JP6949828B2 - 脊椎ロッド曲げ加工のためのロボット外科用システム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、発明の名称「ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＳＰＩＮＡＬ ＲＯＤ ＢＥＮＤＩＮＧ」で、２０１５年８月３１日に出願された、米国仮特許出願第６２／２１２，５５０号に対する優先権を主張し、その内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。

外科手術の精度を改善し、新しい外科的処置の実施を可能にするために、ロボット支援外科用システムが開発されている。例えば、外科医の手の動きを感知し、それらを縮小された微小移動に変換し、臓器移植、再建術、及び低侵襲手術における精密な顕微鏡下手術技術のための、意図しない振戦を取り除くためのロボットシステムが開発されている。他のロボットシステムは、外科医が施術室に存在する必要がないように外科用ツールの遠隔操作を目的とし、それによって遠隔手術を容易にする。フィードバック制御ロボットシステムもまた、補助されない外科医によって達成され得るよりも、処置中の外科用ツールのより円滑な操作を提供するために開発されている。

しかしながら、外科医及び病院によるロボットシステムの広範な受け入れは、様々な理由により制限されている。現在のシステムは、所有及び維持に費用がかかる。それらはしばしば、使用前に広範囲の術前外科手術計画を必要とし、これが施術室で必要な準備時間を長くする。それらは物理的に邪魔であり、外科医及び／または外科助手が施術台の片側に追いやられるように、外科医の視野の一部を不明瞭にし、手術台の周囲の特定の領域を遮断する可能性がある。現在のシステムは、特に、手術中に特定の操作を行うための特別な技能または「感触」を発達させた外科医、及びそのような技能がロボットシステムを使用して実施することができないと分かっている外科医にとって、非直観的であるか、あるいはそうでなくとも扱いにくい可能性がある。最後に、ロボット外科用システムは、安全インターロック及び電源バックアップがあるにもかかわらず、故障または操作者による誤操作の影響を受けやすい可能性がある。

骨の安定化の最も一般的な方法のうちの１つは、骨へのねじの設置と、ねじの頭部をロッドと接合することとを伴う。いくつかの外科的技法は、椎弓根ファインダまたはＫワイヤなどの異なるツールの使用を伴う。そのような処置は、外科医の専門的技術に大きく依存し、異なる外科医の間で成功率に大きな変動がある。ねじの誤設置は、そのような外科的処置における共通の問題である。

図２に描写した例に示すように、ロッドが曲げられて、脊柱の矯正を可能にし、椎骨内のねじ頭の位置に適合させることができる。ロッドは耐性材料（例えば、チタン合金、クロム−コバルト合金）で作られており、手動で曲げるには相当な力が必要である。更に、図３に示した屈曲部などの所望の二次元及び三次元パターンを手動で再現することは困難である。更に、図４に示すように、手動による曲げ加工は、ロッドの完全性及び機械的強度を低下させる望ましくない特徴部をもたらし得る。手動による曲げ加工は、それらの機械的強度を低下させるロッドの拘束部を作り出す可能性のあるツールを伴う。複数の曲げ加工による矯正は、材料を更に弱める可能性がある。

したがって、施術室でロッドを曲げて外科手術を大幅に簡素化し、ロッドの機械的特性（例えば、強度及び／または曲率）を改善することによって、患者の転帰を改善する方法を有することが望ましい。

開示された技術は、施術室においてロボット外科用システムと共に使用するためのロッド曲げ加工モジュールに関する。本システムは、施術室において外科手術のためにロッドを直接曲げることができる。ロッドの剛性は、十分な力及びトルクを提供するために、ロボットアームだけを、施術室において大きくて扱いにくいものに必然的にする。本発明は、外科手術に必要な制限内でロッドを自由に曲げることを可能にするロボットシステムと一体化された曲げ加工モジュールを導入する。更に、理想的な湾曲部（例えば、脊椎または他の骨の湾曲部）を画定するナビゲーション及び自動診断アルゴリズムなどの他の技術を、ロボット外科用システムと一体化することができる。

曲げ加工モジュール、ロッド固定及びロボットシステムは、異なる構造の中に組み入れることができる。例えば、曲げ加工モジュールは、例えば、可動式カートに搭載することができる。それは、カート（例えば、及びロボット外科用システム）に対して完全に外的（例えば、アクチュエータを含む）にあることができ、かつ滅菌可能及び／または加圧滅菌可能とすることができる。ロボットがロッドを曲げ加工モジュール内に定置させることができるように、ロッド固定デバイスは、ロボットのエンドエフェクタに取り付けることができる。これは、ロッドを適切な位置で曲げることができるように、ロボットアームが曲げ加工モジュール内でロッドを移動させることを可能にする。曲げ加工モジュールは、ロボット外科用システムの内部に部分的に位置することができる。例えば、曲げ加工モジュールのためのアクチュエータは、モータが無菌である必要がないように、可動式カート内に位置することができる。無菌の構成要素は、適切な封止部を用いてカートから延在して（または起動時にカートから延伸可能であり）、無菌ゾーンを維持する。曲げ加工モジュールは、可動式カートの外側に取り付けることができ、曲げ加工ダイは、可動式カートから延在する（または延在することができる）アクチュエータの無菌構成要素によって起動され得る。他の実施形態では、曲げ加工モジュールはエンドエフェクタに取り付けられ、ロッド固定装置は、例えば、可動式カートに取り付けられる。

一態様では、開示される技術は、ロッドの手術中の曲げ加工のための機械を含み、この機械は、ロッドを曲げるための曲げ加工装置であって、曲げ加工装置が、押し込みダイ、曲げダイ、及びアクチュエータから押し込みダイにエネルギーを伝達し、それにより押し込みダイと曲げダイとの間に位置決めされたロッドを曲げダイの周りで曲げさせる力伝達デバイスを含む曲げ加工装置と、曲げ加工装置をロボット外科用システムに解放可能に固設するための固定装置とを備える。

ある特定の実施形態では、固定装置は、磁気的、電磁気的、及び／または機械的（例えば、レバーデバイスを使用する）である。

ある特定の実施形態では、固定装置は、ロボットの接合面に取り付けるように構成されたプッシュクリップ、プッシュインリベット、ねじリベット、クリップ、及びタブのうちの少なくとも１つを備える。

