JP7518534B2 - ロボット手術システム、特に顕微手術用のマスターコントローラアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ロボット手術システム用のマスターコントローラアセンブリが対象である。

更に、本発明は、ロボット手術システムに関する。

特に、前記ロボット手術システムは顕微手術に適している。

マスターインターフェースとスレーブ手術用ツールを備えるロボット手術アセンブリは、この分野で一般に知られている。具体的には、既知のタイプのロボット手術アセンブリは、例えば、米国特許第５８７６３２５号に示されるように、スレーブ手術用エンドエフェクタ（ｓｌａｖｅ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｅｎｄ－ｅｆｆｅｃｔｏｒ）の動きを制御することができるマスター制御ステーションを備える。本特許は、マスター制御ステーションにしっかりと拘束されたビームに取り付けられ、非携帯型ロボットに取り付ける関節式付属器を開示し、前記付属器は、患者の解剖学的構造（ａｎａｔｏｍｙ）で手術するスレーブ手術用エンドエフェクタを制御するためのマスターツールを含む。

同様の非携帯型ロボット保持マスターツールソリューションは、例えば、米国特許第６０６３０９５号、第６４２４８８５号、及び第６５９４５５２号に示されるように、スレーブ手術用エンドエフェクタを制御するマスターツールとして機能するマスター制御ステーションの付属器は、付属器本体を含み、当該付属器本体は、マスターコントロールステーションに固く拘束される。スレーブエンドエフェクタへの動きの伝達は、マスターコントロールステーションの付属器本体をさまざまな空間方向に押すことによって引き起こされる機械的応力の検出に基づいて実現される。そのような付属器本体は、一対の対向するフィンに関連付けることができ、前記フィンのそれぞれは、カンチレバーフィンを形成するように、その一方の端部が付属器本体に拘束され、スレーブエンドエフェクタのグリップ自由度を作動するように指示する手動指令を受信するのに適している。

しかし、上述したタイプの非携帯型、ロボットに取り付ける、又はロボット保持式のマスターツール解決策には、いくつかの欠点がある。ロボット手術アセンブリのマスター制御ステーションに機械的に拘束されたそのような制御付属器を提供することで、手術中に外科医の自然な動きの自由を強く制限し、外科医が予め決められた場所で手術する必要がある。なぜなら、その予め決められた場所から、マスター制御ステーション、特に、そこに取り付けられた制御付属器に簡単にアクセスできるためである。そのような付属器の位置、例えば、地面からの高さについて、手術中にリアルタイムで調整することができないため、外科医の不快感が更に増大する。それによって、手術中に外科医が早すぎる疲れ（ｕｎｔｉｍｅｌｙ ｔｉｒｅｄｎｅｓｓ）を感じ、早く集中力を失うことになる。

多くの場合、外科医は、患者の解剖学的構造で直接に手術するのに適した手術器具を適切に操作するために何年も訓練されてきた。手術用ツールは、一般に携帯用ツールであって、外科医が手に持って操作するのに適したツールハンドルを備え、当該ツールハンドルは、患者の解剖学的構造で手術するのに適したツール先端に機械的に直接に接続される。米国特許第５６３４９１８号、及び国際公開ＷＯ２０１２／０６４３６１号に、従来の眼科手術器具のいくつかの例を示している。このような従来の手術用ツールにより、外科医はツール先端が患者の解剖学的構造に触れていないことを確実に知ることができる。このようにして、外科医が安全に（すなわち、患者の解剖学的構造に作用を伝達することなく）ツールハンドルの長手軸を中心にツールハンドルを指の間で転がすことができるようにすることができる。このような動きは、外科医の間で一般に必要とされており、ジェスチャーストレスを軽減する、例えば、手術中に手の筋肉をリラックスさせ、筋肉のけいれんを予防するために有用である。

一方、ロボットマイクロ手術において、外科医はマスターツールを使用して、患者の解剖学的構造での手術に関連するスレーブエンドエフェクタの動きを制御する必要がある。通常、前記マスターツールは、手術中の外科医の快適さを制限し、多くの場合、外科医は、マスターツールを適切に使用してスレーブエンドエフェクタを制御するために、追加のトレーニング期間が必要である。マスターツールの形状及び機能が従来の手術用ツールとは異なる場合、追加のトレーニング期間が更に長くなる可能性がある。

例えば、米国特許第８９９６１７３号に開示されているように、着用型マスターツールが提供されている。着用型マスターツールでは、一対のリングは、外科医の指にフィットするように設計され、ロボットスレーブアセンブリとは有線で繋がる。外科医の指の一連の体系化されたジェスチャは、患者の解剖学的構造に対する予め規定されたスレーブエンドエフェクタの動作をトリガする。明らかに、この解決策において、意図しない指令がスレーブエンドエフェクタに送信されないようにするためには、外科医は、このような着用型マスターリングを適切に操作するために非常に長いトレーニングを受ける必要がある。患者の安全のために、スレーブへの意図しない指令の送信を避ける必要がある。また、ドイツ特許第１０２０１４００６２６４号、及び１０２０１０００９０６５号にも、着用型マスターツールを開示している。

上記の既知の解決策の欠点を克服し、ほとんどの外科医に馴染みのある形状を有する手持ち式マニピュランダム（すなわち、ラテン語による「操作されるもの」）マスターツールを提供するために、同じ出願人名義の国際公開ＷＯ２０１７／０６４３０３号、及びＷＯ２０１７／０６４３０６号は、従来の外科用ピンセットの外観を実質的に複製するマスターツールデバイスを示している。そのようなマスターツールデバイスは、一端で一緒に溶接された一対の可撓性の金属ストリップを有し、ピンセットのようなマスター入力デバイスを形成する。適切に配置されたセンサによって、磁気パッドはピンセットの動きを追跡し、ピンセットが閉じられることを検出し、検出された動きをスレーブ手術用エンドエフェクタに送信することによって対象物の把持を模倣する。

手術中の外科医の快適さを改善する目的には満足できるが、このような解決策には欠点がある。特に、ピンセットのようなデバイスを形成するそのような可撓性の金属ストリップは、金属ストリップの自由端に配置されたセンサを非線形運動させる。従って、物体を把持するような動作を模倣するために、手動的に引き起こしたピンセットの閉じる動作の検出において、測定の不確実及び検出分解能の低下がしばしば生じる。弾性的に曲げている間に、各金属ストリップで発生する機械的振動によって、追跡パッドによって検出されるノイズが生じる。その結果、スレーブエンドエフェクタの不十分な（ｕｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ）動作応答が発生し、手術後の患者の体に深刻な問題を引き起こす可能性さえあり得る。更に、追跡パッドは、パッドの片側からのみ追跡磁場を生成するのに適しており、パッドの裏側にあるマニピュランダム手持ち式マスターツールの動きを追跡できないため、指令信号をエンドエフェクタに送信することはできない。そのため、外科医は、パッドの裏側にあるマニピュランダム手持ち式マスターツールを動かさないようにする必要がある。

