ロボット顕微手術のための装置、システムおよび方法
顕微手術のためのシステムは、第１のアセンブリと、第２のアセンブリと、を含み、それぞれ、（１）平面遠隔運動中心（ＲＣＭ）デバイスであって、手術器具の軸が、ＲＣＭを通過する一方で、平面ＲＣＭデバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、平面ＲＣＭデバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、（２）回転デバイスであって、平面ＲＣＭデバイスに取着され、回転デバイスの回転軸が、遠隔運動中心を通過するように、構成される、デバイスと、を含む。平面ＲＣＭデバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される。第１のアセンブリおよび第２のアセンブリは、第１のアセンブリの遠隔運動中心と第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、２センチメートル未満となるように、位置付けられるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１０年１月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／２９５，１５３号の利益を主張し、この出願の開示は本明細書においてその全体が参照として援用される。
【０００２】
本発明は、概して、顕微手術の分野に関する。より具体的には、本発明は、低侵襲性ロボット顕微手術に関する。
【背景技術】
【０００３】
低侵襲性手術は、手の技術における標準的器具からロボット手技への移行によって、恩恵を享受している。具体的には、一般外科、泌尿器科、心臓血管外科、および婦人科等、腹腔鏡下手技は、安全性の向上および回復時間の短縮をもたらす、遠隔操作ロボット手術から恩恵を享受している。しかしながら、標準的腹腔鏡下デバイスは、典型的には、低侵襲性顕微手術に好適ではない。特に、以前のロボット設計のかさばりは、概して、顕微手術のために、遠隔運動中心を伴う２つ以上の手術器具を近接して位置付けることを妨害する。
【０００４】
本背景に照らして、本明細書に説明される、ロボット顕微手術のための装置、システム、および方法を開発する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面は、顕微手術のためのシステムに関する。一実施形態では、システムは、第１のアセンブリおよび第２のアセンブリを備え、それぞれ、（１）平面遠隔運動中心デバイスであって、手術器具の軸が、遠隔運動中心を通過する一方で、平面遠隔運動中心デバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、平面遠隔運動中心デバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、（２）回転デバイスであって、平面遠隔運動中心デバイスに取着され、回転デバイスの回転軸が、遠隔運動中心を通過するように、構成される、デバイスと、を含み、平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される。第１のアセンブリおよび第２のアセンブリは、第１のアセンブリの遠隔運動中心と第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、２センチメートル以下となるように、位置付けられるように構成される。
【０００６】
本発明の別の側面は、手術器具の運動を制御する方法に関する。一実施形態では、方法は、（１）第１のデバイスと関連付けられた第１の遠隔運動中心および第２のデバイスと関連付けられた第２の遠隔運動中心が、空間的に分離し、顕微手術のために接近して維持されるように、第１のデバイスおよび第２のデバイスを位置付けるステップと、（２）第１の手術器具を第１のデバイスに取着するステップであって、第１のデバイスが、第１の手術器具の軸が、第１の遠隔運動中心を通過するように、第１の手術器具の運動を制約する、ステップと、（３）第２の手術器具を第２のデバイスに取着するステップであって、第２のデバイスが、第２の手術器具の軸が、第２の遠隔運動中心を通過するように、第２の手術器具の運動を制約する、ステップと、（４）第１のデバイスおよび第２のデバイスを回転させる一方で、第１のデバイスの第１の回転配向および第２のデバイスの第２の回転配向に基づいて、第１のデバイスと第２のデバイスとの間、および第１の手術器具と第２の手術器具との間の空間分離を維持するステップと、を備える。
【０００７】
本発明の他の側面および実施形態もまた、想定される。前述の発明の開示および以下の発明を実施するための形態は、本発明を任意の特定の実施形態に制限することを意味するものではなく、単に、本発明のいくつかの実施形態を説明することを意味するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態の性質および目的のさらなる理解のために、付随の図面と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態を参照されたい。
【図１】図１は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステムを例証する。
【図２】図２は、本発明のある実施形態による、平面遠隔運動中心デバイスを例証する。
【図３】図３は、本発明のある実施形態による、回転デバイスに取着された平面遠隔運動中心デバイスを例証する。
【図４】図４は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証する。
【図５】図５は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証しており、２つのアセンブリは、オフセット構成にある。
【図６Ａ】図６Ａから６Ｂは、本発明のある実施形態による、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含む、遠隔運動中心アセンブリを例証しており、搬器は、複数の手術器具を保持する。
【図６Ｂ】図６Ａから６Ｂは、本発明のある実施形態による、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含む、遠隔運動中心アセンブリを例証しており、搬器は、複数の手術器具を保持する。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明のある実施形態による、略半円形トラックに取り付けられた複数の搬器を含む、遠隔運動中心アセンブリを例証する。
【図７】図７は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリと１８０度反対に配向される、第１の遠隔運動中心アセンブリを例証しており、２つのアセンブリはそれぞれ、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含む。
【図８】図８は、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリと略平行に配向される、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証する。
【図９】図９は、本発明のある実施形態による、第１の遠隔運動中心アセンブリおよび第２の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証しており、２つのアセンブリはそれぞれ、ＸＹＺステージに取り付けられる。
【図１０Ａ】図１０Ａから１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの斜視図を例証する。
【図１０Ｂ】図１０Ａから１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの斜視図を例証する。
【図１０Ｃ】図１０Ａから１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの斜視図を例証する。
【図１１】図１１は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステムにおいて使用するための頭部拘束装置を例証する。
【図１２】図１２は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム内に含まれる、コンピュータを例証する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
定義
以下の定義は、本発明のいくつかの実施形態に関連して説明される側面のうちのいくつかに適用される。これらの定義は、同様に、本明細書において、拡張されてもよい。
【００１０】
本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈において、別様に明確に示されない限り、複数参照も含む。したがって、例えば、文脈において、別様に明確に示されない限り、ある物体の参照は、複数の物体を含む可能性がある。
【００１１】
本明細書で使用されるように、用語「一式」とは、一連の１つ以上の物体を指す。したがって、例えば、一式の物体は、単一物体または複数の物体を含むことができる。一式の物体はまた、一式の部材と称され得る。一式の物体は、同一または異なり得る。いくつかの事例では、一式の物体は、１つ以上の共通特色を共有することができる。
【００１２】
本明細書で使用されるように、用語「隣接する」とは、近傍または接していることを指す。隣接する物体は、相互から離間し得る、あるいは実際にまたは直接、相互に接触し得る。いくつかの事例では、隣接する物体は、相互に連結することができる、または相互と一体的に形成することができる。
【００１３】
本明細書で使用されるように、用語「実質的に」、「略」および「実質的」とは、相当な程度または範囲を指す。ある事象または状況と併用されると、本用語は、その事象または状況が、精密に生じる事例、ならびにその事象または状況が、本明細書に説明される実施形態の典型的許容値レベルまたは変動性等を考慮して、近似して生じるような事例を指す。
【００１４】
本明細書で使用されるように、用語「随意の」および「随意に」とは、続いて説明される事象または状況が、生じてもよく、または生じなくてもよく、本説明は、その事象または状況が生じる事例およびそうではない事例を含むことを意味する。
【００１５】
本発明の実施形態の説明
最初に、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム１１０を例証する、図１を参照する。システム１１０では、外科医は、制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌｓ）１１２を操作する。コンピュータ１１４（図１２を参照して、さらに説明される）は、制御装置１１２、可視化システム１１６、およびセンサ１１８から受信した入力を処理する。可視化システム１１６は、患者および／または患者の環境の撮像を行ってもよい。センサ１１８は、患者および／または患者の環境を監視してもよい。コンピュータ１１４による処理に基づいて、出力が、顕微手術アセンブリ１２０に提供され、また、外科医にも提供されてもよい。外科医は、可視化システム１１６によって提供される患者情報および／またはコンピュータ１１４によって提供される出力に基づいて、制御装置１１２を操作してもよい。例えば、外科医は、可視化システム１１６を通して、手術を観察し、対応して、制御装置１１２を操作してもよい。顕微手術アセンブリ１２０は、コンピュータ１１４によって制御される、機械的アセンブリである。一実施形態では、顕微手術アセンブリ１２０は、手術器具１０１を選択し、コンピュータ１１４からのコマンドに応答して、手術器具１０１を患者に適用する。顕微手術アセンブリ１２０は、ロボットアームを含む、マニピュレータを含んでもよく、それぞれ、手術器具１０１のうちの１つ以上を平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）、回転、および別様に操作する。顕微手術アセンブリ１２０は、フィードバック制御ループ１２４を含み、望ましくない外部妨害を拒絶する等によって、手術器具１０１の運動を安定させてもよい。
【００１６】
一実施形態では、制御装置１１２は、制御コンソールの一部であってもよい。制御コンソールは、顕微手術アセンブリ１２０および手術部位と相互作用するために、外科医からの可視化および制御インターフェースを格納してもよい。可視化および制御インターフェースは、例えば、全体的、角度付けられた、ズーム、臓器内／内視鏡的、および立体的等のいくつかのビューを可能にする、ビューファインダを含んでもよい。これらのビュー間を切り替え、外科医に、手術野を適切に視覚化するための制御があってもよい。
【００１７】
制御コンソールはまた、２つのジョイスティックを含んでもよい。２つのジョイスティックを操作することによって、外科医は、顕微手術アセンブリ１２０を動作させ、手術器具１０１を精密に操作することができる。顕微手術アセンブリ１２０を直感的に動作させる外科医のために、ジョイスティックは、ジョイスティックによって制御されている、顕微手術アセンブリ１２０のマニピュレータと同一自由度を提供すべきである。外部手術手技のために、ジョイスティックは、６自由度、３平行移動、および３回転を有し、運動の全軸の独立制御を可能にすることができる。内部手術手技の間、ジョイスティックは、最大、４自由度、１平行移動、および３回転を有し、患者の内側の運動を可能にする一方で、遠隔運動中心を整合することができる。一実施形態では、ジョイスティックは、２自由度、１平行移動、および１回転、または３自由度、１平行移動、および２つの回転等、４自由度未満を有することができる。手術器具１０１の運動は、外科医単独で達成可能なものより高い正確性をもたらすようにスケーリングされてもよいが、外科医によって規定される運動の方向は、顕微手術アセンブリ１２０によって維持されるべきである。また、ジョイスティックは、外科医が、ジョイスティックを手放す場合、ジョイスティックが、定位置に留まるという点において、平衡が保たれるべきである。これは、マニピュレータ、ひいては、手術器具１０１が、外科医がジョイスティックを解放する場合、望ましくなく移動することを防止する。
