JP6684289B2 - ロボット手術システム、器具駆動ユニット、及び駆動アセンブリ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、各々の全体内容が、本明細書における参照によって本明細書に組み込まれている、２０１５年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／１３０，６６９号の各々の利益及び優先権を主張する。

低侵襲医療処置においてロボット手術システムが使用されている。いくつかのロボット手術システムは、ロボットアームを支持するコンソール、及びリストアセンブリを介してロボットアームに据え付けられる鉗子または把持具等の少なくとも１つのエンドエフェクタを含む。医療処置中に、エンドエフェクタ及びリストアセンブリは、エンドエフェクタを患者の体内の作業部位に配置するために小さな切開部（カニューレを介して）または患者の自然開口部内に挿入される。

ケーブルが、ロボットコンソールから、ロボットアームを通って延び、リストアセンブリ及び／またはエンドエフェクタに接続する。いくつかの事例において、ケーブルは、外科医または臨床医用が、ロボットアーム、リストアセンブリ及び／またはエンドエフェクタを含むロボット手術システムを制御できるようにするためのユーザインターフェースを含む処理システムにより制御されるモータによって発動される。

いくつかの事例において、リストアセンブリは、互いに１自由度のケーブルまたはケーブル対の使用を通してエンドエフェクタの動きに対し３自由度を提供する。例えば、把持または切断エンドエフェクタに対し、リストアセンブリは、ピッチ、ヨー、ならびにエンドエフェクタの開閉の変更を可能とすることによって、３自由度を提供する。

ロボットシステムの使用前または使用中に、手術器具が選択され、各ロボットアームの器具駆動ユニットに接続される。例えば、適切に装着が完了されるために、手術器具の一定の接続機構が、器具駆動ユニットの対応する接続機構と噛み合い係合されなければならない。一旦、これらの機構が噛み合い係合されると、器具駆動ユニットは、手術器具の発動を駆動可能となる。しかしながら、手術器具の機能を発動させるためのケーブルが、その張力を失い、例えば手術器具の顎部材の操作にあたり、たるみが生じ得る。

したがって、非作動状態及び作動状態の両方において、これらのケーブルの張力を維持する器具駆動ユニットに対するニーズがある。

本開示は、手術器具と共に使用するための器具駆動ユニットの駆動アセンブリに関する。駆動アセンブリは、駆動スクリュー、駆動ナット、フォロア、付勢要素、及び駆動要素を含む。駆動スクリューは、長軸を画定し、ネジ部分を含む。駆動ナットは、駆動スクリューの回転が駆動ナットの長手方向の動きをもたらすように、駆動スクリューのネジ部分とネジ式で係合される。フォロアは、駆動スクリューに対して長手方向に摺動自在である。付勢要素は、駆動ナット及びフォロアと機械的に協調して配設される。駆動要素は、フォロアと機械的に協調して配設される。駆動要素の長手方向の平行移動が、手術器具の機能を駆動するように構成される。

開示される実施形態において、フォロアは、駆動ナットの近位に配設され、フォロアは、近位に付勢される。

駆動要素が、フォロアに固定され、駆動要素が、駆動ナットに対して長手方向に平行移動可能であることがまた開示される。

駆動ナット及びフォロアの各々が、付勢要素の一部を収容するように構成される保持ポケットを含むことがさらに開示される。

開示される実施形態において、付勢要素は、圧縮バネである。

さらに、フォロアが、駆動ナットの近位に配設され、駆動要素が、フォロアから遠位に延びることが開示される。

フォロアが、駆動スクリューと非ネジ式で係合することがまた開示される。

駆動部材が、可撓性ケーブルであることがさらに開示される。

開示される実施形態において、駆動ナットは、孔を画定し、フォロアは、孔を画定し、駆動スクリューは、駆動ナットの孔及びフォロアの孔を通って延びる。付勢要素が、駆動スクリューの周囲に配設されることがまた開示される。

本開示はまた、手術器具と共に使用するための器具駆動ユニットに関する。器具駆動ユニットは、複数の駆動アセンブリを含む。各駆動アセンブリは、駆動スクリュー、駆動ナット、付勢要素、及び可撓性駆動要素を含む。駆動スクリューは、長軸を画定し、ネジ部分を含む。駆動ナットは、駆動スクリューの回転が駆動ナットの長手方向の動きをもたらすように、駆動スクリューのネジ部分とネジ式で係合される。付勢要素は、駆動ナットと機械的に協調して配設される。可撓性駆動要素は、付勢要素と機械的に協調して配設される。可撓性駆動要素の長手方向の平行移動が、手術器具の顎部材の機能を駆動するように構成される。

