JP2018529468A - 無制限ロールを付与するハンドル機構 - Google Patents

Abstract

機器の遠位端部のエンドエフェクタに無制限のロールを付与するハンドルを有する機器。例えば、記載されるのは、長形ツールフレームとエンドエフェクタとハンドルとを有する医療機器であり、ハンドルは、第１部分と、第１部分に対してロール回転を行う第２部分と、制御入力に接続される第１部分の中のプッシュロッドと、第２部分とともに回転するが、使用者が制御入力を操作した時にプッシュロッドにより軸方向に駆動される第２部分の中のシャトルボデーとを含む。機器は、使用者の腕でのピッチ、ヨー、又はロールの自由度を一つ以上可能にする近位の手首／前腕装着部を含みうる。ハンドルはツールフレームに対して屈曲し、この屈曲がエンドエフェクタに伝達されうる。エンドエフェクタはジョーアセンブリでありうる。
【選択図】 図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１０月２日に出願されて参照により全体が援用される「ハンドル回転機構」の名称の米国仮特許出願第６２／２３６，８３５号の優先権を主張する。

本出願は、「遠隔アクセスツールの装着装置」の名称で２０１６年４月１５日に出願された米国特許出願第１５／１３０，９１５号にも関連しており、同出願は、２０１５年４月１５日に出願された（「遠隔アクセスツールの前腕装着装置」の名称の）米国仮特許出願第６２／１４７，９９８号と、２０１５年１０月２日に出願された（「遠隔アクセスツールの前腕装着装置」の名称の）米国仮特許出願第６２／２３６，８０５号の優先権を主張していた。本出願は、２０１６年２月２５日に出願されて「回転運動が分離される並列運動機構」の名称である米国特許出願第１５／０５４，０６８号に関連し、同出願は、２０１４年１月２８日に出願されて「最小アクセスツール」の名称である米国特許出願第１４／１６６，５０３号と、２００９年４月１３日に出願されて現在は特許第８，６６８，７０２号である米国特許出願第１２／９３７，５２３号の継続出願である公報第ＵＳ−２０１４−０１４２５９５−Ａ１号の優先権をＣＩＰ（一部継続出願）として主張し、これは２００８年４月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／０４４，１６８号の優先権を主張していた。これらの特許及び特許出願の各々は、参照により全体が援用される。

参照による援用
本明細書で言及されるすべての公報及び特許出願は、個々の公報又は特許出願の各々が参照により援用されると明確かつ個別に指摘されている場合と同じ程度に、参照によりその全体が援用される。

ここに記載されるのは、入力部又はハンドルの為の回転機構とこれらを使用する装置及び用途である。例えば、ここに記載されるのは、無制限回転機構を備えるハンドル（「無制限ロールハンドル」）と、これらを使用する最小侵襲手術ツール及び遠隔アクセスツールの為の装置である。

無制限（「無限」）回転機構を備えるハンドルが組み込まれた幾つかの遠隔アクセスツール及び最小侵襲手術ツールは、例えば特許文献１が周知である。同出願では、例えば、近位ハンドルとツールフレーム／ツールシャフトと遠位エンドエフェクタ（ＥＥ）とで主に構成される腹腔鏡検査ツールが記載されている。これらの腹腔鏡検査機器の幾つかでは、エンドエフェクタをツールシャフト軸線で回転させる為に（つまりエンドエフェクタのロール回転を付与する為に）、使用者は自身の中心軸線でハンドルを回転させなければならない。ハンドルは公称条件では（つまりロール回転の前には）使用者の手、手のひら、及び／又は指に嵌着又は適合しうるが、ロール回転の間及び後には使用者の手に嵌着／適合し続けなくなる。事実、ハンドルは回転中に機器を保持する手のエリアと衝突し始め、一般的にはロール回転の量を制限する、及び／又は、エンドエフェクタで最大のロール回転を達成する為に外科医の手の中でハンドルの再配置を必要とする。故に、これらの機器の多くは片手か両手で操作する必要がある、或は制限量のロールを超えて単一方向でロールを続けるには操作中に使用者の手の中で機器を再配置する必要がありうる。再配置のプロセスは通常、ツールシャフト／フレームとハンドルとの間での入力ジョイント／機構へのアクセスの損失と、ハンドルと手の境界面での人間工学的性質の損失とを結果的に招く。公称条件で使用者の手、手のひら、指、及び／又は親指により保持されるハンドルの固定部分と、使用者の指及び／又は親指により中心軸線で固定部分に対して回転されるロール部分との間にハンドルの回転ジョイントを設けることにより、回転の制限及び人間工学的性質の低下という課題に対処する為の試みが行われている。この方式での機器のロール回転は、一部には、ロール部分（例えばダイヤル、ハンドルダイヤル、回転ダイヤル、その他）に対して固定部分をロール回転させる時には操作ケーブルその他を含む内部ケーブルの曲折が結果的に生じる為、これらの試みの成功はごく限定されている。ロール回転運動に関する限り、ハンドルの固定部分は固定状態と定義される。この固定部分は使用者の手に沿って動いて他の自由度（例えば屈曲性腹腔鏡検査機器でのピッチ及びヨー回転）を付与しうる。

固定部分とロール部分とがハンドルアセンブリに組み込まれるこれらの機器は、屈曲性又は非屈曲性でありうる。幾つかの非屈曲性機器では、ハンドルとツールシャフトとが剛性接続され、ハンドル全体の回転がツールシャフト及びエンドエフェクタの回転を起こしうる。他の非屈曲性機器では、ハンドルとトールシャフトとが剛性接続されてハンドルはダイヤルを装備し、ダイヤルはエンドエフェクタに接続されて、ツールシャフトを経由するロール伝達部材を介してエンドエフェクタの回転を起こす。さらに、腹腔鏡検査機器は一層複雑になっており、課題の多い腹腔鏡検査処置に対応したものとなっている。腹腔鏡検査ツールは現在、ツールシャフトとハンドルとの間の入力ジョイントにより駆動されうる屈曲性エンドエフェクタを含みうる。屈曲性エンドエフェクタにより外科医は、入力ジョイントでツールシャフトに対してハンドルを屈曲させることによりエンドエフェクタでのロール回転の軸線を変えることができる。このような機器のハンドルはツールシャフトに剛性接続されないが、代わりに、概して二つの屈曲自由度、例えばヨー回転とピッチ回転を可能にする入力ジョイントを介して接続され、ロール回転を拘束する（その為これを伝達する）。幾つかの屈曲性機器では、エンドエフェクタの回転はハンドルのダイヤル部分の回転を介して伝達され、これはさらにツールシャフトの回転を介してエンドエフェクタへロールを伝達する。ここでツールシャフトは入力屈曲ジョイントを介してハンドルに接続されてヨー及びピッチ自由度を付与するが、ハンドルからツールシャフトへロール回転を伝達する。同様に、ツールシャフトのロール回転は出力屈曲ジョイントを介してエンドエフェクタへ伝達される。このような機器構成の一例は、Ｎｏｖａｒｅ^ＴＭが販売する屈曲性機器（特許文献１）である。他の屈曲機器では、ハンドルのダイヤル部分の回転から、入力屈曲ジョイントとツールシャフトと出力屈曲ジョイントとの運動を介してではなく別々のロール伝達部材を介してエンドエフェクタへロールが直接伝達されるように、屈曲伝達とロール伝達とが分離される。このロール伝達部材はねじり剛性を有してロール回転を伝達しうる。このロール伝達部材は、入力屈曲ジョイント及び／又はツールフレーム／ツールシャフトを経由してもしなくてもよい。このような機器構成の一例は、Ｃｏｖｅｄｉｅｎ^ＴＭが販売する屈曲性機器（特許文献２）である。上述の構成の幾つかの屈曲機器は、自身の中心軸線でのハンドルダイヤルの回転により生じる屈曲エンドエフェクタの無制限ロール性能を付与する。

一般的に、これらの屈曲性ツールが提供しうる巧緻性の向上により、エンドエフェクタ、ゆえにハンドルが屈曲する時の、ハンドル、ゆえにエンドエフェクタのロール回転に対する抵抗増大との兼ね合いが生じる。エンドエフェクタの屈曲とともにロール回転を実施する間に、エンドエフェクタ操作（例えば、可動部分に対して動かないエンドエフェクタの基準部分に対するエンドエフェクタの可動部分の開口及び閉止）を行うハンドル入力レバーが係合した時には、この抵抗がさらに実証されうる。ツールシャフトの端部にジョーを有するエンドエフェクタの開口／閉止を操作するハンドル入力レバーの係合により、一般的に、互いに境界面接続して回転を可能にする、使用者に保持されるハンドルの固定部分とハンドルの回転部分（ダイヤル）との間には高い負荷が発生する結果が生じる。これらの独立ボデーの間の負荷が高いことによる結果は一般的に、ロール回転に対する摩擦抵抗の上昇であり、これはハンドルで技巧的な回転入力を使用してエンドエフェクタロール回転を制御する外科医の能力を制限する。高いジョー開口／閉止操作負荷は一般的に、ハンドル入力部から、鋼製ケーブルや鋼製ワイヤ等、又はモノフィラメント鋼やニチノールロッド等のような伝達部材により伝達される。これらのタイプの伝達部材は、器具の遠隔側へ負荷を伝えるように充分に機能するが、屈曲を付与する際の複雑性や、このような機器のエンドエフェクタへのロール及び操作機能性とともに、これらの機能性を満たす特徴を取り入れる為の狭い容積内での動作の為、上述した機能性を付与することのできる構造要件を満たすジョイント及びボデーを取り入れることが課題である。課題の一つは、ハンドルからからエンドエフェクタへのロールの伝達であって、同時に、ハンドルからエンドエフェクタへエンドエフェクタの操作を伝達することでありうる。

ここに記載されるのは、これらの問題に対処しうる無制限ロール機構を備えるハンドルを含む装置（例えば機構、機器、ツール、機械、システム等）である。

国際公開第２００７／１４６８９４号 米国特許第８６０３１３５号

ここに記載されるのは、ハンドルの一部分の、ハンドルの別の部分に対して無制限（例えば「無限」）のロールを付与するハンドル（ハンドルアセンブリとも呼ばれる）を含んでこのロールを有利な方式でエンドエフェクタに伝達する装置（機構、器具、機器、ツール、システム等を含む）である。ここに記載される無制限ロール機構は、ハンドルとツールフレーム（ツールシャフトであるかツールシャフトを含む）とエンドエフェクタアセンブリとを含む装置の一部でありうる。幾つかの変形例において、装置は、機器の遠位端部でエンドエフェクタ屈曲ジョイントを介してツールフレームに対して屈曲されうるエンドエフェクタアセンブリ（又は単にエンドエフェクタ）を含みうる。エンドエフェクタの屈曲は、ハンドルとツールフレームとの間を含む機器の近位端部で入力屈曲ジョイント（入力ジョイント）により制御されうる。これらの装置のいずれかにおいて、ツールフレームはアーム装着部（例えば前腕装着部）を介して使用者の腕（例えば手首、前腕等）と境界面接続されるが、使用者の手（手のひら、指、親指等）はハンドルと境界面接続される。アーム装着部は、使用者の腕とツールフレームとの間で一つ以上の自由度（例えばピッチ、ヨー、ロール）を可能にするジョイント（例えばベアリング）によりツールフレームに接続されうる。これらの装置のいずれかにおいて、エンドエフェクタは、エンドエフェクタジョー操作部材を介してエンドエフェクタの出力操作を引き起こすハンドルの入力制御部により操作（例えば開口／閉止）されうる少なくとも一つの可動部分（例えば可動ジョー）を有しうる。これらの装置の幾つかにおいて、ジョー操作伝達部材は、ハンドルの入力制御部により引かれるとエンドエフェクタ操作（つまりジョー閉止操作）を引き起こす張力／圧縮部材でありうる。張力／圧縮部材のいずれかである同じか異なるジョー操作伝達部材は、先行の操作を行わずにエンドエフェクタ操作（つまりジョー開口操作）を引き起こすのに使用されうる。これは、エンドエフェクタ操作の一部としてのプル（第１操作）−プル（第２操作）動作、又はプル（第１操作）−プッシュ（第２操作）動作、又はプッシュ（第１操作）−プル（第２操作）動作につながる。

概して、ここに記載される無制限ロールハンドルは、無制限回転ハンドル、又は無制限回転ハンドル装置、又は無制限ロールハンドル装置その他とも呼ばれる。概して、ハンドルの固定部分は、ハンドルシェル、又は人間工学的ハンドルシェル、又はハンドルボデー、又はハンドルの第１部分その他とも呼ばれる。概して、ハンドルの回転部分は、回転部分、又は回転ダイヤル、又は回転部分、又はダイヤル、又はハンドルの第２部分その他とも呼ばれうる。概して、ハンドルアセンブリの入力制御部は、制御部、又は入力レバー、又はエンドエフェクタ制御部、又は入力レバー制御部その他とも呼ばれる。

これらの無制限ロールハンドルは、ケーブル（鋼、タングステン等）、鋼製ワイヤ等、又はモノフィラメント鋼やニチノールロッド等を包含するエンドエフェクタ操作伝達部材を使用して、ハンドルの第１部分（例えばハンドルボデー）の入力制御部により遠位エンドエフェクタの操作（例えばエンドエフェクタジョーの開口及び閉止）を可能にして、エンドエフェクタ操作の停止や中断を伴わずにハンドルからの操作を伝達できる。この操作は、他の運動、すなわちエンドエフェクタ屈曲及びエンドエフェクタロール回転から独立して、又は並列的に、又は無関係に起こりうる。

例えば、エンドエフェクタがジョーアセンブリである時には、基部エンドエフェクタ部分（第１エンドエフェクタ部分）に対して可動である一つ又は二つの可動ジョー（第２及び第３エンドエフェクタ部分）を含みうる。幾つかの変形例において、ジョーアセンブリのジョーの一方は、基部エンドエフェクタ部分の一部である（又はこれに剛性装着される）。一つ以上の可動ジョーは、ハンドルのシャトル部分に接続されるジョー操作伝達部材により動かされうる。このエンドエフェクタアセンブリでのジョーの開口／閉止動作は、ハンドルの可動ボデー（レバー、ボタン、スライダ等）でありうるエンドエフェクタ制御部により制御されうる。ゆえに、ここに開示されるのは、エンドエフェクタアセンブリの対応の回転を含む装置の一部であって、ハンドルのエンドエフェクタ制御入力部からエンドエフェクタの操作（例えば開口／閉止動作）を伝達できる無制限ロール回転機構である。

ここに記載される装置は、医療機器（例えば、腹腔鏡、内視鏡等の最小侵襲機器を含む手術機器）その他を限定的でなく含む何らかの用途での使用の為に構成されうる。例えば、記載される屈曲性無制限ロールハンドル機構は、ツールシャフト軸線での技巧的な回転とツールシャフト及び／又はエンドエフェクタの操縦又は屈曲を必要とする遠隔アクセスツールの一部として使用されうる。概して、ここに記載される装置は多様な目的について有用でありうる。

ここでさらに詳しく記載されるように、これらの装置のいずれも、一緒に結合されて互いに対する特定の回転及び／又は並進自由度を付与し、使用者の手に保持されるベース部分（ここではパームグリップ、ハンドグリップ、グリップ部分その他と呼ばれる）と、パームグリップを保持するのと同じ手の指（親指を含む）により操作されうる回転部分（ここではノブ、ダイヤル、フィンガダイヤル、回転ダイヤル等と呼ばれる）となる多数の部分又はボデーを有するハンドルを含みうる。幾つかの変形例において、ハンドルは、ハンドルアセンブリ、ハンドル機構、無制限ロールハンドル、無限ロールハンドル、その他と呼ばれうる。幾つかの変形例において、ハンドルは、相互接続される四つのコンポーネント（又はボデー）と、エンドエフェクタを操作するレバー、ボタン、ダイヤル、又は他の制御部のようなエンドエフェクタ制御入力部とを含む。ハンドルを形成する四つの相互接続ボデーは、第１ハンドル部分（例えばパームグリップ）と、第２ハンドル部分（例えばフィンガダイヤル）と、プッシュロッド（一般的に第１ハンドル部分の内部）と、シャトルボデー（一般的に第２ハンドル部分の内部）とを含みうる。プッシュロッドは一般的に剛性部材であり、代替的にプルロッドと呼ばれうる。シャトルボデーは一般的に、エンドエフェクタ制御入力部の操作をエンドエフェクタへ伝達する為の伝達ケーブルのようなエンドエフェクタ操作伝達部材の一部分に接続される（又はこれを含む）。

