に含む。（ｃ）ロボット駆動入力部を手動作動することは、細長いシャフトをハンドルに対して手動回転して、細長いシャフトのロール制御を提供することを更に含む。（ｄ）手動駆動入力部は、レバー、ホイール、又はスライダを含む。及び／又は、（ｅ）ロボット駆動入力部は、器具駆動機構上の少なくとも３つのロボット駆動出力部と係合するように構成されている、少なくとも３つのロボット駆動入力部を含む。

別の態様では、ロボット医療用システムは、第１の器具基部と、器具基部から延在する細長いシャフトとを備える、第１の医療用器具を含み、器具基部は、少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部を含む。システムはまた、第２の器具基部と、少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部とを備える、第２の医療用器具を含む。システムはまた、第１の医療用器具の第１の器具基部及び第２の医療用器具の第２の器具基部と係合される器具駆動機構を含む。器具駆動機構は、第１の医療用器具の少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部と係合し、かつそれを駆動するように構成されている少なくとも１つの第１のロボット駆動出力部と、第２の医療用器具の少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部と係合し、かつそれを駆動するように構成されている少なくとも１つの第２のロボット駆動出力部と、を含む。

いくつかの実施形態では、システムは、以下の特徴のうちの１つ以上を任意の組み合わせで含むことができる。（ａ）器具駆動機構は、ロボットアーム上に位置付けられている。（ｂ）ロボットアームは、器具駆動機構を移動させて、第１の医療用器具及び第２の医療用器具を同時に再位置付けするように構成されている。（ｃ）第１の器具基部は、第１の器具基部が器具駆動機構と係合しているときに、少なくとも１つの第２の駆動入力部を露出させるように構成された切欠きを含み、第２の器具基部は、切欠き内に少なくとも部分的に受容されている。（ｄ）少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部は、３つの第１のロボット駆動入力部を含み、少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部は、２つの第２のロボット駆動入力部を含む。（ｅ）第１の医療用器具及び第２の医療用器具は、器具駆動機構と係合したときに並んで配置される。（ｆ）少なくとも１つの第１のロボット駆動出力部は、少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部を駆動して、第１の医療用器具の細長いシャフトを関節運動させる。（ｇ）少なくとも１つの第２のロボット駆動出力部は、少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部を駆動して、第２の医療用器具の機能を作動する。（ｈ）器具駆動機構は、第１の医療用器具及び第２の医療用器具を同時に作動させるように構成されている。及び／又は、（ｉ）第１の医療用器具は、第１の医療用器具の手動制御を可能にするように構成された第１の手動駆動入力部を更に備える。

別の態様では、第１の医療用器具の第１の器具基部を第１のロボットアーム上に位置付けられている器具駆動機構に取り付けて、器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部が第１の器具基部の第１のロボット駆動入力部と係合するようにすることと、第２の医療用器具の第２の器具基部を第１のロボットアーム上に位置付けられている器具駆動機構に取り付けて、器具駆動機構の第２のロボット駆動出力部が第２の器具基部の第２のロボット駆動入力部と係合するようにすることと、第１のロボット駆動出力部を用いて第１のロボット駆動入力部を駆動することによって、第１の医療用器具を作動させることと、第２のロボット駆動出力部を用いて第２のロボット駆動入力部を駆動することによって、第２の医療用器具を作動させることと、を含む、方法が開示される。

いくつかの実施形態では、方法は、以下の特徴のうちの１つ以上を任意の組み合わせで含む。（ａ）第１の器具基部を器具駆動機構に取り付けることは、第２のロボット駆動入力部が露出したままであるように、第１の器具基部を器具駆動機構に取り付けることを含む。（ｂ）第１の医療用器具の第１の手動駆動入力部を手動作動させて、第１の医療用器具を手動で制御する。（ｃ）第１の医療用器具は、器具基部から延在する細長いシャフトを備え、第１の手動駆動入力部は、細長いシャフトの２方向偏向を駆動するように構成されている。（ｄ）第１の器具基部を器具駆動機構に取り付ける前に、第１の医療用器具の第１の手動駆動入力部の手動作動を起こさせる。（ｅ）第１のロボットアームを移動させて、第１の医療用器具及び第２の医療用器具を動かす。（ｆ）第１の医療用器具は、器具基部から延在する細長いシャフトを備え、器具駆動機構は、細長いシャフトの４方向偏向を駆動するように構成されている。及び／又は、（ｇ）第１の器具基部及び第２の器具基部は、器具駆動機構上に並んで配置される。

開示される態様は、以下、添付の図面と併せて説明され、開示された態様を例示するが、限定するものではなく、同様の指定は同様の要素を示す。
診断及び／又は治療用気管支鏡検査のために配置されたカートベースのロボットシステムの実施形態を示す。 図１のロボットシステムの更なる態様を描写する。 尿管鏡検査のために配置された図１のロボットシステムの実施形態を示す。 血管処置のために配置された図１のロボットシステムの実施形態を示す。 気管支鏡検査処置のために配置されたテーブルベースのロボットシステムの実施形態を示す。 図５のロボットシステムの代替的な図である。 ロボットアーム（複数可）を収容するように構成された例示的なシステムを示す。 尿管鏡検査のために構成されたテーブルベースのロボットシステムの実施形態を示す。 腹腔鏡処置のために構成されたテーブルベースのロボットシステムの実施形態を示す。 ピッチ又は傾斜調整を備えた図５～図９のテーブルベースのロボットシステムの実施形態を示す。 図５～図１０のテーブルベースのロボットシステムのテーブルとカラムとの間のインターフェースの詳細な図示を提供する。 テーブルベースのロボットシステムの代替的実施形態を示す。 図１２のテーブルベースのロボットシステムの端面図を示す。 ロボットアームが取り付けられた、テーブルベースのロボットシステムの端面図を示す。 例示的な器具ドライバを示す。 ペア器具ドライバを備えた例示的な医療用器具を示す。 駆動ユニットの軸が器具の細長いシャフトの軸に平行である、器具ドライバ及び器具の代替的な設計を示す。 器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具を示す。 例示的なコントローラを示す。 例示的な実施形態による、図１６～図１８の器具の位置など、図１～図１０のロボットシステムの１つ以上の要素の位置を推定する位置特定システムを示すブロック図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の実施形態の様々な図を示す。器具ハンドル及び細長いシャフトを含む医療用器具の斜視図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の実施形態の様々な図を示す。図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルの第１の側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の実施形態の様々な図を示す。図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルの第２の側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の実施形態の様々な図を示す。図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルの内部構成部品の一部の第１の側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の実施形態の様々な図を示す。図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルのプーリーアセンブリの実施形態を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の実施形態の様々な図を示す。一実施形態による、手動駆動入力部の図２１Ｅのプーリーシステムへの接続を示す。 器具駆動機構の実施形態に取り付けられた図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルの図を示す。器具駆動機構に取り付けられた器具ハンドルの斜視図である。 器具駆動機構の実施形態に取り付けられた図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルの図を示す。器具駆動機構に取り付けられた器具ハンドルの上面図である。 器具駆動機構の実施形態に取り付けられた図２１Ａの医療用器具の器具ハンドルの図を示す。器具駆動機構に取り付けられた器具ハンドルの側面図である。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。器具ハンドル及び細長いシャフトを含む医療用器具の斜視図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２３Ａの医療用器具の器具ハンドルの第１の側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２３Ａの医療用器具の器具ハンドルの第２の部分側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２３Ａの医療用器具の器具ハンドルの内部構成部品の一部の第１の側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２３Ａの医療用器具の器具ハンドルの内部構成部品の一部の斜視図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２３Ａの医療用器具の器具ハンドルのプーリーアセンブリの実施形態を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２３Ａの医療用器具の手動駆動入力部の実施形態の第１の側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。一実施形態による、手動駆動入力部のプーリーアセンブリへの接続を示している、図２３Ａの医療用器具の器具ハンドルの断面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。器具ハンドル及び細長いシャフトを含む医療用器具の斜視図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２４Ａの医療用器具の器具ハンドルの斜視図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２４Ａの医療用器具の器具ハンドルの側面図を示す。 手動及びロボット制御可能な医療用器具の別の実施形態の様々な図を示す。図２４Ａの医療用器具の器具ハンドルの斜視図を示し、一実施形態による手動駆動入力部の実施形態を示している。 図２４Ａの医療用器具の器具ハンドルの内部構成部品の一部の斜視断面図を示す。 一実施形態によるプーリー上に巻かれたプルワイヤの断面図を示す。 手動制御及びロボット制御の両方のために構成されている医療用器具を制御する方法の例を示すフローチャートである。 器具駆動機構に取り付けられた第１及び第２の医療用器具を示す。

１．概論。
本開示の態様は、腹腔鏡などの低侵襲性、及び内視鏡などの非侵襲性の両方の処置を含む、様々な医療処置を行うことができるロボットで使用可能な医療用システムに統合され得る。内視鏡処置のうち、システムは、気管支鏡検査、尿管鏡検査、胃鏡検査などを行うことができる。

幅広い処置を実行することに加えて、システムは、医師を支援するための強調された撮像及び誘導などの追加の利益を提供することができる。加えて、システムは、厄介なアーム運動及び位置を必要とせずに、人間工学的位置から処置を行う能力を医師に提供することができる。また更に、システムは、システムの器具のうちの１つ以上が単一のユーザによって制御され得るように、改善された使いやすさで処置を行う能力を医師に提供することができる。

以下、説明を目的として、図面と併せて、様々な実施形態が説明される。開示された概念の多くの他の実施態様が可能であり、開示された実施態様で様々な利点が達成され得ることを理解されたい。見出しが、参照のために本明細書に含まれ、様々なセクションの位置を特定する支援となる。これらの見出しは、それに関して説明される概念の範囲を限定することを意図するものではない。そのような概念は、本明細書全体にわたって適用可能性を有し得る。

Ａ．ロボットシステム－カート
ロボットで使用可能な医療用システムは、特定の処置に応じて様々な方法で構成され得る。図１は、診断及び／又は治療用気管支鏡検査処置のために配置されたカートベースのロボットで使用可能なシステム１０の実施形態を示す。気管支鏡検査の間、システム１０は、気管支鏡検査のための処置特有の気管支鏡であり得る操縦可能な内視鏡１３などの医療用器具を、診断及び／又は治療用具を送達するための自然開口部アクセスポイント（すなわち、本実施例ではテーブル上に位置付けられている患者の口）に送達するための１つ以上のロボットアーム１２を有するカート１１を備えることができる。示されるように、カート１１は、アクセスポイントへのアクセスを提供するために、患者の上部胴体に近接して位置付けすることができる。同様に、ロボットアーム１２は、アクセスポイントに対して気管支鏡を位置付けするために作動させることができる。図１の配置はまた、胃腸管（gastro-intestinal、ＧＩ）処置を、ＧＩ処置のための特殊な内視鏡である胃鏡を用いて実行するときに利用することができる。図２は、カートの例示的な実施形態をより詳細に描画する。

図１を引き続き参照すると、一旦カート１１が適切に位置付けられると、ロボットアーム１２は、操縦可能な内視鏡１３をロボットで、手動で、又はそれらの組み合わせで患者内に挿入することができる。示されるように、操縦可能な内視鏡１３は、内側リーダ部分及び外側シース部分などの少なくとも２つの入れ子式部品を備えてもよく、各部分は、器具ドライバのセット２８から別個の器具ドライバに結合され、各器具ドライバは、個々のロボットアームの遠位端に結合されている。リーダ部分をシース部分と同軸上に整合させるのを容易にする器具ドライバ２８のこの直線配置は、１つ以上のロボットアーム１２を異なる角度及び／又は位置に操作することによって空間内に再位置付けされ得る「仮想レール」２９を作成する。本明細書に記載される仮想レールは、破線を使用して図に示されており、したがって破線は、システムの物理的構造を示さない。仮想レール２９に沿った器具ドライバ２８の並進は、外側シース部分に対して内側リーダ部分を入れ子にするか、又は内視鏡１３を患者から前進又は後退させる。仮想レール２９の角度は、臨床用途又は医師の好みに基づいて調整、並進、及び枢動させられてもよい。例えば、気管支鏡検査では、示されるような仮想レール２９の角度及び位置は、内視鏡１３を患者の口内に曲げ入れることによる摩擦を最小限に抑えながら内視鏡１３への医師のアクセスを提供する妥協を表す。

内視鏡１３は、対象の目的地又は手術部位に到達するまで、ロボットシステムからの正確なコマンドを使用して挿入後に患者の気管及び肺の下方に指向されてもよい。患者の肺網を通したナビゲーションを高め、及び／又は所望の標的に到達するために、内視鏡１３を操縦して、内側リーダ部分を外側シース部分から入れ子状に延ばし、高められた関節運動及びより大きな曲げ半径を得てもよい。別個の器具ドライバ２８の使用により、リーダ部分及びシース部分が互いに独立して駆動されることも可能にする。

例えば、内視鏡１３は、例えば、患者の肺内の病変又は小結節などの標的に生検針を送達するように指向されてもよい。針は、内視鏡の長さにわたる作業チャネルの下方に展開されて、病理医によって分析される組織試料を得てもよい。病理の結果に応じて、追加の生検のために追加のツールが内視鏡の作業チャネルの下方に展開されてもよい。小結節を悪性と識別した後、内視鏡１３は、潜在的な癌組織を切除するために器具を内視鏡的に送達してもよい。場合によっては、診断及び治療的処置は、別々の手順で提供することができる。これらの状況において、内視鏡１３はまた、標的小結節の場所を「マーク」するために基準を送達するために使用されてもよい。他の例では、診断及び治療的処置は、同じ処置中に送達されてもよい。

システム１０はまた、カート１１に支持ケーブルを介して接続されて、カート１１への制御、電子機器、流体工学、光学系、センサ、及び／又は電力のためのサポートを提供し得る移動可能なタワー３０を含んでもよい。タワー３０内にこのような機能を置くことにより、動作を行う医師及びそのスタッフがより容易に調整及び／又は再位置付けすることができるより小さいフォームファクタのカート１１が可能となる。追加的に、カート／テーブルと支持タワー３０との間の機能の分割は、手術室の乱雑さを低減し、臨床ワークフローの改善を促進する。カート１１は患者に近接して配置されてもよいが、タワー３０は、処置中に邪魔にならないように遠隔位置に格納されてもよい。

上述のロボットシステムのサポートにおいて、タワー３０は、例えば、永続的な磁気記憶ドライブ、ソリッドステートドライブなどの非一時的コンピュータ可読記憶媒体内にコンピュータプログラム命令を記憶するコンピュータベースの制御システムの構成要素（複数可）を含んでもよい。これらの命令の実行は、実行がタワー３０内で行われるのか又はカート１１で行われるのかにかかわらず、そのシステム又はサブシステム（複数可）全体を制御してもよい。例えば、コンピュータシステムのプロセッサによって実行されるときに、命令は、ロボットシステムの構成要素に、関連するキャリッジ及びアームマウントを作動させ、ロボットアームを作動させ、医療用器具を制御させてもよい。例えば、制御信号を受信したことに応答して、ロボットアームの関節内のモータは、アームをある特定の姿勢に位置付けしてもよい。

タワー３０は、内視鏡１３を通して配置することができるシステムに、制御された灌注及び吸引機能を提供するために、ポンプ、流量計、弁制御、及び／又は流体アクセスも含むことができる。これらの構成要素は、タワー３０のコンピュータシステムも使用して制御されてもよい。いくつかの実施形態では、灌注及び吸引能力は、別個のケーブル（複数可）を通して内視鏡１３に直接送達されてもよい。

タワー３０は、フィルタリングされ、保護された電力をカート１１に提供するように設計された電圧及びサージ保護具を含んでもよく、それによって、カート１１内に電力変圧器及び他の補助電力構成要素を配置することが回避され、カート１１はより小さく、より移動可能になる。

タワー３０は、ロボットシステム１０全体に配置されたセンサのための支持機器も含んでもよい。例えば、タワー３０は、ロボットシステム１０を通して光センサ又はカメラから受信したデータを検出、受信、及び処理するためのオプトエレクトロニクス機器を含んでもよい。制御システムと組み合わせて、このようなオプトエレクトロニクス機器は、タワー３０内を含むシステム全体に展開された任意の数のコンソール内に表示するためのリアルタイム画像を生成するために使用されてもよい。同様に、タワー３０は、展開された電磁（ＥＭ）センサから受信した信号を受信及び処理するための電子サブシステムも含んでもよい。タワー３０は、医療用器具内又は医療用器具上のＥＭセンサによる検出のためにＥＭ場発生器を収容し、位置付けするためにも使用されてもよい。

タワー３０は、システムの残りの部分で利用可能な他のコンソール、例えば、カートの上部上に装着されたコンソールに追加して、コンソール３１も含んでもよい。コンソール３１は、医師操作者のためのユーザインターフェース及びタッチスクリーンなどの表示画面を含んでもよい。システム１０内のコンソールは、一般に、ロボット制御、並びに内視鏡１３のナビゲーション情報及び位置特定情報などの処置の術前及びリアルタイム情報の両方を提供するように設計される。コンソール３１が医師に利用可能な唯一のコンソールではない場合、コンソール３１は、看護師などの第２の操作者によって使用されて、患者の健康又は生命及びシステム１０の動作を監視し、並びにナビゲーション及び位置特定情報などの処置固有のデータを提供してもよい。その他の実施形態では、コンソール３０は、タワー３０とは別個の本体内に収容される。

タワー３０は、１つ以上のケーブル又は接続（図示せず）を介してカート１１及び内視鏡１３に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、タワー３０からの支持機能は、単一ケーブルを通してカート１１に提供されることにより、手術室を簡略化し、整理整頓することができる。他の実施形態では、特定の機能は、別個の配線及び接続で結合されてもよい。例えば、単一の電力ケーブルを通してカート１１に電力が供給されてもよい一方、制御、光学、流体工学、及び／又はナビゲーションのためのサポートは、別個のケーブルを通して提供されてもよい。

図２は、図１に示されるカートベースのロボットで使用可能なシステムからのカート１１の実施形態の詳細な図を提供する。カート１１は、概して、細長い支持構造１４（「カラム」と呼ばれることが多い）、カート基部１５、及びカラム１４の頂部にあるコンソール１６を含む。カラム１４は、１つ以上のロボットアーム１２（図２には３つ示されている）の展開を支持するためのキャリッジ１７（代替的に「アーム支持体」）などの１つ以上のキャリッジを含んでもよい。キャリッジ１７は、患者に対してより良好に位置付けするために垂直軸に沿って回転してロボットアーム１２の基部を調整する、個別に構成可能なアームマウントを含んでもよい。キャリッジ１７はまた、キャリッジ１７がカラム１４に沿って垂直方向に並進することを可能にするキャリッジインターフェース１９を含む。

キャリッジインターフェース１９は、キャリッジ１７の垂直方向の並進を案内するためにカラム１４の両側に位置付けられているスロット２０などのスロットを通してカラム１４に接続されている。スロット２０は、カート基部１５に対して様々な垂直方向の高さでキャリッジ１７を位置付けし、保持するための垂直方向の並進インターフェースを含む。キャリッジ１７の垂直方向の並進により、カート１１は、様々なテーブルの高さ、患者のサイズ、及び医師の好みを満たすようにロボットアーム１２のリーチを調整することが可能となる。同様に、キャリッジ１７上の個別に構成可能なアームマウントにより、ロボットアーム１２のロボットアーム基部２１を様々な構成で角度付けすることが可能となる。