更に、米国特許出願公開第２０１３／００３５６９７号、国際公開ＷＯ２０１４／１５１６２１号、及び米国特許出願公開第２０１５／０３８９８１号は、手術アリーナの様々な場所で移動しながら外科医が操作できる携帯型の手持ち式マスター入力ツールを開示している。この解決策は、携帯型の手持ち式マスターツール本体から片持ち梁として突出する適切に設計されたボールのビデオカメラ追跡を利用する。言い換えれば、マスターツールに取り付けられた３つの非対称的なボールセットは、ロボットに設けられたカメラ装置により追跡されることによって、マスター入力ツールの位置と向きを決定し、スレーブ手術用エンドエフェクタに指令信号を送信する。

いくつかの観点において満足のいくものであるが、これらの解決策には、欠点がありがちである。視覚ベースの追跡システムにより、外科医が手術アリーナの様々な場所で移動しながら手術を行うことができるようにすると同時に、ロボットが強力な制御システムを備えることが必要とされ、そして、スレーブエンドエフェクタへの動きの伝達の望ましくない遅延が生じ、外科医に不快感をもたらす。

従来技術を参照して言及された欠点を克服することができるロボット手術用のマスターツールの解決策を提供する必要性が感じられる。

外科医の快適さを向上させるのに適したロボット手術用のマスターツールを提供すると同時に、高いセンシング精確性を提供できるようにする必要性が感じられる。

外科医のトレーニング期間を最小限に短縮することができるロボット手術用のマスターツールを提供する必要性が感じられる。

スレーブエンドエフェクタへの不要な指令信号の送信を回避するのに適したロボット手術用のマスターツールを提供する必要性が感じられる。

マスター制御ステーション又はスレーブロボットに機械的に拘束されないロボット手術用のマスター入力ツールを提供する必要性が感じられる。

従来技術を参照して言及された欠点を克服することは、本発明の目的である。

これら及び他の目的は、請求項１に記載のマスターコントローラアセンブリ、及び請求項１８に記載のロボット手術システムによって達成される。

いくつかの好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。

本発明の一態様によれば、マスターコントローラアセンブリは、少なくとも１つのマスター入力ツールと少なくとも１つのセンシングアセンブリを備える。前記マスター入力ツールは、外科医の指によって把持されるように設計され、スレーブロボットアセンブリに機械的に拘束されない少なくとも１つのマニピュランダム表面（ｍａｎｉｐｕｌａｎｄｕｍ ｓｕｒｆａｃｅ）を有することによって、当該マスター入力ツールは、外科医によって自然に移動可能であり、回転可能であり、且つ旋回可能である。前記少なくとも１つのマニピュランダム表面が凸面であるため、前記マスター入力ツール（１０６）は、ツール長手方向軸を中心に外科医の指の間で転がすことができる。これによって、手術中に外科医の快適さが維持される。前記マスター入力ツールは、第１の要素の細長い本体を含む第１の細長い要素と、第２の要素の細長い本体を含む第２の細長い要素と、ツール接合とを含み、前記第１の要素の細長い本体は剛体であり、前記第２の要素の細長い本体は剛体である。前記ツール接合は、前記第１の要素の細長い本体と前記第２の要素の細長い本体とを接続させて関節運動させ、前記第１の要素の細長い本体と前記第２の要素の細長い本体との間で単一の運動自由度を提供する。

少なくとも１つのセンシングアセンブリは、少なくとも前記第１の要素の細長い本体と前記第２の要素の細長い本体との相対位置を検出する。このようにして、前記第１の要素の細長い本体と前記第２の要素の細長い本体とを互いに近づくように移動させる、外科医の指によって前記マスター入力ツールに加えられる把持圧力作用は、前記手術把持デバイスの一対の把持動作を決定する。

前記センシングアセンブリは、マスター入力ツール本体のそれぞれのスロットに受け入れられた一対のセンサを備えてもよい。各スロットは、１つのセンサのみに対応するように機械的に成形されてもよい。

センシングアセンブリの各センサは、再利用可能にするために、無菌の防護、例えば、プラスチック製バッグ及び／又はプラスチック製ボックスによってカプセル化されてもよい。マスター入力ツール本体は使い捨てであってもよい。

本発明に係るマスターコントローラアセンブリ及びロボット手術システムの更なる特徴及び有利な効果は、添付の図を参照して、以下に示す、例示として記載され、且つ限定する意図ではない好ましい実施形態の説明から明らかになるであろう。

いくつかの実施形態に係るロボット手術システムを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係るロボット手術システムを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係る、外科医によって手持ちされているマスターコントローラアセンブリを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係る、外科医によって手持ちされているマスターコントローラアセンブリを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係る、外科医によって手持ちされているマスターコントローラアセンブリを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係る、外科医によって手持ちされているマスターコントローラアセンブリを示す斜視図である。 一実施形態に係るマスターコントローラアセンブリを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係るマスターコントローラアセンブリの斜視図であって、センシングアセンブリとマスター入力ツールとを、分離した部品として示している図である。 いくつかの実施形態に係るマスターコントローラアセンブリの斜視図であって、センシングアセンブリとマスター入力ツールとを、分離した部品として示している図である。 一実施形態に係るマスター入力ツールの分解斜視図である。 図８のＸ－Ｘ－Ｘ－Ｘで示す切断面に沿って得られたマスター入力ツールの縦断面図である。 一実施形態に係るマスターコントローラアセンブリの斜視図である。 一実施形態に係る閉じた位置にあるマスター入力ツールの縦断面図である。 一実施形態に係る閉じた位置にあるマスター入力ツールの縦断面図である。 一実施形態に係るマスター入力ツールのトリガの縦断面図である。 一実施形態に係るマスター入力ツールのツール接合の縦断面図である。 一実施形態に係るマスターコントローラアセンブリの斜視図であって、センシングアセンブリは、マスター入力ツールに対して分離した部品として示された図である。 一実施形態に係るマスターコントローラアセンブリの斜視図である。 一実施形態に係る、外科医によって手持ちされているマスターコントローラアセンブリの斜視図である。 一実施形態に係る、ペアであるマスターコントローラアセンブリとスレーブ手術把持デバイスとを備えるロボット手術システムを示す斜視概略図である。 一実施形態に係るマスターコントローラアセンブリを示す斜視図である。 一実施形態に係るロボット手術システムを示す斜視図である。 いくつかの実施形態に係るロボット手術アセンブリを示すブロック図である。 いくつかの実施形態に係るロボット手術アセンブリを示すブロック図である。

一般的な実施形態によれば、ロボット手術システム１０１は、手動指令１６１を検出するのに適した少なくとも１つのマスターコントローラアセンブリ１０２と、患者の解剖学的構造で手術するように設計されたスレーブ手術器具１０４を含む少なくとも１つのスレーブロボットアセンブリ１０３とを備える。

