JP6945541B2 - ロボット外科手術アセンブリ - Google Patents

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関連出願の相互参照
本願は、２０１６年３月４日に出願された、米国仮特許出願第６２／３０３，５７４号の利益及びこれに対する優先権を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

ロボット外科手術システムは、最小侵襲性医療処置において使用されている。いくつかのロボット外科手術システムは、外科手術ロボットアームと、ロボットアームに取り付けられた少なくとも１つのエンドエフェクタ（例えば、鉗子または把持具）を有する外科手術器具とを支持するコンソールを含んだ。ロボットアームは、その動作及び移動に対する機械力を外科手術器具に提供した。

手動操作用の外科手術器具は、外科手術器具の機能を作動させるためのハンドルアセンブリを含むことが多かった。しかしながら、ロボット外科手術システムを使用するとき、エンドエフェクタの機能を作動するためのハンドルアセンブリは、典型的には存在しなかった。したがって、ロボット外科手術システムと共に各々特殊な外科手術器具を使用するために、器具駆動ユニットが、外科手術器具の動作を駆動するために選択された外科手術器具に接合するために使用された。

典型的には、器具駆動ユニットの内部構成要素を回転させて、外科手術器具をその長手方向軸の周りで回転させた。器具駆動ユニットを回転可能にすることは、ステープラ、電気外科手術器具、及び直線状器具を含む、より単純化された外科手術器具を提供する。しかしながら、器具駆動ユニット及び外科手術器具が内部構成要素に損傷を与えずに回転することができる量には限界がある。

したがって、器具駆動ユニット及び／または外科手術器具が回転される量を監視及び／または制御する方法に対する必要性が存在する。

本開示の一態様によれば、ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットが提供される。器具駆動ユニットは、外殻と、外殻内に取り外し可能に受容された内殻とを含む。外殻は、ロボットアームに選択的に連結されるように構成される。内殻は、ハブと、モータパックと、環状部材とを含む。ハブは、外殻内に回転不能に受容され、遠位に延在する表面特徴部を有する。モータパックは、ハブに回転可能に連結された近位端部と、その近位端部から近位に延在する表面特徴部とを含む。環状部材は、上部環状チャネル及び下部環状チャネルを画定する。上部環状チャネルは、内部に受容されたハブの表面特徴部を有する。下部環状チャネルは、内部に受容されたモータパックの表面特徴部を有する。環状部材は、上部及び下部環状チャネルの各々内に形成された停止部を有する。モータパックがハブに対して回転の閾値量を達成すると、モータパックの表面特徴部が、下部環状チャネルの停止部に当接して環状部材をハブに対して回転させる。環状部材がハブに対して回転の閾値量を達成すると、上部環状チャネルの停止部が、ハブの表面特徴部に当接してモータパックのさらなる回転を停止させる。

いくつかの実施形態では、モータパック、環状部材、及びハブの近位端部の各々は、互いに連通し、互いの相対回転位置を検知するように構成されるセンサを有する。モータパックのセンサは、その表面特徴部に隣接して配置されてもよい。環状部材のセンサは、上部または下部環状チャネルの停止部に隣接して配置されてもよい。ハブのセンサは、その表面特徴部に隣接して配置されてもよい。モータパック、環状部材及びハブの各々のセンサは、ホール効果センサ、回転可変差動トランス、可変リラクタンスセンサ、ポテンショメータ、容量式回転位置センサ、光学エンコーダ、またはレーザ表面速度計であってもよい。

モータパックのハブに対する回転の閾値量が、約１〜３６０度であり得、環状部材のハブに対する回転の閾値量が、約１〜３６０度であり得、その結果、モータパックが、外殻に対して約２〜７２０度回転するように構成されると考えられる。

環状部材は、Ｈ字形状横断面輪郭を有する中空リングであってもよいことが想定される。

本開示のいくつかの態様において、モータパックの表面特徴部は、環状部材の下部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起であってもよい。ハブの表面特徴部は、環状部材の上部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起であってもよい。

本開示の別の態様では、ロボットアームに使用されるため、かつロボットアームに選択的に接続するための外科手術アセンブリが提供される。外科手術アセンブリは、器具駆動ユニットを含む。器具駆動ユニットは、ハブと、モータパックと、環状部材とを含む。ハブは、表面特徴部を有する。モータパックは、表面特徴部を有し、ハブに回転可能に連結されている。環状部材は、ハブとモータパックとの間に配置される。環状部材は、上部環状チャネル及び下部環状チャネルを画定する。環状部材は、上部及び下部環状チャネルの各々内に形成された停止部を有する。モータパックがハブに対して回転の閾値量を達成すると、モータパックの表面特徴部が、下部環状チャネルの停止部に当接して環状部材を回転させる。環状部材がハブに対して回転の閾値量を達成すると、上部環状チャネルの停止部が、ハブの表面特徴部に当接してモータパックのさらなる回転を停止させる。

いくつかの実施形態では、器具駆動ユニットは、外殻をさらに含むことができる。ハブは、外殻内に回転不能に受容されてもよい。外科手術アセンブリは、キャリッジハウジングと、キャリッジハウジング内に配置されたモータとを含む外科手術器具ホルダをさらに含むことができる。キャリッジハウジングは、外科手術ロボットアームに対して可動係合するように構成された第１の側部と、器具駆動ユニットの外殻を回転不能に支持するように構成された第２の側部とを有してもよい。モータは、器具駆動ユニットのモータパックの回転を達成するように構成することができる。

外科手術器具ホルダは、キャリッジハウジング内に配置され、モータ、モータパック、環状部材、及びハブの各々のセンサとに連通する制御回路をさらに含むことが想定される。制御回路は、上部環状チャネルの停止部がハブの表面特徴部に隣接して配置されると、モータの動作を停止するように構成される。

ハブの表面特徴部は、ハブから遠位に延在することができ、モータパックの表面特徴部は、その近位端部から近位に延在することができると考えられる。モータパックは、ハブに回転可能に結合された近位端部を有することができる。

本開示のいくつかの態様において、モータパックは、電気機械器具の近位端部に回転不能に連結されるように構成された遠位端部を有することができる。器具駆動ユニットのモータパックは、電気機械器具の機能を作動させるように構成されてもよい。電気機械器具は、器具駆動ユニットのモータパックの回転と共に回転することができる。

本開示のさらに別の態様では、ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットが提供され、ロボットアームに連結されるように構成された外殻、駆動モータ、インターフェース、及び駆動モータ出力を含む。駆動モータは、中心軸の周りで外殻内の軌道内で選択的に移動可能である。インターフェースは、外殻に連結され、外科手術器具に選択的に連結可能に構成される。駆動モータ出力は、駆動モータに連結され、インターフェースが外科手術器具のインターフェースに連結されるとき、外科手術器具の入力に連結されるように構成される。

