(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具軸（５１２）を有する手術器具（５００）を有し、前記器具軸（５１２）の近位端が患者（１８）の身体開口部（８０２）を通じて装置（１２）の座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標（ｘZ，ｙZ，ｚZ）によって定義された目標領域（３０）に通過可能である器具ユニット（３００）と、
光束（６１２）として光を放射する位置調整デバイス（６００，７００）と、
前記位置調整デバイス（６００，７００）又は前記器具ユニット（３００）が任意に接続可能である、マニプレータアーム（１６）の少なくとも１つの連結ユニット（１００）と、
制御ユニット（４０，４６）と、
を含み、
前記連結ユニット（１００）に前記位置調整デバイス（６００，７００）を接続する時に、前記位置調整デバイス（６００，７００）によって放射された前記光束（６１２）の中心軸（６１４）の位置が前記位置調整デバイス（６００，７００）の代わりに前記連結ユニット（１００）に接続された前記器具ユニット（３００）の前記器具軸（５１２）の長手軸（５１０）の位置に対応し、
前記制御ユニット（４０，４６）は、
前記位置調整デバイス（６００，７００）が前記連結ユニット（１００）に接続された時に、前記中心軸（６１４）に垂直であり、前記中心軸（６１４）と前記座標（ｘZ，ｙZ，ｚZ）によって定義された前記目標領域（３０）との間の距離ベクトル（Ｖ）を測定し、
測定された前記距離ベクトル（Ｖ）の量が第１の設定値を有するか、及び／又は前記第１の設定値未満に下がる時に第１の制御情報を生成し、
前記第１の制御情報に依存して信号を出力する出力ユニット（４１，４７，６２６，７０６）を含む
ことを特徴とするロボット支援手術のための装置。
【請求項２】
前記制御ユニット（４０，４６）は、測定された前記距離ベクトル（Ｖ）の量が第２の設定値を有するか、及び／又は前記第２の設定値未満に下がる時に少なくとも第２の制御情報を生成し、
前記出力ユニット（４１，４７，６２６，７０６）は、信号を出力する
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置（１２）の前記出力ユニット（４１，４７）及び／又は前記位置調整デバイス（６００，７００）の前記出力ユニット（６２６，７０６）は、前記第１の制御情報に基づいて第１の音響信号及び／又は第１の光信号を出力し、及び／又は前記出力ユニット（４１，４７，６２６，７０６）は、前記第２の制御情報に基づいて第２の音響信号及び／又は第２の光信号を出力する
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御ユニット（４０，４６）は、生成された前記第１の制御情報及び／又は生成された前記第２の制御情報を前記位置調整デバイス（６００，７００）に送信する
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の音響信号は、上昇トーン及び下降トーン又は第１の反復率を有するトーンシーケンスであり、前記第２の音響信号は、連続トーンである
請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の光信号は、第１の点滅率を有する点滅光信号であり、前記第２の光信号は、第２の点滅率（例えば、ゼロ）を有する点滅光信号である
請求項３乃至５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記位置調整デバイス（６００，７００）は、前記第１の光信号を生成するために第１の波長を有する光を放射し、前記第２の光信号の生成のために前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を放射する
請求項３乃至６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記光束（６１２）によって前記第１の光信号及び／又は前記第２の光信号を生成するために、十字線及び／又は前記中心軸（６１４）の周囲に同心的に配置された少なくとも１つの円の画像が前記患者（１８）の意図された領域、又は既存の身体開口部（８０２）の領域に生成される
請求項３乃至７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記位置調整デバイス（６００，７００）は、前記第１の光信号及び／又は前記第１の音響信号及び／又は前記第２の光信号及び／又は前記第２の音響信号を生成するための信号生成ユニット（６２６，７０６）にエネルギを供給するためにエネルギ源（７０２）を有する
請求項３乃至８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
ロボット支援手術のための装置の座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるマニプレータアーム（１６）の位置調整を支援するための位置調整デバイスであって、
前記位置調整デバイス（６００，７００）は、器具ユニット（３００）の代わりにマニプレータアーム（１６）の連結ユニット（１００）に接続可能であり、
光束（６１２）として光を放射する光源（６１０）を有し、前記連結ユニット（１００）に接続された前記位置調整デバイス（６００，７００）の前記光源（６１０）によって放射された前記光束（６１２）の中心軸（６１４）の位置が前記連結ユニット（１００）に接続された前記器具ユニット（３００）の手術器具（５００）の器具軸（５１２）の長手軸（５１０）の位置に対応し、
前記中心軸（６１４）に垂直であり、前記中心軸（６１４）と座標（ｘZ，ｙZ，ｚZ）によって定義された目標領域（３０）との間の測定された距離ベクトル（Ｖ）の量が設定値を有するか、又は前記設定値未満に下がったことを示す第１の制御情報を受信するための前記装置の制御ユニットに対してインタフェースを有する電子回路（７０４）を有し、 前記電子回路（７０４）は、前記第１の制御情報に依存して信号を出力する出力ユニット（７０６）を含む
ことを特徴とする位置調整デバイス。
【請求項１１】
前記電子回路（７０４）の前記インタフェースは、更に、前記中心軸（６１４）に垂直であり、前記中心軸（６１４）と前記座標（ｘZ，ｙZ，ｚZ）によって定義された前記目標領域（３０）との間の測定された前記距離ベクトル（Ｖ）の量が第２の設定値を有するか、又は前記第２の設定値未満に下がったことを示す第２の制御情報を受信する役割を果たす
請求項１０に記載の位置調整デバイス。
【請求項１２】
前記目標領域は、目標手術領域（３０）、目標手術領域（３０）の中央（３１）、又は別の手術器具（９００）の位置によって定義される
請求項１乃至９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記目標領域は、目標手術領域（３０）、目標手術領域（３０）の中央（３１）、又は別の手術器具（９００）の位置によって定義される
請求項１０又は１１に記載の位置調整デバイス。
【請求項１４】
前記目標領域は、前記患者（１８）の身体に少なくとも部分的に挿入された内視鏡（９００）又は目標手術領域（３０）の少なくとも詳細な画像を取り込むための別の画像処理システムの画像化光学系の光軸及び／又は焦点（９１６）によって定義される
請求項１乃至９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記目標領域は、前記患者（１８）の身体に少なくとも部分的に挿入された内視鏡（９００）又は目標手術領域（３０）の少なくとも詳細な画像を取り込むための別の画像処理システムの画像化光学系の光軸及び／又は焦点（９１６）によって定義される
請求項１０又は１１に記載の位置調整デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット支援手術のための装置の座標系においてマニプレータアームを位置調整することを支援するための位置調整デバイス（又は位置調整支援）並びにロボット支援手術のための装置及び方法に関する。装置は、器具軸を有する手術器具を含む器具ユニットを有する。器具軸の近位端は、患者の身体開口部を通して目標領域に通過可能である。器具ユニットは、装置のマニプレータアームに接続可能である。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲手術においては、ロボット支援システム又は一般にロボット支援手術のための装置とも指称される俗に言うテレマニプレータシステムは、漸増的に使用されている。ロボット支援手術のための装置によって、手術器具は、それらの位置と方向とがユーザ入力に基づいて制御される。手術器具は、更に、手術器具の所望の動作と共に手術器具のアクティブな位置調整と方向調整とを実現することができるように、機械的、電気的、及び／又は光学的にテレマニプレータシステムに連結される。このために、手術器具は、エンドエフェクタを有する器具の他にも、操作される内視鏡と、連結ユニットとして設計される連結インタフェースを有すると共に殺菌ユニットとも指称される医療装置と、を含む。ロボット支援手術のための装置は、更に、連結ユニットが提供される近位端に、少なくとも１つのマニプレータアームを有し、殺菌ユニットは、マニプレータアームと手術器具との間の機械的、電気的、及び／又は光学的連結を可能にするためにマニプレータアームに接続可能である。
【０００３】
マニプレータアームとマニプレータアームの連結ユニットとが無殺菌であると共に手術器具が殺菌である装置が知られている。殺菌手術現場は、殺菌カバーによってテレマニプレータシステムの無殺菌エレメントに対して保護される。この殺菌カバーは、マニプレータアームの連結ユニットと手術器具の殺菌ユニットとの間に提供される殺菌ロックを含む。そのような殺菌ロックは、マニプレータアームから器具ユニットの殺菌ユニットを分離した後にマニプレータアームの連結ユニットの無殺菌連結エレメントの殺菌カバーを可能にする。そのような殺菌ロックを有する配置は、例えば、独国特許出願第１０２０１４１１７４０７．０号明細書と独国特許出願第１０２０１４１１７４０８．９号明細書によって知られている。
【０００４】
更に、無殺菌マニプレータアームが殺菌ドレープによって保護されるテレマニプレータシステムが米国特許第７６６６１９１号明細書によって知られている。マニプレータアームの連結ユニットは、殺菌ドレープに統合される殺菌アダプタの第１の側に連結される４つの回転アクチュエータを含む。この殺菌アダプタは、マニプレータアームの連結ユニットと手術器具の殺菌ユニットとの間を相互に連結する、４つの統合される回転自在にマウントされる伝達手段を含む。
【０００５】
画像化法によって患者の身体のデータセットを作成すると共にそれを座標系に描写することが独国特許出願第１０２４２９５３号明細書によって知られている。更に、１つの面に存在しない３つの基準点が座標系に関連付けられる。
【０００６】