前記スレーブ手術器具１０４は、当該スレーブ手術器具１０４に、把持動作自由度を提供する少なくとも１つの手術把持デバイス1１７を備える。

一実施形態によれば、前記手術把持デバイス１１７は、手術把持デバイスの第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの第２の細長い要素１４３とを備え、前記手術把持デバイスの第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの第２の細長い要素１４３とは、互いに関節接合されて手術把持接合１４４を形成する。好ましくは、前記手術把持接合１４４は、ピン接合である。好ましくは、前記手術把持デバイスの第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの第２の細長い要素１４３とのそれぞれは、前記手術把持接合１４４の少なくとも一部を形成する手術把持デバイスの接合部１４５と、手術把持デバイスの片持ち梁の自由端１４６とを含む。

好ましい実施形態によれば、制御ユニット１０５を備え、当該制御ユニット１０５は、前記手動指令１６１に関する情報を含む第１の指令信号１６２を受信し、前記スレーブ手術器具１０４を作動させるために、前記手動指令１６１に関する情報を含む第２の指令信号１６３を、スレーブロボットアセンブリ１０３に送信するのに適している。

好ましい実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、前記スレーブ手術器具１０４とは、マスター対スレーブの関係で、ペアとなっている。好ましい実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２と前記スレーブ手術器具１０４とは、前記制御ユニット１０５を介して、マスター対スレーブのペアを形成する。

前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、手術中に、外科医により手持ちされて、手術アリーナの様々な場所から操作されるのに適した、少なくとも１つの携帯型の手持ち式マスター入力ツール本体１０６（又はマスター入力ツール１０６）を備える。このようにして、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、例えば、手術中に手術アリーナ内で携帯性を備えている。好ましくは、前記携帯型の手持ち式マスター入力ツール１０６は、外科医によって、手術中に手術領域の様々な場所から手持ちされて操作される。好ましくは、前記マスター入力ツール１０６は、前記手動指令を受ける。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツールについて言及された「携帯型」という用語は、マスター入力ツールが、例えば、手術中に外科医によって運ばれるか、又は動かされることができることを指す。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツールについて言及された「手持ち式」という用語は、マスター入力ツールが、手、例えば、外科医の手によって把持されながら操作されるように設計されたことを指す。

好ましい実施形態によれば、「手術アリーナ」という用語は、患者の解剖学的構造を少なくとも部分的に取り囲む空間の一部を指す。好ましくは、手術アリーナの内部は、患者の解剖学的構造付近の様々な場所を含む。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツールについて言及された「操縦される（ｍａｎｉｐｕｌａｔｅｄ）」という用語は、マスター入力ツールが、手、又は手に相当するものにより扱われる又は操作されることができることを指す。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、前記スレーブ手術器具１０４とは、マスター対スレーブの関係で、ペアとなっている。好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６と前記スレーブ手術器具１０４とは、前記制御ユニット１０５を介して、マスター対スレーブのペアを形成する。

前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、前記スレーブロボットアセンブリ１０３に動作可能に接続されている。一実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、電磁通信によって前記スレーブロボットアセンブリ１０３に接続されている。

前記マスター入力ツール１０６は、外科医の指１１１、１１２によって把持されるように設計された少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０を有する。このようにして、マスター入力ツール１０６の携帯性が高められる。

前記マスター入力ツール１０６は、前記スレーブロボットアセンブリ１０３により機械的に拘束されない。このようにして、前記マスター入力ツール１０６は、好ましくは、外科医によって自然に移動可能であり、回転可能であり、旋回可能である。

前記マスター入力ツール１０６は、機械的に接地されていない。

一実施形態によれば、前記マスター入力ツールは、力のフィードバックを提供するのに適していない。

前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０は凸面であり、それによって、前記マスター入力ツール１０６は、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘを中心に外科医の指１１１、１１２の間で転がすことができる。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、第１の要素の細長い本体１１４を有する第１の細長い要素１１３を含み、前記第１の要素の細長い本体１１４は、剛体である。好ましい実施形態によれば、「剛体」という用語は、そのような物体は、可撓性が不十分であるか又は欠いていることを意味する。一実施形態によれば、「剛体」という用語は、そのような物体が、動作状態にあるときに弾性的な湾曲変形を提供することができないことを意味する。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４は、前記第１の要素の細長い本体１１４の長手方向展開軸と実質的に一致する第１の要素の方向Ｘ１－Ｘ１を規定する。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、第２の要素の細長い本体１１６を有する第２の細長い要素１１５を含み、前記第２の要素の細長い本体１１６は、剛体である。

一実施形態によれば、前記第２の要素の細長い本体１１６は、前記第２の要素の細長い本体１１６の長手方向展開軸と実質的に一致する第２の要素の方向Ｘ２－Ｘ２を規定する。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、前記第１の要素の細長い本体１１４と、前記第２の要素の細長い本体１１６とを接続させて関節運動させるツール接合１１８を有し、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間で単一の運動自由度を提供する。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間の前記単一の運動自由度は、所定の平面内にある。

好ましい実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との少なくとも相対位置、好ましくは相対位置及び相対向きを検出する少なくとも１つのセンシングアセンブリ１１９を備える。このようにして、外科医の指１１１、１１２によって前記マスター入力ツール１０６に加えられた把持圧力作用１４７は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを、互いに近づくように移動させ、前記手術把持デバイス1１７の一対のスレーブ把持動作１４８を決定する。

前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との両方が剛体であることによって、前記センシングアセンブリ１１９のセンシング分解能は、既知の解決策に対して改善される。

一実施形態によれば、前記手動指令１６１は、前記把持圧力作用１４７を含む。

一実施形態によれば、前記一対のスレーブ把持動作１４８は、手術把持デバイスの第１の細長い要素１４２と、手術把持デバイスの第２の細長い要素１４３とを、互いに近づくように移動させる。

一実施形態によれば、前記把持圧力作用１４７は、外科医の指１１１、１１２によって、マスター入力ツール１０６の前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０に加えられる。

一実施形態によれば、前記センシングアセンブリ１１９は、少なくとも１つの容量性増分位置センサ、例えば、容量性エンコーダを含む。

一実施形態によれば、前記ロボット手術システム２０１、好ましくは、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、所定のフィールドボリュームを生成する少なくとも１つのフィールドジェネレータ１０７を備える。好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つのフィールドジェネレータ１０７は、磁場を生成する。

一実施形態によれば、前記少なくとも１つのセンシングアセンブリ１１９は、前記所定のフィールドボリューム内の前記マスター入力ツール１０６の少なくとも位置、好ましくは、少なくとも位置及び向きを検出する。

一実施形態によれば、前記フィールドジェネレータ１０７は、前記フィールドジェネレータ１０７と一体の基準ゼロ点Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を規定する。そこで、生成されたフィールド局所ベクトルＸ１、Ｙ１、Ｚ１；Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２を検出する少なくとも１つのセンシングアセンブリ１１９は、少なくとも前記センシングアセンブリ１１９の位置を決定する。このようにして、センシングアセンブリ１１９は、少なくとも、前記所定のフィールドボリューム内で前記センシングアセンブリ１１９と一体の前記マスターツールアセンブリ１０６の位置を決定する。

一実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、有線電気接続によって前記スレーブロボットアセンブリ１０３に動作可能に接続されている。

一実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、無線接続によって前記スレーブロボットアセンブリ１０３に動作可能に接続されている。