例えば、無制限ロールハンドル機構として構成されるハンドルは、パームグリップとして構成される外側近位ボデーである第１ハンドル部分を含みうる。総称的に、このボデーは、ハンドルボデーＡ（「ＨボデーＡ」）と呼ばれる。ハンドルは、外側遠位ボデーとして構成される第２ハンドル部分も含み、これは総称的にハンドルボデーＢ（「ＨボデーＢ」）と呼ばれる。これら二つのボデーは、追加特徴が存在しうる確立ジョイントを備える独立ボデーと考えられうる。これら二つのボデーの間のジョイントでは、リブ、表面、エッジ、ワッシャ、ブシュ、ベアリング、潤滑油等のような特定の幾何学的特徴が存在し、これらは幾つかの自由度を提供しながら他を拘束する。外側ボデーのジョイントの内側には二次的なボデー対が横断する。これらの二次的ボデーは、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間のジョイントの近位又は遠位の部分を有しうる。二次的ボデーの一方は総称的に、ハンドルボデーＣ又は「ＨボデーＣ」と呼ばれ、例えばハンドルボデーＡに接続される部分を有する近位プッシュロッドであり、他方の二次的ボデーは、ハンドルボデーＤ又は「ＨボデーＤ」と総称的に呼ばれ、例えばハンドルボデーＢに接続される部分を有する遠位シャトルでありうる。同様に、互いに対する、また二つの外側ボデーに対する内側二次ボデーのいずれかの間のジョイントは、幾つかの自由度を提供する一方で他は拘束するように機能しうるリブ、表面、エッジ、ワッシャ、ブシュ、ベアリング、潤滑油等のような特定の幾何学的特徴も包含しうる。拘束度と自由度とを示すこの４ボデー構造の概説が、図１に図示されている。図１に総称的に示されているもののような４ボデー無制限ロールハンドルは、例えば屈曲性腹腔鏡検査器具の一部として組み込まれうる。（内科医、医師、外科医等のような）使用者はハンドルを保持し、ハンドル回転機構の遠位又は近位のジョイントを通して（ピッチ／ヨー運動を生じる）屈曲入力を印加しうる。この屈曲入力（ピッチ／ヨー）ジョイントは、ハンドルをツールフレーム／ツールシャフトに接続しうる。この屈曲入力は、屈曲伝達部材を介して機器の遠位端部で屈曲出力ジョイント（ピッチ／ヨー）に伝達されうる。この屈曲出力ジョイントは、ツールシャフト／ツールフレームをエンドエフェクタ又はエンドエフェクタアセンブリに接続しうる。この伝達部材は、（エンドエフェクタアセンブリの近位の）屈曲入力ジョイント及び出力屈曲ジョイントに接続される。そして、軸線１でのハンドルの第１部分である近位外側ボデー（ハンドルボデーＡ）に対する第２部分又はダイヤルボデー（ハンドルボデーＢ）の回転により、外科医はエンドエフェクタをその中心／ロール軸線（軸線２）で回転させる。近位外側ボデー（ハンドルボデーＡ、例えばパームグリップ）を自分の手のひらで保持して（ベースとして）、使用者は、親指と人差し指との間の技巧的な回し動作により、遠位外側ボデー（例えばハンドルボデーＢ、例えば回転ダイヤル）を回転させる。図１に提示されているハンドルボデーＡ（第１部分）とハンドルボデーＢ（第２部分）との間の回転ジョイントは、摩擦を軽減するように機能し、例えば、第１軸線（例えば図１の軸線１）での並進をハンドルボデーＣからハンドルボデーＤへ伝えてハンドルの張力／圧縮（ジョー閉止／開口）伝達部材に力を発生させることにより、使用者がジョー閉止の操作も選択した時に、さもなければ発生しうる強固な抵抗から使用者を解放しうる。以下でさらに詳細に記載及び図示されるように、ハンドルのエンドエフェクタ入力制御部を使用者が操作すると、この運動は、ハンドルの伝達機構を介してハンドルボデーＡについての第１軸線上でのハンドルボデーＣの並進に伝達される。ハンドルボデーＣの並進はさらにハンドルボデーＤの並進に伝達され、これはエンドエフェクタ操作伝達部材を介してエンドエフェクタに伝達される。伝達が起こっている間には、ハンドルボデーＢとハンドルボデーＤとの間のキー接続又は拘束ジョイントの為に、外科医は、エンドエフェクタ操作伝達部材をねじることなくハンドル回転機構を時計方向又は反時計方向に無限に回転できる。

ハンドルとツールシャフトとの間の屈曲性入力ジョイントのような屈曲性ジョイントとともにハンドルが使用される変形例において、屈曲性入力ジョイントは、並列運動（Ｐ−Ｋ）ジョイント（例えば米国特許出願第２０１３／００１２９５８号と米国特許第８，６６８，７０２号）及び／又は仮想中心（ＶＣ）ジョイント（例えば米国特許第５，９０８，４３６号）又は並列運動仮想中心ジョイント（米国特許第８，６６８，７０２号）又は直列運動（Ｓ−Ｋ）ジョイント（例えば米国特許第８，４６５，４７５号，第５，７１３，５０５号）、又は直列運動と並列運動ジョイントの組み合わせでありうる。ここに記載される無制限ロールハンドルは、屈曲して、例えばハンドルとツールフレーム（例えばツールシャフト）の間に屈曲性入力ジョイントを有する装置には特に有用でありうる。ここで、伝達ケーブル（ロープ、編組ケーブル等のように圧縮、ねじり、曲げの順応性を持つ）は、効果的なエンドエフェクタ操作伝達部材及び／又はエンドエフェクタ屈曲部材でありうる。これら高順応性の伝達部材は、狭い曲げ半径でも曲げられて効果的な伝達を行うことが可能である。ねじり剛性を持つが曲げの順応性を備えるワイヤも、上述した二つの伝達のいずれかの為に、及び／又は、エンドエフェクタ回転伝達の為に使用されうる。屈曲伝達部材、ロール伝達部材、そしてエンドエフェクタ操作伝達部材は個別のボデーであるか、二つ又は三つで一つのボデーに組み合わされて予定の伝達を実施しうる。伝達部材は、多様な経路を通ってそれぞれのジョイントを連結する。例えば、屈曲伝達部材はツールフレーム（例えばツールシャフト）のボデーを経由するか、ツールシャフトのボデーの外側を経由する。

上述したように、ここに記載される装置のいずれかは、装置の近位端部領域が使用者の腕／前腕に接続されるように、無制限ロールハンドルとアーム（例えば前腕）装着部とを含みうる。これらの装置は、使用者の腕に剛性結合される（例えば装置と使用者の腕との間に自由度を有していない）時には、装置の制御向上を可能にするが、アーム装着部が、ロール、ピッチ、及び／又はヨー自由度のうち一つ以上など、ツールフレームと使用者の腕との間に一つ以上の自由度を可能にする際には、特に有用でありうる。

例えば、ここに記載されるのは、前腕装着部分を近位端部に有する長形ツールフレームであってツール軸線を有する長形フレームと、長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、エンドエフェクタに無制限ロールを付与するハンドルであって、第１ハンドル部分と、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが第１軸線上での第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、第１ハンドル部分に対する第１軸線での並進自由度を一つ有するが第１ハンドル部分に対する第１軸線上での回転拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合されて完全又は部分的に第１ハンドル部分の中にあるプッシュロッドと、完全又は部分的に第２ハンドル部分の中にあるシャトルボデーであって、プッシュロッドに対する第１軸線での回転自由度を一つ有するがプッシュロッドに対する第１軸線上での並進拘束を受けるようにプッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するように第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、機構又は他の伝達システムを介してプッシュロッドに結合されて第１軸線上でプッシュロッドを並進させるように構成される第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力であって、第２ハンドル部分の回転の結果としてエンドエフェクタが中心軸線で回転するように第１軸線での第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタに伝達される、エンドエフェクタ制御入力とを含むハンドルと、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフであって、ツールフレームの前腕装着部分に結合されるように構成されるカフを包含する医療機器を含む装置である。幾つかの事例では、シャトルボデーは完全に第２ハンドル部分の外側にある。

前腕装着部分及び／又はカフは、カフ（一般的には使用者の腕に剛性装着される）と前腕装着部分との間に一つ以上の自由度を与えるように構成されうる。例えば、機器は、ツールフレームの前腕装着部分とカフとの間のジョイントを含み、ジョイントは、カフとツールフレームの前腕装着部分との間に一つ以上の回転自由度を付与するように構成される。ジョイントはベアリング（例えば、相対運動をピッチ、ロール、ヨーなど一つ以上の所望の運動に拘束する機械要素）であり、可動部品の間の摩擦を軽減しうる。例えば、機器は、ツールフレームの前腕装着部分とカフとの間に一つ以上のジョイントを含み、一つ以上のジョイントは、ツール軸線に対するロール自由度と、ピッチ自由度と、カフとツールフレームの前腕装着部分との間のヨー自由度のうち一つ以上を付与するように構成される。

概して、カフは、使用者の腕（例えば、前腕）に固定装着されうるようにストラップ及び／又は固定部を含みうる。これは、使用者の前腕に装着されうるように前腕装着部分から取り外し可能であって、ツールフレームの前腕装着部分にスナップ又は他の形で装着されうる。

概して、第２ハンドル部分と第１ハンドル部分との間の無制限ロールがエンドエフェクタへ伝達されうる。上述したように、第２ハンドル部分と第１ハンドル部分との間のロールは、ツールフレームとは別の伝達部材によって伝達され、ツールフレームの周り又は中を経由しうる。例えば、第２ハンドル部分とエンドエフェクタとの間に延在する回転伝達部を通して、第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタに伝達されうる。代替的に、幾つかの変形例において、ツールシャフトは第２ハンドル部分と第１ハンドル部分との間でロールを伝達する。例えば、第２ハンドル部分と第１ハンドル部分との間のロールがツールフレームにより装置の遠位端部のエンドエフェクタへ伝達されるように、第２ハンドル部分又は第１ハンドル部分がツールシャフトに剛性接続されうる。概して、第２ハンドル部分と第１ハンドル部分との間の無制限ロールは二つの間で相対的であり、このロールの為の伝達部材は第２ハンドル部分と第１ハンドル部分のいずれかに接続されるが、これは主に第２ハンドル部分（例えばハンドルの遠位領域のノブ又はダイヤル）に結合されているものとして図示されている。例えば、長形ツールフレームが第２ハンドル部分に対して回転拘束されるように長形ツールフレームが第２ハンドル部分に結合されて、エンドエフェクタが長形ツールフレームに対して回転拘束されるようにエンドエフェクタが長形ツールフレームに結合される為、第２ハンドル部分（例えばノブ又はダイヤル）の回転がエンドエフェクタへ伝達されうる。

上述のように、ここに記載される装置のいずれかは、ハンドルとツールフレームとの間の入力ジョイントを含みうる。例えば、これらの装置のいずれかは入力ジョイントを含み、入力ジョイントは、ピッチ回転軸線でのハンドルとツールとの間のピッチ自由度と、ヨー回転軸線でのハンドルとツールとの間のヨー自由度とを付与する。この入力ジョイントは、並列運動入力ジョイント、又は直列運動入力ジョイント、又は並列及び直列運動入力ジョイントの組み合わせでありうる。例えば、これらの機器のいずれかは、ハンドルとツールフレームとの間の入力ジョイントと、ツールフレームとエンドエフェクタとの間の出力ジョイントとを含み、入力ジョイントはピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含し、さらに、ピッチ運動経路とヨー運動経路とは独立しており、ハンドルとツールフレームとの間に並列結合され（並列運動入力ジョイントを形成し）、ピッチ運動経路は、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのピッチ運動を符号化するが、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのヨー運動を符号化することはなく、またヨー運動経路は、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのヨー運動を符号化するが、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのピッチ運動を符号化することはない。代替的に、ピッチ運動経路とヨー運動経路とは（直列運動入力ジョイントとして）直列に配設されうる。しかし、ここに記載されるように、一つ超の自由度の回転軸線（例えばピッチとヨー、ピッチとロール、ヨーとロール、ピッチとヨーとロール等）を有する入力ジョイントを含む機器のいずれかは、２本以上の回転軸線が、使用者により機器が操作される時に使用者の手首の中にある仮想回転中心を含めてハンドルの後方（近位）に位置する中心又は回転（例えば仮想回転中心）で交差するように構成されうる。例えば、ピッチ回転軸線とヨー回転軸線とは、ハンドルの近位にある回転中心で交差しうる。

多数の（例えばピッチ及びヨー）自由度を有する入力ジョイントを含む変形例のいずれかでは、運動（例えばピッチ運動、ヨー運動）を出力ジョイントそしてエンドエフェクタへ伝達するのに一つ以上の伝達部材が含まれうる。例えば、機器は、入力ジョイントから出力ジョイントまで延在するピッチ伝達部材及びヨー伝達部材を含み、ピッチ伝達部材は入力ジョイントのピッチ回転を、ヨー伝達部材はヨー回転を、出力ジョイントの対応の回転へ伝達する。

上述のように、適切なエンドエフェクタが使用されうる。エンドエフェクタは、動いても動かなくてもよい把持ジョー（又は単にジョー）を有しても有していなくてもよい。例えば、エンドエフェクタは、繊細な組織を拡開する柔らかい端部（解剖器具）、又はカメラ、又はレーザポインタを有しうる。その為、エンドエフェクタアセンブリ又はエンドエフェクタボデーは、エンドエフェクタジョー、又はジョー、又はエンドエフェクタその他と呼ばれうる。エンドエフェクタは、一つ以上の可動ジョー、一つ以上の固定ジョー（可動ジョーに対して固定）、及びエンドエフェクタ操作に必要とされる他のボデーも有しうる。幾つかの例では、開口及び閉止するジョーを含むジョーアセンブリとしてエンドエフェクタが構成されうる。ハンドルのエンドエフェクタ制御入力は、例えば、ハンドルを保持するのと同じ手の、使用者の親指を含む使用者の１本又は複数の指により操作されうる。例えば、これらの機器のいずれかは、エンドエフェクタ制御入力の操作がジョーアセンブリを開口又は閉止するようにジョーアセンブリとして構成されるエンドエフェクタを含みうる。エンドエフェクタ制御入力が操作されるとジョーを開口又は閉止状態に保つ（例えば、エンドエフェクタ制御入力を操作し続ける）。例えば、エンドエフェクタ制御入力がハンドルのトリガ又はレバーである時には、トリガ又はレバーを押さえるとジョーを閉止状態に保つのに対して、トリガ又はレバーを解除するとジョーを開放／開口しうる。

エンドエフェクタは概して、一緒に結合されて部品の間の相対運動を可能にする多数の部分を有するアセンブリとして構成されうる。例えば、エンドエフェクタは、第１エンドエフェクタ部分に可動結合される第２エンドエフェクタ部分を含み、装置（例えば機器）はさらに、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対して第１軸線での回転位置にある時にハンドルのエンドエフェクタ制御入力の操作が第２エンドエフェクタ部分を第１エンドエフェクタ部分に対して動かすように、シャトルボデーを第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブルを含みうる。上述のように、伝達ケーブルは、圧縮とねじりと曲げの順応性を持つロープ又は編組材料でありうる。

エンドエフェクタ制御入力部は、一般的には第１ハンドル部分に位置して使用者の指と親指のうち１本以上による操作の為に構成されるトリガ、レバー、又はボタンを限定的ではなく含む適切な制御部でありうる。このエンドエフェクタ制御入力部は、エンドエフェクタ制御入力を受け取ってプッシュロッド（ハンドルボデーＣ）の並進を第１軸線上で出力する入力伝達機構を介してプッシュロッド（ハンドルボデーＣ）に接続されうる。

例えば、無制限ロールハンドルを有する医療機器は、前腕装着部分を近位端部に有する長形ツールフレームであってツール軸線を有する長形フレームと、長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、無制限ロールをエンドエフェクタに付与するハンドルであって、第１ハンドル部分と、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが第１軸線上での第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、第１ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、プッシュロッドに対する第１軸線での回転自由度を一つ有するがプッシュロッドに対する第１軸線上での並進拘束を受けるようにプッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するように第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、プッシュロッドに結合されて第１軸線上でプッシュロッドを並進させるように構成される第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力であって、エンドエフェクタが第２ハンドル部分とともに回転するように第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタへ伝達されるエンドエフェクタ制御入力とを含むハンドルと、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフと、ツールフレームの前腕装着部分とカフとの間のジョイントであって、カフとツールフレームの前腕装着部分との間にロール自由度とピッチ自由度とヨー自由度のうち一つ以上を付与するジョイントであり、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対して第１軸線での回転位置にある時にハンドルのエンドエフェクタ制御入力の操作によりエンドエフェクタを操作するジョイントとを含む。

概して、これら装置のいずれかは、ハンドルアセンブリのシャトルボデー部分がハンドルのノブ／ダイヤル部分（例えば第２ハンドル部分）にキー接続されている無制限ロールハンドルを含みうる。ゆえに、第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第２ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように、シャトルボデーが第２ハンドル部分に結合されうる。上述のように、シャトルは、エンドエフェクタ制御入力（エンドエフェクタ操作伝達など）をエンドエフェクタに伝達する伝達部材に結合される構造を含む。

やはり記載されるのは、アーム装着部を含むか含まずに例えばハンドルとツールシャフトとの間で屈曲するように装置が構成される、無制限ロールハンドルを含む装置である。例えば、記載されるのは、長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、エンドエフェクタに無制限ロールを付与するハンドルであって、第１ハンドル部分と、第２ハンドルボデーが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが第１軸線上での第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、第１ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、プッシュロッドに対する第１軸線での回転自由度を一つ有するがプッシュロッドに対する第１軸線上での並進拘束を受けるようにプッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第２ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、プッシュロッドに結合されて第１軸線上でプッシュロッドを並進させるように構成される第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力であって、エンドエフェクタが第２ハンドル部分とともに回転するように第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタに伝達されるエンドエフェクタ制御入力部とを含むハンドルと、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するピッチ回転軸線でのハンドルの運動を符号化するように構成され、さらに出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するヨー回転軸線でのハンドルの運動を符号化するように構成されるハンドルとツールフレームとの間の入力ジョイントとを包含する医療機器であり、ピッチ回転軸線とヨー回転軸線とが回転中心で交差し、エンドエフェクタが出力ジョイントによりツールフレームに結合される。一般的に、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対する何らかの回転位置にある時に、ハンドルのエンドエフェクタ制御入力の操作によりエンドエフェクタを操作する。