ロボット支援手術のために既知の装置を設定する時に、手術台に横たわる患者のために手術器具の入口点が決定され、それに基づいて、マニプレータアームに連結されると共に器具先端を有する手術器具が決定された入口点に対して方向調整される。目標領域に対する器具の方向調整は、ユーザによって彼又は彼女の豊富な経験に基づいて行われる。技術的な監視又は目標領域に対する手術器具のマニプレータアームの方向調整の可能性のある管理は、技術的現状において提供されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、計画される目標領域に対して内視鏡を含む手術器具を簡単に方向調整することが可能であるロボット支援手術のための装置及び方法を規定することを目的とする。更に、ロボット支援手術のための装置のマニプレータアームの位置調整を支援するための位置調整デバイスが規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴を有する装置、各独立項の特徴を有する方法、位置調整デバイスによって解決される。本発明の更なる実施の形態は、従属項において規定される。
【０００９】
ロボット支援手術のための創造性のある装置は、手術器具を含む器具ユニットを有し、その近位端は、患者の身体開口部を通して装置の座標系の座標によって定義された目標領域に通過可能である。更に、装置は、光束として光を放射する位置調整デバイスを含む。装置は、位置調整デバイス又は器具ユニットが任意に接続可能である少なくとも１つのマニプレータアームを含む。マニプレータアームに位置調整デバイスを接続する時に、位置調整デバイスによって放射された光束の中心軸の位置は、位置調整デバイスの代わりにマニプレータアームに接続される器具ユニットの器具軸の長手軸の位置に対応する。装置は、位置調整デバイスがマニプレータアームに接続される時に、中心軸に垂直であり、中心軸と座標によって定義された目標領域との間の距離ベクトルを測定し、距離ベクトルの測定量が第１の設定値を有するか、及び／又はそれ未満に下がる時に、第１の制御情報を生成し、好ましくは、出力する制御ユニットを含む。
【００１０】
そのようなロボット支援手術のための装置によって、位置調整デバイスの代わりにマニプレータアームに接続される器具ユニットが装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘZ，ｙZ，ｚZによって定義された目標領域と手術される患者の身体の計画された入口点とに対して適切な位置に存在するように、位置調整デバイスによってマニプレータアームを簡単に位置調整することができる。位置は、特に、器具ユニットの手術器具の器具軸の長手軸の位置と方向とを含む。
【００１１】
その結果として、患者の手術に先立ってロボット支援手術のための装置のマニプレータアームを簡単に方向調整することが可能である。これは、マニプレータアームの位置調整と方向調整とを医師によって行う必要は無く、適切なスタッフによって行うことができることを可能にする。医師は、位置調整デバイスによって位置調整された器具ユニットの位置をチェックするための役割のみを担う。本発明の意味における手術器具は、特に、ロッド内視鏡等の内視鏡又はエンドエフェクタを有する手術器具である。
【００１２】
距離ベクトルの測定量が第２の設定値を有するか、又はそれ未満に下がる時は常に、制御ユニットが少なくとも第２の制御情報を生成し、好ましくは、出力する場合に有利である。第２の制御情報によって、目標領域に対する器具ユニットの器具軸の長手軸の位置の適切な方向を示すことができる。
【００１３】
好ましくは、光束の中心軸又は手術器具の長手軸が目標領域を貫くように、第２の設定値は、ゼロであるか、又はゼロに近い値である。その結果として、空間におけるマニプレータアームの位置に対する特に簡単な位置調整と手術器具の長手軸に対するマニプレータアームの方向調整とが可能である。
【００１４】
垂直の距離ベクトルの測定量は、好ましくは、中心軸と目標領域との間の最短の垂直の距離ベクトルの量である。
【００１５】
更に、生成された第１の制御情報と生成された第２の制御情報とを制御ユニットが位置調整デバイスに伝送する場合に有利である。このように、制御情報を更に処理することができると共に位置調整デバイスに出力することができる。
【００１６】
更に、装置及び／又は位置調整デバイスが、第１の制御情報に基づいて第１の音響信号及び／又は第１の光信号を出力し、及び／又は第２の制御情報に基づいて第２の音響信号又は第２の光信号のみを出力する出力装置を有する場合に有利である。光信号及び／又は音響信号によって、マニプレータアームの適切な位置調整が手術に先立って簡単な方法で支援されるように、マニプレータアームに接続された位置調整デバイスの適切な方向と修正を待っている方向とをユーザに簡単に通知することができる。第１の光信号及び／又は第２の光信号は、位置調整デバイスによって放射された光束によって、特に、光束によって放射された光の波長スペクトルの波長の変化によって、光束の形状の形態／変化によって、及び／又は光パルスの出力又は周波数の変化及び／又は光パルスの時間によって出力することができる。
【００１７】
更に、第１の音響信号が上昇トーン及び下降トーン又は第１の反復率を有するトーンシーケンスである場合、及び第２の音響信号が連続トーンである場合に有利である。トーンシーケンスは、好ましくは、幾つかの同一のトーンを含む。反復率は、反復率を通じて目標領域からの距離に関しての概算又は増加についてユーザに音響的に通知されるように、距離ベクトルの測定量の減少と共に増加することができる。
【００１８】
音響信号は、制御パネル又は位置調整デバイスの制御ユニットにおいて出力することができる。
【００１９】
代わりに又は更に、第１の光信号が第１の点滅率を有する点滅光信号であると共に第２の光信号が連続光信号であることができる。ここで、第１の光信号の光と第２の光信号の光は、同一の波長又は同一の波長スペクトルを有することができる。点滅信号は、特に、パルス光線によって生成される。連続光信号は、好ましくは、連続的な光線によって生成される。点滅率は、目標領域に対する距離ベクトルの量の減少と共に増加し、目標領域に対する距離ベクトルの量の増加と共に低下することができる。光信号は、制御パネル又は位置調整デバイスの制御ユニットにおいて出力することができる。
【００２０】
代わりに又は更に、位置調整デバイスが、第１の光信号を生成するために、第１の波長を有する光を放射し、第２の光信号を生成するために、第１の波長と異なる第２の波長を有する光を放射する場合に有利である。光信号を生成するために、可視領域の波長を有する光が使用される。好ましくは、第１の波長の光が赤色光であり、第２の波長の光が緑色光である。このように、ユーザは、光信号によって簡単に直観的に知覚することができるマニプレータアームの位置と方向とに関しての情報を得る。光信号は、制御パネル又は位置調整デバイスの制御ユニットにおいて出力することができる。
【００２１】
第１の光信号及び／又は第２の光信号を生成するために、位置調整デバイスが光束を放射するユニットを装備し、それによって、十字線及び／又は光束の中心軸の周囲に同心的に配置される少なくとも１つの円が投影領域において画像化される場合に特に有利である。投影領域は、患者の身体表面又は患者の身体に既に挿入されたトロカールであることができる。このように、既存の又は意図された、特に、患者の身体に手術器具を挿入するために既に印を付けられた入口点に対して光ビームを方向調整することが簡単に可能である。十字線及び／又は同心的に配置された円を、この所望の入口点に対して容易に方向調整することができる。
【００２２】
ここで、第１の光信号及び／又は第２の光信号を生成するための光ビームが１５°と３５°との間の範囲の角度で放射される場合に有利である。その結果として、患者の表面に又は患者の身体に挿入されたトロカールに光信号を投影するための適切な結像領域を簡単に形成することが可能である。第１の光信号及び／又は第２の光信号を生成するための光束によって、光束の中心軸の周囲に同心的に配置された幾つかの円の画像化が行われ、好ましくは、円が合計発射角に対して同一の角距離を有する場合に特に有利である。好ましくは、各円の間の距離角度アルファ（ｋ）の量は、以下の方程式によってもたらされる：  アルファ（ｋ）＝アルファ（ｇ）／（２＊ｉ）
ここで、アルファ（ｇ）が合計発射角であると共にｉが円の数である。
【００２３】
５つの円の場合は、相互に対する円の角距離アルファ（ｋ）は、２８．２°の合計発射角が与えられた２．８２°である。
【００２４】
更に、位置調整デバイスが、第１の光信号及び／又は第２の光信号を生成するための、及び／又は第１の音響信号及び／又は第２の音響信号を生成するための信号生成ユニットを供給するためのエネルギ源を有する場合に有利である。信号生成ユニットは、電子回路の一部であることができる。その結果として、位置調整デバイスによってマニプレータアームを位置調整するために必要とされる情報は、位置調整デバイスによって簡単且つ直接に出力することができ、その結果として、その簡単且つ小型な構造が可能である。
【００２５】
エネルギ供給ユニットは、電池、アキュムレータ、キャパシタ、又はマニプレータアームの連結ユニットから位置調整デバイスまでの無線エネルギ伝送のための配置であることができる。エネルギ供給ユニットは、マニプレータアームの連結ユニット側にＲＦＩＤ読取及び／又は書込ユニットを含むことができ、それによって位置調整デバイスのＲＦＩＤ配置にエネルギが供給されると共にＲＦＩＤ読取及び／又は書込ユニットと位置調整デバイスとの間のデータ伝送が可能である。代わりに又は更に、無線エネルギ供給のための先行技術において一般に知られているように、エネルギ伝送のためにコイル配置を使用することができる。
【００２６】
更に、制御ユニットの制御信号及び／又は更なる情報が、光インタフェースを通じて光学的に又は電気接点を通じた固定有線接続を通じて、無線データ伝送によって無線方式で位置調整デバイスに伝送可能である場合に有利である。
【００２７】
このために、位置調整デバイスは、ＲＦＩＤトランスポンダを有することができ、情報は、レジスタ又はＲＦＩＤトランスポンダのメモリに書き込まれる。第１の制御情報と第２の制御情報は、マニプレータアームの連結ユニットのＲＦＩＤ読取及び／又は書込ユニットによってＲＦＩＤトランスポンダに伝送することができる。第１の光信号及び／又は第２の光信号を生成するために、位置調整デバイスは、好ましくは、光源を含み、特に、光源は、少なくとも１つのレーザ光源、少なくとも１つの単色のＬＥＤ光源、又は多色のＬＥＤ光源を含み、ＬＥＤ光源は、少なくとも２つのＬＥＤを含み、ＬＥＤは、異なる波長を有する光を放射し、少なくとも光バルブは、カラーフィルタを有するか、又は有さない。このように、光束を放射するための光は、位置調整デバイスにおいて簡単に生成することができる。
【００２８】
エネルギ及び／又はデータ伝送は、電気接点及び／又は無線を通じて、及び／又は位置調整デバイスと連結ユニットとの間の光インタフェースを通じて二方向で行うことができる。
【００２９】
