(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに用いるための外科手術用器具のアクティブ位置決め装置であって、
ロボットアーム（１，３１）に接続され得る支持板（３，３３）、
前記支持板（３，３３）上に設けられ、体の内部への通路に配置されるポート装置（４，３４）、
外科手術用器具（８，３８，６１）を体内へ案内するための少なくとも１つのガイド装置（６，３６，５９）であって、前記外科手術用器具（８，３８，６１）のシャフトが前記ガイド装置（６，３６，５９）を通って延び、前記ガイド装置（６，３６，５９）は補正要素（５，３５）を介して前記ポート装置（４，３４）に変位可能に接続される、ガイド装置（６，３６，５９）、及び、
前記ポート装置（４，３４）に対する前記ガイド装置（６，３６，５９）の調整装置（９，１０，１１，１２，１３，１４，３９，４０，４１，４２，４３，４４，６２，６３，６４，６５，６６，６７）であって、一方が前記支持板（３，３３）及び／又は前記ポート装置（４，３４）に、他方が前記ガイド装置（６，３６，５９）に取り付けられ、前記外科手術用器具（８，３８，６１）の前記シャフトが、前記外科手術用器具の長手方向の延長がポート装置（４，３４）の長手方向の延長と平行をなす開始位置に対して、枢支点（２８）周りにｘ方向及びｙ方向の両方に可動である、調整装置（９，１０，１１，１２，１３，１４，３９，４０，４１，４２，４３，４４，６２，６３，６４，６５，６６，６７）、
を有し、
前記調整装置（９，１０，１１，１２，１３，１４，３９，４０，４１，４２，４３，４４，６２，６３，６４，６５，６６，６７）は、互いに直交して設けられる駆動装置（９，１２，３９，４２，６２，６５）として設計された、２つの制御可能なアクチュエータ（９，１２，３９，４２，６２，６５）を有し、前記ガイド装置（６，３６，５９）と前記支持板（３，３３）又は前記ポート装置（４，３４）との間にボールレバー機構（１０，１１，１３，１４，４０，４１，４３，４４，６３，６４，６６，６７）が配置され、前記ガイド装置（６，３６）は、前記ボールレバー機構（１０，１１，１３，１４，４０，４１，４３，４４）によって、前記駆動装置（９，１２，３９，４２）により、前記ｘ方向及び前記ｙ方向に互いに独立して、前記開始位置に対して位置決めされ得る、アクティブ位置決め装置。
【請求項２】
前記補正要素（５，３５）の形状は変形可能であり、前記開始位置で互いに一致する前記ポート装置（４，３４）と前記ガイド装置（６，３６，５９）の間の角度が、前記ｘ方向及び前記ｙ方向の両方において自由に選択可能に設定されることができる、請求項１に記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項３】
前記ガイド装置（６，３６，５９）上に、前記外科手術用器具（８，３８，６１）に接続された並進調整装置（１５，１６，１７，１８，１９，２０，４５，４６，４７，４８，４９，５０，６８，６９，７０，７１，７２，７３）が配置され、前記外科手術用器具の前記シャフトがｚ方向に可動である、請求項１又は２に記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項４】
前記並進調整装置（１５，１６，１７，１８，１９，２０，４５，４６，４７，４８，４９，５０，６８，６９，７０，７１，７２，７３）は、伸縮システム（２０，５０，７３）及び／又はケーブル引張りシステム（１５，１６，１７，１８，１９，４５，４６，４７，４８，４９，６８，６９，７０，７１，７２）により前記外科手術用器具（８，３８，６１）の前記シャフトを前記ｚ方向に移動させる、請求項３に記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項５】
前記外科手術用器具（８，３８，６１）をさらに備え、前記外科手術用器具（８）の前記シャフトを前記開始位置に対して前記ｚ方向周りに回転可能に変位させるロータリーアクチュエータ（２３）を有する器具駆動ユニット（２２，５２，７５）が、前記外科手術用器具（８，３８，６１）上に配置される、請求項３に記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項６】
前記器具駆動ユニット（２２，５２，７５）は、遠位端に取り付けられた前記外科手術用器具（８，３８，６１）の操作ユニットを、さらに３自由度で変位可能とする、３つの器具アクチュエータ（２４，２５，２６，５４，５５，５６，７７，７８，７９）を有する、請求項５に記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項７】