上述したように、回転の中心はハンドルの後方にあり、例えば、使用者により装置が保持される時に使用者の腕又は手首の中になる仮想回転中心でありうる。これら装置のいずれかは、腕（前腕）装着部も含みうる。例えば、これら装置のいずれかは、ツールフレームの近位端部の前腕装着部分と、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフとを含み、カフはツールフレームの前腕装着部分に結合されるように構成される。前腕装着部は、ツールフレームの前腕装着部分とカフとの間のジョイントを含み、ジョイントは、カフとツールフレームの前腕装着部分との間に一つ以上の回転自由度を付与するように構成されている。

ハンドルとツールシャフトとの間の入力ジョイントはここではピッチ及びヨー入力ジョイントと呼ばれ、上記のようにピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含しうる。例えば、ピッチ運動経路とヨー運動経路とは独立していてハンドルとツールフレームとの間に並列結合され、ピッチ運動経路は出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのピッチ運動を符号化するが、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのヨー運動を符号化することはなく、ヨー運動経路は、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのヨー運動を符号化するが、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのピッチ運動を符号化することはない。

例えば、医療機器は、長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、エンドエフェクタに無制限のロールを付与するハンドルであって、第１ハンドル部分と、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが第１軸線上での第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、第１ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、プッシュロッドに対する第１軸線での回転自由度を一つ有するがプッシュロッドに対する第１軸線上での並進拘束を受けるようにプッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第２ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、プッシュロッドに結合されるとともに第１軸線上でプッシュロッドを並進させるように構成される第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力であって、エンドエフェクタが第２ハンドル部分とともに回転するように第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタに伝達されるエンドエフェクタ制御入力とを含むハンドルと、ハンドルとツールフレームとの間の入力ジョイントであって、ピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含する入力ジョイントを包含し、さらに、ピッチ運動経路とヨー運動経路とが独立していてハンドルとツールフレームとの間で並列結合され、ピッチ運動経路が、出力ジョイントへの伝達の為にピッチ回転軸線を中心とするツールフレームに対するハンドルのピッチ運動は符号化するが、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのヨー運動を符号化することはなく、ヨー運動経路が、出力ジョイントへの伝達の為にヨー回転軸線を中心とするツールフレームに対するハンドルのヨー運動を符号化するが、出力ジョイントへの伝達の為にツールフレームに対するハンドルのピッチ運動を符号化することはなく、ピッチ回転軸線とヨー回転軸線とが、ハンドルの近位にある回転中心で交差し、エンドエフェクタが出力ジョイントによりツールフレームに結合される。

これらの装置のいずれかは、無制限ロールハンドルと、腕（例えば前腕）装着部を含むか含まないジョーアセンブリとして構成される、及び／又は、屈曲性機器（例えばピッチ及びヨー入力ジョイントなどの入力ジョイントを含む）として構成されるエンドエフェクタとを含みうる。例えば、ここに記載されるのは、長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、エンドエフェクタへ無制限のロールを付与するハンドルであって、第１ハンドル部分と、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが第１軸線上での第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、第１ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、プッシュロッドに対する第１軸線での回転自由度を一つ有するがプッシュロッドに対する第１軸線上での並進拘束を受けるようにプッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第２ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、プッシュロッドに結合されて第１軸線上でプッシュロッドを並進させるように構成される第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力であり、エンドエフェクタが第２ハンドル部分ともに回転するように第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタに伝達され、第２エンドエフェクタ部分に可動結合される第１エンドエフェクタ部分を含むエンドエフェクタとを含むハンドルと、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対する第１軸線についての何らかの回転位置にある時にエンドエフェクタ制御入力の操作が第２エンドエフェクタ部分を第１エンドエフェクタ部分に対して移動させるようにシャトルボデーを第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブルとを含む医療機器である。上述のように、エンドエフェクタは、エンドエフェクタ制御入力部の操作がジョーアセンブリを開口又は閉止するように構成されるジョーアセンブリでありうる。例えば、第２エンドエフェクタ部分は、第１エンドエフェクタ部分に旋回ヒンジ接続されるジョー部材を包含しうる。ジョーアセンブリは、ハンドルのエンドエフェクタ制御入力の操作が第２及び第３エンドエフェクタ部分を第１エンドエフェクタ部分に対して移動させるように、第１エンドエフェクタ部分に旋回ヒンジ接続されて伝達ケーブルに結合される第３エンドエフェクタを含みうる。

上述したように、これら装置のいずれかは、ツールフレームの近位端部の前腕装着部分と、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフとを含み、カフは、ツールフレームの前腕装着部分に結合されるように構成される。装置はまた、ツールフレームの前腕装着部分とカフとの間のジョイントも含み、ジョイントは、カフとツールフレーム前腕装着部分との間に一つ以上の回転自由度を付与するように構成される。

例えば、医療機器は、長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、エンドエフェクタに無制限のロールを付与するハンドルであって、第１ハンドル部分と、第２ハンドルボデーが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが第１軸線上での第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、第１ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第１ハンドル部分に結合される第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、プッシュロッドに対する第１軸線での回転自由度を一つ有するがプッシュロッドに対する第１軸線上での並進拘束を受けるようにプッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、第２ハンドル部分に対する第１軸線上での並進自由度を一つ有するが第２ハンドル部分に対する第１軸線での回転拘束を受けるように第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、プッシュロッドに結合されるとともに第１軸線上でプッシュロッドを並進させるように構成されるエンドエフェクタ制御入力であって、エンドエフェクタが第２ハンドル部分とともに回転するように第２ハンドル部分の回転がエンドエフェクタに伝達され、第２エンドエフェクタ部分に可動結合される第１エンドエフェクタ部分を含むジョーアセンブリを包含するエンドエフェクタであり、第２エンドエフェクタ部分がジョー部材を包含するエンドエフェクタ制御入力とを含むハンドルと、第２ハンドル部分が第１ハンドル部分に対して第１軸線についての回転位置にある時にエンドエフェクタ制御入力の操作が第１エンドエフェクタ部分に対して第２エンドエフェクタ部分を移動させてエンドエフェクタのジョーアセンブリを開口又は閉止するように、シャトルボデーを第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブルとを含む。

ここに記載されるのは、ハンドルアセンブリ及び／又はエンドエフェクタアセンブリのボデーの間に一定の自由度及び拘束度が取り入れられる無制限ロール機構を備えるハンドルを含む為、屈曲（ピッチ／ヨー）、ロールとともにエンドエフェクタ操作の効率的な伝達が行われる装置（例えば、機構、機器、ツール、機械、システム等）である。この装置はまた、独立した伝達部材を利用することによりハンドルアセンブリ及び／又はエンドエフェクタアセンブリのボデーの間に一定の自由度及び拘束度が取り入れられうる。これらの伝達部材は、エンドエフェクタ屈曲伝達部材、エンドエフェクタロール伝達部材、及び／又はエンドエフェクタ操作伝達部材でありうる。これらの伝達部材は独立していても、様々な機能性の効率的な伝達に役立つならば二つ以上の独立伝達部材が組み合わされて単一の伝達部材のように作用してもよい。

発明の新規の特徴は、以下に続く請求項に詳しく提示される。本発明の特徴及び利点のより深い理解は、発明の原理が利用される例示的実施形態を提示する以下の詳細な説明を参照することで得られ、添付図面は以下の通りである。

結合されたコンポーネントの間の自由度及び拘束度を示す、四つの部品を有する無制限ロールハンドル（ハンドルアセンブリ）の拘束マップである。 ハンドルアセンブリを形成する四つのボデーの各境界面の属性を示す無制限ロールハンドルの概念モデルの概略図である。 方形スロットと方形キー特徴として示される例示的な無制限ロールハンドアセンブリの二つのボデー（例えばハンドルボデーＡとハンドルボデーＣ）の間での境界面の例を示す。 回転の拘束を生じるボデーの間の最小キー接続面を備える例示的な無制限ロールハンドルアセンブリの二つのボデー（例えばハンドルボデーＡとハンドルボデーＣ）の間の境界面の例を示す。 Ｄシャフトと対応のスロット特徴として示される例示的な無制限ロールハンドルアセンブリの二つのボデー（例えばハンドルボデーＡとハンドルボデーＣ）の間の境界面の例である。 無制限ロールハンドルアセンブリの二つのボデー（例えばハンドルボデーＡとハンドルボデーＢ）の間の境界面として作用するスラストベアリングの例である。 ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間の境界面として作用するサイドワッシャを備えるスラストベアリングを含む無制限ロールハンドルアセンブリの一部分の例を示す。 無制限ロールハンドルアセンブリの一例でハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間の境界面として作用するワッシャの例を示す。 無制限ロールハンドルアセンブリのハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間の境界面として作用するブシュを示す。 無制限ロール（例えばロール）ハンドルアセンブリの一部として間の境界面に作用するスラストベアリングによる引張負荷を受けた例示的なハンドルボデーＡとハンドルボデーＢを示す。 無制限ロールハンドルアセンブリの一部として各々が使用されうる（左から右へ）スラストニードルベアリング、スラストローラベアリング、ローラベアリング、そしてアンギュラ接触ローラベアリングを示す。 無制限ロールハンドルアセンブリの一部として使用されうるテーパ状ローラベアリングの例を示す。 無制限ロールハンドルアセンブリの一部として使用されうるラジアルベアリングを示す。 無制限ロールハンドルアセンブリの異なるボデーに印加される例示的な負荷条件を示す。 人間工学的ハンドルとして図１に示された拘束マップの具体例の一つである、上述した無制限（「無限」）ハンドルの例を示す。 図４Ａの無制限ロールハンドルアセンブリの分解図であって、第１ハンドル部分はパームグリップ（ハンドルボデーＡ）として構成され、第２ハンドル部分はダイヤル（ハンドルボデーＢ）として構成され、プッシュロッド（ハンドルボデーＣ）はパームグリップの中にあり、シャトル（ハンドルボデーＤ）は第２ハンドル部分の中にある。エンドエフェクタ制御入力部（例えばハンドルレバー）は、エンドエフェクタを操作する為パームグリップに装着されうる。 上述した図４Ａ〜４Ｂに示されているような無制限ロールハンドルアセンブリの実用性を有する医療機器（例えば腹腔鏡検査機器）の一例を示す。 無制限ロール（ロール）ハンドルアセンブリを含む医療機器のツールシャフトの前腕装着部分と結合されうるカフの一例を示す。カフは、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に含み、カフはツールフレームの前腕装着部分に結合されるように構成される。 図５に示されているような、無制限ロールハンドルアセンブリとジョーアセンブリエンドエフェクタとを有する医療機器の別の例を示す。 エンドエフェクタが閉止された屈曲位置で図８に示されているジョーアセンブリとして構成された、無制限ロールハンドルアセンブリと遠位エンドエフェクタの両方を有する医療機器の別の図であり、無制限ロールハンドルアセンブリは図４Ａ〜４Ｂに示されたものに類似している。 無制限ロールハンドルアセンブリとジョーアセンブリとして構成される遠位エンドエフェクタの両方を有する医療機器の別の例を示し、回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）をエンドエフェクタに接続するエンドエフェクタ伝達部が図示されている。 無制限ロールハンドルアセンブリとジョーアセンブリとして構成される遠位エンドエフェクタとを含む別の装置の例を示し、この装置は非屈曲性の「直線スティック」腹腔鏡検査機器である。 図４Ａ〜４Ｂに示されているような無制限ロールハンドルアセンブリを使用する別の屈曲性医療機器の例を示す。 パームグリップ（ハンドルボデーＡ）が回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）の遠位にある無制限ロールハンドルアセンブリの代替例であり、代わりに回転ダイヤルがパームグリップの近位に設置される。 上述した装置において個別回転ユニットに回転ダイヤルを設けるラチェットの使用を示す。 上述した無制限ロールハンドルアセンブリを使用する装置の別の実施形態を示す。 ジョーアセンブリとして構成されるエンドエフェクタに結合される無制限ロールハンドルアセンブリの別の例である。 ここに記載される無制限ロールハンドルアセンブリと腕（前腕）装着部とが組み込まれた例示的な手術機器の前方斜視図である。 無制限ロールハンドルアセンブリと、並列運動機構によりピッチ及びヨー屈曲を符号化してピッチ及びヨー運動をツールフレームとエンドエフェクタ（ジョーアセンブリとして構成されるものとして図示）との間の出力ジョイントに伝達する入力ジョイントとが組み込まれた例示的な手術機器の側方斜視図である。 乃至 無制限ロールハンドルアセンブリと、ジョーアセンブリとして構成されるエンドエフェクタと、近位前腕装着部と、エンドエフェクタを屈曲させる出力ジョイントに伝達されるピッチ及びヨー屈曲を符号化する入力ジョイントとを含む医療機器の前方斜視図、左側面図、後方斜視図、右側斜視図をそれぞれ示す。ピッチ及びヨー入力ジョイントは、使用者が装置を保持している時にほぼ使用者の手首の中の仮想回転中心でピッチ及びヨー軸線が交差する回転中心を有する。 使用者の前腕に結合された図１８Ａ〜１８Ｄに示されているような医療機器の一部分の側面図を示し、無制限ロールハンドルアセンブリは使用者の手に保持されている。 図１９Ａの機器の若干の拡大図を示す。 使用者がツールフレームに対するピッチ及びヨーでハンドルを屈曲させている図１９Ａの機器を示し、エンドエフェクタジョーはハンドルの動きに追従する。 無制限ロールハンドルと、入力ジョイントと、出力ジョイントと、ジョーアセンブリとして構成されるエンドエフェクタとを含む、図１８〜１８Ｄに示された装置の拘束マップである。 上述した別の装置の為の代替的な拘束マップを示す。

ここに記載されるのは、無制限ロールハンドルアセンブリを含む装置である。ここに記載される無制限ロールハンドルアセンブリは、装置（例えば機器、ツール、システム、機械等）に組み込まれうるが、特にここに記載されるのは、ツールフレームの遠位端部にエンドエフェクタを有する長形ツールフレーム（例えばツールシャフトであるかツールシャフトを含む）の近位領域に無制限ロールハンドルアセンブリを含む装置である。装置は、前腕装着部を近位端部に含みうる。前腕装着部は使用者の前腕とツールフレームとの間で一つ以上の自由度を可能にし、使用者の手は無制限ロールハンドルアセンブリを把持する。装置は屈曲性でありうる。例えば、ツールフレームは、ツールフレームとエンドエフェクタとの間の出力ジョイントへの伝達の為にハンドルとツールフレームとの間の移動（例えばピッチ及びヨー移動）を符号化する入力ジョイントを、無制限ロールハンドルアセンブリとツールフレームとの間に含む為、ハンドルが動かされるとエンドエフェクタが動かされうる。適切なエンドエフェクタが使用されうるが、幾つかの変形例でエンドエフェクタは少なくとも一対のジョー（エンドエフェクタ部分）を含むジョーアセンブリであり、ジョーアセンブリは、機器のハンドルのエンドエフェクタ制御入力部により操作されると、ジョーを開口及び閉止するように動かされる。

概して、ここに記載される無制限ロールハンドルアセンブリは、ハンドルのパームグリップ部分に対する中心軸線でのハンドルアセンブリのノブ又はダイヤル部分の無制限回転を付与するように共に相互作用する四つ（場合によってはわずか三つ）以上の部品を有するが、それでもエンドエフェクタ制御入力部の操作を可能にしてパームグリップに対するダイヤルの回転位置からエンドエフェクタを操作するように構成されうる。装置のノブ又はダイヤル部分の回転はエンドエフェクタの回転、場合によってはツールフレームの回転を引き起こす。

無制限ロールハンドルアセンブリの拘束マップは、無制限ロールハンドル回転機構のコンポーネント部分の間での相対的な自由度（ＤｏＦ）及び拘束度（ＤｏＣ）の概念モデルを図示する図１に示されている。回転機構は一般的に、概してハンドルボデーＡ１０１、ハンドルボデーＢ１０２、ハンドルボデーＣ１０３、ハンドルボデーＤ１０４と総称的に呼ばれる剛性ボデーを包含する。ハンドルボデーＡは、他のすべてのボデーの運動がハンドルボデーＡについて記されるという点で、基準ベースと呼ばれうる。例えば、ハンドルボデーＡはパームグリップでありうる。概して、これらのボデーのうちその他のものは、残りのボデーの運動を記す為のベース基準として使用されうる。

ハンドルボデーＡをベース基準として使用すると、ハンドルボデーＣは第１軸線（例えば軸線１）上でハンドルボデーＡについて単一の並進自由度（ＤｏＦ）を有し、軸線１ １０５でのハンドルボデーＡに対する回転拘束を有する。これは軸線１上での相対的並進がハンドルボデーＣとハンドルボデーＡの間で可能であることを意味する。しかしながら、軸線１での相対回転が二つの間で可能でなく、その為一方から他方又はその逆に伝達される。ハンドルボデーＢは、軸線１でのハンドルボデーＡに対する回転ＤｏＦを有して軸線１ １０６上でのボデーＡに対する並進拘束を受ける。ハンドルボデーＤは、軸線１上でのハンドルボデーＢに対する単一の並進ＤｏＦと、軸線１ １０７でのハンドルボデーＢに対する回転ＤｏＦ拘束とを有する。ハンドルボデーＤは、軸線１でのハンドルボデーＣに対する回転ＤｏＦと、軸線１ １０８上でのハンドルボデーＣに対する並進拘束とを有する。