いくつかの実施形態では、キャリッジ１７が垂直方向に並進する際にカラム１４の内部チャンバ及び垂直方向の並進インターフェース内に汚れ及び流体が侵入するのを防止するために、スロット２０には、スロット表面と同一平面及び平行であるスロットカバーが追加されてもよい。スロットカバーは、スロット２０の垂直方向の頂部及び底部付近に位置付けられているばねスプールの対を通じて展開されてもよい。カバーは、キャリッジ１７が上下方向に垂直方向に並進するのにつれてコイル状から伸縮するように展開されるまで、スプール内でコイル巻きされている。スプールのバネ荷重は、キャリッジ１７がスプールに向かって並進するときにカバーをスプールに引き込む力を提供し、一方、キャリッジ１７がスプールから離れて並進するときにはタイトなシールも維持する。カバーは、キャリッジ１７が並進する際にカバーが適切に伸縮するのを確実にするために、例えば、キャリッジインターフェース１９内のブラケットを使用してキャリッジ１７に接続されてもよい。

カラム１４は、例えば、コンソール１６からの入力などのユーザ入力に応答して生成された制御信号に応答してキャリッジ１７を機械的に並進させるために垂直方向に位置合わせされた主ねじを使用するように設計された、ギヤ及びモータなどの機構を内部に備えてもよい。

ロボットアーム１２は、一般に、一連の関節２４によって接続されている一連のリンク２３によって分離されたロボットアーム基部２１及びエンドエフェクタ２２を備えてもよく、各関節は独立したアクチュエータを備え、各アクチュエータは、独立して制御可能なモータを備える。それぞれ独立して制御可能な関節は、ロボットアーム１２が利用可能な独立した自由度を表す。ロボットアーム１２の各々は、７つの関節を有してもよく、したがって、７つの自由度を提供することが可能である。多数の関節は、多数の自由度をもたらし、「冗長」自由度を可能にする。冗長自由度を有することにより、ロボットアーム１２は、異なるリンク位置及び関節角度を使用して空間内の特定の位置、向き、及び軌道で、それらのそれぞれのエンドエフェクタ２２を位置付けすることが可能となる。これにより、システムが空間内の所望のポイントから医療用器具を位置付けし、指向させることが可能になると同時に、医師がアーム関節を患者から離れる臨床的に有利な位置へと移動させて、アームの衝突を回避しながらよりよいアクセスを生み出すことを可能にする。

カート基部１５は、床の上のカラム１４、キャリッジ１７、及びロボットアーム１２の重量の釣り合いをとる。したがって、カート基部１５は、電子機器、モータ、電源、並びにカート１１の移動及び／又は固定化のいずれかを可能にする構成要素などの、より重い部品を収容する。例えば、カート基部１５は、処置前にカート１１が部屋中をあちこちに容易に移動することを可能にする、転動可能なホイール形状のキャスタ２５を含む。適切な位置に到達した後、キャスタ２５は、処置中にカート１１を所定の場所に保持するためのホイールロックを使用して静止させられてもよい。

カラム１４の垂直方向の端部に配置されたコンソール１６は、ユーザ入力を受信するためのユーザインターフェース及び表示画面（又は、例えば、タッチスクリーン２６などの二重目的デバイス）の両方を可能にして、術前データ及び術中データの両方を医師であるユーザに提供する。タッチスクリーン２６上の潜在的な術前データは、術前計画、術前コンピュータ断層撮影（computerized tomography、ＣＴ）スキャンから導出されたナビゲーション及びマッピングデータ、及び／又は術前の患者への問診からのメモを含んでもよい。ディスプレイ上の術中データは、ツールから提供される光学情報、センサからのセンサ及び座標情報、及び呼吸、心拍数、及び／又はパルスなどの不可欠な患者統計を含んでもよい。コンソール１６は、医師が、キャリッジ１７の反対側のカラム１４側からコンソール１６にアクセスすることを可能にするように配置され、傾斜が付けられてもよい。この位置から、医師は、コンソール１６をカート１１の背後から操作しながら、コンソール１６、ロボットアーム１２、及び患者を見ることができる。示されるように、コンソール１６はまた、カート１１の操作及び安定化を支援するハンドル２７を含む。

図３は、尿管鏡検査のために配置されたロボットで使用可能なシステム１０の実施形態を示す。尿管鏡検査処置では、カート１１は、患者の尿道及び尿管を横断するように設計された処置専用内視鏡である尿管鏡３２を患者の下腹部領域に送達するように位置付けられてもよい。尿管鏡検査では、尿管鏡３２が患者の尿道と直接整合して、領域内の敏感な解剖学的構造に対する摩擦及び力を低減することが望ましいことがある。示されるように、カート１１は、ロボットアーム１２が尿管鏡３２を、患者の尿道に直接直線状にアクセスするために位置付けすることを可能にするように、テーブルの脚部に位置合わせされてもよい。テーブルの脚部から、ロボットアーム１２は、尿道を通して患者の下腹部に直接、仮想レール３３に沿って尿管鏡３２を挿入してもよい。

気管支鏡検査におけるのと同様の制御技法を使用して尿道に挿入した後、尿管鏡３２は、診断及び／又は治療用途のために、膀胱、尿管、及び／又は腎臓にナビゲートされてもよい。例えば、尿管鏡３２を尿管や腎臓に向けて、尿管鏡３２の作動チャネルの下方に配置されたレーザ又は超音波結石破砕デバイスを用いて、腎臓結石の蓄積を破砕することができる。砕石術が完了した後、得られた結石片は、尿管鏡３２の下方に展開されたバスケットを使用して除去されてもよい。

図４は、血管処置のために同様に配置されたロボットで使用可能なシステム１０の一実施形態を示す。血管処置において、システム１０は、カート１１が、操縦可能なカテーテルなどの医療用器具３４を、患者の脚内の大腿動脈内のアクセスポイントに送達することができるように構成され得る。大腿動脈は、ナビゲーションのためのより大きな直径と、ナビゲーションを簡素化する、患者の心臓への、遠回りが比較的少ない曲がりくねった経路の両方を示す。尿管鏡処置のように、カート１１は、患者の脚及び下腹部に向かって位置付けられて、ロボットアーム１２が患者の大腿／腰領域内の大腿動脈アクセスポイントへの直接的な線形アクセスで仮想レール３５を提供することを可能にしてもよい。動脈内への挿入後、器具ドライバ２８を並進させることによって医療用器具３４が指向され、挿入されてもよい。代替的には、カートは、例えば、肩及び手首付近の頸動脈及び腕動脈などの代替的な血管アクセスポイントに到達するために、患者の上腹部の周囲に位置付けられてもよい。

Ｂ．ロボットシステム－テーブル
ロボットで使用可能な医療用システムの実施形態は、患者テーブルも組み込んでもよい。テーブルの組み込みは、カートを除去することによって手術室内の資本設備の量を低減し、患者へのより大きなアクセスを可能にする。図５は、気管支鏡検査処置のために配置されたそのようなロボットで使用可能なシステムの実施形態を示す。システム３６は、床の上にプラットフォーム３８（「テーブル」又は「ベッド」として図示）を支持するための支持構造体又はカラム３７を含む。カートベースのシステムと同様に、システム３６のロボットアーム３９のエンドエフェクタは、器具ドライバ４２の線形整列から形成された仮想レール４１を通して、又はそれに沿って、図５の気管支鏡４０などの細長い医療用器具を操作するように設計された器具ドライバ４２を備える。実際には、蛍光透視撮像を提供するためのＣアームは、放射器及び検出器をテーブル３８の周囲に置くことによって、患者の上部腹部領域の上方に位置付けられてもよい。

図６は、説明を目的として、患者及び医療用器具なしのシステム３６の代替的な図を提供する。示されるように、カラム３７は、１つ以上のロボットアーム３９のベースとなり得る、システム３６内でリング形状として図示される１つ以上のキャリッジ４３を含んでもよい。キャリッジ４３は、カラム３７の長さにわたる垂直方向のカラムインターフェース４４に沿って並進して、ロボットアーム３９が患者に到達するように位置付けられ得る異なるバンテージポイントを提供してもよい。キャリッジ（複数可）４３は、カラム３７内に位置付けられている機械的モータを使用してカラム３７の周りを回転して、ロボットアーム３９が、例えば、患者の両側などのテーブル３８の多数の側面へのアクセスを有することを可能にしてもよい。複数のキャリッジを有する実施形態では、キャリッジはカラム上に個別に位置付けられてもよく、他のキャリッジとは独立して並進及び／又は回転してもよい。キャリッジ４３はカラム３７を取り囲む必要はなく、又は更には円形である必要はないが、図示されるようなリング形状は、構造的バランスを維持しながらカラム３７の周りでのキャリッジ４３の回転を容易にする。キャリッジ４３の回転及び並進により、システム３６は、内視鏡及び腹腔鏡などの医療用器具を患者の異なるアクセスポイントに整列させることができる。その他の実施形態（図示せず）では、システム３６は、並行して延びるバー又はレールの形態の調整可能なアーム支持体を有する患者テーブル又はベッドを含むことができる。１つ以上のロボットアーム３９を、（例えば、肘関節を有する肩部を介して）垂直方向に調整することができる調整可能なアーム支持体に取り付けることができる。垂直方向の調節を提供することによって、ロボットアーム３９は、有利には、患者テーブル又はベッドの下にコンパクトに収容されることが可能であり、その後、処置中に引き上げられることが可能である。

ロボットアーム３９は、ロボットアーム３９に追加の構成可能性を提供するために個別に回転及び／又は入れ子式に延在し得る一連の関節を含むアームマウント４５のセットを介してキャリッジ４３に装着されてもよい。加えて、アームマウント４５は、キャリッジ４３が適切に回転されると、アームマウント４５がテーブル３８の同じ側（図６に示すように）、テーブル３８の両側（図９に示すように）、又はテーブル３８の隣接する側部（図示せず）のいずれかに位置付けられ得るように、キャリッジ４３上に位置付けられ得る。

カラム３７は、テーブル３８の支持及びキャリッジ４３の垂直方向の並進のための経路を構造的に提供する。内部に、カラム３７は、キャリッジの垂直方向の並進を案内するための主ねじ、及び主ねじに基づくキャリッジ４３の並進を機械化するためのモータを備えていてもよい。カラム３７はまた、キャリッジ４３及びその上に装着されたロボットアーム３９に電力及び制御信号を伝達してもよい。

テーブル基部４６は、図２に示すカート１１のカート基部１５と同様の機能を果たし、テーブル／ベッド３８、カラム３７、キャリッジ４３、及びロボットアーム３９の釣り合いをとるためにより重い構成要素を収容する。テーブル基部４６はまた、処置中に安定性を提供するために剛性キャスタを組み込んでもよい。テーブル基部４６の底部から展開されるキャスタは、基部４６の両側で反対方向に延ばし、システム３６を移動させる必要があるときに引き込んでもよい。

引き続き図６を参照すると、システム３６はまた、テーブルとタワーとの間でシステム３６の機能を分割して、テーブルのフォームファクタ及びバルクを低減するタワー（図示せず）を含んでもよい。先に開示された実施形態と同様に、タワーは、処理、計算、及び制御能力、電力、流体工学、並びに／又は光学及びセンサ処理などの様々な支持機能をテーブルに提供してもよい。タワーは、医師のアクセスを改善し、手術室を整理整頓するために、患者から離れて位置付けられるように移動可能でもあってもよい。加えて、タワー内に構成要素を配置することにより、ロボットアーム３９の潜在的な収容のために、テーブル基部４６内により多くの保管空間を可能にする。タワーは、キーボード及び／又はペンダントなどのユーザ入力のためのユーザインターフェース、並びにリアルタイム撮像、ナビゲーション、及び追跡情報などの術前及び術中情報のための表示画面（又はタッチスクリーン）の両方を提供するマスターコントローラ又はコンソールも含んでもよい。いくつかの実施形態では、タワーはまた、送気のために使用されるガスタンク用のホルダを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、テーブル基部は、使用されていないときにロボットアームを収容して格納してもよい。図７は、テーブルベースのシステムの実施形態におけるロボットアームを収容するシステム４７を示す。システム４７では、キャリッジ４８は、ロボットアーム５０、アームマウント５１、及びキャリッジ４８を基部４９内に収容するために、基部４９内へと垂直方向に並進させられてもよい。基部カバー５２は、並進及び後退して、キャリッジ４８、アームマウント５１、及びロボットアーム５０をカラム５３の周りに展開させるように開き、使用されていないときにそれらを収容して保護するように閉じられてもよい。基部カバー５２は、閉じたときに汚れ及び流体の侵入を防止するために、その開口部の縁部に沿って膜５４で封止されてもよい。

図８は、尿管鏡処置のために構成されたロボットで使用可能なテーブルベースシステムの実施形態を示す。尿管鏡検査では、テーブル３８は、患者をカラム３７及びテーブル基部４６からオフアングルに位置付けするためのスイベル部分５５を含んでもよい。スイベル部分５５は、スイベル部分５５の底部をカラム３７から離すように位置付けするために、枢動点（例えば、患者の頭部の下方に配置）を中心に回転又は枢動してもよい。例えば、スイベル部分５５の旋回により、Ｃアーム（図示せず）が、テーブル３８の下のカラム（図示せず）と空間を奪い合うことなく、患者の下部腹部の上方に位置付けられることを可能にする。カラム３７の周りにキャリッジ３５（図示せず）を回転させることにより、ロボットアーム３９は、尿道に到達するように、仮想レール５７に沿って、患者の鼠径部領域に直接尿管鏡５６を挿入してもよい。尿管鏡検査では、処置中に患者の脚の位置を支持し、患者の鼠径部領域への明確なアクセスを可能にするために、テーブル３８のスイベル部分５５にあぶみ５８が固定されてもよい。

腹腔鏡処置では、患者の腹壁内の小さな切開部（複数可）を通して、低侵襲性器具を患者の解剖学的構造に挿入してもよい。いくつかの実施形態では、低侵襲性器具は、患者内の解剖学的構造にアクセスするために使用されるシャフトなどの細長い剛性部材を含む。患者の腹腔の膨張後、器具は、把持、切断、アブレーション、縫合などの外科的又は医療的タスクを実施するように方向付けられてもよい。いくつかの実施形態では、器具は、腹腔鏡などのスコープを備えることができる。図９は、腹腔鏡検査処置のために構成されたロボットで使用可能なテーブルベースのシステムの実施形態を示す。図９に図示されるように、システム３６のキャリッジ４３は回転し、垂直方向に調整されて、器具５９が患者の両側の最小切開部を通過して患者の腹腔に到達するようにアームマウント４５を使用して位置付けられ得るように、ロボットアーム３９の対をテーブル３８の両側に位置付けしてもよい。

腹腔鏡処置に対応するために、ロボットで使用可能なテーブルシステムは、プラットフォームを所望の角度に傾斜もさせてもよい。図１０は、ピッチ又は傾斜調整を有するロボットで使用可能な医療用システムの実施形態を示す。図１０に示されるように、システム３６は、テーブル３８の傾斜に適応して、テーブルの一方の部分を他方の部分より床から離れた距離に位置付けすることができる。加えて、アームマウント４５は、ロボットアーム３９がテーブル３８と同じ平面関係を維持するように、傾斜に一致するように回転してもよい。急角度に適応するために、カラム３７はまた、テーブル３８が床に接触するか又はテーブル基部４６と衝突するのを防ぐためにカラム３７が垂直方向に延びるのを可能にする入れ子部分６０を含んでもよい。

図１１は、テーブル３８とカラム３７との間のインターフェースの詳細な図示を提供する。ピッチ回転機構６１は、カラム３７に対するテーブル３８のピッチ角を多数の自由度で変更するように構成されてもよい。ピッチ回転機構６１は、カラム－テーブルインターフェースでの直交軸１、２の位置付けによって可能にされてもよく、各軸は、電気ピッチ角コマンドに応答して別個のモータ３、４によって作動させられる。一方のネジ５に沿った回転は、一方の軸１における傾斜調整を可能にし、他方のネジ６に沿った回転は、他方の軸２に沿った傾斜調整を可能にする。いくつかの実施形態では、カラム３７に対するテーブル３８のピッチ角を複数の自由度で変更するために、玉継ぎ手が用いられてもよい。

例えば、ピッチ調整は、テーブルをトレンデレンブルグ位置に位置付けしようとするときに、すなわち下腹部手術のために患者の上腹部よりも床からより高い位置に患者の下腹部を位置付けしようとするときに、特に有用である。トレンデレンブルグ位置は、重力によって患者の内臓を患者の上腹部に向かってスライドさせ、低侵襲性ツールが入って腹腔鏡前立腺切除術などの下腹部の外科又は医療処置を実施するために、腹腔を空にする。

図１２及び図１３は、テーブルベースの外科用ロボットシステム１００の別の実施形態の等角図及び端面図を示す。外科用ロボットシステム１００は、テーブル１０１に対して１つ以上のロボットアームを支持するように構成され得る１つ以上の調節可能なアーム支持体１０５（例えば、図１４参照）を含む。図示される実施形態では、単一の調整可能なアーム支持体１０５が示されているが、テーブル１０１の反対側に追加のアーム支持体を設けることができる。調整可能アームサポート１０５は、テーブル１０１に対して移動して、調整可能アーム支持体１０５及び／又はテーブル１０１に対してそれに取り付けられた任意のロボットアームの位置を調節及び／又は変更できるように構成され得る。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１に対して１つ以上の自由度で調節することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、１つ以上の調整可能なアーム支持体１０５及びそれに取り付けられた任意のロボットアームをテーブル１０１の下に容易に収容する能力を含む、システム１００への高い汎用性を提供する。調整可能なアーム支持体１０５は、収容位置からテーブル１０１の上面の下の位置まで上昇させることができる。他の実施形態では、調整可能なアーム支持体１０５は、収容位置からテーブル１０１の上面の上方の位置まで上昇させることができる。

調節可能なアーム支持体１０５は、リフト、横方向並進、傾斜などを含む、いくつかの自由度を提供することができる。図１２及び図１３の図示される実施形態では、アーム支持体１０５は、４自由度で構成され、図１２に矢印で示されている。第１の自由度は、ｚ方向（「Ｚリフト」）における調整可能なアーム支持体１０５の調節を可能にする。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１を支持するカラム１０２に沿って、又はそれに対して上下に動くことができるように構成されたキャリッジ１０９を含むことができる。第２の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５が傾くことを可能にできる。例えば、調整可能なアーム支持体１０５は、回転接合部を含むことができ、それは、例えば、調整可能なアーム支持体１０５を、トレンデレンブルグ位置のベッドと位置合わせすることを可能にする。第３の自由度は、調整可能なアーム支持体１０５は「上方枢動する」ことを可能にでき、それを使用して、テーブル１０１の側面と調整可能なアーム支持体１０５との間の距離を調節することができる。第４の自由度は、テーブルの長手方向の長さに沿って調整可能なアーム支持体１０５の並進を可能にできる。

図１２及び図１３の外科用ロボットシステム１００は、ベース１０３に取り付けられたカラム１０２によって支持されるテーブルを備えることができる。したがって、基部１０３及びカラム１０２は、支持面に対してテーブル１０１を支持する。床軸１３１及び支持軸１３３は、図１３に示される。