更に、位置調整デバイスと器具ユニットの両方が、マニプレータアームの連結ユニットに接続された殺菌ロックを通じてマニプレータアームに接続可能である場合に有利である。この殺菌ロックを通じて、殺菌領域からの無殺菌連結ユニットの殺菌分離を行うことができる。殺菌ロックに器具ユニットの殺菌ユニットを連結する時に、殺菌ユニットと連結ユニットのエレメントの間の直接接続を確立することができるように、殺菌ロックの殺菌フラップは、好ましくは、開放される。殺菌ロックに位置調整デバイスを接続する時に、ロックフラップは開放されるか、又は閉鎖され続ける。殺菌ロックから位置調整デバイスを分離した後に、ロックフラップが閉鎖される。好ましくは、殺菌ユニットは、伝達エレメントの間の、特に、連結ユニットと殺菌ユニットとの間の機械的駆動エレメントの直接接続が可能であるように、殺菌ロックに殺菌ユニットを接続する時に開放される殺菌フラップを有する。殺菌ロックから殺菌ユニットを分離した後に、殺菌ユニットの伝達エレメントと連結ユニットの伝達エレメントの両方が殺菌方法で保護されるように、ロックフラップと殺菌フラップの両方が再び閉鎖される。殺菌ユニットを通じて、更に、連結ユニットと位置調整デバイスとの間の電気的接続及び／又は光学的接続を確立することができる。
【００３０】
本発明の第２の態様は、ロボット支援手術のための装置の座標系におけるマニプレータアームの位置調整を支援するための位置調整デバイスに関し、位置調整デバイスは、器具ユニットの代わりにマニプレータアームの連結ユニットに接続可能である。位置調整デバイスは、光束として光を放射する光源を有し、連結ユニットに接続された位置調整デバイスの光源によって放射された光束の中心軸の位置は、連結ユニットに接続された器具ユニットの手術器具の長手軸を有する位置に対応する。更に、位置調整デバイスは、中心軸に垂直であり、座標系の座標ｘZ，ｙZ，ｚZによって定義された目標領域と中心軸の間の距離ベクトルの測定量が第１の設定値を有するか、又はそれ未満に下がることを示す第１の制御情報を受信するためのインタフェースを有する電子回路を有する。そのような位置調整デバイスによって、マニプレータアームは、簡単に測定目標領域に対して位置調整、即ち、対応する位置と方向とにもたらすことができる。電子回路のインタフェースは、好ましくは、装置の制御ユニットを有するインタフェースであり、制御ユニットは、好ましくは、中心軸に垂直であり、座標系の座標ｘZ，ｙZ，ｚZによって定義された目標領域と中心軸との間の距離ベクトルの量を測定し、測定量が第１の設定値を有するか、又はそれ未満に下がるか否かを検査する。検査の結果に依存して、制御ユニットは、第１の制御情報及び／又は第２の制御情報を生成し、それを電子回路にインタフェースを介して送信する。
【００３１】
更に、電子回路のインタフェースは、目標領域の座標ｘZ，ｙZ，ｚZと中心軸との間の距離ベクトルの量が第２の設定値を有するか、又はそれ未満に下がることを示す第２の制御情報を受信する役割を果たすことができる。好ましくは、第２の設定値は、ゼロである。
【００３２】
第３の態様は、ロボット支援手術のための装置の座標系にマニプレータアームを配置する方法に関し、そこにおいて患者の目標領域の座標ｘZ，ｙZ，ｚZが測定される。特に、患者に関する手術の準備において、ロボット支援手術のための装置のマニプレータアームを位置調整するために、位置調整デバイスは、器具ユニットの代わりにマニプレータアームの連結ユニットに接続される。光は、位置調整デバイスによって光束として放射され、連結ユニットに接続された位置調整デバイスによって放射された光束の中心軸の位置は、位置調整デバイスの代わりにマニプレータアームに接続された器具ユニットの手術器具の長手軸の位置に対応する。手術器具の長手軸は、特に、手術器具の器具軸の長手軸である。マニプレータアームに位置調整デバイスを接続する時に、中心軸に垂直であり、中心軸と座標ｘZ，ｙZ，ｚZによって定義された目標領域との間の距離ベクトルの量は、制御ユニットによって測定される。測定量が第１の設定値を有するか、及び／又はそれ未満に下がる時に、第１の光信号及び／又は音響信号が出力される。従って、意図された、特に、既に印付けされた、又は既存の患者の手術中の身体開口部と目標領域の両方を通じて、光束の中心軸又は続く手術器具の長手軸が延びることが保証される。その結果として、特に、手術のためにロボット支援手術のための装置の準備において、マニプレータアームを簡単に直観的に適切に位置調整することが容易に可能である。このために、特別に訓練された医療スタッフ、特に、医師は不要である。
【００３３】
更に、距離ベクトルの測定量が第２の設定値を有するか、又はそれ未満に下がる時は常に、第２の光信号及び／又は音響信号が出力される場合に有利である。好ましくは、この第２の設定値は、ゼロである。
【００３４】
光束の中心軸が、意図された、特に、印付けされた、又は患者の既存の手術中の身体開口部を通じて延びるように、マニプレータアームは、好ましくは、手動で方向調整される。更に、第１の光信号及び／又は音響信号、及び／又は第２の光信号及び／又は音響信号が出力されるように、マニプレータアームが方向調整される。
【００３５】
更に、最初に、光束の中心軸が、意図された、特に、既に印付けされた、又は患者の現存の手術中の身体開口部を通して延びるように、マニプレータアームが方向調整されると共に、第１の光信号及び／又は音響信号、及び／又は第２の光信号及び／又は音響信号が出力される場合に有利である。その結果として、距離ベクトルの測定量が第２の値を有するか、又はそれ未満に下がるまで、簡単にマニプレータアームの更なる方向調整と位置調整とが可能である。
【００３６】
第１のステップにおいて、光束の中心軸が、意図された、又は既存の手術中の患者の身体開口部を通じて延びるように、マニプレータアームが方向調整され、第２のステップにおいて、第２の光信号及び／又は音響信号が出力されるように、制御ユニットによって測定され、意図された、又は既存の手術中の患者の身体開口部を通って延びる中心軸と座標によって定義された目標領域との間の距離が第２の設定距離を有するか、又はそれ未満に下がるように、マニプレータアームが移動される場合に有利である。このために、マニプレータアームは、装置自身によって機械的に又は手動で移動される。同様に、方向調整移動の一部を装置自身によって機械的に行うことができ、方向調整移動の一部をユーザによって手動で行うことができる。
【００３７】
更に、第３のステップにおいて、位置調整デバイスをマニプレータアームから分離することができ、第４のステップにおいて、器具ユニットをマニプレータアームに接続することができる。ここで、第３のステップと第４のステップの両方において、マニプレータアームの位置と方向は、第２のステップにおいて測定された位置と方向のままである。
【００３８】
代わりに、第１のステップにおいて、制御ユニットによって測定され、中心軸と目標領域の座標ｘZ，ｙZ，ｚZとの間の距離ベクトルの量が第２の設定距離を有するか、又はそれ未満に下がるように、マニプレータアームを方向調整することができる。第２のステップにおいて、光束の中心軸が、既存の又は意図された、特に、印付けされた手術中の身体開口部を通して延びると共に、光束の中心軸が目標領域に方向調整され続けるように、マニプレータアームが方向調整される。ここで、マニプレータアームは、第１のステップ及び／又は第２のステップにおいて、装置自身によって機械的に及び／又はユーザによって手動で移動させることができる。
【００３９】
第３のステップにおいて、位置調整デバイスがマニプレータアームから分離され、第４のステップにおいて、器具ユニットがマニプレータアームに接続される場合に特に有利である。第３のステップと第４のステップの実行中において、マニプレータアームの位置と方向は変わらない、即ち、第２のステップ中にもたらされた位置と方向のままである。
【００４０】
独立項と従属項として本発明の目的のために図示された解決策によって、ロボット支援手術のための装置のマニプレータアームの手動及び／又は自動のプレ位置調整による器具ユニットの最適なプレ位置調整を達成することが可能である。本発明によれば、このために、位置調整デバイスは、手術器具を有する現存の器具ユニットの代わりにマニプレータアームの連結ユニットに接続される。ここで、位置調整デバイスは、以下の幾つかの機能を果たす：
【００４１】
１．患者の表面への光束の投影によって、特に、十字線又は同心円等の光学的に認識することができるパターンの投影によって、患者の身体に手術器具を挿入するための意図された、又は既存の身体開口部の位置調整がユーザに示される。光ビーム又はパターンは、マニプレータアームに接続された器具ユニットの手術器具が入り込む患者の身体の位置を示す。この位置に、貫通された手術器具の器具軸を通してトロカールが挿入される。
【００４２】
２．投影された光束の色又はパターンによって、及び／又は音響信号によって、器具ユニットの手術器具の器具軸の延長が目標領域を通過するように、マニプレータアームの連結ユニットによって形成された連結インタフェースの方向調整が行われたか否かを示す情報がユーザに出力される。従って、例えば、緑の十字線は、器具軸の適切な方向調整を示すことができ、赤い十字線は、器具軸の延長又はその長手軸が目標領域を指し示すように、マニプレータ軸に接続される器具ユニットの器具軸の方向が方向調整されていないことを示す。マニプレータアームは、伸縮自在配置の伸縮自在軸の方向において連結ユニットを移動させるための伸縮自在配置を有することができる。伸縮自在配置の拡張中と収縮中に、器具軸がその拡張された長手軸に沿って移動する、即ち、空間における長手軸の位置が一定のままであるように、伸縮自在配置の位置が制御される。
【００４３】
前述の２つの機能の組み合わせによって、ユーザは、位置調整（光ビームは、位置を所望の入口点に投影する）と方向調整（例えば、光束の対応する色、特に、緑、及び／又は音響信号によって）とが同時に上手く設定されたか否かを認識する。この位置において、位置に挿入されたトロカールは、このために、最善の方法で任意に提供されたマニプレータアームの連結インタフェースに接続することができる。如何なる場合も、この位置におけるマニプレータアームは、意図された手術のための最善の初期位置に存在する。
【００４４】
好ましくは、患者の解剖に関連する領域、特に、目標領域は、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Zによって定義される。患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の座標原点は、例えば、背部に位置する前額面と横断面とを有する正中面の交差点において定義される。装置のエレメントの座標ｘ，ｙ，ｚを患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の座標ｘ’，ｙ’，ｚ’に簡単に変換することができるように、患者の座標系の座標は、ロボット支援手術のための装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに固定された既知の関係に存在し、目標領域の座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Z等の患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の座標ｘ’，ｙ’，ｚ’は、装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘZ，ｙZ，ｚZに簡単に変換することができる。
【００４５】