いくつかの実施形態では、駆動モータは、外殻内に入れられていてもよい。

駆動モータが選択的に軌道内を移動するとき、外殻が静止したままである場合があると考えられる。駆動モータは、外殻内の軌道内のグループとして選択的に移動可能な複数の駆動モータであってもよい。駆動モータの各々は、外科手術器具のそれぞれの入力に連結されるように構成された駆動モータ出力を有することができる。器具駆動ユニットは、器具駆動ユニットのインターフェースが外科手術器具のインターフェースに選択的に連結されるとき、外科手術器具を中心軸の周りで回転させるように構成されてもよい。

器具駆動ユニットは、駆動モータのうちの少なくとも１つに連結された電気機械アクチュエータをさらに含むことが想定される。電気機械アクチュエータは、外科手術器具のインターフェースが、器具駆動ユニットのインターフェースに選択的に連結されるとき、駆動モータ、駆動モータ出力、及び外科手術器具のそれぞれの入力を外殻内の軌道内で移動させながら、外科手術器具を中心軸の周りで回転させるように構成される。

本開示のさらに別の態様では、ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットの別の実施形態が提供される。器具駆動ユニットは、ロボットアームに選択的に連結されるように構成された外殻と、外殻内に取り外し可能に受容された内殻とを含む。内殻は、ハブ、モータパック、ならびに第１及び第２の環状部材を含む。ハブは、外殻内に回転不能に受容され、遠位に延在する表面特徴部を有する。モータパックは、ハブに回転可能に連結された近位端部と、近位端部から近位に延在する表面特徴部とを含む。第１の環状部材は、その内部に受容されたハブの表面特徴部を有する上部環状チャネルを画定する。第１の環状部材は、その上部チャネルに形成された停止部を有する。第２の環状部材は、第１の環状部材に関連付けられ、下部環状チャネルを画定する。第２の環状部材は、その下部環状チャネルに形成された停止部を有する。モータパックがハブに対して回転の閾値量を達成すると、モータパックの表面特徴部が、第２の環状部材の下部環状チャネルの停止部に当接して第２の環状部材をハブに対して回転させる。第１の環状部材がハブに対して回転の閾値量を達成すると、第１の環状部材の上部環状チャネルの停止部がハブの表面特徴部に当接してモータパックのさらなる回転を停止させる。