図２は、図１に示された拘束マップに適合する無制限ロールハンドルアセンブリの一例を示す。図２は円筒形状であるハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとを示し、図２の概略図には各ボデーの実際の幾何学的特徴は描かれず、これらのボデーは、上述した様々なボデーの間のジョイント条件／拘束を満たす限り、いかなる全体形状のものであってもよい。

図１の拘束マップから、結果的に回転機構の以下の機能が分かる。ハンドルボデーＡを基準として使用すると（つまり固定であると仮定すると）、この機構は軸線１ １１１でのハンドルボデーＡに対するハンドルボデーＢの独立回転を可能にする。これが起こると、ハンドルボデーＤはハンドルボデーＢとともに、そして軸線１でも回転し、ハンドルボデーＣの回転はハンドルボデーＡの回転に結合されるので、ハンドルボデーＣは回転しない。同時に、軸線１上での固定ハンドルボデーＡに対する非回転ハンドルボデーＣの軸方向並進は、ハンドルボデーＢとハンドルボデーＤが軸線１で回転してもハンドルボデーＤに伝達される。

拘束性であるボデーの間での回転機構のジョイントは一般的に、互いに対する回転又は並進を防止する境界面接続幾何学形状を包含する。一つのボデーの別のボデーについての回転を可能にするこれらのジョイントについて、このジョイントは一つ以上の円筒面から成り、これらの表面は、摩擦抵抗を最小にするベアリング、ブシュ、又は潤滑面処理により可能となる。並進ジョイントについては、これらの表面は潤滑面処理も包含する。機構全体として、並進と回転の両方に対する摩擦抵抗の低下は、ハンドルボデーＣのみが並進してハンドルボデーＢのみが回転する際にハンドルボデーＤの同時運動が回転と並進の両方で発生することを意味する。ゆえに、この拘束マップの機能を記す別の手法は、ハンドルボデーＤがハンドルボデーＣの並進とハンドルボデーＢの回転とを引き継ぐことを意味する。これを逆に考えると、ハンドルボデーＤはハンドルボデーＡについての二つのＤｏＦと軸線１での並進と軸線１での回転とを有する。これら二つの回転の任意の組み合わせが分離されると、ハンドルボデーＣでは並進のみ、ハンドルボデーＢでは回転のみとなる。

ここに記載されるジョイントのいずれかは出力（例えば出力ジョイント）への伝達の為に符号化されうる。符号化は機械的、電気的、又は他の形で行われうる。例えば、センサがこれら二つのボデーに配置され、例えばハンドルボデーＣのリニア変位センサとハンドルボデーＢの回転センサとは、ハンドルボデーＤに印加される回転及び並進の任意の組み合わせについて離散／個別値を示す。これらの電気信号はそれから有線又は無線手段を介して、メカトロニック、ロボティック、電子、又はコンピュータ制御システムへ伝達されうる。代替的に、センサに代わって、これらの箇所にアクチュエータ、例えばハンドルボデーＡとハンドルボデーＣの間にリニア並進アクチュエータ、そしてハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間に回転センサを載置してもよい。これら二つのボデーでの任意の離散／個別運動入力は、ハンドルボデーＡに対するハンドルボデーＤの複合運動に付加されうる。概して、プーリに結合された一対の伝達ストリップを作動させてピッチ及びヨー運動を別々に機械的に符号化することにより、ピッチ及びヨーを符号化する入力ジョイントについて後述するように、ここに記載されるジョイントのいずれかでの移動の符号化が機械的に符号化されうる。しかしながら、他の符号化技術（電気的、光学的等）が代替的又は付加的に使用されてもよい。

概して、自由度（ＤｏＦ）は、特定の運動が可能であることを意味する。拘束度（ＤｏＣ）は特定の運動が拘束され、その為伝達されることを意味する。図１のすべての運動は、ハンドルについてのハンドルダイヤルの回転軸線である軸線１について規定される。明記されていない運動方向はＤｏＦ又はＤｏＣである。

図１において、ハンドルボデーＣはハンドルボデーＡについて軸線１上での単一の並進ＤｏＦを有するものとして、またその逆として示されている。ハンドルボデーＣは、ハンドルボデーＡについて軸線１上での回転拘束も有しており、その逆もありうる。ボデーＡとＣの間のこのタイプのジョイントは多様な実施形態を通して達成されうる。一実施形態において、境界面接触ボデーは、軸線１での回転を拘束する（例えば付勢する）のと同時に軸線１上での並進を可能にするキー接続特徴を間に有しうる。図３Ａは、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣとの間で発生しうるジョイントを概略的に説明している。図３Ａを参照すると、方形の長手方向スロットを備える外側ボデーはハンドルボデーＡ３０１と呼ばれるのに対して、内側方形キーはハンドルボデーＣ３０３と呼ばれる。ハンドルボデーＡが基準ベースに固定されていると考えると、ハンドルボデーＣは軸線１ ３１１での並進が可能であるが、方形断面ジョイントにより加えられる締りの為に軸線１での回転は不可能である。このジョイントは、同じ単一軸線（軸線１）の回転拘束と単一軸線（軸線１）の並進ＤｏＦとを付与しうる矩形断面を有してもよいと考えられる。

このジョイントの機能面は、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣとの間の軸線１上での低摩擦相対摺動運動である。これを達成する為、ハンドルボデーＡ及びハンドルボデーＣの表面の間での摩擦の大きな接触を回避するように、両方のボデー（ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣ）の間の表面接触が最少である必要がある。その為、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣとの間の同じジョイントを低摩擦の接触で達成する手法の一つは、二つのボデーの間の接触表面エリアを最小化することである。図３Ｂは、図３Ｂに示されているハンドルボデーＣのスポークをハンドルボデーＡに切り込まれたスロットと境界面接触させることによりハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＣ３０３との間の表面接触を縮小する一手法を示している。

図３Ａ及び３Ｂは、ハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＣ３０３との間の拘束及びＤｏＦを達成する例を示しているが、拘束とＤｏＦが満たされるように異なる幾何学形状を有してもよい。例えば、図３Ｃは、本質的にはＤシャフト３０３（ハンドルボデーＣ）の平坦端部とハンドルボデーＡ３０１に存在するスロットとを介してキー接続面３２０を設けることによりこのジョイントが達成される一手法を示す。

ハンドルボデーＢ３０２とハンドルボデーＤ３０４とは軸線１ ３１１での回転拘束と軸線１ ３１１上での単一の並進ＤｏＦとを有する。これは、ハンドルボデーＡ ３０１とハンドルボデーＣ ３０３との間に存在するのと同じ拘束及びＤｏＦである。その為、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣとの間にジョイントを設ける手法の各々は、ハンドルボデーＢとハンドルボデーＤとの間のジョイントにも適用可能である。拘束及びＤｏＦの要件が満たされたものとする。

ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣの間ばかりでなくハンドルボデーＢとハンドルボデーＤの間のジョイントのいずれも、ボデーの間の低摩擦面接触を含むか必要とする。これは、軸線１での回転制約及び軸線１上での単一の並進ＤｏＦとともに、これらのボデーの間のジョイントを完全に規定する。同様に、拘束とＤｏＦと機能的要件は、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとの間ばかりでなくハンドルボデーＣとハンドルボデーＤとの間のジョイントを規定する。ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとは、互いに対する軸線１での単一の回転ＤｏＦと、軸線１上での並進拘束とを有しうる。ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとは、低摩擦ジョイントを間に設けながら軸線１で互いに対して回転するという機能的要件も有している。この機能的要件は、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢ又はハンドルボデーＣとハンドルボデーＤの二組のいずれかが圧縮又は引張負荷状態にありながら、軸線１での回転ＤｏＦと軸線１上での並進拘束とを実現するという事実から生じる。

例えば、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとは、軸線１に垂直なその表面が圧縮を受けるように載置される場合には、軸線１での回転ＤｏＦを付与するように各ボデーの表面に作用する垂直力を超える必要がある。その為、軸線１での回転ＤｏＦと軸線１上での並進拘束とを付与する為、ハンドルボデーＡ及びハンドルボデーＢの表面は、これらのボデーが軸線１で互いに対して回転できるように低摩擦接触を付与する必要がある。図３Ｄは、低摩擦面接触を付与することにより所望のＤｏＦ及び拘束を得る手法の一つを示す。この例で、ハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間でスラスト負荷を保持することにより二つのボデーの表面の間に回転ＤｏＦを付与するとともに低摩擦接触を維持するのにスラストベアリング３３０が使用される。同様に、多くの手法では、ＤｏＦ及び拘束要件を満たすことによりこの機能が達成されうる。例えば、スラスト負荷を保持できるアンギュラ接触ボールベアリング、又は必要なスラスト負荷の保持が可能なローラボールベアリングも、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとの間で使用され、あるいは二つのボデーの間のブシュが径方向支持とともにスラスト負荷に耐える能力を付与するのに使用されうる。スラスト負荷が支持されうる他の手法は、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとの間のスラストベアリング３３３とともにベアリング３３３の各側にワッシャ３３４，３３５を設けることによる。これは図３Ｅに示されている。テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やナイロン等のような低摩擦係数の材料で製作されるハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間の単一ワッシャ３４０も、スラスト負荷に耐えるという目的に適っており、軸線１ ３１１での回転ＤｏＦを付与する。これは図３Ｆに示されている。また、図３Ｇは、スラスト負荷を保持して軸線１上での並進拘束を付与するようにハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との境界面接触面の間に載置されるブシュ３４５を示す。

ハンドルボデーＡ及びハンドルボデーＢへの圧縮負荷と反対の引張負荷が存在する時には、図３Ｄ，３Ｅ，３Ｆに示されている、スラスト負荷に耐えて軸線１ ３１１での回転ＤｏＦと軸線１ ３１１上での並進拘束とを付与する中間部材を備える二つのボデーによる同じシステムもうまく機能する。これは、スラストベアリング３４７がハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間に所在して軸線１ ３１１に垂直である、図３Ｄに似た場合である図３Ｈに描かれている。ハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間に位置するベアリングは異なるタイプのもの、例えばスラストニードルベアリング、スラストローラベアリング、ローラベアリング、テーパ状ローラベアリング、アンギュラ接触ベアリング等でありうる。幾つかのタイプは図３Ｉに挙げられており、例えば図３ＨはハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間でジョイントとして作用するスラストローラベアリング３４７を示す。また、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとはハンドルボデーＣ３０３及びハンドルボデーＤ３０４と同じジョイントを有し、本節で述べた上述のジョイントタイプすべてに適合する。

スラストベアリングに加えて、テーパ状ローラベアリング３４９やラジアルボールベアリング等も採用できる。これらのベアリングの組み合わせを採用してもよい。幾つかの例は図３Ｊ及び３Ｋに示されている。

その為、ハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２とは軸線１上での圧縮又は引張負荷状態にある。同様に、ハンドルボデーＣ３０３とハンドルボデーＤ３０４も軸線１上での圧縮又は引張負荷状態にある。こうして、図１の概略図で提示されたシステム全体が引張又は圧縮負荷状態にある二つの組み合わせが得られる。二つのボデーつまりハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２又はハンドルボデーＣ３０３とハンドルボデーＤ３０４によるシステムのいずれかは、引張又は圧縮負荷状態にある。図１に提示されているように、ハンドルボデーＡは基準ベースとして機能する。その為、ハンドルボデーＢはハンドルボデーＡに対する引張又は圧縮状態にある。一方で、ハンドルボデーＣはハンドルボデーＡに対して軸線１上で自由に移動し、ハンドルボデーＡに対する軸線１での回転拘束を有する。ハンドルボデーＣは、ハンドルボデーＤに対して圧縮又は引張状態にある。ここで、ハンドルボデーＤはハンドルボデーＢに対して軸線１上で自由に並進し、ハンドルボデーＢに対する軸線１での回転拘束を有する。ハンドルボデーＢがハンドルボデーＡに対する圧縮負荷状態にあってハンドルボデーＣがハンドルボデーＤに対する引張負荷状態にあるこのような組み合わせの一つが図３Ｌに示されている。この例では、ハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間のアンギュラ接触ベアリング３５１が使用されている。これは、上述した拘束及びＤｏＦ要件とともに低摩擦面接触を付与するという機能的要件を達成するハンドルボデーＡ３０１とハンドルボデーＢ３０２との間のジョイントと見なされる。同様に、ハンドルボデーＣ３０３とハンドルボデーＤ３０４との間のスラストベアリングが使用されてもよい。これは、上述した拘束及びＤｏＦの要件とともに低摩擦面接触を付与するという機能的要件を達成するハンドルボデーＣ３０３とハンドルボデーＤ３０４との間のジョイントと見なされる。

これらの例の幾つかにおいて、ボデーは円筒形状として描かれているが、拘束マップ（図１）は、機能性とＤｏＦと拘束とが満たされる限り、これらのボデーの幾何学形状への制約を意味しない。

図４Ａ及び４Ｂは、圧縮及び引張負荷条件を伴う図３Ｌに記載された機構を利用する人間工学的ハンドルアセンブリ（無限回転ンハンドルアセンブリ）の一例を示す。このハンドルは、図１に示された拘束マップの実施形態である。回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ４０２）は、ハンドルボデーシェル（ハンドルボデーＡ４０１）に対して軸線１ ４１１での並進拘束状態にある。回転ダイヤルは、シャトル４０４と呼ばれるハンドルボデーＤ４０４へこの軸線１ ４１１での回転を伝達する。これは、シャトル（ハンドルボデーＤ）が回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ４０２）に対して軸線１ ４１１での回転拘束状態にあって軸線１での相対回転を有していない為に可能である。シャトル（ハンドルボデーＤ４０４）はさらに、軸線１上での並進ＤｏＦと軸線１での回転拘束とを可能にするジョイントを介してハンドルボデーＣ４０３（プッシュロッド又はプルロッドと呼ばれる）と境界面接触する。軸線１上のシャトル（ハンドルボデーＤ）の並進はさらに、ジョー閉止伝達部材を介してエンドエフェクタの可動ジョーへ伝達される。エンドエフェクタ伝達部４５５は代替的に（例えばエンドエフェクタがジョーとして構成される時には）、ジョー閉止伝達部材４５５、又は、同じ伝達部材を表すジョー閉止操作伝達部材と呼ばれる。幾つかの変形例では、（例えば順応性ケーブルである時には）単に伝達ケーブルと呼ばれうる。このジョー閉止操作伝達部材４７１は剛性と非剛性のいずれかのボデー、又は剛性と非剛性の部材の組み合わせである。例えば、伝達部材は、（例えば腹腔鏡検査器具の）装置のシャフトかシャフトの内側を貫通するロッドであるか、腹腔鏡検査器具の遠位端部のエンドエフェクタに接続される張力状態のケーブルであるか、非剛性及び剛性ボデーの組み合わせ（ロッドと張力状態のケーブル）でありうる。プッシュ／プルロッド（ハンドルボデーＣ４０１）とシャトル（ハンドルボデーＤ４０４）とは引張負荷状態にあり、回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）は圧縮負荷状態にあって、ハンドルシェル（ハンドルボデーＡ）４０１に対して軸線１ ４１１上で並進しない。

図４Ａ及び４Ｂに示されている人間工学的ハンドルアセンブリの別の変形例は、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとハンドルボデーＣとハンドルボデーＤの間に順応性又は可撓性ジョイントを採用して必要な拘束を達成することにより図１の拘束マップを実現する、順応性機構としても知られる可撓性に基づく設計を介して構築されうる。

上の図４Ａ及び４Ｂに示されている無制限ロールハンドルアセンブリを含む装置が、医療機器（具体的には腹腔鏡検査機器）の一部として図５及び７に示されている。図５及び７は、ジョーアセンブリとして構成されたエンドエフェクタを有する腹腔鏡検査用手術器具を示す。図５ではジョーは開口しており、図７ではジョーは閉止状態で示されている。

図５において、例示的装置は、ツールシャフト５２６と近位端部５２７の前腕装着部分とを含むツールフレーム５２５を含む。使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフ（不図示）が前腕装着部分に結合されうる。この結合は、幾つかの変形例では、フレームの前腕装着部分と、ツール軸線でのフレームとカフとの間のロール回転自由度が得られるようにスライド又はロール回転を行う構成を持つカフとの間のベアリングを介して行われる。図４Ａ及び４Ｂに示されているような近位無制限ロールハンドルアセンブリは、入力ジョイントによりツールフレームに接続されうる。図５に示されているように、入力ジョイントは、ツールフレームとハンドルアセンブリとの間の運動を符号化するように構成されうる。この例で、入力ジョイントは、各旋回ジョイント（不図示）に並列接続されてハンドルアセンブリのピッチ及びヨー回転を別々に符号化する一対の伝達ストリップ５３３，５３４を含む。エンドエフェクタとツールフレーム（例えばツールシャフト）との間の出力ジョイント５８３（エンドエフェクタ屈曲ジョイントとして図示）は、出力ジョイント５３３，５３４から伝達入力（不図示のケーブル等）を受け取ってエンドエフェクタを屈曲させる。