ある特定の実施形態では、固定装置は、１つ以上のボルトが通過して、１つ以上のボルトを介して曲げ加工装置をロボット外科用システムに固設するように寸法決めされた１つ以上の穴を備える。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは、ラム曲げ加工デバイス、３本ロール曲げ加工デバイス、圧縮曲げ加工デバイス、または回転引き曲げ加工デバイスである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスはラム曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは第１の対向ダイと第２の対向ダイとを備え、曲げダイは半径ブロックである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは３本ロール曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは第１の対向ローラと第２の対向ローラとを備え、曲げダイは曲げローラである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは圧縮曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは静止曲げダイを備え、曲げ加工デバイスはクランプを備え、曲げダイは圧縮ダイである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは回転引き曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは静止加圧ダイを備え、曲げ加工デバイスは、クランプ、フォロワスライド、及びワイパダイを備え、曲げダイは回転可能な曲げダイである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、受動曲げ加工モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは、押し込みダイに力を加え、それにより押し込みダイと曲げダイとの間に位置決めされたロッドを曲げダイの周りで曲げさせるアクチュエータを備える。

ある特定の実施形態では、力伝達デバイスは、アクチュエータから押し込みダイに力を伝達するように配置されている。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、能動曲げ加工モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げモジュールは、ロッドを切断するためのカッターを備える。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、少なくとも部分的に固定モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、可動式カートに解放可能に接続されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、浮動モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、ロボットアームに解放可能に接続されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、アクチュエータは曲げ加工装置から切り離されている。ある特定の実施形態では、アクチュエータは可動式カートの内部にある。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、加圧滅菌可能である。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、滅菌可能である。

ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、２インチ〜４インチ、４インチ〜６インチ、６インチ〜８インチ、８インチ〜１２インチ、及び１フィート〜２フィートの長さ、幅、及び高さのうちの少なくとも１つを有する。

ある特定の実施形態では、アクチュエータは曲げ加工モジュールの外部にある。

ある特定の実施形態では、固定装置はレバーデバイスを備える。

別の態様では、開示された技術は、外科的処置で使用するためのロボット外科用システムを含み、本システムは、エンドエフェクタを備えるロボットアームと、
ロボットアームの制御された移動及びエンドエフェクタの位置決めのためのアクチュエータと、プロセッサ及びそれに命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体とを含み、この命令は、実行されると、プロセッサに、患者の骨格構造（例えば、脊椎、股関節、脚部、大腿骨、脛骨、腓骨、臀部、膝、または足首）の所望の曲率を受け取らせ（例えば、決定させ）、外科的処置中に、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置を決定させ（例えば、２つ以上のねじのそれぞれの位置が、各ねじの理想的な位置とは異なる場合に、例えば位置指示デバイス及びナビゲーションシステムを使用して）、かつ骨格構造の所望の曲率及び外科的処置中に患者内に設置された２つ以上のねじの位置に少なくとも部分的に基づいて、埋め込み可能なロッドの所望の曲率を術中に決定させる（例えば、２つ以上のねじの頭部の接合で使用するために）。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、エンドエフェクタを位置決めさせ、これによってロッドを曲げ加工装置に対して所定の位置に位置決めさせ、信号を曲げ加工装置に送らせ、その結果、曲げ加工装置にロッドを曲げさせる。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、エンドエフェクタを位置決めさせ、信号を曲げ加工装置に送らせ、それにより、曲げ加工装置にロッドを曲げさせ、成形されたロッドを作り出させる。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、患者の骨格構造の所望の曲率を受け取らせ（例えば、決定させ）、外科的処置中に患者内のそれぞれ２つ以上のねじの位置を決定させ（例えば、２つ以上のねじのそれぞれの位置が、それぞれのねじの理想的な位置と異なる場合、例えば位置指示デバイス及びナビゲーションシステムを使用して）、かつ骨格構造の所望の曲率及び外科的処置中に患者内に設置された２つ以上のねじの位置に少なくとも部分的に基づいて、埋め込み可能なロッドの所望の曲率を術中に決定させる（例えば、２つ以上のねじの頭部の接合で使用するために）。

ある特定の実施形態では、骨格構造の所望の曲率は術前に決定される。

ある特定の実施形態では、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置が、術中に決定される。

ある特定の実施形態では、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置は、ナビゲーションシステム（例えば、ロボット外科用システムとは切り離されているか、またはロボット外科用システムに組み込まれている）を使用して決定される。

ある特定の実施形態では、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置は、外科的処置中にねじの位置を特定するために、ナビゲーションシステムを備えた位置指示デバイスを使用して決定される。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、１つ以上の信号を曲げ加工装置に送り、曲げ加工装置にロッドを曲げさせ、成形されたロッドを作り出すことを行うようにさせる。

ある特定の実施形態では、成形されたロッドは、２つ以上のねじを互いに接続するように成形されている。

ある特定の実施形態では、本システムは、ロッドを把持するためのロッド固定装置を含む（例えば、ここで、ロッドは、例えば外科医がロッドを自身の手で物理的に把持する状態での「接触なしに」ロッド固定部内に設置され得る）。

ある特定の実施形態では、ロッド固定装置は、エンドエフェクタによって保持されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは力及び／またはトルク制御エンドエフェクタである。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、第１の外科用ツールを保持するように構成されている。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、力センサを介してロボットアームに取り付けられたツール保持器を備え、このツール保持器は、第１の外科用ツールを保持するように寸法決め及び成形される。

ある特定の実施形態では、システムは、少なくとも４つの自由度でのユーザによるエンドエフェクタのロボット支援もしくは非支援による位置決め及び／または移動を可能にするように構成されたマニピュレータを含む。

ある特定の実施形態では、システムは、エンドエフェクを移動及び／または位置決めするために、ユーザの手で把持され得る、エンドエフェクタから延在するハンドルを含む。

ある特定の実施形態では、システムは、ツール保持器によって保持された第１の外科用ツールにユーザによって加えられた力及び／またはトルクを測定するためのロボットアームとツール保持器との間に位置する力センサを含む。

ある特定の実施形態では、システムは、ハンドル上のユーザの手の存在を検出するセンサを含む。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、外科医がエンドエフェクタを手術のためにある位置まで手動で移動させることを許容するように構成されている。

ある特定の実施形態では、システムは、ロッドを曲げるための曲げ加工装置であって、曲げ加工装置は、押し込みダイ、曲げダイ、及びアクチュエータから押し込みダイにエネルギーを伝達し、それにより押し込みダイと曲げダイとの間に位置決めされたロッドを曲げダイの周りで曲げさせる力伝達デバイスを含む曲げ加工装置と、曲げ加工装置をロボット外科用システムに解放可能に固設するための固定装置とを備える。

ある特定の実施形態では、固定装置は、磁気的、電磁気的、及び／または機械的（例えば、レバーデバイスを使用する）である。

ある特定の実施形態では、固定装置は、ロボットの接合面に取り付けるように構成されたプッシュクリップ、プッシュインリベット、ねじリベット、クリップ、及びタブのうちの少なくとも１つを備える。