いくつかの実施形態では、器具駆動ユニットは、第１の環状部材と第２の環状部材の間に挿入された第３の環状部材を含むことができる。

本開示の例となる実施形態のさらなる詳細及び態様が、添付の図を参照して以下により詳細に記載されている。

本明細書で使用される場合、平行及び垂直という用語は、実際の平行及び実際の垂直から最大約＋または−１０度まで実質的に平行及び実質的に垂直である相対的な構成を含むと理解される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットであって、
ロボットアームに選択的に連結されるように構成された外殻と、
前記外殻内に取り外し可能に受容された内殻であって、
前記外殻内に回転不能に受容され、遠位に延在する表面特徴部を有するハブと、
前記ハブに回転可能に連結された近位端部と、その前記近位端部から近位に延在する表面特徴部と、を含む、モータパックと、
少なくとも１つの環状部材であって、
内部に収容された前記ハブの前記表面特徴部を有する上部環状チャネルと、
内部に受容された前記モータパックの前記表面特徴部を有する下部環状チャネルと、を画定し、前記上部及び下部環状チャネルの各々内に形成された停止部を有する、少なくとも１つの環状部材と、を含む、内殻と、を備え、前記モータパックが前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記モータパックの前記表面特徴部が、前記下部環状チャネルの停止部に当接して、前記少なくとも１つの環状部材を前記ハブに対して回転させ、前記少なくとも１つの環状部材が前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記上部環状チャネルの前記停止部が前記ハブの前記表面特徴部に当接して、前記モータパックのさらなる回転を停止させる、器具駆動ユニット。
（項目２）
前記モータパックの前記近位端部、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々が、互いに連通し、かつ互いの相対回転位置を検知するように構成されたセンサを有する、項目１に記載の器具駆動ユニット。
（項目３）
前記モータパックの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置され、前記少なくとも１つの環状部材の前記センサが、前記上部または下部環状チャネルの前記停止部に隣接して配置され、前記ハブの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置される、項目２に記載の器具駆動ユニット。
（項目４）
前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々の前記センサのうちの少なくとも１つが、ホール効果センサ、回転可変差動トランス、可変リラクタンスセンサ、ポテンショメータ、容量式回転位置センサ、光学式エンコーダ、またはレーザ表面速度計のうちの少なくとも１つである、項目２に記載の器具駆動ユニット。
（項目５）
前記ハブに対する前記モータパックの前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、前記ハブに対する前記少なくとも１つの環状部材の前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、そのため、前記モータパックが、前記外殻に対して約２〜７２０度回転するように構成される、項目１に記載の器具駆動ユニット。
（項目６）
前記少なくとも１つの環状部材が、Ｈ字形状横断面輪郭を有する中空リングである、項目１に記載の器具駆動ユニット。
（項目７）
前記モータパックの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記下部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起であり、前記ハブの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記上部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起である、項目１に記載の器具駆動ユニット。
（項目８）
ロボットアームと共に使用するため、かつ選択的に接続するための外科手術アセンブリであって、
器具駆動ユニットであって、
表面特徴部を有するハブと、
表面特徴部を有し、前記ハブに回転可能に連結されたモータパックと、
前記ハブと前記モータパックとの間に配置された少なくとも１つの環状部材であって、
上部環状チャネルと、
下部環状チャネルと、を画定し、前記上部及び下部環状チャネルの各々内に形成された停止部を有する、少なくとも１つの環状部材と、を含む、器具駆動ユニットを備え、前記モータパックが前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記モータパックの前記表面特徴部が、前記下部環状チャネルの前記停止部に当接して、前記少なくとも１つの環状部材を回転させ、前記少なくとも１つの環状部材が前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記上部環状チャネルの前記停止部が前記ハブの前記表面特徴部に当接して、前記モータパックのさらなる回転を停止させる、外科手術アセンブリ。
（項目９）
前記器具駆動ユニットが、外殻をさらに含み、前記ハブが、前記外殻内に回転不能に受容され、前記モータパックが、前記ハブに回転可能に連結された近位端部を有する、項目８に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１０）
前記ハブの前記表面特徴部が、前記ハブから遠位に延在し、前記モータパックの前記表面特徴部が、その前記近位端部から近位に延在する、項目９に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１１）
外科手術器具ホルダであって、
外科手術ロボットアームに可動係合するように構成された第１の側部と、前記器具駆動ユニットの前記外殻を回転不能に支持するように構成された第２の側部と、を有する、キャリッジハウジングと、
前記キャリッジハウジング内に配置され、前記器具駆動ユニットの前記モータパックの回転を達成するように構成されたモータと、を含む、外科手術器具ホルダをさらに備える、項目９に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１２）
前記外科手術器具ホルダが、前記キャリッジハウジング内に配置され、かつ前記モータと連通する制御回路と、前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々のセンサと、をさらに含み、前記制御回路が、前記上部環状チャネルの前記停止部が前記ハブの前記表面特徴部に隣接して配置されると、前記モータの動作を停止させるように構成される、項目１１に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１３）
前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々が、互いに連通し、かつ互いの相対回転位置を検知するように構成されたセンサを有する、項目８に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１４）
前記モータパックの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置され、前記少なくとも１つの環状部材の前記センサが、前記上部または下部環状チャネルの前記停止部に隣接して配置され、前記ハブの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置される、項目１３に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１５）
前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々の前記センサのうちの少なくとも１つが、ホール効果センサ、回転可変差動トランス、可変リラクタンスセンサ、ポテンショメータ、容量式回転位置センサ、光学式エンコーダ、またはレーザ表面速度計のうちの少なくとも１つである、項目１３に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１６）
前記モータパックの前記ハブに対する前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、前記ハブに対する前記少なくとも１つの環状部材の前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、そのため、前記モータパックが、前記外殻に対して約２〜７２０度回転するように構成される、項目８に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１７）
前記少なくとも１つの環状部材が、Ｈ字形状横断面輪郭を有する中空リングである、項目８に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１８）
前記モータパックの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記下部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起であり、前記ハブの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記上部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起である、項目８に記載の外科手術アセンブリ。
（項目１９）
前記モータパックが、電気機械器具の近位端部に回転不能に連結されるように構成された遠位端部を有する、項目８に記載の外科手術アセンブリ。
（項目２０）
前記器具駆動ユニットの前記モータパックが、前記電気機械器具の機能を作動させるように構成され、前記電気機械器具が、前記器具駆動ユニットの前記モータパックの回転と共に回転する、項目１９に記載の外科手術アセンブリ。
（項目２１）
ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットであって、
ロボットアームに連結されるように構成された外殻と、
前記外殻内の軌道内で中心軸の周りを選択的に移動可能な駆動モータと、
前記外殻に連結され、かつ外科手術器具に選択的に連結可能なように構成されたインターフェースと、
前記駆動モータに連結され、前記インターフェースが、外科手術器具のインターフェースに連結されたときに、外科手術器具の入力に結合されるように構成された駆動モータ出力とを、備える、器具駆動ユニット。
（項目２２）
前記駆動モータが、前記外殻内に入れられている、項目２１に記載の器具駆動ユニット。
（項目２３）
前記駆動モータが、前記軌道内で選択的に移動されたとき、前記外殻が静止したままである、項目２１に記載の器具駆動ユニット。
（項目２４）
前記駆動モータが、前記外殻内の前記軌道内でグループとして選択的に移動可能な複数の駆動モータであり、駆動モータ出力を有する前記複数の駆動モータの各々が、外科手術器具のそれぞれの入力に連結されるように構成される、項目２３に記載の器具駆動ユニット。
（項目２５）
前記器具駆動ユニットが、前記器具駆動ユニットの前記インターフェースが前記外科手術器具のインターフェースに選択的に連結されるとき、前記外科手術器具を前記中心軸の周りで回転させるように構成される、項目２４に記載の器具駆動ユニット。
（項目２６）
前記駆動モータのうちの少なくとも１つに連結された電気機械アクチュエータをさらに備え、前記電気機械アクチュエータが、前記外科手術器具の前記インターフェースが前記器具駆動ユニットの前記インターフェースに選択的に連結されたときに、前記駆動モータ、前記駆動モータ出力、及び前記外科手術器具の前記それぞれの入力を、前記外殻内の前記軌道内で移動させながら、前記外科手術器具を前記中心軸の周りで回転させるように構成される、項目２４に記載の器具駆動ユニット。
（項目２７）
ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットであって、
ロボットアームに選択的に連結されるように構成された外殻と、
前記外殻内に取り外し可能に受容された内殻であって、
前記外殻内に回転不能に受容され、遠位に延在する表面特徴部を有するハブと、
前記ハブに回転可能に連結された近位端部と、その前記近位端部から近位に延在する表面特徴部と、を含む、モータパックと、
内部に受容された前記ハブの前記表面特徴部を有する上部環状チャネルを画定する第１の環状部材であって、その前記上部チャネル内に形成された停止部を有する、第１の環状部材と、
前記第１の環状部材に関連付けられ、下部環状チャネルを画定する第２の環状部材であって、その前記下部環状チャネル内に形成された停止部を有する第２の環状部材と、を含む、内殻と、を備え、前記モータパックが前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記モータパックの前記表面特徴部が、前記第２の環状部材の前記下部環状チャネルの前記停止部に当接して、前記第２の環状部材を前記ハブに対して回転させ、前記第１の環状部材が前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記第１の環状部材の前記上部環状チャネルの前記停止部が、前記ハブの前記表面特徴部に当接して、前記モータパックのさらなる回転を停止させる、器具駆動ユニット。
（項目２８）
前記第１の環状部材と第２の環状部材との間に介在する第３の環状部材をさらに備える、項目２７に記載の器具駆動ユニット。

本開示の実施形態が、添付の図を参照して本明細書に記載されている。

本開示による外科手術アセンブリを含むロボット外科手術システムの概略図である。 スライダと、外科手術器具ホルダと、器具駆動ユニットと、外科手術器具とを含む図１の外科手術アセンブリの正面斜視図である。 スライダと、外科手術器具ホルダと、器具駆動ユニットと、外科手術器具とを含む図１の外科手術アセンブリの背面斜視図である。 外殻及び内殻を含む図１の器具駆動ユニットの斜視図である。 本開示の一実施形態による回転位置検知システムを含む図３の器具駆動ユニットの長手方向断面図である。 図４の回転位置検知システムの一部が分離された上面斜視図である。 図５の回転位置検知システムの環状部材の底面図である。 図１の器具駆動ユニットと共に使用される回転位置検知システムの別の実施形態の一連の環状部材の斜視図である。 図７の一連の環状部材のうちの１つの底面図である。

本開示の電気機械器具、回転位置検知システムの動作を駆動するための器具駆動ユニット、及びその方法を含む外科手術アセンブリの実施形態が、図を参照して詳細に記載されており、断面図の各々において、同様の符号は同一または対応する要素を指定している。本明細書で使用される「遠位」という用語は、患者に最も近いロボット外科手術システム、外科手術アセンブリまたはその構成要素の一部分を指し、「近位」という用語は、患者からより遠い、ロボット外科手術システム、外科手術アセンブリ、またはその構成要素のその一部分を指す。

以下で詳細に説明するように、外科手術ロボットアームに取り付けられるように構成された外科手術アセンブリが提供される。外科手術アセンブリは、外科手術器具をその長手方向軸の周りで回転させるように構成された器具駆動ユニットを含む。器具駆動ユニットは、その長手方向軸の周りの外科手術器具の回転の角度を決定し、かつ調整するように構成された回転位置検知システムを含む。

まず図１及び２を参照すると、例えば、ロボット外科手術システム１等の外科手術システムは、一般に、これに取り外し可能に取り付けられた器具駆動ユニット１００及び電気機械器具１０を有する複数の外科手術ロボットアーム２、３と、制御装置４と、制御装置４に連結された操作コンソール５とを含む。