前記並進調整装置（１５，１６，１７，１８，１９，２０，４５，４６，４７，４８，４９，５０，６８，６９，７０，７１，７２，７３）は、伸縮システム（２０，５０，７３）により前記外科手術用器具（８，３８，６１）の前記シャフトを前記ｚ方向に移動させ、
前記器具駆動ユニット（２２，５２，７５）は、前記伸縮システム（２０，５０，７３）の近位端に保持装置（２１，５１，７８）を介して設けられる、請求項５又は６に記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項８】
補正要素（３５）を通って２つの外科手術用器具（３８，６１）を案内するための２つのガイド装置（３６，５９）が配置され、第１のガイド装置（３６）の調整装置（３９，４０，４１，４２，４３，４４）は、他のガイド装置（５９）の調整装置（６２，６３，６４，６５，６６，６７）に対して、２つのガイド装置（３６，５９）の長手方向の軸について実質的にミラー反転して配置される、請求項１〜７のいずれかに記載のアクティブ位置決め装置。
【請求項９】
人体上で外科手術を行うためのロボット外科手術システムであって、
外科手術を行うために、ユーザにより操作され得る制御装置（２００，２０２）、
２以上のロボットアームが取り付けられ、前記制御装置により動かされ得る支持構造（２０７，２０８，２０９）、
及び、少なくとも１つのロボットアーム上に配置された、外科手術用器具のアクティブ位置決め装置を備え、
前記アクティブ位置決め装置は、
ロボットアーム（１，３１）に接続され得る支持板（３，３３）、
前記支持板（３，３３）上に設けられ、体の内部への通路に配置されるポート装置（４，３４）、
外科手術用器具（８，３８，６１）を体内へ案内するための少なくとも１つのガイド装置（６，３６，５９）であって、前記外科手術用器具（８，３８，６１）のシャフトが前記ガイド装置（６，３６，５９）を通って延び、前記ガイド装置（６，３６，５９）は補正要素（５，３５）を介して前記ポート装置（４，３４）に変位可能に接続される、ガイド装置（６，３６，５９）、及び、
前記ポート装置（４，３４）に対する前記ガイド装置（６，３６，５９）の調整装置（９，１０，１１，１２，１３，１４，３９，４０，４１，４２，４３，４４，６２，６３，６４，６５，６６，６７）であって、一方が前記支持板（３，３３）及び／又は前記ポート装置（４，３４）に、他方が前記ガイド装置（６，３６，５９）に取り付けられ、前記外科手術用器具（８，３８，６１）の前記シャフトが、前記外科手術用器具の長手方向の延長がポート装置（４，３４）の長手方向の延長と平行をなす開始位置に対して、枢支点（２８）周りにｘ方向及びｙ方向の両方に可動である、調整装置（９，１０，１１，１２，１３，１４，３９，４０，４１，４２，４３，４４，６２，６３，６４，６５，６６，６７）、
を有し、
前記調整装置（９，１０，１１，１２，１３，１４，３９，４０，４１，４２，４３，４４，６２，６３，６４，６５，６６，６７）は、互いに直交して設けられる駆動装置（９，１２，３９，４２，６２，６５）として設計された、２つの制御可能なアクチュエータ（９，１２，３９，４２，６２，６５）を有し、前記ガイド装置（６，３６，５９）と前記支持板（３，３３）又は前記ポート装置（４，３４）との間にボールレバー機構（１０，１１，１３，１４，４０，４１，４３，４４，６３，６４，６６，６７）が配置され、前記ガイド装置（６，３６）は、前記ボールレバー機構（１０，１１，１３，１４，４０，４１，４３，４４）によって、前記駆動装置（９，１２，３９，４２）により、前記ｘ方向及び前記ｙ方向に互いに独立して、前記開始位置に対して位置決めされ得る、ロボット外科手術システム。
【請求項１０】
前記補正要素（５，３５）の形状は変形可能であり、前記開始位置で互いに一致する前記ポート装置（４，３４）と前記ガイド装置（６，３６，５９）の間の角度が、前記ｘ方向及び前記ｙ方向の両方において自由に選択可能に設定されることができる、請求項９に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１１】
前記ガイド装置（６，３６，５９）上に、前記外科手術用器具（８，３８，６１）に接続された並進調整装置（１５，１６，１７，１８，１９，２０，４５，４６，４７，４８，４９，５０，６８，６９，７０，７１，７２，７３）が配置され、前記外科手術用器具の前記シャフトがｚ方向に可動である、請求項９又は１０に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１２】