調整可能なアーム支持体１０５は、カラム１０２に取り付けることができる。他の実施形態では、調整可能なアーム支持体１０５は、テーブル１０１又は基部１０３に取り付けることができる。調整可能なアーム支持体１０５は、キャリッジ１０９、バー又はレールコネクタ１１１、及びバー又はレール１０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、レール１０７に取り付けられた１つ以上のロボットアームは、互いに対して並進及び運動することができる。

キャリッジ１０９は、第１の接合部１１３によってカラム１０２に取り付けられてもよく、それにより、キャリッジ１０９がカラム１０２に対して運動することが可能になる（例えば、第１又は垂直軸１２３の上下など）。第１の接合部１１３は、調整可能なアーム支持体１０５に第１の自由度（「Ｚリフト」）を提供することができる。調整可能なアーム支持体１０５は、調整可能なアーム支持体１０５の第２の自由度（傾斜）を提供する第２の接合部１１５を含むことができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第３の自由度（「上方枢動」）を調整可能なアーム支持体１０５に提供することができる第３の接合部１１７を含むことができる。レールコネクタ１１１が第３の軸１２７を中心にして回転させられるときにレール１０７の方向を維持するように第３の接合部１１７を機械的に拘束する、追加の接合部１１９（図１３に示す）を設けることができる。調整可能なアーム支持体１０５は、第４の軸１２９に沿って調整可能なアーム支持体１０５に対して第４の自由度（並進）を提供することができる第４の接合部１２１を含むことができる。

図１４は、テーブル１０１の判値側に取り付けられた２つの調節可能なアーム支持体１０５Ａ、１０５Ｂを有する、外科用ロボットシステム１４０Ａの端面図を示す。第１のロボットアーム１４２Ａは、第１の調整可能なアーム支持体１０５Ｂのバー又はレール１０７Ａに取り付けられる。第１のロボットアーム１４２Ａは、レール１０７Ａに取り付けられた基部１４４Ａを含む。第１のロボットアーム１４２Ａの遠位端は、１つ以上のロボット医療用器具又はツールに取り付けることができる器具駆動機構１４６Ａを含む。同様に、第２のロボットアーム１４２Ｂは、レール１０７Ｂに取り付けられた基部１４４Ｂを含む。第２のロボットアーム１４２Ｂの遠位端は、器具駆動機構１４６Ｂを含む。器具駆動機構１４６Ｂは、１つ以上のロボット医療用器具又はツールに取り付けるように構成され得る。

いくつかの実施形態では、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂのうちの１つ以上は、７つ以上の自由度を有するアームを備える。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂのうちの１つ以上は、挿入軸（挿入を含む１自由度）、リスト（リストピッチ、ヨー及びロールを含む３自由度）、エルボ（エルボピッチを含む１自由度）、ショルダ（ショルダピッチ及びヨーを含む２自由度）、及び基部１４４Ａ、１４４Ｂ（並進を含む１自由度）、を含む８自由度を含むことができる。いくつかの実施形態では、挿入自由度は、ロボットアーム１４２Ａ、１４２Ｂによって提供することができるが、他の実施形態では、器具自体は、器具ベースの挿入アーキテクチャを介して挿入を提供する。

Ｃ．器具ドライバ及びインターフェース
システムのロボットアームのエンドエフェクタは、（ｉ）医療用器具を作動させるための電気機械的手段を組み込む器具ドライバ（代替的には、「器具駆動機構」又は「器具デバイスマニピュレータ」と呼ばれる）と、（ｉｉ）モータなどの任意の電気機械的構成要素を欠いていてもよい除去可能な又は取り外し可能な医療用器具と、を含み得る。この二分法は、医療処置に使用される医療用器具を滅菌する必要性、それらの複雑な機械的アセンブリ及び敏感な電子機器により、高価な資本設備を十分に滅菌することができないことに駆動される可能性がある。したがって、医療用器具は、医師又は医師のスタッフによる個々の滅菌又は廃棄のために、器具ドライバ（したがってそのシステム）から取り外し、除去、及び交換されるように設計することができる。対照的に、器具ドライバは交換又は滅菌される必要がなく、保護のために掛け布をすることができる。

図１５は、例示的な器具ドライバを示す。ロボットアームの遠位端に配置される器具ドライバ６２は、駆動シャフト６４を介して医療用器具に制御トルクを提供するために平行軸を伴って配置された１つ以上の駆動ユニット６３を含む。各駆動ユニット６３は、器具と相互作用するための個々の駆動シャフト６４と、モータシャフトの回転を所望のトルクに変換するためのギヤヘッド６５と、駆動トルクを生成するためのモータ６６と、モータシャフトの速度を測定し、制御回路にフィードバックを提供するエンコーダ６７と、制御信号を受信し、駆動ユニットを作動させるための制御回路６８と、を備える。各駆動ユニット６３は、独立して制御され電動化され、器具ドライバ６２は、複数（図１５に示すように４つ）の独立した駆動出力部を医療用器具に提供することができる。動作中、制御回路６８は、制御信号を受信し、モータ６６にモータ信号を送信し、エンコーダ６７によって測定された得られたモータ速度を所望の速度と比較し、モータ信号を変調して所望のトルクを生成する。

無菌環境を必要とする処置のために、ロボットシステムは、器具ドライバと医療用器具との間に位置する、滅菌ドレープに接続された滅菌アダプタなどの駆動インターフェースを組み込んでもよい。滅菌アダプタの主な目的は、器具ドライバの駆動シャフトから器具の駆動入力部に角度運動を伝達する一方で、駆動シャフトと駆動入力部との間の物理的分離、したがって無菌性を維持することである。したがって、例示的な滅菌アダプタは、器具ドライバの駆動シャフトと嵌合されることが意図された一連の回転入力部及び出力部と、器具に対する駆動入力部とを含み得る。滅菌アダプタに接続される滅菌ドレープは、透明又は半透明プラスチックなどの薄い可撓性材料で構成され、器具ドライバ、ロボットアーム、及び（カートベースのシステムにおける）カート又は（テーブルベースのシステムにおける）テーブルなどの資本設備を覆うように設計される。ドレープの使用により、滅菌を必要としない領域（すなわち、非滅菌野）に依然として位置付けられている間に、資本設備を患者に近接して配置することが可能となる。滅菌ドレープの反対側では、医療用器具は、滅菌（すなわち、滅菌野）を必要とする領域において患者とインターフェースしてもよい。

Ｄ．医療用器具
図１６は、ペアの器具ドライバを備えた例示的な医療用器具を示す。ロボットシステムと共に使用するために設計された他の器具と同様に、医療用器具７０は、細長いシャフト７１（又は細長い本体）及び器具基部７２を備える。医師による手動相互作用が意図されているその設計により「器具ハンドル」とも呼ばれる器具基部７２は、概して、ロボットアーム７６の遠位端において器具ドライバ７５上の駆動インターフェースを通って延びる駆動出力部７４と嵌合するように設計された、回転可能な駆動入力部７３、例えば、レセプタクル、プーリー、又はスプールを備えてもよい。物理的に接続、ラッチ、及び／又は結合されるときに、器具基部７２の嵌合された駆動入力部７３は、器具ドライバ７５における駆動出力部７４と回転軸線を共有して、駆動出力部７４から駆動入力部７３へのトルクの伝達を可能とすることができる。いくつかの実施形態では、駆動出力部７４は、駆動入力部７３上のレセプタクルと嵌合するように設計されたスプラインを備えてもよい。

細長いシャフト７１は、例えば、内視鏡におけるような解剖学的開口部若しくは管腔、又は腹腔鏡検査におけるような低侵襲性切開部のいずれかを通して送達されるように設計される。細長いシャフト７１は、可撓性（例えば、内視鏡と同様の特性を有する）若しくは剛性（例えば、腹腔鏡と同様の特性を有する）のいずれかであってもよく、又は可撓性部分及び剛性部分の両方のカスタマイズされた組み合わせを含んでもよい。腹腔鏡のために設計される場合、剛性の細長いシャフトの遠位端は、少なくとも１つの自由度を有するクレビスから形成された接合された手首から延びるエンドエフェクタ、及び駆動入力部が器具ドライバ７５の駆動出力部７４から受け取ったトルクに応答して回転する際に、腱からの力に基づいて作動され得る、例えば、把持具又ははさみである、手術用ツール又は医療用器具に接続することができる。内視鏡検査のために設計される場合、可撓性の細長いシャフトの遠位端は、器具ドライバ７５の駆動出力部７４から受信したトルクに基づいて関節運動及び屈曲され得る操縦可能又は制御可能な屈曲部を含んでもよい。

器具ドライバ７５からのトルクは、細長いシャフト７１に沿った腱を使用して細長いシャフト７１の下流に伝達される。プルワイヤなどのこれらの個々の腱は、器具ハンドル７２内の個々の駆動入力部７３に個別に固定されてもよい。ハンドル７２から、腱は、細長いシャフト７１に沿って１つ以上のプルルーメン（pull lumen）に向けられ、細長いシャフト７１の遠位部分、又は細長いシャフトの遠位部分の手首に固定される。腹腔鏡、内視鏡、又はハイブリッド処置などの外科処置中、これらの腱は、手首、把持具、又ははさみなどの遠位に取り付けられたエンドエフェクタに連結されてもよい。このような構成の下で、駆動入力部７３に及ぼされるトルクは、腱に張力を伝達し、それによってエンドエフェクタを何らかの方法で作動させる。いくつかの実施形態では、外科処置中に、腱は、関節を軸の周りで回転させることができ、それによってエンドエフェクタを一方向又は別の方向に移動させる。代替的には、腱は、細長いシャフト７１の遠位端で把持具の１つ以上のジョーに接続されてもよく、腱からの張力によって把持具は閉鎖される。

内視鏡検査では、腱は、接着剤、制御リング、又は他の機械的固定を介して、細長いシャフト７１に沿って（例えば、遠位端に）位置付けられている屈曲部又は関節運動部に結合されてもよい。屈曲部の遠位端に固定的に取り付けられる場合、駆動入力部７３に及ぼされるトルクは、腱の下流に伝達され、より軟質の屈曲部（関節運動可能部又は領域と呼ばれることがある）を屈曲又は関節運動させる。非屈曲部分に沿って、個々の腱を内視鏡シャフトの壁に沿って（又は内側に）指向する個々のプルルーメンを螺旋状又は渦巻状にして、プルワイヤにおける張力からもたらされる半径方向の力の釣り合いをとることが有利であり得る。螺旋の角度及び／又はそれらの間の間隔は、特定の目的のために変更又は設計することができ、よりきつい螺旋は負荷力の下でより少ないシャフト圧縮を示し、一方、より少ない量のらせんは負荷力の下でより大きなシャフト圧縮をもたらすが、屈曲を制限する。スペクトルのもう一方の端部では、プルルーメンは、細長いシャフト７１の長手方向軸に平行に指向されて、所望の屈曲部又は関節運動可能部における制御された関節運動を可能にしてもよい。

内視鏡検査では、細長いシャフト７１は、ロボット処置を支援するいくつかの構成要素を収容する。シャフト７１は、シャフト７１の遠位端における手術領域に対して手術ツール（又は医療用器具）を展開する、灌注する、及び／又は吸引するための作業チャネルを含んでもよい。シャフト７１は、遠位先端部の光学アセンブリに信号を伝送するためのワイヤ及び／又は光ファイバも収容してもよく、これは光学カメラを含んでもよい。シャフト７１はまた、発光ダイオードなどの近位に位置する光源からシャフト７１の遠位端に光を搬送するための光ファイバを収容してもよい。

器具７０の遠位端では、遠位先端部は、診断及び／又は治療、灌注、及び吸引のためにツールを手術部位に送達するための作業チャネルの開口部を備えてもよい。遠位先端部はまた、内部解剖学的空間の画像を捕捉するために、繊維スコープ又はデジタルカメラなどのカメラのためのポートを含んでもよい。関連して、遠位先端部はまた、カメラを使用するときに解剖学的空間を照明するための光源用のポートを含んでもよい。

図１６の例では、駆動シャフト軸、したがって駆動入力軸は、細長いシャフト７１の軸に直交する。しかしながら、この配置は、細長いシャフト７１のロール能力を複雑にする。駆動入力部７３を静止させながら、細長いシャフト７１をその軸に沿ってロールさせることにより、腱が駆動入力部７３から延び、細長いシャフト７１内のプルルーメンに入る際に、腱の望ましくない絡まりをもたらす。そのような腱の結果としての絡まりは、内視鏡処置中の可撓性の細長いシャフト７１の動きを予測することを意図した制御アルゴリズムを混乱させる可能性がある。

図１７は、駆動ユニットの軸が器具の細長いシャフトの軸に平行である、器具ドライバ及び器具の代替的な設計を示す。示されるように、円形の器具ドライバ８０は、ロボットアーム８２の端部において平行に整合された駆動出力部８１を備える４つの駆動ユニットを含む。駆動ユニット及びそれらのそれぞれの駆動出力部８１は、アセンブリ８３内の駆動ユニットのうちの１つによって駆動される器具ドライバ８０の回転アセンブリ８３内に収容される。回転駆動ユニットによって提供されるトルクに応答して、回転アセンブリ８３は、回転アセンブリ８３を器具ドライバ８０の非回転部分８４に接続する円形ベアリングに沿って回転する。電力及び制御信号は、ブラシ付きスリップリング接続（図示せず）による回転を通して維持され得る電気接点を介して、器具ドライバ８０の非回転部分８４から回転アセンブリ８３に伝達されてもよい。他の実施形態では、回転アセンブリ８３は、非回転可能部分８４に一体化され、したがって他の駆動ユニットと平行ではない別個の駆動ユニットに応答してもよい。回転機構８３は、器具ドライバ８０が、器具ドライバ軸８５周りの単一ユニットとして、駆動ユニット及びそれらのそれぞれの駆動出力部８１を回転させることを可能にする。

先に開示した実施形態と同様に、器具８６は、細長いシャフト部分８８と、器具ドライバ８０内の駆動出力部８１を受容するように構成された複数の駆動入力部８９（レセプタクル、プーリー、及びスプールなど）を備えた器具基部８７（説明目的のために透明な外部スキンで示される）と、を備えてもよい。先の開示された実施形態とは異なり、器具シャフト８８は、器具基部８７の中心から延在し、軸は、図１６の設計にあるように直交するのではなく、駆動入力部８９の軸に実質的に平行である。

器具ドライバ８０の回転アセンブリ８３に結合されると、器具基部８７及び器具シャフト８８を備える医療用器具８６は、器具ドライバ軸８５を中心にして回転アセンブリ８３と一緒に回転する。器具シャフト８８は器具基部８７の中心に位置付けられているため、器具シャフト８８は、取り付けられたときに器具ドライバ軸８５と同軸である。したがって、回転アセンブリ８３の回転により、器具シャフト８８は、それ自体の長手方向軸を中心に回転する。更に、器具基部８７が器具シャフト８８と共に回転すると、器具基部８７内の駆動入力部８９に接続された任意の腱は、回転中に絡まらない。したがって、駆動出力部８１、駆動入力部８９、及び器具シャフト８８の軸の平行性は、制御腱を絡めることなくシャフト回転を可能にする。

図１８は、いくつかの実施形態による、器具ベースの挿入アーキテクチャを有する器具を示す。器具１５０は、上述の器具ドライバのいずれかに連結することができる。器具１５０は、細長いシャフト１５２と、シャフト１５２に接続されたエンドエフェクタ１６２と、シャフト１５２に連結されたハンドル１７０とを備える。細長いシャフト１５２は、近位部分１５４及び遠位部分１５６を有する管状部材を備える。細長いシャフト１５２は、その外側表面に沿った１つ以上のチャネル又は溝１５８を備える。溝１５８は、１つ以上のワイヤ又はケーブル１８０をそれを通して受容するように構成されている。したがって、１つ以上のケーブル１８０は、細長いシャフト１５２の外側表面に沿って延びる。他の実施形態では、ケーブル１８０は、細長いシャフト１５２を通って延びることもできる。いくつかの実施形態では、これらのケーブル１８０のうちの１つ以上の操作（例えば、器具ドライバを介して）により、エンドエフェクタ１６２の作動がもたらされる。

器具基部とも称され得る器具ハンドル１７０は、一般に、器具ドライバの取り付け面上で１つ以上のトルカプラと往復嵌合するように設計された１つ以上の機械的入力１７４、例えばレセプタクル、プーリー又はスプールを有する取り付けインターフェース１７２を備えることができる。

いくつかの実施形態では、器具１５０は、細長いシャフト１５２がハンドル１７０に対して並進することを可能にする一連のプーリー又はケーブルを備える。換言すれば、器具１５０自体は器具の挿入を収容する器具ベースの挿入アーキテクチャを備え、それによって器具１５０の挿入を提供するためにロボットアームへの依存を最小化する。他の実施形態では、ロボットアームは、器具の挿入に大きく関与することができる。

Ｅ．コントローラ
本明細書に記載の任意のロボットシステムは、ロボットアームに取り付けられた器具を操作するための入力デバイス又はコントローラを含むことができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、器具と連結（例えば、通信的に、電子的に、電気的に、無線的に、及び／又は機械的に）することができ、それによりコントローラの操作は、例えば、マスタースレーブ制御を介して、器具の対応する操作を引き起こす。

図１９は、コントローラ１８２の実施形態の斜視図である。本実施形態では、コントローラ１８２は、インピーダンス制御及びアドミタンス制御の両方を有することができるハイブリッドコントローラを備える。他の実施形態では、コントローラ１８２は、インピーダンス又は受動的制御だけ利用することができる。他の実施形態では、コントローラ１８２は、アドミタンス制御だけ利用することができる。ハイブリッドコントローラであることにより、コントローラ１８２は、有利には、使用中、より低い知覚慣性を有することができる。

図示される実施形態では、コントローラ１８２は、２つの医療用器具の操作を可能にするように構成され、２つのハンドル１８４を含む。ハンドル１８４の各々は、ジンバル１８６に接続されている。各ジンバル１８６は位置決めプラットフォーム１８８に接続されている。

図１９に示されるように、各位置付けプラットフォーム１８８は、プリズム接合部１９６によってカラム１９４に連結されたＳＣＡＲＡアーム（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ）１９８を含む。プリズム接合部１９６は、（例えば、レール１９７に沿って）カラム１９４に沿って並進するように構成され、ハンドル１８４のそれぞれがｚ方向に並進され、第１の自由度を提供するように構成されている。ＳＣＡＲＡアーム１９８は、ｘ－ｙ平面におけるハンドル１８４の運動を可能にし、２つの更なる自由度を提供するように構成されている。

いくつかの実施形態では、１つ以上のロードセルがコントローラ内に位置付けられる。例えば、いくつかの実施形態では、ロードセル（図示せず）は、ジンバル１８６の各々の本体内に位置付けられる。ロードセルを設けることによって、コントローラ１８２の一部分は、アドミタンス制御下で動作することができ、それによって、使用中にコントローラの知覚慣性を有利に低減する。いくつかの実施形態では、位置決めプラットフォーム１８８はアドミタンス制御用に構成され、一方、ジンバル１８６はインピーダンス制御用に構成されている。他の実施形態では、ジンバル１８６はアドミタンス制御用に構成され、位置決めプラットフォーム１８８はインピーダンス制御用に構成されている。したがって、いくつかの実施形態では、位置決めプラットフォーム１８８の並進又は位置自由度は、アドミタンス制御に依存することができ、一方、ジンバル１８６の回転自由度はインピーダンス制御に依存する。