一実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、フィールドジェネレータ１０７とスレーブロボットアセンブリ１０３との両方から機械的に拘束されない、それによって、前記マスター入力ツール１０６は、前記所定のファイルボリューム内で外科医によって自然に移動可能であり、回転可能であり、且つ旋回可能である。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との少なくとも１つは、前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０を有する。

好ましい実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とのそれぞれは、前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０を有する。このようにして、前記第１の要素の細長い本体１１４は、第１のマニピュランダム表面１０９を有し、前記第２の要素の細長い本体１１６は、第２のマニピュランダム表面１１０を有する。

一実施形態によれば、前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０は、その上で外科医の指１１１、１１２の把持を改善するのに適した摩擦増強部分１２１を有する。

一実施形態によれば、前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０は、円筒形表面の一部である。これによって、マスター入力ツール１０６がツール長手軸Ｘ－Ｘを中心とした回転性が向上される。

一実施形態によれば、前記第１のマニピュランダム表面１０９と前記第２のマニピュランダム表面１１０とは、協働して、円筒形表面の少なくとも一部を形成する。これによって、マスター入力ツール１０６がツール長手軸Ｘ－Ｘを中心とした回転性が向上される。

一実施形態によれば、前記ツール接合１１８は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間で単一の回転運動自由度を提供するヒンジである。このようにして、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とは、互いに関して角運動による動きが可能である。

一実施形態によれば、マスター把持角度α＋γは、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間の角度として規定される。一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と第２の要素の細長い本体１１６との間の角度は、マスター把持角度α＋γを規定する。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とは、少なくとも１つの開位置と少なくとも１つの閉位置との間において、互いに関して角運動による動きが可能である。前記少なくとも１つの開位置において、前記マスター把持角度α＋γは、所定の把持閾値角度γよりも大きい、前記少なくとも１つの閉位置において、前記マスター把持角度α＋γは、所定の把持閾値角度γよりも小さい。

好ましい実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とが開位置にあるとき、前記マスター把持角度α＋γは６０度以下である。好ましくは、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とが開位置にあるとき、前記マスター把持角度α＋γは４５度以下である。前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とが開位置にあるとき、前記マスター把持角度α＋γは３５度以下である。

一実施形態によれば、前記ツール接合１１８は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間の単一の回転運動自由度、好ましくは角運動自由度を提供するピン接合である。

一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘは、前記マスター把持角度α＋γの二等分線と一致するように規定される。

一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘは、前記第１の要素の方向Ｘ１－Ｘ１から、及び前記第２の要素の方向Ｘ２－Ｘ２から、等距離である一連の点として規定される。

一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘは、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とが閉位置にあるときに、前記マスター入力ツール１０６の長手方向展開軸として規定される。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４は、前記ツール接合１１８の一部を形成する第１の要素の接合部分１３２と、第１の要素の方向Ｘ１－Ｘ１に沿って前記第１の要素の接合部分１３２の反対側に位置する第１の要素の片持ち梁部分１２２とを含む。

一実施形態によれば、前記第２の要素の細長い本体１１６は、前記ツール接合１１８の一部を形成する第２の要素の接合部分１３３と、第２の要素の方向Ｘ２－Ｘ２に沿って前記第２の要素の接合近位部分１３２の反対側に位置する第２の要素の片持ち梁部分１２３とを含む。

好ましくは、前記第１の要素の片持ち梁部分１２２は自由端を形成し、前記第２の要素の片持ち梁部分１２３は自由端を形成する。

一実施形態によれば、前記第１の要素の片持ち梁部分１２２と前記第２の要素の片持ち梁部分１２３との相対的な空間位置は、前記マスター把持角度α＋γの幅によって厳密に決定される。これによって、前記センシングアセンブリ１１９のセンシング分解能が向上される。

好ましい実施形態によれば、前記第１の要素の接合部分１３２と前記第２の要素の接合部分１３３とは、協調して、前記ツール接合１１８を形成する。

一実施形態によれば、前記第１の要素の接合部分１３２と前記第２の要素の接合部分１３３とは、ツール接合ピン１２４によって互いに拘束されて、前記ツール接合１１８を形成する。

一実施形態によれば、前記第１の要素の片持ち梁部分１２２と前記第２の要素の片持ち梁部分１２３とは、それぞれ、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とに沿って、前記ツール接合１１８から所定の距離を置いて配置される。

一実施形態によれば、前記センシングアセンブリ１１９は、前記ツール接合１１８内に配置された少なくとも１つの接合センサ、好ましくはエンコーダを含む。

一実施形態によれば、前記センシングアセンブリ１１９は、少なくとも１つの近接センサ１６６と少なくとも１つのターゲット物体１６７とを含み、前記近接センサ１６６は、少なくとも前記第１の細長い要素と前記第２の細長い要素との相対位置、好ましくは、前記第１の細長い要素と前記第２の細長い要素との相対位置及び相対向きを検出するように前記ターゲット物体１６７と協調する。好ましくは、前記第１の要素の細長い本体と前記第２の要素の細長い本体とのうち、一方は、前記近接センサを含み、他方は、前記ターゲット物体を含む。

一実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、少なくとも１つの接合スプリング１２０を備え、当該接合スプリング１２０は、前記第１の要素の細長い本体１１４の少なくとも前記第１の要素の片持ち梁部分１２２に対して、前記第２の要素の細長い本体１１６の前記第２の要素の片持ち梁部分１２３から離れるように、前記単一の運動自由度に沿ってバイアスをかける。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とに対して、前記少なくとも１つの開位置に向かって、角度バイアスをかける。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間に挿入される。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、前記第１の要素の接合部１２２と前記第２の要素の接合部１２３との間に挿入される。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、ねじりばねである。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は軸ばねである。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、前記ツール接合１１８の周りに配置される。一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、前記ツール接合１１８のツール接合ピン１２４の周りに配置される。

一実施形態によれば、前記接合スプリング１２０は、マスター把持角度α＋γを増加させるように働く弾性バイアス作用を与える。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とのそれぞれは、単一の部品に作製される。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とのそれぞれは、ポリマー素材で作製される。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とのそれぞれは、モールディングによって、好ましくは射出成形によって作製される。このようにして、前記マスター入力ツール１０６を形成するために組み合わせられる部品の数を減少する。

一実施形態によれば、手術把持デバイスの前記第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの前記第２の細長い要素１４３との間の角度は、マスター対スレーブの関係でペアであるマスター把持角度α＋γに等しい。

