JP2023075234A - 外科手術装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲可能な（ｂｅｎｄａｂｌｅ）エレメントを遠位端部に含むことによって屈曲機構を実施することができる外科手術装置を提供する。【解決手段】屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されており、操向可能な部材は、少なくとも１つの外向きに開口したルーメンを含み、屈曲アクチュエーションワイヤが、ルーメンを通過している、複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含む、外科手術装置１を提供する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年２月７日に出願された「外科手術装置」という標題の米国仮出願第６２／２９２，０５７号明細書、および、２０１６年１１月１８日に出願された「外科手術装置」という標題の米国仮出願第６２／４２４，２７３号明細書からの優先権の利益を主張し、これらの文献は、すべての目的のために、参照により本明細書に完全に組み込まれている。

本発明は、外科手術装置に関し、より具体的には、屈曲可能な（ｂｅｎｄａｂｌｅ）エレメントを遠位端部に含むことによって屈曲機構を実施することができる外科手術装置に関する。

外科手術において使用される外科手術装置は、外科手術部位の場所、および、どのように外科手術部位が治療されるかに応じて、異なる構造を有している。近年では、既存の外科手術装置によってアクセスすることまたは最小侵襲外科手術を実施することが困難な外科手術部位のエリアにおいて外科手術を実施するために、ロボットを使用するさまざまなタイプの外科手術機器が開発されている。これらの外科手術装置は、屈曲可能なエレメントを含むことによって、人間の身体の中でさまざまな方向に移動するように構成されており、それらは、米国特許第６，８５８，００５号明細書を含む多くの文献に開示されている。

遠位端部において屈曲可能な外科手術装置は、その内側のワイヤの移動によって曲がる。しかし、これらの外科手術装置は、微細に操作することが難しく、それらがワイヤによって曲げられるときにバックラッシュを生成させる、または、他のワイヤの移動を制限するというような、いくつかの問題を明らかにしている。また、これらの外科手術装置は、その中に埋め込まれている多くのコンポーネントを有しており、多くのコンポーネントは、複雑な方式で互いに接続されており、したがって、それらを小型化することは困難である。

本発明の実施形態は、屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、屈曲アクチュエーションワイヤが、ルーメンを通過しており、ルーメンが、外向きに部分的に開いている、外科手術装置を提供することが可能である。

外科手術装置の他の実施形態は、操向可能な部材の遠位端部に設けられているエンドエフェクタと、エンドエフェクタを作動させるためにエンドエフェクタに接続されているエフェクタアクチュエーションワイヤであって、エンドエフェクタの少なくとも一部が、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部に取り外し可能に設けられている、エフェクタアクチュエーションワイヤとをさらに含むことが可能である。

屈曲アクチュエーションワイヤの遠位端部を固定するためのワイヤ終端部材が、操向可能な部材の遠位端部に設けられ得、屈曲アクチュエーションワイヤは、ワイヤ終端部材をねじ込むことによって固定され得る。

外科手術装置は、操向可能な部材の近位端部に設けられている、可撓性材料を含む可撓性部材と、操向可能な部材または可撓性部材を通過するワイヤの進行路を形成する少なくとも１つのスリーブであって、スリーブの両方の端部は、操向可能な部材または可撓性部材の内側に固定されている、少なくとも１つのスリーブとをさらに含むことが可能である。

スクリュー部材が、それぞれ、屈曲アクチュエーションワイヤの上に設けられ得、スクリュー部材が互いに同期して機械的に移動するときに、操向可能な部材が曲がる。

以降では、本発明の例示的な実施形態による外科手術装置が、図面を参照して具体的に説明される。ここで、コンポーネント間の位置関係の説明は、基本的に、図面を参照して行われる。図面において、実施形態の構造は、明確化のために、簡単化されているかまたは誇張され得る。したがって、本発明は、これらの例示的な実施形態に限定されるのではなく、その代わりに、さまざまな種類のデバイスが、追加され、変更され、または省略され得る。

例示的な実施形態は、挿入部の内側に複数の通路を有する外科手術装置を参照して説明される、さまざまな種類の外科手術器具が、それぞれの通路の中に位置する。しかし、本発明は、この例示的な実施形態に限定されず、さまざまな外科手術装置に適用可能であり、さまざまな外科手術装置は、遠位端部において屈曲可能なカテーテル、内視鏡、および外科手術ロボットを含むことに留意されたい。

本発明の例示的な実施形態による外科手術装置を図示する図である。 図１の外科手術器具のうちの１つの断面図である。 操向可能な部材の屈曲に起因するワイヤの緩みを概略的に図示する図である。 操向可能な部材の屈曲に起因するワイヤの緩みを概略的に図示する図である。 操向可能な部材の屈曲に起因するワイヤの緩みを概略的に図示する図である。 方向的な１自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な１自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な１自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な１自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な２自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な２自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な２自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な２自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な２自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 方向的な２自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。 可撓性のヒンジ構造体を使用する操向可能な部材を図示する図である。 可撓性の背骨構造体を使用する操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 側方支持部材を備えた操向可能な部材を図示する図である。 ダブルヒンジ構造体を使用する接続セグメントを有する操向可能な部材を図示する図である。 ダブルヒンジ構造体を使用する接続セグメントを有する操向可能な部材を図示する図である。 ダブルヒンジ構造体を使用する接続セグメントを有する操向可能な部材を図示する図である。 ダブルヒンジ構造体を使用する接続セグメントを有する操向可能な部材を図示する図である。 ダブルヒンジ構造体を使用する接続セグメントを有する操向可能な部材を図示する図である。 ダブルヒンジ構造体を使用する接続セグメントを有する操向可能な部材を図示する図である。 経路調節部材を使用する操向可能な部材を図示する図である。 経路調節部材を使用する操向可能な部材を図示する図である。 経路調節部材を使用する操向可能な部材を図示する図である。 経路調節部材を使用する操向可能な部材を図示する図である。 操向可能な部材の屈曲を図示する図である。 操向可能な部材の屈曲を図示する図である。 修正された実施形態による操向可能な部材の屈曲を図示する断面図である。 修正された実施形態による操向可能な部材の屈曲を図示する断面図である。 修正された実施形態による操向可能な部材の屈曲を図示する断面図である。 ワイヤ終端部材によって屈曲アクチュエーションワイヤを固定する方法を図示する図である。 ワイヤ終端部材によって屈曲アクチュエーションワイヤを固定する方法を図示する図である。 ワイヤ終端部材によって屈曲アクチュエーションワイヤを固定する方法を図示する図である。 エンドエフェクタをワイヤ終端部材として構成する例を図示する図である。 エンドエフェクタの構造を図示する図である。 エンドエフェクタの構造を図示する図である。 スリーブを中に備えた外科手術装置のさまざまな例を図示する図である。 スリーブを中に備えた外科手術装置のさまざまな例を図示する図である。 スリーブを中に備えた外科手術装置のさまざまな例を図示する図である。 スリーブを中に備えた外科手術装置のさまざまな例を図示する図である。 外科手術器具の端部および操作部の接続構造体を図示する図である。 屈曲アクチュエーションワイヤを移動させるための操作部の構成を概略的に図示する図である。 屈曲アクチュエーションワイヤを移動させるための操作部の構成を概略的に図示する図である。 屈曲アクチュエーションワイヤを移動させるための操作部の構成を概略的に図示する図である。 理想的な連続的な可撓性アームの中の、屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを概略的に図示する図であり、屈曲の前の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示す。 理想的な連続的な可撓性アームの中の、屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを概略的に図示する図であり、屈曲の後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示す。 実際の条件において屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを概略的に図示する図であり、屈曲の前の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示す。 実際の条件において屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを概略的に図示する図であり、屈曲の後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示す。 本発明の例示的な実施形態による例示的な屈曲セグメントを図示する図である。 本発明の例示的な実施形態による図３５の中の例示的な張力調整部材を図示する図である。 図３６の例示的な張力調整部材のうちの１つの枢動運動を図示しており、左側に曲がっている張力調整部材の正面図である。 図３６の例示的な張力調整部材のうちの１つの枢動運動を図示しており、右側に曲がっている張力調整部材の正面図である。 図３６の中の例示的な張力調整部材構造体によりワイヤの緩みが改善されることを概略的に図示する図であり、屈曲の前の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示す。 図３６の中の例示的な張力調整部材構造体によりワイヤの緩みが改善されることを概略的に図示する図であり、屈曲の後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示す。 屈曲アクチュエーションワイヤの合計長さ変化（ΔＬ）が屈曲角度θの関数として変化することを図示するシミュレーション結果である。 本発明の例示的な実施形態による外科手術器具を図示するブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による外科手術器具を図示する概略図である。 本発明の例示的な実施形態による屈曲運動中の外科手術器具を図示する図である。 本発明の別の例示的な実施形態による外科手術器具を図示するブロック図である。 本発明の別の例示的な実施形態による外科手術器具を図示する概略図である。 本発明の例示的な実施形態によるパーソナライズされたマスタコントローラを図示するブロック図である。 本発明の例示的な実施形態によるパーソナライズされたマスタコントローラを概略的に図示する図である。 本発明の例示的な実施形態による制御プラットフォームおよび接続パーツを概略的に図示する図である。 本発明の例示的な実施形態による３つのタイプの交換可能グリップの１つを図示する斜視図で、グリップタイプのものを示す。 本発明の例示的な実施形態による３つのタイプの交換可能グリップの１つを図示する斜視図で、ピンセットタイプのものを示す。 本発明の例示的な実施形態による３つのタイプの交換可能グリップの１つを図示する斜視図で、腹腔鏡下の手用器具タイプのものを示す。 本発明の別の実施形態によるパーソナライズされたマスタコントローラを概略的に図示する図である。 図４９の中のパーソナライズされたマスタコントローラの制御プラットフォームのパーツ（すなわち、ベース部材、可動部材、および、３つのパラレルキネマティクスチェイン）を概略的に図示する図である。 本発明の例示的な実施形態による、制御プラットフォームの可動部材に取り付けられている交換可能グリップを示す、図４９の一部分の拡大図である。 本発明の例示的な実施形態による、制御プラットフォームの可動部材から取り外されている交換可能グリップを示す、図４９の一部分の拡大図である。

本発明、ならびに、そのさまざまな特徴および有利な詳細は、非限定的な実施形態を参照して、より完全に説明されており、非限定的な実施形態は、添付の図面に図示されており、以下の説明の中に詳述されている。周知の材料、製造技法、パーツ、および機器の説明は、不必要に本発明を曖昧にしないようにするために詳細には省略されている。しかし、詳細な説明および特定の例は、本発明の好適な実施形態を示しているが、図示目的のためだけに与えられており、限定のために与えられているのではないことを理解されたい。根底にある発明概念の精神および／または範囲の中のさまざまな置換、修正、追加、および／または再配置が、この開示から当業者に明らかになる。

以降では、本発明の例示的な実施形態による外科手術装置が、図面を参照して具体的に説明される。ここで、コンポーネント間の位置関係の説明は、基本的に、図面を参照して行われる。図面において、実施形態の中の構造は、明確化のために、簡単化されているかまたは誇張され得る。したがって、本発明は、この例示的な実施形態に限定されるのではなく、その代わりに、さまざまな種類のデバイスが、追加され、変更され、または省略され得る。

この例示的な実施形態は、挿入部の内側に複数の通路を有する外科手術装置を参照して説明される、さまざまな種類の外科手術器具が、それぞれの通路の中に位置する。しかし、本発明は、この例示的な実施形態に限定されず、さまざまな外科手術装置に適用可能であり、さまざまな外科手術装置は、遠位端部において屈曲可能なカテーテル、内視鏡、および外科手術ロボットを含むことに留意されたい。

図１は、本発明の例示的な実施形態による外科手術装置を図示する図である。図１に図示されているように、外科手術装置１は、外科手術装置の遠位端部に設けられた挿入部２０と、挿入部２０の近位端部に位置する操作部１０とを含む。

挿入部２０は、外科手術の間に外科手術部位の中へ挿入されるパーツを形成している。挿入部２０は、可撓性チューブから構成されており、外科的手術において使用するための少なくとも１つの外科手術器具３０が、可撓性チューブの中に位置する。外科手術器具３０は、挿入部２０の内側に形成されている少なくとも１つの中空通路の中に選択的に位置し得る。代替的に、外科手術器具３０は、挿入部２０の中に埋め込まれ得る。外科手術器具３０は、挿入部２０の遠位端部から突き出しており、外科手術器具３０は、外科手術の中で使用され得、または、外科手術部位のイメージをキャプチャーすることが可能である。

図１の外科手術装置は、４つの通路を備えた挿入部２０を含み、それぞれの通路は、４つの外科手術器具３０を含む。図１では、４つの外科手術器具のうちの２つは、遠位端部においてエンドエフェクタ３００として鉗子３１を含む。そのような外科手術器具は、鉗子を操作することによって、さまざまな外科的手術を実施することが可能である。それ以外に、ブレード、縫合ユニット、針などを含む、他のさまざまなタイプの外科手術エレメントも使用され得る。残りの２つの外科手術器具のうちの１つは、イメージングユニット３２である。イメージングユニット３２は、光ファイバーなどのような光学デバイスを含むことによって、遠位端部のイメージをキャプチャーすることが可能である。他の外科手術器具は、作業チャネルを中に備えたルーメンユニット３３であることが可能であり、作業チャネルを通して、さまざまな器具が挿入され得る。

これらの外科手術器具３０は、挿入部２０の遠位端部から突き出しており、これらの外科手術器具３０は、それらの突出端部が曲がることができるように構成されている。したがって、外科手術器具３０の屈曲は、異なる方向に外科的手術を実施すること、または、異なる方向からイメージをとることを可能にする。外科手術器具３０は、それらの内側の複数のワイヤの移動によって曲がることが可能であり、それは、詳細に下記に説明される。

操作部１０は、挿入部２０の近位端部に設けられており、挿入部２０および／または外科手術器具３０を操作するように構成されている。操作部１０の遠位端部は、挿入部２０の近位端部に接続されており、この例示的な実施形態では、挿入部２０に取り外し可能に接続され得る。少なくとも１つの駆動部が、操作部１０の中に設けられている。駆動部４０は、挿入部２０、および／または、外科手術器具３０のさまざまなタイプのワイヤ部材に機械的に接続され、駆動部４０は、外科手術器具３０の屈曲移動を含む、挿入部２０および／または外科手術器具３０のさまざまな運動を可能にする。

以降では、上記に説明された外科手術装置の詳細な構成が、図面を参照して、より詳細に説明される。

図２は、図１の外科手術器具のうちの１つの断面図である。図２に図示されているように、外科手術器具３０は、遠位端部において、操向可能な部材１００を含み、操向可能な部材１００は、屈曲可能である。操向可能な部材１００は、中空チャネル（図示せず）を備えた複数の屈曲セグメント１１０を有しており、複数の屈曲セグメント１１０は、一緒に接続されている。可撓性材料を含む可撓性部材２００が、操向可能な部材１００の近位端部に設けられている。可撓性部材２００は、中空チューブから構成されていることが可能であり、中空チューブには、外科手術器具３０の遠位端部から接続されているさまざまなタイプのワイヤ部材が位置する。随意的に、エンドエフェクタ３００が、操向可能な部材１００の遠位端部に設けられており、エンドエフェクタ３００が、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００によって選択的に作動され得る。

操向可能な部材１００のそれぞれの屈曲セグメント１１０は、ヒンジ移動を可能にする方式で、隣接する屈曲セグメントに接続されており、屈曲アクチュエーションワイヤ４００によって曲げられる。屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、操向可能な部材１００および可撓性部材２００を通過するような方式で位置しており、屈曲アクチュエーションワイヤ４００の遠位端部は、操向可能な部材１００に接続されており、屈曲アクチュエーションワイヤ４００の近位端部は、操作部１０に機械的に接続されている。それぞれの屈曲セグメント１１０は、長さ方向に形成されている複数のルーメン１１２を含み、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、ルーメン１１２の中に位置する（図５Ａ）。したがって、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が操作部１０によって移動されるとき、複数の屈曲セグメント１１０は、ヒンジ式に移動し、したがって、操向可能な部材１００を曲げる。

図３は、操向可能な部材の屈曲に起因する、ワイヤの中の緩みを概略的に図示する図である。屈曲セグメント１１０がＬの長さおよび２ｒの幅を有するとする。隣接する屈曲セグメント１１０は、それらの対面する側部の中間（それは、外周からｒの距離にある）において、ヒンジ接続されている。屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、それぞれの屈曲セグメントの幅の２つの対向する側部に位置しており、それぞれの屈曲セグメントの長さの中間（それは、それぞれのヒンジ接続された部分からＬの距離にある）を通過するとする。

図３Ａは、屈曲の前の操向可能な部材を図示しており、図３Ｂは、曲率半径Ｒまで曲げられたときの操向可能な部材を図示している。図３Ｂでは、２つの屈曲セグメント１１０の間のベンドの角度は、θによって示されている。以下の等式は、屈曲の前の２つの屈曲セグメントの間の２つのワイヤ部分の長さの総計と、屈曲の後の２つのワイヤ部分の長さの総計とを比較するためのものである。屈曲の前の２つのワイヤ部分の長さがそれぞれＬ_１およびＬ_２によって示されており、屈曲の後の２つのワイヤ部分の長さがそれぞれＬ_１’およびＬ_２’によって示されている場合に、２つの長さの間の差ΔＬは、以下の通りである。

上記から見ることができるように、屈曲の後の２つの屈曲セグメントの間の２つのワイヤ部分の長さの総計は、屈曲の前のものよりも小さい。したがって、両側のワイヤが互いに連動して操作されるときに、ΔＬの緩みが、それぞれの屈曲セグメントの間に作り出される。これは、屈曲が起こるときに、曲率中心の反対側のワイヤの長さの変化の量（Ｌ_１’－Ｌ_１）は、曲率中心の近くのワイヤの長さの変化の量（Ｌ_２－Ｌ_２’）よりも小さいからである。したがって、屈曲に起因して、バックラッシュが生成され、したがって、微調節を困難にする。

それとは対照的に、この例示的な実施形態では、屈曲セグメントは、屈曲によって引き起こされる緩みを最小化するために、さまざまな形状で構成され得る。図４は、改善された屈曲セグメント構造による、ワイヤの緩みを概略的に図示する図である。図４に図示されているように、屈曲アクチュエーションワイヤが位置するルーメン１１２の一部が開いているように、改善された屈曲セグメント１１０は構成されている（図５を参照）。ここで、ｔは、オープンルーメン部分の長さを示している。曲率中心の近くのワイヤは、オープンルーメン部分に起因して、より短い経路を有しているが、曲率中心の反対側のワイヤは、対応するオープンルーメン部分において、過剰な長さが追加される経路を有する。このケースでは、曲率中心の近くのワイヤの経路Ｌ_２＊は、長さが以前の経路（図３のＬ_２’）に等しく、曲率中心の反対側のワイヤの経路Ｌ_１＊は、以前の経路（図３のＬ_１’）よりも長い。この経路長さの増加は、曲率中心の反対側のオープンルーメン部分の側壁（屈曲セグメントの中心の近く）がスタンブリング部分（ｓｔｕｍｂｌｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）１１４を形成し、経路を通過する屈曲アクチュエーションワイヤ４００がスタンブリング部分１１４に接触してスタンブルする（ｓｔｕｍｂｌｅ）からである（図５を参照）。したがって、改善された屈曲セグメントを使用して屈曲が起こるとき、ΔＬは、以下の通りである。