ある特定の実施形態では、固定装置は、１つ以上のボルトが通過して、１つ以上のボルトを介して曲げ加工装置をロボット外科用システムに固設するように寸法決めされた１つ以上の穴を備える。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは、ラム曲げ加工デバイス、３本ロール曲げ加工デバイス、圧縮曲げ加工デバイス、または回転引き曲げ加工デバイスである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスはラム曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは第１の対向ダイと第２の対向ダイとを備え、曲げダイは半径ブロックである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは３本ロール曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは第１の対向ローラと第２の対向ローラとを備え、曲げダイは曲げローラである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは圧縮曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは静止曲げダイを備え、曲げ加工デバイスはクランプを備え、曲げダイは圧縮ダイである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは回転引き曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは静止加圧ダイを備え、曲げ加工デバイスは、クランプ、フォロワスライド、及びワイパダイを備え、曲げダイは回転可能な曲げダイである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、受動曲げ加工モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは、押し込みダイに力を加え、それにより押し込みダイと曲げダイとの間に位置決めされたロッドを曲げダイの周りで曲げさせるためのアクチュエータを備える。

ある特定の実施形態では、力伝達デバイスは、アクチュエータから押し込みダイに力を伝達するように配置されている。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、能動曲げ加工モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げモジュールは、ロッドを切断するためのカッターを備える。ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、少なくとも部分的に固定モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、可動式カートに解放可能に接続されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、浮動モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、ロボットアームに解放可能に接続されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、アクチュエータは曲げ加工装置から切り離されている。

ある特定の実施形態では、アクチュエータは可動式カートの内部にある。

ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、加圧滅菌可能である。ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、滅菌可能である。

ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、２インチ〜４インチ、４インチ〜６インチ、６インチ〜８インチ、８インチ〜１２インチ、及び１フィート〜２フィートの長さ、幅、及び高さのうちの少なくとも１つを有する。

ある特定の実施形態では、外科手術は、整形外科手術または脊椎手術である。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、第１の外科用ツールを解放可能に保持するように構成されており、第１の外科用ツールが除去されて、第２の外科用ツールに置き換えられることを可能にする。ある特定の実施形態では、マニピュレータは、少なくとも６つの自由度でのユーザによるエンドエフェクタのロボット支援または非支援による位置決め及び／または移動を可能にするように構成されており、この６つの自由度は、３つの並進移動度と３つの回転度である。

ある特定の実施形態では、患者の位置は、１つ以上の椎骨に対する空間的関係で定置された１つ以上のマーカの位置である。

ある特定の実施形態では、アクチュエータを制御してエンドエフェクタを移動させることは、アクチュエータを制御して、エンドエフェクタを力及び／またはトルクの適用方向に対応する方向に移動させることを含む。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、所定の最小の力及び／またはトルクを上回ってエンドエフェクタに適用されるユーザの力及び／またはトルクの適用及び検出時に、所定の測定ペースで移動するように構成されており、この所定の測定ペースは、安定した低速である。

別の態様では、開示される技術は、外科手術を行うためのロボット外科用システムを含み、本システムは、エンドエフェクタを備えるロボットアームと、ロボットアームの制御された移動及びエンドエフェクタの位置決めのためのアクチュエータと、プロセッサ及びそれに命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体とを含み、この命令は、実行されると、プロセッサに、骨格構造の所望の曲率及び外科的処置中の患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置に少なくとも部分的に基づいて、術中に埋め込み可能なロッドの曲げを調整して成形されたロッドを生成させる。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、エンドエフェクタを位置決めさせ、これによってロッドを曲げ加工装置に対して所定の位置に位置決めさせ、信号を曲げ装置に送らせ、その結果、曲げ加工装置にロッドを曲げさせる。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、エンドエフェクタを位置決めさせ、信号を曲げ装置に送らせ、それにより、曲げ加工装置にロッドを曲げさせ、成形されたロッドを作り出させる。

ある特定の実施形態では、この命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサが、患者の骨格構造の所望の曲率を受け取らせ（例えば、決定させ）、外科的処置中に、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置を決定させ（例えば、２つ以上のねじのそれぞれの位置が、各ねじの理想的な位置とは異なる場合に、例えば位置指示デバイス及びナビゲーションシステムを使用して）、かつ骨格構造の所望の曲率及び外科的処置中に患者内に設置された２つ以上のねじの位置に少なくとも部分的に基づいて、埋め込み可能なロッドの所望の曲率を術中に決定させる（例えば、２つ以上のねじの頭部の接合で使用するために）。

ある特定の実施形態では、骨格構造の所望の曲率は術前に決定される。

ある特定の実施形態では、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置が、術中に決定される。

ある特定の実施形態では、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置は、ナビゲーションシステム（例えば、ロボット外科用システムとは切り離されているか、またはロボット外科用システムに組み込まれている）を使用して決定される。

ある特定の実施形態では、患者内の２つ以上のねじのそれぞれの位置は、外科的処置中にねじの位置を特定するために、ナビゲーションシステムを備えた位置指示装置を使用して決定される。

ある特定の実施形態では、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、１つ以上の信号を曲げ加工装置に送り、曲げ加工装置にロッドを曲げさせ、成形されたロッドを作り出すことを行うようにさせる。

ある特定の実施形態では、成形されたロッドは、２つ以上のねじを互いに接続するように成形されている。

ある特定の実施形態では、システムは、ロッドを把持するためのロッド固定装置を含む。（例えば、ここでロッドは、例えばロッドを外科医の手で物理的に把持する状態での「接触なしに」ロッド固定部内に設置され得る。）
ある特定の実施形態では、ロッド固定装置は、エンドエフェクタによって保持されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは力及び／またはトルク制御エンドエフェクタである。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、第１の外科用ツールを保持するように構成されている。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、力センサを介してロボットアームに取り付けられたツール保持部を備え、このツール保持部は、第１の外科用ツールを保持するように寸法決め及び成形される。

ある特定の実施形態では、システムは、少なくとも４つの自由度でのユーザによるエンドエフェクタのロボット支援もしくは非支援による位置決め及び／または移動を可能にするように構成されたマニピュレータを含む。

ある特定の実施形態では、システムは、エンドエフェクタを移動及び／または位置決めするために、ユーザの手で把持され得る、エンドエフェクタから延在するハンドルを含む。

ある特定の実施形態では、システムは、ツール保持部によって保持された第１の外科用ツールにユーザによって加えられた力及び／またはトルクを測定するためのロボットアームとツール保持部との間に位置する力センサを含む。

