特許ウォッチ

公開番号2025013375
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2024190217,2022056691
出願日2024-10-30,2014-03-14
発明の名称外科的ロボットデバイス
出願人ボードオブリージェンツオブザユニバーシティオブネブラスカ
代理人個人,個人,個人
主分類A61B 34/30 20160101AFI20250117BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】改善された最小侵襲的な外科手術用のロボットシステムを提供する。
【解決手段】
患者において外科的処置を実施するための外科的ロボットシステムであって、その外科的ロボットシステムは、患者の腔内に配置されるサイズのロボットデバイスと、そのロボットデバイスと電気通信するコンソールとを含む。コンソールはロボットデバイスを患者の外部からコントロールするように構成される。
【選択図】図1B
特許請求の範囲【請求項１】
患者において外科的処置を実施するための外科的ロボットシステムであって、その外科的ロボットシステムは、
ａ．前記患者の腔内に配置されるサイズのロボットデバイスを含み、
前記ロボットデバイスは、以下のｉからｖの要件を含み、
ｉ．デバイス本体（１２）、
ｉｉ．前記デバイス本体（１２）の遠位端と可動に連結される第一の肩関節（２４Ａ）、
ｉｉｉ．前記デバイス本体（１２）の前記遠位端と可動に連結される第二の肩関節（２４Ｂ）、
ｉｖ．前記第一の肩関節（２４Ａ）に操作的に連結され、以下を含む、第一の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ）、
Ａ．複数の第一の上腕アクチュエーター（１２０）を包含するハウジングを含む第一の上腕（１８Ａ）、
Ｂ．少なくとも１つの第一の前腕アクチュエーター（１８０）を包含するハウジング（２６０）を含む第一の前腕（２０Ａ）、
Ｃ．複数の第一の原動歯車（１２２、１８２）および被動歯車（１２６、１８４）であって、前記第一の上腕アクチュエーター（１２０）および／または前記第一の前腕アクチュエーター（１８０）からの回転運動を、前記第一の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ）の運動に変換するように構成および配置されること、および、
Ｄ．第一の操作コンポーネント（２８Ａ）、
ｖ．前記第二の肩関節（２４Ｂ）に操作的に連結され、以下を含む、第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ｂ）、
Ａ．複数の第二の上腕アクチュエーター（１２０）を包含するハウジングを含む第二の上腕（１８Ｂ）、
Ｂ．少なくとも１つの第二の前腕アクチュエーター（１８０）を包含するハウジング（２６０）を含む第二の前腕（２０Ｂ）、
Ｃ．複数の第二の原動歯車（１２２、１８２）および被動歯車（１２６、１８４）であって、前記第二の上腕アクチュエーター（１２０）および／または前記第二の前腕アクチュエーター（１８０）からの回転運動を、前記第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ｂ）の運動に変換するように構成および配置されること、および、
Ｄ．第二の操作コンポーネント（２８Ｂ）、
前記外科的ロボットシステムはさらに、
ｂ．前記ロボットデバイスと電気通信するコンソールを含み、前記コンソールは前記ロボットデバイスを前記患者の外部からコントロールするために構成され、
前記第一および第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ、１４Ｂ）は、前記ロボットデバイスの前記腔への挿入を容易にするために、前記ロボットアーム（１４Ａ、１４Ｂ）の断面形状が前記デバイス本体（１２）の断面形状と整合するように、実質的に真っ直ぐな構成で配置されることが可能である、外科的ロボットシステム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第一の前腕、第二の前腕、第一の上腕および第二の上腕アクチュエーター（１２０、１８０）はそれぞれブラシレスＤＣモーターである請求項１に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項３】
前記デバイス本体（１２）内に配置され、前記第一の前腕、第二の前腕、第一の上腕および第二の上腕アクチュエーター（１２０、１８０）の内の少なくとも一つと操作的に通信するリジッド－フレックスＰＣＢをさらに含む請求項１に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項４】
前記第一の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ）は第一の肘関節（２２Ａ）をさらに含み、前記第一の上腕（１８Ａ）は、前記第一の肩関節（２４Ａ）に対して、ロール、ピッチ、および、ヨーが可能なように構成され、および、前記第一の前腕（２０Ａ）は、前記第一の肘関節（２２Ａ）を経由して前記第一の上腕（１８Ａ）に対してヨーが可能なように構成される請求項３に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項５】
前記第一の操作コンポーネントは、把持コンポーネント、焼灼コンポーネント、縫合コンポーネント、イメージングコンポーネント、灌漑コンポーネント、吸引コンポーネント、操作アームコンポーネント、センサーコンポーネント、および、照明コンポーネントからなる群から選択される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項６】