開示される実施形態において、各駆動アセンブリは、駆動スクリューに対して長手方向に摺動自在なフォロアをさらに含む。

手術器具の顎部材への機械的な力の適用中に、付勢要素が、可撓性駆動要素を引張状態に維持するように構成されることがさらに開示される。

さらに、付勢要素が、圧縮バネであることが開示される。

駆動ナットが、孔を画定し、駆動スクリューが、駆動ナットの孔を通って延びることがまた開示される。付勢要素が、駆動スクリューの周囲に配設されることがさらに開示される。

開示される実施形態において、複数の駆動アセンブリは、４つの駆動アセンブリを含む。

器具駆動ユニットが、ハウジングを含み、複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリが、少なくとも部分的にハウジング内に収容されることがさらに開示される。各駆動アセンブリの可撓性駆動要素は、ハウジングの中心開口を通って延びる。

開示される実施形態において、駆動ナット及び／またはフォロアは、ハウジングの溝と摺動自在に係合するように構成されるレールを含む。

本開示の代表的な実施形態の更なる詳細及び態様が、添付図を参照して以下により詳細に説明される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
手術器具と共に使用するための器具駆動ユニットの駆動アセンブリであって、前記駆動アセンブリは、
長軸を画定し、ネジ部分を含む駆動スクリューと、
駆動ナットであって、前記駆動スクリューの回転が前記駆動ナットの長手方向の動きをもたらすように、前記駆動スクリューの前記ネジ部分とネジ式で係合される駆動ナットと、
前記駆動スクリューに対して長手方向に摺動自在であるフォロアと、
前記駆動ナット及び前記フォロアと機械的に協調して配設された付勢要素と、
前記フォロアと機械的に協調して配設された駆動要素であって、前記駆動要素の長手方向の平行移動が前記手術器具の機能を駆動するように構成される、駆動要素と、を備える、駆動アセンブリ。
（項目２）
前記フォロアは、前記駆動ナットの近位に配設され、前記フォロアは、近位に付勢される、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目３）
前記駆動要素は、前記フォロアに固定され、前記駆動要素は、前記駆動ナットに対して長手方向に平行移動可能である、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目４）
前記駆動ナット及び前記フォロアの各々は、前記付勢要素の一部を収容するように構成される保持ポケットを含む、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目５）
前記付勢要素は、圧縮バネである、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目６）
前記フォロアは、前記駆動ナットの近位に配設され、前記駆動要素は、前記フォロアから遠位に延びる、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目７）
前記フォロアは、前記駆動スクリューと非ネジ式で係合される、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目８）
駆動部材は、可撓性ケーブルを含む、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目９）
前記駆動ナットは、孔を画定し、前記フォロアは、孔を画定し、前記駆動スクリューは、前記駆動ナットの前記孔及び前記フォロアの前記孔を通って延びる、項目１に記載の駆動アセンブリ。
（項目１０）
前記付勢要素は、前記駆動スクリューの周囲に配設される、項目９に記載の駆動アセンブリ。
（項目１１）
手術器具と共に使用するための器具駆動ユニットであって、前記器具駆動ユニットは、
複数の駆動アセンブリを備え、各駆動アセンブリは、
長軸を画定し、ネジ部分を含む駆動スクリューと、
駆動ナットであって、前記駆動スクリューの回転が前記駆動ナットの長手方向の動きをもたらすように、前記駆動スクリューの前記ネジ部分とネジ式で係合される、駆動ナットと、
前記駆動ナットと機械的に協調して配設された付勢要素と、
前記付勢要素と機械的に協調して配設された可撓性駆動要素であって、前記可撓性駆動要素の長手方向の平行移動が前記手術器具の顎部材の機能を駆動するように構成される、可撓性駆動要素と、を備える、器具駆動ユニット。
（項目１２）
各駆動アセンブリは、前記付勢要素と機械的に協調して配設されたフォロアをさらに備え、前記フォロアは、前記駆動スクリューに対して長手方向に摺動自在である、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目１３）
前記付勢要素は、前記手術器具の前記顎部材への機械的な力の適用中に、前記可撓性駆動要素を引張状態に維持するように構成される、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目１４）
前記付勢要素は、圧縮バネである、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目１５）
前記駆動ナットは、孔を画定し、前記駆動スクリューは、前記駆動ナットの前記孔を通って延びる、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目１６）
前記付勢要素は、前記駆動スクリューの周囲に配設される、項目１５に記載の器具駆動ユニット。
（項目１７）
前記複数の駆動アセンブリは、４つの駆動アセンブリを含む、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目１８）
ハウジングをさらに備え、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、少なくとも部分的に前記ハウジング内に収容され、各駆動アセンブリの前記可撓性駆動要素は、前記ハウジングの中心開口を通って延びる、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目１９）
ハウジングをさらに備え、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、少なくとも部分的に前記ハウジング内に収容され、前記駆動ナットは、前記ハウジングの溝と摺動自在に係合するように構成されるレールを含む、項目１１に記載の器具駆動ユニット。
（項目２０）
ハウジングをさらに備え、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、少なくとも部分的に前記ハウジング内に収容され、前記フォロアは、前記ハウジングの溝と摺動自在に係合するように構成されるレールを含む、項目１２に記載の器具駆動ユニット。