ある特定の実施形態では、システムは、ハンドル上のユーザの手の存在を検出するセンサを含む。

ある特定の実施形態では、ロボット外科用システムは、外科医がエンドエフェクタを手術のためにある位置まで手動で移動させることを許容するように構成されている。

ある特定の実施形態では、システムは、ロッドを曲げるための曲げ加工装置であって、曲げ加工装置が、押し込みダイ、曲げダイ、及びアクチュエータから押し込みダイにエネルギーを伝達し、それにより押し込みダイと曲げダイとの間に位置決めされたロッドを曲げダイの周りで曲げさせる力伝達デバイスを含む曲げ加工装置と、曲げ加工装置をロボット外科用システムに解放可能に固設するための固定装置とを備える。

ある特定の実施形態では、固定装置は、磁気的、電磁気的、及び／または機械的（例えば、レバーデバイスを使用する）である。

ある特定の実施形態では、固定装置は、ロボットの接合面に取り付けるように構成されたプッシュクリップ、プッシュインリベット、ねじリベット、クリップ、及びタブのうちの少なくとも１つを備える。

ある特定の実施形態では、固定装置は、１つ以上のボルトが通過して、１つ以上のボルトを介して曲げ加工装置をロボット外科用システムに固設するように寸法決めされた１つ以上の穴を備える。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは、ラム曲げ加工デバイス、３本ロール曲げ加工デバイス、圧縮曲げ加工デバイス、または回転引き曲げ加工デバイスである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスはラム曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは第１の対向ダイと第２の対向ダイとを備え、曲げダイは半径ブロックである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは３本ロール曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは第１の対向ローラと第２の対向ローラとを備え、曲げダイは曲げローラである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは圧縮曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは静止曲げダイを備え、曲げ加工デバイスはクランプを備え、曲げダイは圧縮ダイである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは回転引き曲げ加工デバイスであり、押し込みダイは静止加圧ダイを備え、曲げ加工デバイスは、クランプ、フォロワスライド、及びワイパダイを備え、曲げダイは回転可能な曲げダイである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、受動曲げ加工モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工デバイスは、押し込みダイに力を加え、それにより押し込みダイと曲げダイとの間に位置決めされたロッドを曲げダイの周りで曲げさせるためのアクチュエータを備える。

ある特定の実施形態では、力伝達デバイスは、アクチュエータから押し込みダイに力を伝達するように配置されている。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、能動曲げ加工モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げモジュールは、ロッドを切断するためのカッターを備える。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、少なくとも部分的に固定モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、可動式カートに解放可能に接続されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、浮動モジュールである。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールは、ロボットアームに解放可能に接続されるように配置されている。

ある特定の実施形態では、アクチュエータは曲げ加工装置から切り離されている。

ある特定の実施形態では、アクチュエータは可動式カートの内部にある。

ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、加圧滅菌可能である。

ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、滅菌可能である。

ある特定の実施形態では、曲げ加工装置は、２インチ〜４インチ、４インチ〜６インチ、６インチ〜８インチ、８インチ〜１２インチ、及び１フィート〜２フィートの長さ、幅、及び高さのうちの少なくとも１つを有する。

ある特定の実施形態では、外科手術は、整形外科手術または脊椎手術である。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、第１の外科用ツールを解放可能に保持するように構成されており、第１の外科用ツールが除去されて、第２の外科用ツールに置き換えられることを可能にする。

ある特定の実施形態では、マニピュレータは、少なくとも６つの自由度でのユーザによるエンドエフェクタのロボット支援または非支援による位置決め及び／または移動を可能にするように構成されており、この６つの自由度は、３つの並進移動度と３つの回転度である。

ある特定の実施形態では、患者の位置は、１つ以上の椎骨に対する空間的関係で定置された１つ以上のマーカの位置である。

ある特定の実施形態では、アクチュエータを制御してエンドエフェクタを移動させることは、アクチュエータを制御して、エンドエフェクタを力及び／またはトルクの適用方向に対応する方向に移動させることを含む。

ある特定の実施形態では、エンドエフェクタは、適用時に所定の測定ペースで移動するように構成されており、所定の最小の力及び／またはトルクを上回ってエンドエフェクタに適用されるユーザの力及び／またはトルクの検出及び所定の測定ペースは、安定した低速である。

本開示の前述ならびに他の目的、態様、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて取られる以下の説明を参照することによって、より明らかになり、より良好に理解されるであろう。
施術室内の例示のロボット外科用システムの図である。 ロッドが曲げられ、脊椎の形状を矯正するために実装し得る方法を示す図である。 脊椎の形状の矯正で使用するためのロッドに適用され得る曲率の図である。 手動でロッドを曲げるときに起こり得る望ましくない特徴部の図である。 受動曲げ加工モジュールの図である。 ロボットシステムのスロットに挿入される前の曲げ加工モジュールの図である。 能動曲げ加工モジュールの図である。 カートの曲げ加工モジュールの図である。 曲げ加工モジュールの曲げ加工ダイを移動させるために必要な力の例示の解析の図である。 固定された曲げ加工モジュールの図である。 浮動モジュールの図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 曲げ加工デバイスの種類の図である。 例示の固定装置の図である。 例示の固定装置の図である。 例示の固定装置の図である。 例示の固定装置の図である。 例示の固定装置の図である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。 ロッドを曲げるための例示のロボット外科用システムの写真である。

本開示の特徴及び利点は、同様の参照符号が、全体にわたって対応する要素を特定する図面と併せて取られるとき、以下に述べる詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同様の参照番号は、概して、同一の、機能的に類似する、及び／または構造的に類似する要素を示す。

図１は、施術室１００内の例示のロボット外科用システムを示す。いくつかの実装では、１人以上の外科医、外科助手、外科技術者、及び／または他の技術者（例えば、１０６ａ〜ｃ）が、ロボット支援外科用システムを使用して患者１０４に対する施術を遂行する。施術室１００において、施術を正確に実行するように、外科医をロボットシステムによってガイドすることができる。これは、ツール（例えば、穿孔機またはねじ）の適切な軌道を確保することを含む、外科用ツールのロボットによる誘導によって達成することができる。いくつかの実装では、外科医は、術前計画をほとんどまたは全く伴わずに、術中に軌道を画定する。本システムは、外科医がツール保持器を物理的に操縦して、外科的処置の重要なステップを遂行するためのツールの適切な整合を安全に達成することを可能にする。力制御モードにおける外科医（または他のオペレータ）によるロボットアームの操作は、外科医の偶発的で軽微な移動を無視する調整された均一な様式でのツールの移動を許容する。外科医は、施術または患者１０４へのツールの挿入に先立って、ツール（例えば、穿孔機またはねじ）の適切な軌道を達成するようにツール保持器を移動させる。ロボットアームが所望の位置に一旦くると、アームが固定されて、所望の軌道を維持する。ツール保持器は、ツールを的確な角度にわたって移動させるか、または該角度でスライドさせることができる安定した安全なガイドとして役立つ。したがって、開示される技術は、外科医に、自身の手術を首尾よく遂行するための信頼できるツール及び技術を提供する。