Ｆ．ナビゲーション及び制御
従来の内視鏡検査は、操作者である医師に腔内誘導を提供するために、蛍光透視法（例えば、Ｃアームを通して送達され得るような）、及び他の形態の放射線ベースの撮像モダリティの使用を伴うことがある。対照的に、本開示によって企図されるロボットシステムは、放射線への医師の暴露を低減し、手術室内の機器の量を低減するために、非放射線ベースのナビゲーション及び位置特定手段を提供することができる。本明細書で使用するとき、用語「位置特定」は、基準座標系内のオブジェクトの位置を判定及び／又は監視することを指すことがある。術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイムＥＭ追跡、及びロボットコマンドデータなどの技術は、放射線を含まない動作環境を達成するために個別に又は組み合わせて使用されてもよい。放射線ベースの撮像モダリティが依然として使用されるその他の場合、術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイムＥＭ追跡、及びロボットコマンドデータは、放射線ベースの撮像モダリティによってのみ取得される情報を改善するために、個別に又は組み合わせて使用されてもよい。

図２０は、例示的な実施形態にかかる、器具の位置など、ロボットシステムの１つ以上の要素の位置を推定する位置特定システム９０を示すブロック図である。位置特定システム９０は、１つ以上の命令を実行するように構成されている１つ以上のコンピュータデバイスのセットであってもよい。コンピュータデバイスは、上で考察された１つ以上の構成要素内のプロセッサ（又は複数のプロセッサ）及びコンピュータ可読メモリによって具現化されてもよい。例として、限定するものではないが、コンピュータデバイスは、図１に示されるタワー３０、図１～図４に示されるカート１１、図５～図１４に示されるベッドなどの形態であってよい。

図２０に示されるように、位置特定システム９０は、入力データ９１～９４を処理して医療用器具の遠位先端部の位置データ９６を生成する位置特定モジュール９５を含んでもよい。位置データ９６は、基準系に対する器具の遠位端の場所及び／又は配向を表すデータ又は論理であってもよい。基準系は、患者の解剖学的構造、又はＥＭ場発生器（ＥＭ場発生器についての以下の考察を参照）などの既知の物体に対する基準系とすることができる。

ここで、様々な入力データ９１～９４についてより詳細に説明する。術前マッピングは、低用量ＣＴスキャンの収集を利用して達成することができる。術前ＣＴスキャンは、例えば、患者の内部解剖学的構造の断面図の「スライス」として可視化される３次元画像へと再構成される。全体として分析される場合、患者の肺網などの患者の解剖学的構造の解剖学的空腔、空間、及び構造のための画像ベースのモデルが生成され得る。中心線形状（center-line geometry）などの手法をＣＴ画像から決定及び近似して、モデルデータ９１（術前ＣＴスキャンのみを使用して生成された場合は「術前モデルデータ」とも称される）と称される患者の解剖学的構造の３次元ボリュームを作成することができる。中心線形状の使用は、米国特許出願第１４／５２３，７６０号で考察されており、その内容はその全体が本明細書に組み込まれる。ネットワーク位相モデルもまた、ＣＴ画像から導出されてもよく、気管支鏡検査に特に適している。

いくつかの実施形態では、器具はカメラを装備して、視覚データ（又は画像データ）９２を提供してもよい。位置特定モジュール９５は、視覚データ９２を処理して、１つ以上の視覚ベースの（又は画像ベースの）位置追跡モジュール又は機能を有効にしてもよい。例えば、術前モデルデータ９１は、医療用器具（例えば、内視鏡又は内視鏡の作業チャネルを通って前進する器具）のコンピュータビジョンベースの追跡を可能にするために、視覚データ９２と共に使用されてもよい。例えば、術前モデルデータ９１を使用して、ロボットシステムは、内視鏡の予想される移動経路に基づいて、モデルから、予測される内視鏡画像のライブラリを生成することができ、各画像はモデル内の位置にリンクされる。手術中に、このライブラリは、カメラ（例えば、内視鏡の遠位端でのカメラ）で捕捉されたリアルタイム画像を画像ライブラリ内のものと比較して、位置特定を支援するために、ロボットシステムによって参照することができる。

他のコンピュータビジョンベースの追跡技法は、カメラの動き、したがって内視鏡を判定するための特徴追跡を使用する。位置特定モジュール９５のいくつかの特徴は、解剖学的管腔に対応する術前モデルデータ９１内の円形幾何学形状を特定し、どの解剖学的管腔が選択されたか、並びにカメラの相対的な回転及び／又は並進運動を判定するために、それらの幾何学的形状の変化を追跡してもよい。位相マップの使用は、視覚ベースのアルゴリズム又は技法を更に向上させることがある。

光学フロー、別のコンピュータビジョンベースの技法は、カメラの動きを推測するために、視覚データ９２内のビデオシーケンス内の画像ピクセルの変位及び並進を分析してもよい。光学フロー技術の例としては、動き検出、オブジェクトセグメンテーション計算、輝度、動き補償符号化、立体視差測定などを挙げることができる。複数の反復にわたり多数のフレームを比較することにより、カメラ（及びしたがって内視鏡）の移動及び位置を判定することができる。

位置特定モジュール９５は、リアルタイムＥＭ追跡を使用して、術前モデルによって表される患者の解剖学的構造に位置合わせされ得るグローバル座標系内に、内視鏡のリアルタイム位置を生成することができる。ＥＭ追跡では、医療用器具（例えば、内視鏡器具）内の１つ以上の位置及び向きに埋め込まれた１つ以上のセンサコイルを含むＥＭセンサ（又はトラッカー）は、既知の位置に配置された１つ以上の静的ＥＭ場発生器によって生成されるＥＭ場の変動を測定する。ＥＭセンサによって検出された位置情報は、ＥＭデータ９３として記憶される。ＥＭ場発生器（又は送信機）は、埋め込まれたセンサが検出し得る低強度磁場を生成するために、患者に近接して配置することができる。磁場はＥＭセンサのセンサコイル内に小さな電流を誘導し、ＥＭセンサとＥＭ場発生器との間の距離及び角度を判定するためにこの電流が分析され得る。これらの距離及び向きは、患者の解剖学的構造の術前モデル内の位置と座標系内の単一の位置を位置合わせする幾何学的変換を判定するために、患者の解剖学的構造（例えば、術前モデル）に術中「登録」され得る。一旦位置合わせされると、医療用器具の１つ以上の位置（例えば、内視鏡の遠位先端部）に埋め込まれたＥＭトラッカは、患者の解剖学的構造を通る医療用器具の進行のリアルタイム表示を提供することができる。

ロボットコマンド及び運動学データ９４はまた、ロボットシステムのための位置特定データ９６を提供するために、位置特定モジュール９５によって使用されてもよい。関節運動コマンドから生じるデバイスピッチ及びヨーは、術前較正中に判定され得る。術中、これらの較正測定値は、既知の挿入深度情報と組み合わせて使用されて、器具の位置を推定し得る。あるいは、これらの計算は、ネットワーク内の医療用器具の位置を推定するために、ＥＭ、視覚、及び／又は位相モデリングと組み合わせて分析することができる。

図２０が示すように、いくつかの他の入力データは、位置特定モジュール９５によって使用することができる。例えば、図２０には示されていないが、形状検知繊維を利用する器具は、位置特定モジュール９５が器具の位置及び形状を判定するために使用することができる形状データを提供することができる。

位置特定モジュール９５は、入力データ９１～９４を組み合わせて（複数可）使用することができる。場合によっては、このような組み合わせは、位置特定モジュール９５が入力データ９１～９４の各々から判定された位置に信頼重みを割り当てる確率的アプローチを使用し得る。したがって、ＥＭデータが信頼でき得ない場合（ＥＭ干渉が存在する場合など）、ＥＭデータ９３によって判定された位置の信頼性を低下させることができ、位置特定モジュール９５は、視覚データ９２並びに／又はロボットコマンド及び運動学データ９４により重く依存してもよい。

上で考察されるように、本明細書で考察されるロボットシステムは、上記の技術のうちの１つ以上の組み合わせを組み込むように設計することができる。タワー、ベッド、及び／又はカートに基づいているロボットシステムのコンピュータベースの制御システムは、例えば、永続的な磁気記憶ドライブ、ソリッドステートドライブなどの非一時的コンピュータ可読記憶媒体内に、コンピュータプログラム命令を記憶してもよく、コンピュータプログラム命令は、実行されると、システムに、センサデータ及びユーザコマンドを受信及び分析させ、システム全体の制御信号を生成させ、グローバル座標系内の器具の位置、解剖学的マップなどのナビゲーション及び位置特定データを表示させる。

２．手動及びロボット制御可能な医療用器具。
本開示の実施形態は、手動及びロボット制御可能な医療用器具のための装置、システム、及び技術に関する。いくつかの実施形態では、手動及びロボット制御可能な医療用器具を、図１～図２０を参照して上述したものなどのロボットで使用可能な医療用システムと共に使用することができる。以下に詳細に記載されるように、手動及びロボット制御可能な医療用器具は、手動制御及びロボット制御の両方のために構成され得る。本項では、用語「医療用器具」は、文脈がそうでない旨を指示しない限り、手動及びロボット制御可能な医療用器具を指すことを意図している。このような医療用器具はまた、手動制御及びロボット制御の両方のために構成されているため、ハイブリッド医療用器具とみなすことができる。

いくつかの実施形態では、医療用器具は、内視鏡処置のために構成され得る。例えば、医療用器具は、尿検査、尿管鏡検査、胃鏡検査、気管支鏡検査、又はその他内視鏡処置のために構成され得る。いくつかの実施形態では、医療用器具は、腹腔鏡処置又は他の種類の医療処置（例えば、開腹手技）のために構成され得る。

Ａ．手動及びロボット制御可能な医療用器具の挿入
いくつかの実施形態では、手動及びロボット制御可能な医療用器具は、医療用器具を物理的に持ち、手動で操作する医師又は他の操作者によって、第１のモード（手動モード）で操作することができ、また、ロボットで使用可能な医療用システムによって、第２のモード（ロボットモード）で操作することもできる。手動モードで操作されるとき、医師は、１つ以上の手動駆動入力部を手動で操作し、医療用器具を制御することができる。ロボットモードで操作するとき、医療用器具を、ロボットアーム又はその他器具位置決め装置の端部に位置付けられる器具駆動機構に取り付けることができる。器具駆動機構は、１つ以上のロボット駆動入力部に係合する１つ以上のロボット駆動出力部を含み、医療用器具をロボット制御することができる。医師は、ロボットで使用可能なシステムを制御するために（例えば、図１９に示されるような）コントローラを使用してもよい。

医療用器具は、細長いシャフト及び器具ハンドル（又は器具基部）を含むことができる。細長いシャフトは、医療処置中に患者の解剖学的構造に挿入されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、細長いシャフトは、自然開口部を通して患者の解剖学的構造に挿入される。いくつかの実施形態では、細長いシャフトは、切開部又は他の外科的開口部を通して患者の解剖学的構造に挿入される。細長いシャフトは可撓性であってもよい。細長いシャフトは、関節運動可能であり、制御可能であってもよい。これにより、医師などの操作者が、細長いシャフトの関節運動を制御して、患者の解剖学的構造を通して医療用器具をナビゲートし、操縦することを可能にする。細長いシャフトの関節運動を制御することは、細長いシャフトの関節運動可能部分を偏向又は屈曲させることを含み得る。いくつかの実施形態では、関節運動可能部分は、細長いシャフトの遠位部分であり得る。

上述のように（例えば、図１５～図１８を参照して）、いくつかの実施形態では、医療用器具は、細長いシャフト上又はそこを通って延在する１つ以上のプルワイヤを含むことができる。プルワイヤは、器具ハンドル内のプーリー又はプーリーアセンブリなどの作動機構に取り付けることができる。次に、作動機構は、手動及びロボット駆動入力部の作動により作動機構が操作され、プルワイヤを引っ張り、細長いシャフトの関節運動を引き起こすように、手動及びロボット駆動入力部に接続され得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部のうちの１つ以上及びロボット駆動入力部のうちの１つ以上は、手動駆動入力部及びロボット駆動入力部の両方を使用して同じ作動機構を作動できるように、器具ハンドル内の同じ作動機構（例えば、プーリー又はプーリーアセンブリ）にそれぞれ接続される。手動駆動入力部は、ロボット駆動入力部とは別個であり得る。例えば、手動駆動入力部は、手で動作可能となるように構成され、位置付けることができ、ロボット駆動入力部は、ロボット駆動出力部と係合してロボットで使用可能な医療用システムによって操作可能であるように構成され、位置付けることができる。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部は、器具ハンドルが器具駆動機構に取り付けられたときでも露出したままであるか、又はアクセス可能である。

いくつかの実施形態では、ロボット制御及び手動制御の両方のために構成された医療用器具は、１つ以上の利点を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態では、処置中に、医療用器具をまず患者に手動で挿入することができる。すなわち、医師はまず、医療用器具を物理的に持ち、手動駆動入力部を使用して患者内に手動で挿入して、患者の解剖学的構造を通して医療用器具を案内するために細長いシャフトの関節運動を制御することができる。場合によっては、医師によって最初に手動挿入可能にできる医療用器具は、ロボットによる挿入よりも迅速かつ容易であり得る。これは、例えば、泌尿器内視鏡検査、膀胱内視鏡検査、尿管鏡検査、又は腎検査などの特定の泌尿器科的処置、及び消化管内視鏡的処置などの場合であり得る。まず手で挿入した後、器具ハンドルを、器具駆動機構、例えば、ロボットアーム又は他の器具位置決め装置又はロボットで使用可能な医療用システムの端部に位置付けられている器具駆動機構に取り付けることができる。ロボットで使用可能な医療用システムに取り付けられると、医療用器具の細長いシャフトの関節運動及び制御が、ロボットにより制御され得る。ロボット制御は、治療部位における医療用器具の正確かつ精密な制御を可能にできる。医療処置の特定の態様は手動制御に最適であり得、医療処置の他の態様はロボット制御に最適であり得るため、本明細書に記載されるハイブリッド医療用器具は、医療処置の特定の状況又は段階に応じて、必要に応じて手動又はロボット制御モードのいずれにも有利に使用することができる。このような医療用器具は、医師に大きな柔軟性をもたらし、医療処置の遂行を促進する。

加えて、いくつかのロボットで使用可能な医療用システムは、絶対的な挿入深さ又はストロークに制限され得る。したがって、ロボットシステムの制限された挿入深さ又はストロークが診断又は治療領域で最適に利用され得るように、まず、医療用器具を手動で挿入することが有利であり得る。本明細書に記載される医療用器具は、ロボット制御を行うには煩雑な長距離にわたって器具を手で配置することを可能にできる。いくつかの実施形態では、器具の手動制御を使用して、医療用器具の初期の大まかな位置決めを提供することができる。例えば、手動制御を使用して、患者の解剖学的構造内の治療部位又はその近くに医療用器具を位置付けることができ、器具のロボット制御を使用して、処置中に微細な位置制御を提供することができる。

いくつかの実施形態では、医師が、手動駆動入力部を操作することによって、手動で医療用器具を制御した後に、医療用器具を器具駆動機構に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、医師が、手動駆動入力部を操作することによって、手動で医療用器具を制御している間に、医療用器具を器具駆動機構に取り付けることができる。

上述のように、医療用器具は、手動及びロボット駆動入力部の両方を含み得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部のうちの１つは、医療用器具の細長いシャフトの２方向偏向制御を提供するように構成されている。２方向偏向制御は、細長いシャフトの２つの方向への偏向を可能にし得る。いくつかの実施形態では、この２つの方向は、上下又は左右などの反対方向であり得る。これはまた、上下平面又は左右平面などの単一平面における２方向偏向制御とも称され得る。本出願における方向に関する用語（例えば、上、下、左、右など）は、医療用器具の向きに対して異なる方向を示すために広義で使用される。医療用器具は、多種多様な方向に常に再位置付けされ得るため、方向に関する用語は限定として解釈されるべきではない。例えば、上、下、左、及び右と称する方向は、器具の向きに応じて変化し得る。２方向偏向制御を行うように構成されている手動駆動入力部は、例えば、レバー、スライダ、ホイール、又は他のタイプの手動で動作可能な駆動入力部であり得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部を第１の方向に操作することにより、細長いシャフトを第１の方向（例えば、上方）に偏向させ、手動駆動入力部を第２の方向に操作することにより、細長いシャフトを第２の方向（例えば、下方）に偏向させる。

医療用器具はまた、細長いシャフトのロール制御を可能にするように構成されている手動駆動入力部を含むことができる。これは、手動ロール入力部と呼ばれる場合がある。例えば、医療用器具は、細長いシャフトが器具ハンドルに対して細長いシャフトの軸を中心に回転することを可能にする手動駆動入力部を含むことができる。この手動駆動入力部は、細長いシャフトが器具ハンドルに対して径方向に再配向することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、手動ロール制御は、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１１０、少なくとも１２０、少なくとも１３０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１７０、少なくとも１８０、少なくとも１９０、少なくとも２００、少なくとも２１０、少なくとも２２０、少なくとも２３０、少なくとも２４０、少なくとも２５０、少なくとも２６０、少なくとも２７０、少なくとも２８０、少なくとも２９０、少なくとも３００、少なくとも３１０、少なくとも３２０、少なくとも３３０、少なくとも３４０、少なくとも３５０、少なくとも３６０度、又はそれ以上の両方の回転方向への細長いシャフトのロールを可能できる。いくつかの実施形態では、ロール制御を行うように構成されている手動駆動入力部を省略することができ、医師は、医療用器具全体を物理的にロールして（例えば、ハンドル及び細長いシャフトを一緒にロールする）、細長いシャフトのロールを手動で制御することができる。

２方向偏向及びロール制御を使用して医療用器具を手動で制御することは、手動制御を行うようにのみ構成されている医療用器具を用いた作業に慣れている多くの医師にとって、直感的かつなじみが深いものであり得る。

いくつかの実施形態では、医療用器具は、追加の２方向偏向制御を可能にするように構成されている追加の駆動入力部を含んでもよい。例えば、第１の手動駆動入力部は、上下方向における２方向偏向制御を可能にでき、第２の手動駆動入力部は、左右方向における２方向偏向制御を可能にできる。これは、２つの手動駆動入力部を使用して、細長いシャフトの４方向偏向制御を可能にする。