例えば、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’における目標領域の座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Zは、患者の手動測定で測定することができ、例えば、巻尺によって行われる。ここで、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’における目標領域の座標ｘZ，ｙZ，ｚZのセンチメートル単位の測定とこれらの装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘZ，ｙZ，ｚZへの変換は、手術器具を十分に適切に位置調整すると共に方向調整することができるように複合的に十分精度を提供する。代わりに、目標領域の測定は、装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘZ，ｙZ，ｚZにおいて直接に行うことができる。
【００４６】
更に、コンピュータ断層撮影法又は磁気共鳴断層撮影法等の最新の画像化法は、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’における座標とそれに基づいた装置の座標系における座標のより正確な測定を生じさせるデータを提供する。
【００４７】
好ましくは、位置調整デバイスは、軸を有し、その位置と方向は、位置調整デバイスの代わりにマニプレータアームに接続可能な器具ユニットの手術器具の器具軸の位置と方向に対応する。位置調整デバイスの軸は、好ましくは、マニプレータアームの伸縮自在配置の退縮された状態において、軸が位置に挿入されたトロカールに略１ｃｍだけ挿入される長さを有する。この状態においては、マニプレータアームに任意に存在するトロカールホルダをトロカールに接続することができる。伸縮自在配置の退縮された状態においては、軸の近位端は、５ｃｍから３０ｃｍまでの範囲、好ましくは、１０ｃｍから２５ｃｍまでの範囲の距離を有し、及び／又は任意のトロカールホルダのガイドエレメントをその近位端に接触させる。位置調整デバイスによるマニプレータアームの方向調整によって、トロカールホルダは、位置調整デバイスの軸が１ｃｍだけトロカールに挿入される時に、トロカールに接続するために言わば機械的に正確に配置される。
【００４８】
目標領域のプレ動作可能に測定されたデータと組み合わせて、特に、コンピュータ断層撮影法又は磁気共鳴断層撮影法によって、光束の中心軸の延長の位置又は目標領域に対する器具軸の長手軸（器具ユニットのための位置調整デバイスを交換した後）は、ユーザの視野にマウントされた追加のモニタ上の位置調整デバイスによって構成中とドッキング中に図示することができる。このために、好ましくは、器具軸の長手軸に垂直であり、患者のＣＴデータセット及び／又はＭＲＴデータセットによる面が図示される。ＣＴデータセット及び／又はＭＲＴデータセットによる面は、目標手術領域に延びる。従って、ユーザは、意図された手術のためにロボット支援手術のための装置のマニプレータアームを最善の方法で構成することができるように、既存の又は意図された手術中の身体開口部の投影光線と光束の中心軸又は目標領域に対する手術器具の長手軸の間の距離に関しての追加の音響情報と光情報とに加えて、更なる判断ツールを与えられる。ロボット支援手術のための装置は、好ましくは、幾つかの、特に、４つ又は５つのマニプレータアームを有し、好ましくは、１つのマニプレータアームは、内視鏡に接続され、別のマニプレータアームは、手術を行うためのエンドエフェクタを有する手術器具を備えた器具ユニットに接続される。特に、エンドエフェクタを有する手術器具を備えた器具ユニットのために提供されたマニプレータアームは、好ましくは、手術に必要とされる操作を続けて実行するために位置調整デバイスによって連続的に位置調整されると共に方向調整される。マニプレータアームを構成するために関連する目標領域が空間的次元を有するように、目標領域の座標は、好ましくは、空間的領域を示すことができる。同様に、各手術器具のために、個別の目標領域を提供することができ、目標領域は、少なくとも部分的に相互を重複するかもしれない。
【００４９】
位置調整デバイスは、好ましくは、位置調整デバイスを機械的に識別し、手術の殺菌手術現場において、手術における幾つかのマニプレータアームの位置調整のために使用することができる位置調整デバイスの使用を保証し、及び位置調整デバイス及び／又は制御ユニットに制御情報を送信するために、ロボット支援手術のための装置の制御ユニットに、及び／又はロボット支援手術のための装置の制御ユニットから位置調整デバイスに情報を伝達するための送信及び／又は受信ユニットを有する電子回路を含む。
【００５０】
位置調整デバイスは、電子回路にエネルギを供給するために、アキュムレータ又はバッテリ等の自身のエネルギ源を有することができ、或いは、位置調整デバイスは、マニプレータアームの連結ユニットに電気的に接続するための電気接点を有し、及び／又はマニプレータアームの連結ユニットから位置調整デバイスにエネルギを伝達するための連結コイル及び／又はアンテナを含む。
【００５１】
光は、好ましくは、特に、十字線、又は患者の表面又は患者に挿入されたトロカール上の同心円等の所望の光パターンを投影するビーム形成光学系等の投影デバイスによって位置調整デバイスから放射される。
【００５２】
ロボット支援手術のための装置の制御ユニットは、患者の座標系及び／又は装置の座標系における目標領域の座標を入力すると共に記憶し、マニプレータアームのセグメントの位置から挿入される器具の方向調整を計算し、位置調整デバイスの使用を制御し、特に、位置調整デバイスを検出すると共に種々の手術における位置調整デバイスの多重使用から保護し、制御ユニット及び／又は位置調整デバイスにおいて、光源を消灯し、光源の緑色光のみを点灯し、光源の赤色光のみを点灯し、又は光源の白色光のみを点灯し、光源の緑色光のみを点灯し、光源の赤色光のみを点灯する切り替え状態の活性化等の光信号及び／又は音響信号の活性化を制御する役割を果たす。
【００５３】
位置調整デバイスの電子回路は、特に、ＲＦＩＤタグを含むか、又はそれによって形成することができる。
【００５４】
目標領域は、特に、目標手術領域である。代わりに又は更に、目標領域は、目標手術領域の中央点又は別の手術器具の位置に依存する点等の目標点によって定義することができる。別の手術器具がロッド内視鏡等の患者の身体に既に少なくとも部分的に挿入された内視鏡、又は目標手術領域の少なくとも詳細な画像を取り込むための別の画像処理システムである時に、目標領域が内視鏡又は別の画像処理システムの位置に依存する場合に有利である。例えば、目標領域は、内視鏡の光学エレメントの光軸又は別の画像処理システムの光学エレメントの光軸の点によって定義することができる。目標点は、特に、被写界深度の点、例えば、焦点又は焦点と内視鏡の近位端との間の点である。
【００５５】
別の画像処理システムは、特に、不可視光に基づいた光学システム、特に、Ｘ線システム、コンピュータ断層撮影システム、磁気共鳴断層撮影システム、又は別の適切な画像処理システムであることができる。
【００５６】
一般に、患者に向く任意のエレメントの端が近位端として考慮される。一般に、患者から見て外方に向く任意のエレメントの端が末端として考慮される。
【００５７】
更なる特徴と利点は、添付された図面に関連する実施の形態に基づいて本発明についてより詳細に説明する以下の明細書からもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、夫々に１つの器具ユニットを接続することができる４つのマニプレータアームを有するマニプレータを含むロボット支援手術のためのシステムの概略側面図を示す。
【図２】図２は、図１に従ったシステムの概略正面図を示す。
【図３】図３は、殺菌領域に配置された器具ユニットをマニプレータアームの無殺菌連結ユニットに接続するための配置を示す。
【図４】図４は、第１の実施の形態に従った位置調整デバイスを示す。
【図５】図５は、第２の実施の形態に従った位置調整デバイスを示す。
【図６】図６は、図３に従った配置を示し、図４に従った位置調整デバイスは、器具ユニットの代わりにマニプレータアームの連結ユニットに接続される。
【図７】図７は、連結ユニットを有するマニプレータアームの一部と第１の実施の形態に従ったマニプレータアームの拡張された伸縮自在配置を有する連結ユニットに接続された位置調整デバイスとを示す。
【図８】図８は、図７に従った配置を示し、伸縮自在配置は、退縮される。
【図９】図９は、拡張された伸縮自在配置を有する図７に従った配置を示し、器具ユニットは、位置調整デバイスの代わりにマニプレータアームの連結ユニットに接続される。
【図１０】図１０は、図９に従った配置を示し、手術器具が目標手術領域に通されるか、又はそれを越えるように、伸縮自在配置が退縮される。
【図１１】図１１は、位置調整デバイスと装置の座標系における目標手術領域の概略図を示す。
【図１２】図１２は、第１の手法に従って目標手術領域に対してマニプレータアームに接続された位置調整デバイスを方向調整するための概略図を示す。
【図１３】図１３は、第２の手法に従って目標手術領域に対してマニプレータアームに接続された位置調整デバイスを方向調整するための概略図を示す。
【図１４】図１４は、夫々に１つのトロカールが挿入される、患者の意図された身体開口部のための４つの印付けされた位置を有する患者の身体の詳細を示す。
【図１５】図１５は、連結ユニットを有するマニプレータアームの一部と第２の実施の形態に従ったマニプレータアームの退縮された伸縮自在配置を有する連結ユニットに接続された位置調整デバイスとを有する配置を示す。
【図１６】図１６は、図１５に従った配置を示し、マニプレータアームのトロカールホルダは、患者に挿入されたトロカールに接続される。
【図１７】図１７は、図１６に従った配置を示し、マニプレータアームと連結ユニットの同一の方向調整が与えられ、器具ユニットは、位置調整デバイスの代わりにマニプレータアームの連結ユニットに接続される。
【図１８】図１８は、連結ユニットを有するマニプレータアームの一部と、手術器具の近位端の続く挿入のために患者の身体に挿入されたトロカールを有すると共に、更にトロカールを通じて患者の身体に少なくとも部分的に挿入された内視鏡を有する第３の実施の形態に従ったマニプレータアームの拡張された伸縮自在配置を有する連結ユニットに接続された位置調整デバイスと、を有する配置を示す。
【図１９】図１９は、図１８に従った配置を示し、位置調整デバイスによって放射された光束の中心軸が患者の身体に定義された目標領域に延びるように、拡張された伸縮自在配置の位置が変更される。
【図２０】図２０は、図１９に従った配置を示し、位置調整デバイスは、マニプレータアームの連結ユニットの位置の変更を伴わずに、手術器具を有する器具ユニットのために交換される。