いくつかの実施形態では、施術は、椎間板切除術、椎間孔拡大術、椎弓切除術、もしくは脊椎固定術などの脊髄手術であり得るか、または膝、肩、臀部、脚部、または足首の手術などの整形外科手術であり得る。いくつかの実装では、外科用ロボットシステムは、外科用ロボット１０２を可動式カート１１４上に含む。図１に示した例における外科用ロボット１０２は、施術台１１２に取り付けられずに、施術台１１２の近くに位置決めることができ、それによって、施術台１１２の周りの外科医に最大の施術領域及び可動性を提供し、施術台１１２の上の乱雑さを低減する。代替の実施形態では、外科用ロボット１０２（またはカート）は、施術台１１２に固設可能である。ある特定の実施形態では、施術台１１２及びカート１１４の両方が共通の基部に固設されて、微震の場合であっても、カートまたは台１１２の互いに対するいかなる移動も防止する。

可動式カート１１４は、施術室１００の中の技術者、看護師、外科医、または任意の他の医療関係者などのユーザ（操作者）１０６ａが、外科的処置の前、間、及び／または後に異なる位置に外科用ロボット１０２を移動させることを許容し得る。可動式カート１０４は、外科用ロボット１０２を施術室１００の中及び外に容易に運搬することを可能にする。例えば、ユーザ１０６ａは、外科用ロボット１０２を保管位置から施術室１００の中に移動させることができる。いくつかの実装では、可動式カート１１４は、車輪、連続追跡推進システムなどの追跡システム、またはカートを転置するための他の類似の可動性システムを含み得る。可動式カート１１４は、操作者（例えば、ユーザー１０６ａ）による可動式カート１１４の運転のための取り付けられたか、または埋設されたハンドルを含み得る。

安全上の理由から、可動式カート１１４は、外科用ロボット１０２で遂行される外科的処置中に使用され得る安定化システムを備えることができる。安定化デバイスは、外科的処置の精度を確保するために、床に対する可動式カート１１４の全体的剛性を増加させる。いくつかの実装では、車輪は、カート１１４が移動することを防止する係止デバイスを含む。機械の電源がオンになると、安定化、制動、及び／または係止デバイスを起動することができる。いくつかの実装では、可動式カート１１４は、複数の安定化、制動、及び／または係止デバイスを含む。いくつかの実装では、安定化デバイスは、電気的起動を伴う電気機械式である。安定化、制動、及び／または係止デバイス（複数可）は、完全に機械的であってもよい。安定化、制動、及び／または係止デバイス（複数可）は、電気的に起動及び非起動化することができる。

いくつかの実装では、外科用ロボット１０２は、可動式カート１１４上に載置されたロボットアームを含む。アクチュエータは、ロボットアームを移動させることができる。ロボットアームは、外科用ツールを保持するように構成された力制御エンドエフェクタを含むことができる。ロボット１０２は、少なくとも４つの自由度（例えば、３つの並進移動度及び３つの回転度の６つの自由度）でエンドエフェクタの位置決め及び／または移動を制御及び／または可能にするように構成することができる。

いくつかの実装では、ロボットアームは、外科用ツールを解除可能に保持するように構成されており、外科用ツールを除去して第２の外科用ツールと置換することを可能にする。本システムは、再登録せずに、またはエンドエフェクタの位置の自動もしくは半自動の再登録によって、外科用ツールを交換することを可能にし得る。

いくつかの実装では、外科用システムは、外科用ロボット１０２と、患者及び外科用ロボット１０２の異なる構成要素の位置を捕捉する追跡検出器１０８（例えば、ナビゲーションシステム）と、例えば、リアルタイムの患者データ及び／またはリアルタイムの外科用ロボットの軌道を表示するディスプレイ画面１１０とを含む。

いくつかの実装では、追跡検出器１０８は、患者１０４及び外科用ロボット１０２の位置を監視する。追跡検出器１０８は、カメラ、ビデオカメラ、赤外線検出器、磁場発生器及び磁気追跡のためのセンサ、または任意の他の動作検出装置であり得る。いくつかの実装では、患者及びロボットの位置に基づいて、ディスプレイ画面１１０は、ロボット１０２のロボットアームのための、その現在の位置から患者の施術部位までの投影軌道及び／または提案軌道を表示する。追跡検出器１０８を使用して患者１０４及びロボットアームの位置を連続的に監視することによって、外科用システムは、更新軌道を計算し、これらの軌道をディスプレイ画面１１０上に視覚的に表示して、外科用ロボットを使用して施術室１００の中の外科医及び／または技術者に通知し、ガイドすることができる。加えて、ある特定の実施形態では、外科用ロボット１０２はまた、その位置を変え、それ自体を、追跡検出器１０８を使用して捕捉されたリアルタイムの患者及びロボットアームの位置から計算された軌道に基づいて、自動的に位置決めることができる。例えば、エンドエフェクタの軌道は、外科的処置中に椎骨及び／または患者１０４の他の部位の移動を説明するためにリアルタイムで自動的に調整することができる。開示された技術で使用され得るか、または開示された技術で使用するために改善された例示のロボット外科用システムは、発明の名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｇｕｉｄａｎｃｅ ｏｆ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌｓ」で、２０１４年４月３０日に出願された、米国特許出願第１４／２６６７６９号に記載されており、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図５は、例えば、その中にアクチュエータがない（例えば、能動部品ない）、受動曲げ加工モジュール５００の図である。具体的には、図５は、ロボット外科用システム５０２及び曲げ加工モジュール５００の一部のクロスカットを示す。曲げ加工モジュール５００は、能動部品（例えば、アクチュエータ）を有しない受動デバイスである。これは、デバイスがオートクレーブ内で容易に滅菌されることを可能にする。モジュールは、リニアアクチュエータ５０６によって移動される曲げ加工要素５０４（すなわち、力伝達デバイス）を収容する。モジュールは、ロボットの内部に（例えば、ロボット外科用システムの可動式カートの内部に）部分的に固定されている。迅速固定装置は、挿入後に所望の位置に自動的に自己固定し、取り外されるために意図的な動作を必要とする。この例では、リニアアクチュエータは、ロボット５０２の可動式カートの内部にある。したがって、ある特定の実施形態では、リニアアクチュエータ５０６は、無菌である必要はない。無菌ドレープ５１２は、通路５１０を含むことができ、曲げ加工モジュール５００がそれを通って延びて、非無菌環境から無菌環境を分離することを可能にする。曲げ加工モジュール５００の一部が無菌環境の内部及び無菌環境の外部にあることを可能にするために本明細書で使用することができる無菌ドレープ５１２及びドレープ通路５１０の種類の例は、発明の名称「Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｄｒａｐｅ ａｎｄ Ａｄａｐｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｖｅｒｉｎｇ ａ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｒｍ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｓｔｅｒｉｌｅ Ｆｉｅｌｄ」で、２０１５年７月２７日に出願された、米国特許出願第１４／６０２，６２７号に記載されており、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図６は、ロボットシステム６０２におけるスロット中に挿入される直前の曲げ加工モジュール６００を示す。ある特定の実施形態では、開示された技術は、曲げ加工モジュール６００を、それがロボット６０２に確実に連結するように、ドレープ６１２を通過させることを可能にするスリーブまたは孔６１０を有する無菌ドレープ６１２を含む。ある特定の実施形態では、ドレープ６１２のスリーブ６１０は、無菌テープを用いて封止される（例えば、スリーブが曲げ加工モジュールの一部の周りに堅く固設されるように）。このテープは、スリーブ６１０を封止するようにスリーブ６１０の周りに巻き付けることができる。いくつかの実装では、スリーブ６１０は、無菌ドレープ６１２の一部である。いくつかの実装では、スリーブ６１０は、ドレープ６１２から切り離され、スリーブ６１０と無菌ドレープ６１２との間の接合面が、無菌接着テープまたは別の無菌接着材料を用いて封止される。

ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュールがロボットに接続されることを可能にする無菌アダプタが、ドレープの開口部の周りでドレープをロボットに固設するために使用される。

無菌アダプタは、使い捨て（例えば、単回使用製品）であってもよい。例えば、新たな無菌アダプタが、毎回の外科的処置に使用されてもよい。いくつかの実装では、無菌アダプタは、剛性または半剛性デバイスである。これは、硬質プラスチック、ポリマー、または複合材料から作製されてもよい。いくつかの実装では、無菌アダプタは、ドレープを外科用ロボットの上に固設して、無菌部位の汚染を防止する。

無菌アダプタは、外科用ロボットアームの接合面上に取り付けるように（例えば、スナップ装着するように）構成された剛性または半剛性のカラー（例えば、環または中空の円筒形構造）を含んでもよい。無菌アダプタは、外科用ロボットアームの一部の上に可撓性ドレープを定位置に（例えば、しわがなく）堅く固設するために、カラーから延在し、外科用ロボットアームの一部にぴったりと一致するように成形された剛性または半剛性の本体を含み得る。

いくつかの実装では、この本体は、ロボット上の接合面に係合する１つ以上のタブ（例えば、３、４、５、６、７、または８つのタブ）である。このタブは、接合面に「カチッと収まり」、無菌アダプタ、したがって無菌ドレープの、ロボット上の容易かつ確実な取り付けを提供する。無菌ドレープは、無菌アダプタに接着または溶接されてもよい（例えば、製造中に）。アダプタ２００は、ドレープがツール保持器及びロボット接合面の上にぴんと延ばされ、ツール保持器のロボットアームに対する繰り返し可能かつ厳密な位置決めを提供することを確実にする。無菌ドレープは、接着または溶接を介して無菌アダプタに連結され得る。いくつかの実装では、無菌ドレープは、無菌アダプタに接着または溶接される。溶接／接着が乾いた後に、無菌アダプタの内部のドレープが延伸される。無菌ドレープは、無菌アダプタの開口部（例えば、曲げ加工モジュールがロボットに接続するために通過する開口部）の上にぴんと伸ばされ得る。無菌アダプタがロボットに取り付けられるとき（例えば、ロボットの接合面にカチッと収まって）、ロボットは、無菌アダプタの開口部の上に延ばされている無菌ドレープによって覆われるであろう。以下に記載されるように、いくつかの実装では、位置決め要素及び締め付けねじは、ツール支持体がロボットアームに適用されるときに、無菌アダプタの開口部を通して突出し、無菌ドレープを継ぎ合わせる。

図７は、能動曲げ加工モジュール７００の図である。能動曲げ加工モジュール７００の無菌性は、ドレープ及び滅菌可能な要素を用いて得ることができる。更に、Ｓａｃｈｓｅｌｎ、ＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄのＭａｘｏｎ Ｍｏｔｏｒ ＡＧからのＥＣ１９ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣモータなどの滅菌可能な電動モータを使用することができる。

能動曲げ加工モジュール７００は、組み込み式のアクチュエータを有する。これは、固定装置７０４を用いて、ロボット７０２に固定される。固定装置７０４は、磁気的、電磁気的、機械的とすることができる（例えば、レバーデバイスを用いる）。ある特定の実施形態では、ロボット７０２（例えば、可動式カート）と曲げ加工モジュール７００との間の強固な固定は必要ない。曲げ加工中に、大きな力及び反応の大部分は、曲げ加工モジュール内で起こり、固定部には伝達されない。ロボットシステムに関しての曲げ加工モジュールの位置決めは、外科用システム（例えば、ロボット外科用システムのコンピュータ及び／またはナビゲーションシステム）によって当然知られているはずである。これは、モジュール７００をカートに対して既知の所定の位置に定置させ（位置決めピン、レールなどを使用して）及び／もしくはナビゲーションマーカ７０８を使用してモジュール７００の位置を特定することによって、またはロボットアームを曲げ加工モジュール７００上の１つ以上の既知の点まで手動で駆動させて、曲げ加工モジュール７００の位置を記録することによって達成され得る。

曲げ加工モジュール７００は、ある特定の実施形態では、接続ケーブルを用いて、ロボット７０２のカートに接続され得る。ある特定の実施形態では、機械的接続を用いて、曲げ加工モジュール７００を作動させる。接続ケーブル７０６は、電力を曲げ加工モジュールアクチュエータに提供し、それらを直接作動させるか、または曲げ加工モジュールの内部電子機器／論理に関連するデータを適切に送信することができる。ある特定の実施形態では、曲げ加工モジュール７００の内部の曲げ加工要素の移動は、ロボットアームの移動と同期化される。