操作コンソール５は、当業者に原則として知られているような、３次元画像を特に表示するように設定された表示装置６と、例えば外科医等のヒト（図示せず）が第１の動作モードでロボットアーム２、３を遠隔操作することができる手動入力装置７、８とを含む。ロボットアーム２、３の各々は、継手を通して接続された複数の部材から構成され得る。ロボットアーム２、３は、制御装置４に接続された電動駆動装置（図示しない）によって駆動され得る。制御装置４（例えば、コンピュータ）は、ロボットアーム２、３、取り付けられた器具駆動装置１００、したがって電気機械器具１０が、手動入力装置７、８の手段によって画定された移動に従って所望の移動を実行するように、特にコンピュータプログラムの手段によって駆動装置を作動させるように設定されている。制御装置４はまた、それがロボットアーム２、３及び／または駆動装置の移動を調整するように設定され得る。

ロボット外科手術システム１は、例えば電気機械器具１０等の外科手術器具の手段によって最小侵襲性方法で治療するために、外科手術台「ＳＴ」に横たわる患者「Ｐ」に対して使用されるように構成される。ロボット外科手術システム１はまた、２つを超えるロボットアーム２、３と、制御装置４に接続され、操作コンソール５の手段によって遠隔操作可能である同様の追加のロボットアームとを含み得る。例えば電気機械外科手術器具１０（電気機械エンドエフェクタを含む（図示せず））等の外科手術器具がまた、追加のロボットアームに取り付けられ得る。

制御装置４は、複数のモータ、例えばモータ（モータ１．．．ｎ）を制御することができ、各々のモータは、ロボットアーム２，３の複数の方向の移動を駆動するように構成されている。さらに、制御装置４は、外科手術器具１０の様々な動作を駆動するために器具駆動ユニット１００のモータパック１２２（図３）を制御することができ、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２の回転を制御して、以下に詳細に説明するように、最終的に電気機械器具１０をその長手方向軸「Ｘ」に沿って回転させることができる。モータパック１２２は、外科手術器具１０のそれぞれの入力に連結されるように構成されたそれぞれの駆動モータ出力１２７ａ、１２７ｂを有する複数の駆動モータ１２５ａ、１２５ｂを含む。実施形態では、モータパック１２２の各々の駆動モータ１２５ａ、１２５ｂは、電気機械器具１０の各々の電気機械式エンドエフェクタ（図示せず）の動作及び／または移動を達成するために、駆動ロッドまたはレバーアームを作動させ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、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２を使用して、電気機械外科手術器具１０のリードスクリュー（明示的には図示せず）を駆動することができる。

ロボット外科手術システムの構成及び動作についての詳細な説明については、その全体的な内容が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」という発明の名称で、２０１１年１１月３日に出願された、米国特許出願公開第２０１２／０１１６４１６号を参照し得る。

引き続き図１及び図２を参照すると、ロボット外科手術システム１は、ロボットアーム２とまたはそれに連結された外科手術器具ホルダ１０２と、外科手術器具ホルダ１０２に連結された器具駆動ユニット１００と、器具駆動ユニット１００に連結された電気機械器具１０とを含む外科手術アセンブリ３０を含む。外科手術アセンブリ３０の外科手術器具ホルダ１０２は、器具駆動ユニット１００及び外科手術器具１０を保持し、器具駆動ユニット１００をロボットアーム２に動作可能に連結する。外科手術器具ホルダ１０２は、インターフェースパネルまたはキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４の端部から垂直に延在する外側ハウジング部分１０８とを含む。キャリッジ１０４は、制御装置４から制御及び電力を受容するモータ「Ｍ」を支持または収容する。キャリッジ１０４は、第１の側部１０４ａ及び第２の側部１０４ｂを有する。キャリッジ１０４の第１の側部１０４ａは、ロボットアーム２のレール４０上に摺動可能に取り付けられている。キャリッジ１０４は、モータ駆動チェーンまたはベルト（図示せず）などを介してレール４０に沿って移動させることができる。外科手術器具ホルダ１０２のキャリッジ１０４の第２の側部１０４ｂは、器具駆動ユニット１００の外殻１１０の回転不能な取り付けのために構成される。

外科手術器具ホルダ１０２の外側ハウジング部分１０８は、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２の遠位端部またはインターフェース１２２ｂを受容するように構成された経路（図示せず）を画定する。このように、器具駆動ユニット１００が外科手術器具ホルダ１０２に取り付けられると、器具駆動ユニット１００の外殻１１０は、キャリッジ１０４の第２の側部１０４ｂに回転不能に接続され、器具駆動装置１００のモータパック１２２の遠位端部またはインターフェース１２２ｂは、外科手術器具ホルダ１０２の外側ハウジング部分１０８の経路内に回転可能に受容される。

外科手術器具ホルダ１０２は、キャリッジ１０４内に配置された制御回路１０９をさらに含む。制御回路１０９は、例えば、モータ「Ｍ」の動作を制御するためのモータ「Ｍ」のような電気機械アクチュエータと連通している。モータ「Ｍ」は、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２に動作可能に連結されるように構成されてモータパック１２２の回転を駆動する。いくつかの実施形態では、制御回路１０９は、外科手術アセンブリ３０の構成要素の任意ものの内部に内に配置されてもよい。

図３及び図４を参照すると、器具駆動ユニット１００は、そのモータ（図４）から電気機械器具１０（図２）の被駆動部材（図示せず）に動力及び作動力を伝達し、例えば、ナイフブレード（図示せず）の移動、ならびに／またはエンドエフェクタの顎部材（図示せず）の閉鎖及び開口など、電気機械器具１０のエンドエフェクタ（図示せず）の構成要素の移動を最終的に駆動させる。器具駆動ユニット１００は、概して、外殻１１０と、外殻１１０内に配置された内殻１２０とを含む。

器具駆動ユニット１００の外殻１１０は、器具駆動ユニット１００の内部構成要素を包囲して、器具駆動ユニット１００の内部と外部環境との間に無菌バリアを形成する。外殻１１０は、使い捨て可能であり、再使用可能であり（滅菌時）、及び／または透明であってもよい。外殻１１０は、内部にキャビティ（図示せず）を画定し、器具駆動ユニット１００の内殻１２０を取り外し可能に受容する。外殻は、略Ｕ字形状部分１１０ａと、Ｕ字形状部分１１０ａから遠位に延在する円筒状本体１１０ｂとを有する。外殻１１０のＵ字形状部分１１０ａは、外殻１１０内の内殻１２０の除去または挿入中に選択的に開放される蓋１１２を有する。

器具駆動ユニット１００の内殻１２０は、器具駆動ユニット１００の外殻１１０内に取り外し可能に受容可能である。器具駆動ユニット１００の内殻１２０は、ハブ１２４と、ハブ１２４に回転可能に連結され、そこから遠位に延在するモータパック１２２とを含む。内殻１２０のハブ１２４は、外殻１１０のＵ字形状部分１１０ａに対応する形状を有し、その結果、ハブ１２４は、外殻１１０のＵ字形状部分１１０ａ内に回転不能に受容される。内殻１２０のハブ１２４は、その遠位端部から遠位に延在する表面特徴部１２６を有する。表面特徴部１２６は、以下に詳細に説明するように、ハブ１２４に固定され、環状部材１４０の上部チャネル１４０ａ内に摺動可能に受容される。表面特徴部１２６は、湾曲した突起であるが、表面特徴部１２６は、例えば、三角形、弓形、多角形、均一、不均一、先細などのような様々な形状を採るタブまたはブロックであってもよいと考えられる。