上記に述べられているように、改善された屈曲セグメント１１０が緩みの長さΔＬを低減させるように構成されている状態で、外科手術装置１の移動は、微細に制御され得る。一般的に、オープンルーメン部分の長さｔは、屈曲セグメントの長さＬの１０％以上であることが可能である。屈曲セグメントの寸法、ベンドの角度などに応じて、緩みの長さΔＬの低減の量は異なるが、緩みの長さΔＬは、おおよそ３０％以上だけ低減され得る。

改善された屈曲セグメントは、さまざまな方式で設計され得る。以降では、屈曲セグメントのさまざまな例示的な実施形態が、図５から図１１を参照して詳細に説明される。

図５は、１自由度を有する屈曲セグメントの構造を図示する図である。図５に示されている屈曲セグメント１１０は、中空チャネル１１１がその中に形成された本体部を有する。１対の接続パーツ１２０が、本体部の長さの一方の端部に設けられており、他の１対の接続パーツ１２０が、反対側の端部に設けられている。それぞれの対の接続パーツ１２０は、本体部の幅の２つの対向する側部に互いに向かい合って位置しており、中空チャネル１１１が、それらの間の中間にある。

それぞれの屈曲セグメント１１０は、隣接する屈曲セグメントにヒンジ接続され、接続パーツによって、隣接する屈曲セグメントに接続されており、接続パーツは、隣接する屈曲セグメントの接続パーツに連結されている。図５では、接続パーツ１２０は、それらを一緒にピン止めすることによって接続されている。接続パーツ１２０のヒンジシャフトがすべて同じ配向を有するので、図５の操向可能な部材は、１自由度を有しており、１自由度では、操向可能な部材が（図面に示されているように）左または右に曲がる。

それぞれの屈曲セグメント１１０は、１対のルーメン１１２を含み、１対のルーメン１１２の中に、屈曲アクチュエーションワイヤが位置する。１対のルーメン１１２は、中空本体部の壁表面を貫通することによって形成され得、１対のルーメン１１２は、屈曲セグメント１１０の断面の中心の周りに対称的に配置されており、互いから所定の距離に間隔を置いて配置されている。

図５に示されているように、屈曲セグメント１１０のルーメンは、部分的に開いている。具体的には、それぞれのルーメンは、クローズドルーメン部分１１２ｂおよびオープンルーメン部分１１２ａを含む。クローズドルーメン部分１１２ｂでは、内側および外側が、図５に示されているように壁表面によって囲まれており、屈曲アクチュエーションワイヤが、側壁構造に起因して、ルーメンの中だけを移動するようになっている。それとは対照的に、オープンルーメン部分１１２ａでは、その側壁の少なくとも一部は、オープン構造を有する。したがって、オープンルーメン部分１１２ａの中に位置する屈曲アクチュエーションワイヤは、オープン部分を通してルーメンの外側を移動可能である。

この例示的な実施形態では、オープンルーメン部分１１２ａは、屈曲セグメントの外側の側壁１１３ａ（それは、屈曲セグメントの断面の中心の反対側にある）が開いている構造を有する。したがって、屈曲が起こるときに、曲率中心の近くのワイヤ４００ａは、オープンルーメン部分のオープン部分（外向き方向）に移動し、それは、屈曲セグメントが、クローズドルーメン部分と比較して、より短い長さで接続されることを可能にする。対照的に、オープンルーメン部分の側壁１１３ｂ（屈曲セグメントの断面の中心の近く）は、曲率中心の反対側に位置する場合には、スタンブリング部分１１４を形成し、ワイヤが、スタンブリング部分１１４に接触してスタンブルする。したがって、屈曲が起こるときに、曲率中心の反対側のワイヤ４００ｂは、スタンブリング部分１１４に接触してスタンブルするときに、屈曲セグメントとより多く接触するようになり、それによって、緩みの長さを低減させる。

図５では、クローズドルーメン部分１１２ｂがルーメン長さの中間に形成され、オープンルーメン部分１１２ａがクローズドルーメン部分１１２ｂのどちらの側にも位置するように、屈曲セグメント１１０のそれぞれのルーメン１１２は構成されている。これは、単なる例に過ぎず、長さに沿ってルーメン１１２の一方の側が、オープンルーメン部分を形成することが可能であり、他方の側が、クローズドルーメン部分を形成することが可能である。代替的に、１対の隣接する屈曲セグメントのオープンルーメン部分は、ヒンジシャフトに対して対称的に配置され得る。このように、屈曲アクチュエーションワイヤが位置するルーメンは、屈曲セグメントの断面の中心に近い壁表面（内側壁表面）１１３ｂがその断面の中心の反対側の壁表面（外側壁表面）１１３ａよりも長くなるように、さまざまに変更され得る。

図５は、オープンルーメン部分１１２ａがクローズドルーメン部分１１２ｂよりも長いことを図示しているが、本発明は、それに限定されず、屈曲セグメントの構造およびベンドの角度に応じて、さまざまな構成を有することが可能である。ルーメン長さ全体の２０％以上を占めるオープンルーメン部分の長さが、緩みの長さを低減させるために有利であり得ることに留意されたい。

屈曲セグメントの接続パーツは、図５に示されているような接続パーツを一緒にピン止めする以外に、さまざまな方式で形成され得る。図６は、異なるタイプの接続パーツの例を図示している。

図６の屈曲セグメントは、一方の側に１対の接続パーツ１２０、および、他方の側に１対の凹部パーツ１２１をそれぞれ含む。屈曲セグメント１１０の接続パーツ１１０は、隣接する屈曲セグメントの凹部パーツ１２１の中に収容され、凹部パーツ１２１にヒンジ接続されている。図６のＡの接続パーツ１２０は、丸い表面を備えた突出部からそれぞれ構成されており、凹部パーツ１２１は、突出部を収容するようにそれぞれ構成されている。したがって、それぞれの接続パーツ１２０は、それが対応する凹部パーツ１２１の中で回転するときに、ヒンジ式に移動する。図６のＢの接続パーツ１２０は、端部において線形の縁部を備えた突出部からそれぞれ構成されており、凹部パーツ１２１は、Ｖ字形状の切り欠き状の溝部をそれぞれ有する。したがって、接続パーツ１２０が凹部パーツ１２１と線形の接触をしている状態で、凹部パーツ１２１との接触のエリアが回転軸線周りに回転するので、接続パーツ１２０は、ヒンジ式に移動することが可能である。

図７は、２自由度を有する屈曲セグメントの構造を示す図である。図７の屈曲セグメントは、ヒンジ移動を可能にするように、隣接する屈曲セグメントにそれぞれ接続され、一方の側で屈曲セグメントに接続されているヒンジシャフトｈ１と他方の側で屈曲セグメントに接続されているヒンジシャフトｈ２とが異なる配向を有するように、屈曲セグメントは構成されている。したがって、図７の屈曲セグメント１００は、図５および図６とは異なり、２自由度以上で移動可能な操向可能な部材を構成している。

具体的には、図７のそれぞれの屈曲セグメント１１０は、長さの一方の側に１対の接続パーツ１２０を含み、他方の側に１対の凹部パーツ１２１を含む。１対の接続パーツ１２０は、屈曲セグメント１１０の中心に対して互いに向かい合っており、１対の凹部パーツ１２０も同様になっている。図５の場合のように、接続パーツ１２０は、丸い表面を備えた突出部からそれぞれ構成されており、凹部パーツ１２１は、回転可能となるように、および、接続パーツを収容するように構成されている。

図７に図示されているように、それぞれの屈曲セグメント１１０において、１対の接続パーツ１２０を結び付けるシャフト、および、１対の凹部パーツ１２１の間に走るシャフトは、互いに直交している。すなわち、１対の接続パーツおよび１対の凹部パーツは、屈曲セグメント１１０の断面に関して異なる場所に位置決めされている（より具体的には、１対の接続パーツおよび１対の凹部パーツは、本体部の周りに９０度で交差している）。

したがって、屈曲セグメント１１０は、第１のシャフトｈ１の上で、一方の側の隣接するセグメントに対してヒンジ式に移動し、第２のシャフトｈ２の上で、他方の側の隣接するセグメントに対してヒンジ式に移動する。すなわち、第１のヒンジシャフトおよび第２のヒンジシャフトが交互の方式で配置されるように、屈曲セグメントの接続パーツは構成されている。したがって、図７の屈曲セグメントは、２自由度で移動することが可能である。

それぞれの屈曲セグメントは、長さに沿って形成されている４つのルーメンを含む。図７に図示されているように、それぞれのルーメン１１２は、接続パーツ１２０または凹部パーツ１２１を貫通するように配置されている。したがって、４つのルーメンは、接続パーツおよび凹部パーツが形成されている場所に位置決めされており、本体部の周りに９０度間隔で間隔を置いて配置されている。

４つの屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、それぞれ、４つのルーメン１１２の中に位置する。それらの中でも、一方の対のワイヤが、操向可能な部材の一方のシャフトの屈曲を誘発し、他方の対のワイヤが、他方のシャフトの屈曲を誘発する。

それぞれのルーメンは、上述の例と同様に、部分的に開いている。図７に図示されているように、接続パーツ１２０または凹部パーツ１２１が形成されている場所の、長さに沿ったそれぞれのルーメン１１２の一部分は、クローズドルーメン部分１１２ｂを形成しており、接続パーツ１２０または凹部パーツ１２１が形成されていない他方の部分は、オープンルーメン部分１１２ａを形成している。言うまでもないが、クローズドルーメン部分は、それぞれのルーメンの上で中心を合われていてもよく、オープンルーメン部分は、クローズドルーメン部分のどちらの側にも位置決めされ得る。それにもかかわらず、図７に示されている構成は、緩みの長さをさらに低減させる利点を提供する。

それ以外に、図７は、ルーメン１１２が接続パーツ１２０または凹部パーツ１２１を貫通していることを図示しているが、ルーメン１１２は、接続パーツ１２０および凹部パーツ１２１からそれていてもよい。具体的には、接続パーツ１２０および凹部パーツ１２１は、屈曲セグメント１１０の本体部の側面の周りに（たとえば、周囲に沿って）９０度間隔で間隔を置いて配置されてもよい。それぞれのルーメン１１２は、接続パーツ１２０と凹部パーツ１２１との間に位置していてもよく、特に、接続パーツ１２０および凹部パーツ１２１に対して４５度にあるポイントに位置していてもよい。

このケースでは、図８に図示されているように、クローズドルーメン部分１１２ｂがルーメンの長さの中間に形成されており、オープンルーメン部分１１２ａがクローズドルーメン部分１１２ｂのどちらの側にも形成されているように、それぞれのルーメン１１２は構成されていてもよい。

図７および図８は、丸い表面を備えた突出部から構成されている接続パーツ１２０、および、接続パーツ１２０を収容する凹部パーツ１２１に関して説明されてきた。しかし、これは、単なる例に過ぎず、図６のＢに示されているように、接続パーツは、線形の縁部を備えた突出部から構成されていてもよく、凹部パーツは、Ｖ字形状の切り欠き状の溝部を有していてもよい（図９を参照）。そうでなければ、図５に示されているように、それぞれが接続パーツおよび凹部パーツを含むというよりもむしろ、２つの接続パーツは、ヒンジ移動を可能にする方式で一緒にピン止めされていてもよい。

図７から図９に示されている例示的な実施形態は、１つのシャフトに関する回転のための接続構造体を必要としており、この接続構造体では、１対の接続パーツが１つの屈曲セグメントに設けられており、１対の凹部パーツが別の屈曲セグメントに設けられている。それ以外に、１つの接続パーツおよび１つの凹部パーツが、１つの屈曲セグメントの一方の端部に位置し、中空本体部がそれらの間にある状態で互いに向かい合っていてもよく、隣接する屈曲セグメントの接続パーツおよび凹部パーツが、あべこべに位置し得、隣接する屈曲セグメントに接続されている屈曲セグメントの接続パーツおよび凹部パーツのレイアウトを考慮に入れている。

図１０は、可撓性のヒンジ構造体を使用する操向可能な部材を図示する図である。図１０に図示されているように、屈曲セグメント１１０は、ディスク状のプレートの形状になっており、屈曲セグメント１１０間に位置している可撓性の接続パーツ１２０によって接続されている。図５から図９の操向可能な部材は、接続パーツの機械的なヒンジ構造体を使用して曲げられ得るが、図１０の操向可能な部材は、接続パーツの材料の弾性を使用して曲げられ得る。

より具体的には、図１０の操向可能な部材は、互いに一体的に形成された複数の屈曲セグメント１１０および複数の接続パーツ１２０から構成されている。たとえば、操向可能な部材は、可撓性を有するプラスチック樹脂を使用する成形方法によって製造され得る。図１０に図示されているように、それぞれの屈曲セグメント１１０およびそれぞれの接続パーツ１２０は、その内側に中空チャネル１１１を有する。接続パーツ１２０は、それぞれの屈曲セグメント１１０間に設けられており、中空チャネルの２つの対向する側部から半径方向外側に延在する壁構造を有する。接続パーツ１２０（壁構造）は、隣接する接続パーツが配置されている方向に対して垂直の方向に配置されている。したがって、図１０の操向可能な部材は、２自由度で曲がることが可能である。

屈曲アクチュエーションワイヤ４００が位置する４つのルーメン１１２は、９０度間隔で配置されている。それぞれのルーメン１１２は、それぞれのルーメン１１２が接続パーツ１２０の外側縁部を貫通するポイントに形成されている。この場合には、先述の例示的な実施形態と同様に、それぞれのルーメン１１２は、部分的に開いているルーメン部分１１２である。図１１に図示されているように、それぞれのルーメンのクローズドルーメン部分１１２ｂは、それぞれのルーメンが接続パーツを貫通するポイントに形成されており、そのオープンルーメン部分１１２ａは、屈曲セグメントが貫通されるクローズドルーメン部分１１２ｂのどちらの側にも形成されている。したがって、この例示的な実施形態の操向可能な部材１００は、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が移動するときに、接続パーツ１２０の上で曲がることが可能である。

図１１は、可撓性の背骨構造を使用する操向可能な部材を図示する図である。図１１の操向可能な部材１００は、ディスク状のプレートからそれぞれ構成されている屈曲セグメント１１０、および、屈曲セグメントの中心同士を接続するための背骨構造を使用する接続パーツ１２０を含む。接続パーツ１２０は、それぞれの屈曲セグメント間に設けられる個々の部材から構成され得るか、または、複数の屈曲セグメントを貫通する単一の部材から構成され得る。このケースでは、接続パーツ１２０は、可撓性材料を含むことが可能であり、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が移動するときに曲がることが可能である。

また、図１０の操向可能な部材は、４つのルーメン１１２を含み、それぞれのルーメンは、部分的に開いている。具体的には、ルーメン１１２は、ルーメンの長さの中間部に形成されているクローズドルーメン部分１１２ｂ、および、クローズドルーメン部分１１２ｂのどちらの側にも形成されているオープンルーメン部分１１２ａを含むことが可能である。

上記に記載されている例示的な実施形態では、緩みを最小化することができる屈曲セグメントが、屈曲によって引き起こされるバックラッシュを防止するために使用されている。操向可能な部材は、バックラッシュを防止するために、他のさまざまな方式で構成され得る。

図１２から図１４は、側方支持部材１３０を備えた操向可能な部材を図示する図である。側方支持部材１３０は、弾性材料または超弾性材料を含み、その形状が変形されるときにオリジナル形状に戻るための復元力を働かせる。すなわち、この操向可能な部材は、その中に少なくとも１つの側方支持部材を含むことが可能であり、また、操向可能な部材が曲げられるときに、側方支持部材の弾性を初期位置に復元させるように構成され得る。

図１２は、側方支持部材によって提供される屈曲特性を図示する図である。図１２に図示されているように、少なくとも１つの屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、操作部を操作することによって引っ張られる場合には、操向可能な部材１００が、対応する方向に曲がる。このケースでは、操向可能な部材１００は、少なくとも１つの側方支持部材１３０を含み、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が操作され、側方支持部材１３０の弾性に打ち勝つことによって屈曲を引き起こす（図１２のＢ）。その後に、対応する屈曲アクチュエーションワイヤが、引っ張られていることから解放されると（図１２のＣ）、操向可能な部材１００は、側方支持部材１３０の弾性によって中立に戻る。

従来では、一方の側の屈曲アクチュエーションワイヤが、１つの方向に曲がるように操作される間に、他方の側の屈曲アクチュエーションワイヤが、中立に戻るように操作される。したがって、緩みが、屈曲に起因して起こり、バックラッシュを引き起こす。しかし、図１２に示されているような側方支持部材の使用によって、屈曲アクチュエーションワイヤの中の緩みによって引き起こされるバックラッシュは、屈曲の間に問題とならないことが可能である。

図１３は、側方支持部材を使用する操向可能な部材のさまざまな例示的な実施形態を図示する図である。図１３に図示されているように、操向可能な部材１００は、複数の屈曲アクチュエーションワイヤ４００および複数の側方支持部材１３０を含むことが可能である。側方支持部材１３０は、側方スプリングとして機能することができるさまざまなタイプの構造、たとえば、ワイヤ構造または中空チューブ構造などで構成され得る。操向可能な部材１００の屈曲セグメント１１０は、２自由度で曲がるように構成されており、複数のルーメン１１２を含むことが可能であり、複数のルーメン１１２は、屈曲アクチュエーションワイヤ４００および側方支持部材１３０が本体部の壁表面に沿って屈曲セグメント１１０を通過することを可能にするためのものである。

図１３のＡからＣでは、複数の屈曲アクチュエーションワイヤ４００および複数の側方支持部材１３０が、別々に設置されている。図１３のＡおよびＢでは、４つの屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、屈曲セグメント１１０の本体部の周りに９０度間隔で配置されており、４つの側方支持部材１３０は、それぞれの屈曲アクチュエーションワイヤ４００の間に４５度間隔で配置されている。このケースでは、図１３のＡに示されているように、４つの屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、屈曲セグメントの接続パーツ１２０を通過するように配置されていてもよく、また、図１３のＢに示されているように、４つの側方支持部材１３０が、屈曲セグメント１１０の接続パーツ１２０を通過するように配置されていてもよい。代替的に、図１３のＣに示されているように、屈曲アクチュエーションワイヤ４００および側方支持部材１３０は、対として、周囲に沿ってそれぞれの接続パーツ場所の間に配置されていてもよく、屈曲セグメント１１０の接続パーツを通過しないようになっている。

図１３のＤおよびＥでは、側方支持部材１３０は、中空チューブ構造を有しており、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が、それぞれ、側方支持部材１３０の内側に位置する。側方支持部材１３０および屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、屈曲セグメント１１０の本体部の周りに９０度間隔で配置され得る。図１３のＤでは、側方支持部材１３０および屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、屈曲セグメントの接続パーツを通過するように配置されている。図１３のＥでは、側方支持部材１３０および屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、それぞれの接続パーツ場所の間に位置しており、接続パーツを通過しないようになっている。

図１４は、事前に形状決めされた側方支持部材によって提供される屈曲特性を図示する図である。図１２および図１３の側方支持部材は、操向可能な部材の中立位置に対応する形状を有する。したがって、操向可能な部材は、屈曲アクチュエーションワイヤによって曲げられ、側方支持部材によって中立に戻るように構成されている。それとは対照的に、図１４の側方支持部材１３０は、１つの方向に曲げられた形状を有するように構成されており、側方支持部材１３０の弾性が、１つの側への操向可能な部材の屈曲に貢献するようになっている。