いくつかの実施形態では、ロボット駆動入力部は、４方向偏向制御を可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、４方向偏向制御は、細長いシャフトの４つの異なる方向への関節運動を可能にする。いくつかの実施形態では、方向は、上、下、左、及び右などの４つの直交する方向であり得る。いくつかの実施形態では、４方向偏向制御するために構成されているロボット駆動入力部は、２つのロボット駆動入力部を含み得る。２つのロボット駆動入力部は、器具駆動機構上の２つの対応するロボット駆動出力部と係合するように構成され得る。各ロボット駆動入力部は、２つの反対方向、例えば時計回り及び反時計回りに回転可能であり得る。２つのうち第１のロボット駆動入力部の第１の方向（例えば、時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの１つ（例えば、上方向）への関節運動を可能にできる。２つのうち第１のロボット駆動入力部の反対方向（例えば、反時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの別の方向（例えば、下方向）への関節運動を可能にできる。２つのうち第２のロボット駆動入力部の第１の方向（例えば、時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの別の方向（例えば、右方向）への関節運動を可能にできる。そして、２つのうち第２のロボット駆動入力部の反対方向（例えば、反時計回り方向）への回転は、４つの方向のうちの別の方向（例えば、左方向）への関節運動を可能にできる。したがって、４方向偏向制御は、２つのロボット駆動入力部を使用して達成することができる。いくつかの実施形態では、ロボット駆動入力部は、２方向偏向制御、３方向偏向制御などの別の数の方向の偏向制御を提供するように構成される。

医療用器具は、医療用器具の細長いシャフトのロボットロール制御を提供するように構成されている追加のロボット駆動入力部を含むことができる。例えば、医療用器具は、細長いシャフトが器具ハンドルに対して細長いシャフトの軸を中心に回転することを可能にする機器駆動機構上の対応するロボット駆動出力部と係合するように構成されている、ロボット駆動入力部を含むことができる。このロボット駆動入力部は、細長いシャフトが器具ハンドルに対して径方向に再配向することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、このロボット器具駆動入力部の第１の方向（例えば、時計回り）への回転により、細長いシャフトを時計回り方向に回転させ、このロボット器具駆動入力部の第２の方向（例えば反時計回り）への回転により、細長いシャフトを反時計回り方向に回転させる。いくつかの実施形態では、ロボットロール制御は、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１１０、少なくとも１２０、少なくとも１３０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１７０、少なくとも１８０、少なくとも１９０、少なくとも２００、少なくとも２１０、少なくとも２２０、少なくとも２３０、少なくとも２４０、少なくとも２５０、少なくとも２６０、少なくとも２７０、少なくとも２８０、少なくとも２９０、少なくとも３００、少なくとも３１０、少なくとも３２０、少なくとも３３０、少なくとも３４０、少なくとも３５０、少なくとも３６０度、又はそれ以上の両方の回転方向への細長いシャフトのロールを可能できる。

場合によっては、４方向偏向制御及びロール制御を使用して医療用器具をロボット制御することは、ロボット制御を行うようにのみ構成されているロボット器具を用いた作業に慣れている多くの医師にとって、直感的かつなじみが深いものであり得る。例えば、４方向偏向制御は、医療用器具を制御するためにコントローラを操作する際に直感的であり得る。

上述したように、いくつかの実施形態では、医療用器具は、手動２方向偏向制御及びロール制御（ロール制御は、細長いシャフトを器具ハンドルに対して回転させるように構成されている手動駆動入力部を用いて、又は医療用器具全体を物理的にロールさせることによって手動で達成することができる）を可能にする手動制御用、並びに、ロボット４方向偏向制御及びロール制御を可能にするロボット制御用に構成されている。他の種類の手動及びロボット制御も可能である。例えば、医療用器具は、手動４方向偏向制御及びロール制御を可能にする手動制御、並びにロボット４方向偏向制御及びロール制御を可能にするロボット制御用に構成することができる。別の例として、医療用器具は、手動２方向偏向制御及びロール制御を可能にする手動制御、並びにロボット２方向偏向制御及びロール制御を可能にするロボット制御用に構成することができる。

Ｂ．手動及びロボット制御可能な医療用器具の例示的な実施形態
ここで、手動及びロボット制御可能な医療用器具の上記及び他の特徴を、図２１Ａ～図２５に示される実施形態を参照して説明する。これらの実施形態は例として提供され、本開示を限定することなく、本開示の原理を例示することを意図している。当業者は、本開示を考慮して、例示される実施形態の様々な修正が可能であることを理解するであろう。これらの修正は、本開示の範囲内であることが意図される。

図２１Ａ～図２１Ｆは、手動及びロボット制御可能な医療用器具２００の実施形態の様々な図を示す。以下により詳細に記載されるように、医療用器具２００は、手動２方向偏向制御、手動ロール制御、ロボット４方向偏向制御、及びロボットロール制御用に構成されている。

図２１Ａは、医療用器具２００の斜視図を示す。図示されるように、医療用器具２００は、器具ハンドル２０１（又は器具基部）と細長いシャフト２０３とを含む。細長いシャフト２０３は、医療処置中、患者に挿入するように構成されている。細長いシャフト２０３は、細長いシャフト２０３が患者の解剖学的構造を通ってナビゲート及び操縦され得るように、関節運動可能かつ制御可能であるように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、細長いシャフト２０３は、尿道、尿管、胃腸管、食道、肺の気道（など）といった患者内腔に挿入され、そこを通って案内されるように構成されている、細く可撓性のある本体を備える。上述したように、細長いシャフト２０３内に又はその上にプルワイヤを含め、細長いシャフト２０３の関節運動を制御することができる。細長いシャフト２０３は、遠位端２０５と近位端２０７との間を延在し得る。遠位端２０５は、患者に挿入されるように構成され得る。近位端２０７は、器具ハンドル２０１に取り付けられ得る。細長いシャフト２０３は、遠位端２０５に送達するために追加の器具又はツールが通過できる作業チャネル（図示せず）を含むことができる。医療用器具２００は、作業チャネルへのアクセスを可能にするように構成されている作業チャネル入口ポート２０９を含み得る。

器具ハンドル２０１は、図２１Ｂ及び図２１Ｃにより詳細に示される。図２１Ｂは、器具ハンドル２０１の第１の側面図（例えば、正面図）を示し、図２１Ｃは、器具ハンドル２０１の第２の側面図（例えば、背面図）を示す。器具ハンドル２０１は、医療用器具２００の手動制御及びロボット制御の両方を可能にするように構成されている。例えば、器具ハンドル２０１を、物理的に保持し、手動で操作して手動制御を提供する、及び、器具駆動機構（以下の図２２Ａ～図２２Ｃ参照）に取り付けてロボット制御を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、滅菌アダプタを器具ハンドル２０１と器具駆動機構との間に位置付け、医療処置中に滅菌野を維持することができる。

図２１Ａ～図２１Ｃに示されるように、器具ハンドル２０１はハウジング２１１を含む。ハウジング２１１は、前面２１３（図２１Ｂ）及び背面２１５（図２１Ｃ）を含む。図示されるように、ハウジング２１１はまた、凹部又は切欠き２１７を含むように成形することができる。切欠き２１７は、器具ハンドル２０１の人間工学的形状を提供するように構成され得る。例えば、切欠き２１７は、手動制御中に器具ハンドル２０１をより容易に又は快適に保持することを可能にできる。代替的に又は追加的に、切欠き２１７は、図２２Ａ～図２２Ｃを参照して以下で説明するように、器具駆動機構上の１つ以上の未使用のロボット駆動出力部へのアクセスを提供（又はブロックしない）できる。図２７に示されるように、これにより、２つ以上の医療用器具（例えば、２つの医療用器具）を単一の器具駆動機構に接続することを可能にでき、器具駆動機構を使用して２つ以上の医療用器具を駆動できる。次いで、切欠き２１７によって露出されたままのロボット駆動出力部を使用して、処置中に追加の器具又はツールを制御することができる。

図２１Ａ～図２１Ｃは、器具ハンドル２０１が手動駆動入力部２１９を含み得ることを示す。図示される実施形態では、手動駆動入力部２１９はレバーとして構成されているが、スライダ又はホイールなどの他の機械的構造が可能である。以下でより詳細に説明するように、手動駆動入力部２１９は、医療用器具２００の手動２方向偏向制御を提供するように構成されている。図示される実施形態では、手動駆動入力部２１９は、矢印２２１によって示される方向で前後に操作又は回転されるように構成されている（図２１Ｂ）。手動駆動入力部２１９を第１の方向に移動させると、細長いシャフト２０３の第１の関節運動方向への関節運動を引き起こすことができ、手動駆動入力部２１９を第２の方向（第１の方向とは反対）に移動させると、細長いシャフト２０３の第２の関節運動方向への関節運動を引き起こすことができる。第１及び第２の関節運動方向は、実質的に反対（例えば、上下）であってもよいが、これは全ての実施形態ではそうである必要はない。

例示される実施形態では、器具ハンドル２０１はまた、手動ロール入力部２２３を含む。図２１Ａに示されるように、細長いシャフト２０３の遠位端２０７は、手動ロール入力部２２３に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、細長いシャフト２０３は、手動ロール入力部２２３を通ってハウジング２１１内へと延在する。手動ロール入力部２２３は、細長いシャフト２０３の器具ハンドル２０１に対する回転を可能にするように構成されている。図示されるように、手動ロール入力部２２３は、ハウジング２１１に対して回転できるツイスタ又は回転可能なハンドル又は把持部であり得る。例えば、手動ロール入力部２２３は、矢印２２５によって示される方向に回転することができる。いくつかの実施形態では、手動ロール入力部２２３は時計回り及び反時計回りの両方向に回転する。手動ロール入力部２２３の回転が細長いシャフト２０３の回転を引き起こすように、細長いシャフト２０３は手動ロール入力部２２３に対して回転可能に固定され得る。細長いシャフト２０３の回転は、手動ロール入力部２２３の対応する運動と同じ方向であり、それと等しくすることができるが、これは全ての実施形態ではそうである必要はない。

器具ハンドル２０１の背面図を示す図２１Ｃを参照すると、医療用器具２００は複数のロボット駆動入力部２２７を含む。図示される実施形態では、医療用器具２００は３つのロボット駆動入力部２２７を含むが、他の実施形態では、他の数のロボット駆動入力部２２７が使用されてもよい。ロボット駆動入力部２２７は、器具ハンドル２０１が器具駆動機構に取り付けられたときに、器具駆動機構上の対応するロボット駆動出力部と係合するように構成されている。例示的なロボット駆動出力部及び器具駆動機構を図１５～図１７（前述）及び図２２Ａ及び図２２Ｂ（後述）に示す。器具駆動機構のロボット駆動出力部は、ロボット駆動入力部２２７に係合し、トルクを伝達し、それを回転させる。いくつかの実施形態では、ロボット駆動入力部２２７のそれぞれは、時計回り及び反時計回りの両方向に回転可能である。図示される実施形態では、ロボット駆動入力部２２７は溝付き又はキー付きの凹部として構成され、突出スプラインとして構成されるロボット駆動出力部と係合するように構成されている。ロボット駆動出力部は、モータによって駆動され時計回り及び反時計回り方向に回転することができる。ロボット駆動出力部がロボット駆動入力部２２７と係合すると、ロボット駆動入力部はロボット駆動入力部２２７に回転運動を伝達する。いくつかの実施形態では、ロボット駆動出力部はロボット駆動入力部２２７を駆動する。いくつかの実施形態では、この構成は逆であってもよく、又はロボット駆動入力部及び出力の他の種類及び構成を使用することができる。

上述したように、医療用器具２００の図示された実施形態は、ロボット４方向偏向制御及びロボットロール制御用に構成されている。この実施形態では、ロボット駆動入力部２２７のうちの２つが偏向制御用に構成され、ロボット駆動入力部２２７のうちの別のおものがロール制御用に構成される。偏向制御用に構成されているロボット駆動入力部２２７のうちの２つのそれぞれは、２方向偏向制御を可能にでき、これにより、一緒になって４方向偏向制御を達成することができる。

図示される実施形態では、第１のロボット駆動入力部２２７ａ及び第２のロボット駆動入力部２２７ｂはそれぞれ、医療用器具２００の４方向偏向制御が可能であるように、２方向偏向制御を提供するように構成されている。例えば、第１のロボット駆動入力部２２７ａを第１の回転方向（例えば、時計回り）に回転させると、細長いシャフト２０３の第１の関節運動方向への関節運動を提供することができ、ロボット駆動入力部２２７ａを第２の回転方向（例えば、反時計回り）に回転させると、細長いシャフト２０３の第２の関節運動方向への関節運動を提供することができる。いくつかの実施形態では、第１及び第２の関節運動方向は、実質的に反対（例えば、上下）であってもよいが、これは全ての実施形態ではそうである必要はない。第２のロボット駆動入力部２２７ｂを第１の回転方向（例えば、時計回り）に回転させると、細長いシャフト２０３の第３の関節運動方向への関節運動を提供することができ、ロボット駆動入力部２２７ｂを第２の回転方向（例えば、反時計回り）に回転させると、細長いシャフト２０３の第４の関節運動方向への関節運動を提供することができる。いくつかの実施形態では、第３及び第４の関節運動方向は、実質的に反対（例えば、左右）であってもよいが、これは全ての実施形態ではそうである必要はない。更に、いくつかの実施形態では、第１、第２、第３、及び第４の関節運動は、実質的に直交する方向であり得る。

以下でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、第１のロボット駆動入力部２２７ａの作動は、手動駆動入力部の作動として細長いシャフト２０３の同じ関節運動を引き起こすように構成されている。例えば、第１のロボット駆動入力部２２７ａ及び手動駆動入力部２１９の両方は、細長いシャフト２０３を上下方向に関節運動させるように構成することができる。これは、図２１Ｄ～図２１Ｆを参照して説明されるように、第１のロボット駆動入力部２２７ａ及び手動駆動入力部２１９の両方は、器具ハンドル２０１のハウジング２１１内の同じ関節運動機構（例えば、第１のプーリーアセンブリ２２９）に接続され得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部２１９によって提供される２方向偏向制御は、第１のロボット駆動入力部２２７ａによって提供される２方向偏向制御と同じである。

図２１Ａ～図２１Ｃに示されるように、医療用器具２００の器具ハンドル２０１はまた、医療用器具２００への電気的及び／又は視覚的接続を提供するためのコネクタ２３１を含むことができる。図示される実施形態では、コネクタ２３１は、タワーにおいてコネクタにつながる、アンビリカルケーブルのストレインリリーフとして示されている。図２１Ｃは、背面２１５が、器具ハンドル２０１を器具駆動機構に方向付け、固定するための１つ以上のラッチ機構２３３を含み得ることを示す。

図２１Ｄ～図２１Ｆは、器具ハンドル２０１の内部構成要素の一部を示す。図２１Ｄは、内部構成要素を見せるために、ハウジング２１１が透明で示された器具ハンドル２０１の第１の側面図を示す。示されるように、２つのプーリーアセンブリである第１のプーリーアセンブリ２２９及び第２のプーリーアセンブリ２３５は、ハウジング２１１内に位置付けられている。この実施形態では、第１のプーリーアセンブリ２２９及び第２のプーリーアセンブリ２３５のそれぞれは、細長いシャフトの４つの関節運動方向のうちの２つに関連付けられる。いくつかの実施形態では、関節運動の各平面（例えば、上下又は左右）は、１つのプーリーアセンブリに関連され得る。例えば、細長いシャフト２０３の上下関節運動は第１のプーリーアセンブリ２２９に関連付けられてもよく、細長いシャフト２０３の左右関節運動は第２のプーリーアセンブリ２３５に関連付けられてもよい。

図示される実施形態では、第１のプーリーアセンブリ２２９は第１のロボット駆動入力部２２７ａに回転可能に連結され、第２のプーリーアセンブリ２３５は第２のロボット駆動入力部２２７ｂに回転可能に連結されている。したがって、第１のロボット駆動入力部２２７ａの回転は第１のプーリーアセンブリ２２９の対応する回転を引き起こすことができ、第２のロボット駆動入力部２２７ｂの回転は第２のプーリーアセンブリ２２９の対応する回転を引き起こすことができる。上述のように、第１のプーリーアセンブリ２２９の回転は細長いシャフト２０３の上下方向の関節運動を引き起こすことができ、第２のプーリーアセンブリ２３５の回転は細長いシャフト２０３の左右方向の関節運動を引き起こすことができる。したがって、いくつかの実施形態では、ロボット４方向偏向制御は、第１及び第２のロボット駆動入力部２２７ａ、２２７ｂ、並びに第１及び第２のプーリーアセンブリ２２９、２３５によって達成され得る。あるいは、４つの別個のプーリーを、４つの対応するロボット駆動入力部と共に使用することができる。

図２１Ｆに示されるように、手動偏向入力部２１９を使用して第１のプーリーアセンブリ２２９を回転できるように、手動偏向入力部２１９をまた第１のプーリーアセンブリ２２９に回転可能に連結することもできる。上述のように、第１のプーリーアセンブリ２２９の回転は、細長いシャフト２０３の上下方向への関節運動を引き起こすことができる。したがって、図示される実施形態では、手動駆動入力部２１９及び第１のロボット駆動入力部２２７ａの両方は、それぞれ第１のプーリーアセンブリ２２９に回転可能に連結されており、その結果、両方が、細長いシャフト２０３の例えば上下方向への関節運動を引き起こすことができる。図示される実施形態では、手動駆動入力部２１９は、第１のプーリーアセンブリ２２９に強固に取り付けられたレバーとして構成されている。例えば、図２１Ｆに示されるように、手動駆動入力部２１９の端部２３７は、第１のプーリーアセンブリ２２９のシャフト２３９に取り付けられる。したがって、手動駆動入力部２１９の任意の動きは、第１のプーリーアセンブリ２２９に直接伝達され得る。したがって、医療用器具２００は、手動２方向偏向制御（手動駆動入力部２１９による）及び４方向偏向制御（第１及び第２のロボット駆動入力部２２７ａ、２２７ｂによる）を行うように構成されている。

図示される実施形態では、第２のプーリーアセンブリ２３５は、第２のロボット駆動入力部２２７ｂでのみ関節運動可能である。いくつかの実施形態では、第２の手動駆動入力部（図示せず）は、第２のプーリーアセンブリ２３５に回転可能に連結されて、細長いシャフトの、例えば左右方向への手動制御を更に可能にできる。

例示的な第１のプーリーアセンブリ２２９は、図２１Ｅの分解図で例示されている。いくつかの実施形態では、第２のプーリーアセンブリ２３５は同様であってもよい。図示されるように、第１のプーリーアセンブリ２２９は、第１のプーリー２４１と第２のプーリー２４３とを備える。第１のプーリー２４１は、第１のプーリー２４１とシャフト２３９とが一緒に回転するように、第１のプーリーアセンブリ２２９のシャフト２３９に固定的に取り付けられるか、ないしは別の方法で取り付けられてもよい。第２のプーリー２４３は、シャフト２３９に取り外し可能に取り付け可能であるように構成され得る。取り付けられると、第２のプーリー２４３及びシャフト２３９（並びに第１のプーリー２４１）は、全て一緒に回転することができる。図示される実施形態では、シャフト２３９は、第２のプーリー２４３上のキー付き部分２４７と係合するように構成されているキー付き部分２４５を含む。キー付き部分２４５は、キー付き部分２４７と係合して、第２のプーリー２４３をシャフト２３９に回転可能に連結するように構成されている。いくつかの実施形態では、キー付き部分２４５は、複数の異なる回転位置においてキー付き部分２４７と係合するように構成されており、これにより、第２のプーリー２４３の回転位置は、第１のプーリー２４１の回転位置に対して調節され、設定される。いくつかの実施形態では、キー係合は、例えば、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５度の回転増分での、第１のプーリーに対する第２のプーリー２４３の回転調節を可能にする。