器具駆動ユニット１００の内殻１２０のハブ１２４は、その表面特徴部１２６に隣接してまたはその上に配置されたセンサｓ１２６（図５）をさらに含む。ハブ１２４のセンサｓ１２６は、以下で詳細に説明するように、その場所を制御回路１０９に伝達するために外科手術器具ホルダ１０２の制御回路１０９（図２）と連通する。

引き続き図３及び図４を参照すると、器具駆動ユニット１００の内殻１２０のモータパック１２２は、モータパック１２２が、器具駆動ユニット１００の外殻１１０の円筒状本体１１０ｂ内に回転可能に受容され得るように、器具駆動ユニット１００の外殻１１０の円筒状本体１１０ｂに対応する形状を有する。内殻１２０のモータパック１２２は、内殻１１０のハブ１２４に回転可能に連結された近位端部１２２ａを有する。モータパック１２２は、その近位端部１２２ａから近位に延在する表面特徴部１２８（図５）を有する。モータパック１２２の表面特徴部１２８は、その近位端部１２２ａに固定され、環状部材１４０の下部チャネル１４０ｂ内に摺動可能に受容される。モータパック１２２の表面特徴部１２８は、湾曲した突起であるが、表面特徴部１２８は、例えば、三角形、弓形、多角形、均一、不均一、先細などのような様々な形状を採るタブまたはブロックであってもよいと考えられる。

モータパック１２２はさらに、その表面特徴部１２８に隣接してまたはその表面特徴部１２８上に配置されたセンサｓ１２２（図５）を含む。モータパック１２２のセンサｓ１２２は、ハブ１２４のセンサｓ１２６に対するその場所（例えば、角度場所）を制御回路１０９に伝達するために外科手術器具ホルダ１０２の制御回路１０９（図２）及びハブ１２４のセンサｓ１２６と連通する。

モータパック１２２は、任意の好適な駆動機構、例えばプーリーシステムによって外科手術器具ホルダ１０２のモータ「Ｍ」（図２）に動作可能に連結される。このように、内殻１２０のモータパック１２２は、外科手術器具ホルダ１０２のモータ「Ｍ」の作動を介して、外殻１１０内及び内殻１２０のハブ１２４に対して回転する。モータパック１２２は、それぞれの駆動シャフト（図示せず）が全て互いに平行であり、すべてが共通の方向に延在するように、長方形の形態に配列された４つのモータを含むことができる。各々のモータの駆動シャフトは、外科手術器具１０のそれぞれの駆動シャフトを作動可能に接合して、外科手術器具１０の駆動シャフトを独立して作動させることができる。

図４〜図６を参照すると、器具駆動ユニット１００は、モータパック１２２、したがって外科手術器具１０が長手方向軸「Ｘ」を中心に回転する角度を決定し、かつ示すように構成された回転位置センサシステム１３０を含む。センサシステム１３０は、長手方向軸「Ｘ」の周りの器具駆動ユニット１００の外殻１１０（図３）に対する外科手術器具１０の旋回（複数可）の量を計算／決定して表示するように構成され、そのため、臨床医は、その使用中に外科手術器具１０の正確な回転位置を決定することができると考えられる。

センサシステム１３０は、外科手術器具ホルダ１０２の制御回路１０９（図２）、それぞれハブ１２４及びモータパック１２２のセンサｓ１２６、ｓ１２２、ならびに環状部材１４０を含む。環状部材１４０は、器具駆動ユニット１００のハブ１２４と器具駆動ユニット１００のモータパック１２２との間に回転可能に配置される。環状部材１４０は、中空リングであり、上部環状チャネル１４０ａ及び下部環状チャネル１４０ｂを画定する。そのように、環状部材１４０は、Ｈ字形状横断面輪郭を有する。上部環状チャネル１４０ａは、その内部の器具駆動ユニット１００のハブ１２４の表面特徴部１２６を摺動可能に受容するように構成される。下部環状チャネル１４０ｂは、その内部の器具駆動ユニット１００のモータパック１２２の表面特徴部１２８を摺動可能に受容するように構成される。上部及び下部環状チャネル１４０ａ、１４０ｂは各々、環状部材１４０の少なくとも実質的な円周に沿って延在する。

環状部材１４０は、上部環状チャネル１４０ａに形成された第１の対の停止部１４２ａ、１４４ａと、下部環状チャネル１４０ｂに形成された第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂとを有する。いくつかの実施形態では、各々のチャネル１４０ａ、１４０ｂ内に配置された一対の停止部を有する環状部材１４０の代わりに、環状部材１４０は、上部環状チャネル１４０ａ内に配置された１つの停止部と、下部環状チャネル１４０ｂ内に配置された１つの停止部のみを有することができる。停止部１４２ａ、１４４ａ、１４２ｂ、１４４ｂは、一般に四角形であるが、例えば、三角形、弓形、多角形、均一、不均一、先細などの様々な形状を採ることができる。停止部１４２ａ、１４４ａ、１４２ｂ、１４４ｂ各々及び／または表面特徴部１２６、１２８は、例えば、ＰＥＥＫ、ＤＥＬＲＩＮ、黄銅、ＵＨＭＷなどのような滑らかな（ブッシング）材料から製作することができる。

環状部材１４０の下部環状チャネル１４０ｂの第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂは、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２の表面特徴部１２８と円周方向に整列している（すなわち、同軸円周状である）。このように、モータパック１２２の閾値量または回転の角度（例えば、時計回りもしくは反時計回り方向に約１８０°〜約３６０°）で、モータパック１２２の表面特徴部１２８は、環状部材１４０の下部環状チャネル１４０ｂの停止部１４２ｂ、１４４ｂの第２の対の１つと当接または係合する。実施形態では、回転の閾値量は、約１°〜約３６０°であってもよい。環状部材１４０の上部環状チャネル１４０ａの第１の対の停止部１４２ａ、１４４ａは、器具駆動ユニット１００のハブ１２４の表面特徴部１２６と円周方向に整列している（すなわち、同軸円周状である）。このように、環状部材１４０の閾値量または回転の角度（例えば、時計回りまたは反時計回り方向に約１８０°〜約３６０°）で、環状部材１４０の第１の対の停止部１４２ａ、１４４ａのうちの１つが、ハブ１２４が外殻１１０のＵ字形状部分１１０ａ内に回転的に固定されているので、モータパック１２２の回転を停止させるように、器具駆動ユニット１００のハブ１２４の表面特徴部１２６に当接または係合する。実施形態では、回転の閾値量は、約１°〜約３６０°であってもよい。