本開示の実施形態は、添付図面を参照して本明細書において説明される。

本開示による、医療用ワークステーション及び操作コンソールの概略図である。 図１Ａの医療用ワークステーションの制御機器のモータの概略斜視図である。 本開示の実施形態による器具駆動ユニットの斜視図である。 図１Ｃに示される詳細領域の拡大図である。 種々の部品が除去された図１Ｃ及び２の器具駆動ユニットの一部の遠位に面する斜視図である。 図１Ｃ〜３の器具駆動ユニットの分解図である。 種々の動作点において示される図１Ｃ〜４の器具駆動ユニットの駆動アセンブリの斜視図である。 種々の動作点において示される図１Ｃ〜４の器具駆動ユニットの駆動アセンブリの斜視図である。 種々の動作点において示される図１Ｃ〜４の器具駆動ユニットの駆動アセンブリの斜視図である。 図５〜７の駆動アセンブリの分解図である。 図５の線９−９に沿った、図５〜８の駆動アセンブリの斜視断面図である。 図２の線１０−１０に沿った、本開示の器具駆動ユニットの断面図である。 図２の線１１−１１に沿った、本開示の器具駆動ユニットの断面図である。 図１１の線１２−１２に沿った、本開示の器具駆動ユニットの横断面図である。 図１１の線１３−１３に沿った、本開示の器具駆動ユニットの横断面図である。

以下に開示される器具駆動ユニットの実施形態は、図面を参照して詳細に説明され、同様の参照番号は、別々の図の各々において同一または対応する要素を指示する。本明細書において使用される用語「遠位」は、利用者から遠い器具駆動ユニット部分を意味し、一方で用語「近位」は、利用者に近い器具駆動ユニットの部分を意味する。

最初に図１Ａ及び１Ｂを参照すると、医療用ワークステーションが、ワークステーション１として概略的に示され、複数のロボットアーム２、３、制御機器４、及び制御機器４に結合される操作コンソール５を概略的に含む。操作コンソール５は、特に３次元画像を表示するために設定されるディスプレイ機器６と、人（図示されない）、例えば、外科医が、第１の動作モードにおいてロボットアーム２、３を遠隔操作することができる手動入力機器７、８と、を含み、当業者にとって原理的に公知である。

ロボットアーム２、３の各々は、より詳細に以下に説明されるように、本明細書に開示される器具駆動ユニット２００の実施形態による、接合部を通して接続される複数の部材、ならびに、例えば、器具駆動ユニット２００を有し、顎部材２２及び２４を有するエンドエフェクタ２０を支持する手術器具１０が取り付けられる器具制御ユニット１００を含む。

ロボットアーム２、３は、制御機器４に接続される電気駆動装置（図示されない）によって駆動され得る。制御機器４（例えば、コンピュータ）は、ロボットアーム２、３、器具制御ユニット１００、及びしたがって手術器具１０が、手動入力機器７、８によって規定される動きに従う所望の動きを実行するような方式で、特にコンピュータプログラムによって駆動装置を実行するように設定される。制御機器４はまた、それがロボットアーム２、３の動き及び／または駆動装置の動きを調節するような方式で設定されてもよい。

医療用ワークステーション１は、手術器具１０によって低侵襲手法で処置されるように患者台１２の上に横たわる患者１３に使用するために構成される。医療用ワークステーション１はまた、同様に制御機器４に接続され、操作コンソール５によって遠隔操作可能である追加のロボットアームとして、２つのロボットアーム２、３よりも多くを含み得る。器具制御ユニット及び手術器具はまた、追加のロボットアームに取り付けられ得る。医療用ワークステーション１は、特に制御機器４に結合されるデータベース１４を含み、これには、例えば、患者１３及び／または解剖学的図譜からの手術前データが保存される。

医療用ワークステーション１の構成及び動作の詳細な説明について、その内容全体が本明細書に参照によって組み込まれる、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」と題された、２０１１年１１月３日に出願された、米国特許公開第２０１２／０１１６４１６号に対する参照がなされ得る。