一実施形態によれば、手術把持デバイスの前記第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの前記第２の細長い要素１４３とは、それらの間のスレーブ把持角度βを規定する。好ましくは、前記手術把持デバイス１１７の前記第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの前記第２の細長い要素１４３とは、少なくとも１つの開位置と少なくとも１つの閉位置との間において、互いに関して移動可能である。前記少なくとも１つの開位置において、前記スレーブ把持角度βは、所定のスレーブ把持閾値よりも大きい、前記少なくとも１つの閉位置において、前記スレーブ把持角度βは、所定のスレーブ把持閾値よりも小さく、好ましくは実質的にゼロに等しい。好ましくは、手術把持デバイスの前記第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの前記第２の細長い要素１４３とが閉位置にあるとき、手術把持デバイスの前記第１の細長い要素１４２と手術把持デバイスの前記第２の細長い要素１４３とは、整列し、好ましくは、スレーブ把持デバイスの長手軸Ｙ－Ｙに沿って整列している。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とが閉位置にあるとき、ペアであるスレーブ手術把持デバイス１１７は閉位置にある。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、外科医の指１１１、１１２によって加えられる把持圧力作用１４７を検出する把持力検出器デバイス１２５を備える。当該把持圧力作用１４７は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを、その間の角度が前記所定の把持閾値角度γ未満となるように互いに閉じるように移動させる。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６の前記把持力検出器デバイス１２５は、前記マスター把持角度が前記把持閾値角度γよりも小さいときに、把持圧力作用１４７を検出する。

一実施形態によれば、外科医の指１１１、１１２によって加えられる把持圧力作用１４７は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを、前記所定の把持閾値角度γ未満となるように、互いに近づくように移動させるとき、前記手術把持デバイス１１７により加えられるペアの把持力の増加を決定する。このようにして、外科医は、機械的な力フィードバックによって、スレーブ手術把持デバイス１１７が、患者の解剖学的構造の少なくとも一部を切断していることを認識することができる。

一実施形態によれば、前記把持力検出器デバイス１２５は、少なくとも１つのトリガ１２６を備え、当該トリガ１２６は、前記第１の要素の細長い本体１１４に回転可能に接続され、トリガ接合１２７を形成する。

一実施形態によれば、前記トリガ接合１２７は、トリガピン１６４を含むピン接合である。一実施形態によれば、前記トリガ接合１２７は、ヒンジである。

一実施形態によれば、前記トリガ１２６は、前記トリガ接合１２７の一部を形成するトリガルート１２８と、前記トリガ接合１２７に対して片持ち梁で延びるトリガ自由端１２９とを備える。

一実施形態によれば、前記把持力検出器デバイス１２５は、少なくとも１つの把持ばね１３０を含み、当該把持ばね１３０は、前記トリガ自由端１２９を前記第１の要素の細長い本体１１４から離れるようにバイアスをかけ、それによって、前記トリガ１２６は、前記第２の要素の細長い本体１１６に面して片持ち梁で延びる。

一実施形態によれば、前記トリガ自由端１２９が、外科医の指１１１、１１２によって加えられる把持圧力作用によって前記第１の要素の細長い本体１１４に向かって動かされるとき、前記把持ばね１３０は、外科医の指１１１、１１２によって加えられる把持圧力作用に対抗するように弾性的戻り作用を発生する。そのように、外科医は、機械的な力フィードバックによって、前記スレーブ手術把持デバイス１１７によって加えられる前記ペアの把持力の増加を認識することができる。

一実施形態によれば、前記第２の要素の細長い本体１１６は、トリガ当接部１４０を備える。外科医の指１１１、１１２によって加えられる前記把持圧力作用が、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを、その間の角度が前記所定の把持閾値角度γ未満となるように互いに閉じるように移動させるとき、前記トリガ当接部１４０は、トリガ自由端１２９の当接部を形成する。

一実施形態によれば、前記トリガ当接部１４０は、前記マスター入力ツール１０６が閉位置にあるときに、前記トリガ１２６の少なくとも一部を受け入れるためのトリガシート１４９を規定する。

一実施形態によれば、前記トリガ当接部１４０は、トリガシート１４９を規定する。外科医の指１１１、１１２によって加えられる前記把持圧力作用が前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを、その間の角度が前記所定の把持閾値角度γ未満となるように互いに閉じるように移動させるとき、前記トリガシート１４９は、少なくとも前記トリガ自由端１２９を受け入れるのに適している。

一実施形態によれば、前記把持力検出器デバイス１２５は、少なくとも１つのロードセルを含む。

一実施形態によれば、前記センシングアセンブリ１１９は、少なくとも１つの第１のセンサ１３４を含む。好ましくは、前記第１のセンサ１３４は、前記第１の細長い要素１１３と一体であり、好ましくは、前記第１の要素の細長い本体１１４と一体である。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４は、前記センシングアセンブリ１１９の少なくとも一部を受け入れる少なくとも１つの第１のスロット１３８を区切る。一実施形態によれば、前記少なくとも１つの第１のスロット１３８は、取り外し可能なように前記センシングアセンブリ１１９の少なくとも一部を受け入れ、それによって、前記センシングアセンブリ１１９を含む又は含まないマスター入力ツール１０６は自由に使える。

一実施形態によれば、前記センシングアセンブリ１１９は、少なくとも１つの滅菌センサ収容部１６５、例えば、プラスチック製バッグ又はプラスチック製ボックス等を含み、当該滅菌センサ収容部１６５は、前記第１のセンサ１３４又は前記第２のセンサ１３５の少なくとも１つを封入する。このようにして、一回の手術後にセンサ１３４、１３５の交換を必要とすることなく、センシングアセンブリ１１９の滅菌性を達成することができる。それにより、マスター入力ツール本体１０６を使い捨てにすることができ、センサ１３４、１３５は、それらの滅菌性が維持されているので、複数回利用可能である。好ましくは、センサ１３４、１３５への有線接続１３６、１３７も、滅菌ボックス１６５又はその付属器によって封入される。

一実施形態によれば、前記第１のスロット１３８は、前記第１のセンサ１３４を受け入れる。

一実施形態によれば、前記第１のセンサ１３４は、第１のセンサ接続１３６によって前記フィールドジェネレータ１０７に動作可能に接続される。一実施形態によれば、前記第１のセンサ接続１３６は、有線接続である。一実施形態によれば、前記第１のセンサ接続１３６は、無線接続である。

好ましい実施形態によれば、前記センシングアセンブリ１１９は、少なくとも１つの第２のセンサ１３５を含む。好ましくは、前記第２のセンサ１３５は、前記第２の細長い要素１１５と一体である。

一実施形態によれば、前記第２の要素の細長い本体１１６は、前記センシングアセンブリ１１９の少なくとも一部を受け入れる少なくとも１つの第２のスロット１３９を区切る。一実施形態によれば、前記第２のスロット１３９は、前記センシングアセンブリ１１９の少なくとも一部を取り外し可能なように受け入れる。これによって、前記センシングアセンブリ１１９を含む又は含まないマスター入力ツール１０６は自由に使える。

一実施形態によれば、前記第２のスロット１３９は、前記第２のセンサ１３５を受け入れる。

一実施形態によれば、前記第２のセンサ１３５は、第２のセンサ接続１３７によって前記フィールドジェネレータ１０７に動作可能に接続される。一実施形態によれば、前記第２のセンサ接続１３７は、有線接続である。一実施形態によれば、前記第２のセンサ接続１３７は、無線接続である。