上部環状チャネル１４０ａの第１の対の停止部１４２ａ、１４４ａは、円周方向に互いに離間配置され、それらの間に隙間１４６ａを画定する。下部環状チャネル１４０ｂの第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂもまた、円周方向に互いに離間配置され、それらの間に隙間１４６ｂを画定する。環状部材１４０は、上部環状チャネル１４０ａの隙間１４６ａ内に配置された第１のセンサｓ１４０ａと、下部環状部材１４０ｂの隙間１４６ｂ内に配置された第２のセンサｓ１４０ｂとを含む。いくつかの実施形態では、センサｓ１４０ａ、ｓ１４０ｂは、それぞれの停止部１４２ａ、１４４ａ、１４２ｂ、１４４ｂに隣接する環状部材１４０上またはその内部の任意の好適な場所に配置することができる。環状部材１４０のセンサｓ１４０ａ、ｓ１４０ｂと、器具駆動ユニット１００のハブ１２４のセンサｓ１２６と、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２のセンサｓ１２２とは、それぞれ互いに、及び外科手術器具ホルダ１０２の制御回路１０９（図２の）と連通し、互いに相対的な回転位置または角度位置を検知するように構成される。センサｓ１２２、ｓ１２６、ｓ１４０ａ、ｓ１４０ｂの各々は、ホール効果センサ、回転可変差動トランス、可変リラクタンスセンサ、ポテンショメータ、容量式回転位置センサ、光学エンコーダ、及び／またはレーザ表面速度計であってもよい。

動作中に外科手術器具１０の回転位置が監視され、及び／または外科手術器具１０の回転が停止されて、例えば、外科手術器具１０の過回転による外科手術アセンブリ３０の構成要素への潜在的損傷を防止することができる。外科手術器具ホルダ１０２のモータ「Ｍ」が作動され、これにより、内殻１２０のモータパック１２２が内殻１２０のハブ１２４に対して、上述のように回転を達成する。モータパック１２２の回転中、モータパック１２２のセンサｓ１２２及び環状部材１４０の下部環状チャネル１４０ｂのセンサｓ１４０ｂは、互いの相対位置を検知し、検知された相対位置を外科手術器具ホルダ１０２の制御回路１０９に伝達する。このように、モータパック１２２及び外科手術器具１０のハブ１２４に対する回転位置は、制御回路１０９によって分かっており、モータパック１２２がメモリ（図示せず）に格納された予め設定された回転量を達成したとき、モータ「Ｍ」の作動を中断させることができる。付加的に、制御回路１０９は、モータパック１２２の既知の相対回転位置をその開始位置から表示装置６（図１）に伝達することができる。

モータパック１２２がハブ１２４に対して第１の閾値量または回転の角度（例えば、約１８０°〜約３６０°）を達成した後、モータパック１２２の表面特徴部１２８は、環状部材１４０の下部環状チャネル１４０ｂの第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂのうちの１つ（モータパック１２２の回転方向による）に当接する。実施形態では、回転の閾値量は、約１°〜約３６０°であってもよい。モータパック１２２の表面特徴部１２８が下部環状チャネル１４０ｂの第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂのうちの１つに当接すると、モータパック１２２の回転が継続され、環状部材１４０が回転を開始する。

環状部材１４０のハブ１２４に対する回転中、環状部材１４０の上部環状チャネル１４０ａのセンサｓ１４０ａ及びハブ１２４のセンサｓ１２６は、互いに互いの位置を検知し、検知された相対位置を外科手術器具ホルダ１０２の制御回路１０９に伝達する。このように、モータパック１２２及び外科手術器具１０のハブ１２４に対する回転位置は既知である。環状部材１４０が、ハブ１２４に対して第２の回転の閾値量または角度（例えば、約１８０°〜約３６０°）を達成すると、モータパック１２２の継続的な回転によって引き起こされて、環状部材１４０の上部環状チャネル１４０ａの停止部１４２ａ、１４４ａの第１の対ののうちの１つが器具駆動ユニット１００のハブ１２４の表面特徴部１２６に当接して環状部材１４０、及びモータパック１２２の外科手術器具１０との回転を停止させる。このようにして、外科手術器具ホルダ１０２の「Ｍ」の継続的な作動は、モータパック１２２の回転をもたらさず、それによって、モータパック１２２の過回転からの外科手術アセンブリ３０の任意の構成要素への損傷の発生を防止する。実施形態では、回転の閾値量は、約１°〜約３６０°であってもよい。

モータパック１２２が反対方向に回転すると、モータパック１２２が、器具駆動ユニット１００のハブ１２４の表面特徴部１２６または器具駆動ユニット１００のハブ１２４の別の表面特徴部（図示せず）によって回転することが防止されるまで、上記のプロセスが繰り返される。外科手術処置を行う前に、器具駆動ユニット１００をチェックして、両方の回転方向における完全な回転を達成することが可能であると判断することができると考えられる。具体的には、モータパック１２２は、それが停止するまで第１の方向（例えば時計回り）に回転され、次いで、モータパック１２２は、それが停止するまで第２の方向（例えば、反時計回り）に回転する。このプロセス中に、器具駆動ユニット１００のモータエンコーダ（図示せず）、例えばインクリメンタルタイプをチェックすることができる。モータパック１２２がその２つの停止点に回転された後、モータパック１２２は、２つの停止点の間に位置するように再位置決めされる。

モータパック１２２の閾値量または回転の角度は、停止部１４２ａ、１４４ａ、１４２ｂ、１４４ｂがそれぞれの上部及び下部環状チャネル１４０ａ、１４０ｂ内に載置される位置に基づいて設定されることが考えられる。いくつかの実施形態では、閾値量または回転の角度は、１８０°または３６０°よりも大きくてもまたは小さくてもよく、約３６０°〜約７２０°であってもよい。実施形態では、回転の閾値量は、約２°〜約７２０°であってもよい。

本開示の一実施形態によれば、制御回路１０９は、約０．０５オームの非常に低い抵抗を有する高公差抵抗「Ｒ」（図示せず）を組み込むことができ、それは、外科手術器具ホルダ１０２のモータ「Ｍ」を駆動することを担うＨブリッジの下側部に追加されることが考えられる。動作中、制御回路１０９は、抵抗器「Ｒ」を横切る電圧「Ｖ」降下を測定する。抵抗器「Ｒ」を横切る電圧「Ｖ」降下を測定することによって、制御回路１０９は、オームの法則を使って抵抗器「Ｒ」を通る電流「Ｉ」の量を計算することができる。

モータ「Ｍ」を構成することができるＤＣ電気モータでは、電流「Ｉ」は、関係、例えば、トルク定数（Ｋ_ｍ）を用いて展開されたトルク「τ」の量に直接関係している。したがって、制御回路１０９は、以下の式に従ってモータ「Ｍ」に印加されているトルク「τ」の量を計算することができる。

モータに印加されるトルクの量を計算するように構成された制御回路の例示的な実施形態の詳細な説明については、２０１１年３月３日に出願された米国特許第８，５１７，２４１号を参照することができ、その全体の内容は、本明細書中に参照によって組み込まれる。