【図２１】図２１は、退縮された伸縮自在配置を有する図２０に従った配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１は、マウント１４と４つのマニプレータアーム１６ａ乃至１６ｄとを有するマニプレータ１２を備えたロボット支援手術のためのシステム１０の概略側面図を示す。マニプレータ１２は、一般に、ロボット支援手術のための装置とも指称される。システム１０は、手術台３４上に載せられた患者１８に手術を実行する役割を果たす。患者１８の解剖と実行される手術とに基づいて、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’における目標手術領域３０の座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Zが測定され、これらの座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Zは、事前設定方式で記憶される。マニプレータ１２は、装置１２の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚを有し、その座標原点は、マニプレータのマウント１４のマウントベース２４に配置される。マウント１４は、Ｌ字形状のマウントアーム２８を有し、そのマウントベース２４から離れた端は、マウントヘッド２０を介してマニプレータアーム１６ａ乃至１６ｄに接続される。
【００６０】
手術台３４は、手術台３４の制御ユニット３６が配置されると共に幾つかのセグメントを含む患者支持面３８が配置された手術台支柱３２を有する。制御ユニット３６は、手術台３４のエレメントの移動を制御、特に、手術台支柱３２の長さを調整し、患者支持面３８の高さを調整し、各セグメントと患者支持面３８のチルトとスイングを調整する役割を果たす。好ましくは、しかしながら、手術台３４のセグメントの調整は、マニプレータ１２によって手術中に阻止される。システム１０は、更に、中央制御ユニット４０と共にマニプレータ１２の制御ユニット４６を含み、中央制御ユニット４０は、マニプレータ１２の制御ユニット４６と、手術台３４の制御ユニット３６と、ディスプレイユニット４４を有する制御パネル４２と、にデータラインを通じて接続されている。制御ユニット４０は、出力ユニット４１を有し、制御ユニット４６は、出力ユニット４７を有し、その夫々によって光信号及び／又は音響信号を出力することができる。
【００６１】
患者支持面３８の表面は、患者１８が背面方式で配置される前額面を形成する。更に、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の座標原点を通して座標軸Ｘ’，Ｚ’が位置する横断面が延びる。更に、座標軸Ｚ’，Ｙ’が位置する正中面が座標原点を通じて延びる。
【００６２】
装置１２の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚに対する患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の位置が既知であるため、患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’における目標手術領域３０の座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Zが既知であり、これらは、マニプレータ１２によって手術を実行するために、マニプレータアーム１６ａ乃至１６ｄとマニプレータアーム１６ａ乃至１６ｄに接続された器具ユニットの制御において簡単に考慮に入れることができ、特に、装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘZ，ｙZ，ｚZに変換することができる。
【００６３】
目標手術領域３０の中央の座標ｙ’Z，ｚ’Zの位置が座標軸Ｙ’，Ｚ’に対して目標手術領域３０を通る破線によって図１に示される。
【００６４】
図２は、図１に従ったシステム１０の概略正面図を示す。マニプレータアーム１６ａ乃至１６ｄの近位端には、１つの連結ユニット１００ａ乃至１００ｄが配置され、その夫々に手術を実行するための１つの器具ユニット３００ａ乃至３００ｄが接続される。器具ユニット３００ａ乃至３００ｄの各手術器具の器具軸は、破線によって図２において示され、連結ユニット１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ、及び連結ユニット１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄに接続された器具ユニット３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄの殺菌ユニット４００ａ，４００ｂ，４００ｃ，４００ｄから図３において図示される目標手術領域３０まで延びる。破線は、長手軸又は器具軸の延長された長手軸を示す。目標手術領域３０を通ると共に座標軸Ｘ’，Ｚ’に対して平行に延びる破線によって、座標軸Ｘ’，Ｚ’に対する目標手術領域３０の中央３１の座標ｙ’Z，ｚ’Zが示される。
【００６５】
以下においては、殺菌ロック２００ａを介するマニプレータアーム１６ａの連結ユニット１００ａへの器具ユニット３００ａの連結は、マニプレータアーム１６ａに関して記載される。記述は、更に、マニプレータアーム１６ｂ乃至１６ｄとこれらのマニプレータアーム１６ｂ乃至１６ｄに殺菌ロック２００ｂ乃至２００ｄを介して接続された器具ユニット３００ｂ乃至３００ｄとに同一の方法で適応する。簡素化のために、引用符号数字は、以下においては、各マニプレータアームを区別するために使用された小文字を伴わずに使用される。
【００６６】
図３は、マニプレータアーム１６の連結ユニット１００と、殺菌ロック２００と、殺菌ユニット４００を有する器具ユニット３００と、エンドエフェクタ５１４を有する手術器具５００と、を示す。連結ユニット１００と殺菌ロック２００と器具ユニット３００は、連結ユニット１００への殺菌ロック２００の接続に先立って示されると共に続く殺菌ロック２００への殺菌ユニット４００の接続に先立って示される。柔軟な殺菌シートは、殺菌フォイル２０１が殺菌ロック２００と共に殺菌手術領域に突き出るマニプレータアーム１６の領域の周囲の閉じられた殺菌カバーを形成するように、殺菌フォイル２０１が殺菌ロック２００の周囲の接続リム２０２に沿って殺菌ロック２００にクランプ、接着剤、マジックテープ、及び／又は溶接等の適切な接続を介して接続されるように設計される。
【００６７】
より良い図示のために、殺菌ロック２００の周囲の殺菌フォイル２０１の詳細のみが図３において図示される。以下の図においては、殺菌フォイル２０１は、部分的に図示されない。
【００６８】
連結ユニット１００に殺菌ユニット４００を連結するために、殺菌ロック２００は、殺菌ユニット４００と連結ユニット１００との間に配置され、連結ユニット１００への殺菌ユニット４００の連結状態において、連結ユニット１００の第１の伝達手段１０２と殺菌ユニット４００の不図示の第２の伝達手段との直結を可能にする。
【００６９】
本実施の形態においては、機械エネルギと電気エネルギの両方は、第１の伝達手段１０２によって、連結ユニット１００と殺菌ユニット４００との間で伝達される。このために、連結ユニット１００の第１の伝達手段１０２は、例えば、少なくとも４つの機械的駆動エレメント１１０乃至１１６を有し、殺菌ユニット４００の第２の伝達手段４０６は、駆動エレメント１１０乃至１１６に対して相補的な４つの従動エレメント４１２乃至４１８を有する。更に、第１の伝達手段１０２は、２つの電気接点１０６，１０８を有する電気的伝達エレメント１０４を有し、第２の伝達手段は、第１の伝達手段１０２の電気的伝達エレメント１０４に対して相補的な電気的伝達エレメントを有する。
【００７０】
第１の伝達手段１０２は、更に、光信号及び／又は光学信号を送信するための光学的伝達手段１０９を含む。第１の伝達手段１０２の駆動エレメントは、回転運動を伝達するための第１の回転駆動エレメント１１４と第２の回転駆動エレメント１１６と共に直進運動を伝達するための第１の直進駆動エレメント１１０と第２の直進駆動エレメント１１２とを含む。第１の直進駆動エレメント１１０と第２の直進駆動エレメント１１２の夫々は、線状のリフトフォークとして設計され、第１の回転駆動エレメント１１４と第２の回転駆動エレメント１１６は、端側歯を有する駆動ピニオンとして設計される。更に、連結ユニット１００は、凹部に配置され、殺菌ロック２００が連結ユニット１００に正しく連結されると共に殺菌ユニット４００が殺菌ロック２００に正しく連結される時に、殺菌ユニット４００から突き出る第１の検出ピンによって形成された第１の検出エレメントを検出する連結センサを有する。
【００７１】
別の実施の形態においては、第１の伝達手段と第２の伝達手段は、多かれ少なかれ駆動エレメントと、従動エレメントと、直結によって機械エネルギ及び／又は電気エネルギを伝達する電気的伝達エレメントと、を有する。ここで、伝達手段の連結は、機械及び／又は電気エネルギ及び／又は光線を伝達するための第１の伝達手段と第２の伝達手段との間に更なる伝達エレメントが提供されず、特に、電気的伝達エレメント、機械的伝達エレメント、又は光学的伝達エレメントが連結ユニット１００と殺菌ユニット４００との間に配置された殺菌ロック２００等の殺菌バリアに提供されない直結として考慮される。連結ユニット１００は、更に、ＲＦＩＤ読書ユニット１２１を有し、それによって殺菌ユニット４００のＲＦＩＤトランスポンダ４９４が読取可能及び／又は書込可能である。
【００７２】
殺菌ロック２００に連結ユニット１００を接続するために、連結ユニット１００は、殺菌ロック２００のガイドピン２０４，２０６が各ガイド溝１２２，１２４の前方端１２３，１２５に到達するまで、殺菌ロック２００のガイドピン２０４，２０６が挿入される、向かい合うガイド溝１２２，１２４を有する。殺菌ロック２００の第１の端においては、ガイドピン２０４，２０６が反対側の外方に突き出る。その後、殺菌ロック２００がガイドピン２０４，２０６を貫通する回転軸に対して回転されるように、スナップインエレメント１２８のスナップインノーズ１２６が殺菌ロック２００の相補的なスナップイン領域に係合するまで、殺菌ロック２００の向かい合う第２の端が下方に押される。
【００７３】
アンロックボタン１３４は、回転軸に対して回転可能にマウントされると共にばねによって図３に示されるそのスナップイン位置に保持される。スナップイン接続を切断するために、ばねが伸ばされるように、スナップインエレメント１２８のアンロックボタン１３４が指によって押され、スナップインノーズ１２６が殺菌ロック２００の相補的なスナップインエレメントから離脱されるように、スナップインノーズ１２６と共にスナップインエレメント１２８が回転される。その結果として、先にスナップインノーズ１２６に係合された殺菌ロック２００の第２の端は、連結ユニット１００を離れて再び回転することができる。この殺菌ロック２００の第２の端が連結ユニット１００を離れて回転された後、再び殺菌ロック２００を連結ユニット１００から完全に分離させることができ、ガイドエレメント２０４，２０６がもはやガイド溝１２２，１２４に係合されなくなるまで、殺菌ロック２００がガイド溝１２２，１２４に係合されたガイドピン２０４，２０６と共にガイド溝１２２，１２４に沿ってガイド溝１２２，１２４を離れて引っ張られる。ガイド溝１２２，１２４とスナップインエレメント１２８との間には、連結ユニット１００のハウジングにおける対応する凹部によって形成された受け入れ領域が提供され、受け入れ領域は、本実施の形態においては、３つの側と少なくとも一部の下側において殺菌ロック２００を取り囲む。