例では、図１４の側方支持部材１３０は、左に曲がるように事前に形状決めされている。側方支持部材１３０を中に備えた操向可能な部材は、屈曲アクチュエーションワイヤを使用する任意の操作なしに、左へ曲げられたままになっている（図１４のＡ）。また、屈曲アクチュエーションワイヤ４００が第１の張力Ｆによって移動する場合には、操向可能な部材が、中立位置に設置され得る（図１４のＢ）。第１の張力は、側方支持部材１３０の弾性によって生成されるモーメントと平衡状態になるのに十分な大きさである。屈曲アクチュエーションワイヤ４００が第２の張力Ｆ’によって移動し、第２の張力が第１の張力よりも大きい場合には、操向可能な部材は、右へ曲がることが可能である（図１４のＣ）。このケースでは、屈曲アクチュエーションワイヤ４００に働かされる張力が第１の張力によって解放される場合には、操向可能な部材は、中立に移動することが可能であり（図１４のＢ）、または、屈曲アクチュエーションワイヤに働かされる張力が完全に解放される場合には、操向可能な部材は、左へ曲がることが可能である（図１４のＡ）。

この場合には、操向可能な部材は、側方支持部材の弾性によって中立位置または初期位置へ移動し、それによって、バックラッシュなしの屈曲制御を可能にする。図１４は、事前に形状決めされた側方支持部材および屈曲アクチュエーションワイヤを使用する、１自由度を有する屈曲機構を示しているが、事前に形状決めされた側方支持部材を使用するさまざまな屈曲機構が使用され得る。

それに加えて、図１５から図１７に示されているように、バックラッシュを引き起こさない接続セグメントを使用する屈曲機構、および、側方支持部材を使用する上述の方法が使用され得る。

図１５は、接続セグメントによって接続されている屈曲セグメントの屈曲によって引き起こされるワイヤ経路差を図示する図である。先述の例示的な実施形態では（たとえば、図３から図９では）、それぞれの屈曲セグメント１１０は、本体部の中に設けられた接続パーツ１２０によって、隣接する屈曲セグメントに直接的に連結されており、それぞれの対の隣接する屈曲セグメントの間で共有される１つのヒンジシャフトに対して回転することが可能である。それとは対照的に、図１５に示されているように、接続セグメント１４０が、それぞれの対の隣接する屈曲セグメント１１０の間に設けられており、２つの隣接する屈曲セグメントが、それぞれ、接続セグメント１４０の２つの端部に接続されている。接続セグメント１４０は、ダブルヒンジジョイント構造を有しており、ダブルヒンジジョイント構造は、接続セグメント１４０の上の２つのポイントが２つの異なる部材にヒンジ接続されることを可能にする。したがって、１対の隣接する屈曲セグメント１１０は、それぞれ、接続セグメントの２つの端部に連結されており、ヒンジシャフトを共有することなく、異なるヒンジシャフトに対して回転するようになっている。

屈曲セグメント１１０のどちらの側にもあるワイヤ間の距離を２ｒとし、接続セグメントの２つのヒンジシャフト間の距離をＬとしよう。屈曲セグメント１１０は、１対のワイヤの間の中間のポイントにおいて（すなわち、それぞれのワイヤからｒの距離において）、接続セグメント１４０にヒンジ接続され得る。

図１５のＡは、屈曲の前の隣接する屈曲セグメントを図示しており、図１５のＢは、曲率半径Ｒまで曲げられたときの隣接する屈曲セグメントを図示している。図１５のＢでは、２つの屈曲セグメント１１０の間のベンドの角度は、θによって示されている。また、屈曲によって生成される屈曲セグメントと接続セグメントとの間のベンドの角度θｐｒｏｘおよびθｄｉｓｔａｌは等しいことを仮定することが可能である。このケースでは、以下の等式は、屈曲の前の２つの屈曲セグメントの間の２つのワイヤ部分の長さの総計と、屈曲の後の２つのワイヤ部分の長さの総計とを比較するためのものである。屈曲の前の２つのワイヤ部分の長さは、それぞれ、Ｌ_１およびＬ_２によって示されており、屈曲の後の２つのワイヤ部分の長さは、それぞれ、Ｌ_１’およびＬ_２’によって示されている。

すなわち、接続セグメント１４０によって接続されている操向可能な部材１００が曲げられる場合には、屈曲の前の２つのワイヤ部分の長さの総計（Ｌ_１＋Ｌ_２）と、屈曲の後の２つのワイヤ部分の長さの総計（Ｌ_１’＋Ｌ_２’）とは、実質的に等しい。したがって、屈曲によって引き起こされる任意の緩みが防止され得る。

言うまでもないが、図１５は、屈曲セグメント１４０と接続セグメント１１０との間のベンドの角度θｐｒｏｘおよびθｄｉｓｔａｌが等しいことを仮定している。その理由は、屈曲が、同じワイヤに起因してそれぞれの屈曲セグメントに起こるからである。しかし、実際の屈曲が起こるときには、接続セグメント１４０と屈曲セグメント１１０との間のベンドの角度は、実質的に同様の範囲内にあるが、それらはわずかに異なっている。したがって、２つの屈曲セグメントが単一のヒンジシャフトの上で一緒に連結されている構造と比較して、緩みの長さは最小化され得る。

図１６は、接続セグメント、および、接続セグメントによって接続されている屈曲セグメントを図示する斜視図である。図１７は、接続セグメントを含む操向可能な部材を図示する斜視図である。

図１６に図示されているように、接続セグメント１４０は、異なるポイントにおいて、第１の屈曲セグメント１１０ａおよび第２の屈曲セグメント１１０ｂにヒンジ接続されている。接続セグメント１４０は、互いに向かい合う２つの本体部１４１を含む。それぞれの本体部１４１は、その長さの一方の端部に第１のヒンジパーツ１４２ａを含み、他方の端部に第２のヒンジパーツ１４２ｂを含む。第１および第２の屈曲セグメント１１０ａおよび１１０ｂは、それぞれ、第１および第２のヒンジパーツ１４２ａおよび１４２ｂに連結されており、それらが異なるヒンジシャフトの上でヒンジ式に移動するようになっている。

図１６では、第１のヒンジパーツ１４２ａおよび第２のヒンジパーツ１４２ｂは、丸い表面を備えた突出部からそれぞれ構成されており、屈曲セグメント１１０の中に形成されている凹部パーツ１２１ｂの中に収容されており、ヒンジ式に移動する。しかし、これは、単なる例に過ぎず、第１および第２のヒンジパーツのうちの少なくとも１つは、突出部を収容するための凹部パーツであってもよく、または、ピン止めなどのような他のヒンジ構造体によって接続されてもよい。

接続セグメント１４０は、中空スペースをその内側に備えたガイド部材１４３をさらに含み、ガイド部材１４３は、互いに向かい合う２つの本体部１４１を一緒に結び付けている。これに起因して、接続セグメント１３０は、モジュールを形成することが可能である。ガイド部材１４３の中空スペースは、さまざまな種類のワイヤ部材、たとえば、屈曲アクチュエーションワイヤまたはエフェクタアクチュエーションワイヤなどが通過することを可能にし、また、屈曲の間に内部コンポーネントが抜け落ちることを防止する。ガイド部材１４３の断面は、屈曲セグメントの断面と同様であることが可能である。このケースでは、屈曲アクチュエーションワイヤが通過する部分は、屈曲アクチュエーションワイヤの移動を制限しないように開いていることが可能である。

図１７の操向可能な部材は、複数の接続セグメント１４０を含み、隣接する接続セグメント１４０は、互いに直交するヒンジシャフトを有するように構成されている。それぞれの屈曲セグメント１１０は、４つのルーメン１１２を有しており、４つの屈曲アクチュエーションワイヤ４００が４つのルーメン１１２の中にそれぞれ位置するようになっている。したがって、操向可能な部材１００は、２自由度で曲がることが可能である。このケースでは、屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、屈曲セグメント１１０の本体部の周りでそれぞれのヒンジシャフト場所の間に位置し得、接続セグメント１４０のヒンジシャフトを通過しないようになっている。

別の例示的な実施形態では、図１８は、操向可能な部材の屈曲に起因して、湾曲した経路を形成するワイヤの緩みを概略的に図示する図である。図３は、屈曲が起こるときに、曲げられた直線の経路を形成するワイヤを示しているが、図１８は、屈曲が起こるときに、湾曲した経路を形成するワイヤを示している。屈曲の前の２つのワイヤ部分の長さが、それぞれ、Ｌ_１およびＬ_２によって示され、屈曲の後の２つのワイヤ部分の長さが、それぞれ、Ｌ_１’およびＬ_２’によって示される場合には、２つのワイヤ部分の長さの間の関係は、以下の通りである。

屈曲が起こるときに曲げられた直線の経路を形成する図３のワイヤと比較して、湾曲した経路を形成する図１８のワイヤは、緩みの長さに関して、おおよそ３０％の低減を有することが可能である。この原理を使用して、屈曲アクチュエーションワイヤは、経路調節部材を含むことによって、屈曲が起こるときに湾曲した経路を形成するように構成されており、それによって、緩みを最小化する。

図１９は、経路調節部材を使用する操向可能な部材を図示する図である。図１９に図示されているように、操向可能な部材１００は、プレート状の屈曲セグメント１１０と、屈曲セグメント間に位置する壁状の接続パーツ１２０とを含む。また、４つのルーメン１１２が、屈曲セグメント１００の外側縁部および接続パーツ１２０を貫通するように形成されている（図１０の説明を参照）。

図１９のＢに図示されているように、屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、それぞれのルーメンの中に直接的に位置するというよりもむしろ、それぞれのルーメンの中の経路調節部材１５０の内側に位置する。経路調節部材１５０は、金属などのような弾性材料を含み、操向可能な部材１００が曲げられるときに曲がり、それによって、湾曲したワイヤ経路を形成する（このケースでは、経路調節部材の弾性は、図１３のＤおよびＥに示されているように復元力を作り出すのに十分に高くなっている必要はなく、湾曲した経路を形成するのに十分な弾性力であれば目的を果たす）。したがって、この例示的な実施形態による屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、曲げられている直線の経路に沿って曲がるのではなく、湾曲した経路に沿って曲がり、それによって、緩みの長さを最小化する。

この例示的な実施形態は、可撓性のヒンジ構造体を使用する操向可能な部材に関して経路調節部材が使用されている例に関連して説明されてきたが、経路調節部材の使用によって、図１１から図１７に示されている操向可能な部材の中にワイヤを設置するなどのように、修正を行うことが可能である。

図２０は、操向可能な部材の屈曲を図示する図である。図２０に図示されているように、屈曲の初期段階において、屈曲は、操向可能な部材１００全体にわたって均一ではなく、屈曲アクチュエーションワイヤ３００が終了する操向可能な部材の遠位端部に、屈曲が集中されている（図２０のＢを参照）。したがって、ワイヤが移動するときに、力は、操向可能な部材の遠位端部に直接的に伝達され、操向可能な部材を近位端部においてあまり曲げない。

図２１は、本発明の１つの例示的な実施形態による操向可能な部材の断面図である。図２１のＡ、Ｂ、およびＣは、操向可能な部材の遠位端部における屈曲の集中を改善するための実施形態を示しており、それは、操向可能な部材が近位端部においてよりも遠位端部において容易に曲がる幾何学的に強化された構造を伴う。

具体的には、図２１のＡに示されているように、屈曲セグメント１１０は、操向可能な部材の断面の中心から所定の距離に形成されたルーメンを有しており、操向可能な部材の近位端部に近ければ近いほど、屈曲セグメントの中のルーメンは、操向可能な部材の断面の中心から遠く離れるようになる。このケースでは、操向可能な部材１００に印加されるモーメントは、遠位端部においてより小さくなり、近位端部に向けて増加する。したがって、操向可能な部材１００は、近位端部に向けてより容易に曲がる。

図２１のＢでは、接続パーツ１２０は、操向可能な部材１００の長さに沿って、形状が徐々に変化するように構成され得、操向可能な部材が遠位端部においてよりも近位端部において容易に曲がるようになっている。例では、図２１のＢに図示されているように、近位端部においてよりも遠位端部において大きい断面幅を有するように接続パーツを構成することによって、長さに沿った屈曲特性が調節され得る。代替的に、接続パーツの幅を調節することは別にして、接続パーツは、ジョイント構造を有する接続パーツの移動の範囲を調節することを含む、他のさまざまな方式の形状変化で構成され得る。

また、図２１のＣに示されているように、屈曲セグメント１１０間の距離は、長さに沿って変化することが可能である。具体的には、屈曲セグメント間の距離が、遠位端部に向けてより短くなり、近位端部に向けてより長くなるように、接続パーツ１２０が位置決めされ得る。このケースでは、屈曲セグメント間の距離が長くなればなるほど、操向可能な部材の屈曲が容易になる。これは、遠位端部の近くの屈曲の制限、および、近位端部の近くの屈曲特性の改善を結果として生じさせる。

この構成の操向可能な部材は、ルーメンに沿って位置する複数の屈曲アクチュエーションワイヤを有しており、それぞれの屈曲アクチュエーションワイヤの遠位端部は、操向可能な部材の遠位端部に設けられているワイヤ終端部材４１０によって固定されている。

図２２は、ワイヤ終端部材によって屈曲アクチュエーションワイヤを固定する方法を図示する図である。操向可能な部材および屈曲アクチュエーションワイヤは、サイズが非常に小さいので、個々の屈曲アクチュエーションワイヤを操向可能な部材の遠位端部に固定することは、極めて困難である。したがって、この例示的な実施形態は、複数の屈曲アクチュエーションワイヤを容易に固定することができるワイヤ終端部材を使用する。

図２２に図示されているように、ワイヤ終端部材４１０は、一方の側にネジ山４１１を有しており、操向可能な部材１００の遠位端部にねじ込まれている。また、ワイヤ終端部材は、複数の孔部４１２を含み、複数の屈曲アクチュエーションワイヤが複数の孔部４１２を通過しており、孔部４１２は、操向可能な部材の中のルーメンに対応する場所に形成されている。したがって、図２２に示されているように、ワイヤ終端部材は、屈曲アクチュエーションワイヤ４００がワイヤ終端部材の孔部の中に挿入されている状態で操向可能な部材の遠位端部にねじ込まれ得（図２２のＡ）、それによって、屈曲アクチュエーションワイヤを固定することを容易にする（図２２のＢおよびＣ）。

ワイヤ終端部材は、操向可能な部材とエンドエフェクタとの間に設けられているコンポーネントであることが可能である。このケースでは、ワイヤ終端部材は、操向可能な部材の遠位端部にねじ込まれ得、エンドエフェクタは、ワイヤ終端部材に接続され得る。代替的に、図２３に図示されているように、屈曲アクチュエーションワイヤ４００をエンドエフェクタ３００の内側に固定することによって、および、エンドエフェクタ３００を操向可能な部材１００の遠位端部に直接的にねじ込むことによって、エンドエフェクタ３００は、ワイヤ終端部材として使用され得る。

図２２は、図１０に示されている構造を有する操向可能な部材に関連して説明されてきたが、操向可能な部材が他の構造を有する場合にも、屈曲アクチュエーションワイヤは同様に固定され得ることは言うまでもない。

上記の議論では、操向可能な部材のさまざまな例示的な実施形態は、図５から図２２を参照して説明されてきた。操向可能な部材は、エンドエフェクタを有する外科手術装置のコンポーネントとして説明されているが、本発明はそれに限定されない。たとえば、本発明は、さまざまな種類の外科手術器具、たとえば、作業チャネルを備えたイメージングユニットまたはルーメンユニットなどに関する、屈曲可能な操向可能な部材に適用可能である。

図２に戻って参照すると、エンドエフェクタ３００が、操向可能な部材の遠位端部に設けられている。上記に説明されているように、エンドエフェクタ３００は、操向可能な部材１００の遠位端部に直接的に連結され得、または、ワイヤ終端部材などのようなコンポーネントを通してそれに連結され得る。エンドエフェクタ３００は、外科手術において使用するためのさまざまなタイプの外科手術エレメント３１１を含む。図２は、例として鉗子を含むエンドエフェクタを図示している。

エンドエフェクタ３００の近位端部は、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００に接続されている。エフェクタアクチュエーションワイヤ５００は、操向可能な部材１００のチャネル１１１の中に位置しており、操向可能な部材１００および可撓性部材２００を通して操作部１０に機械的に接続されている。したがって、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００は、それが操作部１０によって長さ方向に移動するときに、エンドエフェクタ３００を作動させる。

図２４は、エンドエフェクタの動作原理を概略的に図示する断面図である。エンドエフェクタ３００は、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００が操作部１０の方向に引っ張られているときに、第１のモードで動作し（図２４のＡ）、また、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００がエンドエフェクタ３００の方向に引っ張られているときに、第２のモードで動作する（図２４のＢ）。第１のモードは、エンドエフェクタの鉗子を閉じることを伴い、第２のモードは、鉗子を開くことを伴う。エフェクタアクチュエーションワイヤ５００を操作部の方向に引っ張る作用は、操作部の駆動部によって容易に行われ、それによって、力をエンドエフェクタに伝達することが可能である。他方では、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００をエンドエフェクタ３００の方向に戻す作用は、駆動部４００によって適正に行われない可能性がある。その理由は、エフェクタアクチュエーションワイヤがワイヤ構造を有するからである。したがって、この例示的な実施形態では、エンドエフェクタ４００は、弾性的な本体部３４１を含み、弾性的な本体部３４１の弾性を使用してエフェクタアクチュエーションワイヤ５００を引っ張ることによって、第２のモード動作を実施することが可能である。

具体的には、図２４に図示されているように、エンドエフェクタのエフェクタモジュールは、外科的手術を実施するための器具部分３１０、および、器具部分３１０を作動させるためのアクチュエーション部分３２０を含む。器具部分３１０は、アクチュエーション部分３２０にリンク接続され、器具部分３１０のジョイント３３０が固定されている状態で、外科手術エレメント３１１がアクチュエーション部分３２０の移動によって両側で開閉されるように構成されている。弾性的な本体部３４１は、アクチュエーション部分の近位端部に位置し得る。エフェクタアクチュエーションワイヤ５００が操作部１０によって引っ張られるときに、アクチュエーション部分３２０は、弾性的な本体部３４１を押しながら後方へ移動し、したがって、外科手術エレメント３１１が閉じられる（図２４のＡ）。また、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００に作用する力が操作部１０によって解放されるときには、弾性的な本体部３４１の復元力は、アクチュエーション部分３２０を器具部分３１０の方向に移動させ、それによって、外科手術エレメント３１１を開く（図２４のＢ）。このように、エンドエフェクタの作動機構は、弾性的な本体部の使用によって簡単化され得る。

弾性的な本体部を使用するエンドエフェクタの構造は、さまざまな方式で設計され得る。図２５は、そのようなエンドエフェクタの例を図示する図である。図２５に図示されているように、エンドエフェクタ３００は、エフェクタモジュール３０１および本体部部分３４０を含むことが可能であり、エフェクタモジュール３０１が本体部部分３４０に装着される。エフェクタモジュール３０１の器具部分３１０は、本体部部分３４０の遠位端部に露出されるように構成されており、そのアクチュエーション部分３２０は、本体部部分３４０の内側に収容される。器具部分３１０およびアクチュエーション部分３２０を接続するジョイント３３０は、本体部部分３４０に固定され得、アクチュエーション部分３２０は、本体部部分３４０の内側を往復運動することが可能である。本体部部分３４０の内側に設けられている弾性的な本体部３４１は、アクチュエーション部分３２０の後方に位置しており、アクチュエーション部分３２０の近位端部は、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００に接続されている。したがって、器具部分３１０は、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００および弾性的な本体部３４１によってアクチュエーション部分３２０を移動させることによって操作され得る。