前記第二の操作コンポーネントは、把持コンポーネント、焼灼コンポーネント、縫合コンポーネント、イメージングコンポーネント、灌漑コンポーネント、吸引コンポーネント、操作アームコンポーネント、センサーコンポーネント、および、照明コンポーネントからなる群から選択される請求項５に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項７】
前記の第一および第二の前腕（２０Ａ，２０Ｂ）は、前記第一および第二の操作コンポーネントのクイックチェンジを可能とするように構成および配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項８】
前記第一および第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ，１４Ｂ）は、並行して挿入されるように構成および配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項９】
前記デバイス本体（１２）は、その遠位端が前記患者の前記腔内にあるとともに、前記デバイス本体（１２）の少なくとも一部が前記腔外にあるように、該腔内に配置されるように構成されており、さらに、前記デバイス本体（１２）は、前記患者内で最初の挿入位置に対し回転される、および／または、傾けられるように構成および配置される請求項８に記載の外科的ロボットシステム。
【請求項１０】
前記第一および第二の可動のセグメント化されたロボットアーム（１４Ａ，１４Ｂ）は、前記第一および第二の前腕（２０Ａ，２０Ｂ）および第一および第二の上腕（１８Ａ，１８Ｂ）が、前記デバイス本体（１２）に対して実質的に垂直に方向づけられるように構成および配置される請求項１に記載の外科的ロボットシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年３月１５日に出願され、「ＳｉｎｇｌｅＳｉｔｅＲｏｂｏｔｉｃＳｕｒｇｉｃａｌＤｅｖｉｃｅｓ，ＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓ」と題された、米国仮出願６１／７９２，５０８からの優先権を主張するものであり、それは、その全体で参照により本明細書中に援用される。［技術分野］
本明細書に開示される実施態様は、様々な医療用デバイスおよび関連するコンポーネント（ロボットおよび／またはインビボの医療用デバイスおよび関連するコンポーネントを含む）に関する。特定の実施態様は、様々なロボット医療用デバイス（体腔内に置かれるロボットデバイス、および、体腔内のオリフィスまたは開口部を通して置かれる支持コンポーネントを用いて配置されるロボットデバイスを含む）を含む。さらなる実施態様は、上記デバイスを操作する方法に関する。
続きを表示（約 5,900 文字）【背景技術】
【０００２】
侵襲性の外科的手順は、様々な医学的状態を対処するために必須である。可能な場合は、腹腔鏡検査のような最小侵襲的な手順が好ましい。
しかしながら、腹腔鏡検査のような公知の最小侵襲的な技術は、１）アクセスポートを通して挿入される固い道具の使用により生じる可動性制限、および、２）制限された視覚フィードバックに、一部起因して、範囲および複雑性が制限される。ｄａＶｉｎｃｉ（登録商標）ＳｕｒｇｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ（カリフォルニア州サニーベールにあるＩｎｔｕｉｔｉｖｅＳｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．より入手可能）のような公知のロボットシステムもまた、アクセスポートにより制限され、そして、非常に大きくて、非常に高価で、ほとんどの病院で利用できず、および、感覚および運動の能力が制限されるという、さらなる不都合を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際特許出願公開第２０１３／００９８８７号明細書
米国特許出願公開第２００９／０１６３９２９号明細書
米国特許出願公開第２０１０／００６９９４０号明細書
米国特許出願公開第２００５／００９６５０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
改善された外科的方法、システム、およびデバイスに関する当分野での必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示される様々なシステムおよびデバイスは、医療の手順およびシステムでの使用のためのデバイスに関する。より具体的には、様々な実施態様は、ロボットデバイスを含む様々な医療用デバイス、および、関連する方法およびシステムに関する。特定の実施は、単孔式腹腔鏡（ＬＥＳＳ）の外科的手順での使用のための、そのようなデバイスに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
一実施態様に係るロボット外科的デバイスの側面図である。
図１のデバイスの正面斜視図である。
図１のデバイスの斜視図である。
図１のデバイスの端面図である。
一実施態様に係るロボット医療用デバイスの内部本体および肩の切断図である。
図２Ａのロボット医療用デバイスの回転した切断図である。
図２Ａの実施態様に係る医療用デバイスの切断斜視図である。
図２Ａの実施態様に係る医療用デバイス本体のさらなる切断斜視図である。
図２Ａの実施態様に係るロボットデバイスの下部本体および肩の切断図である。
一実施態様に係るロボット医療用デバイスの上腕の切断側面図である。
図３Ａの実施態様の斜視図である。
図３Ａの実施態様の異なる斜視図である。
図３Ａの実施態様の背面斜視図である。
図３Ｄに示した医療用デバイスの別の斜視図である。
一実施態様に係るロボットデバイスの右上腕の内部コンポーネントの切断図である。
図４Ａの実施態様の回転した側面図である。
図４Ａの実施態様のさらに回転した側面図である。
図４Ａの実施態様のエンドロング図（ｅｎｄｌｏｎｇｖｉｅｗ）である。
図４Ａの実施態様のさらなるエンドロング図である。
一実施態様に係るロボットデバイスの前腕のエンドロング図である。