この例で、ハンドルアセンブリは、内部のプッシュロッドとシャトル（不可視）とを包囲する回転ダイヤル５０２に接続される人間工学的パームグリップ部分５０１（ハンドルシェル）を含む。これら四つの要素は、図１に示された拘束マップに従って拘束を受ける。ハンドルアセンブリは、ハンドルレバーとして構成されて内部プッシュロッドの剛性延出部として作用するエンドエフェクタ制御入力部５４９（この例ではエンドエフェクタジョー閉止入力部５４９を規定）も含む。代替的な構成では、リンク機構、カム、スプリング等を包含しうる伝達機構を介してハンドルレバーがプッシュロッドに結合される。伝達ケーブル５６６はシャトルに接続され、シャトルからツールシャフトを通ってエンドエフェクタまで延在するジョー閉止操作伝達部材として作用する。この伝達ケーブルは、その長さの一部分又は全体部分について保護及び／又は支持シースやカバーや導管により包囲されうる。エンドエフェクタ自体は、この例では、旋回第２エンドエフェクタ部分（可動ジョー５６８）が装着される固定ジョー５６９を含む第１（ベース）エンドエフェクタ部分を含むジョーアセンブリである。伝達ケーブル５６６は、エンドエフェクタ閉止出力部５７７で可動ジョーに結合されうる。

図５では、使用者が親指と他の指の間でダイヤルを回転できるように使用者の前腕が近位端部に取り付けられパームグリップ領域が使用者の手に保持された時にハンドルアセンブリのダイヤル部分の回転が、ツールフレーム全体、その為エンドエフェクタ出力屈曲ジョイントを介してツールフレームの遠位端部に装着されるエンドエフェクタを回転させる。ゆえに、ハンドルは、ハンドル屈曲ロール軸線（軸線１）と呼ばれる第１軸線５１１で回転して、ツールシャフトロール軸線（軸線３）と呼ばれる第３軸線５１５でツールシャフトを回転させ、そしてエンドエフェクタ屈曲ロール軸線（軸線２）と呼ばれる第２軸線でエンドエフェクタをロール回転させる。

図５に示されている回転ダイヤル５０２（ハンドルボデーＢ）は、軸線１ ５１１で回転される。ハンドルボデーＢの回転により、伝達ストリップ５３３，５３４（回転ＤｏＦを拘束するので）を介してツールフレーム５２５、ツールシャフト５２６（軸線３ ５１５）、そしてエンドエフェクタ（軸線２ ５１３）の回転が生じる。入力屈曲ジョイントを使用してハンドルが屈曲されると、エンドエフェクタは出力屈曲ジョイントを介して屈曲する。ここで、エンドエフェクタの中心軸線（軸線２）は、シャフト軸線である軸線３と異なっている。

上の説明は、前腕に装着されないかロールジョイントを介して装着される装置を説明する時には特に関連している為、ハンドルダイヤル部分の回転は、（回転ＤｏＦを拘束するので）伝達ストリップを介した手首での前腕装着装置の回転を生じ、ツールフレーム、ツールシャフト、そして最後にエンドエフェクタの回転につながる。図６は、使用されうる前腕装着コンポーネントの例を示す。図６において、前腕装着部は、使用者の手首／前腕６０７，６０８に固定装着される手首カフ６０５を含んで、手６０９を自由に動かせる（例えばハンドルを把持して回転ダイヤル及びエンドエフェクタ制御入力部を操縦する）状態にする３軸ジンバルアセンブリを包含する。この例では、前腕装着部によりピッチ、ヨー、及びロール自由度が可能である。カフは、ピンで固定されて撓曲／延出回転軸線５１６で回転する偏向リング５１４に装着される。偏向リング自体は、ロール回転軸線５３１でロール回転する外側ガイドリング５２０の隆起内側トラック５１９でロール回転するスレッド５１８に、旋回軸線（偏向回転軸線５２１）で結合される。このアセンブリは、装置ツールフレームに結合された時にピッチ、ヨー、及びロール自由度を付与する。例えば、外側ガイドリングは装置の前腕装着部分の一部として形成されうるか、これに装着されうる。カフは、スナップフィット５４０又は他の結合具を介して前腕装着装置の残部に着脱可能に結合されうる。

図８は、組織を縫合するのに使用されうるニードルを保持する屈曲位置での図５〜７の腹腔鏡検査器具の別の図を示す。ハンドルが軸線１で回転する間にツールシャフト／ツールフレームが軸線３で回転するように、エンドエフェクタ固定ジョー（ベース）とエンドエフェクタ可動ジョーとは軸線２で回転しうる。その間ずっと、機器の近位端部でハンドルボデーＤに接続されるジョー閉止操作伝達部材を介してエンドエフェクタ固定ジョーに対してエンドエフェクタ可動ジョーを動かすことにより、ニードルを固定保持する。図５〜８に示された装置は、図２０Ａに示されているような拘束マップと適合しうる。

図１に記載された拘束マップと適合する装置の別の変形例が、図９に示されている。この例では、軸線１ ９１１での回転ダイヤル９０２（ハンドルボデーＢ）の回転は、軸線２ ９１５でのエンドエフェクタアセンブリ（ここでは可動ジョー９６８と固定ジョー９６９とを含むジョーアセンブリとして図示）の回転を招く。ここで、ツールシャフト９２６を含むツールフレーム９２５は、その軸線（軸線３ ９１５）で回転しない。ツールフレームはまた、ピッチ及び／又はヨー回転ＤｏＦを付与しうる前腕装着ジョイントを介して使用者の前腕に取り付けられたカフに接続されうる。エンドエフェクタアセンブリは、軸線２でのエンドエフェクタ屈曲出力ジョイントの遠位端部についての回転ＤｏＦ（軸線１でのハンドルボデーＡ９０１とハンドルボデーＢ９０２の間のものと類似）を有し、エンドエフェクタ回転伝達部材９５０は、ねじり剛性のエンドエフェクタ回転伝達部材９５０を介して、ハンドルボデーＢをエンドエフェクタアセンブリに直接接続する。これはジョー閉止操作伝達部材でもあるか、可撓性のジョー閉止操作伝達部材、例えばねじり剛性を備えて一端部から別の端部へ回転を伝達して可撓性ケーブル（ジョー閉止操作伝達部材）を内側に収容する可撓性シャフト（エンドエフェクタ回転伝達部材）を収容して、これを経由しうる。

ここに記載される無制限ロールハンドル装置を使用する装置の別の例が、図１０に示されている。この装置は、非屈曲性エンドエフェクタを備える直線スティック機器として構成される。他の直線スティック装置は、米国特許第４，７１２，５４５号、第５，６２６，６０８号、第５，７３５，８７４号に記載されている。このような装置は、図４Ａ及び４Ｂに示されているような無制限ロールハンドル装置のいずれかを活用している。図１０は、ハンドルアセンブリ（パームグリップ部分１００１とダイヤル部分１００２とを含む）とツールシャフト１０２６とエンドエフェクタ１０６８とで構成される手術器具の例を示す。この例ではエンドエフェクタの可動ジョーと固定ジョーとの間に回転ジョイントが設けられ、エンドエフェクタはジョーアセンブリとして構成される。エンドエフェクタは、ジョー閉止操作伝達部材（図１０では不可視）を介して回転ダイヤル１００２（ハンドルボデーＤ）に接続される。この器具は、固定ジョーに対して可動ジョーを動かすことによりエンドエフェクタを閉止及び開口する機能を提供する。またハンドル軸線（軸線１ １０１１）でのエンドエフェクタの回転も付与する。シャフト軸線１０１５（軸線３）は、ハンドルボデーＢ１００２とツールシャフト１０２６とゆえにエンドエフェクタ１０６８を介してハンドル軸線１ １０１１と並列である。

やはりここに記載されるのは、入力ジョイントでの屈曲が直列運動又は並列運動入力屈曲ジョイントを介して符号化される屈曲装置である。例えば、図１１は、屈曲性腹腔鏡検査機器を示す。このような機器は、ハンドルとツールシャフト１１２６と屈曲性エンドエフェクタ１１６８，１１６９を含む。非屈曲性腹腔鏡検査器具と同様に、これらは、可動ジョー１１６８と固定ジョー１１６９との間にエンドエフェクタ回転ジョイント（開口／閉止機能性）を含む。しかし、この開口／閉止ジョイントに加えて、これらは、エンドエフェクタ屈曲の為の出力屈曲ジョイント１１４３と入力屈曲ジョイント１１４２も含む。この入力屈曲ジョイントは、直列運動（Ｓ−Ｋ）又は並列運動（Ｐ−Ｋ）でありうる。（図１１に図示されているような）Ｓ−Ｋ入力ジョイントで構成される幾つかの屈曲器具は、例えば、米国特許第８，４６５，４７５号、第５，７１３，５０５号、第５，９０８，４３６号、米国出願第１１／７８７，６０７号、そして米国特許第８，０２９，５３１号に見られる。並列運動入力ジョイントに基づく屈曲器具の例は、例えば、米国特許出願第２０１３／００１２９５８号に見られる。このような機器において、エンドエフェクタはジョーアセンブリであり、開口ジョー状態で示されているが、閉止ジョー状態とともに屈曲状態でもエンドエフェクタ回転ジョイントを使用して回転を実施できる。

図１２及び１３は、図１に図示された拘束マップに従った他の無制限ロールハンドルアセンブリ変形例を示す。これらのハンドル変形例は、ここに記載される他の装置コンポーネント（他の機器アーキテクチャ及び／又は拘束マップを含む）のいずれかに使用されうる。例えば図１２において、回転ダイヤル１２０２はパームグリップ部分１２０１の近位にある。装置はシャフト１２２６とエンドエフェクタ１２６５とを含み、上記と同じ軸線（第１軸線１２１１と第２軸線１２１３と第３軸線１２１５）を含みうる。図１の拘束マップで、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＣとの間のジョイント特徴（ＤｏＦ及びＤｏＣ）は、ハンドルボデーＢとハンドルボデーＤとの間のものと同じである。また、ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとの間のジョイント特徴（ＤｏＦ及びＤｏＣ）は、ハンドルボデーＣとハンドルボデーＤの間のものと同じである。その為、四つのボデーのいずれもベース基準と呼ばれる。図１３は、基準ベースがハンドルアセンブリに置かれる他の箇所を示す。図１３において、図１の拘束マップにマッピングすると、ハンドルボデーＢが基準ベースとして選択されて使用者の手と確実に境界面接触し、一方でハンドルボデーＡはハンドルボデーＢについて回転される。ここで、ハンドルボデーＣはハンドルボデーＤ及びハンドルボデーＣについて回転する。この実施形態（図１３に図示）を説明する別の手法は、ハンドルの後端部が近位端部に置かれるかその逆であるというものである。

ここに記載される装置のいずれも、図１３に図示されているように回転ロック／ラチェット機構を含みうる。図１の拘束マップに示されているハンドルアセンブリは、軸線１での回転ＤｏＦを付与するハンドルボデーＡ及びＢの間のジョイントで構成される。図３Ｂに示されているようにハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとの間にラチェット接続特徴を形成することにより、この回転はさらに触知性となる。ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢとの間のラチェット接続は、軸線１で回転する間にある意味で個別の回転度を付与できる。図１３は同様の変形例を示す。この例で、スラストベアリング１３１７は、ラチェット機構１３１９のようにパームグリップ１３０１と回転ダイヤル１３０２との間に設置される。シャトル１３０４とプッシュロッド１３０３とは、他の点では図１の拘束図に従って作動する。

ここに記載されるハンドルは、これらのハンドル機構を使用してエンドエフェクタに突出運動を付与するように構成される装置で使用されうる。例えば、ハンドル機構（図１の拘束マップに適合）の他の実施形態では、回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）１４０２の径方向押圧により直接起動されるエンドエフェクタジョーの開口及び閉止が示されうる。図１５に記載の機器は、使用者の手に剛性装着されるハンドルシェル（ハンドルボデーＡ）１４０１で構成される。さらに、軸線１ １４１１でハンドルシェル（ハンドルボデーＡ）に対して回転できる回転ダイヤル１４０２（ハンドルボデーＢ）を含みうる。回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）が押圧されると、軸線１上での回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）に対するシャトル（ハンドルボデーＤ）の並進ＤｏＦを使用することにより、軸線１ １４１１上でシャトル（ハンドルボデーＤ）１４０４を押す。軸線１上でのシャトル（ハンドルボデーＤ）のストロークにより、回転ダイヤルに剛性接続されるシャフトとエンドエフェクタの組み合わせが、図１４に示されているように閉止される。シャフトとエンドエフェクタの組み合わせを表すボデーの可撓性は、スリーブとしてのシャフトとエンドエフェクタの組み合わせにおけるシャフトの移動を生じる。シャトルであるこのスリーブは、エンドエフェクタの開口及び閉止を招き、眼科手術のような開口手術と最小侵襲手術で多様な用途を有しうる二重動作ジョーとしてこれを作用させる。ここで、プッシュ／プルロッド（図１４では見られないハンドルボデーＣ）は、ハンドルシェルの内部にキー接続され、プッシュ／プルロッドがハンドルシェルに対して移動する時にスプリングの助けを借りて最初の位置まで後退するようにスプリングを介して装着される。こうして、回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）の径方向押圧によりシャトルが軸線１上で押圧される時に軸線１上でのプッシュ／プルロッド（ハンドルボデーＣ）とシャトル（ハンドルボデーＤ）の運動を可能にするとともに、プッシュ／プルロッド（ハンドルボデーＣ）とともにシャトル（ハンドルボデーＤ）を最初の位置へ後退させるのを助ける。その為、この実施形態は、エンドエフェクタをその垂直軸線（軸線１）で回転させて、シャトルに突出してエンドエフェクタを開口／閉止させることによりエンドエフェクタへの各外部ボデーの固定を助ける機器を表している。

図１５は、ジョー閉止伝達の為のプル−プル構成として構成される上述の装置の別の例である。この例は、ハンドルボデーＢ４０２にキー接続されたハンドルボデーＤであるシャトル４０４を含む、図４Ａに示されたような無制限ロールハンドルアセンブリを含む。ここで、ジョー閉止伝達部材１５３０が引かれるとエンドエフェクタ可動ジョー１５６７をエンドエフェクタ固定ジョー１５６８に対して閉止し、引かれると可動ジョーを固定ジョーに対して開口する。ジョー閉止（開口／閉止）操作伝達部材１５３０はハンドルボデーＤ４０４に装着され、ハンドルボデーＤは、ハンドルボデーＣ４０３に対する軸線１ ４１１上での並進のＤｏＣの為にハンドルボデーＢ４０２に対して並進できる。ハンドルボデーＤが軸線１上で移動してジョー閉止操作伝達部材を引いてジョーを閉止する（つまり可動ジョーと固定ジョーとを一緒にする）と、第２ジョー閉止（開口／閉止）操作伝達部材１５３２が引かれてエンドエフェクタ可動ジョーを開口する。ジョーを開口するには、第２ジョー閉止操作伝達部材１５３２が引かれる。一実施形態では、「スプリング基準ベース」と呼ばれる基準フレームをベースとするプルスプリング１５１３を使用してこの伝達部材が引かれる。ロール伝達部材がアセンブリ全体をどのように経由するかに応じて、「スプリング基準ベース」は後述のようにアセンブリの異なる箇所に設けられうる。（１）入力アートジョイント、ツールフレーム／シャフト、出力屈曲ジョイントによって（「スプリング基準ベース」はハンドルボデーＢ又はツールフレーム／ツールシャフト又は固定ジョーに生じる）、（２）入力アートジョイントを越えて、ツールフレーム／シャフトと出力屈曲ジョイントを経由する独立ロール伝達部材によって。出力ジョイント遠位端部とエンドエフェクタ基部（「スプリング基準ベース」）との間の追加ロールＤｏＦは、ハンドルボデーＢ又はエンドエフェクタ固定ジョーで生じる。

幾つかの変形例において、無制限ロールハンドルアセンブリは概して、前腕装着装置を含むように構成される。無制限ロールハンドル装置は、装置がボデーＡに対するロール回転及び閉止動作を同時にボデーＤへ伝達する能力を付与する。ＤｏＦを持つ前腕装着部材を含むこのような変形例は図５〜８で上述したものであり、別の例が図１６に示されている。この例では、（一つの）ジョイントが手首装着部／手首カフ１６０９とツールフレーム１６２５との間に存在して、前腕装着ジョイントと呼ばれる。前腕装着ジョイントは手首装着部／手首カフとツールフレームとを結合して、アームと装置との間にゼロ又は一つ以上のＤｏＦを可能にする。幾つかの変形例は前腕に取り付けられる屈曲性又は非屈曲性の機器でありうる。例えば、一実施形態は、手首装着部とツールフレームとの間に回転ジョイントを設けることによりロールＤｏＦを含みうる。このジョイントは、アーム軸線での回転ＤｏＦを可能にしうる「スレッド」（図６参照）を使用しうる。別の実施形態は、撓曲／延出回転軸線での回転を可能にする回転ジョイントを設けることによりピッチＤｏＦを含む。別の実施形態は、偏向回転軸線での回転を可能にする回転ジョイントを設けることによりヨーＤｏＦを含む。別の実施形態は、それぞれ撓曲／延出回転軸線と偏向回転軸線での回転を可能にする回転ジョイントを設けることによりピッチとヨーの両方のＤｏＦを含む。これは、偏向リング（図６参照）と呼ばれる別のボデーを使用しうる。別の実施形態は、（アーム軸線での）ロールと（撓曲／延出回転軸線での）ピッチと（偏向回転軸線での）ヨーのＤｏＦを含みうる。図６にも示されているように、ジョイントはツールフレームとツールシャフトと間に存在してシャフトフレームジョイントと呼ばれる。このシャフトフレームジョイントはゼロＤｏＦ（シャフトとフレームの間の剛性接続）を有し、これは本考察で考えられるデフォルト構成である。図１６の機器は、ハンドルパームグリップ１６０１（ハンドルボデーＡ）と、回転ダイヤル１６０２（ハンドルボデーＢ）及びエンドエフェクタ入力１６１２と、シャフトフレームジョイント１６１５と、ツールシャフト１６２６の遠位端部のエンドエフェクタ１６６８とを含む。装置は、ハンドル軸線である軸線１ １６１１と、ツールシャフト軸線である軸線３ １６１５と、エンドエフェクタ軸線である軸線２ １６１３も含む。