あるいは、図８に示すように、曲げ加工モジュール８００は、上記の図に示した別個のカート８０２上に定置され得る。カートは、上述した固定装置を用いて、ロボット８０２（例えば、ロボット８０２の可動式カート）に固定され得る。曲げ加工モジュール８００の精確な位置（ナビゲーション、ロボット登録）は、曲げ加工モジュール８００の位置に無関係に、上述されたものと同様な方法で決定され得る。カート場の曲げ加工モジュール８００は、同様な目的のために接続ケーブル８０６を使用し得る。図８に示すように、ロッド８１２は、ロボット８０２により保持されて、ロボット８０２により曲げ加工モジュール８００内に挿入されることができ、そのようにして、ロッド８１２を曲げることができる。

図９は、曲げ加工モジュールの曲げ加工ダイを移動させるために必要な力、特に、ロッドの材料に依存する長さの例示の解析の図である。

図１０は、固定曲げ加工モジュール１００２の図である。この例では、曲げ加工モジュール１００２は、ロボット１０００（例えば、可動式カート）に直接固定され及び／または少なくとも部分的に組み込まれている。ロッド固定部１００４は、ロボットアーム１００６がロッド１００８を移動させて、ロッド１００８の曲げ加工モジュール１００２内の位置決めを正確に制御することができるように、ロボットアーム１００６に取り付けられてロッド１００８を把持する。

図１１は、浮動曲げ加工モジュール１１０２の図である。曲げ加工モジュール１１０２は、ロボットアーム１１０６に連結され、ロッド固定部１１０４は、ロボット１１００（例えば、可動式カート）に接続されるか、またはこれに組み込む。ロボットアーム１１０６は、曲げ加工モジュール１１０２を、ロッド１１０８に沿って適切な位置に位置決めし、曲げ加工モジュール１１０２は、これらの位置において起動され、ロッド１１０８を適切な形状に曲げる。

図１２Ａ〜１２Ｈは、様々な種類の曲げ加工デバイスを示している。例えば、曲げ加工モジュールで使用される曲げ加工デバイスは、図１２Ａ〜１２Ｄにそれぞれ示した、圧縮曲げ加工デバイス、回転引き曲げ加工デバイス、ラム曲げ加工デバイス、または３本ロール曲げ加工デバイスであってもよい。

図１２Ａに示すように、圧縮曲げ加工は、固定曲げ加工ダイ１２４２と、ロッド１２０２の各端部にあるクランプ１２４４及び１２４６とを利用する。クランプのうちの１つ（例えば、１２４６）は移動され、これによって、ロッド１２０２が曲げ加工ダイ１２４２の周りで曲がるように押し込む（例えば、最大１８０度まで）。ある特定の実施形態では、圧縮曲げ加工モジュールは、押し出し品を同時に曲げ、ねじり、及び持ち上げて、特有な形状を作り出すことができる。

図１２Ｂに示すように、回転引き曲げ加工は、静止したまたは摺動する加圧ダイ１２２０及び締め付けブロック１２２２を利用して、ロッド１２０２を定置に保持する。丸い曲げ加工ダイ１２２４は回転し（例えば、最大で９０度まで）、その結果、それが回転するに連れてロッド１２０２を曲げる。この方法を用いて、ロッド１２０２は、一度に１つの半径を曲げることができる。丸い曲げ加工ダイ１２２４は、水力で作動することができる。ロッド１２０２のしわ形成または誤成形を防止するように、回転式ダイ１２２４を把持するために、マンドレルまたは他の構成要素を組み込むことができる。ワイパダイ１２２６は、加工対象物からわずかに平行から外れて角度を付けられ、ダイの縁部が、チューブの内半径の接点の直前で、チューブと完全に接触することを確実にする。

図１２Ｃに示すように、ラム曲げ加工は、ラム１２１０を用いて、ロッド１２０２を加圧／曲げ加工ダイの上で押し込む。押し込みダイ１２１０は、ロッド１２０２を加圧ダイ１２１２ａ〜ｂ上で押して、ロッド１２０２を所望の曲げ形態に押し込む。

図１２Ｄに示すように、３本ロール曲げ加工は、ロッド１２０２を、三角形上に定置された３本の異なるロール１２３２ａ〜ｃの周りで押す。ロール１２３２ａ〜ｃは、正確な角度を形成するように、最大３６０度の回転まで調整され、これは水平または垂直に転がることができる。ロッド１２０２は、それがローラ１２３２ａ〜ｃを横断すると、湾曲して曲がる。ある特定の実施形態では、ローラのうちの２本（例えば、１２３２ａ及び１２３２ｃ）は固定されており、第３のローラ（例えば、１２３２ｂ）は、移動して曲げ半径を変化させることができるパワーローラである。

図１２Ｅ〜１２Ｈは、追加の曲げ加工モジュールを示す。ロッド１２０２は、曲げ加工前に曲げ加工モジュールを１２５０通して延在するものが示され、屈曲部は、曲げ加工後のものが示され、１２５２とラベル付けされている。押し込みダイ１２５４は、ロッドに力を加え、それによって、ロッドを曲げるために用いられる。矢印は、図示された例において加えられ得る力の方向を示す。

図１３は、例示のロッド工程装置１３００の図である。ロッド工程装置１３００は、ある特定の実施形態において、ロッド１３０２を確実に保持するために使用される。ロッド固定装置１３００は、ロボットに取り付けられ、かつロボットに組み込まれ得る。ある特定の実施形態では、ロッド固定装置１３００は、可動式カートに解放可能に固設される。ある特定の実施形態では、ロッド固定装置１３００は、ロボットアームに解放可能に固設される。アームは、ロッド１３０２が所望の形状に曲げられるように、ロッド固定装置１３００、したがって、その中に固設されたロッド１３０２を、適切な位置まで移動させることができる。これは、曲げ加工デバイスが、単純にロッド１３０２を曲げる簡単なデバイスであることを可能にする。ロッド１３０２をどこでまたどのように曲げるかの決定は、曲げ加工モジュールそれ自体の外部で行うことができ、ロボットアームは、ロッド１３０２を定置させ、曲げ加工モジュールを起動させて、適切に成形されたロッド１３０２を作成することができる。図１４Ａ〜１４Ｄは、例示のロッド固定装置１４００、具体的には、ロッド固定装置１４００が、それによってロッド１４０２を確実に保持するデバイスを示す。

図１５は、曲げ加工モジュールを備える例示のロボット外科用システムの写真である。この写真で示すように、ロッド固定部は、ロボットアームに取り付けられ、曲げ加工モジュールは可動式カートに取り付けられている。他の配向及び／または接続点も同様に利用可能である。例えば、ロッド固定部は、可動式カートに固設されてもよく、曲げ加工モジュールは、ロボットアームに固設されてもよい。