制御機器４は、複数のモータ（例えば、「Ｍ１」〜「Ｍ６」）を制御し得る。モータは、機器制御ユニット１００の一部である、及び／または器具制御ユニット１００の外部に配設され得る。モータ「Ｍ」（例えば、器具制御ユニット１００の外部に位置しているモータ「Ｍ」）は、少なくともいくつかのモータ「Ｍ」の回転可能なシャフトに連動する、またはシャフト上で回転しないように支持される、かさ歯車「ＣＧ」（図１Ｂ）等を回転するように構成され得る。使用において、モータ「Ｍ」が駆動されると、かさ歯車「ＣＧ」の回転は、以下に説明されるように、手術器具１０の器具駆動ユニット２００の動作及び／または動きに影響を及ぼす。少なくとも１つのモータ「Ｍ」が無線で信号を受信することがさらに想定される（例えば、制御機器４から）。制御機器４が、手術器具１０の動作及び／または動きを調整するために、種々のモータ（モータ１．．．ｎ）の作動を調整することが企図される。各モータが、器具制御ユニット１００と係合される手術器具１０の別々の自由度に対応することが想定される。全てのモータ（モータ１．．．ｎ）を含む１つ以上のモータが、各自由度に対して使用されることがさらに想定される。器具制御ユニット１００と共に使用するためのエンドエフェクタ２０の構成及び動作の例示的な例の詳細な説明について、その内容全体が参照によって本明細書に組み込まれる、「Ｗｒｉｓｔ ａｎｄ Ｊａｗ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された、２０１４年１０月２０日に共同出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１４／６１３２９号に対する参照がなされ得る。

ここで図１Ｃ〜１３を見ると、器具駆動ユニット２００が、そこから遠位に延びる手術器具１０を有するように示され、これは、上述されたように、器具制御ユニット１００と係合するように構成される。器具駆動ユニット２００は、エンドエフェクタ２０の種々の機能を発揮するために、器具制御ユニット１００（例えば、モータ「Ｍ」を介して）によって供給される回転方向の動きを駆動部材３８０の長手方向の動きに変換するように構成される。

図２〜４を参照すると、器具駆動ユニット２００は、近位ハウジング２１０及び遠位ハウジング２２０を含む、ハウジングアセンブリ２０５を含む。近位ハウジング２１０及び遠位ハウジング２２０は、互いに脱着自在に結合され、器具駆動ユニット２００の組立を容易化し、少なくとも部分的にそこに収容される部品のアクセス、修理、及び／または交換を容易化し得る。ハウジングアセンブリ２０５は、駆動アセンブリ３００を収容するための少なくとも１つの開口２０７を画定する。ハウジングアセンブリ２０５が、４つの別々の開口２０７であって、各開口２０７が少なくも部分的に互いに分離され、各開口２０７が単一の駆動アセンブリ３００を収容するように構成される開口２０７を含むことが想定される。さらに、以下に説明されるように、開口２０７は、長手方向に延びる溝２０６（例えば、４つの溝２０６）をその中に含む。各溝２０６は、駆動ナット３５０のレール３５３及びフォロア３６０のレール３６３を摺動自在に受け入れるように構成される。各開口２０７が、２つの別々の溝２０６であって、一方の溝２０６が、駆動ナット３５０のレール３５３を摺動自在に受け入れるように構成され、他方の溝２０６が、フォロア３６０のレール３６３を摺動自在に受け入れるように構成される溝２０６を含むことがさらに想定される。

引き続き図２〜４を参照すると、器具駆動ユニットはまた、複数の駆動アセンブリ３００を含む。例示される実施形態において、器具駆動ユニット２００は、４つの駆動アセンブリ３００を含むが、器具駆動ユニット２００は、本開示の範囲から逸脱することなく、より多い（例えば、５つまたは６つ）またはより少ない（例えば、３つ）の駆動アセンブリ３００を含み得る。

図５〜９を参照すると、各駆動アセンブリ３００は、近位歯車３１０、近位軸受３２０、遠位軸受３３０、駆動スクリュー３４０、駆動ナット３５０、フォロア３６０、付勢要素３７０、及び駆動部材（例えば、可撓性ケーブル）３８０を含む。近位歯車３１０は、かさ歯車「ＣＧ」の回転が、近位歯車３１０の対応する回転を引き起こすように、器具制御ユニット１００の器具制御歯車（例えば、モータ「Ｍ」のかさ歯車「ＣＧ」）と係合するように構成される。近位歯車３１０は、モータ「Ｍ」のかさ歯車「ＣＧ」と噛み合う、及び／または調和するように構成される、かさ歯車「ＣＧ」であってもよい。

特に図８及び９を参照すると、近位歯車３１０は、駆動スクリュー３４０の近位部分３４２と機械的に係合するように構成される、そこを通って長手方向に延びる孔３１２を含む。図示されるように、孔３１２及び駆動スクリュー３４０の近位部分３４２は、近位歯車３１０及び駆動スクリュー３４０が互いに連動して、その間の回転自在に固定される接続をもたらすように、対応する非円形断面を有する。したがって、近位歯車３１０の回転は、駆動スクリュー３４０の対応する回転をもたらす。