図２１Ｅに図示されるように、シャフト２３９の１つの端部は、第１のロボット駆動入力部２２７ａに接続され得る。したがって、第１のロボット駆動入力部２２７ａの回転は、第１のプーリー２４１及び第２のプーリー２４３の両方の回転を含む第１のプーリーアセンブリ２２９の回転を引き起こすように構成されてもよい。図２１Ｆに図示されるように、シャフト２３９の反対側の端部はまた、手動駆動入力部２１９に接続され得る。したがって、手動駆動入力部２１９の回転はまた、第１のプーリー２４１及び第２のプーリー２４３の両方の回転を含む第１のプーリーアセンブリ２２９の回転を引き起こすように構成されてもよい。

上述したように、医療用器具２００は、細長いシャフト２０３を関節運動させるためのプルワイヤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つのプルワイヤは、細長いシャフト２０３の関節運動の各方向に関連付けることができる。いくつかの実施形態では、４方向偏向制御が可能であるように、医療用器具２００は４本のプルワイヤを含む。そのような場合、例えば、第１のプルワイヤは、上方向への偏向と関連付けることができ、第２のプルワイヤは、下方向への偏向と関連付けることができ、第３のプルワイヤは、右方向への偏向に関連付けることができ、第４のプルワイヤは、左方向の偏向に関連付けることができる。プルワイヤは、第１及び第２のプーリーアセンブリ２２９、２３５と細長いシャフト２０３の遠位端２０５との間に延在することができる。遠位端２０５において、プルワイヤを細長いシャフト２０３の遠位端２０５に接続することができる。

第１及び第２のプーリーアセンブリ２２９、２３５では、プルワイヤのそれぞれは、２つのプーリーアセンブリのプーリーのうちの１つに巻かれるか、包むか、ないしは別の方法で取り付けられるか、又は接続されてもよい。例えば、図２１Ｅに示されるような第１のプーリーアセンブリ２２９を考慮すると、第１のプルワイヤ（例えば、上向き偏向に関連する）を第１のプーリー２４１上に巻いてもよく、第２のプルワイヤ（例えば、下向き偏向に関連する）を第２のプーリー２４３上に巻いてもよい。第１のプルワイヤを、第１のプーリー２４１上に第１の方向（例えば、時計回り）に巻いてもよく、第２のプルワイヤを、第２のプーリー２４３上に第２の反対方向（例えば、反時計回り）に巻いてもよい。これにより、第１のプーリーアセンブリ２２９の回転が、第１のプーリーアセンブリ２２９が回転する方向に応じて、第１のプルワイヤ（例えば、上向き偏向を引き起こす）又は第２のプルワイヤ（例えば、下向き偏向を引き起こす）のいずれかを引くことができる。第３の及び第４のプルワイヤを、同様に、例えば、左右の偏向制御のために、第２のプーリーアセンブリ２３５のプーリー上に巻いてもよい。このプルワイヤの配置の例は図２１Ｄに示されており、これは、第１のプーリーアセンブリ２２９上に反対方向に巻かれた第１のプルワイヤ２４９及び第２のプルワイヤ２５１、並びに、第２のプーリーアセンブリ２３５上に反対方向に巻かれた第３のプルワイヤ２５３及び第２のプルワイヤ２５５を示す。

いくつかの実施形態では、プルワイヤは、プルワイヤ張力の微調整を可能にする調節可能なストッパ２５７に配線される。キー付き部分２４５、２４７のキー係合機構を使用して、第２のプーリー２４３を第１のプーリー２４１に対して選択的に回転して位置付けることによって、プルワイヤ張力の大まかな調節が可能である。いくつかの実施形態では、ばねを追加的に又は代替的に使用して、各プルワイヤに張力を加えることができる。いくつかの実施形態では、コイルパイプ（図示せず）は、調節可能なストッパ２５７から細長いシャフト２０３を通って遠位端２０５まで延在する。プルワイヤ及びコイルパイプは、細長いシャフト２０３のロールを可能にするためのサービスループ（例えば、余長）を含むことができる。いくつかの実施形態では、サービスループは、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１１０、少なくとも１２０、少なくとも１３０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１７０、少なくとも１８０、少なくとも１９０、少なくとも２００、少なくとも２１０、少なくとも２２０、少なくとも２３０、少なくとも２４０、少なくとも２５０、少なくとも２６０、少なくとも２７０、少なくとも２８０、少なくとも２９０、少なくとも３００、少なくとも３１０、少なくとも３２０、少なくとも３３０、少なくとも３４０、少なくとも３５０、又は少なくとも３６０度の両方の回転方向への細長いシャフトのロールを可能にする。いくつかの実施形態では、プルワイヤは、細長いシャフト２０３内に編組された、ないしは別の方法で形成されたルーメンを通って延在することができる。

図２１Ｄで最も良く分かるように、例示される実施形態では、ロボットシャフトロールは、第１のベベルギヤ２５９及び第２のベベルギヤ２６１によって達成され得る。第１のベベルギヤ２５９は、第３のロボット駆動入力部２２７ｃ（図２１Ｃ）に取り付けられてもよく、これにより、第３のロボット駆動入力部２２７の回転が、第１のベベルギヤ２５９の回転を引き起こすことができる。第２のベベルギヤ２６１は、細長いシャフト２０３の近位端２０７に取り付けられてよく、これにより、第２のベベルギヤ２６１の回転が、器具ハンドル２０１に対する細長いシャフト２０３の回転を引き起こすことができる。第１及び第２のベベルギヤ２５９、２６１は、第３のロボット駆動入力部２２７ｃの回転運動を細長いシャフト２０３に伝達するように係合され得る。第３のロボット駆動入力部２２７ｃの回転運動を細長いシャフト２０３に伝達するための他の方法及び機構も可能である。いくつかの実施形態では、細長いシャフト２０３がロールすると、近位端２０７及び遠位端２０５の両方に固定されるとき、内部構成要素（コイルパイプ、プルワイヤ、電線、及び光ファイバなど）のねじれが可能になる。内部構成要素のねじれは、細長いシャフト２０３の長さの全体にわたって達成することができ、近位及び遠位終端に加えられる結果として生じる力／トルクを最小化する。

したがって、図２１Ａ～図２１Ｆに示される医療用器具２００は、手動２方向偏向制御、手動ロール制御、ロボット４方向偏向制御、及びロボットロール制御用に構成され得る。

図２２Ａ～図２２Ｃは、器具駆動機構３００の実施形態に取り付けられた医療用器具２００の器具ハンドル２０１の図を示す。図２２Ａは斜視図であり、図２２Ｂは上面図であり、図２２Ｃは側面図である。医療用器具２００の細長いシャフト２０３は、これらの図には図示されていない。器具駆動機構３００は、器具ハンドル２０１が取り付けられ得る遠位面３０２を含むことができる。いくつかの実施形態では、別個のアダプタ（滅菌アダプタ３０３など）は、器具ハンドル２０１と器具駆動機構３００との間に位置付けられ得る。滅菌アダプタは、器具ハンドル２０１と器具駆動機構３００との間に無菌的境界を提供することができる。遠位面３０２は、その上に位置付けられているロボット駆動出力部３０４を含むことができる。ロボット駆動出力部３０４のうちの１つ以上は、器具ハンドル２０１のロボット駆動入力部２２７（図２１Ｃ）を係合することができる。図２２Ａ～図２２Ｃに示されるように、器具ハンドル２０１の切欠き２１７は、ロボット駆動出力部３０４のうちの１つ以上を露出させることができる。したがって、露出したロボット駆動出力部３０４は、他の医療用器具又は器具に接続されるようにアクセス可能なままであり得る。器具駆動機構３００は、例えば図１５に示されるようにロボット駆動出力部３０４を駆動するための１つ以上のモータを含むことができる。図示される実施形態では、ロボット駆動出力部３０４は、突出したスプラインとして構成される。器具駆動機構３００の近位端３０６は、例えば図１６及び図１７に示されるように、ロボットアーム又は他の器具位置決め装置に取り付けるように構成することができる。

図２７は、２つの医療用器具（例えば、医療用器具２００及び別の器具又は医療用器具７００）が、単一の器具駆動機構３００と係合し、それによって駆動されるように構成され得ることを示す。図示される実施形態では、器具駆動機構３００は、４つのロボット駆動出力部３０４を含むが、他の数の駆動出力部が可能である。ロボット駆動出力部３０４は、２つの医療用器具２００、７００上の対応するロボット駆動入力部に係合するように構成され得る。例えば、駆動出力部３０４の一部は、医療用器具２００上の駆動入力部に係合することができ、駆動出力部３０４の一部は、医療用器具７００上の駆動入力部に係合することができる。これにより、器具駆動機構３００が両方の医療用器具２００、７００を駆動することを可能にできる。図示されるように、医療用器具２００、７００は、器具駆動機構３００上に並んで配置されてもよく、又は第２の医療用器具７００は、上述したように、第１の医療用器具２００の切欠き２１７内に位置付けられ得る。医療用器具２００、７００は、本明細書に記載される医療用器具又は器具のいずれかであり得る。

図２７に示されるように、ロボット医療用システムは、第１の医療用器具２００と、第２の医療用器具７００と、器具駆動機構３００とを含み得る。第１の医療用器具２００は、第１の器具ハンドル又は基部２０１と、器具基部２０１から延在する細長いシャフト２０３とを含み得る。器具基部２０１は、少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上のロボット駆動入力部）を含み得る。第２の医療用器具７００（又は他の器具）はまた、第２の器具基部７０１と、少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上のロボット駆動入力部）とを含み得る。器具駆動機構３００は、第１の医療用器具２００の第１の器具基部２０１及び第２の医療用器具７００の第２の器具基部７０１と係合され得る。少なくとも１つの第１のロボット駆動出力部３０４は、第１の医療用器具２００の少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部と係合され、かつこれを駆動するように構成されてもよく、少なくとも１つの第２のロボット駆動出力部３０４は、第２の医療用器具７００の少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部と係合され、かつ駆動するように構成されてもよい。このようにして、器具駆動機構３００は、両方の医療用器具３００を駆動することができる。例えば、器具駆動機構３００は、例えば、医療用器具２００、７００の関節運動（器具が関節運動可能である場合）を引き起こし、又は、医療用器具の任意の他のロボット制御可能な機構又は機能を実行若しくは作動させることができる。

器具駆動機構３００は、ロボットアーム上に位置付けすることができる。ロボットアームは、器具駆動機構３００を移動させて、第１の医療用器具２００及び第２の医療用３００器具を同時に再位置付けするように構成され得る。

図２７に示されるシステムの使用中、器具駆動機構３００のロボット駆動出力部３０４が第１の器具基部２０１の第１のロボット駆動入力部を係合するように、第１の医療用器具２００の第１の器具基部２０１を器具駆動機構３００に取り付けることができる。第１の器具基部２０１は、ロボット駆動出力部３０４のうちの１つ以上が露出したままであるように構成され得る。器具駆動機構３００のロボット駆動出力部３０４が第２の器具基部７０１のロボット駆動入力部を係合するように、第２の医療用器具７００の第２の器具基部７０１を器具駆動機構３００に取り付けることができる。システム（又はシステムの操作者）は、次いで、器具駆動機構３００を用いて、第１の医療用器具２００及び／又は第２の医療用器具７００を作動させることができる。

いくつかの実施形態では、図２２Ａ～図２２Ｃに示されるように、器具ハンドル２０１が器具駆動機構３００に取り付けられると、手動駆動入力部２１９及び手動ロール入力部２２３は露出して、アクセス可能なままである。

いくつかの実施形態では、器具２００は、器具ハンドル２０１の器具駆動機構３００への接続が手動駆動入力部２１９の係合解除を引き起こすように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、器具ハンドル２０１を器具駆動機構３００に接続する前に、手動駆動入力部２１９をプーリーアセンブリ２２９に動作可能に接続し、それにより、手動駆動入力部２１９が作動されて上述の器具２００の関節運動を引き起こすことができる。いくつかの実施形態では、器具ハンドル２０１が器具駆動機構３００に接続された後、手動駆動入力部２１９はプーリーアセンブリ２２９から係合解除され、それにより、器具ハンドル２０１が器具駆動機構３００に接続されている間、手動駆動入力部２１９が器具２００の関節運動に使用できない。

いくつかの実施形態では、器具ハンドル２０１の器具駆動機構３００への接続は、手動駆動機構の係合解除を引き起こす。係合解除は自動であってもよい。例えば、器具駆動機構３００のロボット出力部３０４を器具ハンドル２０１のロボット入力部２２７に挿入することにより、例えば、手動駆動入力部２１９の端部２３７をプーリーアセンブリ２２９のシャフト２３９から係合解除することによって係合解除を引き起こすことができる（図２１Ｆ参照）。別の実施形態では、クラッチ機構は、手動駆動入力部２１９とプーリーアセンブリ２２９及び／又はロボット駆動入力部２２７との間に位置付けられてもよい。器具ハンドル２０１を器具駆動機構３００に接続することにより、クラッチ機構を係合解除することができる。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部２１９を係合解除するためにユーザが作動可能なユーザ入力部が含まれ得る。いくつかの実施形態では、器具２００が器具駆動機構３００から取り外されたときに手動駆動入力部２１９を再係合することができる。

図２３Ａ～図２３Ｈは、手動及びロボット制御可能な医療用器具４００の別の実施形態の様々な図を示す。以下により詳細に記載されるように、医療用器具４００は、手動２方向偏向制御、手動ロール制御、ロボット４方向偏向制御、及びロボットロール制御用に構成されている。

図２３Ａは、医療用器具４００の斜視図を示す。医療用器具２００と同様のいくつかの点において、医療用器具４００は、器具ハンドル４０１と細長いシャフト４０３とを含む。細長いシャフト４０３は、遠位端４０５と近位端４０７との間を延在し得る。遠位端４０５は、患者に挿入されるように構成され得る。近位端４０７は、器具ハンドル４０１に取り付けられ得る。細長いシャフト４０３は、作業チャネル（例えば、第２のベベルギヤ４６１を通る、図２３Ｄ参照）と、作業チャネルへのアクセスを可能にするように構成されている入口ポート４０９とを含み得る。

器具ハンドル４０１は、図２３Ｂ及び図２３Ｃにより詳細に示される。図２３Ｂは、器具ハンドル４０１の第１の側面図（例えば、正面図）を示し、図２３Ｃは、器具ハンドル４０１の第２の部分側面図（例えば、部分背面図）を示す。医療用器具２００と同様のいくつかの点において、器具ハンドル４０１は、医療用器具４００の手動制御及びロボット制御の両方を可能にするように構成されている。図２３Ａ～図２３Ｃに示されるように、器具ハンドル４０１はハウジング４１１を含む。ハウジング４１１は、前面４１３（図２３Ｂ）及び背面４１５（図２３Ｃ）を含む。

器具ハンドル４０１は、手動駆動入力部４１９を含み得る。図示される実施形態では、手動駆動入力部４１９はスライダとして構成されている。後述するように、手動駆動入力部４１９は、医療用器具４００の手動２方向偏向制御を提供するように構成され得る。図示される実施形態では、手動駆動入力部４１９は、矢印４２１によって示される方向でハウジング４１１に沿って前後に操作又は摺動されるように構成されている（図２３Ｂ）。

例示される実施形態では、器具ハンドル４０１はまた、手動ロール入力部４２３を含む。図２３Ａに示されるように、細長いシャフト４０３の遠位端４０５は、手動ロール入力部４２３に取り付けられ得る。手動ロール入力部４２３は、細長いシャフト４０３の器具ハンドル４０１に対する回転を可能にするように構成されている。図示されるように、手動ロール入力部４２３は、ハウジング４１１に対して回転できるツイスタ又は回転可能なハンドル又は把持部であり得る。例えば、手動ロール入力部４２３は、矢印４２５によって示される方向に回転することができる。

器具ハンドル４０１の背面図を示す図２３Ｃを参照すると、医療用器具４００は、上記ロボット駆動入力部２２７と同様の複数のロボット駆動入力部４２７を含む。図示される実施形態では、医療用器具４００は３つのロボット駆動入力部４２７を含むが、他の実施形態では、他の数のロボット駆動入力部４２７が使用されてもよい。ロボット駆動入力部４２７は、器具ハンドル４０１が器具駆動機構に取り付けられたときに、器具駆動機構上の対応するロボット駆動出力部と係合するように構成されている。例示的なロボット駆動出力部及び器具駆動機構を図１５～図１７及び図２２Ａ及び図２２Ｂ（後述及び前述）に示す。ロボット駆動入力部４２７は、上述のようにロボット駆動出力部に係合し、ロボット駆動出力部とロボット駆動入力部４２７との間で回転運動を伝達することができる。図示される実施形態では、第１のロボット駆動入力部４２７ａ及び第２のロボット駆動入力部４２７ｂはそれぞれ、上述のように医療用器具４００の４方向偏向制御が可能であるように、２方向偏向制御を提供するように構成されている。医療用器具２００と同様のいくつかの点において、いくつかの実施形態では、第１のロボット駆動入力部４２７ａの作動は、手動駆動入力部４１９の作動として細長いシャフト４０３の同じ関節運動を引き起こすように構成されている。

図２３Ａ～図２３Ｃに示されるように、医療用器具４００の器具ハンドル４０１はまた、医療用器具４００への電気的及び／又は視覚的接続を提供するためのコネクタ４３１を含むことができる。器具ハンドル４０１はまた、器具ハンドルを器具駆動機構に方向付け、固定するための１つ以上のラッチ機構を含み得る。

図２３Ｄ～図２３Ｈは、器具ハンドル４０１の内部構成要素の一部を示す。図２３Ｄ及び図２３Ｅは、内部構成要素を見せるためにハウジング４１１の前面が取り除かれた、器具ハンドル４０１の第１の側面図及び斜視図をそれぞれ示す。示されるように、２つのプーリーアセンブリである第１のプーリーアセンブリ４２９及び第２のプーリーアセンブリ４３５は、ハウジング４１１内に位置付けられている。上述のように、第１のプーリーアセンブリ４２９及び第２のプーリーアセンブリ４３５のそれぞれは、細長いシャフト４０３の４つの関節運動方向のうちの２つに関連付けられ得る。例えば、細長いシャフト４０３の上下関節運動は第１のプーリーアセンブリ４２９に関連付けられてもよく、細長いシャフト４０３の左右関節運動は第２のプーリーアセンブリ４３５に関連付けられてもよい。

例示的な第１のプーリーアセンブリ４２９は、図２３Ｆの分解図で例示されている。いくつかの実施形態では、第２のプーリーアセンブリ４３５は同様であってもよい。図示されるように、第１のプーリーアセンブリ４２９は、第１のプーリー４４１と第２のプーリー４４３とを備える。第２のプーリー４４３は、第１のプーリー４４１に取り外し可能に取り付け可能であるように構成され得る。取り付けられると、第２のプーリー４４３及び第１のプーリー４４１は、一緒に回転することができる。図示される実施形態では、第１のプーリー４４１は、第２のプーリー４４３上のキー付き部分４４７と係合するように構成されているキー付き部分４４５を含む。キー付き部分４４５は、キー付き部分４４７と係合して、前述と同様の方法で第２のプーリー４４３を第１のプーリー４４１に回転可能に連結するように構成されている。第１のプーリーアセンブリ４２９はまた、第１のプーリーアセンブリ４２９を手動駆動入力部４１９に連結することができるシャフト４３９を受容するためのキー付き開口部４６３を含むことができる。