また、エンドエフェクタ３００のすべてまたは一部は、操向可能な部材１００の遠位端部に取り外し可能に接続され得る。したがって、外科手術のために必要とされるさまざまな器具が、選択的に締結されて使用され得る。例では、エフェクタモジュール３０１が、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００の遠位端部に取り付け可能であるか、または、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００の遠位端部から取り外し可能であるように、図２５のエンドエフェクタ３００は構成されている。エフェクタモジュール３０１、および、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００の遠位端部は、さまざまな方式で取り外し可能に締結され得る。たとえば、図２５に図示されている例示的な実施形態によれば、それらは、磁気的に一緒に締結され得る。したがって、アクチュエーション部分３２０の近位端部またはエフェクタアクチュエーションワイヤ５００の遠位端部の少なくともいずれかは、磁気的な本体部から構成されており、磁気的な本体部が締結を可能にする。

上記に説明されているように、この例示的な実施形態による外科手術器具は、屈曲可能な操向可能な部材１００、および、動作可能なエンドエフェクタ３００を含む。また、操向可能な部材１００およびエンドエフェクタ３００は、屈曲アクチュエーションワイヤ４００およびエフェクタアクチュエーションワイヤ５００などのような、複数のワイヤ部材によって移動される。これらのワイヤ部材は、操向可能な部材１００および可撓性部材２００を通過するように配置されている。したがって、ワイヤ部材が線形に配置されており、ワイヤ部材のそれぞれが最短の経路を有するようになっている場合には、ワイヤの移動は、操向可能な部材の屈曲または可撓性部材の撓み（ｆｌｅｘｉｎｇ）によって制限または影響され得る。したがって、この例示的な実施形態では、ワイヤ部材の進行路を形成する少なくとも１つのスリーブが、操向可能な部材または可撓性部材の内側に設けられ得る。このスリーブは、スリーブが設けられる部分の最大長さ（たとえば、曲げられるまたは撓まされるときのその部分の長さ）よりも長く、したがって、ワイヤ部材は、操向可能な部材が曲げられるかまたは可撓性部材が撓まされるときでも十分に長い経路を有する。

図２６は、エフェクタアクチュエーションワイヤの進行路を図示する断面図である。図２６に図示されているように、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００の一方の端部は、エンドエフェクタ３００の近位端部に装着されており、他方の端部は、操作部１０に機械的に接続されている（図１）。エフェクタアクチュエーションワイヤ５００の経路を形成するスリーブ６００の一方の端部は、操向可能な部材１００の遠位端部またはエンドエフェクタ３００の近位端部において適切な場所に固定されている。また、他方の端部は、可撓性部材２００の近位端部において適切な場所に固定されている。この場合には、スリーブ６００は、スリーブの２つの端部が固定されている部分の長さ（操向可能な部材の長さおよび可撓性部材の長さの総計）よりも長い。スリーブに加えられるこの過剰な長さ（図２６のＡ）は、操向可能な部材１００が曲げられているときにでも（図２６のＢ）、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００の経路のためにより多くの空間を与える。したがって、エンドエフェクタ３００の移動は、操向可能な部材１００の屈曲移動から切り離され得、エンドエフェクタ３００の移動が操向可能な部材１００の屈曲移動によって影響を受けることを防止する。

図２７は、屈曲アクチュエーションワイヤの進行路を図示する図である。図２７に図示されているように、屈曲アクチュエーションワイヤ４００の経路を留置するためのスリーブ６００が設けられ得る。このケースでは、スリーブ６００の一方の端部は、操向可能な部材１００の近位端部または可撓性部材２００の遠位端部に固定されており、他方の端部は、可撓性部材２００の近位端部に固定されている。スリーブ６００は、スリーブが設置されている部分の線形の長さに加えられる過剰な長さを有するように構成されている。したがって、操向可能な部材１００の屈曲は、可撓性部材２００の撓みによって影響を受けないことになる。

図２８および図２９は、２つの屈曲可能な部分を備えた屈曲アクチュエーションワイヤ４００の進行路を図示する図である。以前の図面は、操向可能な部材１００が１つの屈曲部分を有する構造を図示しているが、操向可能な部材１００は、遠位端部の操向可能な部分１０１および近位端部の操向可能な部分１０２に分割され得、それらは別々に曲がることが可能である。このケースでは、遠位端部の操向可能な部分１０１は、遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０１によって曲げられ、近位端部の操向可能な部分１０２は、近位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０２によって曲げられる。遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０１の一方の端部は、遠位端部の操向可能な部分１０１遠位端部に固定されており、遠位端部の操向可能な部分１０１の中のルーメンを通過し、次いで、操向可能な部材１００および可撓性部材２００の中空チャネルを通って操作部１０まで延在している。また、近位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０２の一方の端部は、近位端部の操向可能な部分１０２の遠位端部に固定されており、近位端部の操向可能な部分１０２の中のルーメンを通過し、次いで、可撓性部材２００の中空チャネルを通って操作部１０まで延在している。この場合には、２つの遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０１および２つの近位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０２が設けられ、それぞれの屈曲部分において１自由度を有することが可能であり、または、４つの遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０１および４つの近位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０２が設けられ、それぞれの屈曲部分において２自由度を有することが可能である。

図２８に図示されているように、遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０１の経路を留置するためのスリーブ６００が設けられ得る。このスリーブ６００の一方の端部は、遠位端部の操向可能な部分１０１の近位端部に固定され得、他方の端部は、可撓性部材２００の近位端部に固定され得る。また、図２９に図示されているように、近位端部屈曲アクチュエーションワイヤ４０２の経路を留置するためのスリーブ６００が設けられ得る。このスリーブ６００の一方の端部は、近位端部の操向可能な部分１０２の近位端部に固定され得、他方の端部は、可撓性部材２００の近位端部に固定され得る。上述のスリーブの場合のように、それぞれのスリーブ６００は、過剰な長さを有しており、したがって、それぞれの屈曲部分の屈曲移動は切り離され得る。

上記に説明されているように、図２６から図２８を参照して説明されているスリーブ６００は、それらが設置されている部分の長さに加えられる過剰な長さを有しており、スリーブ６００は、弾性材料を含むことが可能であり、それらの形状がコンポーネントの移動とともに変化することを可能にする。そのようなスリーブ構造は、それぞれのコンポーネントの移動を他のものの移動から切り離すことを可能にし、幅の狭いチャネルの中のワイヤ部材が捩じられまたは摩擦によって損傷を受けることを防止する。

図３０は、外科手術器具の端部および操作部の接続構造体を図示する図である。上記に説明されているように、外科手術器具３０は、挿入部２０の中の通路の中にそれぞれ位置しており、外科手術器具の端部は、操作部１０に機械的に接続されている。操作部１０は、外科手術器具の複数のワイヤ部材Ｗに対応する伝達部材７００、および、ワイヤに締結されることになるカップラー７０１を含む。外科手術器具のワイヤ部材Ｗは、近位端部において近位端部モジュールＭをそれぞれ含み、それぞれの近位端部モジュールＭは、対応するカップラー７０１に締結される。したがって、それぞれのワイヤ部材は、操作部の中のそれぞれの駆動部によって移動され得る。

このケースでは、挿入部２０および操作部１０は、互いに取り付け可能であり、または、互いから取り外し可能であり、挿入部２０の中に設けられている外科手術器具３０も、操作部２０に取り付け可能であり、または、操作部２０から取り外し可能である。これは、挿入部または外科手術器具は、クリーニングされ得るかまたは新しいものと交換され得ることを意味している。外科手術器具３０および操作部１０は、さまざまな方式に取り外し可能に締結され得、たとえば、それらは、図３０に示されているように、一緒に磁気的に締結され得る。したがって、外科手術器具の近位端部（具体的には、屈曲アクチュエーションワイヤおよびエフェクタアクチュエーションワイヤの近位端部モジュール）、または、操作部の遠位端部（具体的には、伝達部材のカップラー）は、磁気的な本体部から構成され得、磁力によって互いに取り付けられ、または互いから取り外され得る。

図３１および図３２は、屈曲アクチュエーションワイヤ４００を移動させるための操作部１０の構成を概略的に図示している。上記に説明された外科手術器具のワイヤ部材Ｗは、操作部１０の駆動部４０に機械的に接続されており、駆動部４０の移動とともに線形に移動する。駆動部は、アクチュエータ、リニアモータ、モータなどのような、さまざまなデバイスを使用して構築され得る。また、それぞれのワイヤ部材は、異なる駆動部に接続され得、それぞれのワイヤ部材が別々に移動することができるようになっている。

この場合には、操向可能な部材１００の中で互いに向かい合って位置する１対の屈曲アクチュエーションワイヤ４００は、屈曲が起こるときに、反対側方向に移動する。具体的には、屈曲が起こるときに、曲率中心の近くの屈曲アクチュエーションワイヤは、より短い経路を有し、曲率中心の反対側の屈曲アクチュエーションワイヤは、より長い経路を有する。したがって、互いに向かい合う１対のワイヤは、単一の駆動部４０の使用によって、同時に反対側方向に移動することが可能である。このケースでは、操作部は、駆動部の数を低減させることによって、コンパクトになるように設計され得る。

図３１では、操作部は、スクリュー部材４１と、スクリュー部材４１を回転させるための駆動部４０とを含む。スクリュー部材４１は、双方向リードスクリューであることが可能であり、双方向リードスクリューは、異なる配向を有する２つのネジ山部分が単一のスクリュー部材の上に形成されていることを意味している。したがって、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３に接続されることになる伝達部材のカップラーは、第１のネジ山４１ａに連結されており、第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０４に接続されることになる伝達部材のカップラーは、第２のネジ山４１ｂに連結されている。したがって、駆動部が回転すると、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３および第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０４は、直線上を反対側方向に、対応する距離だけそれぞれ移動し、それによって、操向可能な部材を曲げる。また、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３および第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０４の移動の方向は、駆動部の回転の方向を変化させることによって逆転され得、したがって、それらが逆の方向に曲がることを可能にする。

図３２では、操作部は、１対のスクリュー部材と、スクリュー部材を回転させるための駆動部４０とを含む。１対のスクリュー部材は、第１のネジ山を備えた第１のリードスクリュー４２、および、第２のネジ山を備えた第２のリードスクリュー４３から構成されており、第２のネジ山は、第１のネジ山に対して反対側方向に配向されている。第１のリードスクリュー４２および第２のリードスクリュー４３は、ギヤ４４によって駆動部４０に接続されており、駆動部の回転とともに同じ方向に回転する。第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３は、第１のリードスクリュー４２に機械的に接続されており、第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０４は、第２のリードスクリュー４３に機械的に接続されている。したがって、図３１の場合のように、モータが回転するときには、第１および第２の屈曲アクチュエーションワイヤは、反対側方向に移動することが可能であり、操向可能な部材を曲げる。

図３１および図３２は、対になった屈曲アクチュエーションワイヤを駆動するために例としてスクリュー部材を使用することを示しているが、さまざまなリンク構造体を使用して修正が行われ得ることは言うまでもない。

図３３は、理想的な連続的な可撓性アームの中の、屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを概略的に図示する図である。図３３Ａは、理想的な連続的な可撓性アームの中の、屈曲の前の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示しており、一方、図３３Ｂは、ワイヤ駆動式機構Ａ（たとえば、プーリー）によって引っ張られている理想的な連続的な可撓性アームの中の、屈曲の後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示している。

理想的な連続的な可撓性アームにおいて、屈曲アクチュエーションワイヤが、２ｒの幅を有するワイヤ駆動式機構Ａの２つの対向する側部に位置するとする。ここで、「ｒ」は、ワイヤ駆動式機構Ａの半径を示しており、「Ｌ_１」および「Ｌ_２」は、ワイヤ駆動式機構Ａの両方の対向する側部から屈曲セグメント（図示せず）への、屈曲の前の屈曲アクチュエーションワイヤの長さをそれぞれ示しており、「Ｌ_１’」および「Ｌ_２’」は、ワイヤ駆動式機構Ａの両方の対向する側部から屈曲セグメント（図示せず）への、屈曲の後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さをそれぞれ示しており、「Ｌ」は、ワイヤ駆動式機構Ａの中心から屈曲セグメントへの長さを示しており、「Ｒ」は、指し示された矢印のようにワイヤ駆動式機構Ａが引っ張られるときの曲率半径を示しており、また、ワイヤ駆動式機構Ａによるベンドの角度は、「θ」によって示されている。

図３３に示されている理想的な連続的な可撓性アームにおいて、屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの合計の長さは、以下の等式のように表すことが可能である。
屈曲の前：Ｌ_１＋Ｌ_２＝２Ｒθ；
屈曲の後：Ｌ_１’＋Ｌ_２’＝（Ｒ＋ｒ）θ＋（Ｒ－ｒ）θ＝２Ｒθ；
Ｌ_１＋Ｌ_２＝Ｌ_１’＋Ｌ_２’

しかし、図３４に示されているように、図３４は、実際の条件において、屈曲の前（図３４Ａに示されている）、および、屈曲の後（図３４Ｂに示されている）の、屈曲アクチュエーションワイヤの長さを概略的に図示する図である。図示されている図３４Ｂのように、屈曲アクチュエーションワイヤは、引っ張られることによって引き伸ばされており（ΔＬ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎとして示されている）、解放されたワイヤの上に緩みＢを結果として生じさせ、それは、バックラッシュを引き起こす。この条件では、屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さの合計長さは、以下の等式のように表すことが可能である。
屈曲の前：Ｌ_１＋Ｌ_２＝２Ｒθ；
屈曲の後：Ｌ_１’＋Ｌ_２’＋ΔＬ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ＝（Ｒ＋ｒ）θ＋（Ｒ－ｒ）θ＋ΔＬ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ＝２Ｒθ＋ΔＬ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ；
Ｌ_１＋Ｌ_２≠Ｌ_１’＋Ｌ_２’＋ΔＬ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ

それとは対照的に、この例示的な実施形態では、屈曲セグメントは、張力調整部材を有する一連の中間ジョイントを含むように構成され、伸びによって引き起こされる緩みを最小化することが可能である。図３５は、本発明の例示的な実施形態による例示的な屈曲セグメントを図示する図である。図３５では、屈曲セグメント８０は、屈曲セグメントの長手方向軸線の方向に沿って配置されている４つの中間ジョイント８１、８２、８３、８４を含むように図示されている。それぞれの中間ジョイント８１、８２、８３、８４は、それぞれ、第１のリンク部分８１１、８２１、８３１、および８４１、ならびに、第２のリンク部分８１２、８２２、８３２、および８４２を有する。それぞれの中間ジョイント８１、８２、８３、８４は、隣接する中間ジョイントと直交して、平行に、または、任意の角度で、インタースタックされ（ｉｎｔｅｒｓｔａｃｋｅｄ）得る。

屈曲セグメント８０は、それぞれの中間ジョイント８１、８２、８３、８４を通過する複数のルーメン８０１をさらに含む。したがって、同じ数の屈曲アクチュエーションワイヤ（明確化のために省略されている）が、それに対応して設けられ、それぞれのルーメン８０１をそれぞれ通過するように配置され、屈曲セグメント８０を曲げるように配置され得る。

それぞれの中間ジョイント８１、８２、８３、８４は、第１のリンク部分８１１、８２１、８３１、および８４１、ならびに、第２のリンク部分８１２、８２２、８３２、および８４２に連結されている２つの張力調整部材８１３、８２３、８３３、および８４３をさらに含む。それぞれの張力調整部材８１３、８２３、８３３、および８４３は、屈曲セグメントが曲がるときに、屈曲アクチュエーションワイヤの伸びを補償するように構成されており、それによって、屈曲アクチュエーションワイヤの長さが変更され、所定の長さに維持される。

図３６では、張力調整部材８１３は、２つのオフアクシスヒンジジョイント８１４を含むダブルヒンジ接続されたジョイントである。それぞれのオフアクシスヒンジジョイント８１４は、第１のリンク部分８１１に連結されている第１のインターフェーシングハーフ（ｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇ ｈａｌｆ）８１５、８１５’と、第２のリンク部分８１２に連結されている第２のインターフェーシングハーフ８１６、８１６’とを含み、第２のインターフェーシングハーフ８１６、８１６’は、第１のインターフェーシングハーフ８１５、８１５’に対応して枢動される。この例示的な実施形態では、それぞれの第１のインターフェーシングハーフ８１５、８１５’は、それぞれ、突出部端部を有することが可能であり、一方、第２のインターフェーシングハーフ８１６、８１６’は、それに対応して、凹部端部を有することが可能である。別の例示的な実施形態では、それぞれの第１のインターフェーシングハーフは、その代わりに、凹部端部をそれぞれ有することが可能であり、一方、第２のインターフェーシングハーフは、それに対応して、突出部端部を有する。

枢動運動は、屈曲配向に応じて、２つのオフアクシスヒンジ８１４のうちの一方上に起こることになる。図３７は、図３６の張力調整部材のうちの１つの枢動運動を図示しており、図３７Ａは、左側に曲がっている張力調整部材の正面図であり、図３７Ｂは、右側に曲がっている張力調整部材の正面図である。図３７Ａに示されているように、中間ジョイントは、長手方向軸線方向からオフセットされている左ヒンジ８１４の上の左側の屈曲配向で曲がり、それによって、第１のインターフェーシングハーフ８１５だけが、左側で枢動可能に移動する。同様に、図３７Ｂに示されているように、中間ジョイント８１が右側で曲がるときには、第１のインターフェーシングハーフ８１５’だけが右側で枢動可能に移動する。

図３８は、ワイヤの伸びによって引き起こされるワイヤの緩みが図３６の張力調整部材構造体を使用して最小化されることを概略的に図示する図である。図３８Ａは、張力調整部材構造体が曲がる前の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示しており、一方、図３８Ｂは、張力調整部材構造体が曲がった後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示している。

図３８Ａおよび図３８Ｂでは、「Ｌ」は、中間ジョイント８１の中心軸線の方向に沿った、第１のリンク部分８１１または第２のリンク部分８１２の高さをそれぞれ示している。「Ｌ_１」は、屈曲の前の第１のリンク部分８１１の左側と第２のリンク部分８１２との間のルーメンを通過する屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示しており、一方、「Ｌ_１’」は、屈曲の後の左側にある屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示している。「Ｌ_２」は、屈曲の前の第１のリンク部分８１１の右側と第２のリンク部分８１２との間のルーメンを通過する屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示しており、一方、「Ｌ_２’」は、屈曲の後の右側にある屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示している。「ｒ」は、それぞれのリンク部分の中心軸線から屈曲アクチュエーションワイヤが通過するルーメンへの半径を示している。「Ｒ」は、中間ジョイント８１が曲がるときの曲率半径を示しており、ベンドの角度は、「θ」によって示されている。ここでは、「ｄ」は、それぞれのリンク部分の中心軸線からそれぞれのオフアクシスヒンジジョイント８１４への距離を示している。