【００１８】
顕微手術アセンブリ１２０のマニピュレータは、２つ以上のロボットアームを有してもよい。マニピュレータが、３つ以上のアームを有する場合、制御コンソールは、外科医に、外科医によって制御されるアームを選択させ、対応して、ジョイスティックを含むが、それらに限定されない、制御を切り替えさせてもよい。
【００１９】
一実施形態では、制御コンソールは、１つ以上のフットペダルを含んでもよい。フットペダルは、可視化デバイスの位置、使用されるデバイスの作動（手術器具１０１および他のデバイスの両方を含む）、および／またはマニピュレータの許容可能自由度を制御してもよい。
【００２０】
可視化システム１１６は、外科医に、手術野を視認可能にする、カメラを含んでもよい。カメラは、手術野の光学画像を、処理のために、コンピュータ１１４に提供することができる、デジタル信号に変換してもよい。可視化システム１１６はまた、眼科用顕微鏡、内視鏡、および顕微手術のために使用される、他の可視化ツール等の顕微鏡を含んでもよい。可視化システムは、患者の光学画像を提供することに限定されない。一実施形態では、可視化システム１１６はまた、Ｘ線、ＣＴ、ＯＣＴ、およびＭＲＩを含むが、それらに限定されない、他の撮像モダリティに対応する器具を含んでもよい。
【００２１】
センサ１１８は、患者または患者の環境を監視する、任意のセンサを含む。例えば、センサ１１８は、患者による運動を検出および測定してもよい。一実施形態では、眼科用顕微手術等の場合、センサ１１８は、頭部拘束装置（図１１および１２を参照して、さらに説明される）と関連付けられてもよい。
【００２２】
手術器具１０１は、手術手技の間、組織、薬物、流体、光または他のエネルギービーム、データ、および固体（針または異物等）を使用および／または操作するためのツールである。手術器具１０１は、鉗子、鋏、焼灼器、マニピュレータ、チョッパ、フック、注入カニューレ等のカニューレ、キャリパ、クランプ、レンズ、針、針ホルダ、刃、スパチュラ、注射器、硝子体切除器、内視鏡、光プローブおよびレーザプローブを含むが、それらに限定されない、光源、センサ、ならびにカメラを含んでもよいが、それらに限定されない。
【００２３】
顕微手術アセンブリ１２０はさらに、図２から図１０を参照して、説明される。図２は、本発明のある実施形態による、平面遠隔運動中心デバイス１００を例証する。顕微手術アセンブリ１２０（図１参照）は、手術器具１０１を保持する、および／または別様にそれに取着され得る、平面遠隔運動中心デバイス１００を含んでもよい。平面遠隔運動中心デバイス１００は、手術器具１０１の軸１０５が、平面領域内に残留するように、手術器具１０１の運動を制約する。一実施形態では、平面遠隔運動中心デバイス１００は、手術器具１０１の軸１０５が、平面領域から外に平行移動または回転できないように、手術器具１０１を制約する。平面遠隔運動中心デバイス１００は、１つ以上の回転関節１０２および／または直動関節１０３を含んでもよい。これらの関節は、直列方式、並列方式、または両方に配向されてもよい。平面遠隔運動中心デバイス１００はまた、手術器具１０１が、遠隔運動中心１０４と称される、空間内のある点を通過するように、構成される。
【００２４】
図３は、本発明のある実施形態による、回転デバイス２００に取着された平面遠隔運動中心デバイス１００を例証する。顕微手術手技を可能にする遠隔運動中心アセンブリ２１０を達成するために、平面遠隔運動中心デバイス１００は、回転デバイス２００の回転軸２０１が、実質的に、平面遠隔運動中心デバイス１００の遠隔運動中心１０４を通過するように、回転デバイス２００に取り付けられる。回転デバイス２００は、回転軸２０１を中心として、平面遠隔運動中心デバイス１００、ひいては、手術器具１０１を回転させることができる。図３の構成では、したがって、平面遠隔運動中心デバイス１００に対応する平面領域は、回転軸２０１を中心として画定される、平面遠隔運動中心デバイス１００の回転配向に基づいて画定される。
【００２５】
図２および３を参照すると、遠隔運動中心１０４は、手術器具１０１の運動が、手術器具１０１の軸１０５に沿った運動を除き、患者に対して、定常のままである、本場所の影響下にあるように、手術器具１０１の軸１０５上の場所にある。例えば、本場所は、手術器具１０１が、遠隔運動中心１０４を通過する軸を中心として回転されると、患者に対して、定常のままである。遠隔運動中心１０４の場所は、患者の侵入部位にあってもよく、または、手術の種類に応じて、その他の場所にあってもよい。例えば、遠隔運動中心１０４は、内部顕微手術のために整合されてもよく、外部顕微手術のために逸脱されてもよい。一実施形態では、手術器具１０１は、軸１０５に沿って、単一平行移動自由度を有してもよい。例えば、軸１０５の第１の方向に沿った、手術器具１０１の運動は、患者に侵入するためのものであってもよく、第１の方向と反対の軸１０５の第２の方向に沿った運動は、侵入部位から引抜されるためのものであってもよい。手術器具１０１はまた、最大、３回転自由度を有してもよい。例えば、平面遠隔運動中心デバイス１００、ひいては、手術器具１０１は、回転軸２０１を中心として、回転されてもよい。平面遠隔運動中心デバイス１００はまた、平面領域に略垂直な軸を中心として、かつ手術器具１０１を通過する軸１０５を中心として、手術デバイス１０１を回転させてもよい。
【００２６】
遠隔運動中心１０４の整合の精度は、手術の必要性に適合すべきである。例えば、内部顕微手術の場合、遠隔運動中心１０４は、ミリメートル未満の精度で整合することができる。遠隔運動中心１０４の精密な制御は、患者の侵入部位における不必要な手術器具１０１の運動を減少させることによって、手術から生じる患者組織への損傷を低減させることができる。
【００２７】
一実施形態では、各手術器具１０１に対して、別個の遠隔運動中心が存在してもよく、これらの複数の遠隔運動中心は、同時に、整合することができる。遠隔運動中心１０４は、手術の間、修正することができる、または手技を通して、定常のままであることができる。遠隔運動中心１０４は、平面遠隔運動中心デバイス１００の運動の制御によって、および／またはコンピュータ１１４（図１２を参照して、さらに説明される）上で実行するソフトウェアによって等、機械的に制御されてもよい。
【００２８】
顕微手術を行うために、遠隔運動中心アセンブリ２１０のうちの２つが、典型的には、使用される。顕微手術では、例えば、眼科顕微手術の間、眼上で手術される組織は、典型的には、小さい。その結果、２つの遠隔運動中心アセンブリの遠隔運動中心１０４は、空間的に分離し、顕微手術のために接近すべきである。一実施形態では、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０の遠隔運動中心１０４は、約０．５センチメートルから約２センチメートル、約１センチメートルから約２センチメートル、および約１．５センチメートルから２センチメートルの範囲等、２センチメートル以下において、分離されるべきである。近接する遠隔運動中心１０４を有する、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０を含む、顕微手術アセンブリ１２０（図１参照）は、遠隔顕微手術、遠隔モニタリング、合同手術、および自動化眼内顕微手術手技を促進するであろう。
【００２９】
図４は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ｂ隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａの上面図を例証する。第１の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａは、回転軸２０１Ａ上に第１の遠隔運動中心１０４Ａを有し、第２の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ｂは、回転軸２０１Ｂ上に第２の遠隔運動中心１０４Ｂを有する。第１の遠隔運動中心１０４Ａおよび第２の遠隔運動中心１０４Ｂは、距離３０１によって分離される。図４では、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂは、それぞれ、アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂの回転関節１０２Ａと１０２Ｂならびに回転関節３００Ａと３００Ｂが、平行に整列されるように、整列される。２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂの本整列は、手術器具１０１Ａおよび１０１Ｂの運動の範囲が、大きなままである一方、２つのアセンブリ２１０Ａと２１０Ｂとの間の衝突回避が、本質的に、回転軸２０１Ａを中心とする第１の角度および回転軸２０１Ｂを中心とする第２の角度を比較して、低減されるという点において、有利である（図７を参照して、さらに説明される）。また、図４では、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂは、それぞれ、軸２０１Ａおよび２０１Ｂに対して、略対称的に構成される。一実施形態では、距離３０１は、遠隔運動中心アセンブリ２１０の直径３０３に等しい最小値を有することができる。直径３０３は、遠隔運動中心アセンブリ２１０の本体３０８および回転関節１０２に及ぶ。典型的遠隔運動中心アセンブリ２１０のかさばりによって、距離３０１の最小値は、依然として、顕微手術のための遠隔運動中心１０４の所望の間隔より大きくあり得る。
【００３０】
遠隔運動中心１０４Ａおよび１０４Ｂを近接して位置付けることが望ましいことを前提とすると、遠隔運動中心１０４Ａと１０４Ｂとの間の距離が、遠隔運動中心アセンブリ２１０の最大直径３０３より小さくあり得るように、それぞれ、回転軸２０１Ａおよび２０１Ｂから、遠隔運動中心アセンブリ２１０の一部をオフセットすることが有利となり得る。図５は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ｂに隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ａの上面図を例証しており、２つのアセンブリ３１０は、オフセット構成にある。一実施形態では、第１の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ａの部分３１２Ａは、回転軸２０１Ａからオフセットされ、第２の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ｂの部分３１２Ｂは、回転軸２０１Ｂからオフセットされる。部分３１２Ａおよび３１２Ｂは、それぞれ、反対方向に、軸２０１Ａおよび２０１Ｂからオフセットされてもよい。部分３１２Ａおよび３１２Ｂをオフセットすることによって、遠隔運動中心１０４Ａと１０４Ｂとの間の距離３０５は、直径３０３から短縮され、したがって、距離３０１より小さくなることができる。例えば、図５の構成では、距離３０５は、回転関節３２０の直径３１３と等しい最小値を有することができる。その結果、図５の構成は、２センチメートル未満の距離３０５の最小値を可能にし、したがって、顕微手術のための遠隔運動中心１０４の所望の間隔の範囲内である。
【００３１】
図６Ａから図６Ｂは、本発明のある実施形態による、略半円形トラック４００に取り付けられた搬器４０２を含む、遠隔運動中心アセンブリ４１０を例証しており、搬器４０２は、複数の手術器具１０１を保持する。代替として、搬器４０２は、単一手術器具１０１を保持してもよい。遠隔運動中心アセンブリは、実質的に、略半円形トラック４００の中心に位置する、遠隔運動中心４０４を有する。略半円形トラック４００の中心に遠隔運動中心４００を位置付けることは、図２および３を参照して説明されるような遠隔運動中心４０４の整合を簡略化する。搬器４０２は、直動関節であってもよい。半円形トラック４００は、軸受４０５内に圧入される、小径シャフト４０１に取着される。図６Ａを参照すると、手術器具１０１Ａは、シャフト４０１の回転軸４０６および遠隔運動中心４０４を通過するように、搬器４０２に取着される。図６Ｂを参照すると、手術器具１０１Ａは、その軸１０５Ａに沿った平行移動を通して、遠隔運動中心４０４（図６Ａの構成に対して）から引抜される。手術器具１０１Ｂは、回転軸４０６および遠隔運動中心４０４を通過し、図６Ａの構成に対して、その軸１０５Ｂに沿って、平行移動される。
【００３２】
一実施形態では、遠隔運動中心アセンブリ４１０は、図３の遠隔運動中心アセンブリ２１０同様に、手術器具１０１に対して、１平行移動および３回転自由度を提供する。軸１０５に沿った平行移動および軸４０６を中心とする回転に加え、手術器具１０１は、手術器具１０１を通して、軸１０５を中心として、回転することができる。略半円形トラック４００に沿った、搬器４０２の平行移動を通して、手術器具１０１はまた、軸４０６および軸１０５によって画定される、平面領域に略垂直の軸を中心として、回転することができる。
【００３３】
図６Ｃは、本発明のある実施形態による、略半円形トラック４００に取り付けられる、複数の搬器４０２Ａおよび４０２Ｃを含む、遠隔運動中心アセンブリ４１０を例証する。略半円形トラック４００上に搬器４０２Ａおよび４０２Ｃを位置付けることは、空間分離の維持を簡略化し、例えば、搬器４０２Ａと４０２Ｃとの間の衝突を防止する。トラック４００上の搬器４０２Ａの位置は、第１の角度４１０によって画定されてもよく、トラック４００上の搬器４０２Ｃの位置は、第２の角度４１２によって画定されてもよい。一実施形態では、コントローラ（図示せず）は、第１の角度４１０および第２の角度４１２を制御し、搬器４０２Ａと４０２Ｃとの間の空間分離を維持してもよい。コントローラは、トラック４００上の搬器４０２Ａおよび４０２Ｃの角度幅を考慮して、第１の角度４１０および第２の角度４１２を比較することによって、搬器４０２Ａと４０２Ｃとの間の空間分離を維持してもよい。例えば、コントローラは、第１の角度４１０と第２の角度４１２との間の差異の絶対値が、トラック４００上の搬器４０２Ａおよび４０２Ｃの角度幅の合計の少なくとも半分より大きいように、第１の角度４１０および第２の角度４１２を制御してもよい。代替として、コンピュータ１１４上で実行するソフトウェアが、本制御を行ってもよい。