図２３Ｆ及び図２３Ｈに図示されるように、第１のプーリー４２９の１つの端部は、第１のロボット駆動入力部４２７ａに接続され得る。したがって、第１のロボット駆動入力部４２７ａの回転は、第１のプーリー４４１及び第２のプーリー４４３の両方の回転を含む第１のプーリーアセンブリ４２９の回転を引き起こすように構成されてもよい。図２３Ｇ及び図２３Ｈで最も良く分かるように、第１のプーリー４２９の反対側の端部も、手動駆動入力部４１９に接続され得る。したがって、手動駆動入力部４１９の関節運動はまた、第１のプーリー４４１及び第２のプーリー４４３の両方の回転を含む第１のプーリーアセンブリ４２９の回転を引き起こすように構成されてもよい。

図２３Ｇ及び図２３Ｈに示されるように、手動偏向入力部４１９を使用して第１のプーリーアセンブリ４２９の回転を引き起こし得るように、手動偏向入力部４１９を第１のプーリーアセンブリ４２９に連結することができる。したがって、図示される実施形態では、手動駆動入力部４１９及び第１のロボット駆動入力部４２７ａの両方は、それぞれ第１のプーリーアセンブリ４２９に連結されており、その結果、両方が、細長いシャフト４０３の例えば上下方向への関節運動を引き起こすことができる。

図示される実施形態では、手動駆動入力部４１９は、例えば、図２３Ｇ及び図２３Ｈに示されるように、ギヤ及びリンクの配置を介して第１のプーリーアセンブリ４２９に取り付けられるスライダとして構成されている。図示されるように、この構成は、手動駆動入力部４１９、中間リンク４６５、関節運動駆動ギヤ４６７、関節運動従動ギヤ４６９、シャフト４３９、及び第１のプーリーアセンブリ４２９を含み得る。手動駆動入力部４１９でのトルク入力（例えば、手動駆動入力部４１９を前後にスライドさせることによって）は、中間リンク４６５、関節運動駆動ギヤ４６７、関節運動従動ギヤ４６９、及びシャフト４３９を通って第１のプーリーアセンブリ４２９に伝達され得る。関節運動ストローク及び感度は、関節運動駆動ギヤ４６７及び関節運動従動ギヤ４６９の適切なサイズ決定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、任意の電子部品を隔離するために、軸受部及び封止部を含めることができる。

図示される実施形態では、第２のプーリーアセンブリ４３５は、第２のロボット駆動入力部４２７ｂでのみ関節運動可能である。いくつかの実施形態では、第２の手動駆動入力部（図示せず）は、第２のプーリーアセンブリ４３５に回転可能に連結されて、細長いシャフトの、例えば左右方向への手動制御を更に可能にできる。

医療用器具４００は、細長いシャフト４０３を関節運動させるためのプルワイヤを含んでもよい。医療用器具２００と同様に、プルワイヤは、第１及び第２のプーリーアセンブリ４２９、４３５と細長いシャフト４０３の遠位端４０５との間に延在することができる。プルワイヤを細長いシャフト２０３の遠位端４０５に接続することができる。第１及び第２のプーリーアセンブリ４２９、４３５では、プルワイヤのそれぞれは、２つのプーリーアセンブリのプーリーのうちの１つに、上記のように反対方向に巻かれるか、包むか、ないしは別の方法で取り付けられるか、又は接続されてもよい。このプルワイヤの配置の例は図２３Ｄ及び図２３Ｅに示されており、これは、第１のプーリーアセンブリ４２９上に反対方向に巻かれた第１のプルワイヤ４４９及び第２のプルワイヤ４５１、並びに、第２のプーリーアセンブリ４３５上に反対方向に巻かれた第３のプルワイヤ４５３及び第２のプルワイヤ４５５を示す。

前述と同様に、いくつかの実施形態では、プルワイヤは、プルワイヤ張力の微調整を可能にする調節可能なストッパ４５７に配線される。キー付き部分４４５、４４７のキー係合機構を使用して、第２のプーリー４４３を第１のプーリー４４１に対して選択的に回転して位置付けることによって、プルワイヤ張力の大まかな調節が可能である。いくつかの実施形態では、ばねを追加的に又は代替的に使用して、各プルワイヤに張力を加えることができる。いくつかの実施形態では、コイルパイプ（図示せず）は、調節可能なストッパ４５７から細長いシャフト４０３を通って遠位端４０５まで延在する。プルワイヤ及びコイルパイプは、上述のように、細長いシャフト４０３のロールを可能にするためのサービスループ（例えば、余長）を含むことができる。

図２３Ｄで最も良く分かるように、例示される実施形態では、上記と同様の方法で、ロボットシャフトロールは、第１のベベルギヤ４５９及び第２のベベルギヤ４６１によって達成され得る。したがって、図２３Ａ～図２３Ｈに示される医療用器具４００は、手動２方向偏向制御、手動ロール制御、ロボット４方向偏向制御、及びロボットロール制御用に構成され得る。

図２４Ａ～図２４Ｅは、手動及びロボット制御可能な医療用器具５００の別の実施形態の様々な図を示す。以下により詳細に記載されるように、医療用器具５００は、手動２方向偏向制御、及びロボット４方向偏向制御用に構成されている。いくつかの実施形態では、医療用器具５００全体を手動又はロボットによりロールさせることによって、ロール制御を達成することができる。

図２４Ａは、医療用器具５００の斜視図を示す。医療用器具２００及び３００と同様のいくつかの点において、医療用器具５００は、器具ハンドル５０１と細長いシャフト５０３とを含む。細長いシャフト５０３は、遠位端５０５と近位端５０７との間を延在し得る。遠位端５０５は、患者に挿入されるように構成され得る。近位端５０７は、器具ハンドル５０１に取り付けられ得る。細長いシャフト５０３は、作業チャネルへのアクセスを可能にするように構成されている作業チャネル及び入口ポート５０９を含み得る。

器具ハンドル５０１は、器具ハンドル５０１の詳細な斜視図を示す、図２４Ｂでより詳細に示されている。図２４Ａ及び図２４Ｂに示されるように、器具ハンドル５０１はハウジング５１１を含む。器具ハンドル５０１は、手動駆動入力部５１９を含み得る。図示される実施形態では、手動駆動入力部５１９はレバーとして構成されている。手動駆動入力部５１９は、医療用器具５００の手動２方向偏向制御を提供するように構成され得る。医療用器具５００は、上述したロボット駆動入力部５２７と同様の複数のロボット駆動入力部５２７を含み得る。例示的なロボット駆動出力部及び器具駆動機構を図１５～１７及び図２２Ａ及び図２２Ｂ（後述及び前述）に示す。ロボット駆動入力部５２７は、上述のようにロボット駆動出力部に係合し、ロボット駆動出力部とロボット駆動入力部５２７との間で回転運動を伝達することができる。図示される実施形態では、医療用器具５００は４つのロボット駆動入力部５２７を含むが、他の実施形態では、他の数のロボット駆動入力部５２７が使用されてもよい。ロボット駆動入力部５２７は、器具ハンドル５０１が器具駆動機構に取り付けられたときに、器具駆動機構上の対応するロボット駆動出力部と係合するように構成されている。図示される実施形態では、ロボット駆動入力部５２７のそれぞれは、医療用器具５００の４方向偏向制御が可能であるように、単一方向の偏向制御を提供するように構成されている。

医療用器具５００の器具ハンドル５０１はまた、医療用器具５００への電気的及び／又は視覚的接続を提供するためのコネクタ５３１を含むことができる。器具ハンドル５０１はまた、器具ハンドル５０１を器具駆動機構に方向付け、固定するための１つ以上のラッチ機構５３３を含み得る。

図２４Ｃ～図２４Ｅの図では、ハウジング５１１が透明又は除去されて示され、器具ハンドル５０１の内部構成要素の一部を可視化している。図示される実施形態では、４方向ロボット関節運動は、４つのプーリー５４１を介して達成される（図２４Ｄ及び図２４Ｅ）。いくつかの実施形態では、各プーリー５４１は、４つの直交する偏向方向（例えば、上下、左、及び右）のそれぞれのうちの１つに関連付けられる。更に、駆動入力部５２７がプーリー５４１の回転を引き起こして細長いシャフト５０３の関節運動を引き起こすことができるように、各プーリー５４１は４つのロボット駆動入力部５２７のうちの１つに連結される。例えば、図２４Ｄ及び図２４Ｅに示されるように、各プーリー５４１は、ロボット駆動入力部５２７に接続された駆動ギヤ５７９と係合される、従動ギヤ５７７に連結されている。駆動ギヤ５７７及び従動ギヤ５７９は、図示されるように留め継ぎ又はベベルギヤであり得るが、他の構成も可能である。いくつかの実施形態では、最小プルワイヤ定張力は、駆動ギヤ５７９に係合されたねじりばね５８１を介して提供される。トルクは、駆動ギヤ５７７及び駆動ギヤ５７９を介してプーリー５４７に伝達され、プルワイヤ張力が印加される。

プルワイヤ５４９は、図２４Ｄのプーリー５４１に巻き付けられて示されている。プルワイヤは、プーリー５４１からコイルパイプ５７３を通って細長いシャフトの遠位端まで延在する。調節可能なストッパ５５７は、プルワイヤ張力を更に調節するために含まれ得る。

図２４Ｄで最も良く分かるように、プルワイヤ５４９のうち２本は、プーリー５４１と細長いシャフト５０３の遠位端５０７との間の手動関節運動プーリー５７１に係合することができる。いくつかの実施形態では、２本のプルワイヤ５４９は、１つの偏向面（例えば、上／下又は左／右）に対応する。いくつかの実施形態では、２本のプルワイヤは手動関節運動プーリー５７１の周囲を完全に包み込む。手動関節運動プーリー５１７と係合された２本のプルワイヤは、手動関節運動プーリー５７１上の特徴部と係合する中間終端（例えば、クリンプ）を含むことができる。手動駆動入力部５１９は、手動関節運動プーリー５７１に連結されて、２方向偏向制御を提供するための手動偏向プーリー５７１の回転を引き起こす。これにより、ハンドルがロボットに接続されていないときに手動駆動入力部５１９を介した手動関節運動を可能にできる。

いくつかの実施形態では、医療用器具５００は、手動及びロボット制御の両方のロール制御を提供することができる。いくつかの実施形態では、手動ロール制御は、医療用器具５００全体（器具ハンドル５０１及び細長いシャフト５０３）を回転させることによって達成される。いくつかの実施形態では、ロボットロール制御は、医療用器具５００全体（器具ハンドル５０１及び細長いシャフト５０３）を回転させるように構成されている器具駆動機構に医療用器具を取り付けることによって達成される。いくつかの実施形態では、追加のロール制御（例えば、医療用器具２００及び４００を参照して上述したものと同様の手動及びロボットロール制御を、医療用器具５００に適用することができる。

図２５は、プーリー６００上に巻かれたプルワイヤ６０２の断面図を示す。いくつかの実施形態では、プルワイヤ６００と係合するプルワイヤ６０２の部分において、プルワイヤ６０２の直径を増加させて、プルワイヤ６０２がプーリーから係合離脱する可能性を低減することができる。図示されるように、これらの領域内のプルワイヤ６０２にシュリンクラップ又は他のコーティングの層を適用して、直径を増大させることができる。直径は、プルワイヤとハウジング６０８との間の間隙６０６の空間よりも大きくなるように十分に増加させてもよい。このようにして、プルワイヤ６０２をプーリー６００上に保持することができる。これは、非常に細いプルワイヤを含む、上記の医療用器具において特に有利であり得る。

いくつかの実施形態では、医療用器具の手動制御を可能にするために器具ハンドルに取り付けるように構成された別個の手動インターフェースを提供することができる。いくつかの実施形態では、手動インターフェースは、この点以外は手動制御可能ではない医療用器具と協働するように構成されている。例えば、手動インターフェースは、手動制御を可能にするためにロボット駆動入力部（通常はロボット制御に使用される）に取り付け、作動させるように構成することができる。手動インターフェースは、手で操作できる１つ以上の手動駆動入力部を含むことができる。例えば、手動インターフェースは、手動駆動入力部（例えば、レバー、スライダ、ホイールなど）を連結することができ、これらは、手による操作が容易ではない場合がある、ロボット駆動入力部（例えば、スプラインタイプの回転カプラー）を手で操作するのに好適である。手動インターフェースが器具ハンドルに連結されると、医師は手動インターフェース上で１つ以上の手動駆動入力部を操作して医療用器具を手動で制御することができる。手動インターフェースが器具ハンドルから取り外されると、医療用器具をロボット制御できる器具駆動機構に、器具ハンドルを取り付けることができる。医師は、手動制御を所望するときに手動インターフェースをロボット駆動入力部に取り付け、手動インターフェースを取り外し、ロボット制御を所望するときにロボット駆動入力部をロボットで使用可能な医療用システムの器具駆動機構に取り付けることができる。

Ｃ．手動及びロボット制御可能な医療用器具を制御するための例示的な方法
図２６は、上述の医療用器具２００、４００、及び５００などの手動及びロボット制御可能な医療用器具を制御するための例示的な方法６００を示すフローチャートである。方法６００はまた、手動及びロボット制御用に構成された他の医療用器具を用いて使用可能であり得る。

方法６００はブロック６０２で開始し、ここでは、医療用器具の器具ハンドル上の手動駆動入力部を手動作動し、医療用器具内のプーリーアセンブリを作動し、医療用器具の細長いシャフトの関節運動を制御する。

手動駆動入力部を手動作動することは、手動駆動入力部を手動操作して、医療用器具の細長いシャフトの２方向偏向制御を提供することを含んでよい。手動駆動を手動作動することは、細長いシャフトをハンドルに対して手動回転して、細長いシャフトのロール制御を提供することを更に含んでよい。

いくつかの実施形態では、手動駆動入力部は、レバー、ホイール、又はスライダを含む。

ブロック６０４において、方法６００は、器具ハンドルを器具駆動機構に取り付けることを含む。器具ハンドルを器具駆動機構に取り付けることは、ロボット駆動入力部を器具駆動機構のロボット駆動出力部と係合させることを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、係合されると、医療用器具が係合されている間に手動駆動入力部が依然として使用できるように、手動駆動入力部はユーザからアクセス可能であり得る。いくつかの実施形態では、手動駆動入力部はアクセス不可能であってもよく、又は医療用器具が器具駆動機構と係合されるときに使用できないように係合解除されてもよい。

ブロック６０６において、方法６００は、器具駆動機構を用いて器具ハンドル上のロボット駆動入力部をロボット作動して、プーリーアセンブリの関節運動を引き起こし、医療用器具の細長いシャフトの関節運動を制御することを含む。

ロボット駆動入力部をロボット作動することは、ロボット駆動入力部をロボット操作して、医療用器具の細長いシャフトの４方向偏向制御を提供することを含んでよい。ロボット駆動入力部をロボット作動することは、ロボット駆動入力部をロボット操作して、医療用器具の細長いシャフトのロール制御を提供することを更に含んでよい。

いくつかの実施形態では、ロボット駆動入力部は、器具駆動機構上の少なくとも３つのロボット駆動出力部と係合するように構成されている、少なくとも３つのロボット駆動入力部を含む。

３．実施システム及び用語。
本明細書に開示される実施態様は、手動及びロボット制御可能な医療用器具に関連するシステム、方法、及び装置を提供する。上述のように、医療用器具は手動及びロボット駆動入力部によって制御することができ、手動及びロボットの両方での装置の使用を可能にする。

本明細書で使用するとき、用語「連結する」、「連結している」、「連結された」、又は単語結合の他の変形は、間接的接続又は直接的接続のいずれかを示し得ることに留意されたい。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素に「連結される」場合、第１の構成要素は、別の構成要素を介して第２の構成要素に間接的に接続される、又は第２の構成要素に直接的に接続される、のいずれかであってもよい。

本明細書に記載される特定のコンピュータ実装プロセス及び機能を参照する語句は、プロセッサ可読媒体又はコンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令として記憶されてもよい。用語「コンピュータ可読媒体」は、コンピュータ又はプロセッサによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体を指す。一例として、限定するものではないが、このような媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用することができ、コンピュータによってアクセスされることができる任意の他の媒体を含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、有形であり、非一時的であってもよいことに留意されたい。本明細書で使用するとき、用語「コード」は、コンピューティング装置又はプロセッサによって実行可能であるソフトウェア、命令、コード、又はデータを指してもよい。

本明細書に開示される方法は、記載される方法を達成するための１つ以上のステップ又は行為を含む。方法ステップ及び／又は行為は、特許請求の範囲から逸脱することなく互いに交換されてもよい。換言すれば、記載されている方法の適切な動作のために特定の順序のステップ又は行為が必要とされない限り、特許請求の範囲から逸脱することなく、特定のステップ及び／又は行為の順序及び／又は使用を修正してもよい。

本明細書で使用するとき、用語「複数」は、２つ以上を示す。例えば、複数の構成要素は、２つ以上の構成要素を示す。用語「判定する」は、多種多様な行為を包含し、したがって、「判定する」は、計算する、演算する、処理する、算出する、調査する、ルックアップする（例えば、テーブル、データベース又は別のデータ構造を見ること）、確認することなどを含むことができる。また、「判定する」は、受け取る（例えば、情報を受信すること）、アクセスする（例えば、メモリ内のデータにアクセスすること）などを含むことができる。また、「判定する」は、解決する、選択する、選出する、確立するなどを含むことができる。

語句「基づく」は、別途明示的に指定されない限り、「のみに基づく」ことを意味しない。換言すれば、語句「基づく」は、「のみに基づく」及び「少なくとも基づく」の両方を記載する。

開示される実装形態の前述の説明は、任意の当業者が本発明を製造すること、又は使用することを可能にするために提供される。これらの実装形態に対する種々の修正は、当業者には容易に明らかになり、かつ、本明細書で規定される一般的な原理は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実装形様に適用され得る。例えば、当業者であれば、締結、装着、連結、又は係合ツール構成要素の均等の方法、特定の作動運動を生み出すための均等の機構、及び電気エネルギを送達するための均等の機構など、多くの対応する代替的かつ均等の構造的詳細を使用することができると理解されるであろう。したがって、本発明は、本明細書に示される実装形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原則及び新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるものである。

〔実施の態様〕
（１） 医療用器具であって、
遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、
前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤであって、前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第１のプルワイヤと、
前記細長いシャフトの前記近位端に接続された器具ハンドルであって、前記器具ハンドルは、器具駆動機構に取り付けられるように構成されており、
前記器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、前記第１のプーリーアセンブリの回転が前記第１のプルワイヤを作動させて前記細長いシャフトの関節運動を引き起こすように、前記第１のプルワイヤが前記第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられている、第１のプーリーアセンブリと、
第１の手動駆動入力部であって、前記手動駆動入力部の手動作動が前記第１のプーリーの回転を引き起こすように、前記第１のプーリーアセンブリに接続されている、第１の手動駆動入力部と、
第１のロボット駆動入力部であって、前記器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が前記第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こすように、前記第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第１のロボット駆動入力部と、を含む、器具ハンドルと、を備える、医療用器具。
（２） 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられていないときに、前記医療用器具は、前記第１の手動駆動入力部の手動作動によって手動制御されるように構成されており、
前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられているときに、前記医療用器具は、前記第１のロボット駆動入力部のロボット作動によってロボット制御されるように構成されている、実施態様１に記載の医療用器具。
（３） 前記第１の手動駆動入力部が、前記第１のロボット駆動入力部とは別個である、実施態様１に記載の医療用器具。
（４） 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられているときに、前記第１の手動駆動入力部は手動アクセス可能である、実施態様１に記載の医療用器具。
（５） 前記第１の手動駆動入力部が、前記細長いシャフトの手動２方向偏向制御を提供するように構成されており、
前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられているときに、前記医療用器具は、４方向ロボット制御するように構成されている、実施態様１に記載の医療用器具。