図３８Ａおよび図３８Ｂに示されているように、この例示的な実施形態において、ワイヤの伸びが無視される場合には、屈曲の前および後の屈曲アクチュエーションワイヤの長さの合計長さは、以下の等式のように表すことが可能である。
Ｌ_１＝Ｌ_２＝Ｌ；
Ｌ_１’＝２（Ｒ＋ｒ）ｓｉｎ（θ／２）；Ｌ_２’＝２（Ｒ－ｒ）ｓｉｎ（θ／２）；
Ｌ_１＝Ｌ_２＝Ｌ＝Ｌ’＝２（Ｒ－ｄ）ｔａｎ（θ／２）；
Ｌ_１＋Ｌ_２＝４（Ｒ－ｄ）ｔａｎ（θ／２）；
Ｌ_１’＋Ｌ_２’＝２（Ｒ＋ｒ）ｓｉｎ（θ／２）＋２（Ｒ－ｒ）ｓｉｎ（θ／２）＝４Ｒｓｉｎ（θ／２）；
ここで、Ｒ＝Ｌ／（２ｔａｎ（θ／２））＋ｄ；
ΔＬ＝（Ｌ_１＋Ｌ_２）－（Ｌ_１’＋Ｌ_２’）
＝２Ｌ－４Ｒｓｉｎ（θ／２）
＝２Ｌ－４（Ｌ／（２ｔａｎ（θ／２））＋ｄ）（ｓｉｎ（θ／２）

図３９は、Ｍａｔｌａｂを使用して計算された、屈曲角度θの関数として、屈曲アクチュエーションワイヤの合計長さ変化（ΔＬ）を図示するシミュレーション結果である。たとえば、Ｌ＝２、ｄ＝０．４５であるとき、θが設計されたジョイントの運動の範囲（０度から４５度）にあるときに、ΔＬは＜０のままである。したがって、ワイヤの伸びによって引き起こされる緩みは、オフアクシスヒンジジョイントによって可能にされるΔＬによって補償され得る。

したがって、中間ジョイント８１の枢動運動は、中間ジョイント８１の長手方向軸線方向からオフセットされて位置するヒンジ８１４の上で起こる。屈曲アクチュエーションワイヤの伸びがオフアクシス枢動運動によって補償されるという点で、屈曲アクチュエーションワイヤの長さは変更され、所定の長さに維持される。

図４０は、本発明の例示的な実施形態による外科手術器具を図示するブロック図である。図４１は、本発明の例示的な実施形態による外科手術器具を図示する概略図である。図４０および図４１に図示されているように、屈曲可能な操向可能な部材１００が、外科手術器具３０の遠位端部に設けられている。操向可能な部材１００は、一緒に接続されている中空チャネル（図４０および図４１には示されていない）を備えた複数の屈曲セグメント１１０を有する。それぞれの屈曲セグメント１１０は、長さ方向に形成されている複数のルーメン１１２を含む。可撓性材料を含む可撓性部材２００が、操向可能な部材１００の近位端部に設けられている。可撓性部材２００は、中空チューブを含むことが可能であり、外科手術装置１の遠位端部から接続されているさまざまなタイプのワイヤ部材が、中空チューブに位置する。随意的に、エンドエフェクタ３００が、操向可能な部材１００の遠位端部に設けられており、エンドエフェクタ３００は、エフェクタアクチュエーションワイヤ５００によって選択的に作動され得る（たとえば、図２、図２４～図２６を参照）。

操向可能な部材１００のそれぞれの屈曲セグメント１１０は、ヒンジ移動を可能にする方式で、隣接する屈曲セグメントに接続されており、屈曲アクチュエーションワイヤ４００によって曲げられる（たとえば、図２を参照）。この例示的な実施形態では、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂは、別々のルーメン１１２の中に位置し、操向可能な部材１００および可撓性部材２００を通過しており、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂの遠位端部は、操向可能な部材１００に接続されており、それらの近位端部は、駆動部材１６０に機械的に接続されている。したがって、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂが、駆動部材１６０によって移動されるとき、複数の屈曲セグメント１１０が、ヒンジ式に移動し、したがって、操向可能な部材１００の１自由度の屈曲運動を引き起こす。

駆動部材１６０は、第１のモータ１６１、第２のモータ１６２、第１の運動伝達ユニット１６３、および、第２の運動伝達ユニット１６４を含む。第１のモータ１６１は、第１の運動伝達ユニット１６３を介して第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａに連結されており、第１のモータ１６１からの動力が、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａに伝達され、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａを作動させることができるようになっている。同様に、第２のモータ１６２は、第２の運動伝達ユニット１６４を介して第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂに連結されており、第２のモータ１６２からの動力を伝達し、第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂを作動させる。この例示的な実施形態では、第１の運動伝達ユニット１６３および第２の運動伝達ユニット１６４は、リードスクリューまたはボールスクリューであることが可能であるが、これに限定されない。

張力モニタリング部材１７０がさらに設けられており、第１のセンサ１７１および第２のセンサ１７２を含む。第１のセンサ１７１は、第１の運動伝達ユニット１６３に連結され、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａに連結されている。第１のセンサ１７１は、屈曲前と所望の屈曲運動との間の第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａの引張力の変化を感知したことに応答して第１のフィードバック信号Ｓ１を提供することが可能である。同様に、第２のセンサ１７２は、第２の運動伝達ユニット１６４および第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂに連結されている。第２のセンサ１７２は、屈曲前と所望の屈曲運動との間の第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂの引張力の変化を感知したことに応答して第２のフィードバック信号Ｓ２を提供することが可能である。この実施形態では、第１のセンサ１７１および第２のセンサ１７２は、ロードセルであるが、これに限定されない。第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａまたは第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂの引張力の変化は、電気的な値の変化（たとえば、電圧、電流、または他のパラメータ）を提供し、電気的な値の変化は、ロードセルの上に設置されるロードに対して較正されている。

上記に説明されているような駆動部材１６０および張力モニタリング部材１７０は、制御部材１８０に電気的にさらに接続されている。制御部材１８０は、第１のフィードバック信号Ｓ１に応答して第１の出力信号Ｓ３を提供し、第１のモータに伝達することが可能である。第１の出力信号Ｓ３を受信すると、第１のモータ１６１は、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａを調節する（すなわち、引っ張るかまたは解放する）ように駆動されることになる。同様に、制御部材１８０は、第２のフィードバック信号Ｓ２に応答して第２の出力信号Ｓ４を提供し、第２のモータ１６２に伝達し、第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂを調節することが可能である。

図４２は、本発明の例示的な実施形態による、屈曲状態の外科手術器具を図示する図である。操向可能な部材１００を曲げるために、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａが作動される（すなわち、図４２に示されているように、第１のモータ１６１の方向に向けて引っ張られる）とき、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａおよび／または第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂの張力が、さまざまな理由で変化する。たとえば、第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂの屈曲方向に沿った、屈曲の前と後との間の長さの変化は、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａのものよりも小さい。したがって、第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂの張力が変化を受けることになり、バックラッシュが、屈曲に起因して生成されることになり、したがって、微調節を困難にする。

この例示的な実施形態では、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａによって引き起こされる引張力の変化は、引張力によって誘発される電圧変化を介して、第１のセンサ１７１および第２のセンサ１７２によって、それぞれ測定およびモニタリングされ得る。次いで、第１のフィードバック信号Ｓ１および第２のフィードバック信号Ｓ２は、電圧変化に応答して制御部材１８０に提供される。第１のフィードバック信号Ｓ１および第２のフィードバック信号Ｓ２を受信および処理した後に、制御部材１８０は、第１の出力信号Ｓ３および第２の出力信号Ｓ４を、第１のモータ１６１および第２のモータ１６２に別々に提供することになる。次いで、第１のモータ１６１は、第１の出力信号Ｓ３に応答して動かなくなり、一方、第２のモータ１６２は、第２の出力信号Ｓ４に応答して所定の長さになるまで、操向可能な部材１００の方向に向けて第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂを解放することになり、第１の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ａおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤ４０３ｂが、再び所定の張力下に維持されるようになっている。

図４３は、本発明の別の例示的な実施形態による外科手術器具を図示するブロック図である。図４４は、本発明の別の例示的な実施形態による外科手術器具を図示する概略図である。エンドエフェクタ３００が体壁に頻繁に接触されるときに、または、エンドエフェクタ３００が身体の中の経路に沿って前方へ押される間に身体の材料に対して摩擦を生成させるときに、または、エンドエフェクタ３００を動作させるときにエンドエフェクタ３００が反力を生成させるときに、エンドエフェクタ３００は、さまざまな外力を受ける可能性がある。従来の外科手術では、外科医は、自分自身の指によってそのような外力を感じる。しかし、ロボット外科手術では、外科医は、外力を直接的に感じることができず、外科医ができることは、自分の観察または経験だけによって推量することだけである。

したがって、この実施形態では、ここで提供される外科手術器具３０は、通信部材１９１を介して外科医ステーション１９０とともに機能することが可能である。

上記に説明されているような第１のセンサ１７１および第２のセンサ１７２は、感知された値と、通常動作のときの張力が操向可能な部材１００に印加されるときの値との間の電位差が、事前設定された閾値ΔＶｔｈを超えるかどうかに応じて、外力が印加されているかどうかを決定するように構成され得る。外力が印加されていることが決定されるとき、第１のセンサ１７１および第２のセンサ１７２は、第１の外力信号Ｓ５および第２の外力信号Ｓ６を制御部材１８０にそれぞれ提供することになる。制御部材１８０は、第１の外力信号Ｓ５および第２の外力信号Ｓ６に応答して通信部材１９１を介して伝達されるインストラクション信号Ｓ７をさらに提供することになる。

通信部材１９１は、制御部材１８０の中の内臓式のものであってもよく、または、外部式のものであってもよい。また、通信部材１９１は、当技術分野の任意の電気通信技術を使用することが可能である。たとえば、いくつかの実施形態では、通信部材１９１は、ワイヤレストランスミッターおよびワイヤレスレシーバーを含むことが可能である（図には示されていない）。信号がデジタルであるかまたはデジタル化されており、制御部材１８０によって変調される、他の実施形態では、ワイヤレストランスミッターは、標準プロトコル、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠して構成され得る。代替的に、標準のものであっても独自のものであっても、ハードワイヤドトランスミッターまたはワイヤレストランスミッターの任意の他の適切な構成も使用され得る。さらに、ワイヤレストランスミッターは、そこから延在するアンテナ（図示せず）を含み、ワイヤレスレシーバーへの信号の伝達を促進させることが可能である。

外科医ステーション１９０は、外科医によって手動で操作されように適合されており、そして、外科医の操作に応答して外科手術器具３０の運動を制御する。この実施形態では、外科医ステーション１９０は、外科医ステーション１９０へのインストラクション信号Ｓ７に応答して抵抗力または振動に関連する情報を表示するように構成されている。１つの実施形態では、上記に説明されているような制御部材１８０は、触覚フィードバックコントローラ（図には示されていない）を含み、触覚フィードバックの形態のインストラクション信号Ｓ７を処理および伝達することが可能である。触覚フィードバックは、さまざまな形態を通して、たとえば、それに限定されないが、振動感覚（たとえば、振動）、力感覚（たとえば、抵抗）、および圧力感覚、熱知覚（高温）、および／または冷凍知覚（低温）を含む、機械感覚を通して提供され得る。外科医ステーション１９０は、触覚ジョイスティック（図には示されていない）を含み、触覚フィードバックを外科医に伝え、外科医に外力を知らせることが可能である。

他の実施形態では、抵抗力または振動に関連する情報は、グラフィカル情報または聴覚情報として示され得る。ここでの外科医ステーション１９０は、そのようなグラフィカル情報または聴覚情報を表示するためのユーザーズインターフェースを含む、当技術分野で知られているさまざまなタイプのものであることが可能である。本明細書で提供される外科手術器具３０によって、外力が、張力モニタリング部材１７０によって検出およびモニタリングされ得、また、可視化された形態で表示され、または、触覚フィードバックによって感知され得る。したがって、外科医は、テレオペレーション条件であっても、外科医ステーションの中のマスタデバイスを外力に対してタイムリーに使用して、追加的な力を印加することが可能である。また、外科手術器具３０を使用する外科手術を実施する精度が増加されることになる。

さらなる態様では、本発明は、ロボットなど、とともに使用するための、パーソナライズされたマスタコントローラを、とりわけ、ロボット外科手術デバイス、システム、および方法にさらに提供する。ロボット支援外科手術において、外科医は、典型的に、マスタコントローラを動作させ、外科手術部位におけるロボット外科手術デバイスの運動を遠隔制御する。マスタコントローラは、かなりの距離によって（たとえば、手術室にわたって、異なる部屋の中で、または、患者とは完全に異なる建物の中で）患者から分離されていてもよい。代替的に、マスタコントローラは、手術室の中の患者の極めて近くに位置決めされていてもよい。とにかく、マスタコントローラは、典型的に、１つまたは複数のマニュアル入力ハンドルを含むことになり、マニュアル入力ハンドルの外科医の操作に基づいて、図１に示されているような外科手術装置１を移動させるようになっている。典型的に、マニュアル入力ハンドルは、６自由度の滑らかな運動を可能にするように設計され得、６自由度の滑らかな運動は、３軸線の並進、および、３軸の回転に対応することが可能である。

さらに、外科手術器具３０を駆動し、さまざまな外科的手術を実施するために、マニュアル入力ハンドル自身は、グリッピング運動のための自由度を提供することが可能である。たとえば、内臓式のグリッピングデバイスが、マニュアル入力ハンドルの近位端部にさらに設けられていてもよく、グリッピングデバイスがレバー操作され得、はさみ、鉗子、または止血鉗子の運動、および、外科手術器具３０の制御アクチュエーションをオペレーターが模倣することを可能にし、たとえば、エンドエフェクタ３００（図１を参照）を作動させ、それをグリッピングすることによって、外科手術部位における組織および／または他の材料を移動させるようになっている。しかし、そのようなグリッピングデバイスは、交換可能でない可能性があり、したがって、オペレーターは、彼らがあまり熟知していない可能性のあるグリッピングデバイスを備えたマニュアル入力ハンドルを使用することを強いられる以外に選択肢がない。したがって、外科的手術のためのマスタコントローラを使用する精密制御は、より困難になる可能性がある。

上記に概説されている理由のために、ロボット外科手術、遠隔外科手術、および、他の遠隔操作型ロボットの用途のための、改善されたデバイス、システム、および方法を提供することが有利である。例示的な実施形態では、パーソナライズされたマスタコントローラが、本明細書で提供される。図４５は、本発明の例示的な実施形態によるパーソナライズされたマスタコントローラを図示するブロック図である。パーソナライズされたマスタコントローラ９は、プロセッサーＰ（たとえば、コンピューター）に連結され得、プロセッサーＰは、外科手術装置１に電気的に接続されている。本明細書で提供されているように、パーソナライズされたマスタコントローラ９は、制御プラットフォーム９０、接続パーツ９１、および交換可能グリップ９２を含むことが可能である。図４５に示されているように、制御プラットフォーム９０は、１つまたは複数の移動信号を定義および入力するように構成され、プロセッサーＰを介して外科手術装置１（たとえば、図１を参照）の移動を制御することが可能である。

いくつかの代替的な実施形態では、制御プラットフォーム９０は、シリアルマニピュレーターであることが可能であり、シリアルマニピュレーターは、米国特許第７７１４８３６号明細書、米国特許第７４１１５７６号明細書、および米国特許第６４１７６３８号明細書に説明されているようなジョイントに接続されている複数のリジッドリンクを含み、これらの文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。たとえば、図４６に示されているように、このタイプの制御プラットフォーム９０は、ベース９００ａを含む本体部９００と、入力ハンドル９０１と、第１の複数のセンサ９０２とを含むことが可能である。ベース９００ａは、実質的に垂直方向の配向を有する第１の軸線Ａ０１に関して回転することが可能である。入力ハンドル９０１は、第１のリンク９０３と、第２のリンク９０４と、外側ジンバル９０７および内側ジンバル９０８を含むジンバル構造体とを含むことが可能である。第１のリンク９０３は、第１のジョイント９０５を介して本体部９００に対して枢動され、第１のジョイント９０５は、第１のリンク９０３が第２の軸線Ａ０２に関して移動することを可能にし、第２の軸線Ａ０２は、第１の軸線Ａ０１に対して実質的に垂直の配向を有する。第２のリンク９０４は、第２のジョイント９０６を介して第１のリンク９０３に対して枢動され、第２のジョイント９０６は、第２のリンク９０４が第３の軸線Ａ０３に関して移動することを可能にし、第３の軸線Ａ０３は、第２の軸線Ａ０２に対して実質的に平行になっている。

ジンバル構造体は、第２のリンク９０４の自由端部に装着されており、外側ジンバル９０７および内側ジンバル９０８を含む。外側ジンバル９０７は、第２のリンク９０４によって枢動可能に支持されており、第４の軸線Ａ０４に関して回転することを許容されており、第４の軸線Ａ０４は、第３の軸線Ａ０３に対して実質的に垂直になっている。内側ジンバル９０８は、外側ジンバル９０７によって枢動可能に支持されており、第５の軸線Ａ０５に関して回転することを許容されており、第５の軸線Ａ０５は、第４の軸線Ａ０４に対して実質的に垂直になっている。接続パーツ９１（図４８Ａ）が、内側ジンバル構造体９０８の上に装着されており、それに電気的に接続されている交換可能グリップ９２が第６の軸線Ａ０６に関して回転することを可能にする。

内側ジンバル構造体９０８の上に装着されている接続パーツ９１は、入力ハンドル９０１および交換可能グリップ９２を電気的に接続する。図４７は、本発明の例示的な実施形態による制御プラットフォームに接続されている接続パーツを図示する斜視図である。１つの実施形態では、接続パーツ９１は、プラグアンドソケットタイプのコネクターであることが可能であるが、これに限定されない。図４７に示されているように、１つの実施形態では、接続パーツ９１のワンプロングプラグ９１１が、内側ジンバル９０８に連結され得、一方、対応するソケット構造体９１２が、交換可能グリップ９２の遠位端部に装着され得（図４８を参照）、交換可能グリップ９２が、内側ジンバル構造体９０８の上に接続され得、第６の軸線Ａ０６に関して回転することを許容されるようになっており、第６の軸線Ａ０６は、第５の軸線Ａ０５に対して実質的に垂直になっている。代替的に、いくつかの実施形態では、接続パーツ９１のワンプロングプラグ９１１が、交換可能グリップ９２の遠位端部９２４に連結され得、一方、ソケット構造体９１２が、内側ジンバル９０８（図４８を参照）に装着され得る。

したがって、制御プラットフォーム９０は、３つの並進自由度（Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向）ならびに３つの回転自由度（ピッチ運動、ヨー運動、およびロール運動）を含む、６自由度移動を提供することが可能である。それによって、入力ハンドル９０１は、それが、それ自身で、または、装着された交換可能グリップ９２によって、制御プラットフォーム９０に対してＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に並進可能であるときに、複数の位置パラメータＰ１を提供することが可能であり、かつ／あるいは、それが、それ自身で、または、装着された交換可能グリップ９２によって、制御プラットフォーム９０に対してピッチ運動、ヨー運動、およびロール運動で回転可能であるときに、複数の配向パラメータＰ２を提供することが可能である。