【００３４】
一実施形態では、複数の手術器具１０１は、器具を変更するために、任意の手動介入を伴うことなく、完全手術手技を促進するために、各搬器４０２に取着されてもよい。図６に示されるように、手術器具１０１は、軸方向に移動されると、遠隔運動中心４０４を通過するように、搬器４０２に取着される。搬器４０２は、使い捨てまたは再使用可能であるかに関わらず、任意の器具の使用を可能にする、汎用カートリッジを含んでもよい。搬器４０２は、カートリッジを保持し、手術器具に一般的有用性、例えば、真空、ビデオ、光、レーザ等を供給可能な一標準的インターフェースを有してもよい。各カートリッジは、片側において、要求される手術器具を保持し、反対側において、標準的インターフェースに適合するように作製される。
【００３５】
一実施形態では、手術器具１０１は、器具変更のために、適切な器具を段階分けする、格納箱内に保持される。器具変更の間、器具は、搬器４０２から除去されてもよく、格納箱からのある器具と交換されてもよい。また、格納箱からの器具は、次いで、搬器４０２からの器具と交換されてもよい。これは、滅菌環境内で行われてもよく、自動化されてもよい。
【００３６】
図７は、第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂの１８０度反対に配向される、第１の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａを例証しており、２つのアセンブリ４１０はそれぞれ、本発明のある実施形態による、略半円形トラック４００Ａおよび４００Ｂに取り付けられる、搬器４０２Ａおよび４０２Ｂを含む。図６Ａから６Ｃ同様に、トラック４００Ａおよび４００Ｂは、それぞれ、軸受５０３Ａおよび５０３Ｂ内に圧入され、モータ５００に接続される、小径シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂに取着される。トラック４００Ａおよび４００Ｂは、それぞれ、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂを通過する、回転軸４０６Ａおよび４０６Ｂを中心として、回転することができる。遠隔運動中心４０４Ａおよび４０４Ｂを相互に近接して設置するために、２つの対称的に反対のアセンブリ４１０Ａおよび４１０Ｂは、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂの回転軸４０６Ａならびに４０６Ｂが平行であるように、相互に隣接して設置されてもよい。図５を参照した前述の議論同様に、シャフト５０１Ａの一部は、遠隔運動中心４０４Ａと４０４Ｂとの間の距離５２２が、モータ５００の直径５２４より小さくなり得るように、モータ５００Ｂを取り除くために、回転軸４０６Ａからオフセットされる。オフセットは、回転軸４０６Ｂから回転軸４０６Ａの方向においてであってもよい。オフセットのため、遠隔運動中心４０４Ａおよび４０４Ｂがとり得る最も近い距離は、典型的には、直径５２４より小さい、軸受５０３の直径５２０である。
【００３７】
一実施形態では、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂは、クランクシャフトによって、駆動されてもよい。クランクシャフトは、モータ５００から軸受５０３まで延在してもよい。これは、滑りまたは緩みが殆どまたは全く追加されないため、有利となり得る。代替として、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂは、ベルト、摩擦駆動、またはギアによって、駆動されてもよい。
【００３８】
一実施形態では、受動ダンパまたは能動アクチュエータを、シャフト５０１に取着することができる。遠隔操作顕微手術用途では、アクチュエータが、使用される。合同手術器具操作の間、アクチュエータまたは受動ダンパは、手術時の震えを低減させるために使用することができる。
【００３９】
図８は、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂと略平行に配向される、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａの上面図を例証する。図８を参照すると、一実施形態では、遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂのモータ５００Ｂは、遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａの回転軸４０６Ａを交差してもよい。
【００４０】
図７の構成は、多くの顕微手術手技の間、必要とされる、大規模な範囲の運動を可能にする。手術器具１０１は、その中心線１０５が、単一平面５０２内にあるように、配向することができる。本構成では、回転軸４０６Ａを中心とする第１の角度５１０と回転軸４０６Ｂを中心とする第２の角度５１２との間の差異の絶対値は、１８０度である。図８を参照すると、手術器具１０１はまた、軸受５０３の直径５２０によって分離される、平行平面６００内にあるように、配向されてもよい。本構成では、回転軸４０６Ａを中心とする第１の角度５１０と回転軸４０６Ｂを中心とする第２の角度５１２との間の差異の絶対値は、０度であってもよい。
【００４１】
図７および８を参照すると、一実施形態では、コントローラ（図示せず）は、第１の角度５１０および第２の角度５１２を制御し、搬器４０２Ａと４０２Ｂとの間の空間分離を維持してもよい。コントローラは、第１の角度５１０および第２の角度５１２を比較することによって、搬器４０２Ａと４０２Ｂとの間の空間分離を維持してもよい。一実施形態では、遠隔運動中心間の距離５２２は、図８の構成では、搬器４０２Ａおよび４０２Ｂが、ほとんど物理的に接触しないように、構成されてもよい。例えば、コントローラは、第１の角度５１０が、第２の角度５１２未満であるように、第１の角度５１０および第２の角度５１２を制御してもよい。代替として、第１の角度５１０および第２の角度５１２が測定される基準に応じて、コントローラは、第１の角度５１０が、第２の角度５１２より大きくなるように、第１の角度５１０および第２の角度５１２を制御してもよい。代替として、コンピュータ１１４上で実行するソフトウェアが、本制御を行ってもよい。
【００４２】
図７および８の構成では、略半円形トラック４００に沿った、搬器４０２の平行移動を通して、手術器具１０１は、軸４０６および軸１０５によって画定される、平面領域に略垂直に、軸を中心として、最大、約１８０度の回転運動範囲を有する。本運動範囲は、同一トラック４００上に配置される、複数の搬器４０２が存在する場合、縮小されてもよく、手術の間、ヒトの組織の位置付けによって、さらに縮小され得る。手術器具１０１は、軸４０６および軸１０５を中心として、最大、３６０度の回転運動範囲を有する。これらの運動範囲は、手術の間、ヒトの組織の位置付けによって、縮小され得る。図７および８の構成によって可能となる、運動範囲は、顕微手術用途のために十分であって、少なくとも１５０度の回転運動範囲が、望ましくあり得る。
【００４３】
図９は、本発明のある実施形態による、第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図４１０Ａおよび第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂを例証しており、２つのアセンブリ４１０はそれぞれ、ＸＹＺステージ７００に取り付けられる。手術の間、遠隔運動中心を移動させることが望ましい場合がある。これは、患者に対して、アセンブリ４１０Ａおよび４１０Ｂを移動させることを伴う。これは、アセンブリ４１０Ａおよび４１０Ｂのそれぞれを、それぞれ、その対応するＸＹＺステージ７００Ａおよび７００Ｂに取り付けられることによって、達成することができる。各ＸＹＺステージ７００が、対向するアセンブリまたはステージと衝突するのを防止するために、各ＸＹＺステージ７００は、例えば、ＸＹＺステージ７００Ａが、アセンブリ４１０Ａの背後に来て、対向するアセンブリ４１０Ｂに直面する軸受表面７０２と同一平面に来るように、取り付けられることができる。
【００４４】
図１０Ａから図１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａの斜視図を例証する。これらのビューは、遠隔運動中心アセンブリ４１０の回転運動範囲の実施例を示す。
【００４５】
図１１は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム１１０において使用するための頭部拘束装置１１００を例証する。頭部拘束装置１１００は、頭部拘束装置１１００の運動が、患者の頭部の運動に対応するように、患者に取着されるように構成されてもよい。一実施形態では、コントローラは、遠隔運動中心４０４（図７参照）が、患者の運動に対応して移動するように、拘束装置１１００の運動に基づいて、遠隔運動中心アセンブリ４１０（図７参照）を移動させるように構成されてもよい。コントローラは、拘束装置の運動１１００に応答して、遠隔運動中心４０４の運動を制御するように、減衰させる、および／または別様に、フィルタリングを行ってよい。一実施形態では、拘束装置１１００によって検出される患者の運動が、閾値を超える場合、コントローラは、手術を中止してもよい。代替として、コンピュータ１１４上で実行するソフトウェアが、本制御を行ってもよい。
【００４６】
図１２は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のために、システム１１０内に含まれる、コンピュータ１１４を例証する。図１を参照して前述のように、コンピュータ１１４は、外科医によって操作される、制御装置１１２から入力を受信する。プリプロセッサモジュール１２００は、制御装置１１２からの入力を処理する。本処理の結果は、手術器具変更が要求されたという判定であってもよい（図６を参照して前述のように）。加えて、プリプロセッサモジュール１２００は、外科医が、手術器具の平行移動および／または回転運動を要求したという判定であってもよく、本入力を経路プランナモジュール１２０２に提供してもよい。経路プランナモジュール１２０２はまた、センサ１１８から入力を受信してもよい。例えば、頭部拘束装置１１００（図１１参照）と関連付けられたセンサは、患者の頭部の運動を報告してもよい。経路プランナモジュール１２０２はまた、遠隔運動中心追跡器モジュール１２０６および自動化運動判定器モジュール１２０８から、入力を受信してもよい。経路プランナモジュール１２０２は、運動コントローラモジュール１２０４に提供するための入力を判定する時、これらの種々の入力を考慮する。
【００４７】
一実施形態では、遠隔運動中心追跡器モジュール１２０６は、例えば、患者運動による、遠隔運動中心の運動を予測してもよい。本予測は、特徴抽出器モジュール１２１０によって抽出される特徴に基づいてもよい。特徴抽出器モジュール１２１０は、当業者に周知の画像処理および／または機械視覚アルゴリズムに基づいて、デジタル画像から特徴を抽出してもよい。一実施形態では、自動化運動判定器モジュール１２０８は、顕微手術アセンブリ１２０の１つ以上のロボットアームの自動運動を制御してもよい。例えば、自動化運動判定器モジュール１２０８は、顕微手術アセンブリ１２０のロボットアームを使用して、内視鏡によって、手術手技の部位を追跡してもよい。本追跡は、特徴抽出器モジュール１２１０によって抽出される特徴に基づいてもよい。本実施例では、特徴抽出器モジュール１２１０は、内視鏡によって提供される、デジタル画像から、特徴を抽出してもよい。
【００４８】
一実施形態では、グラフィック生成器モジュール１２１２は、外科医によって視認するための画像を生成してもよい。例えば、生成される画像は、特徴抽出器モジュール１２１０によって検出される、着目面積を強調する、合成画像であってもよい。これらの生成された画像は、外科医に、手術野の視野の向上をもたらし得る。
【００４９】
一実施形態では、経路プランナモジュール１２０２は、外科医、遠隔運動中心追跡器モジュール１２０６、および自動化運動判定器モジュール１２０８からの運動要求に基づいて、顕微手術アセンブリ１２０の運動を要求する。次いで、経路プランナモジュール１２０２によって提供される、本基準軌跡は、例えば、当業者に周知のフィードバック制御アルゴリズムを使用して、運動コントローラ１２０４によって、精密に追跡される。
【００５０】
一実施形態では、コンピュータ１１４は、入力／出力インターフェース、中央処理ユニット、およびメモリ等、標準的構成要素を含む。メモリは、図１２を参照して説明される、種々のモジュールを確立する、実行可能命令を含む。図１２に示されるモジュールは、例示的である。個々のモジュールの機能が、組み合わせられてもよい。加えて、モジュールは、ネットワークにわたって、分布されてもよい。
【００５１】