前腕に取り付けられて無制限ロールハンドルアセンブリを有する非屈曲性器具の幾つかの変形例は、別々のツールフレームとツールシャフトとを含みうる。このような構成の一つでは、ツールフレームと手首カフとが剛性装着される（０ＤｏＦ）。この場合、ツールシャフトがハンドルダイヤルに剛性接続されると、ツールシャフトとツールフレームとの間に少なくとも一つのロール回転ＤｏＦが設けられるように装置が構成されうる。さらに、シャフトフレームジョイントはロールＤｏＦとピッチＤｏＦとピッチ及び／又はヨーＤｏＦとを有しうる。

ここに記載される無制限ロールハンドルを含む装置のいずれかは、図１７に示されているような入力屈曲ジョイントに仮想中心（ＶＣ）も含みうる。この機器は、仮想中心で交差するジョイント軸線を持つ直列又は並列運動入力ジョイントを有しうる。この機器は図５に示されたものと類似しているが、仮想中心１７２１を示している。機器は、ジョーアセンブリとしても構成されるエンドエフェクタアセンブリ１７６８を含む。

例：医療機器
図１８Ａ〜１８Ｄは、無制限ロール（無制限ロール）ハンドルと、長形ツールフレームと、使用者の腕とツールフレームとの間に多数の自由度を有する前腕装着部と、ジョーアセンブリとして構成されるエンドアセンブリと、ハンドルが屈曲する際にエンドエフェクタが屈曲しうるように出力ジョイントへの伝達の為にハンドルのピッチ及びヨー回転を符号化する入力ジョイントとを含む腹腔鏡検査装置として構成される医療機器の一例を示す。これは図１９Ａ〜１９Ｃに図示されている。図１８Ａ〜１８Ｄに示されている装置についての概略拘束図が図２０Ａに示されている。上述した装置の代替的な拘束図は図２０Ｂに示されている。

図１８Ａ〜１８Ｄを参照すると、機器全体は、プーリブロック１８０５と、ツールシャフト５２６を含むツールフレーム５２５とを包含し（ツールシャフトはツールフレームの一部分と考えられうる）、すべてが互いに剛性接続されている。上述のように、プーリブロックは、手首カフ１８０３を介して使用者の遠位前腕と境界面接触する前腕装着装置／ジョイントの外側リング１８０５として機能する。

この例では、手首カフ１８０３と外側リングとはすべて前腕装着装置／ジョイントの一部である。前腕装着ジョイントは、図６に記載されているように外側リングとロールリングと偏向リングと手首カフ（すべて直列接続）とを包含し、手首カフと外側リングとの間に三つの回転自由度（ＤｏＦ）を付与する。これら三つの回転は、ロールとピッチとヨーとして定義されうる。ロールは外側リングの軸線（ツールシャフトの軸線と同じ）の回転方向である。幾つかの図に示されているように、ピッチ及びヨーはロール回転に対する直交回転である。機器が前腕に取り付けられる（つまり手首カフが使用者の前腕／手首に装着される）と、前腕装着ジョイントはツールフレームと使用者／外科医前腕との間にほぼ三つの回転ＤｏＦを付与する。

ツールフレームは外側リング／プーリブロックから延在し、ハンドルアセンブリを保持しながら（屈曲範囲全体にわたって）使用者の手を収容するようにハンドルアセンブリの周りに形成されている。ツールフレームはツールシャフトに剛性接続され、これはさらに遠位方向に延在する（つまり前腕装着ジョイントと使用者から離れる）。ツールシャフトの端部（機器の出力とも呼ばれる）は、２ＤｏＦ屈曲ジョイント（出力ジョイント／エンドエフェクタ屈曲ジョイントとも呼ばれる）である。これら二つの自由度はピッチ及びヨー回転であり、ハンドルアセンブリとプーリブロックとの間の（下記）機器入力ジョイントを屈曲させることにより制御／操作される。付加的に、（下記）機器入力のハンドルアセンブリの一部であるハンドルレバーに応じて開口及び閉止されうる一対のジョーをエンドエフェクタが装備する。

機器の近位端部には、ハンドルアセンブリとプーリブロックとの間の入力ジョイントが設けられる。このジョイントは、ハンドルアセンブリとプーリブロックとの間に二つの回転ＤｏＦ（ピッチ及びヨー回転）を提供する。機器の入力ジョイントは、二つの可撓性伝達ストリップと二つの伝達プーリ（ピッチプーリ及びヨープーリ）とを包含する並列運動機構である。プーリ１８１３の軸線は、外挿されると、空間１８０１内の仮想中心（ＶＣ）で交差する。この理由から、機器の並列運動入力ジョイントは、仮想中心機構又は仮想中心入力ジョイントとも呼ばれる。前腕装着装置を介して使用者の前腕に機器が取り付けられて使用者の手がハンドルを保持した時に、機器の全体幾何学形状は、並列運動入力ジョイントにより生成される仮想中心が使用者の手首関節の回転中心と一致するようなものである。これは、機器を使用する間に外科医の手首の自然かつ快適で拘束のない屈曲を保証する。

機器の上記の構成では、使用者の前腕についてのその手首のヨー及びピッチ回転は、ツールプーリブロック／ツールフレームについてのハンドルアセンブリの対応の回転に変換される。仮想中心／入力機構の並列運動設計は、プーリブロックについてのハンドルの二つの回転（ピッチ及びヨー）がピッチプーリで見られるピッチのみ回転とヨープーリで見られるヨーのみ回転とに機械的に分離／フィルタリングされるようなものである。ピッチプーリ及びヨープーリ１８１３は、それぞれピッチ回転及びヨー回転軸線でプーリブロックに対して旋回する（取り付けられる）。こうしてピッチ及びヨー伝達プーリで捕捉されるハンドル（ゆえに外科医の手首）のピッチ及びヨー回転は、伝達プーリを始点としてプーリブロックとツールフレームとツールシャフト、そしてエンドエフェクタまで延びるケーブルを介してエンドエフェクタ屈曲ジョイントの対応の回転に伝達される。

入力ジョイントにより付与されるヨー及びピッチ回転ＤｏＦに加えて、ロール軸線上での軸方向並進ＤｏＦも付与される／可能である。これは、ある範囲のサイズの使用者の手が機器に収容されることを可能にして、自由で無拘束の手／手首の屈曲を保証する。

さらに、伝達ストリップはロール軸線でのねじりに強い。こうして、ハンドルアセンブリ（つまりダイヤル）の遠位端部から伝達ストリップを介してプーリブロックまでのロール回転を拘束（ゆえに伝達）することが保証される。手首カフについてのロール軸線１８３５での明確な低抵抗の回転を付与する前腕装着装置の外側リングとしてプーリブロックが機能することに注意してほしい。これは、使用者が手のひらでハンドルを保持する時に、所望するいかなるヨー及びピッチ方向にもハンドルを屈曲させることができ、結果的にエンドエフェクタの対応の屈曲が生じることを意味する。それからハンドル屈曲を固定したまま親指と他の指（一般的には人差し指）でハンドルアセンブリのダイヤルを回すことができる。ダイヤルの回し動作（つまりロール回転）は、並列運動入力ジョイント（つまり可撓性伝達ストリップに基づく仮想中心機構）を介してプーリブロック／外側リングに伝達される。そしてプーリブロックは、使用者の前腕に装着される手首カフについてロール軸線で回転する。その結果、ツールフレーム全体が使用者の前腕についてロール軸線で回転する。シャフトはツールフレームに剛性接続されているので、シャフトもロール軸線１８３５で回転する。ツールシャフトのロール回転は出力ジョイント（つまりエンドエフェクタ屈曲ジョイント）を介してエンドエフェクタにも伝達される。しかしながら、（出力ジョイントの）エンドエフェクタの屈曲が（入力ジョイントの）ハンドルの屈曲により制御されることを思い出してほしい。ゆえに、後者が固定されている場合には、前者も固定されているが、ロール回転は、外科医の指の回し運動からエンドエフェクタまでずっと伝達される。機器を作動させるこの特定モードは、屈曲ロールと呼ばれる。

外科医の親指と他の指の回し動作（結果的にハンドルについてのダイヤルの回転）を介したエンドエフェクタロールの発生に加えて、このロールを発生させる別の手法は、手と前腕との回内運動及び回外運動を行うことにより外科医がハンドルアセンブリ全体を（ロール軸線で）回転させる時である。このロール運動はまた、仮想中心機構及びプーリブロックの伝達ストリップを介してツールフレームに伝達され、続いてツールシャフトを介してエンドエフェクタに伝達される。しかしながら、この方式で達成されるロール運動の量は、使用者の（つまり外科医の）手／前腕により可能となる回内／回外運動の範囲により制限される。

他方で、ハンドルアセンブリに二つの個別コンポーネントつまりハンドルとダイヤルを設けることにより、この制限は克服される。使用者の手に固定されたままのハンドルは、使用者の手／前腕の回内／回外運動の制限により、実際にはロール角度が制限される。しかしながら、指を介して、使用者はハンドルについてダイヤルをエンドレス又は無限にロール回転できる。そしてこの無限ロール回転は、上述のようにエンドエフェクタに伝達される。この無限ロール能力は縫合や結び目形成等のような複雑な外科処置において重大な独自の機能性を外科医に付与する。

上記のように、ハンドルアセンブリはダイヤルとハンドルとを包含し、これらは、ロール軸線での単一の回転ＤｏＦを有するハンドル回転ジョイントにより接続される。付加的に、ハンドルは、ハンドルレバーを備えるハンドル機構も収容する。（使用者の指、一般的に中指、薬指、そして小指）によりハンドルレバーがハンドルについて押下されると、ハンドル機構はこの動作をケーブルの引き動作に変換する。この引き動作はハンドルとダイヤルとの間の回転境界面／ジョイントを介して伝達される。ジョー閉止ケーブルに加えられるこの引き動作はそれからダイヤルとツールフレームとの間の可撓性導管を介してエンドエフェクタへ、そしてツールシャフトを介し、エンドエフェクタ屈曲ジョイントを介し、さらにエンドエフェクタジョーまで伝達される。エンドエフェクタのジョー閉止機構は、剪断機、把持器、ニードルホルダ等で必要とされるように、ケーブルの引き動作をジョー閉止動作に変換する。

機器入力ジョイントにより設けられる仮想中心は、機器を操作する使用者の手首関節の回転中心と一致する。さらに、前腕装着ジョイントにより付与される三つのＤｏＦ（ヨー１８３１、ピッチ１８３３、及びロール１８３５の回転）の３本の回転軸線はすべて、前腕装着ジョイントの回転中心と呼ばれる一つの点で交差しうる。前腕装着ジョイントのこの回転中心は、機器入力ジョイントの回転中心（つまりプールブロックについてのハンドルの仮想回転中心）と一致しうる。

上の二つは、機器が使用者前腕に取り付けられる時には、前腕装着ジョイントの回転中心が使用者の手首関節の回転中心と一致することを意味する。

特に、使用者の手首が屈曲しない（つまり基準である）時に、前腕軸線は外側リングの軸線と一致するべきであり、この軸線はツールシャフトの軸線と一致すべきであり、この軸線はエンドエフェクタの軸線と一致すべきである。これは、ハンドルがプーリブロックに対して屈曲せず（つまり基準であり）、その為エンドエフェクタがツールシャフトに対して屈曲しない時である。

無限ロールを容易にする為、機器の重心が機器のロール軸線の近くに位置するように機器の総重量が分散されうる。これは、（上述のように）使用者が機器をロール回転させる際に重力を利用しないかこれに反することを保証する。使用者の前腕に支持される機器と套管針との重量が患者の身体にかかった状態で、機器の重心をロール軸線上に置くと、ロール回転中に重力が役割を果たさなくなる為、ロール回転駆動を比較的楽にする。

上述したすべての機能性に加えて、機器全体の設計及び構造は手の震えのフィルタリングにも役立ち、これがエンドエフェクタに達するのを防止する。機器では、ハンドル、ゆえに外科医の手が伝達ストリップによりプーリブロック／ツールフレーム／ツールシャフトから隔離される。これらの可撓性伝達ストリップは、その材料及び／又は構造の為、手の震えがツールシャフト及びエンドエフェクタに達するのを防止する。ツールフレームは、前腕装着ジョイントを介して前腕に取り付けられる。その為、フレームに接続されるツールシャフトは外科医の前腕により制御される。これは駆動力運動（シャフトの先端を三方向に並進させる）を助けるばかりでなく、手と比べると前腕での震えがはるかに少なくなり、その為シャフトに見られる震えも少なくなる。

こうして、伝達ストリップは、プーリブロックに対するハンドルのヨー及びピッチ回転（同じく前腕に対する手のヨー及びピッチ回転）を分離して、プーリブロックに取り付けられたピッチ及びヨー伝達プーリへ伝達するのに役立つ。これらは、ハンドルアセンブリからプーリブロック、ツールフレーム、ツールシャフト、そしてエンドエフェクタまでロール回転の伝達も助ける。また手の震えをフィルタリングしてこれがプーリブロック、そしてツールフレーム、そしてツールシャフト、そしてエンドエフェクタに達するのを阻止するのにも役立つ。

回転ハンドル機構の使用により、外科医は手術中に手術器具をより良好に制御することが可能である。良好な制御は、外科医の手／手首／前腕からエンドエフェクタへの自然で人間工学的で直感的な運動を伝えることを結果的に可能にする。仮想中心機構により、外科医の手首のピッチ及びヨー運動のマッピングは、エンドエフェクタ屈曲ジョイントの対応の回転へ直感的に、そして流れるように伝えられる。エンドエフェクタのロールを実施する回転ハンドル機構を含まないと、外科医は、生体力学的に達成されうるロールの量に制限を加える前腕の回内又は回外運動が制限される。ロールの軸線が前腕の軸線からのオフセットを維持する屈曲ロールを実施する為、回内及び回外運動が手首の撓曲及び延出と組み合わされる。人体での制限の為、この回転は、総ロール角度とともに外科医の手首軸線からのオフセット角度についても制限される。手首の回内運動、回外運動、撓曲、延出は様々な最大屈曲角度を有する為、ロールの軸線が一定のままであって、考えられる最悪の配向で手が手首と作る最大角度によりロール角度が制限される屈曲ロールを実施する。

無制限ロールハンドルアセンブリを追加すると、ここに記載される手術器具により、エンドエフェクタは、直感的で流れるように、そして人間工学的に、機器の入力で観察されるヨー、ピッチ、及びロールを直接受け継ぐかこれを達成することができる。外科医の手首の回内及び回外運動に加えて、ハンドルダイヤルのロール回転によりロールもエンドエフェクタに伝えられる。エンドエフェクタの軸線が前腕の軸線と同心ではなくなった屈曲位置にハンドルがある時に、外科医は、手首を固定したまま親指／他の指でハンドルダイヤルをロール回転することにより屈曲ロールを人間工学的に実施することが可能である。これは手首のあらゆる配向での屈曲ロールを可能にし、ロール角度は手首の特定の配向に制限される。エンドエフェクタのロールは、回内運動、回外運動、撓曲、延出での外科医の制限により回転が制限されなくなる。親指／他の指によりハンドルダイヤルでの器具のロールを制御することにより、外科医は、「無限」量のロールを実施しながら、それでもハンドル操作入力（つまりレバー）を使用していかなる屈曲又はロール配向でもエンドエフェクタの開口／閉止操作を制御することが可能である。

加えて、ここに記載される無制限ロールハンドルアセンブリは、人間工学的境界面を備える最小侵襲ツールの先進的特徴すべての同時的かつ予測可能な制御を可能にする。このハンドルは、動力運動、技巧的運動、そして屈曲の直感的制御を特徴とする。これら三つの動作は、使用者の手の最適な領域に個別に整合される。ハンドル及びレバーを把持してジョーを閉止するというような動力運動は、手のひらと指の裏側とに限定される。ダイヤルを回転させるというような技巧的な運動は、親指と第１指（例えば人差し指）に整合される。手のこれらの領域への動力及び技巧的運動の分離は、使用者の疲労を最小にする。これは、使用者の認知負荷を軽減してその精神的疲労を軽くする。コンピュータジョイスティックの使用と同様に、ハンドルを所望の角度に軽く誘導することにより屈曲が制御される。