１つの実施形態では、１つまたは複数の第１のセンサ９０２が、入力ハンドル９０１に装着され得、また、上述の位置パラメータＰ１および／または配向パラメータＰ２に応答して１つまたは複数の第１の移動信号Ｓ８を発生させるように構成され得る。第１のセンサ９０２は、たとえば、第１のジョイント９０５、第２のジョイント９０６、および／またはジンバル構造体９０７に装着され得る。いくつかの実施形態では、第１のセンサ９０２は、入力ハンドル９０１および／または装着された交換可能グリップ９２の運動によって引き起こされる、たとえば、位置、配向、力、トルク、速度、加速度、歪み、変形、磁界、角度、および／または光など（これに限定されない）の状態または変化に基づいて、位置パラメータＰ１および／または配向パラメータＰ２を測定することができる任意のタイプのセンサであることが可能である。たとえば、第１のセンサ９０２は、圧力センサまたは力センサであることが可能であり、それは、それに限定されないが、圧電センサ、単純な圧電クリスタルセンサ、ホール効果センサ、または抵抗歪みゲージセンサなどを含み、それらのすべては、スタンドアロンであるか、または、信号調整エレクトロニクス（ホイートストンブリッジ、低ノイズ増幅器、Ａ／Ｄコンバーターなど）と一体化され単一のチップもしくは単一のパッケージのシールされたモジュールになっているかのいずれかであることが可能である。他の実施形態では、第１のセンサ９０２は、角度センサまたは回転センサであることが可能であるが、これに限定されない。特定の実施形態では、第１のセンサ９０２は、ホール効果センサであることが可能である。当技術分野で知られているように、ホール効果センサは、対応する磁石エレメント（図には示されていない）の存在下で使用され、位置パラメータＰ１および／または配向パラメータＰ２に応答する磁界を感知することが可能である。次いで、第１のセンサ９０２は、第１の移動信号Ｓ８を作り出し、それにしたがって、外科手術装置１の移動（たとえば、ロール、並進、またはピッチ／ヨー移動）を制御することが可能である。

図４８は、本発明の例示的な実施形態による交換可能グリップを図示する斜視図である。１つの実施形態では、本明細書で提供される交換可能グリップ９２は、取り外し可能なハンドル９２１を含み、手動の外科手術器具からの実際のハンドルを模擬することが可能である。すなわち、交換可能グリップ９２は、リアル感を外科医に提供するために、同じサイズおよび形状であることが可能であり、また、絞ることが可能であるかまたは固定され得る。たとえば、図４８Ａに示されている２つのグリップレバー９２２、９２３は、取り外し可能なハンドル９２１の近位端部において枢動され得、ピンチング運動またはグラスピング運動の自由度を提供するようになっている。両方のグリップレバー９２２、９２３は、矢印Ｈによって示されているように、取り外し可能なハンドルに対して、互いに向けて移動することを許容され得、ピンチング運動またはグラスピング運動の自由度を提供する。手術野、外科医、または動作に応じて、実際の標準的な外科手術用ハンドルを模擬するために、取り外し可能なハンドル９２１およびグリップレバー９２２、９２３は、図４８Ｂおよび図４８Ｃにそれぞれ示されているような、ピンセットまたは腹腔鏡下の手用器具などのような、さまざまなタイプの外科手術ツールとして交換可能であるように設計され得る。

また、いくつかの実施形態では、取り外し可能なハンドル９２１は、その遠位端部９２４において、ソケット構造体９１２に装着されるか、または、ソケット構造体９１２から取り外され得る。本明細書で提供されるソケット構造体９１２は、接続パーツ９１のワンプロングプラグ９１１に電気的に接続することができ、または、接続パーツ９１のワンプロングプラグ９１１から切り離すことができ、取り外し可能なハンドル９２１が、それにしたがって外科医から入力される関連のグリッピング運動を受け入れるように器具を備えていることができるようになっており、対応する制御信号が、その後に作り出され、制御プラットフォーム９０を介して外科手術装置１に伝達される。

交換可能グリップ９２のグリッピング運動を感知するために、１つの実施形態では、取り外し可能なハンドル９２１は、内側の中空チューブ状のスペースを画定することが可能であり、そこでは、第２のセンサ９２５が収容されており、グリップレバー９２２、９２３の運動によって引き起こされる、たとえば、位置、配向、力、トルク、速度、加速度、歪み、変形、磁界、角度、および／または光など（これに限定されない）の状態または変化に基づいて、少なくとも１つのパラメータＰ３を感知することが可能である。

いくつかの実施形態では、第２のセンサ９２５は、当技術分野で知られている任意のタイプのセンサであることが可能である。たとえば、第２のセンサ９２５は、圧力センサまたは力センサであることが可能であり、それは、それに限定されないが、圧電センサ、単純な圧電クリスタルセンサ、ホール効果センサ、または抵抗歪みゲージセンサなどを含み、それらのすべては、スタンドアロンであるか、または、信号調整エレクトロニクス（ホイートストンブリッジ、低ノイズ増幅器、Ａ／Ｄコンバーターなど）と一体化され単一のチップもしくは単一のパッケージのシールされたモジュールになっているかのいずれかであることが可能である。他の実施形態では、第２のセンサ９２５は、角度センサまたは回転センサであることが可能であるが、これに限定されない。特定の実施形態では、第２のセンサ９２５は、ホール効果センサであることが可能である。当技術分野で知られているように、ホール効果センサは、対応する磁石エレメント（図には示されていない）の存在下で使用され、磁界を感知することが可能であり、ホール効果センサが、グリップレバー９２２、９２３の運動によって引き起こされる磁界の状態または変化に基づいて、グリッピングパラメータＰ３および／またはＰ４を測定することができるようになっている。次いで、ホール効果センサは、第２の移動信号Ｓ９を作り出すことが可能であり、第２の移動信号Ｓ９は、それにしたがって、図１に示されているエンドエフェクタ３００の移動（たとえば、グリッピングデバイス（たとえば、ジョーまたはブレード）であることが可能であるエンドエフェクタ３００の開閉（グリッピング）移動）を制御することが可能である。

図４９は、本発明の別の例示的な実施形態によるパーソナライズされたマスタコントローラを概略的に図示する図である。図５０は、図４９のパーソナライズされたマスタコントローラの制御プラットフォームのパーツを概略的に図示する図である。この実施形態では、制御プラットフォーム９０は、パラレルキネマティクス構造体を含むデバイス、とりわけ、Ｄｅｌｔａパラレルキネマティクス構造デバイス（たとえば、米国特許出願公開第２００８／０２２３１６５Ａ１号明細書（この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている）に説明されているようなもの）であることが可能である。図４９に示されているように、制御プラットフォーム９０は、最大で６自由度（すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向への最大で３つの並進自由度、ならびに、ピッチ配向、ヨー配向、およびロール配向への最大で３つの回転自由度）を提供するように適合されており、それぞれ、位置パラメータおよび配向パラメータを提供する。

この実施形態では、制御プラットフォーム９０は、ベース部材９３と、可動部材９４と、ベース部材９３および可動部材９４をそれぞれ連結する３つのパラレルキネマティクスチェイン９５とを含むことが可能である。それぞれのパラレルキネマティクスチェイン９５は、第１のアーム９５１を有しており、第１のアーム９５１は、対称軸線（すなわち、ベース部材９３に対して垂直の中心線）に対して所定の距離にあるそれぞれの移動平面９５０の中で移動可能である。それぞれの第１のアーム９５１は、その関連の装着部材９６と連結されており、それぞれの第１のアーム９５１が、関連の装着部材９６に対して、ひいては、ベース部材９３に対して、回転または枢動され得るようになっている。

第２のアーム９５２を含むパラレルキネマティクスチェイン９５が、可動部材９４に連結され得る。それぞれの第２のアーム９５２は、２つのリンキングバー９５２ａ、９５２ｂを含む平行四辺形として考えられ得る。第２のアーム９５２の近位端部において、それぞれのリンキングバー９５２ａおよび９５２ｂは、ジョイントまたはヒンジ９７によって可動部材９４と連結され得る。第２のアーム９５２の遠位端部において、それぞれのリンキングバー９５２ａ、９５２ｂは、ジョイントまたはヒンジ９７によって、関連の第１のアーム９５１の端部と連結されている。それぞれの第２のアーム９５２、とりわけ、それぞれのリンキングバー９５２ａ、９５２ｂは、両方の端部において、２つの回転自由度を有することが可能である。

したがって、ベース部材９３と可動部材９４との間に接続されているそれぞれのキネマティクスチェイン９５は、ベース部材９３、可動部材９４、および３つのパラレルキネマティクスチェイン９５によって画定されている移動スペースの中を移動され、（図５０にそれぞれ示されているように、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に沿って）最大で３つの並進自由度を提供することが可能であり、１つまたは複数の位置パラメータＰ１を発生させる。Ｄｅｌｔａパラレルキネマティクス構造デバイスに関するさらなる詳細は、たとえば、米国特許出願公開第２００８／０２２３１６５Ａ１号明細書に言及されている可能性があり、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

それに加えて、最大で３つの回転自由度は、可動部材９４に連結されているリスト構造体９４０によって提供され得、それは、たとえば枢動ジョイントの形態の３つの枢動可能な接続部９４１、９４２および９４３を含む。枢動可能な接続部９４１、９４２および９４３のそれぞれは、可動部材９４に対して回転自由度（それぞれ、図５１のヨー配向、ピッチ配向、およびロール配向）を提供し、それによって、１つまたは複数の配向パラメータＰ２を発生させる。

複数の第１のセンサ９０２が存在しており、複数の第１のセンサ９０２は、３つのパラレルキネマティクスチェイン９５および可動部材９４の移動によって引き起こされる１つまたは複数の位置パラメータＰ１および／または配向パラメータＰ２を検出し、それに続いて、パラメータＰ１および／またはＰ２に応答して第１の移動信号Ｓ８を発生させるために設けられている。たとえば、いくつかの第１のセンサ９０２が、それぞれの装着部材９６にインストールされ、関連の第１のアーム９５１の運動によって引き起こされる少なくとも１つのパラメータをそれぞれ検出することが可能である。他の第１のセンサ９０２が、ジョイントまたはヒンジ９７のうちのすべてまたは一部にインストールされ、関連の第２のアーム９５２の運動によって引き起こされる少なくとも１つのパラメータをそれぞれ検出することが可能である。代替的に、３つの第１のセンサ９０２が、それぞれ、３つの枢動可能な接続部９４１、９４２および９４３に設けられてもよい。

図５１は、図４９の一部分の拡大図であり、例示的な実施形態による制御プラットフォームの可動部材に交換可能グリップが取り付けられていることを示している。また、図５２は、図４９の一部分の拡大図であり、例示的な実施形態による制御プラットフォームの可動部材から交換可能グリップが取り外されていることを示している。図５２に示されているように、接続パーツ９１は、枢動可能な接続部９４３の上にさらに装着され、接続パーツ９１が入力ハンドル９０１および交換可能グリップ９２を電気的に接続することができるようになっている。図５２に示されているように、１つの実施形態では、接続パーツ９１は、プラグアンドソケットタイプのコネクターを含むことが可能であるが、これに限定されない。たとえば、接続パーツ９１のワンプロングプラグ９１１は、ネジ山９１３を介して交換可能グリップ９２の取り外し可能なハンドル９２１に連結され得、一方、対応するソケット構造体９１２は、枢動可能な接続部９４３に装着され得、交換可能グリップが、枢動可能な接続部９４３に取り付けられ得るようになっているか（図５１を参照）、または、枢動可能な接続部９４３から取り外され得るようになっており（図５２を参照）、また、枢動可能な接続部９４３の回転軸線Ａ１０に関して回転することを許容されるようになっている。

上記に見られるように、外科手術装置のいくつかの例示的な実施形態が説明されてきた。しかし、これらの例示的な実施形態は、単に例示目的のためのものに過ぎない。たとえば、上記に説明された外科手術器具は、個々の外科手術装置として構成され得、または、それらは、作業チャネルを備えたルーメンユニットまたはイメージングユニットなどのような、さまざまな医療用デバイスに適用され得、また、エンドエフェクタを備えた外科手術装置に適用され得る。そのうえ、操向可能な部材のさまざまな実施形態が、さまざまな外科手術装置に一体化され得、または、そうでなければ、さまざまな外科手術装置に適合され得、さまざまな外科手術装置は、それに限定されないが、カテーテル、内視鏡、および、その遠位端部において屈曲可能な外科手術ロボットを含む。

本明細書で使用されているように、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、または、これらの任意の他の変化形は、非排他的包含をカバーすることが意図されている。たとえば、エレメントのリストを含むプロセス、製品、物品、または装置は、必ずしも、これらのエレメントのみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていない他のエレメント、または、そのようなプロセス、製品、物品、もしくは装置に本来備わっている他のエレメントを含むことが可能である。

そのうえ、本明細書で使用されているような「または」という用語は、一般的に、別段の指示がない限り、「および／または」を意味することが意図されている。たとえば、条件ＡまたはＢは、以下のもののうちのいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（または、存在する）かつＢが偽である（または、存在していない）、Ａが偽であり（または、存在していない）かつＢが真である（または、存在する）、ならびに、ＡおよびＢの両方が真である（または、存在する）。本明細書で使用されているように、「ａ」または「ａｎ」（および、先行詞が「ａ」または「ａｎ」であるときには「ｔｈｅ」）によって先行される用語は、明示的に別段の指示がない限り（すなわち、「ａ」または「ａｎ」という参照が、単数形のみまたは複数形のみを明示的に示しているという指示がない限り）、そのような用語の単数形および複数形の両方を含む。また、本明細書での説明の中で使用されているように、「ｉｎ」の意味は、文脈が明示的に別段の指定をしていない限り、「ｉｎ」および「ｏｎ」を含む。

また、図面／図に示されているエレメントのうちの１つまたは複数が、より分離された様式で、もしくは、より一体化された様式で、実装され得、または、特定の用途にしたがって有用となるように、特定のケースでは動作不可能であるとして除去されるかまたはそのようにみなされることさえもあることが理解される。追加的に、図面／図の中の任意の信号矢印は、単なる例示的なものとして考慮されるべきであり、具体的に別段の記述がない限り、限定するものとして考慮されるべきではない。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその法律上の均等物によって決定されるべきである。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、屈曲アクチュエーションワイヤが、ルーメンを通過しており、ルーメンが、外向きに部分的に開いている。いくつかの実施形態では、屈曲セグメントは、隣接する屈曲セグメントにヒンジ接続されている。他の実施形態では、それぞれの屈曲セグメントの接続パーツは、隣接する屈曲セグメントにピン止めされている。他の実施形態では、それぞれの屈曲セグメントの接続パーツは、隣接する屈曲セグメントの凹部パーツの中に収容されており、凹部パーツにヒンジ接続されている。他の実施形態では、それぞれの接続パーツは、丸い表面を備えた突出部を含み、それぞれの凹部パーツは、それぞれの接続パーツを収容するように形状決めされており、それぞれの接続パーツが回転することができるようになっている。他の実施形態では、それぞれの接続パーツは、線形の縁部を備えた突出部を含み、それぞれの凹部パーツは、Ｖ字形状の切り欠きのように形状決めされており、それぞれの凹部パーツと線形の接触をしている状態で、それぞれの接続パーツが回転することができるようになっている。代替的な実施形態では、１対の接続パーツが、それぞれの屈曲セグメントの長さの一方の側に互いに向かい合って設けられており、１対の凹部パーツが、それぞれの屈曲セグメントの長さの他方の側に互いに向かい合って設けられており、１対の接続パーツおよび１対の凹部パーツが、互いに対して垂直の方向に配置されており、２自由度での屈曲を可能にするようになっている。他の実施形態では、４つのルーメンが、それぞれの屈曲セグメントの長さに沿って形成されており、それぞれのルーメンは、接続パーツまたは凹部パーツの少なくとも一部分を通過している。いくつかの態様では、それぞれのルーメンは、クローズドルーメン部分およびオープンルーメン部分を含み、接続パーツまたは凹部パーツを通過するそれぞれのルーメンの一部分は、クローズドルーメン部分を形成しており、接続パーツまたは凹部パーツの他方の側は、オープンルーメン部分を形成している。他の実施形態では、それぞれの屈曲セグメントは、長さに沿って４つのルーメンを有しており、それぞれのルーメンは、周囲に沿って接続パーツの場所と凹部パーツの場所との間に位置する。他の実施形態では、それぞれのルーメンは、クローズドルーメン部分およびオープンルーメン部分を含み、クローズドルーメン部分は、ルーメン長さの中間に形成されており、オープンルーメン部分は、クローズドルーメン部分の両方の側に形成されている。いくつかの実施形態では、操向可能な部材は、複数のプレート状の屈曲セグメントと、屈曲セグメント間に位置する可撓性材料の接続パーツとを含む。他の実施形態では、接続パーツは、屈曲セグメント間に一体的に形成されており、屈曲セグメントの中心に設けられているチャネルの２つの縁部から外向き方向に延在しており、接続パーツは、隣接する接続パーツに対して垂直の方向に形成されている。他の実施形態では、屈曲アクチュエーションワイヤが、屈曲セグメントおよび接続パーツを通過するように配置されており、屈曲アクチュエーションワイヤがその中に設けられているそれぞれのルーメンは、接続パーツに位置する一部分がクローズドルーメンを形成し、屈曲セグメントに形成されている一部分が外向きに開いている、構造を有する。他の実施形態では、接続パーツは、隣接する屈曲セグメントの中心同士を接続するように構成されている。

外科手術装置のいくつかの実施形態では、操向可能な部材の遠位端部に設けられているエンドエフェクタをさらに含む。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、操向可能な部材のチャネルの中に位置するエフェクタアクチュエーションワイヤに接続されており、エフェクタアクチュエーションワイヤを移動させることによってエンドエフェクタが作動され得るようになっており、エンドエフェクタの少なくとも一部が、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部に取り外し可能に設けられている。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタの少なくとも一部が、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部に磁気的に接続されている。他の実施形態では、エンドエフェクタは、エフェクタモジュールを含み、エフェクタモジュールは、外科的手術を実施するための器具部分と、器具部分を作動させるためにエフェクタアクチュエーションワイヤに接続されているアクチュエーション部分とを含み、エフェクタモジュールの近位端部、または、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部の少なくともいずれかが、磁気的な本体部を含む。いくつかの実施形態では、外科手術装置は、エフェクタアクチュエーションワイヤをさらに含み、エフェクタアクチュエーションワイヤは、操向可能な部材のチャネルの中に位置しており、エンドエフェクタを作動させるためにエンドエフェクタに接続されており、エンドエフェクタは、弾性的な本体部をさらに含み、弾性的な本体部は、エフェクタアクチュエーションワイヤによって印加される力に対して反対側方向に弾性力を作り出すように構成されている。他の実施形態では、エンドエフェクタが、エフェクタアクチュエーションワイヤによって引っ張られているときに第１のモードで動作し、エフェクタアクチュエーションワイヤによって引っ張られていない間は第２のモードで動作するように、エフェクタアクチュエーションワイヤは構成されている。他の実施形態では、エンドエフェクタの鉗子は、第１のモードでは閉じられており、第２のモードでは開いている。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、外科的手術を実施するための器具部分と、器具部分を作動させるためにエフェクタアクチュエーションワイヤに接続されているアクチュエーション部分と、アクチュエーション部分がそれに沿って往復運動する経路を形成する本体部部分とを含み、弾性的な本体部が、アクチュエーション部分の近位端部に位置しており、アクチュエーション部分を押す方向に弾性力を印加する。他の実施形態では、アクチュエーション部分、および、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部は、互いに取り付け可能であるかまたは互いから取り外し可能であるように構成されている。他の実施形態では、アクチュエーション部分、または、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部の少なくともいずれかが、磁気的な本体部を含む。