本発明の実施形態は、種々のコンピュータ実装動作を行うために、そこにコンピュータコードを有する、コンピュータ可読媒体を伴う、コンピュータ記憶製品に関する。用語「コンピュータ可読媒体」は、本明細書では、本明細書に説明される動作を行うための一連の命令またはコンピュータコードを記憶あるいはエンコード可能である、任意の媒体を含むために使用される。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために、特殊設計され、構築されたものであってもよく、またはコンピュータソフトウェア技術における当業者に周知および利用可能な種類のものであってもよい。コンピュータ可読媒体の実施例として、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープ等の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭおよびホログラフィック装置等の光学媒体、フロプティカルディスク等の磁気光学媒体、ならびに特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラム可能論理デバイス（「ＰＬＤ」）、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭデバイス等のプログラムコードを記憶および実行するように特殊に構成される、ハードウェアデバイスが挙げられるが、それらに限定されない。コンピュータコードの実施例として、を含むコンパイラ等によって生成される機械コード、およびインタプリタまたはコンパイラを使用して、コンピュータによって実行される、高次コードを含有するファイルが挙げられる。例えば、本発明の実施形態は、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋、または他のオブジェクト指向プログラミング言語および開発ツールを使用して、実装されてもよい。コンピュータコードの付加的実施例として、暗号コードおよび圧縮コードが挙げられる。さらに、本発明の実施形態は、伝送チャネルを介して、遠隔コンピュータ（例えば、サーバコンピュータ）から、要求コンピュータ（例えば、クライアントコンピュータまたは異なるサーバコンピュータ）に転送され得る、コンピュータプログラム製品として、ダウンロードされてもよい。本発明の別の実施形態は、機械実行可能ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、有線回路内に実装されてもよい。
【００５２】
本発明は、その具体的実施形態を参照して、説明および例証されたが、これらの説明および例証は、本発明を限定するものではない。当業者は、種々の変更が行われてもよく、同等物が、添付の請求項によって定義される、発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、代用されてもよいことを理解されたい。例証は、必ずしも、正確な縮尺で描かれていない場合があり、製造上の公差は、本明細書の技術上の描出からの逸脱をもたらされ得る。具体的には、例証されない、本発明の他の実施形態も存在し得る。したがって、明細書および図面は、制限ではなく、例証として、見なされるべきである。加えて、本発明の実施形態を例証する図面は、明確にするために、ある主要な特色特徴に焦点を当て得る。さらに、修正が、特定の状況、材料、物質組成、方法、またはプロセスを発明の目的、精神および範囲に適応するように、行われてもよい。すべてのそのような修正は、本明細書に添付の請求項の範囲内であることが意図される。特に、本明細書に開示される方法は、特定の順番で行われる、特定の動作を参照して説明されているが、これらの動作は、本発明の教示から逸脱することなく、同等方法を形成するように、組み合わせられる、再分割される、または再順序付けされてもよいことを理解されるであろう。故に、本明細書に、具体的に示されない限り、動作の順番および群化は、本発明の限定ではない。
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１０年１月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／２９５，１５３号の利益を主張し、この出願の開示は本明細書においてその全体が参照として援用される。
【０００２】
本発明は、概して、顕微手術の分野に関する。より具体的には、本発明は、低侵襲性ロボット顕微手術に関する。
【背景技術】
【０００３】
低侵襲性手術は、手の技術における標準的器具からロボット手技への移行によって、恩恵を享受している。具体的には、一般外科、泌尿器科、心臓血管外科、および婦人科等、腹腔鏡下手技は、安全性の向上および回復時間の短縮をもたらす、遠隔操作ロボット手術から恩恵を享受している。しかしながら、標準的腹腔鏡下デバイスは、典型的には、低侵襲性顕微手術に好適ではない。特に、以前のロボット設計のかさばりは、概して、顕微手術のために、遠隔運動中心を伴う２つ以上の手術器具を近接して位置付けることを妨害する。
【０００４】
本背景に照らして、本明細書に説明される、ロボット顕微手術のための装置、システム、および方法を開発する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面は、顕微手術のためのシステムに関する。一実施形態では、システムは、第１のアセンブリおよび第２のアセンブリを備え、それぞれ、（１）平面遠隔運動中心デバイスであって、手術器具の軸が、遠隔運動中心を通過する一方で、平面遠隔運動中心デバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、平面遠隔運動中心デバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、（２）回転デバイスであって、平面遠隔運動中心デバイスに取着され、回転デバイスの回転軸が、遠隔運動中心を通過するように、構成される、デバイスと、を含み、平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される。第１のアセンブリおよび第２のアセンブリは、第１のアセンブリの遠隔運動中心と第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、２センチメートル以下となるように、位置付けられるように構成される。
【０００６】
本発明の別の側面は、手術器具の運動を制御する方法に関する。一実施形態では、方法は、（１）第１のデバイスと関連付けられた第１の遠隔運動中心および第２のデバイスと関連付けられた第２の遠隔運動中心が、空間的に分離し、顕微手術のために接近して維持されるように、第１のデバイスおよび第２のデバイスを位置付けるステップと、（２）第１の手術器具を第１のデバイスに取着するステップであって、第１のデバイスが、第１の手術器具の軸が、第１の遠隔運動中心を通過するように、第１の手術器具の運動を制約する、ステップと、（３）第２の手術器具を第２のデバイスに取着するステップであって、第２のデバイスが、第２の手術器具の軸が、第２の遠隔運動中心を通過するように、第２の手術器具の運動を制約する、ステップと、（４）第１のデバイスおよび第２のデバイスを回転させる一方で、第１のデバイスの第１の回転配向および第２のデバイスの第２の回転配向に基づいて、第１のデバイスと第２のデバイスとの間、および第１の手術器具と第２の手術器具との間の空間分離を維持するステップと、を備える。
【０００７】
本発明の他の側面および実施形態もまた、想定される。前述の発明の開示および以下の発明を実施するための形態は、本発明を任意の特定の実施形態に制限することを意味するものではなく、単に、本発明のいくつかの実施形態を説明することを意味するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態の性質および目的のさらなる理解のために、付随の図面と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態を参照されたい。
【図１】図１は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステムを例証する。
【図２】図２は、本発明のある実施形態による、平面遠隔運動中心デバイスを例証する。
【図３】図３は、本発明のある実施形態による、回転デバイスに取着された平面遠隔運動中心デバイスを例証する。
【図４】図４は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証する。
【図５】図５は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証しており、２つのアセンブリは、オフセット構成にある。
【図６Ａ】図６Ａから６Ｂは、本発明のある実施形態による、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含む、遠隔運動中心アセンブリを例証しており、搬器は、複数の手術器具を保持する。
【図６Ｂ】図６Ａから６Ｂは、本発明のある実施形態による、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含む、遠隔運動中心アセンブリを例証しており、搬器は、複数の手術器具を保持する。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明のある実施形態による、略半円形トラックに取り付けられた複数の搬器を含む、遠隔運動中心アセンブリを例証する。
【図７】図７は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリと１８０度反対に配向される、第１の遠隔運動中心アセンブリを例証しており、２つのアセンブリはそれぞれ、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含む。
【図８】図８は、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリと略平行に配向される、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証する。
【図９】図９は、本発明のある実施形態による、第１の遠隔運動中心アセンブリおよび第２の遠隔運動中心アセンブリの上面図を例証しており、２つのアセンブリはそれぞれ、ＸＹＺステージに取り付けられる。
【図１０Ａ】図１０Ａから１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの斜視図を例証する。
【図１０Ｂ】図１０Ａから１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの斜視図を例証する。
【図１０Ｃ】図１０Ａから１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリの斜視図を例証する。
【図１１】図１１は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステムにおいて使用するための頭部拘束装置を例証する。
【図１２】図１２は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム内に含まれる、コンピュータを例証する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
定義
以下の定義は、本発明のいくつかの実施形態に関連して説明される側面のうちのいくつかに適用される。これらの定義は、同様に、本明細書において、拡張されてもよい。
【００１０】
本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈において、別様に明確に示されない限り、複数参照も含む。したがって、例えば、文脈において、別様に明確に示されない限り、ある物体の参照は、複数の物体を含む可能性がある。
【００１１】
本明細書で使用されるように、用語「一式」とは、一連の１つ以上の物体を指す。したがって、例えば、一式の物体は、単一物体または複数の物体を含むことができる。一式の物体はまた、一式の部材と称され得る。一式の物体は、同一または異なり得る。いくつかの事例では、一式の物体は、１つ以上の共通特色を共有することができる。
【００１２】
本明細書で使用されるように、用語「隣接する」とは、近傍または接していることを指す。隣接する物体は、相互から離間し得る、あるいは実際にまたは直接、相互に接触し得る。いくつかの事例では、隣接する物体は、相互に連結することができる、または相互と一体的に形成することができる。
【００１３】
本明細書で使用されるように、用語「実質的に」、「略」および「実質的」とは、相当な程度または範囲を指す。ある事象または状況と併用されると、本用語は、その事象または状況が、精密に生じる事例、ならびにその事象または状況が、本明細書に説明される実施形態の典型的許容値レベルまたは変動性等を考慮して、近似して生じるような事例を指す。
【００１４】
本明細書で使用されるように、用語「随意の」および「随意に」とは、続いて説明される事象または状況が、生じてもよく、または生じなくてもよく、本説明は、その事象または状況が生じる事例およびそうではない事例を含むことを意味する。
【００１５】
本発明の実施形態の説明
最初に、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム１１０を例証する、図１を参照する。システム１１０では、外科医は、制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌｓ）１１２を操作する。コンピュータ１１４（図１２を参照して、さらに説明される）は、制御装置１１２、可視化システム１１６、およびセンサ１１８から受信した入力を処理する。可視化システム１１６は、患者および／または患者の環境の撮像を行ってもよい。センサ１１８は、患者および／または患者の環境を監視してもよい。コンピュータ１１４による処理に基づいて、出力が、顕微手術アセンブリ１２０に提供され、また、外科医にも提供されてもよい。外科医は、可視化システム１１６によって提供される患者情報および／またはコンピュータ１１４によって提供される出力に基づいて、制御装置１１２を操作してもよい。例えば、外科医は、可視化システム１１６を通して、手術を観察し、対応して、制御装置１１２を操作してもよい。顕微手術アセンブリ１２０は、コンピュータ１１４によって制御される、機械的アセンブリである。一実施形態では、顕微手術アセンブリ１２０は、手術器具１０１を選択し、コンピュータ１１４からのコマンドに応答して、手術器具１０１を患者に適用する。顕微手術アセンブリ１２０は、ロボットアームを含む、マニピュレータを含んでもよく、それぞれ、手術器具１０１のうちの１つ以上を平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）、回転、および別様に操作する。顕微手術アセンブリ１２０は、フィードバック制御ループ１２４を含み、望ましくない外部妨害を拒絶する等によって、手術器具１０１の運動を安定させてもよい。
【００１６】