【００７４】
殺菌ロック２００は、ヒンジを通じて回転可能にマウントされたロックフラップ２０８，２１０を有する。これらのヒンジによってロックフラップ２０８，２１０を図３に示される閉状態から開状態に回転させることができる。ロックフラップ２０８，２１０の開状態においては、連結ユニット１００の第１の伝達手段１０２を殺菌ユニット４００の第２の伝達手段に直結することができる。
【００７５】
側壁の外側と殺菌ロック２００の端壁には、殺菌カバーの殺菌フォイル２０１が適切な方法で接続される円周端２０２が形成される。
【００７６】
殺菌ユニット４００は、更に、向かい合って配置されたスナップイン及び作動エレメント４３８、４４０を有し、それによって殺菌ロック２００に殺菌ユニット４００を接続する時に再び解放可能なスナップイン接続が確立される。
【００７７】
図４は、器具ユニット３００の代わりにマニプレータアーム１６の連結ユニット１００に殺菌ロック２００を通じて接続されたマニプレータアーム１６を患者に関しての意図された手術に先立って位置調整するための第１の実施の形態に従った位置調整デバイス６００を示す。
【００７８】
位置調整デバイス６００は、殺菌フラップ６０２，６０４を有し、殺菌フラップ６０２，６０４は、それらが図４に示される開状態になるまで、殺菌ロック２００に位置調整デバイス６００を接続する時に、機械的にアンロックされると共に開放される。殺菌ロック２００から位置調整デバイス６００を分離する時に、位置調整デバイス６００の内部のエレメントが殺菌フラップ６０２，６０４によって殺菌方法で保護されるように、好ましくは、少なくとも１つのばねのバネ力によって、殺菌フラップ６０２，６０４が機械的に閉鎖されると共に続いてロックされる。
【００７９】
この実施の形態においては、位置調整デバイス６００のハウジング６０６は、器具ユニット３００の殺菌ユニット４００のハウジングと同一である。別の実施の形態においては、ハウジング６０６は、サイズと形状とが異なるかもしれない。位置調整デバイス６００は、位置調整デバイス６００のハウジング６０６から突き出る軸６０８に配置された光源６１０を有する。光源６１０の光は、軸６０８の先端からビーム整形光学エレメント６１１を通して可視光を有する光束６１２として放射され、光束の中心軸６１４は、軸６０８の長手軸と一致する。位置調整デバイス６００は、殺菌フラップ６０２，６０４が開放されている時に、導電性の方法で連結ユニット１００の接点１０６，１０８に直接接続される２つの電気接点６１６，６１８を有する。これらの接点６１６，６１８を通じて、光源６１０に電気エネルギが供給されると共に制御される。別の実施の形態においては、異なる波長の光を放射する幾つかの光源６１０を制御するために、連結ユニット１００の３つ以上の電気接点１０６，１０８と位置調整デバイス６００の３つ以上の電気接点６１６，６１８とが提供される。代わりに、１つの光源６１０の出射光の波長は、位置調整デバイス６００の対応する制御回路によってもたらすことができ、制御回路は、異なる波長の光を放射するように、例えば、電気接点６１６，６１８の間の異なる電位差によって、異なる光源６１０又は１つの光源６１０を制御する。従って、例えば、電気接点６１６，６１８の間に５Ｖの電位差を与え、赤色光を光源６１０によって放射すると共に、電気接点６１６，６１８の間に１２Ｖの電位差を与え、緑色光を光源６１０によって放射することが可能である。光源６１０は、特に、１つ以上のレーザ、１つ以上のＬＥＤ、特に、多色ＬＥＤ、又は１つ以上の光バルブを含むことができる。最も単純な場合においては、光源６１０は、一定の波長又は一定の波長スペクトルを有する光を連続的に放射する。更に、位置調整デバイス６００は、出力ユニット６２６を有し、それによって代わりに又は更に音響信号を出力することができる。
【００８０】
更に、位置調整デバイス６００は、連結ユニットのＲＦＩＤ読書ユニット１２１によって読取可能及び／又は書込可能であるＲＦＩＤトランスポンダ６２０を有する。特に、ＲＦＩＤトランスポンダ６２０は、幾つかの手術における位置調整デバイス６００の多重使用を監視すると共に妨害するために、ＲＦＩＤ読書ユニット１２１と制御ユニット４６とに関して貢献する。殺菌ユニット４００と同様に、位置調整デバイス６００は、向かい合って配置された２つのスナップイン及び作動エレメント６２２，６２４を有し、それによって位置調整デバイス６００と殺菌ロック２００との間に解放可能なスナップイン接続を確立することができる。連結センサ１２０による殺菌ロック２００と連結ユニット１００とに対する位置調整デバイス６００の適切な接続の監視は、殺菌ユニット４００に関して既に記載されたものと同一の方法で行われる。
【００８１】
図５は、第２の実施の形態に従った位置調整デバイス７００を示す。位置調整デバイス７００は、位置調整デバイス６００と同様に、器具ユニット３００の代わりに殺菌ロック２００を介して連結ユニット１２０に接続可能である。図４に従った位置調整デバイス６００と対照的に、位置調整デバイス７００は、殺菌フラップを有さず、それらの動作のための機構を有さない。構造及び／又は機能において位置調整デバイス６００のエレメントに対応する位置調整デバイス７００のエレメントは、同一の引用符号を有する。更に、位置調整デバイス７００は、バッテリと、特に、光源６１０を制御するためのコントローラを含むかもしれない電子回路７０４と、の形式のエネルギ源７０２を有する。電子回路７０４は、出力ユニット７０６を含み、それによって光信号及び／又は音響信号を出力することができる。
【００８２】
エネルギ源７０２は、電子回路７０４と光源６１０の両方に電気エネルギを供給する。更に、無線データ接続は、制御情報を伝達するために、電子回路７０４とマニプレータ１２の制御ユニット４６との間に提供される。別の実施の形態においては、制御情報は、ＲＦＩＤトランスポンダ６２０を通じて電子回路７０４に伝達される。従って、位置調整デバイス７００のエレメントと無殺菌エレメント、特に、連結ユニット１００の伝達エレメント１０２との間の直接接触が無く、位置調整デバイス７００を接続する時に、位置調整デバイス７００のエレメントが連結ユニット１００の無殺菌エレメントによって汚染されないため、この実施の形態においては、位置調整デバイス７００の殺菌ハンドリングを保証するために、殺菌フラップ６０２，６０４が不要である。図４に従った位置調整デバイス６００の実施の形態においては、電気接点６１６，６１８の殺菌カバーは、電気接点６１６，６１８が連結ユニット１００の無殺菌電気接点１０６，１０８に接して汚染されるため、殺菌ロック２００から位置調整デバイス６００を分離した後に必要になる。
【００８３】
位置調整デバイス６００のハウジング６０６と位置調整デバイス７００のハウジング７０６の更なる構造と機能は、殺菌ユニット４００に対応する。
【００８４】
器具ユニット３００の代わりに位置調整デバイス６００又は位置調整デバイス７００が殺菌ロック２００を通じて連結ユニット１００に接続される場合においては、位置調整デバイス６００，７００の光束６１２の中心軸６１４は、位置と方向に関して器具軸５１２の中心軸５１０に対応する。
【００８５】
更に、図６は、マニプレータアーム１６の連結ユニット１００と、殺菌ロック２００と、位置調整デバイス６００と、を示す。連結ユニット１００と殺菌ロック２００と位置調整デバイス６００は、連結ユニット１００に対する殺菌ロック２００の連結に先立って、及び続く殺菌ロック２００に対する位置調整デバイス６００の連結に先立って示される。図４，５に関して既に説明されたように、位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２の中心軸６１４は、光束６１２が表面に投影される時に、器具軸５１２の長手軸５１０と投影面の交点を図解的に表示することができるように、位置と方向において器具軸５１２の長手軸５１０に対応する。器具ユニット３００のための殺菌ロック２００を通じて連結ユニット１００に接続された位置調整デバイス６００を交換した後に、この交換中にマニプレータアーム１６の連結ユニット１００の位置と方向とが維持される場合は、手術器具５００の器具軸５１２の長手軸５１０の位置と配置とが光束６１２の中心軸６１４に対応する。
【００８６】
図７は、連結ユニット１００が伸縮自在配置６０を通じて近位端に接続されたマニプレータアーム１６の一部を示す。伸縮自在配置６０は、相互に対して移動可能である部分６２，６４，６６を有し、拡張された状態が図７に図示される。伸縮自在配置６０の部分６２，６４，６６は、軸６０８の長手軸又は位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２の中心軸６１４に沿って位置調整デバイス６００の軸６０８の先端を移動させることができるように、駆動ユニット６８によって収縮させると共に拡張することができる。マニプレータアーム１６は、相互に対して移動可能であり、その相対位置を変更することができる幾つかのセグメントを有する。伸縮自在配置６０は、更に、マニプレータアーム１６の更なるセグメントにカップリングギア５９を通じて回転可能に連結される。器具ユニット３００のための位置調整デバイス６００を交換した後に、その位置において、即ち、その方向と位置の両方において、手術器具５００の器具軸５１２の長手軸５１０の位置と方向を制御パネル４２のユーザ入力によって変更することができる。手術に先立って各マニプレータアーム１６を構成するために、手術器具５００の器具軸５１２の長手軸５１０が手術される患者１８の意図された又は既存の身体開口部８０２と定義された目標手術領域３０とを通じて連結ユニット１００に接続されるように、連結ユニット１００が方向調整される。図７においては、トロカール８００は、身体入口点８０２から患者１８の身体に挿入され、トロカールを通じて手術器具５００の軸５１２の前部が手術を実行するための目標手術領域３０までエンドエフェクタ５１４と共に通される。マニプレータ１２によって、位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２は、機械的に又はユーザによってその中心軸６１４がトロカール８００の開口を貫通するように方向調整される。ビーム整形光学エレメント６１１によって、所望の又は既存の身体入口点８０２に対する光束６１２の中心方向調整を容易にする十字線又は幾つかの同心円等の補助パターンを光束６１２の中心軸６１４の周囲に形成することができる。更に、マニプレータの制御ユニット４６及び／又は中央制御ユニット４０は、放射された光束６１２の中心軸６１４と目標手術領域３０との間の距離ベクトルの量、特に、中心軸６１４から目標手術領域３０までの垂直の距離ベクトルの量を測定する。ここで、目標手術領域３０の縁までの距離ベクトルの量の両方を測定し、代わりに又は更に、目標手術領域３０の中央３１までの距離ベクトルの量を測定することが可能である。
【００８７】