外科手術装置のいくつかの実施形態では、屈曲アクチュエーションワイヤの遠位端部を固定するためのワイヤ終端部材が、操向可能な部材の遠位端部に設けられている。いくつかの実施形態では、ワイヤ終端部材は、ネジ山を有しており、ワイヤ終端部材を操向可能な部材の遠位端部にねじ込むことによって、屈曲アクチュエーションワイヤが固定されるようになっている。他の実施形態では、屈曲アクチュエーションワイヤは、操向可能な部材の遠位端部とワイヤ終端部材との間に巻かれた状態で押されることによって、固定されるように配置されている。いくつかの実施形態では、ワイヤ終端部材は、少なくとも１つの孔部を含み、屈曲アクチュエーションワイヤの遠位端部が、少なくとも１つの孔部を通過しており、ワイヤ終端部材は、操向可能な部材の遠位端部に設けられている。他の実施形態では、ワイヤ終端部材の中の孔部は、操向可能な部材の中のルーメンに対応する場所に形成されている。他の実施形態では、外科手術装置は、操向可能な部材の遠位端部に設けられているエンドエフェクタをさらに含み、ワイヤ終端部材は、エンドエフェクタである。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、屈曲アクチュエーションワイヤが、ルーメンを通過しており、外科手術装置は、操向可能な部材の近位端部に設けられている、可撓性材料を含む可撓性部材と、操向可能な部材または可撓性部材を通過するワイヤの進行路を形成する少なくとも１つのスリーブであって、スリーブの両方の端部は、操向可能な部材または可撓性部材の内側に固定されている、少なくとも１つのスリーブとをさらに含む。いくつかの実施形態では、ワイヤは、屈曲アクチュエーションワイヤを含む。いくつかの実施形態では、スリーブの本体部は、操向可能な部材または可撓性部材が曲げられているときにスリーブの両方の反対側端部が固定されている２つのポイントの間に形成されている、可能な限り最長の経路よりも長くなっており、スリーブの中のワイヤの移動に対する操向可能な部材または可撓性部材の屈曲の影響を最小化するようになっている。いくつかの実施形態では、操向可能な部材および可撓性部材は、その中に設置されることになるスリーブのための中空スペースを有する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスリーブのうちの第２のスリーブが、遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤのための経路を形成しており、第２のスリーブの一方の端部は、遠位端部の操向可能な部分の近位端部、または、近位端部の操向可能な部分の遠位端部に固定されており、他方の端部は、可撓性部材の近位端部に固定されている。他の実施形態では、第２のスリーブは、弾性材料を含み、遠位端部の操向可能な部分が曲げられているときに、遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤが、湾曲した経路に沿って位置するようになっている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスリーブのうちの第３のスリーブが、近位端部屈曲アクチュエーションワイヤのための経路を形成しており、第３のスリーブの一方の端部が、近位端部の操向可能な部分の近位端部、または、可撓性部材の遠位端部に固定されており、他方の端部は、可撓性部材の近位端部に固定されている。他の実施形態では、第３のスリーブは、弾性材料を含み、近位端部の操向可能な部分が曲げられているときに、近位端部屈曲アクチュエーションワイヤが、湾曲した経路に沿って位置するようになっている。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、屈曲アクチュエーションワイヤが、ルーメンを通過しており、また、外科手術装置は、可撓性材料を含む可撓性部材であって、操向可能な部材の近位端部に設けられており、屈曲アクチュエーションワイヤがそれに沿って通る経路を形成している、可撓性部材と、屈曲アクチュエーションワイヤを作動させるために可撓性部材の近位端部に設けられている操作部とを含み、屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、操作部に取り付け可能であるか、または、操作部から取り外し可能である。他の実施形態では、屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部、および、エフェクタアクチュエーションワイヤの近位端部は、磁気的におよび取り外し可能に、操作部に接続されている。

いくつかの実施形態では、外科手術装置であり、屈曲アクチュエーションワイヤが、第１の屈曲アクチュエーションワイヤと、第２の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、第２の屈曲アクチュエーションワイヤは、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの反対側方向に操向可能な部材を曲げ、同じ方向に回転するスクリュー部材が、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部、および、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部に設けられており、反対側方向に互いに同期して移動するように構成されている。いくつかの実施形態では、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、第１のネジ山に沿って移動するように構成されており、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、第１のネジ山とは反対側方向に配向されている第２のネジ山に沿って移動するように構成されている。他の実施形態では、第１のネジ山および第２のネジ山は、単一の駆動部によって同じ方向に回転するように構成されている。他の実施形態では、スクリュー部材は、双方向リードスクリューであり、単一の本体部の上に形成された第１および第２のネジ山部分をそれぞれ有する。他の実施形態では、スクリュー部材は、第１のネジ山を備えた第１のリードスクリューと、第２のネジ山を備えた第２のリードスクリューとを含み、第１のリードスクリューおよび第２のリードスクリューは、ギヤによって互いに同期して移動し、単一の駆動部によって同時に回転するように構成されている。

外科手術装置のいくつかの実施形態では、操向可能な部材は、近位端部においてよりも遠位端部において容易に曲がるように構成された幾何学的な形状を有する。いくつかの実施形態では、屈曲セグメントは、操向可能な部材がその近位端部のより近くへより容易に曲がるように構成された幾何学的な形状を有する。いくつかの実施形態では、屈曲セグメントは、操向可能な部材の断面の中心から所定の距離に形成されたルーメンを有しており、操向可能な部材の近位端部に近づけば近づくほど、屈曲セグメントの中のルーメンが、操向可能な部材の断面の中心から遠く離れるようになる。いくつかの実施形態では、操向可能な部材は、屈曲セグメント間に位置する複数の接続パーツをさらに含み、接続パーツは、操向可能な部材がその近位端部のより近くへより容易に曲がるように構成された幾何学的な形状を有する。他の実施形態では、接続パーツは、操向可能な部材の近位端部に向けて、より小さい断面幅を有するように構成されており、操向可能な部材の対応するパーツがより容易に曲がるようになっている。他の実施形態では、接続パーツは、操向可能な部材の近位端部に向けて長さに沿って直径が増加するように構成されており、操向可能な部材の対応するパーツがより容易に曲がるようになっている。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能な操向可能な部材と、操向可能な部材の遠位端部に設けられているエンドエフェクタと、操向可能な部材を通過するように配置され、エンドエフェクタを作動させるためにエンドエフェクタに接続するように配置されている、エフェクタアクチュエーションワイヤとを含み、エンドエフェクタは、弾性的な本体部を含み、弾性的な本体部は、エフェクタアクチュエーションワイヤによって印加される力に対して反対側方向に弾性力を作り出す。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、エフェクタアクチュエーションワイヤによって引っ張られているときには第１のモードで動作するように構成されており、エフェクタアクチュエーションワイヤによって引っ張られていない間には、弾性的な本体部の弾性力によって第２のモードで動作するように構成されている。他の実施形態では、遠位端部における外科手術エレメントが、第１のモードでは閉じられ、第２のモードでは開いているように、エンドエフェクタは作動される。他の実施形態では、エンドエフェクタは、エフェクタモジュールをさらに含み、エフェクタモジュールは、外科的手術を実施するための器具部分と、器具部分を作動させるためにエフェクタアクチュエーションワイヤに接続されているアクチュエーション部分と、アクチュエーション部分がそれに沿って往復運動する経路を形成する本体部部分とを含む。他の実施形態では、弾性的な本体部が、アクチュエーション部分を遠位端部の方向に押すように弾性力を印加するために、アクチュエーション部分の近位端部に位置する。いくつかの実施形態では、エフェクタモジュール、および、エフェクタアクチュエーションワイヤの遠位端部は、互いに取り付け可能であるかまたは互いから取り外し可能であるように構成されている。他の実施形態では、エフェクタモジュールおよびエフェクタアクチュエーションワイヤは、一緒に磁気的に接続されている。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能な操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと、屈曲アクチュエーションワイヤを固定するために、操向可能な部材の遠位端部に設けられている、ワイヤ終端部材とを含み、ワイヤ終端部材は、操向可能な部材の遠位端部と係合するためのネジ山を有しており、屈曲アクチュエーションワイヤが、ワイヤ終端部材および操向可能な部材を一緒にねじ込むことによって固定されるようになっている。いくつかの実施形態では、屈曲アクチュエーションワイヤは、操向可能な部材の遠位端部とワイヤ終端部材との間に巻くことによって固定されるように構成されている。他の実施形態では、ワイヤ終端部材は、少なくとも１つの孔部を含み、屈曲アクチュエーションワイヤの遠位端部が、少なくとも１つの孔部を通過しており、ワイヤ終端部材は、操向可能な部材の遠位端部に設けられている。他の実施形態では、ワイヤ終端部材の中の孔部は、操向可能な部材の中のルーメンに対応する場所に形成されている。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、ワイヤ終端部材の上に設けられている。いくつかの実施形態では、外科手術装置は、操向可能な部材の遠位端部に設けられているエンドエフェクタをさらに含み、ワイヤ終端部材は、エンドエフェクタである。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能な操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を第１の方向に曲げる、第１の屈曲アクチュエーションワイヤと、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を第１の方向とは反対側の第２の方向に曲げる、第２の屈曲アクチュエーションワイヤと、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部および第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部が連結されている少なくとも１つのスクリュー部材とを含み、操向可能な部材が、少なくとも１つのスクリュー部材を回転させることによって、第１または第２の方向に曲がるようになっている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスクリュー部材は、第１および第２の屈曲アクチュエーションワイヤの長手方向の軸線周りに回転するように配置されている。いくつかの実施形態では、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部、および、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、少なくとも１つのスクリュー部材の回転によって、反対側方向に互いに同期して移動するように構成されている。他の実施形態では、少なくとも１つのスクリュー部材が、第１の回転方向に回転し、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部を後方へ移動させ、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部を前方へ移動させるように構成されているとき、それによって、操向可能な部材を第１の方向に曲げ、また、第２の回転方向に回転し、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部を前方へ移動させ、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部を後方へ移動させるように構成されているとき、それによって、操向可能な部材を第２の方向に曲げる。いくつかの実施形態では、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、第１のネジ山と係合されており、第１のネジ山に沿って移動し、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、第２のネジ山と係合されており、第２のネジ山に沿って移動し、第２のネジ山は、第１のネジ山とは反対側方向に配向されている。他の実施形態では、第１のネジ山および第２のネジ山は、同じ方向に回転するように構成されており、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部、および、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部が、反対側方向に互いに同期して移動するように構成されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスクリュー部材は、単一の本体部の上に形成された第１および第２のネジ山部分を有する双方向リードスクリューである。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能な操向可能な部材と、操向可能な部材の中のルーメンを通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、操向可能な部材は、操向可能な部材がその遠位端部のより近くへより容易に曲がるように構成された幾何学的な形状を有する。いくつかの実施形態では、幾何学的な形状は、操向可能な部材の近接端部に近づくにつれて小さくなる曲率半径を提供するように構成されている。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと、弾性材料を含み、屈曲の後に操向可能な部材を初期位置に戻すための復元力を働かせる、側方支持部材とを含む。いくつかの実施形態では、外科手術装置は、複数の側方支持部材をさらに含み、側方支持部材の数は、屈曲アクチュエーションワイヤの数に等しい。いくつかの実施形態では、側方支持部材は、屈曲アクチュエーションワイヤの移動によって、操向可能な部材と同期して曲がるように構成されており、側方支持部材は、弾性を有しており、弾性は、屈曲アクチュエーションワイヤに働かされている力が解放されるときに、そのオリジナル形状に戻るように構成されており、したがって、操向可能な部材を初期位置に戻す。いくつかの実施形態では、屈曲の前の側方支持部材の形状は、線形である。いくつかの実施形態では、屈曲の前の側方支持部材の形状は、一方の側に曲げられている。他の実施形態では、側方支持部材は、チューブ形状の中に構成されており、屈曲アクチュエーションワイヤが、側方支持部材の内側に位置する。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含み、また、屈曲セグメント間に位置する複数の接続セグメントを含む、操向可能な部材と、操向可能な部材を通過するように配置され、操向可能な部材を曲げる、複数の屈曲アクチュエーションワイヤを含み、それぞれの接続セグメントの２つの端部は、異なる屈曲セグメントにヒンジ接続されている。いくつかの実施形態では、それぞれの接続セグメントは、屈曲セグメントにヒンジ接続された部分を形成する１対の本体部と、１対の本体部を一緒に結び付けており、その内側に中空スペースを有するガイド部材であって、屈曲アクチュエーションワイヤが中空スペースに位置する、ガイド部材とを含む。いくつかの実施形態では、それぞれの接続セグメントの一方の端部に接続されている屈曲セグメントは、第１のヒンジシャフト周りに回転可能であり、他方の端部に接続されている屈曲セグメントは、第２のヒンジシャフト周りに回転可能であり、第１のヒンジシャフトおよび第２のヒンジシャフトは、互いに平行になっている。いくつかの実施形態では、それぞれの接続セグメントは、隣接する接続セグメントとは異なる方向に配置されており、接続されている屈曲セグメントを異なる回転軸線の周りに曲げ、操向可能な部材が少なくとも２自由度で曲がることを可能にするようになっている。いくつかの実施形態では、それぞれの屈曲セグメントは、屈曲アクチュエーションワイヤが位置する複数のルーメンを含み、ルーメンは、接続セグメントにヒンジ接続されている部分を通過しないように配置されている。いくつかの実施形態では、屈曲セグメントは、接続セグメントに回転可能に接続されており、屈曲セグメントがその周りに回転するヒンジシャフトは、屈曲アクチュエーションワイヤが位置するルーメンの端部と同じ平面の中にある。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、複数の屈曲セグメントを含む操向可能な部材であって、それぞれの屈曲セグメントは、少なくとも、第１のリンク部分および第２のリンク部分を有する中間ジョイントを含み、中間ジョイントは、それぞれの屈曲セグメントの長手方向軸線方向に沿って配置されている、操向可能な部材と、操向可能な部材を曲げるために操向可能な部材を通過するように配置されている複数の屈曲アクチュエーションワイヤとを含み、操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンをさらに含み、屈曲アクチュエーションワイヤがルーメンを通過しており、中間ジョイントは、張力調整部材をさらに含み、張力調整部材は、第１のリンク部分および第２のリンク部分に連結され、屈曲セグメントが曲がっているときに屈曲アクチュエーションワイヤの伸びを補償することによって、屈曲アクチュエーションワイヤの張力を調整するように構成されており、それによって、屈曲アクチュエーションワイヤの長さが変更され、所定の張力で維持される。他の実施形態では、第１のインターフェーシングハーフは、突出部端部を有しており、第２のインターフェーシングハーフは、それに対応して、凹部端部を有する。他の実施形態では、第１のインターフェーシングハーフは、凹部端部を有しており、第２のインターフェーシングハーフは、それに対応して、突出部端部を有する。いくつかの実施形態では、屈曲アクチュエーションワイヤの伸びは、２つのオフアクシスヒンジがオフセットされていることによって補償されている。いくつかの実施形態では、屈曲セグメントは、一連のインタースタックされた中間ジョイントを含む。

いくつかの実施形態では、外科手術装置は、屈曲可能であり、複数の屈曲セグメントおよび複数のルーメンを含む、操向可能な部材と、第１の屈曲アクチュエーションワイヤおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤを含む屈曲アクチュエーション部材であって、第１の屈曲アクチュエーションワイヤおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤは、それぞれのルーメンを別々に通過するように配置されており、操向可能な部材を曲げる、屈曲アクチュエーション部材と、第１の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、操向可能な部材の屈曲前と所望の屈曲運動との間の第１の屈曲アクチュエーションワイヤの引張力の変化を感知したことに応答して第１のフィードバック信号を提供するように構成されている、第１のセンサ、および、第２の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、操向可能な部材の屈曲前と所望の屈曲運動との間の第２の屈曲アクチュエーションワイヤの引張力の変化を感知したことに応答して第２のフィードバック信号を提供するように構成されている、第２のセンサを含む、張力モニタリング部材と、第１の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、第１の屈曲アクチュエーションワイヤを作動させるように適合されている、第１のモータ、および、第２の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、第２の屈曲アクチュエーションワイヤを作動させるように適合されている、第２のモータを含む、駆動部材と、張力モニタリング部材および駆動部材に電気的に接続されている制御部材であって、第１のフィードバック信号に応答して第１の出力信号を提供するように構成されており、第１のモータが、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを調節するように駆動され、所定の張力を維持するようになっており、また、第２のフィードバック信号に応答して第２の出力信号を提供するように構成されており、第２のモータが、第２の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを調節するように駆動され、所定の張力を維持するようになっている、制御部材とを含む。いくつかの実施形態では、第２の屈曲アクチュエーションワイヤは、第１の屈曲アクチュエーションワイヤの反対側方向に移動可能である。いくつかの実施形態では、第１の屈曲アクチュエーションワイヤが、操向可能な部材を曲げるために作動されるように構成されており、第２の屈曲アクチュエーションワイヤが、第２のモータによって駆動されるように構成されているときに、第２の屈曲アクチュエーションワイヤが、第２の出力信号に応答して解放され、所定の張力の下で維持されるようになっている。いくつかの実施形態では、第１のセンサまたは第２のセンサは、ロードセルである。いくつかの実施形態では、第１のセンサは、操向可能な部材に印加される外力を感知したことに応答して第１の外力信号を提供するようにさらに構成されている。いくつかの実施形態では、第２のセンサは、操向可能な部材に印加される外力を感知したことに応答して第２の外力信号を提供するようにさらに構成されている。他の実施形態では、制御部材は、第１の外力信号または第２の外力信号に応答してインストラクション信号を提供するようにさらに構成されている。他の実施形態では、制御部材は、触覚フィードバックコントローラをさらに含み、触覚フィードバックコントローラは、触覚フィードバックの形態の情報を処理して伝えるように構成されている。他の実施形態では、第１の運動伝達ユニットまたは第２の運動伝達ユニットは、リードスクリューまたはボールスクリューである。

いくつかの実施形態では、外科手術装置のためのパーソナライズされたマスタコントローラは、外科手術ロボットに１つまたは複数の移動信号を定義および入力するように構成された制御プラットフォームであって、第１の複数の自由度で並進可能であり、複数の位置パラメータを提供し、および／または、第２の複数の自由度で回転可能であり、複数の配向パラメータを提供する、入力ハンドル、ならびに、入力ハンドルに連結され、入力ハンドルの位置パラメータおよび／または配向パラメータに応答して第１の移動信号を発生させるように構成されている、複数の第１のセンサを含む、制御プラットフォームと、入力ハンドルに装着されており、入力ハンドルに電気的に接続されている、接続パーツと、接続パーツを電気的に接続されている取り外し可能なハンドル、取り外し可能なハンドルに対して枢動される１つまたは複数のグリップレバーであって、それぞれのグリップレバーは、取り外し可能なハンドルに関して第３の自由度で移動可能であり、グリッピング運動パラメータを提供するようになっている、１つまたは複数のグリップレバー、ならびに、取り外し可能なハンドルに連結され、グリッピング運動パラメータに応答して制御プラットフォームへの第２の移動信号を発生させるように構成されている、第２のセンサを含む、交換可能グリップとを含む。いくつかの実施形態では、第１の複数のセンサ、または、第２の複数のセンサは、ロータリーエンコーダー、ホールエフェクタセンサ、角度センサ、回転センサ、または、それらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、接続パーツは、取り外し可能なハンドルに連結されているネジ山をさらに含み、また、第１の電気的な接続端子を有する。他の実施形態では、取り外し可能なハンドルは、第１の電気的な接続端子に電気的に接続されている第２の電気的な接続端子をさらに含む。いくつかの実施形態では、交換可能グリップが、２つのグリップレバーを含み、２つのグリップレバーは、それに対応して、取り外し可能なハンドルに対して枢動され、取り外し可能なハンドルに対して、互いに向けて移動することを許容される。