近位軸受３２０は、駆動スクリュー３４０の近位シャフト３４３の周囲に近位ハウジング２１０の一部に隣接して配設され、遠位軸受３３０は、駆動スクリュー３４０の遠位シャフト３４４の周囲に遠位ハウジング２２０の一部に隣接して配設される（例えば、図１０参照）。近位軸受３２０及び遠位軸受３３０の各々は、ハウジングアセンブリ２０５に対する駆動スクリュー３４０の回転を許容または容易化する。さらに、近位軸受３２０は、フォロア３６０用の近位ストッパとして機能するように構成されてもよく、遠位軸受３３０は、駆動ナット３５０用の遠位ストッパとして機能するように構成されてもよい。

駆動スクリュー３４０は、近位部分３４２、近位シャフト３４３、遠位シャフト３４４及びネジ部分３４５を含み、その放射状の中心を通って延びる長軸「Ａ−Ａ」を画定する（図８参照）。近位歯車３１０の回転は、対応する方向及び回転速度における長軸「Ａ−Ａ」の周囲の駆動スクリュー３４０の回転を引き起こす。

駆動ナット３５０は、駆動スクリュー３４０のネジ部分３４５と機械的に係合するように構成される、長軸を通って延びるネジ孔３５２を含む。駆動ナット３５０は、駆動スクリュー３４０の回転が、駆動ナット３５０の長手方向の動きを引き起こすように、駆動スクリュー３４０上に配置されるように構成される。つまり、駆動ナット３５０及び駆動スクリュー３４０は、互いにネジ式で係合する。さらに、第１の方向（例えば、時計回り）における近位歯車３１０の回転は、駆動ナット３５０を駆動スクリュー３４０の近位部分３４２に対して第１の長手方向（例えば、近位に）に動かし、第２の方向（例えば、反時計回り）における近位歯車の回転は、駆動ナット３５０を駆動スクリュー３４０の近位部分３４２に対して第２の長手方向（例えば、遠位に）動かす。駆動ナット３５０はまた、ネジ孔３５２に近位に隣接して配設された保持ポケット３５４を含む。保持ポケット３５４は、以下にさらに詳細に説明されるように、ネジ孔３５２よりも大きい内径を含み、付勢要素３７０の少なくとも一部を収容するように構成される。

駆動ナット３５０は、その外表面に沿って長手方向に延びるレール３５３を含み、これは、ハウジングアセンブリ２０５の開口２０７に形成された長手方向に延びる溝２０６に摺動自在に配設されるように構成される（例えば、図５〜７、及び１２参照）。駆動ナット３５０のレール３５３は、駆動ナット３５０が駆動スクリュー３４０の回転に伴い長軸「Ａ−Ａ」の周囲を回転することを抑制または防止するために、ハウジングアセンブリ２０５の開口２０７の溝２０６と協調する。

フォロア３６０は、その外表面に沿って長手方向に延びるレール３６３を含み、これは、ハウジングアセンブリ２０５の開口２０７に形成された長手方向に延びる溝２０６に摺動自在に配設されるように構成される（例えば、図３、５〜７、及び１２参照）。フォロア３６０のレール３６３は、フォロア３６０が駆動スクリュー３４０の回転に伴い長軸「Ａ−Ａ」の周囲を回転することを抑制または防止するために、ハウジングアセンブリ２０５の開口２０７の溝２０６と協調する。

フォロア３６０は、そこを通って長手方向に延びる非ネジ孔３６２を含み、これは、駆動スクリュー３４０のネジ部分３４５と摺動自在に係合するように構成される。つまり、フォロア３６０は、駆動スクリュー３４０と非ネジ式で係合し、駆動スクリュー３４０上で摺動自在に支持される。フォロア３６０が、駆動スクリュー３４０と係合せず、フォロア３６０が、ハウジングアセンブリ２０５の形状（例えば、溝２０６）によって単独でガイドされることがまた開示される。フォロア３６０は、孔３６２に遠位に隣接して配設された保持ポケット３６４を含む。保持ポケット３６４は、孔３６２よりも大きな内径を含み、以下にさらに詳細に説明されるように、付勢要素３７０の少なくとも一部を収容するように構成される。フォロア３６０はまた、その放射状外向き表面に隣接して配設された係合部分３６６を含み、これは、駆動部材３８０の近位部分３８２と機械的に係合するように構成される。

例示される実施形態において、フォロア３６０は、駆動ナット３５０の近位に配設されるが、本開示はまた、フォロア３６０が駆動ナット３５０の遠位に配設される、実施形態を含む。このような実施形態において、駆動ナット３５０の保持ポケット３５４は、その遠位位置に配設されることになり、フォロア３６０の保持ポケット３６４は、その近位位置に配設されることになる。ここで、フォロア３６０が駆動部材３８０を近位に引き込むよりもむしろ、フォロア３６０が駆動部材３８０を遠位に押し込むことが想定される。