前記並進調整装置（１５，１６，１７，１８，１９，２０，４５，４６，４７，４８，４９，５０，６８，６９，７０，７１，７２，７３）は、伸縮システム（２０，５０，７３）及び／又はケーブル引張りシステム（１５，１６，１７，１８，１９，４５，４６，４７，４８，４９，６８，６９，７０，７１，７２）により前記外科手術用器具（８，３８，６１）の前記シャフトを前記ｚ方向に移動させる、請求項１１に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１３】
前記外科手術用器具（８，３８，６１）をさらに備え、前記外科手術用器具（８）の前記シャフトを前記開始位置に対して前記ｚ方向周りに回転可能に変位させるロータリーアクチュエータ（２３）を有する器具駆動ユニット（２２，５２，７５）が、前記外科手術用器具（８，３８，６１）上に配置される、請求項１１に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１４】
前記器具駆動ユニット（２２，５２，７５）は、遠位端に取り付けられた前記外科手術用器具（８，３８，６１）の操作ユニットを、さらに３自由度で変位可能とする、３つの器具アクチュエータ（２４，２５，２６，５４，５５，５６，７７，７８，７９）を有する、請求項１３に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１５】
前記並進調整装置（１５，１６，１７，１８，１９，２０，４５，４６，４７，４８，４９，５０，６８，６９，７０，７１，７２，７３）は、伸縮システム（２０，５０，７３）により前記外科手術用器具（８，３８，６１）の前記シャフトを前記ｚ方向に移動させ、
前記器具駆動ユニット（２２，５２，７５）は、前記伸縮システム（２０，５０，７３）の近位端に保持装置（２１，５１，７８）を介して設けられる、請求項１３又は１４に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１６】
補正要素（３５）を通って２つの外科手術用器具（３８，６１）を案内するための２つのガイド装置（３６，５９）が配置され、第１のガイド装置（３６）の調整装置（３９，４０，４１，４２，４３，４４）は、他のガイド装置（５９）の調整装置（６２，６３，６４，６５，６６，６７）に対して、２つのガイド装置（３６，５９）の長手方向の軸について実質的にミラー反転して配置される、請求項９〜１５のいずれかに記載のロボット外科手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低侵襲外科手術のための、さらにとりわけ腹腔鏡検査のための、外科手術用器具のアクティブ位置決め装置、及び、ロボット外科手術システム又は遠隔マニピュレータに関する。
【０００２】
低侵襲手術のための、とりわけ腹腔鏡手術のための、ロボットシステム又は遠隔マニピュレータは、例えば外科手術用器具、内視鏡又はカメラのような、通常外科医によって手で案内される手術用器具を、電動位置決めに置き換える。用いられる手術用器具は、１以上のトロカールを介して患者の内部へ案内される。トロカールは、低侵襲外科手術を行う外科医が患者の体腔（通常は腹腔又は胸腔）への通路を形成するのに用いられる器具を意味する。この通路は、チューブにより開いて保持される。ロボットシステムで提供される動作機構及び制御ロジックにより、器具の軸（ｚ）に沿った手術用器具の並進運動のみならず、手術用器具が枢支点周りに２自由度（ｘ，ｙ）で運動することが可能になる。２自由度（ｘ，ｙ）の運動の不動点が枢支点と呼ばれる。この枢支点は、理想的には、患者の腹壁を通るトロカールの貫通点に位置する。トロカールの周囲の組織への生体力学的ストレスができるだけ低くなるよう手術器具の動きを制限するために、ロボットシステムの制御ロジックでは枢支点がわかっていなければならない、すなわち枢支点は運動機構の構造設計により画定されなければならない。
【０００３】
現時点での技術水準のロボットシステムは、手術用器具のパッシブ予備位置決め及びアクティブ動作のためのロボットアームに基盤を置く。一方では、枢支点周りの手術用器具のパッシブ予備位置決め及びアクティブ動作を実現するロボットアームを用いた現時点での技術水準の解決法は、大きな設置空間を必要とし、他方では、ロボットアームの動作シーケンスは、衝突を引き起こし得る。
【０００４】
低侵襲外科手術の間、少なくとも２つの、概して３つから４つの手術用器具（把持具、はさみ、針保持具、解剖器具のような）、及び、カメラ又は内視鏡が用いられる。これらの各手術用器具は、分割トロカールを介して患者の体の内部へ案内される。これは、用いられる各手術用器具のために、器具のパッシブ予備位置決め及びアクティブ動作を制御するロボットアームがあることを意味する。
【０００５】
現時点での技術水準の解決法による不都合は、手術の開始前に患者の位置が固定されなければならず、手術中の患者の再位置決めがほとんど不可能なことである。