一実施形態では、制御装置１１２は、制御コンソールの一部であってもよい。制御コンソールは、顕微手術アセンブリ１２０および手術部位と相互作用するために、外科医からの可視化および制御インターフェースを格納してもよい。可視化および制御インターフェースは、例えば、全体的、角度付けられた、ズーム、臓器内／内視鏡的、および立体的等のいくつかのビューを可能にする、ビューファインダを含んでもよい。これらのビュー間を切り替え、外科医に、手術野を適切に視覚化するための制御があってもよい。
【００１７】
制御コンソールはまた、２つのジョイスティックを含んでもよい。２つのジョイスティックを操作することによって、外科医は、顕微手術アセンブリ１２０を動作させ、手術器具１０１を精密に操作することができる。顕微手術アセンブリ１２０を直感的に動作させる外科医のために、ジョイスティックは、ジョイスティックによって制御されている、顕微手術アセンブリ１２０のマニピュレータと同一自由度を提供すべきである。外部手術手技のために、ジョイスティックは、６自由度、３平行移動、および３回転を有し、運動の全軸の独立制御を可能にすることができる。内部手術手技の間、ジョイスティックは、最大、４自由度、１平行移動、および３回転を有し、患者の内側の運動を可能にする一方で、遠隔運動中心を整合することができる。一実施形態では、ジョイスティックは、２自由度、１平行移動、および１回転、または３自由度、１平行移動、および２つの回転等、４自由度未満を有することができる。手術器具１０１の運動は、外科医単独で達成可能なものより高い正確性をもたらすようにスケーリングされてもよいが、外科医によって規定される運動の方向は、顕微手術アセンブリ１２０によって維持されるべきである。また、ジョイスティックは、外科医が、ジョイスティックを手放す場合、ジョイスティックが、定位置に留まるという点において、平衡が保たれるべきである。これは、マニピュレータ、ひいては、手術器具１０１が、外科医がジョイスティックを解放する場合、望ましくなく移動することを防止する。
【００１８】
顕微手術アセンブリ１２０のマニピュレータは、２つ以上のロボットアームを有してもよい。マニピュレータが、３つ以上のアームを有する場合、制御コンソールは、外科医に、外科医によって制御されるアームを選択させ、対応して、ジョイスティックを含むが、それらに限定されない、制御を切り替えさせてもよい。
【００１９】
一実施形態では、制御コンソールは、１つ以上のフットペダルを含んでもよい。フットペダルは、可視化デバイスの位置、使用されるデバイスの作動（手術器具１０１および他のデバイスの両方を含む）、および／またはマニピュレータの許容可能自由度を制御してもよい。
【００２０】
可視化システム１１６は、外科医に、手術野を視認可能にする、カメラを含んでもよい。カメラは、手術野の光学画像を、処理のために、コンピュータ１１４に提供することができる、デジタル信号に変換してもよい。可視化システム１１６はまた、眼科用顕微鏡、内視鏡、および顕微手術のために使用される、他の可視化ツール等の顕微鏡を含んでもよい。可視化システムは、患者の光学画像を提供することに限定されない。一実施形態では、可視化システム１１６はまた、Ｘ線、ＣＴ、ＯＣＴ、およびＭＲＩを含むが、それらに限定されない、他の撮像モダリティに対応する器具を含んでもよい。
【００２１】
センサ１１８は、患者または患者の環境を監視する、任意のセンサを含む。例えば、センサ１１８は、患者による運動を検出および測定してもよい。一実施形態では、眼科用顕微手術等の場合、センサ１１８は、頭部拘束装置（図１１および１２を参照して、さらに説明される）と関連付けられてもよい。
【００２２】
手術器具１０１は、手術手技の間、組織、薬物、流体、光または他のエネルギービーム、データ、および固体（針または異物等）を使用および／または操作するためのツールである。手術器具１０１は、鉗子、鋏、焼灼器、マニピュレータ、チョッパ、フック、注入カニューレ等のカニューレ、キャリパ、クランプ、レンズ、針、針ホルダ、刃、スパチュラ、注射器、硝子体切除器、内視鏡、光プローブおよびレーザプローブを含むが、それらに限定されない、光源、センサ、ならびにカメラを含んでもよいが、それらに限定されない。
【００２３】
顕微手術アセンブリ１２０はさらに、図２から図１０を参照して、説明される。図２は、本発明のある実施形態による、平面遠隔運動中心デバイス１００を例証する。顕微手術アセンブリ１２０（図１参照）は、手術器具１０１を保持する、および／または別様にそれに取着され得る、平面遠隔運動中心デバイス１００を含んでもよい。平面遠隔運動中心デバイス１００は、手術器具１０１の軸１０５が、平面領域内に残留するように、手術器具１０１の運動を制約する。一実施形態では、平面遠隔運動中心デバイス１００は、手術器具１０１の軸１０５が、平面領域から外に平行移動または回転できないように、手術器具１０１を制約する。平面遠隔運動中心デバイス１００は、１つ以上の回転関節１０２および／または直動関節１０３を含んでもよい。これらの関節は、直列方式、並列方式、または両方に配向されてもよい。平面遠隔運動中心デバイス１００はまた、手術器具１０１が、遠隔運動中心１０４と称される、空間内のある点を通過するように、構成される。
【００２４】
図３は、本発明のある実施形態による、回転デバイス２００に取着された平面遠隔運動中心デバイス１００を例証する。顕微手術手技を可能にする遠隔運動中心アセンブリ２１０を達成するために、平面遠隔運動中心デバイス１００は、回転デバイス２００の回転軸２０１が、実質的に、平面遠隔運動中心デバイス１００の遠隔運動中心１０４を通過するように、回転デバイス２００に取り付けられる。回転デバイス２００は、回転軸２０１を中心として、平面遠隔運動中心デバイス１００、ひいては、手術器具１０１を回転させることができる。図３の構成では、したがって、平面遠隔運動中心デバイス１００に対応する平面領域は、回転軸２０１を中心として画定される、平面遠隔運動中心デバイス１００の回転配向に基づいて画定される。
【００２５】
図２および３を参照すると、遠隔運動中心１０４は、手術器具１０１の運動が、手術器具１０１の軸１０５に沿った運動を除き、患者に対して、定常のままである、本場所の影響下にあるように、手術器具１０１の軸１０５上の場所にある。例えば、本場所は、手術器具１０１が、遠隔運動中心１０４を通過する軸を中心として回転されると、患者に対して、定常のままである。遠隔運動中心１０４の場所は、患者の侵入部位にあってもよく、または、手術の種類に応じて、その他の場所にあってもよい。例えば、遠隔運動中心１０４は、内部顕微手術のために整合されてもよく、外部顕微手術のために逸脱されてもよい。一実施形態では、手術器具１０１は、軸１０５に沿って、単一平行移動自由度を有してもよい。例えば、軸１０５の第１の方向に沿った、手術器具１０１の運動は、患者に侵入するためのものであってもよく、第１の方向と反対の軸１０５の第２の方向に沿った運動は、侵入部位から引抜されるためのものであってもよい。手術器具１０１はまた、最大、３回転自由度を有してもよい。例えば、平面遠隔運動中心デバイス１００、ひいては、手術器具１０１は、回転軸２０１を中心として、回転されてもよい。平面遠隔運動中心デバイス１００はまた、平面領域に略垂直な軸を中心として、かつ手術器具１０１を通過する軸１０５を中心として、手術デバイス１０１を回転させてもよい。
【００２６】
遠隔運動中心１０４の整合の精度は、手術の必要性に適合すべきである。例えば、内部顕微手術の場合、遠隔運動中心１０４は、ミリメートル未満の精度で整合することができる。遠隔運動中心１０４の精密な制御は、患者の侵入部位における不必要な手術器具１０１の運動を減少させることによって、手術から生じる患者組織への損傷を低減させることができる。
【００２７】
一実施形態では、各手術器具１０１に対して、別個の遠隔運動中心が存在してもよく、これらの複数の遠隔運動中心は、同時に、整合することができる。遠隔運動中心１０４は、手術の間、修正することができる、または手技を通して、定常のままであることができる。遠隔運動中心１０４は、平面遠隔運動中心デバイス１００の運動の制御によって、および／またはコンピュータ１１４（図１２を参照して、さらに説明される）上で実行するソフトウェアによって等、機械的に制御されてもよい。
【００２８】
顕微手術を行うために、遠隔運動中心アセンブリ２１０のうちの２つが、典型的には、使用される。顕微手術では、例えば、眼科顕微手術の間、眼上で手術される組織は、典型的には、小さい。その結果、２つの遠隔運動中心アセンブリの遠隔運動中心１０４は、空間的に分離し、顕微手術のために接近すべきである。一実施形態では、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０の遠隔運動中心１０４は、約０．５センチメートルから約２センチメートル、約１センチメートルから約２センチメートル、および約１．５センチメートルから２センチメートルの範囲等、２センチメートル以下において、分離されるべきである。近接する遠隔運動中心１０４を有する、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０を含む、顕微手術アセンブリ１２０（図１参照）は、遠隔顕微手術、遠隔モニタリング、合同手術、および自動化眼内顕微手術手技を促進するであろう。
【００２９】
図４は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ｂ隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａの上面図を例証する。第１の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａは、回転軸２０１Ａ上に第１の遠隔運動中心１０４Ａを有し、第２の遠隔運動中心アセンブリ２１０Ｂは、回転軸２０１Ｂ上に第２の遠隔運動中心１０４Ｂを有する。第１の遠隔運動中心１０４Ａおよび第２の遠隔運動中心１０４Ｂは、距離３０１によって分離される。図４では、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂは、それぞれ、アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂの回転関節１０２Ａと１０２Ｂならびに回転関節３００Ａと３００Ｂが、平行に整列されるように、整列される。２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂの本整列は、手術器具１０１Ａおよび１０１Ｂの運動の範囲が、大きなままである一方、２つのアセンブリ２１０Ａと２１０Ｂとの間の衝突回避が、本質的に、回転軸２０１Ａを中心とする第１の角度および回転軸２０１Ｂを中心とする第２の角度を比較して、低減されるという点において、有利である（図７を参照して、さらに説明される）。また、図４では、２つの遠隔運動中心アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂは、それぞれ、軸２０１Ａおよび２０１Ｂに対して、略対称的に構成される。一実施形態では、距離３０１は、遠隔運動中心アセンブリ２１０の直径３０３に等しい最小値を有することができる。直径３０３は、遠隔運動中心アセンブリ２１０の本体３０８および回転関節１０２に及ぶ。典型的遠隔運動中心アセンブリ２１０のかさばりによって、距離３０１の最小値は、依然として、顕微手術のための遠隔運動中心１０４の所望の間隔より大きくあり得る。
【００３０】
遠隔運動中心１０４Ａおよび１０４Ｂを近接して位置付けることが望ましいことを前提とすると、遠隔運動中心１０４Ａと１０４Ｂとの間の距離が、遠隔運動中心アセンブリ２１０の最大直径３０３より小さくあり得るように、それぞれ、回転軸２０１Ａおよび２０１Ｂから、遠隔運動中心アセンブリ２１０の一部をオフセットすることが有利となり得る。図５は、本発明のある実施形態による、第２の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ｂに隣接して位置付けられる、第１の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ａの上面図を例証しており、２つのアセンブリ３１０は、オフセット構成にある。一実施形態では、第１の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ａの部分３１２Ａは、回転軸２０１Ａからオフセットされ、第２の遠隔運動中心アセンブリ３１０Ｂの部分３１２Ｂは、回転軸２０１Ｂからオフセットされる。部分３１２Ａおよび３１２Ｂは、それぞれ、反対方向に、軸２０１Ａおよび２０１Ｂからオフセットされてもよい。部分３１２Ａおよび３１２Ｂをオフセットすることによって、遠隔運動中心１０４Ａと１０４Ｂとの間の距離３０５は、直径３０３から短縮され、したがって、距離３０１より小さくなることができる。例えば、図５の構成では、距離３０５は、回転関節３２０の直径３１３と等しい最小値を有することができる。その結果、図５の構成は、２センチメートル未満の距離３０５の最小値を可能にし、したがって、顕微手術のための遠隔運動中心１０４の所望の間隔の範囲内である。
【００３１】
図６Ａから図６Ｂは、本発明のある実施形態による、略半円形トラック４００に取り付けられた搬器４０２を含む、遠隔運動中心アセンブリ４１０を例証しており、搬器４０２は、複数の手術器具１０１を保持する。代替として、搬器４０２は、単一手術器具１０１を保持してもよい。遠隔運動中心アセンブリは、実質的に、略半円形トラック４００の中心に位置する、遠隔運動中心４０４を有する。略半円形トラック４００の中心に遠隔運動中心４００を位置付けることは、図２および３を参照して説明されるような遠隔運動中心４０４の整合を簡略化する。搬器４０２は、直動関節であってもよい。半円形トラック４００は、軸受４０５内に圧入される、小径シャフト４０１に取着される。図６Ａを参照すると、手術器具１０１Ａは、シャフト４０１の回転軸４０６および遠隔運動中心４０４を通過するように、搬器４０２に取着される。図６Ｂを参照すると、手術器具１０１Ａは、その軸１０５Ａに沿った平行移動を通して、遠隔運動中心４０４（図６Ａの構成に対して）から引抜される。手術器具１０１Ｂは、回転軸４０６および遠隔運動中心４０４を通過し、図６Ａの構成に対して、その軸１０５Ｂに沿って、平行移動される。