一実施形態によれば、前記第１のスロット１３８は、前記第２のスロット１３９に対して反対向きである。それによって、前記センシングアセンブリ１１９の独自の配置が可能となる。このようにして、センシングアセンブリ１１９の置き間違える可能性が大幅に低減される。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９は、少なくとも１つのフラグ要素、例えばノッチ等を有し、当該フラグ要素は、センサ１３４、１３５がスロット１３８、１３９のそれぞれに動作可能に受け入れているか否かを示す。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９は、互いに異なるフラグ要素を有し、それによって、センサ１３４、１３５は、スロット１３８、１３９のうちの１つのみに動作可能に接続することができる。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９の配置は非対称的である。一実施形態によれば、前記センサ１３４、１３５の配置は非対称的である。

一実施形態によれば、前記第１のスロット１３８は、前記ツール長手方向軸Ｘ－Ｘに関して、前記第２のスロット１３９の反対側にある。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９は、実質的に同じ形状及びサイズを有する。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９は、実質的に平行六面体の形状を有する。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９は、細長い本体１１４、１１６のそれぞれの自由端部分の付近に設けられ、それによって、一定の角度変位を保って最大の線形変位を有するとともに、センサ１３４、１３５は、スロット１３８、１３９のそれぞれに受け入れられる。

一実施形態によれば、前記スロット１３８、１３９は、ツール接合１１８から最大距離を離れて設けられる。それによって、一定の角度変位を保って最大の線形変位を有するとともに、センサ１３４、１３５は、スロット１３８、１３９のそれぞれに受け入れられる。

例えば、ツール接合１１８が細長い本体１１４、１１６のそれぞれの近位端の付近又はその近位端にあるとき、スロット１３８、１３９及びセンサ１３４、１３５は、細長い本体１１４、１１６のそれぞれの遠位端の付近又はその遠位端に設けられる。

一実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６の前記第１の要素の片持ち梁部分１２２及び前記第２の要素の片持ち梁部分１２３は、第１の長手方向側１５０を規定し、第２の長手方向側１５１は、前記ツール接合１１８に対して、前記第１の長手方向側１５０の反対側に規定される。

一実施形態によれば、前記第１のセンサ接続１３６と前記第２のセンサ接続１３７との両方は有線接続であり、前記第１のセンサ接続１３６と前記第２のセンサ接続１３７とのワイヤは、ともに前記マスター入力ツール１０６の同じ長手方向側１５０、１５１に集まる。このようにして、前記センサ接続の煩雑さが軽減される。

一実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、手術状態にあるときに、外科医の手の甲１４１の少なくとも一部に接触するように設計された、少なくとも１つの手の甲の載置部１３１を有する。

一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘに沿った前記マニピュランダム表面１０９、１１０の位置は、前記第１のツール長手方向側１５０と前記センシングアセンブリ１１９との間に設けられる。一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘに沿った前記マニピュランダム表面１０９、１１０の位置は、前記第１のツール長手方向側１５０と前記把持力検出器デバイス１２５との間に設けられる。

一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４は、少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９，１１０を有し、前記マニピュランダム表面１０９，１１０は、前記第１の細長い要素の方向Ｘ１－Ｘ１に沿って、前記第１の要素の片持ち梁部分１２２と前記トリガ接合１２７との間に位置する。一実施形態によれば、前記第１の要素の細長い本体１１４は、少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０を有し、前記マニピュランダム表面１０９，１１０は、前記第１の細長い要素の方向Ｘ１－Ｘ１に沿って、前記第１の要素の接合部分１３２と前記トリガ接合１２７との間に位置する。

一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘに沿った前記マニピュランダム表面１０９、１１０の位置は、前記第２のツール長手方向側１５１と前記センシングアセンブリ１１９との間に設けられる。一実施形態によれば、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘに沿った前記マニピュランダム表面１０９、１１０の位置は、前記第２のツール長手方向側１５１と前記把持力検出器デバイス１２５との間に設けられる。一実施形態によれば、前記スレーブロボットアセンブリ１０３は、前記スレーブ手術器具１０４を操作する少なくとも１つの手術アーム１５２を更に備える。一実施形態によれば、前記スレーブロボットアセンブリ１０３は、前記スレーブ手術器具１０４を操作する少なくとも１つのマイクロマニピュレータ１５３を備える。好ましくは、前記少なくとも１つのマイクロマニピュレータ１５３は、前記手術アーム１５２に直列に直接接続され、前記手術アーム１５２と運動連鎖を形成し、前記マイクロマニピュレータ１５３は、前記スレーブ手術器具１０４を操作する。一実施形態によれば、少なくとも２つのマイクロマニピュレータ１５３は、前記手術アーム１５２に直列に直接接続され、前記手術アーム１５３と少なくとも２分岐運動連鎖を形成する。

一実施形態によれば、前記ロボット手術システム１０１は、少なくとも１つのロボットカート１５４を備え、当該ロボットカート１５４は、少なくとも１つのカート接地接触ユニット１５５と、カートハンドル１５６とを含み、前記カートハンドル１５６は、ロボット手術システム１０１の少なくとも一部、好ましくは、前記スレーブロボットアセンブリ１０３を、手術アリーナ内で動かすのに適している。好ましくは、前記ロボットカート１５４は、スレーブロボットアセンブリ１０３に対して、機械的及び構造的支持、好ましくは、可動の機械的及び構造的支持を形成する。

一実施形態によれば、前記ロボットカート１５４は、電源ケーブル１５７に接続される。

一実施形態によれば、前記ロボットカート１５４は、前記制御ユニット１０５を含む。好ましくは、前記制御ユニット１０５は、前記ロボットカート１５４と一体に配置される。

一実施形態によれば、前記ロボットカート１５４は、前記フィールドジェネレータ１０７を含む。

一実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、外科医が手術中にその上に着座するための少なくとも１つの着座面１５９を有する少なくとも１つの手術用椅子１５８を更に含む。

一実施形態によれば、前記手術用椅子１５８は、機械的接触によって手術用椅子１５８からスレーブロボットアセンブリ１０３への振動運動の伝播を防ぐために、スレーブロボットアセンブリ１０３から機械的に拘束されない。このようにして、不要なコマンドがスレーブ手術ロボット１０３に、特に前記スレーブ手術器具１０４に送信されるリスクが低減される。

一実施形態によれば、前記外科用椅子１５８は、前記フィールドボリュームが前記手術用椅子１５８の少なくとも一部と一体になるように、前記フィールドジェネレータ１０７を含む。

一実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、椅子動作接続１６０によって前記手術用椅子１５８に動作可能に接続される。一実施形態によれば、前記椅子動作接続１６０は、有線接続である。一実施形態によれば、前記椅子動作接続１６０は無線接続である。

一般的な実施形態によれば、ロボット手術システム１０１用のマスターコントローラアセンブリ１０２が提供され、前記ロボット手術システム１０１は、スレーブ手術器具１０４を含むスレーブロボットアセンブリ１０３を更に備え、前記スレーブ手術器具１０４は、把持運動自由度をスレーブ手術器具１０４に提供する手術把持デバイス１１７を有する。

前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、上述した実施形態のいずれか１つに係るマスター入力ツール本体１０６及びセンシングアセンブリ１１９を備える。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、手術中に外科医により手持ちされ、手術アリーナ内の様々な場所から操作されるのに適しており、前記マスター入力ツール１０６は、手動指令を受けるのに適している。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、外科医の指１１１、１１２によって把持されるように設計された少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０を有する。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、前記スレーブロボットアセンブリ１０３により機械的に拘束されておらず、外科医によって自然に移動可能であり、回転可能であり、且つ旋回可能である。