図３６では、各張力調整部材８１３は、２つのオフアクシスヒンジジョイント８１４、８１４’を含むダブルヒンジ接続されたジョイントである。それぞれのオフアクシスヒンジジョイント８１４、８１４’は、第１のリンク部分８１１に連結されている第１のインターフェーシングハーフ（ｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇ ｈａｌｆ）８１５、８１５’と、第２のリンク部分８１２に連結されている第２のインターフェーシングハーフ８１６、８１６’とを含み、第２のインターフェーシングハーフ８１６、８１６’は、第１のインターフェーシングハーフ８１５、８１５’に対応して枢動される。この例示的な実施形態では、それぞれの第１のインターフェーシングハーフ８１５、８１５’は、それぞれ、突出部端部を有することが可能であり、一方、第２のインターフェーシングハーフ８１６、８１６’は、それに対応して、凹部端部を有することが可能である。別の例示的な実施形態では、それぞれの第１のインターフェーシングハーフは、その代わりに、凹部端部をそれぞれ有することが可能であり、一方、第２のインターフェーシングハーフは、それに対応して、突出部端部を有する。

枢動運動は、屈曲配向に応じて、２つのオフアクシスヒンジ８１４、８１４’のうちの一方上に起こることになる。図３７は、図３６の張力調整部材のうちの１つの枢動運動を図示しており、図３７Ａは、左側に曲がっている張力調整部材の正面図であり、図３７Ｂは、右側に曲がっている張力調整部材の正面図である。図３７Ａに示されているように、中間ジョイントは、長手方向軸線方向からオフセットされている左ヒンジ８１４の上の左側の屈曲配向で曲がり、それによって、第１のインターフェーシングハーフ８１５だけが、左側で枢動可能に移動する。同様に、図３７Ｂに示されているように、中間ジョイント８１が右側で曲がるときには、第１のインターフェーシングハーフ８１５’だけが右側で枢動可能に移動する。

図３８Ａおよび図３８Ｂでは、「Ｌ」は、中間ジョイント８１の中心軸線の方向に沿った、第１のリンク部分８１１または第２のリンク部分８１２の高さをそれぞれ示している。「Ｌ_１」は、屈曲の前の第１のリンク部分８１１の左側と第２のリンク部分８１２との間のルーメンを通過する屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示しており、一方、「Ｌ_１’」は、屈曲の後の左側にある屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示している。「Ｌ_２」は、屈曲の前の第１のリンク部分８１１の右側と第２のリンク部分８１２との間のルーメンを通過する屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示しており、一方、「Ｌ_２’」は、屈曲の後の右側にある屈曲アクチュエーションワイヤの長さを示している。「ｒ」は、それぞれのリンク部分の中心軸線から屈曲アクチュエーションワイヤが通過するルーメンへの半径を示している。「Ｒ」は、中間ジョイント８１が曲がるときの曲率半径を示しており、ベンドの角度は、「θ」によって示されている。ここでは、「ｄ」は、それぞれのリンク部分の中心軸線からそれぞれのオフアクシスヒンジジョイント８１４、８１４’への距離を示している。

したがって、中間ジョイント８１の枢動運動は、中間ジョイント８１の長手方向軸線方向からオフセットされて位置するヒンジ８１４、８１４’の上で起こる。屈曲アクチュエーションワイヤの伸びがオフアクシス枢動運動によって補償されるという点で、屈曲アクチュエーションワイヤの長さは変更され、所定の長さに維持される。

Claims (31)

1. 外科手術装置であって、
   屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、
   前記操向可能な部材を通過し、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
   を含み、
   前記操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、前記屈曲アクチュエーションワイヤが、前記ルーメンを通過しており、
   前記ルーメンが、外向きに部分的に開いている、外科手術装置。
2. 前記操向可能な部材が曲げられているときに、曲率中心の近くの前記屈曲アクチュエーションワイヤと前記屈曲セグメントとの間の接触の長さが、前記曲率中心の反対側の前記屈曲アクチュエーションワイヤと前記屈曲セグメントとの間の接触の長さよりも短くなるように、構成されている、請求項１に記載の外科手術装置。
3. それぞれの屈曲セグメントの中の前記ルーメンは、前記屈曲セグメントの中心から所定の距離にあり、前記屈曲セグメントの中心の近くの壁がその外側の近くの壁よりも長くなるように、それぞれのルーメンが構成されている、請求項１に記載の外科手術装置。
4. それぞれの屈曲セグメントの中の前記ルーメンは、クローズドルーメン部分およびオープンルーメン部分を含み、前記オープンルーメン部分は、前記ルーメンの少なくとも１つの端部に設けられている、請求項１に記載の外科手術装置。
5. それぞれの屈曲セグメントの中の前記ルーメンは、長さに沿って一方の側にスタンブリング部分を有しており、また、前記操向可能な部材が曲げられているときに、前記スタンブリング部分が前記曲率中心の反対側の前記ワイヤと前記屈曲セグメントとの間の接触の長さを増加させるように、構成されている、請求項１に記載の外科手術装置。
6. 前記操向可能な部材が曲げられているときに、前記曲率中心の近くの前記屈曲アクチュエーションワイヤが２つの隣接する屈曲セグメントに沿って通過する経路が、前記曲率中心の近くの前記２つの隣接する屈曲セグメント間の距離よりも長くなっており、前記曲率中心の反対側の前記屈曲アクチュエーションワイヤが前記２つの隣接する屈曲セグメントに沿って通過する経路が、前記曲率中心の反対側の前記２つの隣接する屈曲セグメント間の前記距離に等しくなるように、構成されている、請求項１に記載の外科手術装置。
7. 外科手術装置であって、
   屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、
   前記操向可能な部材を通過し、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
   を含み、
   前記操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、前記屈曲アクチュエーションワイヤが、前記ルーメンを通過しており、
   前記外科手術装置は、
   前記操向可能な部材の近位端部に設けられている、可撓性材料から作製された可撓性部材と、
   前記操向可能な部材または前記可撓性部材を通過するワイヤの進行路を形成する少なくとも１つのスリーブであって、前記スリーブの両方の端部は、前記操向可能な部材または前記可撓性部材の内側に固定されている、少なくとも１つのスリーブと
   をさらに含む、外科手術装置。
8. 前記スリーブの本体部は、前記スリーブの対向する両端部が固定されている２つのポイントの間の距離よりも長くなっており、前記スリーブの中の前記ワイヤの移動のときに、前記操向可能な部材または可撓性部材の屈曲の影響を最小化するようになっている、請求項７に記載の外科手術装置。
9. 前記外科手術装置は、
   前記操向可能な部材の遠位端部に設けられているエンドエフェクタと、
   前記操向可能な部材および前記可撓性部材を通過するように配置され、前記エンドエフェクタを作動させるために前記エンドエフェクタに接続されており、前記少なくとも１つのスリーブのうちの第１のスリーブの対向する両端部は、前記操向可能な部材の前記遠位端部および前記可撓性部材の前記近位端部に固定されており、前記エフェクタアクチュエーションワイヤがそれに沿って設置される経路を形成している、エフェクタアクチュエーションワイヤと
   をさらに含む、請求項７に記載の外科手術装置。
10. 前記操向可能な部材は、遠位端部の操向可能な部分および近位端部の操向可能な部分を含み、前記遠位端部の操向可能な部分および前記近位端部の操向可能な部分は、別々に曲がり、前記遠位端部の操向可能な部分は、前記遠位端部の操向可能な部分の中の前記ルーメンに沿って提供される遠位端部屈曲アクチュエーションワイヤによって曲がるように構成されており、前記近位端部の操向可能な部分は、前記近位端部の操向可能な部分の中の前記ルーメンに沿って提供される近位端部屈曲アクチュエーションワイヤによって曲がるように構成されている、請求項７に記載の外科手術装置。
11. 外科手術装置であって、
    屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
    を含み、
    前記操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンを含み、前記屈曲アクチュエーションワイヤが、前記ルーメンを通過しており、
    また、前記外科手術装置は、
    可撓性材料から作製された可撓性部材であって、前記操向可能な部材の近位端部に設けられており、前記屈曲アクチュエーションワイヤがそれに沿って通る経路を形成している、可撓性部材と、
    前記屈曲アクチュエーションワイヤを作動させるために前記可撓性部材の近位端部に設けられている操作部と
    を含み、
    前記屈曲アクチュエーションワイヤの近位端部は、前記操作部に取り付け可能であるか、または、前記操作部から取り外し可能である、外科手術装置。
12. それぞれの屈曲アクチュエーションワイヤの前記近位端部は、前記操作部に磁気的に接続されており、それぞれの屈曲アクチュエーションワイヤの前記近位端部に設けられている近位端部モジュール、または、前記近位端部モジュールに締結されているカップラーの少なくともいずれかが、磁気的な本体部を含む、請求項１１に記載の外科手術装置。
13. 前記外科手術装置は、
    前記操向可能な部材の前記遠位端部に設けられているエンドエフェクタと、
    前記エンドエフェクタに接続され、前記エンドエフェクタを作動させるように前記操作部によって移動可能であり、前記エフェクタアクチュエーションワイヤの前記近位端部は、前記操作部に取り外し可能に接続されている、エフェクタアクチュエーションワイヤと
    をさらに含む、請求項１１に記載の外科手術装置。
14. 外科手術装置であって、
    屈曲可能な操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材の前記遠位端部に設けられているエンドエフェクタと、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記エンドエフェクタを作動させるために前記エンドエフェクタに接続するように配置されている、エフェクタアクチュエーションワイヤと
    を含み、
    前記エンドエフェクタは、弾性的な本体部を含み、前記弾性的な本体部は、前記エフェクタアクチュエーションワイヤによって印加される力に対して反対側方向に弾性力を作り出す、外科手術装置。
15. 外科手術装置であって、
    屈曲可能な操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
    前記屈曲アクチュエーションワイヤを固定するために、前記操向可能な部材の前記遠位端部に設けられている、ワイヤ終端部材と
    を含み、
    前記ワイヤ終端部材は、前記操向可能な部材の前記遠位端部と係合するためのネジ山を有しており、前記屈曲アクチュエーションワイヤが、前記ワイヤ終端部材および前記操向可能な部材を一緒にねじ込むことによって固定されるようになっている、外科手術装置。
16. 外科手術装置であって、
    屈曲可能な操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記操向可能な部材を第１の方向に曲げる、第１の屈曲アクチュエーションワイヤと、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記操向可能な部材を前記第１の方向とは反対側の第２の方向に曲げる、第２の屈曲アクチュエーションワイヤと、
    前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤの前記近位端部および前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤの前記近位端部が連結されている少なくとも１つのスクリュー部材と
    を含み、
    前記操向可能な部材が、前記少なくとも１つのスクリュー部材を回転させることによって、前記第１または第２の方向に曲がるようになっている、外科手術装置。
17. 前記少なくとも１つのスクリュー部材は、
    第１のネジ山を備えた第１のリードスクリューと、
    第２のネジ山を備えた第２のリードスクリューであって、前記第１のリードスクリューおよび前記第２のリードスクリューは、少なくともギヤによって互いに同期して移動し、単一の駆動パーツによって同時に回転するように構成されている、第２のリードスクリューと
    を含む、請求項１６に記載の外科手術装置。
18. 外科手術装置であって、
    屈曲可能な操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材の中のルーメンを通過するように配置され、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
    を含み、
    前記操向可能な部材は、その遠位端部のより近くへより容易に曲がるように構成された幾何学的な形状を有する、外科手術装置。
19. 前記操向可能な部材は、前記屈曲セグメント間に位置する複数の接続パーツを含み、前記屈曲セグメントおよび／または前記接続パーツは、前記操向可能な部材がその遠位端部のより近くへより容易に曲がるように構成された幾何学的な形状を有する、請求項１８に記載の外科手術装置。
20. 前記屈曲セグメントは、前記操向可能な部材の断面の中心から所定の距離に形成されたルーメンを有しており、前記屈曲アクチュエーションワイヤが前記ルーメンを通過しており、前記操向可能な部材の前記遠位端部に近づくほど、前記屈曲セグメントの中の前記ルーメンが、前記操向可能な部材の前記断面の前記中心から遠く離れるようになる、請求項１８に記載の外科手術装置。
21. 前記接続パーツは、前記操向可能な部材の前記遠位端部に向けて、より小さい断面幅を有するように構成されており、前記操向可能な部材の対応するパーツがより容易に曲がるようになっている、請求項１９に記載の外科手術装置。
22. 前記接続パーツは、前記操向可能な部材の前記遠位端部に向けて、前記長さに沿ってより長くなるように構成されており、前記操向可能な部材の対応するパーツがより容易に曲がるようになっている、請求項１９に記載の外科手術装置。
23. 外科手術装置であって、
    屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメントを含む、操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと、
    弾性材料を含み、また、屈曲の後に前記操向可能な部材を前記初期位置に戻すための復元力を働かせる、側方支持部材と
    を含む、外科手術装置。
24. 外科手術装置であって、
    屈曲可能であり、複数の屈曲セグメントを含む操向可能な部材であって、それぞれの屈曲セグメントは、少なくとも、第１のリンク部分および第２のリンク部分を有する中間ジョイントを含み、前記中間ジョイントは、それぞれの屈曲セグメントの長手方向軸線方向に沿って配置されている、操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材を曲げるために前記操向可能な部材を通過するように配置されている複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
    を含み、
    前記操向可能な部材は、少なくとも１つのルーメンをさらに含み、前記屈曲アクチュエーションワイヤが前記ルーメンを通過しており、
    前記中間ジョイントは、張力調整部材をさらに含み、前記張力調整部材は、前記第１のリンク部分および前記第２のリンク部分に連結され、屈曲セグメントが曲がっているときに前記屈曲アクチュエーションワイヤの伸びを補償することによって、屈曲アクチュエーションワイヤの前記張力を調整するように構成されており、それによって、屈曲アクチュエーションワイヤの長さが変更され、所定の張力で維持される、外科手術装置。
25. 前記張力調整部材は、互いに連結されている２つのオフアクシスヒンジを含み、それぞれのオフアクシスヒンジは、前記中間ジョイントの長手方向中心軸線に対して平行の方向に前記第１のリンク部分および前記第２のリンク部分を横切って延在しており、
    前記第１のリンク部分に連結されている第１のインターフェーシングハーフと、
    前記第２のリンク部分に連結されている第２のインターフェーシングハーフと
    をさらに含み、
    前記第１のインターフェーシングハーフおよび前記第２のインターフェーシングハーフは、互いに対して枢動し、枢動ポイントを形成しており、前記枢動ポイントは、前記中間ジョイントの前記長手方向中心軸線からオフセットされており、前記中間ジョイントが、前記枢動ポイントを通る単一の軸線の周りに曲がることを許容されるようになっている、請求項２４に記載の外科手術装置。
26. 外科手術装置であって、
    屈曲可能であり、複数の屈曲セグメントおよび複数のルーメンを含む、操向可能な部材と、
    第１の屈曲アクチュエーションワイヤおよび第２の屈曲アクチュエーションワイヤを含む屈曲アクチュエーション部材であって、前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤおよび前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤは、それぞれのルーメンを別々に通過するように配置されており、前記操向可能な部材を曲げる、屈曲アクチュエーション部材と、
    前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、前記操向可能な部材の屈曲前と所望の屈曲運動との間の前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤの引張力の変化を感知したことに応答して第１のフィードバック信号を提供するように構成されている、第１のセンサ、および、
    前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、前記操向可能な部材の前記屈曲前と前記所望の屈曲運動との間の前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤの引張力の変化を感知したことに応答して第２のフィードバック信号を提供するように構成されている、第２のセンサ
    を含む、張力モニタリング部材と、
    前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤを作動させるように適合されている、第１のモータ、および、
    前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤに連結され、前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤを作動させるように適合されている、第２のモータ
    を含む、駆動部材と、
    前記張力モニタリング部材および前記駆動部材に電気的に接続されている制御部材であって、
    前記第１のフィードバック信号に応答して第１の出力信号を提供するように構成されており、前記第１のモータが、前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを調節するように駆動され、所定の張力を維持するようになっており、また、
    前記第２のフィードバック信号に応答して第２の出力信号を提供するように構成されており、前記第２のモータが、前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤの長さを調節するように駆動され、所定の張力を維持するようになっている、制御部材と
    を含む、外科手術装置。
27. インストラクション信号を伝達するように構成されている通信部材と、
    前記インストラクション信号に応答して抵抗力または振動を表す情報を表示するように構成されている外科医ステーションであって、ユーザーズインターフェースをさらに含み、前記ユーザーズインターフェースは、グラフィカル情報または聴覚情報の形態の前記情報を示すように構成されている、外科医ステーションと
    をさらに含む、請求項２６に記載の外科手術装置。
28. 前記駆動部材は、
    前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤと接続されている第１の運動伝達ユニットであって、前記第１のモータから提供される動力を前記第１の屈曲アクチュエーションワイヤに伝達するように構成されている、第１の運動伝達ユニットと、
    前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤおよび前記第２のモータに接続されている第２の運動伝達ユニットであって、前記第２のモータから提供される動力を前記第２の屈曲アクチュエーションワイヤに伝達するように構成されている、第２の運動伝達ユニットと
    をさらに含む、請求項２６に記載の外科手術装置。
29. 外科手術装置のためのパーソナライズされたマスタコントローラであって、
    前記外科手術ロボットに１つまたは複数の移動信号を定義および入力するように構成された制御プラットフォームであって、
    第１の複数の自由度で並進可能であり、複数の位置パラメータを提供し、および／または、第２の複数の自由度で回転可能であり、複数の配向パラメータを提供する、入力ハンドル、ならびに、
    前記入力ハンドルに連結され、前記入力ハンドルの前記位置パラメータおよび／または前記配向パラメータに応答して第１の移動信号を発生させるように構成されている、複数の第１のセンサ
    を含む、制御プラットフォームと、
    前記入力ハンドルに装着されており、前記入力ハンドルに電気的に接続されている、接続パーツと、
    前記接続パーツに電気的に接続されている取り外し可能なハンドル、
    前記取り外し可能なハンドルに対して枢動される１つまたは複数のグリップレバーであって、それぞれのグリップレバーは、前記取り外し可能なハンドルに関して第３の自由度で移動可能であり、グリッピング運動パラメータを提供するようになっている、１つまたは複数のグリップレバー、ならびに、
    前記取り外し可能なハンドルに連結され、前記グリッピング運動パラメータに応答して前記制御プラットフォームへ第２の移動信号を発生させるように構成されている、第２のセンサ
    を含む、交換可能グリップと
    を含む、パーソナライズされたマスタコントローラ。
30. 前記第１の複数の自由度は、せいぜい３つの並進自由度を含み、前記第２の複数の自由度は、せいぜい３つの回転自由度を含む、請求項２９に記載のパーソナライズされたマスタコントローラ。
31. 外科手術装置であって、
    屈曲可能であり、チャネルを中に備えた複数の屈曲セグメント、および、前記屈曲セグメント間に位置する複数の接続セグメントを含む、操向可能な部材と、
    前記操向可能な部材を通過するように配置され、前記操向可能な部材を曲げるように配置されている、複数の屈曲アクチュエーションワイヤと
    を含み、
    それぞれの接続セグメントの２つの端部は、異なる屈曲セグメントにヒンジ接続されている、外科手術装置。

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