【００３２】
一実施形態では、遠隔運動中心アセンブリ４１０は、図３の遠隔運動中心アセンブリ２１０同様に、手術器具１０１に対して、１平行移動および３回転自由度を提供する。軸１０５に沿った平行移動および軸４０６を中心とする回転に加え、手術器具１０１は、手術器具１０１を通して、軸１０５を中心として、回転することができる。略半円形トラック４００に沿った、搬器４０２の平行移動を通して、手術器具１０１はまた、軸４０６および軸１０５によって画定される、平面領域に略垂直の軸を中心として、回転することができる。
【００３３】
図６Ｃは、本発明のある実施形態による、略半円形トラック４００に取り付けられる、複数の搬器４０２Ａおよび４０２Ｃを含む、遠隔運動中心アセンブリ４１０を例証する。略半円形トラック４００上に搬器４０２Ａおよび４０２Ｃを位置付けることは、空間分離の維持を簡略化し、例えば、搬器４０２Ａと４０２Ｃとの間の衝突を防止する。トラック４００上の搬器４０２Ａの位置は、第１の角度４１０によって画定されてもよく、トラック４００上の搬器４０２Ｃの位置は、第２の角度４１２によって画定されてもよい。一実施形態では、コントローラ（図示せず）は、第１の角度４１０および第２の角度４１２を制御し、搬器４０２Ａと４０２Ｃとの間の空間分離を維持してもよい。コントローラは、トラック４００上の搬器４０２Ａおよび４０２Ｃの角度幅を考慮して、第１の角度４１０および第２の角度４１２を比較することによって、搬器４０２Ａと４０２Ｃとの間の空間分離を維持してもよい。例えば、コントローラは、第１の角度４１０と第２の角度４１２との間の差異の絶対値が、トラック４００上の搬器４０２Ａおよび４０２Ｃの角度幅の合計の少なくとも半分より大きいように、第１の角度４１０および第２の角度４１２を制御してもよい。代替として、コンピュータ１１４上で実行するソフトウェアが、本制御を行ってもよい。
【００３４】
一実施形態では、複数の手術器具１０１は、器具を変更するために、任意の手動介入を伴うことなく、完全手術手技を促進するために、各搬器４０２に取着されてもよい。図６に示されるように、手術器具１０１は、軸方向に移動されると、遠隔運動中心４０４を通過するように、搬器４０２に取着される。搬器４０２は、使い捨てまたは再使用可能であるかに関わらず、任意の器具の使用を可能にする、汎用カートリッジを含んでもよい。搬器４０２は、カートリッジを保持し、手術器具に一般的有用性、例えば、真空、ビデオ、光、レーザ等を供給可能な一標準的インターフェースを有してもよい。各カートリッジは、片側において、要求される手術器具を保持し、反対側において、標準的インターフェースに適合するように作製される。
【００３５】
一実施形態では、手術器具１０１は、器具変更のために、適切な器具を段階分けする、格納箱内に保持される。器具変更の間、器具は、搬器４０２から除去されてもよく、格納箱からのある器具と交換されてもよい。また、格納箱からの器具は、次いで、搬器４０２からの器具と交換されてもよい。これは、滅菌環境内で行われてもよく、自動化されてもよい。
【００３６】
図７は、第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂの１８０度反対に配向される、第１の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａを例証しており、２つのアセンブリ４１０はそれぞれ、本発明のある実施形態による、略半円形トラック４００Ａおよび４００Ｂに取り付けられる、搬器４０２Ａおよび４０２Ｂを含む。図６Ａから６Ｃ同様に、トラック４００Ａおよび４００Ｂは、それぞれ、軸受５０３Ａおよび５０３Ｂ内に圧入され、モータ５００に接続される、小径シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂに取着される。トラック４００Ａおよび４００Ｂは、それぞれ、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂを通過する、回転軸４０６Ａおよび４０６Ｂを中心として、回転することができる。遠隔運動中心４０４Ａおよび４０４Ｂを相互に近接して設置するために、２つの対称的に反対のアセンブリ４１０Ａおよび４１０Ｂは、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂの回転軸４０６Ａならびに４０６Ｂが平行であるように、相互に隣接して設置されてもよい。図５を参照した前述の議論同様に、シャフト５０１Ａの一部は、遠隔運動中心４０４Ａと４０４Ｂとの間の距離５２２が、モータ５００の直径５２４より小さくなり得るように、モータ５００Ｂを取り除くために、回転軸４０６Ａからオフセットされる。オフセットは、回転軸４０６Ｂから回転軸４０６Ａの方向においてであってもよい。オフセットのため、遠隔運動中心４０４Ａおよび４０４Ｂがとり得る最も近い距離は、典型的には、直径５２４より小さい、軸受５０３の直径５２０である。
【００３７】
一実施形態では、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂは、クランクシャフトによって、駆動されてもよい。クランクシャフトは、モータ５００から軸受５０３まで延在してもよい。これは、滑りまたは緩みが殆どまたは全く追加されないため、有利となり得る。代替として、シャフト５０１Ａおよび５０１Ｂは、ベルト、摩擦駆動、またはギアによって、駆動されてもよい。
【００３８】
一実施形態では、受動ダンパまたは能動アクチュエータを、シャフト５０１に取着することができる。遠隔操作顕微手術用途では、アクチュエータが、使用される。合同手術器具操作の間、アクチュエータまたは受動ダンパは、手術時の震えを低減させるために使用することができる。
【００３９】
図８は、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂに隣接して位置付けられ、第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂと略平行に配向される、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａの上面図を例証する。図８を参照すると、一実施形態では、遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂのモータ５００Ｂは、遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａの回転軸４０６Ａを交差してもよい。
【００４０】
図７の構成は、多くの顕微手術手技の間、必要とされる、大規模な範囲の運動を可能にする。手術器具１０１は、その中心線１０５が、単一平面５０２内にあるように、配向することができる。本構成では、回転軸４０６Ａを中心とする第１の角度５１０と回転軸４０６Ｂを中心とする第２の角度５１２との間の差異の絶対値は、１８０度である。図８を参照すると、手術器具１０１はまた、軸受５０３の直径５２０によって分離される、平行平面６００内にあるように、配向されてもよい。本構成では、回転軸４０６Ａを中心とする第１の角度５１０と回転軸４０６Ｂを中心とする第２の角度５１２との間の差異の絶対値は、０度であってもよい。
【００４１】
図７および８を参照すると、一実施形態では、コントローラ（図示せず）は、第１の角度５１０および第２の角度５１２を制御し、搬器４０２Ａと４０２Ｂとの間の空間分離を維持してもよい。コントローラは、第１の角度５１０および第２の角度５１２を比較することによって、搬器４０２Ａと４０２Ｂとの間の空間分離を維持してもよい。一実施形態では、遠隔運動中心間の距離５２２は、図８の構成では、搬器４０２Ａおよび４０２Ｂが、ほとんど物理的に接触しないように、構成されてもよい。例えば、コントローラは、第１の角度５１０が、第２の角度５１２未満であるように、第１の角度５１０および第２の角度５１２を制御してもよい。代替として、第１の角度５１０および第２の角度５１２が測定される基準に応じて、コントローラは、第１の角度５１０が、第２の角度５１２より大きくなるように、第１の角度５１０および第２の角度５１２を制御してもよい。代替として、コンピュータ１１４上で実行するソフトウェアが、本制御を行ってもよい。
【００４２】
図７および８の構成では、略半円形トラック４００に沿った、搬器４０２の平行移動を通して、手術器具１０１は、軸４０６および軸１０５によって画定される、平面領域に略垂直に、軸を中心として、最大、約１８０度の回転運動範囲を有する。本運動範囲は、同一トラック４００上に配置される、複数の搬器４０２が存在する場合、縮小されてもよく、手術の間、ヒトの組織の位置付けによって、さらに縮小され得る。手術器具１０１は、軸４０６および軸１０５を中心として、最大、３６０度の回転運動範囲を有する。これらの運動範囲は、手術の間、ヒトの組織の位置付けによって、縮小され得る。図７および８の構成によって可能となる、運動範囲は、顕微手術用途のために十分であって、少なくとも１５０度の回転運動範囲が、望ましくあり得る。
【００４３】
図９は、本発明のある実施形態による、第１の遠隔運動中心アセンブリの上面図４１０Ａおよび第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂを例証しており、２つのアセンブリ４１０はそれぞれ、ＸＹＺステージ７００に取り付けられる。手術の間、遠隔運動中心を移動させることが望ましい場合がある。これは、患者に対して、アセンブリ４１０Ａおよび４１０Ｂを移動させることを伴う。これは、アセンブリ４１０Ａおよび４１０Ｂのそれぞれを、それぞれ、その対応するＸＹＺステージ７００Ａおよび７００Ｂに取り付けられることによって、達成することができる。各ＸＹＺステージ７００が、対向するアセンブリまたはステージと衝突するのを防止するために、各ＸＹＺステージ７００は、例えば、ＸＹＺステージ７００Ａが、アセンブリ４１０Ａの背後に来て、対向するアセンブリ４１０Ｂに直面する軸受表面７０２と同一平面に来るように、取り付けられることができる。
【００４４】
図１０Ａから図１０Ｃは、本発明のある実施形態による、図７の第２の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ｂに隣接して位置付けられる、図７の第１の遠隔運動中心アセンブリ４１０Ａの斜視図を例証する。これらのビューは、遠隔運動中心アセンブリ４１０の回転運動範囲の実施例を示す。
【００４５】
図１１は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のためのシステム１１０において使用するための頭部拘束装置１１００を例証する。頭部拘束装置１１００は、頭部拘束装置１１００の運動が、患者の頭部の運動に対応するように、患者に取着されるように構成されてもよい。一実施形態では、コントローラは、遠隔運動中心４０４（図７参照）が、患者の運動に対応して移動するように、拘束装置１１００の運動に基づいて、遠隔運動中心アセンブリ４１０（図７参照）を移動させるように構成されてもよい。コントローラは、拘束装置の運動１１００に応答して、遠隔運動中心４０４の運動を制御するように、減衰させる、および／または別様に、フィルタリングを行ってよい。一実施形態では、拘束装置１１００によって検出される患者の運動が、閾値を超える場合、コントローラは、手術を中止してもよい。代替として、コンピュータ１１４上で実行するソフトウェアが、本制御を行ってもよい。
【００４６】
図１２は、本発明のある実施形態による、ロボット顕微手術のために、システム１１０内に含まれる、コンピュータ１１４を例証する。図１を参照して前述のように、コンピュータ１１４は、外科医によって操作される、制御装置１１２から入力を受信する。プリプロセッサモジュール１２００は、制御装置１１２からの入力を処理する。本処理の結果は、手術器具変更が要求されたという判定であってもよい（図６を参照して前述のように）。加えて、プリプロセッサモジュール１２００は、外科医が、手術器具の平行移動および／または回転運動を要求したという判定であってもよく、本入力を経路プランナモジュール１２０２に提供してもよい。経路プランナモジュール１２０２はまた、センサ１１８から入力を受信してもよい。例えば、頭部拘束装置１１００（図１１参照）と関連付けられたセンサは、患者の頭部の運動を報告してもよい。経路プランナモジュール１２０２はまた、遠隔運動中心追跡器モジュール１２０６および自動化運動判定器モジュール１２０８から、入力を受信してもよい。経路プランナモジュール１２０２は、運動コントローラモジュール１２０４に提供するための入力を判定する時、これらの種々の入力を考慮する。
【００４７】
一実施形態では、遠隔運動中心追跡器モジュール１２０６は、例えば、患者運動による、遠隔運動中心の運動を予測してもよい。本予測は、特徴抽出器モジュール１２１０によって抽出される特徴に基づいてもよい。特徴抽出器モジュール１２１０は、当業者に周知の画像処理および／または機械視覚アルゴリズムに基づいて、デジタル画像から特徴を抽出してもよい。一実施形態では、自動化運動判定器モジュール１２０８は、顕微手術アセンブリ１２０の１つ以上のロボットアームの自動運動を制御してもよい。例えば、自動化運動判定器モジュール１２０８は、顕微手術アセンブリ１２０のロボットアームを使用して、内視鏡によって、手術手技の部位を追跡してもよい。本追跡は、特徴抽出器モジュール１２１０によって抽出される特徴に基づいてもよい。本実施例では、特徴抽出器モジュール１２１０は、内視鏡によって提供される、デジタル画像から、特徴を抽出してもよい。
【００４８】
一実施形態では、グラフィック生成器モジュール１２１２は、外科医によって視認するための画像を生成してもよい。例えば、生成される画像は、特徴抽出器モジュール１２１０によって検出される、着目面積を強調する、合成画像であってもよい。これらの生成された画像は、外科医に、手術野の視野の向上をもたらし得る。
【００４９】
一実施形態では、経路プランナモジュール１２０２は、外科医、遠隔運動中心追跡器モジュール１２０６、および自動化運動判定器モジュール１２０８からの運動要求に基づいて、顕微手術アセンブリ１２０の運動を要求する。次いで、経路プランナモジュール１２０２によって提供される、本基準軌跡は、例えば、当業者に周知のフィードバック制御アルゴリズムを使用して、運動コントローラ１２０４によって、精密に追跡される。