図１６は、接触なしに（ユーザの手で触れることなく）ロボットアーム上のロッド固定部に挿入されるロッドの写真である。この例では、ロッドは、プライヤーを用いてロッド固定部内に挿入される。

ロッドをロッド固定部に挿入した後に、図１７に示すように、ロッド固定部は、きつく締められ、ロッドをその中に固設する。この例では、２つのボルトが締められて、ロッドをその中に固設する。他の例では、より多くの、またはより少ないボルトが使用されるか、または他の把持デバイスが使用される。

図１８は、ロッドを曲げることができるように、ロッドを曲げ加工モジュールに移動させているロボット外科用システムの写真である。図１９では、ロボット外科用システムは、ロッドを曲げ加工モジュールに挿入させて、それを曲げることができるように適切な位置に進められている。図２０は、ロッドを曲げている曲げ加工モジュールの写真である。ロボット外科用システムは、図２０〜２３に示すように、ロッドを前進させて、ロッドを曲げ、所望の成形されたロッドが作り出されるまで、このプロセスを繰り返す。例えば、ロボットアームは、ロッドを曲げモジュール内に決められた距離で前進させて、曲げ加工モジュールがロッドを曲げ、次いでロボットアームがロッドを第２の距離で前進させる。これは、所望の成形されたロッドが作り出されるまで続く。曲げ加工モジュールによるロッドの切断は自動式とすることができる。

ロッドが所望の形状に曲げられた後に、ロッドは切断される。図２４に示すように、ロッドは手動で切断することができる。ある特定の実施形態では、切断デバイスは曲げ加工モジュール内に組み込まれている。いくつかの実装では、ロッドを切断する代わりに、図２５に示すように、ロッドを取り外すことができるように、ロッド固定部が緩められる。ロッドが切断されるか、またはロッド固定部が緩められた後に、図２６に示すように、ロッドを取り外すことができる。

図２７は、平滑な屈曲部を提供するために、開示された技術を用いるロッド曲げの写真である。図２８は、開示された技術を用いるロッド曲げの図である。図２８に示すように、開示された技術は、ＣｏＣｒ＋などの強靭な材料であっても、小さい曲げ半径を有するロッド曲げを提供するために使用することができる。図２９は、三次元湾曲部を有するロッドを製造するために、開示された技術を使用するロッド曲げの図である。

本明細書に記載されるシステム及び方法の構造、機能ならびに装置を考慮して、いくつかの実装では、ロボット外科用システムを用いて外科手術を実行するためのシステム及び方法が提供される。ロボット外科用システムを支援するための方法及び装置のある特定の実装を説明したが、本開示の概念を組み込んだ他の実装が使用され得ることがここで当業者に明らかになるであろう。したがって、本開示は、ある特定の実装に限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ限定されるべきである。

本発明の様々な記載された実施形態は、技術的に不適合な場合を除き、１つ以上の他の実施形態と併せて使用されてもよい。

装置及びシステムが特定の構成要素を有する、含む、または備えるものとして記載されるか、またはプロセス及び方法が特定のステップを有する、含む、または備えるものとして記載される説明の中で、列挙された構成要素から本質的になるかまたは該構成要素からなる本発明の装置及びシステムが存在し、ならびに列挙された処理ステップから本質的になるかまたは該処理ステップからなる開示された技術によるプロセス及び方法が存在することが更に企図される。

ステップの順序またはある特定の活動を遂行するための順序は、開示された技術が動作可能なままである限り、重要でないことを理解されたい。更に、２つ以上のステップまたは活動を同時に実施することができる。

Claims (12)

1. 外科用ロッドの術中の曲げ加工のための機械であって、
   前記機械は、
   外科用ロッドを曲げ加工するための曲げ加工デバイスであって、
   押し込みダイと、
   曲げダイと、
   アクチュエータから前記押し込みダイにエネルギーを伝達し、それにより前記押し込みダイと前記曲げダイとの間に位置決めされた外科用ロッドを前記曲げダイの周りで曲げさせる力伝達デバイスと、を備える、曲げ加工デバイスと、
   前記曲げ加工デバイスを、ロボットアーム及びロボットを含むロボット外科用システムの位置に解放可能に固設するように構成された固定装置と、を備え、
   前記曲げ加工デバイスは、ロボットアームに解放可能に接続されるように配置されている、機械。
2. 前記固定装置が、磁気的、電磁気的、及び／または機械的である、請求項１に記載の機械。
3. 前記固定装置が、前記ロボットの接合面に取り付けるように構成されたプッシュクリップ、プッシュインリベット、ねじリベット、クリップ、及びタブのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の機械。
4. 前記固定装置が、１つ以上のボルトが通過して、前記１つ以上のボルトを介して前記曲げ加工デバイスを前記ロボット外科用システムに固設するように寸法決めされた１つ以上の穴を備える、請求項１に記載の機械。
5. 前記曲げ加工デバイスが、ラム曲げ加工デバイス、３本ロール曲げ加工デバイス、圧縮曲げ加工デバイス、または回転引き曲げ加工デバイスである、請求項１に記載の機械。
6. 前記曲げ加工デバイスがラム曲げ加工デバイスであり、前記押し込みダイが第１の対向ダイと第２の対向ダイとを備え、前記曲げダイが半径ブロックである、請求項１に記載の機械。
7. 前記曲げ加工デバイスが３本ロール曲げ加工デバイスであり、前記押し込みダイが第１の対向ローラと第２の対向ローラとを備え、前記曲げダイが曲げローラである、請求項１に記載の機械。
8. 前記曲げ加工デバイスが圧縮曲げ加工デバイスであり、前記押し込みダイが静止曲げダイを備え、前記曲げ加工デバイスがクランプを備え、前記曲げダイが圧縮ダイである、請求項１に記載の機械。
9. 前記曲げ加工デバイスが回転引き曲げ加工デバイスであり、前記押し込みダイが静止加圧ダイを備え、前記曲げ加工デバイスが、クランプ、フォロワダイ、及びワイパダイを備え、前記曲げダイが回転可能な曲げダイである、請求項１に記載の機械。
10. 前記曲げ加工デバイスが、受動曲げ加工デバイスであり、前記受動曲げ加工デバイスは、アクチュエータを使用せずに作動する、請求項１に記載の機械。
11. 前記曲げ加工デバイスが、前記押し込みダイに力を加え、それにより前記押し込みダイと前記曲げダイとの間に位置決めされたロッドを前記曲げダイの周りで曲げさせるためのアクチュエータを備える、請求項１に記載の機械。
12. 前記力伝達デバイスが、アクチュエータから前記押し込みダイに力を伝達するように配置されている、請求項１１に記載の機械。

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