好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つのマニピュランダム表面１０９、１１０は凸面であり、それによって、前記マスター入力ツール１０６は、ツール長手方向軸Ｘ－Ｘを中心に外科医の指１１１、１１２の間で転がすことができる。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、第１の要素の細長い本体１１４を有する第１の細長い要素１１３を含み、前記第１の要素の細長い本体１１４は剛体である。また、前記マスター入力ツール１０６は、第２の要素の細長い本体１１６を有する第２の細長い要素１１５を含み、前記第２の要素の細長い本体１１６は、剛体である。

好ましい実施形態によれば、前記マスター入力ツール１０６は、ツール接合１１８を含み、当該ツール接合１１８は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを接続させて関節運動させ、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との間で単一の運動自由度を提供する。

好ましい実施形態によれば、前記マスターコントローラアセンブリ１０２は、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６との少なくとも相対位置を検出する少なくとも１つのセンシングアセンブリ１１９を備える。このようにして、外科医の指１１１、１１２により前記マスター入力ツール１０６に加えられ、前記第１の要素の細長い本体１１４と前記第２の要素の細長い本体１１６とを、互いに近づくように移動させる把持圧力作用は、前記手術把持デバイス１１７の一対の把持運動を決定する。

個別に又は特定の実施形態において、適用可能な場合に、組み合わせて提供される上記の特徴により、時には上記に開示されたニーズと対照的なニーズを満たすことができ、また、前述した有利な効果、特に以下の効果を得ることができる。すなわち、
製造が簡単で、同時に正確且つ信頼性の高いセンシングが可能である、手持ち式接地されないマスターコントローラアセンブリが提供される。
ロボットとの構造的制約を必要としないマスターコントローラアセンブリが提供され、ロボットへの接続は、データ送信目的での有線接続であってもよい。
外科医に、向上した運動自由度、及びロボット手術を実施するための使い慣れたツールが提供される。
ロボットマイクロ手術に特に適したマスターコントローラアセンブリが提供される。
センシングアセンブリと、センサを受け入れるスロットとの機械的な特徴により、センサの独自の配置が可能になり、置き間違えが回避され、既知の解決策に対して安全性が向上するとともに、製造するための高いコストを必要としない。
マスター入力ツール本体は使い捨てにすることができ、センシングアセンブリは使い捨てにはしない。

当業者は、上記の実施形態に対し、多くの変更及び適合を行うことができ、又は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、個別なニーズに応じて、構成要素を機能的に同等である他の要素に置き換えることができる。

１０１ ロボット手術システム
１０２ マスターコントローラアセンブリ
１０３ スレーブロボットアセンブリ
１０４ スレーブ手術器具、又は手術器具
１０５ 制御ユニット
１０６ マスター入力ツール本体、又はマスター入力ツール
１０７ フィールドジェネレータ
１０９ 第１のマニピュランダム表面
１１０ 第２のマニピュランダム表面
１１１ 外科医の指
１１２ 外科医の他の指
１１３ 第１の細長い要素
１１４ 第１の要素の細長い本体、又は第１の細長い要素本体
１１５ 第２の細長い要素
１１６ 第２の要素の細長い本体、又は第２の細長い要素本体
１１７ 手術把持デバイス、又はスレーブ手術把持デバイス
１１８ ツール接合
１１９ センシングアセンブリ
１２０ 接合スプリング
１２１ 摩擦増強部分
１２２ 第１の要素の片持ち梁部分
１２３ 第２の要素の片持ち梁部分
１２４ ツール接合ピン
１２５ 把持力検出器デバイス
１２６ トリガ
１２７ トリガ接合
１２８ トリガルート
１２９ トリガ自由端
１３０ トリガばね
１３１ 手の甲の載置部
１３２ 第１の要素の接合部分
１３３ 第２の要素の接合部分
１３４ 第１のセンサ
１３５ 第２のセンサ
１３６ 第１のセンサ接続
１３７ 第２のセンサ接続
１３８ 第１のスロット
１３９ 第２のスロット
１４０ トリガ当接部
１４１ 外科医の手の甲
１４２ 手術把持デバイスの第１の細長い要素
１４３ 手術把持デバイスの第２の細長い要素
１４４ 手術把持接合
１４５ 手術把持デバイスの接合部
１４６ 手術把持デバイスの自由端
１４７ 把持圧力作用
１４８ 一対のスレーブ把持動作
１４９ トリガシート
１５０ 第１の長手方向側
１５１ 第２の長手方向側
１５２ 手術アーム、又はスレーブ手術アーム
１５３ マイクロマニピュレータ
１５４ ロボットカート
１５５ カート接地接触ユニット
１５６ カートハンドル
１５７ 電源ケーブル
１５８ 手術用椅子
１５９ 着座面
１６０ 椅子動作接続
１６１ 手動指令
１６２ 第１の指令信号
１６３ 第２の指令信号
１６４ トリガピン
１６５ 滅菌センサ収容部
１６６ 近接センサ
１６７ ターゲット物体
Ｘ－Ｘ ツール長手軸
Ｘ１－Ｘ１ 第１の要素の方向
Ｘ２－Ｘ２ 第２の要素の方向
Ｙ－Ｙ スレーブ把持デバイスの長手軸
α＋γ マスター把持角度
β スレーブ把持角度
γ 把持閾値角度

Claims (17)