ここに記載される無制限ロールハンドル装置は、開口／閉止、ロール回転、そして屈曲（又は何らかの組み合わせ）の同時的動作を可能にする。我々自身の手のように、運動は流れるような自然なものである。巻き戻し、解除、又は他の中間ステップを伴わずにダイヤルを連続方向に回転させることにより「連続縫合」を実施することは、他の縫合器具と比較して新規である。器具のバランスを保って器具回転の手順を単純化することにより、これは可能となる。ハンドルのダイヤルが回転されると、器具全体が使用者の手首で同じ方向に回転又は周回する。このプロセス中に、仮想中心も回転するが、使用者の手首の中心に集中している。結果的に、屈曲した軸方向回転のような複雑な動きの間でも、性能は一貫しており予測可能である。

使用者に認識されるように、ここに記載されるハンドルは、閉止機構と係合しながらハンドルの技巧的なロールを可能にする。最初に、上述したようなハンドル内の回転機構は、最適化されたベアリングを機構内の様々なボデーの間に包含する。ジョー閉止レバーが係合又は解離する時の回転抵抗の差に外科医が気付かないのは、回転機構の様々なボデーの間のベアリングによるものである。回転中にジョー閉止ケーブルがねじれるのを防止する回転機構内の旋回ジョイントと幾つかのキー接続特徴により、ハンドルの無限回転が可能となる。

使用中には、これらのハンドルにより外科医は、ハンドル及び閉止レバーの基部を快適に保持しながら自身の手首を屈曲させることにより手術機器全体のエンドエフェクタの屈曲を実施することができる。無制限ロールハンドル装置の屈曲は回転ノブの遠位端部をてこにして、仮想中心機構としても知られる外科医の手首を中心とする屈曲プーリを中心に伝達ストリップを動かす。これら２本のプーリの操作はフレームで屈曲ケーブルを動かして、エンドエフェクタの対応の屈曲を制御する。屈曲位置が確立されると、外科医はハンドルの閉止レバーを起動することによりジョーの閉止を選ぶ。ニードルを駆動するプロセスは、外科医がエンドエフェクタをその屈曲軸線でロール回転させることで様々な組織面において湾曲軸線を中心にニードルを動かすことを必要とする。これらのハンドルは（ここに記載される他の特徴と関連して）回転ノブへの容易なアクセスを外科医に与え、この機構の回転は、３軸の手首ジンバル（つまり前腕装着ジョイント）により可能となるように、外科医の手首での伝達ストリップと屈曲プーリとの回転を駆動する。回転ノブ（つまりダイヤル）とＶＣ機構との回転が、外科医の手首を中心とするプーリブロック、フレーム、ツールシャフト、及びエンドエフェクタの予測可能な同心回転を引き起こすように、手首ジンバルは外科医の手首を中心として機器を拘束及びセンタリングする。

これらの機器は技巧的な回転制御を可能にし、ハンドル回転機構（ベアリングを介して対処）と手首ジンバル（最小接触面と低摩擦プラスチック材料とを介して対処）での回転抵抗と、機器の全体的なバランス（回転軸線上での重心の確立と機器全体での重量の再配分とにより対処）と、ロール軸線でのねじり／ひねりに順応性をほとんど与えない伝達ストリップの使用とを最小にする。

ある特徴又は要素が別の特徴又は要素の「上に」あると言及される時には、他の特徴又は要素の直接上にあるか、介在する特徴及び／又は要素が存在してもよい。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素の「直接上に」あると言及される時には、介在する特徴又は要素は存在しない。特徴又は要素が別の特徴又は要素に「接続」、「装着」、又は「結合」されると言及される時には、他の特徴又は要素に直接的に接続、装着、又は結合されるか、介在する特徴又は要素が存在してもよいことも理解されるだろう。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「直接的に接続」、「直接的に装着」、又は「直接的に結合」されると言及される時には、介在する特徴又は要素は存在しない。一実施形態について記載又は図示されていても、このように記載又は図示される特徴及び要素は他の実施形態にも適用されうる。別の特徴に「隣接して」配設される構造又は特徴の言及が、隣接の特徴と重複するかその下に位置する部分を有することも、当業者には認識されるだろう。

ここで使用される専門用語は特定の実施形態の記載のみを目的とし、発明を限定することは意図されていない。例えば、ここで使用される際に、単数形の“ａ”，“ａｎ”，“ｔｈｅ”は、文脈が他を表していないことが明白でない限り複数形も含むことが意図されている。さらに、本明細書で使用される時に、“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（包含する）”及び／又は“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（包含する）”が記載の特徴、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を明記しているが、一つ以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそのグループの存在又は追加を除外しないことはさらに理解されるだろう。ここで使用される際に、“ａｎｄ／ｏｒ”の語は、関連して挙げられた物品のうち一つ以上のいずれか及びすべての組み合わせを含み、“／”と短縮されうる。

“ｕｎｄｅｒ（下に）”，“ｂｅｌｏｗ（下方に）”，“ｌｏｗｅｒ（下方の）”，“ｏｖｅｒ（上に）”，“ｕｐｐｅｒ（上方の）”その他などの空間的相対語は、図に示されているような別の要素又は特徴に対する一つの要素又は特徴の関係を説明する際の記載を容易にする為に使用されうる。空間的相対語は、図に描かれた配向に加えて、使用又は動作時の機器の多様な配向を包含することが意図されていることは理解されるだろう。例えば、図の機器が逆転された場合に、他の要素又は特徴の「下」又は「下方」と記載される要素は、他の要素又は特徴の「上に」配向されることになるだろう。ゆえに例示的な語“ｕｎｄｅｒ”は上下の両方の配向を含む。機器が他の配向であってもよく（９０度回転されるか他の配向であり）、ここで使用される空間的相対記述語は適宜解釈される。同様に、「上向き」、「下向き」、「垂直」、「水平」その他の語は、他に明記されていなければ説明のみを目的として使用される。

様々な特徴／要素（ステップを含む）を記載するのにここでは「第１」及び「第２」の語が使用されるが、これらの特徴／要素は文脈から他を表すのではない限り、これらの語により制限されるべきではない。これらの語は一つの特徴／要素を別の特徴／要素と区別するのに使用されうる。ゆえに、本発明の教示から逸脱することなく、下記の第１特徴／要素は第２特徴／要素と称されてもよく、同様に、下記の第２特徴／要素は第１特徴／要素と称されてもよい。

本明細書とこれに続く請求項を通して、文脈から他が必要とされる場合を除いて、“ｃｏｍｐｒｉｓｅ”と、“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”及び“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”などの変形は、様々なコンポーネントが方法及び物品（例えば機器及び方法を含む組成物及び装置）で協働的に採用されうることを意味する。例えば、“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”の語は、記載の要素又はステップの内包を意味するが他の要素又はステップの除外は意味しないことが理解されるだろう。

概して、ここに記載される装置及び方法のいずれかは、内包的であると理解されるべきであるが、コンポーネント及び／又はステップのすべて又は部分集合があるいは排他的であって、様々なコンポーネント、ステップ、サブコンポーネント、又はサブステップ「で構成される」、あるいは「で本質的に構成される」と表現されてもよい。

明細書及び請求項で使用される際には、例で使用されるものを含み、他に明記されていなければ、すべての数字は“ａｂｏｕｔ（約）”又は“ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ”（およそ）の語が明示されていなくてもその後が前に置かれているかのように解釈されうる。「約」又は「およそ」の語句は、大きさ及び／又は位置を記載する時に、記載された値及び／又は位置が妥当な予想範囲の値及び／又は位置に含まれることを示すのに使用されうる。例えば、数値は、記載の値（又は値の範囲の）＋／−０．１％、記載の値（又は値の範囲の）＋／−１％、記載の値（又は値の範囲の）＋／−２％、記載の値（又は値の範囲の）＋／−５％、記載の値（又は値の範囲の）＋／−１０％等である値を有する。ここに挙げられる数値範囲は、文脈上他を示す場合を除いて、約又はおよそこの値であると理解されるべきである。例えば、「１０」の値が開示されている場合には、「約１０」も開示されている。ここに記されるいかなる数値範囲も、これに包摂されるすべての部分範囲を含むことが意図されている。当業者には適切に理解されているように、ある値がその値「より小さいか等しい」と開示される時には、「その値より大きいか等しい」、そして値の間の可能な範囲も開示されていることも言うまでもない。例えば、値「Ｘ」が開示されている場合には、「Ｘより小さいかＸと等しい」とともに「Ｘより大きいかＸと等しい」（例えばＸが数値である場合）も開示されている。本出願を通して、データは幾つかの異なるフォーマットで提示されることと、このデータが終点と始点、またデータ点の組み合わせ範囲を表すことも言うまでもない。例えば、特定のデータ点「１０」と特定のデータ点「１５」とが開示されている場合には、１０及び１５より大きい、大きいか等しい、小さい、小さいか等しい、そして、等しいも１０と１５の間に開示されていると考えられることは言うまでもない。二つの特定ユニットの間の各ユニットも開示されていることも言うまでもない。例えば、１０と１５が開示されている場合には、１１，１２，１３，１４も開示されている。

様々な例示的実施形態が上に記載されたが、請求項に記載されている発明の範囲を逸脱することなく様々な実施形態に幾つかの変更のいずれかが加えられてもよい。例えば、記載された様々な方法ステップが実施される順序は、代替的実施形態でしばしば変更され、他の代替的実施形態では、一つ以上の方法ステップが完全に省略されてもよい。様々な機器及びシステム実施形態の任意の特徴が幾つかの実施形態に含まれて他には含まれなくてもよい。その為、前出の記載は主に例示目的で提示されており、請求項に提示される発明の範囲を制限すると解釈されるべきではない。

ここに含まれる例及び図は、主題が実施される特定の実施形態を限定ではなく例示により示している。上述のように、他の実施形態が利用されるか、これから導出されてもよい為、本開示の範囲を逸脱することなく、構造的及び論理的な置換や変更が可能である。発明の主題のこのような実施形態は、単に便宜上、「発明」の語で個々に又はまとめて言及されるが、一つ以上が実際に開示されている場合に本出願の範囲を単一の発明又は発明概念に自発的に制限する意図はない。ゆえに、特定の実施形態がここに図示及び記載されているが、同じ目的を達成すると推測される構成が、図示された特定の実施形態に置き換えられてもよい。本開示は、様々な実施形態の改変又は変形のいずれか又はすべてに対応することが意図されている。上記の実施形態とここに明記されていない他の実施形態との組み合わせは、上の説明を検討することで当業者には明白になるだろう。

１０１ ハンドルボデーＡ
１０２ ハンドルボデーＢ
１０３ ハンドルボデーＣ
１０４ ハンドルボデーＤ
１１１ 軸線１
３０１ ハンドルボデーＡ
３０２ ハンドルボデーＢ
３０３ ハンドルボデーＣ
３０４ ハンドルボデーＤ
３１１ 軸線１
３２０ キー接続境界面
３３０ スラストベアリング
３３３ スラストベアリング
３３４ ベアリングとハンドルボデーＡの間のワッシャ
３３５ ベアリングとハンドルボデーＢの間のワッシャ
３４０ ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間のワッシャ
３４５ ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間のブシュ
３４７ ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間のスラストベアリング
３４９ テーパ状ローラベアリング
３５１ サイドワッシャを備えるスラストベアリング
３５２ ハンドルボデーＡとベアリングの間のワッシャ
３５３ ハンドルボデーＢとベアリングの間のワッシャ
３９４ ラジアルベアリング
４０１ ハンドルシェル（ハンドルボデーＡ）
４０２ 回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）／回転ダイヤル左部分（ハンドルボデーＢ）
４０３ プッシュ／プルロッド（ハンドルボデーＣ）／回転ダイヤル右部品（ハンドルボデーＢ）
４０４ シャトル（ハンドルボデーＤ）
４１１ 軸線１
４１３ ハンドルレバー（ハンドルボデーＣの剛性延出部）
４５５ ハンドルボデーＣとハンドルボデーＤの間の境界面：スラストベアリング
４７１ ジョー閉止操作伝達部材
４９１ ハンドルボデーＡとハンドルボデーＢの間の境界面：アンギュラ接触ベアリング
５０１ 人間工学的ハンドルシェル（ハンドルボデーＡ）
５０２ 回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）
５０３ ハンドルレバー（ハンドルボデーＣの剛性延出部）
５１１ 軸線１
５１３ 軸線２
５１４ 偏向リング
５１５ 軸線３
５１８ スレッド
５１９ 外側ガイドリングの隆起内側トラック
５２０ 外側ガイドリング
５２１ 偏向回転軸線
５２５ ツールフレーム
５２６ ツールシャフト
５３１ ロール回転軸線
５３３ 伝達ストリップ１
５３３３ 伝達ストリップ１
５３４ 伝達ストリップ２
５４０ 撓曲／延出回転軸線／スナップフィット係止機構
５４９ ハンドルレバー（ハンドルボデーＣの剛性延出部）
５４９’ エンドエフェクタ閉止入力
５６６ ケーブル（ジョー閉止操作伝達部材）と導管（ケーブルの外側ジャケット）
５６８ エンドエフェクタ可動ジョー
５６９ エンドエフェクタ固定ジョー
５７７ エンドエフェクタ閉止出力
５８３ エンドエフェクタ屈曲出力ジョイント
６０５ 手首カフ
６０７ 手首関節
６０８ 前腕
６０９ 手
９０１ 人間工学的ハンドルシェル（ハンドルボデーＡ）
９０２ 回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）
９１１ 軸線１
９１３ 軸線２
９２５ ツールフレーム
９２６ ツールシャフト
９３３ 伝達ストリップ
９４９ ハンドルレバー（ハンドルボデーＣの剛性延出部）
９５０ エンドエフェクタ回転伝達部材
９６８ エンドエフェクタ可動ジョー
９６９ エンドエフェクタ固定ジョー
１００１ 人間工学的ハンドルシェル ハンドルボデーＡ
１００２ 回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）
１０１１ 軸線１
１０１３ 軸線２
１０１５ 軸線３
１０２６ ツールシャフト
１０４９ ハンドルレバー（ハンドルボデーＣの剛性延出部）
１０６８ エンドエフェクタ
１１２６ ツールシャフト
１１４２ 入力屈曲ジョイント
１１４３ 出力屈曲ジョイント
１１６８ 可動ジョー
１１６９ 固定ジョー
１２０１ ハンドルボデーＢ（ハンドルシェル）
１２０３ ハンドルボデーＡ（回転ダイヤル）
１２０４ ハンドルボデーＤ（ハンドルレバー）
１２１１ 軸線１
１２１３ 軸線２
１２１５ 軸線３
１２２６ シャフト
１２６５ エンドエフェクタ
１３０１ ボデーＡ（ハンドルシャフト）
１３０２ ボデーＢ（回転ダイヤル）
１３０３ ボデーＣ（プッシュロッド）
１３０４ ボデーＤ（シャトル）
１３１７ スラストベアリング
１３１９ ラチェット機構
１４０１ ハンドルボデーＡ（ハンドルシェル）
１４０３ ハンドルボデーＢ（回転ダイヤル）
１４０４ シャフト・エンドエフェクタ複合体
１４１１ 軸線１
１５１２ スプリング基準ベース
１５１３ プルスプリング
１５２６ ツールシャフト／ツールフレーム
１５３０ 第１ジョー閉止操作伝達部材
１５３２ 第２ジョー閉止操作伝達部材
１５６７ エンドエフェクタ可動ジョー
１５６８ エンドエフェクタ固定ジョー
１６０１ 人間工学的ハンドルシェル ハンドルボデーＡ
１６０２ 回転ダイヤル（ハンドルボデーＢ）
１６０９ 手首装着部
１６１１ 前腕装着ジョイント／軸線１
１６１２ ハンドルレバー（ハンドルボデーＣの剛性延出部）
１６１３ 軸線２
１６１５ シャフトフレームジョイント／軸線３
１６２５ フレーム
１６２６ ツールシャフト
１６６８ エンドエフェクタ
１７２１ 仮想中心
１７５６ エンドエフェクタジョー
１７６８ エンドエフェクタアセンブリ
１８０１ ツール入力ジョイント：ＶＣ機構
１８０３ 手首カフ
１８０５ プーリブロック／外側リング
１８０７ 前腕装着ジョイント
１８１３ 伝達プーリ
１８３１ ヨー軸線
１８３３ ピッチ軸線
１８３５ ロール軸線

Claims (53)