付勢要素３７０、例えば、圧縮バネは、駆動スクリュー３４０のネジ部分３４５の一部を放射状に囲むように構成される。つまり、駆動スクリュー３４０は、付勢要素３７０によって画定され、付勢要素３７０を通って長手方向に延びる孔３７１を通って延びる。さらに、図９において見られるように、付勢要素３７０の近位部分３７２は、フォロア３６０の保持ポケット３６４内における少なくとも部分的な受け入れのために構成され、付勢要素３７０の遠位部分３７４は、駆動ナット３５０の保持ポケット３５４内における少なくとも部分的な受け入れのために構成される。開示される実施形態において、付勢要素３７０の近位部分３７２は、フォロア３６０に動かないよう固定され、付勢要素３７０の遠位部分３７４は、駆動ナット３５０に動かないように固定される。付勢要素３７０の圧縮された長さは、フォロア３６０の保持ポケット３６４及び駆動ナット３５０の保持ポケット３５４の合計の長手方向の長さと等しいまたは僅かに小さく、これによって、駆動ナット３５０の近位面３５１とフォロア３６０の遠位面３６１との間における接触を可能とすることが想定される（図６参照）。例示される実施形態は、特定の形式の付勢要素３７０（つまり、圧縮バネ）を示すが、他の形式の付勢要素が本開示によって企図される。

駆動部材３８０は、フォロア３６０からハウジングアセンブリ２０５の中心開口２０８（図２及び図１０）を通って遠位に延び、手術器具１０、例えば、エンドエフェクタ２０の一部と機械的に係合するように構成される。より具体的には、各駆動アセンブリ３００は、例えば、各駆動アセンブリ３００の駆動部材３８０が、ハウジングアセンブリ２０５内において中心に位置し（図１０〜１３参照）、手術器具１０の長尺部分を通って延び、エンドエフェクタ２０と係合するように、ハウジングアセンブリ２０５内に配向される。手術器具１０が、例えば、駆動部材３８０を駆動アセンブリ３００とエンドエフェクタとの間にガイドする、または導くことを補助するように突起等を含むことが想定される。

駆動部材３８０の長手方向の平行移動は、エンドエフェクタ２０の機能を駆動するように構成される。例えば、実例として、特定の駆動部材３８０の遠位の平行移動は、顎部材２２及び／または２４を互いに対して接近させるように構成され、駆動部材３８０の近位の平行移動は、少なくとも一方の顎部材２２を他方の顎部材２４から離れるように動かすように構成され得る。さらに、器具駆動ユニット２００の異なる駆動アセンブリ３００の駆動部材３８０の遠位の平行移動は、顎部材２２、２４を第１の方向に分節するように構成され、この駆動部材３８０の近位の平行移動は、顎部材２２、２４を第２の方向に分節するように構成され得る。

さらに、駆動部材３８０が、可撓性であり、ハウジングアセンブリ２０５の中心部分を含む手術器具１０を通る特定の経路に追従するので、駆動部材３８０のたるみを防止する、またはたるみ量を低減するために駆動部材３８０の張力を維持することに有益であり得る。本開示の利益がない場合、顎部材を検査及び／または清掃するために手動で（例えば、手で）開く、またはさもなければ顎部材を操作する利用者は、例えば、少なくとも１つの駆動部材上で近位の力を加え得る。つまり、手術器具の顎部材を開くことは、その駆動部材の少なくとも１つの少なくとも一部を近位に動かし得る。駆動部材が駆動ナットに直接的に接続され、駆動ナットが駆動スクリューとネジ式で係合されるシステムにおいて、駆動スクリューと駆動ナットとの間の係合は、駆動部材の近位の平行移動に応答する駆動ナットの近位の平行移動を阻止することになる。したがって、駆動部材の近位の動き（例えば、顎部材を操作することによって引き起こされる）は、駆動部材のたるみを引き起こし、例えば、駆動部材が手術器具内のプーリーから落下すること、及び／または保持ポケットから脱落するようになることを引き起こし得る。本開示の器具駆動ユニット２００は、駆動部材３８０がその張力を失い、たるむ可能性を防止または最小化する。

作動状態における器具駆動ユニット２００の使用中（つまり、器具制御ユニット１００のモータ「Ｍ」が、近位歯車３１０を回転するように使用されるとき）、近位歯車３１０の回転は、駆動スクリュー３４０の対応する回転をもたらす。駆動スクリュー３４０の回転は、駆動スクリュー３４０のネジ部分３４５と駆動ナット３５０のネジ孔３５２との間における係合によって駆動ナット３５０の長手方向の平行移動を引き起こす。上述のように、駆動ナット３５０の長手方向の平行移動の方向は、近位歯車３１０、したがって駆動スクリュー３４０の回転の方向によって決定される。特に図６を参照すると、フォロア３６０の遠位面３６１に対して隣接された駆動ナット３５０の近位面３５１を例示しており（例えば、作動状態における）、駆動スクリュー３４０の近位の平行移動が、フォロア３６０の対応する近位の平行移動、したがってフォロア３６０と係合されるそれぞれの駆動部材３８０の近位の平行移動をもたらす。