1. スレーブ手術器具（１０４）に把持運動自由度を提供する手術把持デバイス（１１７）を有するスレーブ手術器具（１０４）を含むスレーブロボットアセンブリ（１０３）を備えるロボット手術システム（１０１）用のマスターコントローラアセンブリ（１０２）であって、
   手術中に、外科医に手持ちされて、手術アリーナの様々な場所から操作されるのに適した少なくとも１つのマスター入力ツール（１０６）と、
   少なくとも１つのセンシングアセンブリ（１１９）と、
   を備え、
   前記マスター入力ツール（１０６）は、手動指令を受けるのに適しており、
   前記マスター入力ツール（１０６）は、外科医の指（１１１、１１２）によって把持されるように設計された少なくとも１つのマニピュランダム表面（１０９、１１０）を有し、少なくとも１つの前記マニピュランダム表面（１０９、１１０）は凸面であり、それによって、前記マスター入力ツール（１０６）は、ツール長手方向軸（Ｘ－Ｘ）を中心に外科医の指（１１１、１１２）の間で転がし可能であり、
   前記マスター入力ツール（１０６）は、接地されていないマスター入力ツールであって、外科医によって自然に移動可能であり、回転可能であり、且つ旋回可能であり、
   前記マスター入力ツール（１０６）は、第１の要素の細長い本体（１１４）を有する第１の細長い要素（１１３）を含み、前記第１の要素の細長い本体（１１４）は剛体であり、
   前記マスター入力ツール（１０６）は、第２の要素の細長い本体（１１６）を有する第２の細長い要素（１１５）を含み、前記第２の要素の細長い本体（１１６）は剛体であり、
   前記マスター入力ツール（１０６）は、前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）とを接続させて関節運動させるツール接合（１１８）を含み、前記ツール接合（１１８）は、前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）との間で単一の運動自由度を提供し、
   少なくとも１つの前記センシングアセンブリ（１１９）は、前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）との少なくとも相対位置を検出し、このようにして、前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）とを互いに近づくように移動させる、外科医の指（１１１、１１２）によって前記マスター入力ツール（１０６）に加えられる把持圧力作用は、前記手術把持デバイス（１１７）の一対の把持動作を決定し、
   前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）との少なくとも相対位置を検出する前記センシングアセンブリ（１１９）は、少なくとも１つの第１のセンサ（１３４）と少なくとも１つの第２のセンサ（１３５）とを備え、
   前記第１の要素の細長い本体（１１４）は、前記第１のセンサ（１３４）と前記第１の細長い要素（１１３）と一体になるように、前記第１のセンサ（１３４）を受け入れる少なくとも１つの第１のスロット（１３８）を区切り、
   前記第２の要素の細長い本体（１１６）は、前記第２のセンサ（１３５）と前記第２の細長い要素（１１５）と一体になるように、前記第２のセンサ（１３５）を受け入れる少なくとも１つの第２のスロット（１３９）を区切る、
   マスターコントローラアセンブリ（１０２）。
2. 前記第１のスロット（１３８）は、取り外し可能なように前記第１のセンサ（１３４）を受け入れ、前記第１のスロット（１３９）は、取り外し可能なように前記第２のセンサ（１３５）を受け入れ、これによって、前記センシングアセンブリ（１１９）を含む又は含まない前記マスター入力ツール（１０６）は自由に使える、
   請求項１に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
3. 前記第１のセンサ（１３４）は、第１のセンサ接続（１３６）によってマスター追跡デバイス（１０７）に動作可能に接続され、前記第１のセンサ接続（１３６）は、有線接続又は無線接続であり、
   前記第２のセンサ（１３５）は、第２のセンサ接続（１３７）によって前記マスター追跡デバイス（１０７）に動作可能に接続され、前記第２のセンサ接続（１３７）は、有線接続又は無線接続である、
   請求項１又は２に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
4. 前記第１のセンサ（１３４）と前記第２のセンサ（１３５）とは、それぞれ第１のセンサ接続（１３６）と第２のセンサ接続（１３７）とによってマスター追跡デバイス（１０７）に動作可能に接続され、
   前記第１のセンサ接続（１３６）と前記第２のセンサ接続（１３７）との両方は、有線接続であり、前記第１のセンサ接続（１３６）及び前記第２のセンサ接続（１３７）のワイヤは、ともに前記マスター入力ツール（１０６）の同じ長手方向側に集まる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
5. 前記第１のスロット（１３８）は、前記第２のスロット（１３９）に対して反対に向いていることによって、前記センシングアセンブリ（１１９）は、独自の配置が可能である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
6. 前記第１のスロット（１３８）と前記第２のスロット（１３９）とは、細長い本体（１１４、１１６）のそれぞれの自由端部分の付近に設けられることによって、一定の角度変位を保って最大の線形変位を有するとともに、センサ（１３４、１３５）は、前記第１のスロット（１３８）と前記第２のスロット（１３９）とのそれぞれに受け入れられる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
7. 前記センシングアセンブリ（１１９）は、少なくとも１つの滅菌センサ収容部（１６５）を含み、
   前記滅菌センサ収容部（１６５）は、前記第１のセンサ（１３４）又は前記第２のセンサ（１３５）の少なくとも１つを封入することによって、前記センシングアセンブリ（１１９）の滅菌性を維持する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
8. 前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）とのそれぞれは、単一の部品に作製される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
9. 少なくとも１つの前記マニピュランダム表面（１０９、１１０）は、その上で外科医の指（１１１、１１２）の把持を改善するのに適した摩擦増強部分（１２１）を有する、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
10. 少なくとも１つの前記マニピュランダム表面（１０９、１１０）は、円筒面の一部であって、前記マスター入力ツール（１０６）の前記ツール長手方向軸（Ｘ－Ｘ）を中心とした回転性を向上させる、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
11. 前記マスター入力ツール（１０６）は、外科医の指（１１１、１１２）によって加えられる把持圧力作用を検出するのに適した把持力検出器デバイス（１２５）を備え、前記把持圧力作用は、前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）とを、その間の角度が所定の把持閾値角度（γ）未満となるように互いに閉じるように移動させる、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
12. 前記マスターコントローラアセンブリ（１０２）は、所定のフィールドボリュームを発生する少なくとも１つのフィールドジェネレータ（１０７）を備え、
    前記センシングアセンブリ（１１９）は、前記所定のフィールドボリューム内の前記マスター入力ツール（１０６）の少なくとも位置を検出する、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
13. 前記センシングアセンブリ（１１９）は、前記ツール接合１１８内に配置された少なくとも１つの接合センサを含む、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
14. 前記第１の要素の細長い本体（１１４）は、前記第１の要素の細長い本体（１１４）の長手方向展開軸と実質的に一致する第１の要素の方向（Ｘ１－Ｘ１）を規定し、
    前記第２の要素の細長い本体（１１６）は、前記第２の要素の細長い本体（１１６）の長手方向展開軸と実質的に一致する第２の要素の方向（Ｘ２－Ｘ２）を規定し、
    前記ツール長手方向軸（Ｘ－Ｘ）は、前記第１の要素の方向（Ｘ１－Ｘ１）から、及び前記第２の要素の方向（Ｘ２－Ｘ２）から、等距離である一連の点として規定される、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
15. 前記センシングアセンブリ（１１９）は、前記第１の要素の細長い本体（１１４）と前記第２の要素の細長い本体（１１６）との相対向きを更に検出する、
    請求項１から１４のいずれか１項に記載のマスターコントローラアセンブリ（１０２）。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の前記マスターコントローラアセンブリ（１０２）の少なくとも１つと、
    患者の解剖学的構造で手術するように設計されたスレーブ手術器具（１０４）を含む少なくとも１つのスレーブロボットアセンブリ（１０３）であって、前記スレーブ手術器具（１０４）は、把持運動自由度を前記スレーブ手術器具（１０４）に提供する少なくとも１つの手術把持デバイス（１１７）を含む、少なくとも１つの前記スレーブロボットアセンブリ（１０３）と、
    前記手動指令に関する情報を含む第１の指令信号を受信し、前記スレーブ手術器具（１０４）を作動させるために、前記手動指令に関する情報を含む第２の指令信号を前記スレーブロボットアセンブリ（１０３）に送信するのに適した制御ユニット（１０５）と、
    を備える、
    ロボット手術システム（１０１）。
17. 前記マスターコントローラアセンブリ（１０２）は、所定のフィールドボリュームを発生する少なくとも１つのフィールドジェネレータ（１０７）を備え、
    前記フィールドジェネレータ（１０７）は、磁場発生器である、請求項１６に記載のロボット手術システム（１０１）。

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