1. 医療機器であって、
   近位端部に前腕装着部分を有する長形ツールフレームであり、ツール軸線を有する長形フレームと、
   前記長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、
   前記エンドエフェクタに無制限のロールを付与するハンドルであって、
   第１ハンドル部分と、
   第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記第１軸線上での前記第１ハンドルに対する並進拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、
   前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される前記第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、
   前記第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、前記プッシュロッドに対して前記第１軸線を中心とする回転自由度を一つ有するが前記プッシュロッドに対する前記第１軸線上での並進拘束を受けるように前記プッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するように前記第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、
   前記プッシュロッドに結合されて前記第１軸線上で前記プッシュロッドを並進させるように構成される前記第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力と、
   を含み、
   前記エンドエフェクタが前記第２ハンドル部分とともに回転するように前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、
   ハンドルと、
   使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフであって、前記ツールフレームの前記前腕装着部分に結合されるように構成されるカフと、
   を包含する機器。
2. 前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間のジョイントをさらに包含し、前記ジョイントが、前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に一つ以上の回転自由度を付与するように構成される、請求項１に記載の機器。
3. 前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間の一つ以上のジョイントをさらに包含し、前記一つ以上のジョイントが、前記ツール軸線についてのロール自由度と、ピッチ自由度と、前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間のヨー自由度とのうち一つ以上を付与するように構成される、請求項１に記載の機器。
4. 前記長形ツールフレームが前記第２ハンドル部分に対する回転拘束を受けるように前記長形ツールフレームが前記第２ハンドル部分に結合されるとともに、前記エンドエフェクタが前記長形ツールフレームに対する回転拘束を受けるように前記エンドエフェクタが前記長形ツールフレームに結合される為、前記第２ハンドル部分の前記回転が前記エンドエフェクタに伝達される、請求項１に記載の機器。
5. 前記第２ハンドル部分と前記エンドエフェクタとの間に延在する回転伝達装置を通して前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、請求項１に記載の機器。
6. 前記ハンドルと前記ツールフレームとの間の入力ジョイントをさらに包含し、前記入力ジョイントが、ピッチ回転軸線での前記ハンドルと前記ツールとの間のピッチ自由度と、ヨー回転軸線での前記ハンドルと前記ツールとの間のヨー自由度とを付与する、請求項１に記載の機器。
7. 前記ハンドルと前記ツールフレームとの間の入力ジョイントと、前記ツールフレームと前記エンドエフェクタとの間の出力ジョイントとをさらに包含し、前記入力ジョイントがピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含し、さらに、前記ピッチ運動経路と前記ヨー運動経路とが独立しており、前記ハンドルと前記ツールフレームとの間で並列に結合され、前記ピッチ運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ動作を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化することはなく、前記ヨー運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化することはない、請求項１に記載の機器。
8. 前記ピッチ回転軸線と前記ヨー回転軸線とが、前記ハンドルの近位にある回転中心で交差する、請求項７に記載の機器。
9. 前記入力ジョイントから前記出力ジョイントまで延在するピッチ伝達部材とヨー伝達部材とをさらに包含し、前記ピッチ伝達部材が前記入力ジョイントのピッチ回転を、前記ヨー伝達部材がヨー回転を、前記出力ジョイントの対応回転に伝達する、請求項７に記載の機器。
10. 前記エンドエフェクタ制御入力の操作がジョーアセンブリを開口又は閉止するように構成されるジョーアセンブリとして前記エンドエフェクタが構成される、請求項１に記載の機器。
11. 前記エンドエフェクタが、第１エンドエフェクタ部分に可動結合される第２エンドエフェクタ部分を含み、前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対して前記第１軸線での回転位置にある時に前記ハンドルの前記エンドエフェクタ制御入力の操作が前記第２エンドエフェクタ部分を前記第１エンドエフェクタ部分に対して動かすように、前記シャトルボデーを前記第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブルをさらに包含する、請求項１に記載の機器。
12. 前記伝達ケーブルが、圧縮とねじりと曲げの順応性を備えるロープ又は編組材料を包含する、請求項１１に記載の機器。
13. 前記第１ハンドル部分が、使用者の手のひらに保持されるように構成されるパームグリップを包含する、請求項１に記載の機器。
14. 前記エンドエフェクタ制御入力が、使用者の指及び親指のうち１本以上による操作の為に構成される前記第１ハンドル部分のトリガ、レバー、又はボタンを包含する、請求項１に記載の機器。
15. 前記第２ハンドル部分が、使用者の指及び親指のうち１本以上により回転されるように構成されるグリップを有するノブ又はダイヤルを包含する、請求項１に記載の機器。
16. 医療機器であって、
    近位端部に前腕装着部分を有する長形ツールフレームであって、ツール軸線を有する長形フレームと、
    前記長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、
    前記エンドエフェクタに無制限のロールを付与するハンドルであって、
    第１ハンドル部分と、
    前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記第１軸線上での前記第１ハンドルに対する並進拘束を受けるように、前記第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、
    前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される、前記第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、
    前記第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、前記プッシュロッドに対する前記第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記プッシュロッドに対する前記第１軸線上での回転拘束を受けるように前記プッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するように前記第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、
    前記プッシュロッドに結合されるとともに、前記第１軸線上で前記プッシュロッドを並進させるように構成される前記第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力と、
    を含み、
    前記エンドエフェクタが前記第２ハンドル部分とともに回転するように前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、
    ハンドルと、
    使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフと、
    前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間のジョイントであって、ロール自由度とピッチ自由度とヨー自由度のうち一つ以上を前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に付与するジョイントと、
    を包含し、
    前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対して前記第１軸線での回転位置にある時に前記ハンドルの前記エンドエフェクタ制御入力の操作が前記エンドエフェクタを操作する、
    機器。
17. 医療機器であって、
    長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、
    エンドエフェクタに無制限のロールを付与するハンドルであって、
    第１ハンドル部分と、
    第２ハンドルボデーが前記第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記第１軸線上での前記第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように、前記第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、
    前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される、前記第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、
    前記第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、前記プッシュロッドに対する前記第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記プッシュロッドに対する前記第１軸線上での並進拘束を受けるように前記プッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、
    前記プッシュロッドに結合されて前記第１軸線上で前記プッシュロッドを並進させるように構成される前記第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力と、
    を含み、
    前記エンドエフェクタが前記第２ハンドル部分とともに回転するように前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、
    ハンドルと、
    出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対するピッチ回転軸線での前記ハンドルの運動を符号化するように構成され、さらに、出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対するヨー回転軸線での前記ハンドルの運動を符号化するように構成され、前記ピッチ回転軸線と前記ヨー回転軸線とが回転中心で交差する、前記ハンドルと前記ツールフレームとの間の入力ジョイントと、
    を包含し、
    前記エンドエフェクタが前記出力ジョイントにより前記ツールフレームに結合される、
    機器。
18. 前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対する回転位置にある時に前記ハンドルの前記エンドエフェクタ制御入力の操作により前記エンドエフェクタを操作する、請求項１７に記載の機器。
19. 前記回転中心が前記ハンドルの後方にある、請求項１７に記載の機器。
20. 前記ツールフレームの近位端部の前腕装着部分と、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフとをさらに包含し、前記カフが、前記ツールフレームの前記前腕装着部分に結合されるように構成される、請求項１７に記載の機器。
21. 前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間のジョイントをさらに包含し、前記ジョイントが、前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に一つ以上の回転自由度を付与するように構成される、請求項２０に記載の機器。
22. 前記フレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間のジョイントをさらに包含し、前記ジョイントが、ピッチ及びヨー自由度のうち一つ以上を前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に付与するように構成される、請求項２０に記載の機器。
23. 前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間の一つ以上のジョイントをさらに包含し、前記一つ以上のジョイントが、ロール自由度とピッチ自由度とヨー自由度のうち一つ以上を前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に付与するように構成される、請求項２０に記載の機器。
24. 前記長形ツールフレームが前記第２ハンドル部分に対する回転拘束を受けるように前記長形ツールフレームが前記第２ハンドル部分に結合されるとともに、前記エンドエフェクタが前記長形ツールフレームに対する回転拘束を受けるように前記エンドエフェクタが前記長形ツールフレームに結合される為、前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、請求項１７に記載の機器。
25. 前記第２ハンドル部分と前記エンドエフェクタとの間に延在する回転伝達装置を通して前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、請求項１７に記載の機器。
26. 前記入力ジョイントがピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含し、さらに、前記ピッチ運動経路と前記ヨー運動経路とが独立していて前記ハンドルと前記ツールフレームとの間で並列に結合され、前記ピッチ運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化することはなく、前記ヨー運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動は符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化することはない、請求項１７に記載の機器。
27. 前記入力ジョイントから前記出力ジョイントまで延在するピッチ伝達装置及びヨー伝達装置をさらに包含する、請求項１７に記載の機器。
28. 前記エンドエフェクタが、前記エンドエフェクタ制御入力の操作がジョーアセンブリを開口又は閉止するように構成されるジョーアセンブリである、請求項１７に記載の機器。
29. 前記エンドエフェクタが、第１エンドエフェクタ部分に可動結合される第２エンドエフェクタ部分を含み、さらに、前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対する回転位置にある時に前記ハンドルの前記エンドエフェクタ制御入力の操作が前記第２エンドエフェクタ部分を前記第１エンドエフェクタ部分に対して動かすように前記シャトルボデーを前記第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブルを包含する、請求項１７に記載の機器。
30. 前記伝達ケーブルが、圧縮とねじりと曲げについて順応性を備えるロープ又は編組材料を包含する、請求項２９に記載の機器。
31. 前記第１ハンドル部分が、使用者の手のひらに保持されるように構成されるパームグリップを包含する、請求項１７に記載の機器。
32. 前記エンドエフェクタ制御入力が、使用者の指及び親指のうち１本以上による操作の為に構成される前記第１ハンドル部分のトリガ、レバー、又はボタンを包含する、請求項１７に記載の機器。
33. 前記第２ハンドル部分が、使用者の指及び親指のうち１本以上により回転されるように構成されるグリップを有するノブ又はダイヤルを包含する、請求項１７に記載の機器。
34. 医療機器であって、
    長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、
    無制限のロールをエンドエフェクタに付与するハンドルであって、
    第１ハンドル部分と、
    第２ハンドルボデーが前記第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記第１軸線上での前記第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、
    前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される前記第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、
    前記第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、前記プッシュロッドに対する前記第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記プッシュロッドに対する前記第１軸線上での並進拘束を受けるように前記プッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、
    前記プッシュロッドに結合され、前記第１軸線上で前記プッシュロッドを並進させるように構成される前記第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力と、
    を含み、
    前記エンドエフェクタが前記第２ハンドル部分とともに回転するように前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、
    ハンドルと、
    前記ハンドルと前記ツールフレームとの間の入力ジョイントであって、ピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含する入力ジョイントであり、さらに、前記ピッチ運動経路と前記ヨー運動経路とが独立していて前記ハンドルと前記ツールフレームとの間で並列に結合され、前記ピッチ運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為にピッチ回転軸線での前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化することはなく、前記ヨー運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ヨー回転軸線での前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化することはなく、前記ピッチ回転軸線と前記ヨー回転軸線とが、前記ハンドルの近位にある回転中心で交差する、入力ジョイントと、
    を包含し、
    前記エンドエフェクタが前記出力ジョイントにより前記ツールフレームに結合される、
    機器。
35. 医療機器であって、
    長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、
    無制限のロールをエンドエフェクタに付与するハンドルであって、
    第１ハンドル部分と、
    第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記第１軸線上での前記第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、
    前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される前記第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、
    前記第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、前記プッシュロッドに対する前記第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記プッシュロッドに対する前記第１軸線上での並進拘束を受けるように前記プッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、
    前記プッシュロッドに結合され、前記第１軸線上で前記プッシュロッドを並進させるように構成される前記第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力と、
    を含み、
    前記エンドエフェクタが前記第２ハンドル部分とともに回転するように前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、
    ハンドルと、
    を包含し、
    前記エンドエフェクタが、第２エンドエフェクタ部分に可動結合される第１エンドエフェクタ部分を含み、
    前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対して前記第１軸線についての回転位置にある時に前記エンドエフェクタ制御入力の操作が前記第１エンドエフェクタ部分に対して前記第２エンドエフェクタ部分を動かすように、前記シャトルボデーを前記第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブル、
    を包含する、
    機器。
36. 前記エンドエフェクタが、前記エンドエフェクタ制御入力の操作がジョーアセンブリを開口又は閉止するように構成されるジョーアセンブリである、請求項１８に記載の機器。
37. 前記エンドエフェクタがジョーアセンブリであり、前記第２エンドエフェクタ部分が、前記第１エンドエフェクタ部分に旋回ヒンジ接続されるジョー部材を包含する、請求項３６に記載の機器。
38. 前記第１エンドエフェクタ部分に旋回ヒンジ接続され、前記ハンドルの前記エンドエフェクタ制御入力の操作が前記第２及び第３エンドエフェクタ部分を前記第１エンドエフェクタ部分に対して動かすように前記伝達ケーブルに結合される第３エンドエフェクタをさらに包含する、請求項３７に記載の機器。
39. 前記ツールフレームの近位端部の前腕装着部分と、使用者の手首又は前腕を保持するように構成される通路を中に有するカフとをさらに包含し、前記カフが、前記ツールフレームの前記前腕装着部分に結合されるように構成される、請求項３６に記載の機器。
40. 前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間のジョイントをさらに包含し、前記ジョイントが、前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に一つ以上の回転自由度を付与するように構成される、請求項３９に記載の機器。
41. 前記フレームの一部分である前記前腕装着部と前記カフとの間のジョイントをさらに包含し、前記ジョイントが、ピッチ及びヨー自由度のうち一つ以上を前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に付与するように構成される、請求項３９に記載の機器。
42. 前記ツールフレームの前記前腕装着部分と前記カフとの間の一つ以上のジョイントをさらに包含し、前記一つ以上のジョイントが、ロール自由度とピッチ自由度とヨー自由度のうち一つ以上を前記カフと前記ツールフレームの前記前腕装着部分との間に付与するように構成される、請求項３９に記載の機器。
43. 前記長形ツールフレームが前記第２ハンドル部分に対する回転拘束を受けるように前記長形ツールフレームが前記第２ハンドル部分に結合されるとともに、前記エンドエフェクタが前記長形ツールフレームに対する回転拘束を受けるように前記エンドエフェクタが前記長形ツールフレームに結合される為、前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、請求項３６に記載の機器。
44. 前記第２ハンドル部分と前記エンドエフェクタとの間に延在する回転伝達装置を通して前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタへ伝達される、請求項３６に記載の機器。
45. 前記伝達ケーブルが、圧縮とねじりと曲げについて順応性を備えるロープ又は編組材料を包含する、請求項３６に記載の機器。
46. 前記第１ハンドル部分が、使用者の手のひらに保持されるように構成されるパームグリップを包含する、請求項３６に記載の機器。
47. 前記エンドエフェクタ制御入力が、使用者の指又は親指のうち１本以上による操作の為に構成される前記第１ハンドル部分のトリガ、レバー、又はボタンを包含する、請求項３６に記載の機器。
48. 前記第２ハンドル部分が、使用者の指及び親指のうち１本以上により回転されるように構成されるグリップを有するノブ又はダイヤルを包含する、請求項３６に記載の機器。
49. 前記ハンドルと前記ツールフレームとの間の入力ジョイントをさらに包含し、前記入力ジョイントが、ピッチ回転軸線での前記ハンドルと前記ツールとの間のピッチ自由度と、ヨー回転軸線での前記ハンドルと前記ツールとの間のヨー自由度とを付与する、請求項３６に記載の機器。
50. 前記ハンドルと前記ツールフレームとの間の入力ジョイントと、前記ツールフレームと前記エンドエフェクタとの間の出力ジョイントとをさらに包含し、前記入力ジョイントがピッチ運動経路とヨー運動経路とを包含し、さらに、前記ピッチ運動経路と前記ヨー運動経路とが独立していて、前記ハンドルと前記ツールフレームとの間で並列に結合され、前記ピッチ運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化することはなく、前記ヨー運動経路が、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのヨー運動を符号化するが、前記出力ジョイントへの伝達の為に前記ツールフレームに対する前記ハンドルのピッチ運動を符号化することはない、請求項３６に記載の機器。
51. 前記ピッチ回転軸線と前記ヨー回転軸線とが、前記ハンドルの近位にある回転中心で交差する、請求項５１に記載の機器。
52. 前記入力ジョイントから前記出力ジョイントまで延在するピッチ伝達装置及びヨー伝達装置をさらに包含する、請求項５１に記載の機器。
53. 医療機器であって、
    長形ツールフレームの遠位端部のエンドエフェクタと、
    無制限のロールをエンドエフェクタに付与するハンドルであって、
    第１ハンドル部分と、
    第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対する第１軸線での回転自由度を一つ有するが、前記第１軸線上での前記第１ハンドル部分に対する並進拘束を受けるように、前記第１ハンドル部分に結合される第２ハンドル部分と、
    前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが、前記第１ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第１ハンドル部分に結合される前記第１ハンドル部分の中のプッシュロッドと、
    前記第２ハンドル部分の中のシャトルボデーであって、前記プッシュロッドに対する前記第１軸線での回転自由度を一つ有するが前記プッシュロッドに対する前記第１軸線上での並進拘束を受けるように前記プッシュロッドに結合されるシャトルボデーであり、さらに、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線上での並進自由度を一つ有するが、前記第２ハンドル部分に対する前記第１軸線での回転拘束を受けるように前記第２ハンドル部分に結合されるシャトルボデーと、
    前記プッシュロッドに結合され、前記第１軸線上で前記プッシュロッドを並進させるように構成される前記第１ハンドル部分のエンドエフェクタ制御入力と、
    を含み、
    前記エンドエフェクタが前記第２ハンドル部分とともに回転するように前記第２ハンドル部分の回転が前記エンドエフェクタに伝達される、
    ハンドルと、
    を包含し、
    前記エンドエフェクタが、第２エンドエフェクタ部分に可動結合される第１エンドエフェクタ部分を含むジョーアセンブリを包含して、前記第２エンドエフェクタ部分がジョー部材を包含し、
    前記第２ハンドル部分が前記第１ハンドル部分に対して前記第１軸線についての回転位置にある時に前記エンドエフェクタ制御入力の操作が前記第２エンドエフェクタ部分を前記第１エンドエフェクタ部分に対して動かして前記エンドエフェクタの前記ジョーアセンブリを開口又は閉止するように、前記シャトルボデーを前記第２エンドエフェクタ部分に接続する伝達ケーブル、
    を包含する機器。

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