ラインＡ－Ａに沿った、図５Ａの実施態様の前腕の内部コンポーネントの切断側面図である。
ラインＢ－Ｂに沿った、図５Ａの実施態様の前腕の内部コンポーネントの切断側面図である。
例示的な実施態様に係る、電気部分を示す前腕（ｆｏｒｅａｒｍ）の末端エフェクター部分の断面図である。
図６Ａの実施態様に対する、前腕の補完（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）部分の外観図の上面斜視図である。
一実施態様に係るロボットデバイスの前腕の内部コンポーネントの底面概略斜視図である。
ラインＡ－Ａに沿った、図５Ａの実施態様の前腕の内部コンポーネントの切断側面図であり、電気コンポーネントをさらに詳しくする。
図８Ａの実施態様のＣ－Ｃ断面の接近図である。
一実施態様に係る前腕の外部の斜視図である。
図９Ａの実施態様の斜視の内部図である。
内側流体シールを含むロボットデバイスの一実施態様の斜視図である。
さらなる外側流体シールをさらに含む、図１０Ａの実施態様の斜視図である。
デバイスの前腕内のリジッド－フレックスＰＣＢコンポーネントの一実施態様の側面切断図である。
図１１Ａの実施態様のさらなる斜視図である。
一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。
図１２Ａのデバイスの正面図である。
図１２Ａのデバイスの側面図である。
図１２Ａのデバイスの斜視図である。
一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。
図１３Ａのデバイスの正面図である。
図１３Ａのデバイスの側面図である。
図１３Ａのデバイスの斜視図である。
一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。
図１４Ａのデバイスの正面図である。
図１４Ａのデバイスの側面図である。
図１４Ａのデバイスの斜視図である。
一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。
図１５Ａのデバイスの正面図である。
図１５Ａのデバイスの側面図である。
図１５Ａのデバイスの斜視図である。
一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。
図１６Ａのデバイスの正面図である。
図１６Ａのデバイスの側面図である。
図１６Ａのデバイスの斜視図である。
一実施態様に係る、挿入中のロボットデバイスの上面図を示す。
図１７Ａのデバイスの正面図である。
図１７Ａのデバイスの側面図である。
図１７Ａのデバイスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書に開示される、ロボットデバイスおよび関連する方法およびシステムの様々な実施態様は、任意の他の公知の医療用デバイス、システム、および方法に組み込むことができ、またはこれらとともに用いることができることが理解される。本明細書に開示される、ロボットデバイスおよび関連する方法およびシステムの様々な実施態様は、任意の他の公知の医療用デバイス、システム、および方法に組み込むことができ、またはこれらとともに用いることができることが理解される。例えば、本明細書に開示される様々な実施態様は、同時係属の米国出願１１／７６６，６８３（２００７年６月２１日に出願された、表題「ＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙＣｏｕｐｌｅａｂｌｅＲｏｂｏｔｉｃＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＲｅｌａｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、１１／７６６，７２０（２００７年６月２１日に出願された、表題「ＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙＣｏｕｐｌｅａｂｌｅＳｕｒｇｉｃａｌＲｏｂｏｔｉｃＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＲｅｌａｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、１１／９６６，７４１（２００７年１２月２８日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄＤｅｖｉｃｅｓｆｏｒＳｕｒｇｉｃａｌＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｉｃｅＭａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」）、６１／０３０，５８８（２００８年２月２２日に出願）、１２／１９２，６６３（２００８年８月１５日に出願された、表題「ＭｅｄｉｃａｌＩｎｆｌａｔｉｏｎ，Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ，ａｎｄＤｅｌｉｖｅｒｙＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＲｅｌａｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、１２／１９２，７７９（２００８年８月１５日に出願された、表題「ＭｏｄｕｌａｒａｎｄＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＭｅｄｉｃａｌＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＲｅｌａｔｅｄＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、６１／６４０，８７９（２０１２年５月１日に出願）、１３／４９３，７２５（２０１２年６月１１日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄＤｅｖｉｃｅｓＲｅｌａｔｉｎｇｔｏＳｕｒｇｉｃａｌＥｎｄＥｆｆｅｃｔｏｒｓ」）、１３／５４６，８３１（２０１２年７月１１日に出願された、表題「ＲｏｂｏｔｉｃＳｕｒｇｉｃａｌＤｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄＲｅｌａｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、６１／６８０，８０９（２０１２年８月８日に出願）、１３／５７３，８４９（２０１２年１０月９日に出願された、表題「ＲｏｂｏｔｉｃＳｕｒｇｉｃａｌＤｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄＲｅｌａｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、および、１３／７３８，７０６（２０１３年１月１０日に出願された、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄＤｅｖｉｃｅｓｆｏｒＳｕｒｇｉｃａｌＡｃｃｅｓｓａｎｄＩｎｓｅｒｔｉｏｎ」）、および、米国特許第７，４９２，１１６号（２００７年４月３日に出願された、表題「ＲｏｂｏｔｆｏｒＳｕｒｇｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」）、７，７７２，７９６（２００７年１１月２９日に出願された、表題「ＲｏｂｏｔｆｏｒＳｕｒｇｉｃａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」）、８，１７９，０７３（２０１２年５月１５日に発行された、表題「ＲｏｂｏｔｉｃＤｅｖｉｃｅｓｗｉｔｈＡｇｅｎｔＤｅｌｉｖｅｒｙＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＲｅｌａｔｅｄＭｅｔｈｏｄｓ」）、８，３４３，１７１（２００８年７月１１日に出願された、表題「ＭｅｔｈｏｄｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓｏｆＡｃｔｕａｔｉｏｎｉｎＲｏｂｏｔｉｃＤｅｖｉｃｅｓ」）、および、８，６７９，０９６（２００８年１１月２６日に出願された、表題「ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｆｏｒＲｏｂｏｔｉｃＤｅｖｉｃｅｓ」）に開示される任意の医療用デバイスおよびシステムに取り込まれてよく、またはそれらとともに用いられてよく、それらの全てが、それらの全体で参照により本明細書中に援用される。
【０００８】
上記に挙げた出願に開示される特定のデバイスおよびシステムの実施は、本明細書に開示されるものと同様の支持コンポーネンと組み合わせて、患者の体腔内に配置することができる。本明細書において用いられる「インビボのデバイス」は、患者の体腔内に配置されている間、少なくとも部分的に、ユーザーにより、配置、操作、またはコントロールすることができる、任意のデバイスを意味し、支持コンポーネント（例えば、ロッド、または、体腔の開口部またはオリフィスを通って置かれる他のそのようなコンポーネント）に連結される任意のデバイスを含み、また、実質的に、患者の体腔の壁に対して、または、隣接して、配置される任意のデバイスも含み、さらに、内部作動される（原動力の外部源を有さない）任意のそのようなデバイスを含み、加えて、外科的手順中に腹腔鏡下または内視鏡的に用いられ得る任意のデバイスを含む。本明細書において用いられる用語「ロボット」および「ロボットデバイス」は、前に説明したように、外部のコンソールまたはコントロールシステムからのコマンドに応答して、または自動的のいずれかで、タスクを行なうことのできる任意のデバイスを指す。
【０００９】
特定の実施態様は、空洞の十分な通気を維持しながら、空洞内への本発明の挿入を提供する。さらなる実施態様は、挿入プロセス中に、外科医または外科的ユーザーの本発明との物理的接触を最小限化する。他の実施は、患者および本発明に関する挿入プロセスの安全性を高める。例えば、一部の実施態様は、システム／デバイスと患者との間に、有害な接触が生じないことを保証するために、患者の空洞内へ挿入される際に本発明の視覚化を提供する。加えて、特定の実施態様は、切り込みのサイズ／長さの最小限化を可能にする。さらなる実施は、アクセス／挿入の手順、および／または、手順に要するステップの、複雑性を低減させる。他の実施態様は、最小の輪郭、最小のサイズを有し、または、一般に取り扱いおよび使用の簡易性を高めるために機能および外観が最低限である、デバイスに関する。
【００１０】
本明細書に開示される特定の実施は、様々な構造に組み立てることのできる、「コンビネーション」または「モジュール」の医療用デバイスに関する。本適用の目的に関し、「コンビネーションデバイス」および「モジュールデバイス」は両方とも、様々な異なる構造に並べることのできるモジュールまたは交換可能なコンポーネントを有する、任意の医療用デバイスを意味する。また、本明細書に開示されるモジュールコンポーネントおよびコンビネーションデバイスは、セグメント化された三角形または四角形の形をしたコンビネーションデバイスも含む。三角形または四角形の構造を形成するために連結されるモジュールコンポーネント（本明細書において「セグメント」とも呼ぶ）で作り上げられるこれらのデバイスは、より大きなコンポーネントまたはより多くの操作コンポーネントに用いることのできる、デバイス内の実質的なペイロード空間も提供しながら、使用中、てこ作用（ｌｅｖｅｒａｇｅ）および／または安定性を提供することができる。上記に開示および記述される様々なコンビネーションデバイスと同様に、一実施態様によれば、これらの三角形または四角形のデバイスは、上記に記述および開示されるこれらのデバイスと同様の方法で、患者の体腔内部に配置することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許