さらに、１つの駆動ナット３５０が、第１の長手方向（例えば、近位に）動くとき、異なる駆動アセンブリ３００の駆動ナット３５０が、第２の反対の長手方向（例えば、遠位）において対応して動くように付勢されることが想定される。このような構成は、駆動部材３８０における、あらゆるたるみを補償するように機能する。さらに、一旦、全ての駆動ナット３５０が、それぞれのフォロア３６０と係合されると（例えば、付勢要素３７０を圧縮する、図６参照）、システムが、「硬直」（つまり、駆動部材３８０における引張がない）と呼ばれるとき、４つの駆動部材３８０の変位の合計は、ゼロになるはずである。例えば、１つの駆動部材３８０が、２つのユニットに遠位に動く場合、２つの他の駆動部材３８０は、１つのユニット各々に近位に動き、４つの駆動部材３８０は、動かないことになり、したがって正味ゼロの変位を保ち得る。

駆動ナット３５０、フォロア３６０及び駆動部材３８０のこの動きは、モータ「Ｍ」及びシステム制御によって制御される。駆動ナット３５０が、駆動部材３８０の対応する近位の動きなしに遠位に動くとき、駆動ナット３５０は、その駆動アセンブリ３００を有するフォロア３６０から分離することになる（図５及び７参照）。これらの機構は、駆動部材３８０のたるみを防止することによるゼロ変位の実現を補助する。

より具体的には、図５及び７において、駆動ナット３５０は、フォロア３６０から分離されている。ここで、この駆動アセンブリ３００は、駆動部材３８０に意味のある負荷を効果的に平行移動させることができないが、駆動部材３８０及びフォロア３６０は、相対的に自由に（またはスムーズに）近位または遠位に平行移動することができる。このような構成または能力は、リストアセンブリがシステム制御から分離して外部から操作されることを可能とすることに役立つ。図５において、駆動ナット３５０は、付勢要素３７０が部分的に圧縮されているように、近位に駆動されており、図７において、付勢要素３７０が、図５よりも小さく圧縮されている（例えば、付勢要素３７０が、圧縮されていない）。

図６において、駆動アセンブリ３００は、「作動使用状態」であり、駆動ナット３５０が、フォロア３６０と接触して駆動され、例えば、予備張力が駆動部材３８０に加えられている。４つの駆動アセンブリ３００の各々がこの位置であるときに、システムは、逆駆動可能ではなく、顎部材２２、２４またはリストアセンブリ上の外力は、駆動アセンブリ３００の動きをもたらさないことになる。

器具駆動ユニット２００の非作動状態における使用中（つまり、顎部材２２、２４が手動で操作されているとき）、顎部材２２、２４の手動操作は、フォロア３６０の長手方向の動きをもたらしつつ、駆動部材３８０の張力のいくつかのレベルを維持する。より具体的には、開示される実施形態において、顎部材２２、２４の操作（例えば、一方の顎部材２２を他方２４から離すように動かすこと）は、１つの駆動部材３８０の近位の動きを引き起こす。上述のように、異なる器具（本開示の原理を用いていない）の駆動部材の近位の動きは、駆動部材にその張力または引張の消失を引き起こし、したがって所望しない影響を引き起こし得る。ここで、しかしながら、１つの駆動部材３８０の近位の動きは、フォロア３６０が、駆動スクリュー３４０に対して摺動自在であり、それとネジ式で係合されないので、フォロア３６０の対応する近位の動きをもたらす。フォロア３６０及び駆動ナット３５０の両方に係合される付勢要素３７０が、フォロア３６０に対向する反力を提供するので、駆動部材３８０の少なくともいくつかのレベルの張力が残る。つまり、１つの駆動部材３８０が近位に動かされ、したがってフォロア３６０上に近位の力が加わる場合、この力は、付勢要素３７０によって抵抗及び／または均衡され、したがって駆動部材３８０に張力が残る。同様に、１つの駆動部材３８０が遠位に動かされ、したがってフォロア３６０に遠位の力が加わる場合、この力はまた、付勢要素３７０によって抵抗及び／または均衡され、したがって駆動部材３８０に少なくともいくつかのレベルの張力が残る。