【００５０】
一実施形態では、コンピュータ１１４は、入力／出力インターフェース、中央処理ユニット、およびメモリ等、標準的構成要素を含む。メモリは、図１２を参照して説明される、種々のモジュールを確立する、実行可能命令を含む。図１２に示されるモジュールは、例示的である。個々のモジュールの機能が、組み合わせられてもよい。加えて、モジュールは、ネットワークにわたって、分布されてもよい。
【００５１】
本発明の実施形態は、種々のコンピュータ実装動作を行うために、そこにコンピュータコードを有する、コンピュータ可読媒体を伴う、コンピュータ記憶製品に関する。用語「コンピュータ可読媒体」は、本明細書では、本明細書に説明される動作を行うための一連の命令またはコンピュータコードを記憶あるいはエンコード可能である、任意の媒体を含むために使用される。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために、特殊設計され、構築されたものであってもよく、またはコンピュータソフトウェア技術における当業者に周知および利用可能な種類のものであってもよい。コンピュータ可読媒体の実施例として、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープ等の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭおよびホログラフィック装置等の光学媒体、フロプティカルディスク等の磁気光学媒体、ならびに特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラム可能論理デバイス（「ＰＬＤ」）、ならびにＲＯＭおよびＲＡＭデバイス等のプログラムコードを記憶および実行するように特殊に構成される、ハードウェアデバイスが挙げられるが、それらに限定されない。コンピュータコードの実施例として、を含むコンパイラ等によって生成される機械コード、およびインタプリタまたはコンパイラを使用して、コンピュータによって実行される、高次コードを含有するファイルが挙げられる。例えば、本発明の実施形態は、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋、または他のオブジェクト指向プログラミング言語および開発ツールを使用して、実装されてもよい。コンピュータコードの付加的実施例として、暗号コードおよび圧縮コードが挙げられる。さらに、本発明の実施形態は、伝送チャネルを介して、遠隔コンピュータ（例えば、サーバコンピュータ）から、要求コンピュータ（例えば、クライアントコンピュータまたは異なるサーバコンピュータ）に転送され得る、コンピュータプログラム製品として、ダウンロードされてもよい。本発明の別の実施形態は、機械実行可能ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、有線回路内に実装されてもよい。
【００５２】
本発明は、その具体的実施形態を参照して、説明および例証されたが、これらの説明および例証は、本発明を限定するものではない。当業者は、種々の変更が行われてもよく、同等物が、添付の請求項によって定義される、発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、代用されてもよいことを理解されたい。例証は、必ずしも、正確な縮尺で描かれていない場合があり、製造上の公差は、本明細書の技術上の描出からの逸脱をもたらされ得る。具体的には、例証されない、本発明の他の実施形態も存在し得る。したがって、明細書および図面は、制限ではなく、例証として、見なされるべきである。加えて、本発明の実施形態を例証する図面は、明確にするために、ある主要な特色特徴に焦点を当て得る。さらに、修正が、特定の状況、材料、物質組成、方法、またはプロセスを発明の目的、精神および範囲に適応するように、行われてもよい。すべてのそのような修正は、本明細書に添付の請求項の範囲内であることが意図される。特に、本明細書に開示される方法は、特定の順番で行われる、特定の動作を参照して説明されているが、これらの動作は、本発明の教示から逸脱することなく、同等方法を形成するように、組み合わせられる、再分割される、または再順序付けされてもよいことを理解されるであろう。故に、本明細書に、具体的に示されない限り、動作の順番および群化は、本発明の限定ではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微手術のためのシステムであって、
第１のアセンブリおよび第２のアセンブリを備え、それぞれ、
平面遠隔運動中心デバイスであって、手術器具の軸が、遠隔運動中心を通過する一方で、前記平面遠隔運動中心デバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、前記平面遠隔運動中心デバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、
回転デバイスであって、前記平面遠隔運動中心デバイスに取着され、前記回転デバイスの回転軸が、前記遠隔運動中心を通過するように、構成され、前記平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される、デバイスと、
を含み、
前記第１のアセンブリおよび前記第２のアセンブリは、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心と前記第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、２センチメートル以下となるように、位置付けられるように構成される、システム。
【請求項２】
前記第１のアセンブリは、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部が、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされるように、前記第２のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のアセンブリは、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部および前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部が、反対方向にオフセットされるように、前記第２のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のアセンブリは、前記第１のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部が、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされるように、前記第２のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部は、前記第２のアセンブリの回転デバイスの回転軸から、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸までの方向に、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のアセンブリの回転デバイスは、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心と前記第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離より大きい直径を有する、モータを含み、
前記第１のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部は、シャフトを含み、前記シャフトは、前記モータを収容するようにオフセットされる、
請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスは、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含み、
前記搬器は、前記手術器具を含む、複数の手術器具に取着されるように構成され、
前記複数の手術器具はそれぞれ、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心を通過するように制約される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の手術器具は、光源、レーザプローブ、注入カニューレ、および硝子体切除器のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向および前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向を制御することによって、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスと前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスとの間の空間分離を維持する、コントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸を中心とする前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、第１の角度によって画定され、
前記第２のアセンブリの回転デバイスの回転軸を中心とする前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、第２の角度によって画定され、
前記コントローラは、前記第１の角度が、前記第２の角度未満であるように、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向および前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向を制御する、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスは、略半円形トラックに取り付けられた第１の搬器および第２の搬器を含み、
前記第１の搬器および前記第２の搬器はそれぞれ、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスと関連付けられた遠隔運動中心を通過するように制約される、手術器具に取着されるように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記略半円形トラック上の第１の搬器の第１の位置は、第１の角度によって画定され、
前記略半円形トラック上の第２の搬器の第２の位置は、第２の角度によって画定され、
前記平面遠隔運動中心デバイスはさらに、前記第１の角度および前記第２の角度を制御することによって、前記第１の搬器と前記第２の搬器との間の空間分離を維持する、コントローラを含む、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のアセンブリおよび前記第２のアセンブリのそれぞれの回転デバイスは、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心と前記第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離未満の直径を有する、第１の部分を含み、
前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸は、前記第２のアセンブリの回転デバイスの回転軸に略平行である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記平面遠隔運動中心デバイスは、前記手術器具を平行移動、回転、および作動させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
患者に取着されるように構成される、拘束装置であって、前記拘束装置の運動は、前記患者の運動に対応する、拘束装置と、
前記第１のアセンブリの遠隔運動中心および前記第２のアセンブリの遠隔運動中心が、前記患者の運動に対応して移動するように、前記拘束装置の運動に基づいて、前記第１のアセンブリおよび前記第２のアセンブリを移動させるように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
手術器具の運動を制御する方法であって、
前記第１のデバイスと関連付けられた第１の遠隔運動中心および前記第２のデバイスと関連付けられた第２の遠隔運動中心が、空間的に分離し、顕微手術のために接近して維持されるように、第１のデバイスおよび第２のデバイスを位置付けるステップと、
第１の手術器具を前記第１のデバイスに取着するステップであって、前記第１のデバイスは、前記第１の手術器具の軸が、前記第１の遠隔運動中心を通過するように、前記第１の手術器具の運動を制約する、ステップと、
第２の手術器具を前記第２のデバイスに取着するステップであって、前記第２のデバイスは、前記第２の手術器具の軸が、前記第２の遠隔運動中心を通過するように、前記第２の手術器具の運動を制約する、ステップと、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスを回転させる一方で、前記第１のデバイスの第１の回転配向および前記第２のデバイスの第２の回転配向に基づいて、前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間、および前記第１の手術器具と前記第２の手術器具との間の空間分離を維持するステップと、
を備える、方法。
【請求項１７】
前記第１の回転配向は、第１の回転軸を中心として、第１の角度によって画定され、
前記第２の回転配向は、第２の回転軸を中心として、第２の角度によって画定され、