本実施の形態においては、中心軸６１４が目標手術領域３０を貫通するため、中心軸６１４と目標手術領域３０との間の本実施の形態の距離ベクトルの量がゼロになるように、中心軸６１４が目標手術領域３０の中央３１を貫通する。目標手術領域３０の中央３１までの距離は、中心軸６１４が目標手術領域３０の中央３１を貫通するのと同様にゼロになる。垂直の距離ベクトルの量が第１の値未満に下がる時に、第１の光信号及び／又は音響信号をユーザに出力することができ、距離ベクトルの量が第２の値に到達するか、又はそれ未満に下がる時に、第２の光信号及び／又は音響信号を出力することができる。第２の値は、特に、目標手術領域３０又はその中央３１を中心軸６１４が貫通する時は常に、第２の光信号及び／又は音響信号が出力されるようにゼロである。更に、中心軸６１４が目標手術領域３０から離れるか、又は同様に接近するかに拘わらず、ユーザに音響的又は光学的に通知されるように、距離ベクトルの測定量に依存して、出力された光信号及び／又は音響信号が距離の変化と共に又は幾つかのステップによって連続的に変化してもよい。
【００８８】
図８は、図７に従った配置を示し、伸縮自在配置６０の部分６２乃至６６が図７と対照的に収縮された状態で図示される。マニプレータアーム１６は、好ましくは、構成中に、伸縮自在配置６０が収縮された時に、位置調整デバイス６００の軸６０８の先端が患者１８の身体に挿入されたトロカール８００に突き出るように配置される。ここで、マニプレータアーム１６は、軸６０８の先端が、好ましくは、０．５ｃｍと５ｃｍとの間の範囲、好ましくは、０．７ｃｍと２ｃｍとの間の範囲、特に、１ｃｍの長さでトロカール８００に突き出るように配置される。伸縮自在配置６０が拡張された時に、図７に示されるように、スナップインと作動エレメントの６２２，６２４の動作によって位置調整デバイス６００を殺菌ロック２００から分離させると共にそこから取り外すことができ、位置調整デバイス６００の代わりに、器具ユニット３００の殺菌ユニット４００を殺菌ロック２００に挿入すると共に接続することができる。図９に示されるように、手術器具５００のエンドエフェクタ５１４が、好ましくは、短い長さを有するトロカール８００の内部に配置されるように、位置調整デバイス６００の軸６０８と器具軸５１２の長さが相互に一致する。長さは、好ましくは、２ｃｍから６ｃｍまでの範囲、特に、４ｃｍまでの値を有する。その後、手術器具５００のエンドエフェクタ５１４がトロカール８００を通じて目標手術領域３０に通されるように、伸縮自在配置６０を収縮させることができる。図１０に示されるように、エンドエフェクタ５１４を器具軸５１２の長手軸５１０の方向に目標手術領域３０を通じて、及び目標手術領域３０を越えて移動させることができる。
【００８９】
図１１は、位置調整デバイス６００と装置又はマニプレータ１２の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおける目標手術領域３０の概略図を示す。目標手術領域３０の空間的範囲は、特定の患者１８のために適切な画像化法によって測定されており、球等の単純幾何学的物体、又は複数の座標によって患者１８の特定の手術のために、測定され、及び／又は定義された目標手術領域３０の特定の空間的範囲によって定義することができる。目標手術領域３０は、患者１８のために、特に、画像化法によって測定するか、又は測定された画像を評価する時に機械的に又はユーザによって定義することができる。画像化法としては、Ｘ線方法、コンピュータ断層撮影方法、磁気共鳴法、又は別の適切な方法を使用することができる。目標手術領域３０の外法は、図１１に示される二次元の座標系２６においてＸ方向の座標ｘZ1とｘZ3とＸ軸の座標ｙZ1とｙZ3とによって定義される。測定された目標手術領域３０の中央３１は、Ｘ軸の座標ｘZ2とＹ軸の座標ｙZ2によって定義される。同様に、画像平面に垂直に延びるＺ軸上の目標手術領域３０の空間的範囲は、既知であるか、又は定義される。ベクトルＶの交点と光束６１２の中心軸６１４の座標は、図１１においてｘm，ｙm，ｚmによって識別される。
【００９０】
殺菌ロック２００を通じて連結ユニット１００に接続された位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２の中心軸６１４は、位置調整デバイス６００の代わりに殺菌ロック２００を通じて連結ユニット１００に接続された器具ユニットの器具軸５１２の長手軸５１０の位置と方向とに関して対応する。既に説明されたように、位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２が所望の身体開口部８０２に投射されるように、及び放射された光束６１２の中心軸６１４が目標手術領域３０を貫通するように、マニプレータアーム１６と連結ユニット１００とが患者１８の手術に先立って位置調整される。特に、マニプレータアーム１６と連結ユニット１００の適切な方向調整についてユーザを支援するために、制御ユニット４６は、中心軸６１４と目標手術領域３０の中央３１との間の最短距離に沿って中心軸６１４に垂直に延びる三次元の距離ベクトルＶの量を測定する。連結ユニット１００の適切な方向調整に関する光情報及び／又は音響情報がユーザに出力されるように、距離ベクトルＶの量が第１の値に達するか、又はそれ未満に下がる場合は、第１の光信号及び／又は音響信号が出力され、それが第２の値に達するか、又はそれ未満に下がる場合は、第２の光信号及び／又は音響信号が出力される。その結果として、マニプレータ１２の構成において、及び実際の手術に先立ってマニプレータアーム１６ａ乃至１６ｄの位置調整においてユーザを支援するために、簡単且つ快適な可能性が与えられる。
【００９１】
図１２は、第１の手法に従った目標手術領域３０に関しての連結ユニット１００に接続された位置調整デバイス６００の方向調整のための概略図を示す。この手法においては、マニプレータアーム１６と連結ユニット１００は、第１のステップにおいて、位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２の中心軸６１４がトロカール８００の器具挿入開口に投射されるように方向調整される。この方向調整によって、中心軸６１４が目標手術領域３０を貫通しないことを示す制御情報を制御ユニット４６が生成するように、距離ベクトルＶの量が設定値よりも高くなる。しかしながら、距離ベクトルＶの量は、位置調整デバイス６００が白色光のみを放射する、及び／又は音響信号を出力しないように、第１の設定値を超えて高くなる。連結ユニット１００が位置Ｐ１から位置Ｐ２まで矢印Ａ１の方向に位置調整デバイス６００と共に回転された場合は、ユーザが色の変化に基づいて目標手術領域３０に対する中心軸６１４’の接近を簡単に認識することができるように、位置調整デバイス６００が第１の音響信号を出力し、及び／又は別のスペクトル及び／又は前に放射された光の一部のスペクトルの光を放射するように、目標手術領域３０の中央３１と位置調整デバイス６００’によって放射された光束６１２’の中心軸６１４’との間の距離ベクトルＶ’の量が第１の設定値よりも低くなる。次に、連結ユニット１００と位置調整デバイス６００’は、位置調整デバイス６００’が位置Ｐ３に到達するまで位置Ｐ２から矢印Ａ２の方向に更に回転され、距離ベクトルＶ’の量が第２の設定値に到達するか、又はそれ未満に下がるように、距離ベクトルＶ’の量が、特に、値がゼロに到達するまで更に減少される。この場合は、位置調整デバイス６００”は、第２の光信号及び／又は音響信号を出力し、それによって目標手術領域３０に対する中心軸６１４”の適切な方向調整に関してユーザに通知される。色の変化によってマニプレータアーム１６の適切な方向調整に関してユーザに通知されるように、第２の光信号は、第１の光信号に対して異なる波長スペクトル又は異なる波長を有することができる。
【００９２】
代わりに又は更に、第２の光信号は、第１の光信号に対して異なる点滅率を有することができる。その後、ユーザは、殺菌ロック２００と連結ユニット１００とから位置調整デバイス６００を分離することができ、位置調整デバイス６００の代わりに、殺菌ロック２００を通じてマニプレータアーム１６のために提供された器具ユニット３００を連結ユニット１００に接続する。
【００９３】
２つの制限値を提供する時は、それと距離ベクトルＶの量とが都度比較され、既に目標手術領域３０に対する接近の場合にユーザに対応する光信号及び／又は音響信号を出力することができるように、３つの状態を検知可能であり、更なる光信号及び／又は音響信号を目標手術領域３０に対する位置調整デバイス６００の適切な方向調整の場合に出力することができる。１つのみの制限値を提供する時は、２つの状態、特に、目標手術領域３０と中心軸６１４との間に存在する距離、即ち、中心軸６１４が目標手術領域３０を貫通しない状態と中心軸６１４が目標手術領域３０に貫通する状態とを識別することができる。
【００９４】
図１３は、第２の手法に従った目標手術領域３０に関してのマニプレータアーム１６に接続された位置調整デバイス６００の方向調整のための概略図を示し、第１の手法と対照的に、第１のステップにおいて、光束６１２の中心軸６１４が目標手術領域３０を貫通すると共に対応する光信号及び／又は音響信号がユーザに出力されるように光束６１２の中心軸６１４が方向調整される。ここで、目標手術領域３０に対する中心軸６１４の方向調整は、図１２に関連して第１の手法のステップ２で説明されたように行うことができる。従って、ここで、光学的及び／又は音響的に目標手術領域３０に対する中心軸６１４の距離及び／又は接近に関してユーザに通知することができる。中心軸６１４が目標手術領域３０を貫通する時に、図１３において位置調整デバイス６００のために示されるように、位置調整デバイス６００によって放射された光束の中心軸６１４’がトロカール８００の器具開口に投射されるまで位置調整デバイス６００が矢印Ａ３の方向に回転される。
【００９５】
図１２，１３に関して記載されたものと異なり、位置調整デバイスは、光信号及び／又は音響信号を出力することのみ、又は、例えば、音響信号及び／又は光信号のパルスシーケンスを通じて、特に、パルス幅及び／又はパルス長を通じて、目標手術領域３０及び／又は目標手術領域３０の中央３１に対する垂直の距離ベクトルＶがどのくらい高いのかに関してユーザに情報を提供することができる。
【００９６】
図１４は、４つの身体開口部Ｔ1乃至Ｔ4を有する患者１８の身体の詳細を示し、４つの身体開口部Ｔ1乃至Ｔ4の夫々にトロカール８００ａ乃至８００ｄが挿入される。入口点Ｔ1に挿入されたトロカール８００ｂを通じて、マニプレータアーム１６ｂの連結ユニット１００ｂに接続された器具ユニット３００ｂのロッド内視鏡が患者１８の身体に挿入される。位置Ｔ2において患者１８の身体に挿入されたトロカール８００ａを通じて、マニプレータアーム１６ａの連結ユニット１００ａに接続された器具ユニット３００ａの手術器具５００ａが患者１８の身体に挿入される。位置Ｔ3において挿入されたトロカール８００ｃを通じて、連結ユニット１００ｃのマニプレータアームに１６ｃ接続された器具ユニット３００ｃの手術器具５００ｃが患者１８の身体に挿入される。位置Ｔ4において患者１８の身体に挿入されたトロカール８００ｄを通じて、マニプレータアーム１６ｄの連結ユニット１００ｄに接続された器具ユニット３００ｄの手術器具５００ｄが患者１８の身体に挿入される。
【００９７】