【０００６】
さらに、すでに述べたように、不都合は、すでに知られているロボットシステムが大きな設置空間を必要とすることである。
【発明の開示】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、それぞれ、高水準の可変性を提供し、且つ、必要な設置空間が小さい、又は、小型且つ軽量に設計される、外科手術用器具のアクティブ位置決め装置及びロボット外科手術システムを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、手術中の患者の再位置決めを可能にし、とりわけ再位置決め後の外科手術用器具の運動の自由度を制限することのない、ロボットシステムを提供することである。
【０００９】
これらの目的は、本発明による、外科手術用器具のアクティブ位置決め装置についての請求項１に係る発明、及び、ロボット外科手術システムについての請求項９に係る発明により達成される。
【００１０】
本発明の主題は、ロボットアームに用いるための外科手術用器具のアクティブ位置決め装置に関し、アクティブ位置決め装置は、
ロボットアームに接続され得る支持板、
前記支持板上に設けられ、体の内部への通路に配置されるポート装置、
外科手術用器具を体内へ案内するための少なくとも１つのガイド装置であって、前記外科手術用器具のシャフトが前記ガイド装置を通って延び、前記ガイド装置は補正要素を介して前記ポート装置に変位可能に接続される、ガイド装置、及び、
前記ポート装置に対する前記ガイド装置の調整装置であって、一方が前記支持板及び／又は前記ポート装置に、他方が前記ガイド装置に取り付けられ、前記外科手術用器具の前記シャフトがｘ方向及びｙ方向の両方に可動であり、開始位置で前記外科手術用器具の縦方向の延長がポート装置の縦方向の延長と平行をなす、調整装置、
を有する。
【００１１】
好ましい実施の形態では、補正要素の形状は変形可能であり、開始位置で互いに一致するポート装置とガイド装置の間の角度が、ｘ方向及びｙ方向の両方において自由に選択可能に設定されることができ、とりわけ補正要素は弾性材料で形成される。
【００１２】
さらに好ましい実施の形態では、調整装置は、とりわけ互いに直交して設けられる駆動装置として設計された、少なくとも２つの制御可能なアクチュエータを有し、ガイド装置と支持板又はポート装置との間にボールレバー機構が配置され、ガイド装置は、ボールレバー機構によって、駆動装置により、ｘ方向及びｙ方向に互いに独立して、開始位置に対して位置決めされ得る。
【００１３】
さらに好ましい実施の形態では、ガイド装置上に、外科手術用器具に接続された並進調整装置が配置され、外科手術用器具のシャフトがｚ方向に可動である。並進調整装置は、好ましくは、伸縮システム２０及び／又はケーブル引張りシステムにより外科手術用器具のシャフトをｚ方向に移動させる。
【００１４】
さらに好ましい実施の形態では、外科手術用器具のシャフトを開始位置に対してｚ方向周りに回転可能に変位させるロータリーアクチュエータを有する器具駆動ユニットが、外科手術用器具上に配置される。器具駆動ユニットは、好ましくは、遠位端に取り付けられた外科手術用器具の操作ユニットを、さらに３自由度で変位可能とする、３つの器具アクチュエータを有する。器具駆動ユニットは、特に好ましくは、伸縮システムの近位端に保持装置を介して設けられる。
【００１５】
本発明のさらなる主題は、人体上で外科手術を行うためのロボット外科手術システムに関し、ロボット外科手術システムは、
外科手術を行うために、ユーザにより操作され得る制御装置、
２以上のロボットアームが取り付けられ、前記制御装置により動かされ得る支持構造、
及び、少なくとも１つのロボットアーム上に配置された、外科手術用器具のアクティブ位置決め装置を備え、
前記アクティブ位置決め装置は、
ロボットアームに接続され得る支持板、
前記支持板上に設けられ、体の内部への通路に配置されるポート装置、
外科手術用器具を体内へ案内するための少なくとも１つのガイド装置であって、前記外科手術用器具のシャフトが前記ガイド装置を通って延び、前記ガイド装置は補正要素を介して前記ポート装置に変位可能に接続される、ガイド装置、及び、
前記ポート装置に対する前記ガイド装置の調整装置であって、一方が前記支持板及び／又は前記ポート装置に、他方が前記ガイド装置に取り付けられ、前記外科手術用器具の前記シャフトがｘ方向及びｙ方向の両方に可動であり、開始位置で前記外科手術用器具の長手方向の延長がポート装置の長手方向の延長と平行をなす、調整装置、
を有する。
【００１６】