前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間、および前記第１の手術器具と前記第２の手術器具との間の空間分離を維持するステップは、前記第１の角度が、前記第２の角度未満であるように、前記第１のデバイスの回転配向および前記第２のデバイスの回転配向を制御するステップを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のデバイスは、略半円形トラックに取り付けられた第１の搬器および第２の搬器を含み、
前記第１の搬器および前記第２の搬器のうちの少なくとも１つは、前記第１の手術器具に取着されるように構成され、
前記略半円形トラック上の第１の搬器の第１の位置は、第１の角度によって画定され、
前記略半円形トラック上の第２の搬器の第２の位置は、第２の角度によって画定され、
前記第１のデバイスを位置付けるステップは、前記第１の角度および前記第２の角度を制御することによって、前記第１の搬器と前記第２の搬器との間の空間分離を維持するステップを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のデバイスは、前記第１の遠隔運動中心と前記第２の遠隔運動中心との間の距離より大きい直径を有する、第１の部分を含み、
前記第２のデバイスは、前記第１のデバイスの第１の部分を取り除くように、オフセットされる第２の部分を含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスを位置付けるステップは、前記前記第１のデバイスと関連付けられた第１の遠隔運動中心と前記第２のデバイスと関連付けられた第２の遠隔運動中心との間において、２センチメートル以下の距離を維持するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
顕微手術のためのシステムであって、
第１のアセンブリおよび第２のアセンブリを備え、それぞれ、
平面遠隔運動中心デバイスであって、手術器具の軸が、遠隔運動中心を通過する一方で、前記平面遠隔運動中心デバイスの回転配向に基づいて画定される平面領域内に残留するように、前記平面遠隔運動中心デバイスに取着された手術器具の運動を制約するように構成される、デバイスと、
回転デバイスであって、前記平面遠隔運動中心デバイスに取着され、前記回転デバイスの回転軸が、前記遠隔運動中心を通過するように、構成され、前記平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、回転軸を中心として画定される、デバイスと、
を含み、
前記第１のアセンブリおよび前記第２のアセンブリは、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心と前記第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離が、２センチメートル以下となるように、位置付けられるように構成される、システム。
【請求項２】
前記第１のアセンブリは、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部が、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされるように、前記第２のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のアセンブリは、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部および前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの少なくとも一部が、反対方向にオフセットされるように、前記第２のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のアセンブリは、前記第１のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部が、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされるように、前記第２のアセンブリに隣接して位置付けられるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部は、前記第２のアセンブリの回転デバイスの回転軸から、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸までの方向に、前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸からオフセットされる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のアセンブリの回転デバイスは、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心と前記第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離より大きい直径を有する、モータを含み、
前記第１のアセンブリの回転デバイスの少なくとも一部は、シャフトを含み、前記シャフトは、前記モータを収容するようにオフセットされる、
請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスは、略半円形トラックに取り付けられた搬器を含み、
前記搬器は、前記手術器具を含む、複数の手術器具に取着されるように構成され、
前記複数の手術器具はそれぞれ、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心を通過するように制約される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の手術器具は、光源、レーザプローブ、注入カニューレ、および硝子体切除器のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向および前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向を制御することによって、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスと前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスとの間の空間分離を維持する、コントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸を中心とする前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、第１の角度によって画定され、
前記第２のアセンブリの回転デバイスの回転軸を中心とする前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向は、第２の角度によって画定され、
前記コントローラは、前記第１の角度が、前記第２の角度未満であるように、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向および前記第２のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスの回転配向を制御する、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスは、略半円形トラックに取り付けられた第１の搬器および第２の搬器を含み、
前記第１の搬器および前記第２の搬器はそれぞれ、前記第１のアセンブリの平面遠隔運動中心デバイスと関連付けられた遠隔運動中心を通過するように制約される、手術器具に取着されるように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記略半円形トラック上の第１の搬器の第１の位置は、第１の角度によって画定され、
前記略半円形トラック上の第２の搬器の第２の位置は、第２の角度によって画定され、
前記平面遠隔運動中心デバイスはさらに、前記第１の角度および前記第２の角度を制御することによって、前記第１の搬器と前記第２の搬器との間の空間分離を維持する、コントローラを含む、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のアセンブリおよび前記第２のアセンブリのそれぞれの回転デバイスは、前記第１のアセンブリの遠隔運動中心と前記第２のアセンブリの遠隔運動中心との間の距離未満の直径を有する、第１の部分を含み、
前記第１のアセンブリの回転デバイスの回転軸は、前記第２のアセンブリの回転デバイスの回転軸に略平行である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記平面遠隔運動中心デバイスは、前記手術器具を平行移動、回転、および作動させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
患者に取着されるように構成される、拘束装置であって、前記拘束装置の運動は、前記患者の運動に対応する、拘束装置と、
前記第１のアセンブリの遠隔運動中心および前記第２のアセンブリの遠隔運動中心が、前記患者の運動に対応して移動するように、前記拘束装置の運動に基づいて、前記第１のアセンブリおよび前記第２のアセンブリを移動させるように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
手術器具の運動を制御する方法であって、
前記第１のデバイスと関連付けられた第１の遠隔運動中心および前記第２のデバイスと関連付けられた第２の遠隔運動中心が、空間的に分離し、顕微手術のために接近して維持されるように、第１のデバイスおよび第２のデバイスを位置付けるステップと、
第１の手術器具を前記第１のデバイスに取着するステップであって、前記第１のデバイスは、前記第１の手術器具の軸が、前記第１の遠隔運動中心を通過するように、前記第１の手術器具の運動を制約する、ステップと、
第２の手術器具を前記第２のデバイスに取着するステップであって、前記第２のデバイスは、前記第２の手術器具の軸が、前記第２の遠隔運動中心を通過するように、前記第２の手術器具の運動を制約する、ステップと、
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスを回転させる一方で、前記第１のデバイスの第１の回転配向および前記第２のデバイスの第２の回転配向に基づいて、前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間、および前記第１の手術器具と前記第２の手術器具との間の空間分離を維持するステップと、
を備える、方法。
【請求項１７】
前記第１の回転配向は、第１の回転軸を中心として、第１の角度によって画定され、
前記第２の回転配向は、第２の回転軸を中心として、第２の角度によって画定され、
前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間、および前記第１の手術器具と前記第２の手術器具との間の空間分離を維持するステップは、前記第１の角度が、前記第２の角度未満であるように、前記第１のデバイスの回転配向および前記第２のデバイスの回転配向を制御するステップを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のデバイスは、略半円形トラックに取り付けられた第１の搬器および第２の搬器を含み、
前記第１の搬器および前記第２の搬器のうちの少なくとも１つは、前記第１の手術器具に取着されるように構成され、
前記略半円形トラック上の第１の搬器の第１の位置は、第１の角度によって画定され、
前記略半円形トラック上の第２の搬器の第２の位置は、第２の角度によって画定され、
前記第１のデバイスを位置付けるステップは、前記第１の角度および前記第２の角度を制御することによって、前記第１の搬器と前記第２の搬器との間の空間分離を維持するステップを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のデバイスは、前記第１の遠隔運動中心と前記第２の遠隔運動中心との間の距離より大きい直径を有する、第１の部分を含み、
前記第２のデバイスは、前記第１のデバイスの第１の部分を取り除くように、オフセットされる第２の部分を含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスを位置付けるステップは、前記前記第１のデバイスと関連付けられた第１の遠隔運動中心と前記第２のデバイスと関連付けられた第２の遠隔運動中心との間において、２センチメートル以下の距離を維持するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１３−５１７０６８（Ｐ２０１３−５１７０６８Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４９１４０（Ｐ２０１２−５４９１４０）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１４０５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８８４００
【国際公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（５０６１１５５１４）ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア (87)
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１４０５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８８４００
【国際公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（５０６１１５５１４）ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア (87)
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