図１５は、連結ユニット１００と、第２の実施の形態に従ったマニプレータアーム１６の収縮された伸縮自在配置６０を有する連結ユニット１００に接続された位置調整デバイス６００と、を有するマニプレータアーム１６の遠位端の配置を示す。図１６においては、図１５に従った配置が示され、マニプレータアーム１６のトロカールホルダ１７が患者１８に挿入されたトロカール８００に接続される。図１５，１６に従った第２の実施の形態の配置は、単にトロカールホルダ１７がマニプレータアーム１６にしっかりと接続される点において、図７乃至１４に示されると共に説明された第１の実施の形態と異なる。トロカールホルダ１７は、トロカール８００にトロカールホルダ１７を接続するための接続エレメント１９を有する。位置調整デバイス６００によるマニプレータアーム１６の位置調整と方向調整は、第１の実施の形態に関して記載されたものと同様に行う。同一の機能又は同一の構成を有するエレメントは、同一の引用符号を有する。
【００９８】
位置調整デバイス６００の軸６０８の先端が１ｃｍと６ｃｍとの間の範囲の長さによって、特に、２ｃｍと４ｃｍとの間の長さによってトロカール８００に挿入されるように、位置調整デバイス６００の方向調整が行なわれた後、トロカールホルダ１７の接続エレメント１９にトロカール８００を回転可能に接続することができるように、トロカールホルダ１７の接続エレメント１９が機械的に前もって位置調整される。接続エレメント１９の個別の方向調整は従って不要である。
【００９９】
図１７は、図１６に従った配置を示し、マニプレータアーム１６と、連結ユニット１００と、接続エレメント１９を有するトロカールホルダ１７と、トロカール８００と、に同一の方向調整が与えられ、器具ユニット３００が位置調整デバイス６００の代わりにマニプレータアーム１６の連結ユニット１００に接続される。位置調整デバイス６００を器具ユニット３００に交換するために、伸縮自在配置６０は、マニプレータアーム１６の方向調整を伴わずに、図１５乃至１７に示される収縮位置から図９に示される拡張位置に移動され、連結ユニット１００と接続エレメント１９を有するトロカールホルダ１７は、伸縮自在配置６０に関するトロカール８００と同様に変化される。交換後に、器具ユニット３００の手術器具５００は、図９に示される位置に配置され、手術器具５００のエンドエフェクタ５１４が目標手術領域３０に到達するか、又は図１７において理解することができるように、手術器具５００の長手軸５１０の方向に目標手術領域３０を越えて延びるまで、器具軸５１２の長手軸５１０に沿って伸縮自在配置６０を収縮させると共に回転させることによって移動させることができる。
【０１００】
図１８は、第３の実施の形態に従った連結ユニット１００と内視鏡９００とを有するマニプレータアーム１６の一部を有する配置を示す。マニプレータアーム１６の伸縮自在配置６０は、拡張された状態で示される。更に、位置調整デバイス６００は、連結ユニット１００に連結される。同一の構造又は同一の機能を有するエレメントは、同一の引用符号を有する。
【０１０１】
内視鏡９００は、ロッド内視鏡である。ロッド内視鏡９００の画像化光学系の少なくとも一部がロッド９１２の内部に配置され、その近位端が第２の身体開口部８１２を通じてトロカール８１０を介して患者１８の身体に挿入される。ロッド内視鏡９００によって、目標手術領域３０の少なくとも一部の画像がキャプチャされる。ロッド内視鏡９００は、頭部９１０を有し、それを通じてロボット支援手術のためのシステム１０の制御パネル４２及び／又はディスプレイユニット４４にロッド内視鏡９００が接続される。その結果として、内視鏡９００によってキャプチャされた画像は、ユーザ、特に、外科医に対して制御パネル４２又はディスプレイユニット４４に表示することができる。
【０１０２】
頭部９１０を通じて、ロッド内視鏡９００を更なる連結ユニット１００、特に、更なるマニプレータアーム１６に連結することができる。ロッド内視鏡９００の画像化光学系のレイパス９１４の外側画像化線は、破線によって図示される。ロッド内視鏡９００の画像化光学系の光軸、即ち、ロッド内視鏡９００の光軸は、レイパス９１４の中央に位置する。ロッド内視鏡９００の画像化光学系の焦点は、９１６によって識別される。
【０１０３】
本実施の形態においては、位置調整デバイス６００によって放射された光束６１２の中心軸６１４とロッド内視鏡９００の画像化光学系の焦点９１６との間の垂直の距離ベクトルＶが測定される。焦点９１６は、目標点としての役割を果たす。測定された垂直の距離ベクトルＶは、光束６１２の中心軸６１４と焦点９１６との間の現在の距離を示す。位置調整デバイス６００を有するマニプレータアーム１６の位置と方向の判定は、図４乃至１７に関して第１の２つの実施の形態に関して既に説明されたものと同様に行う。このために、光束６１２の中心軸６１４が事前設定された第１の距離値及び／又は第２の距離値まで目標点としての役割を果たす焦点９１６に接近するように、又は、図１９に示されるように、中心軸６１４が焦点９１６に延びるように、連結ユニット１００に連結された位置調整デバイス６００の位置がマニプレータアーム１６のセグメントの少なくとも一部と共に変更される。このために、図１９において、マニプレータアームの伸縮自在配置６０は、カップリングギア５９及び／又はマニプレータアーム１６の更なるセグメントによって図１８に示される位置に対して回転される。
【０１０４】
図２０においては、図１９に従った配置が示され、位置調整デバイス６００は、マニプレータアーム１６の連結ユニット１００の位置の変更を伴わずに、手術器具５００を有する器具ユニット３００に交換される。伸縮自在配置６０は、拡張された状態である。第１の２つの実施の形態に関して記載されたように、位置調整デバイス６００とトロカール８００との間の距離は、位置調整デバイス６００を器具ユニット３００に交換した後に、器具ユニット３００の手術器具５００の器具軸５１２の近位端がトロカール８００の器具開口に挿入されるように予め設定される。好ましくは、そのエンドエフェクタ５１４を有する器具軸５１２の端は、図２０に示されるように、好ましくは、エンドエフェクタ５１４がトロカール８００の器具開口の内部の存在するように、２ｃｍから６ｃｍまでの範囲、特に、４ｃｍの長さによってトロカール８００の器具開口に延びる。
【０１０５】
図２１においては、収縮された伸縮自在配置６０を有する図２０に従った配置が示される。伸縮自在配置６０の収縮によって、エンドエフェクタ５１４は、ロッド内視鏡９００の可視領域と目標手術領域３０とに移動され、ビジュアル制御によって動作させると共に位置調整することができる。記載された手法によって、目標手術領域３０にガイドされ、ロッド内視鏡９００の視界に確実に移動されるように、既に使用された手術器具５００の位置、即ち、方向と位置を事前設定することが可能である。目標点又は目標領域は、装置の座標系Ｘ，Ｙ，Ｚの座標ｘZ，ｙZ，ｚZ又は患者の座標系Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’の座標ｘ’Z，ｙ’Z，ｚ’Zによって定義することができ、必要であるならば、別の座標系の座標に夫々変換される。
【０１０６】
図４乃至１７に従った第１の実施の形態と第２の実施の形態においては、定義された目標手術領域３０の中央３１、又は別の手術器具９００の位置に依存する目標点等の目標点を目標手術領域３０の代わりに定義することができる。更に、内視鏡９００の代わりに、第３の実施の形態においては、目標手術領域３０の少なくとも詳細な画像を取り込むために別の画像処理システムを使用することができる。目標領域は、別の画像処理システムの位置に依存する。目標点は、特に、画像化光学系の焦点又は焦点と内視鏡９００の近位端との間の点等の内視鏡又は画像処理システムの画像化光学系の被写界深度の点である。目標領域は、代わりに又は更に点の周囲の距離によって定義することができる。
【０１０７】
マニプレータアーム１６を配置するための手順は、位置調整デバイス６００に関しての３つの実施の形態に記載される。位置調整デバイス６００の代わりに、位置調整デバイス７００を使用することができ、マニプレータアーム１６と連結ユニット１００の位置調整は、位置調整デバイス６００に関して記載されたものと同様に行う。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  システム
１２  マニプレータ
１４  マウント
１６，１６ａ乃至１６ｄ  マニプレータアーム
１７  トロカールホルダ
１８  患者
１９  接続エレメント
２０  マウントヘッド
２４  マウントベース
２８  マウントアーム
３０  目標手術領域
３１  目標手術領域の中央
３２  手術台支柱
３４  手術台
３６  手術台の制御ユニット
３８  患者支持面
４０  装置の中央制御ユニット
４１  出力ユニット
４２  制御パネル
４４  ディスプレイユニット
４６  マニプレータの制御ユニット
４７  出力ユニット
５９  カップリングギア
６０  伸縮自在配置
６２，６４，６６  伸縮自在配置の部分
６８  駆動ユニット
１００，１００ａ乃至１００ｄ  連結ユニット
１０２  第１の伝達手段
１０４  電気的伝達手段
１０６，１０８  電気接点
１０９  光学的伝達手段
１１０  第１の直進駆動エレメント
１１２  第２の直進駆動エレメント
１１４  第１の回転駆動エレメント
１１６  第２の回転駆動エレメント
１２０  連結センサ
１２１  ＲＦＩＤ読書ユニット
１２２，１２４  ガイド溝
１２３，１２５  ガイド溝の前方端
１２６  スナップインノーズ
１２８  スナップインエレメント
１３４  アンロックボタン
２００  殺菌ロック
２０１  殺菌フォイル
２０２  接続リム
２０４，２０６  ガイドピン
２０８，２１０  ロックフラップ
３００，３００ａ乃至３００ｄ  器具ユニット
４００，４００ａ乃至４００ｄ  殺菌ユニット
４３８，４４０  スナップイン及び作動エレメント
４９４  ＲＦＩＤトランスポンダ
５００，５００ａ乃至５００ｄ  手術器具
５１０  長手軸
５１２  器具軸
５１４  エンドエフェクタ
６００，７００  位置調整デバイス
６０２，６０４  殺菌フラップ
６０６  ハウジング
６０８  軸
６１０  光源
６１１  ビーム整形光学エレメント
６１２  光束
６１４  中心軸
６１６，６１８  電気接点
６２０  ＲＦＩＤトランスポンダ
６２２，６２４  スナップイン及び作動エレメント
６２６  出力ユニット
７０２  エネルギ源
７０４  電子回路
７０６  出力ユニット
８００  トロカール
８０２  身体開口部
８１０  トロカール
８１２  身体開口部
９００  ロッド内視鏡
９１０  頭部
９１２  ロッド
９１４  レイパス
９１６  焦点
Ａ１乃至Ａ３  移動の方向
Ｐ１乃至Ｐ３  位置
Ｔ1乃至Ｔ4  意図された身体開口部
Ｖ，Ｖ’  距離ベクトル
ｘZ，ｙZ，ｚZ  装置の座標系における目標領域の座標
Ｘ，Ｙ，Ｚ  装置の座標系
Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’  患者の座標系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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