外科手術器具１０の通常の回転の間、制御回路１０９によって、例えば、電流対時間プロファイル（図示せず）または電流対距離プロファイル（図示せず）のいずれかの特定のまたは所定の力プロファイルが見られることが予想される。使用中、モータ「Ｍ」の作動は、上述のように、器具駆動ユニット１００のモータパック１２２の回転を達成する。モータパック１２２の回転は、最終的にモータパック１２２の表面特徴部１２８を環状部材１４０の下部環状チャネル１４０ｂの第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂのちの１つと係合するように載置する。モータパック１２２の表面特徴部１２８が環状部材１４０の第２の対の停止部１４２ｂ、１４４ｂのうちの１つに係合または接触すると、環状部材１４０の静的な慣性は、モータ「Ｍ」によって印可される特定の閾値量の追加のトルクによって克服され得る。環状部材１４０を回転を開始させるのに必要な追加のトルクは、モータ「Ｍ」の状態を変化させ、これはモータ「Ｍ」に送達される電流「Ｉ」の変化であり、制御回路１０９に格納された予想される力のプロファイルに比べて異なる電流量である。

電流「Ｉ」または電流スパイクのこの増加は、制御回路１０９によって記録され、制御回路１０９は、外科手術器具１０がその元の位置から閾値量だけ回転させたと合理的に推定することができる。特に、電流スパイクは、モータパック１２２がその元の回転位置から所定の閾値（例えば、約１８０°）だけ回転したことを示す。外科手術器具１０は、モータパック１２２とともに回転するので、制御回路１０９によって記録されたモータパック１２２の回転の閾値量は、その長手方向軸「Ｘ」を中心として外科手術器具１０によって進む同じ回転の閾値量に相関する。表示装置６（図１）は、外科手術器具１０の回転量を度数の形式で示すために提供されてもよい。

外科手術器具１０の継続的な回転は、結果として、環状部材１４０の上部環状チャネル１４０ａの第１の対の停止部１４２ａ、１４４ａのうちの１つを、ハブ１２４の表面特徴部１２６に当接または係合させ、別の電流スパイク、及びモータ「Ｍ」に電流を送達することを中断させる命令を生じさせ、それによってモータパック１２２の回転、したがって外科手術器具１０の回転を中断させる。ハブ１２４の表面特徴部１２６は、モータパック１２２のさらなる回転に物理的に抵抗するかまたは防止することができることが想定される。

いくつかの実施形態では、器具駆動ユニット１００は、単一の環状部材、または任意の好適な数の様々に離間配置された表面特徴部またはタブを有する２つ以上の環状部材を含むことができる。器具駆動ユニット１００は、１つ以上のハブ及び各々のハブに対応する環状部材を含むことができるとさらに考えられる。

図７及び図８を参照すると、器具駆動ユニット１００（図３）は、複数の環状部材１４０、２４０、３４０を積み重ねた形態で含むことができる。１つを超える環状部材を有することにより、モータパック１２２のハブ１２４に対する回転の量の増加が可能になる。いくつかの実施形態では、３つを超える環状部材を設けることができる。実施形態では、モータパック１２２は７２０°を超えて回転することができる。第２及び第３の環状部材２４０、３４０は、第１の環状部材１４０と同様であるので、必要と思われる詳細レベルでのみ説明する。

第２の環状部材２４０は、下部環状チャネル２４２を画定し、下部環状チャネル２４２内に形成された一対の停止部２４２ａ、２４２ｂを含む。停止部２４２ａ、２４２ｂは、円周方向に互いに離間配置され、それらの間に隙間２４６を画定している。第２の環状部材２４０は、隙間２４６内に配置されたセンサｓ２４０を含む。第２の環状部材２４０のセンサｓ２４０は、器具駆動ユニット１００のハブ１２４のセンサｓ１２６及び器具駆動ユニット１００のモータパック１２２のセンサｓ１２２と連通している。実施形態では、第２の環状部材２４０のセンサｓ２４０は、環状部材１４０の下部環状チャネル１４０ｂのセンサｓ１４０ｂ（図６）と連通していてもよい。

第３の環状部材３４０は、第１の環状部材１４０と第２の環状部材２４０との間に配置される。明示的に図示されていないが、第３の環状部材３４０は、第１及び第２の環状部材１４０、２４０と同様に、上部及び下部環状チャネルを画定することができ、そのチャネルの各々の内部に停止部及びセンサを含むことができる。

動作中、環状部材１４０、２４０、３４０の各々は、各々に関連付けられるセンサのために、互いに対する回転位置を検知することができる。さらに、環状部材１４０、２４０、３４０の様々な停止部の相互作用のために、モータパック１２２の回転の閾値量は、第２の環状部材２４０の回転をもたらし、第２の環状部材２４０の回転の閾値量は、第３の環状部材３４０の回転をもたらし、第３の環状部材３４０の回転の閾値量は、第１の環状部材１４０の回転をもたらす。

上述したように、第１の環状部材１４０が、ハブ１２４に対する回転の閾値量または角度（例えば、約１８０°〜約３６０°）を達成した後、モータパック１２２の継続的な回転によって引き起こされて、環状部材１４０の上部環状チャネル１４０ａの第１の対の停止部１４２ａ、１４４ａのうちの１つは、器具駆動ユニット１００のハブ１２４の表面特徴部１２６に当接し、環状部材１４０及び外科手術器具１０を有するモータパック１２２の回転を停止させる。このようにして、外科手術器具ホルダ１０２のモータ「Ｍ」の継続的な作動は、モータパック１２２の回転をもたらさず、それにより、モータパック１２２の過回転からの外科手術アセンブリ３０の任意の構成要素への損傷の発生を防止する。

本明細書で開示されている実施形態に対して様々な改変を行い得ることが理解されるだろう。したがって、上の明細書は、限定として解釈されるべきではなく、様々な実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者であれば、添付の特許請求の範囲の範囲及び趣旨内で他の改変を想定するだろう。

Claims (22)

1. ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットであって、
   ロボットアームに選択的に連結されるように構成された外殻と、
   前記外殻内に取り外し可能に受容された内殻であって、
   前記外殻内に回転不能に受容され、遠位に延在する表面特徴部を有するハブと、
   前記ハブに回転可能に連結された近位端部と、その前記近位端部から近位に延在する表面特徴部と、を含む、モータパックと、
   少なくとも１つの環状部材であって、
   前記ハブの前記表面特徴部を受容する上部環状チャネルと、
   前記モータパックの前記表面特徴部を受容する下部環状チャネルと
   を画定し、前記上部環状チャネル及び下部環状チャネルの各々内に形成された停止部を有する、少なくとも１つの環状部材と
   を含む、内殻と
   を備え、前記モータパックが前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記モータパックの前記表面特徴部が、前記下部環状チャネルの停止部に当接して、前記少なくとも１つの環状部材を前記ハブに対して回転させ、前記少なくとも１つの環状部材が前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記上部環状チャネルの前記停止部が前記ハブの前記表面特徴部に当接して、前記モータパックのさらなる回転を停止させる、器具駆動ユニット。
2. 前記モータパックの前記近位端部、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々が、互いに連通し、かつ互いの相対回転位置を検知するように構成されたセンサを有する、請求項１に記載の器具駆動ユニット。
3. 前記モータパックの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置され、前記少なくとも１つの環状部材の前記センサが、前記上部環状チャネルまたは下部環状チャネルの前記停止部に隣接して配置され、前記ハブの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置される、請求項２に記載の器具駆動ユニット。
4. 前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々の前記センサのうちの少なくとも１つが、ホール効果センサ、回転可変差動トランス、可変リラクタンスセンサ、ポテンショメータ、容量式回転位置センサ、光学式エンコーダ、またはレーザ表面速度計のうちの少なくとも１つである、請求項２に記載の器具駆動ユニット。
5. 前記ハブに対する前記モータパックの前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、前記ハブに対する前記少なくとも１つの環状部材の前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、そのため、前記モータパックが、前記外殻に対して約２〜７２０度回転するように構成される、請求項１に記載の器具駆動ユニット。
6. 前記少なくとも１つの環状部材が、Ｈ字形状横断面輪郭を有する中空リングである、請求項１に記載の器具駆動ユニット。
7. 前記モータパックの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記下部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起であり、前記ハブの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記上部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起である、請求項１に記載の器具駆動ユニット。
8. ロボットアームと共に使用するため、かつ選択的に接続するための外科手術アセンブリであって、
   器具駆動ユニットであって、
   表面特徴部を有するハブと、
   表面特徴部を有し、前記ハブに回転可能に連結されたモータパックと、
   前記ハブと前記モータパックとの間に配置された少なくとも１つの環状部材であって、
   上部環状チャネルと、
   下部環状チャネルと
   を画定し、前記上部環状チャネル及び下部環状チャネルの各々内に形成された停止部を有する、少なくとも１つの環状部材と
   を含む、器具駆動ユニット
   を備え、前記モータパックが前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記モータパックの前記表面特徴部が、前記下部環状チャネルの前記停止部に当接して、前記少なくとも１つの環状部材を回転させ、前記少なくとも１つの環状部材が前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記上部環状チャネルの前記停止部が前記ハブの前記表面特徴部に当接して、前記モータパックのさらなる回転を停止させる、外科手術アセンブリ。
9. 前記器具駆動ユニットが、外殻をさらに含み、前記ハブが、前記外殻内に回転不能に受容され、前記モータパックが、前記ハブに回転可能に連結された近位端部を有する、請求項８に記載の外科手術アセンブリ。
10. 前記ハブの前記表面特徴部が、前記ハブから遠位に延在し、前記モータパックの前記表面特徴部が、その前記近位端部から近位に延在する、請求項９に記載の外科手術アセンブリ。
11. 外科手術器具ホルダであって、
    外科手術ロボットアームに可動係合するように構成された第１の側部と、前記器具駆動ユニットの前記外殻を回転不能に支持するように構成された第２の側部と、を有する、キャリッジハウジングと、
    前記キャリッジハウジング内に配置され、前記器具駆動ユニットの前記モータパックの回転を達成するように構成されたモータと
    を含む、外科手術器具ホルダをさらに備える、請求項９に記載の外科手術アセンブリ。
12. 前記外科手術器具ホルダが、前記キャリッジハウジング内に配置され、かつ前記モータと連通する制御回路と、前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々のセンサと、をさらに含み、前記制御回路が、前記上部環状チャネルの前記停止部が前記ハブの前記表面特徴部に隣接して配置されると、前記モータの動作を停止させるように構成される、請求項１１に記載の外科手術アセンブリ。
13. 前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々が、互いに連通し、かつ互いの相対回転位置を検知するように構成されたセンサを有する、請求項８に記載の外科手術アセンブリ。
14. 前記モータパックの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置され、前記少なくとも１つの環状部材の前記センサが、前記上部環状チャネルまたは下部環状チャネルの前記停止部に隣接して配置され、前記ハブの前記センサが、その前記表面特徴部に隣接して配置される、請求項１３に記載の外科手術アセンブリ。
15. 前記モータパック、前記少なくとも１つの環状部材、及び前記ハブの各々の前記センサのうちの少なくとも１つが、ホール効果センサ、回転可変差動トランス、可変リラクタンスセンサ、ポテンショメータ、容量式回転位置センサ、光学式エンコーダ、またはレーザ表面速度計のうちの少なくとも１つである、請求項１３に記載の外科手術アセンブリ。
16. 前記モータパックの前記ハブに対する前記回転の閾値量が、約１〜３６０度であり、前記ハブに対する前記少なくとも１つの環状部材の前記回転の閾値量が、約１〜３６０度である、請求項８〜９のいずれか一項に記載の外科手術アセンブリ。
17. 前記少なくとも１つの環状部材が、Ｈ字形状横断面輪郭を有する中空リングである、請求項８に記載の外科手術アセンブリ。
18. 前記モータパックの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記下部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起であり、前記ハブの前記表面特徴部が、前記少なくとも１つの環状部材の前記上部環状チャネル内に摺動可能に受容された湾曲した突起である、請求項８に記載の外科手術アセンブリ。
19. 前記モータパックが、電気機械器具の近位端部に回転不能に連結されるように構成された遠位端部を有する、請求項８に記載の外科手術アセンブリ。
20. 前記器具駆動ユニットの前記モータパックが、前記電気機械器具の機能を作動させるように構成され、前記電気機械器具が、前記器具駆動ユニットの前記モータパックの回転と共に回転する、請求項１９に記載の外科手術アセンブリ。
21. ロボットアームと共に使用するための器具駆動ユニットであって、
    ロボットアームに選択的に連結されるように構成された外殻と、
    前記外殻内に取り外し可能に受容された内殻であって、
    前記外殻内に回転不能に受容され、遠位に延在する表面特徴部を有するハブと、
    前記ハブに回転可能に連結された近位端部と、その前記近位端部から近位に延在する表面特徴部と、を含む、モータパックと、
    前記ハブの前記表面特徴部を受容する上部環状チャネルを画定する第１の環状部材であって、その前記上部環状チャネル内に形成された停止部を有する、第１の環状部材と、
    前記第１の環状部材に関連付けられ、下部環状チャネルを画定する第２の環状部材であって、その前記下部環状チャネル内に形成された停止部を有する第２の環状部材と
    を含む、内殻と
    を備え、前記モータパックが前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記モータパックの前記表面特徴部が、前記第２の環状部材の前記下部環状チャネルの前記停止部に当接して、前記第２の環状部材を前記ハブに対して回転させ、前記第１の環状部材が前記ハブに対して回転の閾値量を達成すると、前記第１の環状部材の前記上部環状チャネルの前記停止部が、前記ハブの前記表面特徴部に当接して、前記モータパックのさらなる回転を停止させる、器具駆動ユニット。
22. 前記第１の環状部材と第２の環状部材との間に介在する第３の環状部材をさらに備える、請求項２１に記載の器具駆動ユニット。
    
    

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