本開示は、器具駆動ユニット２００、４つの独立制御モータ「Ｍ」を含む器具制御ユニット１００、及び４つの駆動アセンブリ３００を含んでいる手術器具１０を含んでいるロボット手術システム含み、例えば、上述されたように、各駆動アセンブリ３００が、器具制御ユニット１００のそれぞれのモータ「Ｍ」に選択的に接続可能である。さらに、本開示は、器具制御ユニット１００及び器具駆動ユニット２００の使用を含んでいる手術器具１０を制御する方法、及び器具制御ユニット１００及び器具駆動ユニット２００を使用する手術タスクを実行する方法を含む。本開示は、顎部材２２、２４を手動操作しつつ駆動部材３８０の張力を維持する方法をさらに含む。

種々の変形が、本明細書に開示された実施形態になされ得ることが理解されるであろう。したがって、上記の説明は、限定として解釈されるべきではなく、単に種々の実施形態の例証として解釈されるべきである。当業者は、そこに添付される特許請求の範囲及び概念の中において他の変形を想起するであろう。

Claims (19)

1. 手術器具と共に使用するための器具駆動ユニットの駆動アセンブリであって、前記駆動アセンブリは、
   長軸を画定し、ネジ部分を含む駆動スクリューと、
   駆動ナットであって、前記駆動スクリューの回転が前記駆動ナットの長手方向の動きをもたらすように、前記駆動スクリューの前記ネジ部分とネジ式で係合される駆動ナットと、
   前記駆動スクリューに対して長手方向に摺動自在であるフォロアと、
   前記駆動ナット及び前記フォロアと機械的に協調して配設された付勢要素と、
   前記フォロアと機械的に協調して配設された駆動要素であって、前記駆動要素の長手方向の平行移動が前記手術器具の機能を駆動するように構成される、駆動要素と、を備える、駆動アセンブリ。
2. 前記フォロアは、前記駆動ナットの近位に配設され、前記フォロアは、近位に付勢される、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
3. 前記駆動要素は、前記フォロアに固定され、前記駆動要素は、前記駆動ナットに対して長手方向に平行移動可能である、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
4. 前記駆動ナット及び前記フォロアの各々は、前記付勢要素の一部を収容するように構成される保持ポケットを含む、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
5. 前記付勢要素は、圧縮バネである、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
6. 前記フォロアは、前記駆動ナットの近位に配設され、前記駆動要素は、前記フォロアから遠位に延びる、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
7. 前記フォロアは、前記駆動スクリューと非ネジ式で係合される、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
8. 駆動部材は、可撓性ケーブルを含む、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
9. 前記駆動ナットは、孔を画定し、前記フォロアは、孔を画定し、前記駆動スクリューは、前記駆動ナットの前記孔及び前記フォロアの前記孔を通って延びる、請求項１に記載の駆動アセンブリ。
10. 前記付勢要素は、前記駆動スクリューの周囲に配設される、請求項９に記載の駆動アセンブリ。
11. 手術器具と共に使用するための器具駆動ユニットであって、前記器具駆動ユニットは、
    複数の駆動アセンブリを備え、各駆動アセンブリは、
    長軸を画定し、ネジ部分を含む駆動スクリューと、
    駆動ナットであって、前記駆動スクリューの回転が前記駆動ナットの長手方向の動きをもたらすように、前記駆動スクリューの前記ネジ部分とネジ式で係合される、駆動ナットと、
    前記駆動スクリューに対して長手方向に摺動自在であるフォロアと、
    前記駆動ナットおよび前記フォロアと機械的に協調して配設された付勢要素と、
    前記フォロアと機械的に協調して配設された可撓性駆動要素であって、前記可撓性駆動要素の長手方向の平行移動が前記手術器具の顎部材の機能を駆動するように構成される、可撓性駆動要素と、を備える、器具駆動ユニット。
12. 前記付勢要素は、前記手術器具の前記顎部材への機械的な力の適用中に、前記可撓性駆動要素を引張状態に維持するように構成される、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
13. 前記付勢要素は、圧縮バネである、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
14. 前記駆動ナットは、孔を画定し、前記駆動スクリューは、前記駆動ナットの前記孔を通って延びる、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
15. 前記付勢要素は、前記駆動スクリューの周囲に配設される、請求項１４に記載の器具駆動ユニット。
16. 前記複数の駆動アセンブリは、４つの駆動アセンブリを含む、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
17. ハウジングをさらに備え、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、少なくとも部分的に前記ハウジング内に収容され、各駆動アセンブリの前記可撓性駆動要素は、前記ハウジングの中心開口を通って延びる、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
18. ハウジングをさらに備え、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、少なくとも部分的に前記ハウジング内に収容され、前記駆動ナットは、前記ハウジングの溝と摺動自在に係合するように構成されるレールを含む、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
19. ハウジングをさらに備え、前記複数の駆動アセンブリの各駆動アセンブリは、少なくとも部分的に前記ハウジング内に収容され、前記フォロアは、前記ハウジングの溝と摺動自在に係合するように構成されるレールを含む、請求項１１に記載の器具駆動ユニット。
    
    

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