（６） 前記第１のプルワイヤが、前記細長いシャフトの第１の関節運動方向への関節運動を制御するように作動可能であり、前記第１のプルワイヤが、前記第１のプーリーアセンブリ上に第１の巻き方向で巻かれており、前記医療用器具が、
前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第２のプルワイヤであって、前記第１の関節運動方向とは反対の第２の関節運動方向への前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第２のプルワイヤを更に備え、
前記第２のプルワイヤは、前記第１の巻き方向とは反対の第２の巻き方向で前記第１のプーリーアセンブリ上に巻かれている、実施態様１に記載の医療用器具。
（７） 前記第１のプーリーアセンブリが、
前記基部内に位置付けられている第１のプーリーシャフトと、
前記第１のプーリーシャフト上に位置付けられており、前記第１のプルワイヤが巻かれている、第１のプーリーと、
前記第１のプーリーシャフト上に位置付けられており、前記第２のプルワイヤが巻かれている、第２のプーリーと、を含む、実施態様６に記載の医療用器具。
（８） 前記第１のプーリー及び前記第２のプーリーのうち少なくとも一方が、前記第１のプーリーシャフトに対して複数の異なる回転位置のいずれかで前記第１のプーリーシャフト上に装着できるように、前記第１のプーリー及び前記第２のプーリーのうち前記少なくとも一方は、前記第１のプーリーシャフトに対してキー止めされている、実施態様７に記載の医療用器具。
（９） 前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第３のプルワイヤであって、前記細長いシャフトの第３の関節運動方向への関節運動を制御するように作動可能である、第３のプルワイヤと、
前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第４のプルワイヤであって、前記第３の関節運動方向とは反対の第４の関節運動方向への前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第４のプルワイヤと、
前記器具駆動機構の第２のロボット駆動出力部の回転が前記第２のプーリーアセンブリの回転を引き起こし、前記細長いシャフトの前記第３の方向及び前記第４の方向への関節運動を制御するように、前記第２のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第２のロボット駆動入力部と、を更に含む、実施態様７に記載の医療用器具。
（１０） 前記第１の手動駆動入力部が、前記第１のプーリーアセンブリに直接結合されている、実施態様１に記載の医療用器具。

（１１） 前記第１の手動駆動入力部が、ギヤ付きアセンブリによって前記第１のプーリーアセンブリに結合されている、実施態様１に記載の医療用器具。
（１２） 前記細長いシャフトの手動ロール制御を提供するように構成されている手動ロール入力部を更に含む、実施態様１に記載の医療用器具。
（１３） 前記細長いシャフトのロボットロール制御を提供するように構成されているロボットロール入力部を更に含む、実施態様１に記載の医療用器具。
（１４） 前記第１のプルワイヤが、前記細長いシャフト内の第１のコイルパイプ内を延在する、実施態様１に記載の医療用器具。
（１５） 前記第１のプルワイヤ及び前記第１のコイルパイプが、前記細長いシャフトのロールを可能にするためのサービスループを含む、実施態様１４に記載の医療用器具。

（１６） 前記サービスループが、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１１０、少なくとも１２０、少なくとも１３０、少なくとも１４０、少なくとも１５０、少なくとも１６０、少なくとも１７０、少なくとも１８０、少なくとも１９０、少なくとも２００、少なくとも２１０、少なくとも２２０、少なくとも２３０、少なくとも２４０、少なくとも２５０、少なくとも２６０、少なくとも２７０、少なくとも２８０、少なくとも２９０、少なくとも３００、少なくとも３１０、少なくとも３２０、少なくとも３３０、少なくとも３４０、少なくとも３５０、又は少なくとも３６０度の両方の回転方向への前記細長いシャフトのロールを可能にする、実施態様１５に記載の医療用器具。
（１７） 前記第１のプルワイヤが、前記第１のプーリーアセンブリ上に巻かれた領域で直径が増加している、実施態様１に記載の医療用器具。
（１８） 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられると、前記第１の手動駆動入力部が係合解除される、実施態様１に記載の医療用器具。
（１９） 前記第１の手動駆動入力部が、レバー、ホイール、及びスライダのうちの少なくとも１つを含む、実施態様１に記載の医療用器具。
（２０） 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられるとき、前記器具ハンドルは、前記器具駆動機構上の前記駆動出力部の一部のみを覆うように構成されている、実施態様１に記載の医療用器具。

（２１） 前記第１の手動駆動入力部が枢動系運動を含み、前記第１のロボット駆動入力部が回転運動を含む、実施態様１に記載の医療用器具。
（２２） 医療用器具であって、
遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、
前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤであって、前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第１のプルワイヤと、
前記細長いシャフトの前記近位端に接続された器具ハンドルであって、前記器具ハンドルは、器具駆動機構に取り付けられるように構成されており、
前記器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、前記第１のプルワイヤが前記第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられている、第１のプーリーアセンブリと、
第１のロボット駆動入力部であって、前記器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が前記第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こすように、前記第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第１のロボット駆動入力部と、を含む、器具ハンドルと、
前記第１のプーリーアセンブリと前記細長いシャフトの前記遠位端との間に配設された手動偏向プーリーであって、前記第１のプルワイヤが前記手動偏向プーリー上に巻かれている、手動偏向プーリーと、
第１の手動駆動入力部であって、前記手動駆動入力部の作動が前記第１のプーリーの回転を引き起こすように、前記手動偏向プーリーに接続された、手動作動されるように構成されている、第１の手動駆動入力部と、を含む、医療用器具。
（２３） 医療用器具であって、
遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、
前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤであって、前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第１のプルワイヤと、
前記細長いシャフトの前記近位端に接続された器具ハンドルであって、前記器具ハンドルは、器具駆動機構に取り付けられるように構成されており、
前記器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、前記第１のプーリーアセンブリの回転が前記第１のプルワイヤを作動させて前記細長いシャフトの関節運動を引き起こすように、前記第１のプルワイヤが前記第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられている、第１のプーリーアセンブリと、
第１の手動駆動入力部であって、前記手動駆動入力部の作動が前記第１のプーリーの回転を引き起こすように、前記第１のプーリーアセンブリに接続された、手動作動されるように構成されている、第１の手動駆動入力部と、
前記第１のプーリーアセンブリに接続された第１のロボット駆動入力部であって、前記器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が前記第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こすように、前記第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第１のロボット駆動入力部と、
シャフトロールプーリーに連結された第２のロボット駆動入力部と、
前記第２のロボット駆動入力部の回転が前記細長いシャフトのロールを引き起こすように、前記シャフトロールプーリーと係合された前記細長いシャフト上のカプラーギヤと、を含む、器具ハンドルと、を含む、医療用器具。
（２４） 前記細長いシャフトが、前記器具ハンドルに対して手動でロール可能であるように構成されている、実施態様２３に記載の医療用器具。
（２５） 医療用器具を制御する方法であって、
前記医療用器具の器具ハンドル上の手動駆動入力部を手動作動して、前記医療用器具内のプーリーアセンブリを作動し、前記医療用器具の細長いシャフトの関節運動を制御することと、
前記器具ハンドルを器具駆動機構に取り付けることと、
前記器具駆動機構を用いて前記器具ハンドル上のロボット駆動入力部をロボット作動して、前記プーリーアセンブリの関節運動を引き起こし、前記医療用器具の前記細長いシャフトの関節運動を制御することと、を含む、方法。

（２６） 前記手動駆動入力部を手動作動することが、前記手動駆動入力部を手動操作して、前記医療用器具の前記細長いシャフトの２方向偏向制御を提供することを含み、
前記ロボット駆動入力部をロボット作動することが、前記ロボット駆動入力部をロボット操作して、前記医療用器具の前記細長いシャフトの４方向偏向制御を提供することを含む、実施態様２５に記載の方法。
（２７） 前記ロボット駆動入力部をロボット作動することが、前記ロボット駆動入力部をロボット操作して、前記医療用器具の前記細長いシャフトのロール制御を提供することを更に含む、実施態様２６に記載の方法。
（２８） 前記ロボット駆動入力部を手動作動することが、前記細長いシャフトを前記ハンドルに対して手動回転して、前記細長いシャフトのロール制御を提供することを更に含む、実施態様２７に記載の方法。
（２９） 前記手動駆動入力部が、レバー、ホイール、又はスライダを含む、実施態様２５に記載の方法。
（３０） 前記ロボット駆動入力部が、前記器具駆動機構上の少なくとも３つのロボット駆動出力部と係合するように構成されている、少なくとも３つのロボット駆動入力部を含む、実施態様２６に記載の方法。

（３１） ロボット医療用システムであって、
第１の器具基部と、前記器具基部から延在する細長いシャフトとを備える、第１の医療用器具であって、前記器具基部は、少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部を含む、第１の医療用器具と、
第２の器具基部と、少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部とを備える、第２の医療用器具と、
前記第１の医療用器具の前記第１の器具基部及び前記第２の医療用器具の前記第２の器具基部と係合される器具駆動機構であって、前記第１の医療用器具の前記少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部と係合し、かつそれを駆動するように構成されている少なくとも１つの第１のロボット駆動出力部と、前記第２の医療用器具の前記少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部と係合し、かつそれを駆動するように構成されている少なくとも１つの第２のロボット駆動出力部と、を含む、器具駆動機構と、を含む、システム。
（３２） 前記器具駆動機構がロボットアーム上に位置付けられている、実施態様３１に記載のシステム。
（３３） 前記ロボットアームが、前記器具駆動機構を移動させて、前記第１の医療用器具及び前記第２の医療用器具を同時に再位置付けするように構成されている、実施態様３２に記載のシステム。
（３４） 前記第１の器具基部は、前記第１の器具基部が前記器具駆動機構と係合しているときに、前記少なくとも１つの第２の駆動入力部を露出させるように構成された切欠きを含み、
前記第２の器具基部は、前記切欠き内に少なくとも部分的に受容されている、実施態様３１に記載のシステム。
（３５） 前記少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部が、３つの第１のロボット駆動入力部を含み、
前記少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部は、２つの第２のロボット駆動入力部を含む、実施態様３１に記載のシステム。

（３６） 前記第１の医療用器具及び前記第２の医療用器具が、前記器具駆動機構と係合したときに並んで配置される、実施態様３１に記載のシステム。
（３７） 前記少なくとも１つの第１のロボット駆動出力部が、前記少なくとも１つの第１のロボット駆動入力部を駆動して、前記第１の医療用器具の前記細長いシャフトを関節運動させる、実施態様３１に記載のシステム。
（３８） 前記少なくとも１つの第２のロボット駆動出力部が、前記少なくとも１つの第２のロボット駆動入力部を駆動して、前記第２の医療用器具の機能を作動させる、実施態様３１に記載のシステム。
（３９） 前記器具駆動機構が、前記第１の医療用器具及び前記第２の医療用器具を同時に作動させるように構成されている、実施態様３１に記載のシステム。
（４０） 前記第１の医療用器具が、前記第１の医療用器具の手動制御を可能にするように構成されている第１の手動駆動入力部を更に備える、実施態様３１に記載のシステム。

（４１） 方法であって、
第１の医療用器具の第１の器具基部を第１のロボットアーム上に位置付けられている器具駆動機構に取り付けて、前記器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部が前記第１の器具基部の第１のロボット駆動入力部と係合するようにすることと、
第２の医療用器具の第２の器具基部を前記第１のロボットアーム上に位置付けられている前記器具駆動機構に取り付けて、前記器具駆動機構の第２のロボット駆動出力部が前記第２の器具基部の第２のロボット駆動入力部と係合するようにすることと、
前記第１のロボット駆動出力部を用いて前記第１のロボット駆動入力部を駆動することによって、前記第１の医療用器具を作動させることと、
前記第２のロボット駆動出力部を用いて前記第２のロボット駆動入力部を駆動することによって、前記第２の医療用器具を作動させることと、を含む、方法。
（４２） 前記第１の器具基部を前記器具駆動機構に取り付けることが、前記第２のロボット駆動入力部が露出したままであるように、前記第１の器具基部を前記器具駆動機構に取り付けることを含む、実施態様４１に記載の方法。
（４３） 前記第１の医療用器具の第１の手動駆動入力部を手動作動させて、前記第１の医療用器具を手動で制御することを更に含む、実施態様４１に記載の方法。
（４４） 前記第１の医療用器具が、前記器具基部から延在する細長いシャフトを備え、
前記第１の手動駆動入力部が、前記細長いシャフトの２方向偏向を駆動するように構成されている、実施態様４３に記載の方法。
（４５） 前記第１の器具基部を前記器具駆動機構に取り付ける前に、前記第１の医療用器具の前記第１の手動駆動入力部の手動作動を起こさせる、実施態様４３に記載の方法。

（４６） 前記第１のロボットアームを移動させて、前記第１の医療用器具及び前記第２の医療用器具を動かすことを更に含む、実施態様４１に記載の方法。
（４７） 前記第１の医療用器具が、前記器具基部から延在する細長いシャフトを備え、
前記器具駆動機構が、前記細長いシャフトの４方向偏向を駆動するように構成されている、実施態様４１に記載の方法。
（４８） 前記第１の器具基部及び前記第２の器具基部が、前記器具駆動機構上に並んで配置されている、実施態様４１に記載の方法。

Claims (18)

1. 医療用器具であって、
   遠位端と近位端との間に延在する細長いシャフトと、
   前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第１のプルワイヤであって、前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第１のプルワイヤと、
   前記細長いシャフトの前記近位端に接続された器具ハンドルであって、前記器具ハンドルは、器具駆動機構に取り付けられるように構成されており、
   前記器具ハンドル内に位置付けられている第１のプーリーアセンブリであって、前記第１のプーリーアセンブリの回転が前記第１のプーリーアセンブリを第１のプーリーシャフトの軸を中心として回転させ、前記第１のプルワイヤを作動させて前記細長いシャフトの関節運動を引き起こすように、前記第１のプルワイヤが前記第１のプーリーアセンブリ上に位置付けられている、第１のプーリーアセンブリと、
   第１の手動駆動入力部であって、前記第１のプーリーシャフトの前記軸を中心として回転し、前記第１の手動駆動入力部は、前記第１のプーリーシャフトの前記軸を中心とした前記第１の手動駆動入力部の手動回転が前記第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こして前記細長いシャフトの作動を引き起こすように、前記第１のプーリーアセンブリに直接、接続されている、第１の手動駆動入力部と、
   第１のロボット駆動入力部であって、前記器具駆動機構の第１のロボット駆動出力部の回転が前記第１のプーリーアセンブリの回転を引き起こし、前記第１の手動駆動入力部を介した作用が無くとも前記細長いシャフトの作動を引き起こすように、前記第１のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第１のロボット駆動入力部と、を含む、器具ハンドルと、を備える、医療用器具。
2. 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられていないときに、前記医療用器具は、前記第１の手動駆動入力部の手動作動によって手動制御されるように構成されており、
   前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられているときに、前記医療用器具は、前記第１のロボット駆動入力部のロボット作動によってロボット制御されるように構成されている、請求項１に記載の医療用器具。
3. 前記第１の手動駆動入力部が、前記第１のロボット駆動入力部とは別個である、請求項１に記載の医療用器具。
4. 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられているときに、前記第１の手動駆動入力部は手動アクセス可能である、請求項１に記載の医療用器具。
5. 前記第１の手動駆動入力部が、前記細長いシャフトの手動２方向偏向制御を提供するように構成されており、
   前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられているときに、前記医療用器具は、４方向ロボット制御するように構成されている、請求項１に記載の医療用器具。
6. 前記第１のプルワイヤが、前記細長いシャフトの第１の関節運動方向への関節運動を制御するように作動可能であり、前記第１のプルワイヤが、前記第１のプーリーアセンブリ上に第１の巻き方向で巻かれており、前記医療用器具が、
   前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第２のプルワイヤであって、前記第１の関節運動方向とは反対の第２の関節運動方向への前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第２のプルワイヤを更に備え、
   前記第２のプルワイヤは、前記第１の巻き方向とは反対の第２の巻き方向で前記第１のプーリーアセンブリ上に巻かれている、請求項１に記載の医療用器具。
7. 前記第１のプーリーアセンブリが、
   前記第１のプーリーシャフト上に位置付けられており、前記第１のプルワイヤが巻かれている、第１のプーリーと、
   前記第１のプーリーシャフト上に位置付けられており、前記第２のプルワイヤが巻かれている、第２のプーリーと、を含む、請求項６に記載の医療用器具。
8. 前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第３のプルワイヤであって、前記細長いシャフトの第３の関節運動方向への関節運動を制御するように作動可能である、第３のプルワイヤと、
   前記細長いシャフト上又はその内部を延在する第４のプルワイヤであって、前記第３の関節運動方向とは反対の第４の関節運動方向への前記細長いシャフトの関節運動を制御するように作動可能である、第４のプルワイヤと、
   前記器具駆動機構の第２のロボット駆動出力部の回転が前記第２のプーリーアセンブリの回転を引き起こし、前記細長いシャフトの前記第３の関節運動方向及び前記第４の関節運動方向への関節運動を制御するように、前記第２のロボット駆動出力部と係合するように構成されている、第２のロボット駆動入力部と、を更に含む、請求項７に記載の医療用器具。
9. 前記細長いシャフトの手動ロール制御を提供するように構成されている手動ロール入力部を更に含む、請求項１に記載の医療用器具。
10. 前記細長いシャフトのロボットロール制御を提供するように構成されているロボットロール入力部を更に含む、請求項１に記載の医療用器具。
11. 前記第１のプルワイヤが、前記細長いシャフト内の第１のコイルパイプ内を延在する、請求項１に記載の医療用器具。
12. 前記第１の手動駆動入力部が、レバー、ホイール、及びスライダのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の医療用器具。
13. 前記第１の手動駆動入力部が枢動系運動を含み、前記第１のロボット駆動入力部が回転運動を含む、請求項１に記載の医療用器具。
14. 前記手動ロール入力部は、前記細長いシャフトが前記器具ハンドルに対して回転するのを可能にする、請求項９に記載の医療用器具。
15. 前記手動ロール入力部は、前記器具ハンドルに対して回転できる回転可能なハンドルを含む、請求項１４に記載の医療用器具。
16. 前記第１のプーリーアセンブリ、及び前記第１の手動駆動入力部は両方とも、前記第１のプーリーシャフトに直接、接続されている、請求項１に記載の医療用器具。
17. 前記第１のプーリーシャフトの１つの端部は、前記第１のロボット駆動入力部に接続され、前記第１のプーリーシャフトの反対側の端部は、前記第１の手動駆動入力部に接続されるように構成されている、請求項１６に記載の医療用器具。
18. 前記器具ハンドルが前記器具駆動機構に取り付けられると、前記第１の手動駆動入力部が前記第１のプーリーシャフトから係合解除されるように構成されている、請求項１７に記載の医療用器具。

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