ロボットシステムの好ましい実施の形態では、補正要素の形状は変形可能であり、開始位置で互いに一致するポート装置とガイド装置の間の角度が、ｘ方向及びｙ方向の両方において自由に選択可能に設定されることができ、とりわけ補正要素は弾性材料で形成される。
【００１７】
従属請求項による本発明のロボット外科手術システムのさらに有利な実施の形態は、外科手術用器具のアクティブ位置決め装置と同様である。これは、とりわけ、本発明の外科手術用器具のアクティブ位置決め装置が、ロボットシステムに結合され得る又は取り付けられ得ることにより示される。
【００１８】
本発明では、ロボットシステム及び遠隔マニピュレータの用語は、同じ意味で使用され得る。
【００１９】
本発明は、純粋に例として、添付した図面により実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、位置決め装置がロボットアームに取り付けられている、本発明の外科手術用器具のアクティブ位置決め装置の概略図である。
【図２】図２は、注入ガス（概してＣＯ２）を導入するための接続が容易である、本発明のアクティブ位置決め装置の概略部分図である。
【図３】図３は、図１のアクティブ位置決め装置の上面図である。
【図４】図４は、人体上での手術中の、本発明のロボット外科手術システムの一部の概略図である。
【図５】図５は、本発明のロボットアームの概略図である。
【図６】図６は、本発明の構成要素となり得る外科手術用器具の概略図である。
【図７】図７は、ロボットアーム及び本発明のアクティブ位置決め装置を有するロボットシステムの概略図である。
【図８】図８は、４つのロボットアーム及び本発明のアクティブ位置決め装置を有するロボットシステムの概略図である。
【図９】図９は、位置決め装置がロボットアームに取り付けられた、２つの外科手術用器具のための本発明のアクティブ位置決め装置の概略図である。
【図１０】図１０は、図９のアクティブ位置決め装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、一態様では、トロカールの又はアクティブ位置決め装置のパッシブ予備位置決めが手術用器具を動かすトロカールのアクティブ制御及び電動化と組み合わされる、ロボット外科手術システム又は遠隔マニピュレータに関する。本発明の、このような「アクティブトロカール」は、図６に示されているように、手術用器具を少なくとも２自由度（方向１０１及び１０２）で枢支点周りに動かすことができる。本発明によれば、手術用器具は合計７自由度を有する。３自由度（図６の自由度１０１、１０２及び１０３）は、トロカール内に挿入された手術用器具及び対応する駆動ユニットの結合の電動により実現され、さらなる４自由度（図６の自由度１０４、１０５、１０６及び１０７）は、挿入された各手術用器具の端部の駆動ユニットにより実現される。
【００２２】
枢支点はアクティブトロカール自身により画定されるので、枢支点の位置は、アクティブトロカールの予備位置決めによって、手術の開始前に定められる。枢支点は、本発明の位置決め装置又はアクティブトロカールに構造的に接続され、枢支点は、アクティブ位置決め装置に対する再位置決めの場合に維持される、すなわち、枢支点は、器具及び支持板並びにガイド装置に対して常に維持されるので、外科手術の開始後の患者の再位置決めが可能である。
【００２３】
さらに、器具のアクティブ位置決めのためのロボットアームが不要であることにより、システムはより小さく及び軽く設計され得る。したがって、システム全体のより容易な移動、例えば別の手術室内への移動、並びに、適応性及び利用性の高レベル化、が可能である。
【００２４】
本発明は、図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００２５】
図１は、位置決め装置がロボットアームに取り付けられている、本発明の外科手術用器具のアクティブ位置決め装置を示す。低侵襲の腹腔鏡手術中、概して４つの手術用器具が使用される。３つは外科手術用器具であり、１つはカメラまたは内視鏡である。手術用器具は、遠隔マニピュレータシステムを介して外科医により制御される。したがって、本発明では、好ましくは、システム内に、アクティブトロカール又はアクティブ位置決め装置が４つある。しかしながら、１〜３又は４より多いアクティブトロカールを有する実施の形態も、本発明の保護の範囲内であるものと理解される。各アクティブトロカールは、関節部２を備え得るロボットアーム１を介して、ある意味では重力から解放されて、取り付けられる。したがって、この保持機構は各アクティブトロカール用に設けられる。すべての保持機構は、共通の支持部材（図４を参照）又は異なる支持部材にしっかりと取り付けられ得る。異なる支持部材へのしっかりとした取り付けは、例えば、外科手術用のトロカールの配置のために必要なときに、意味をなす。
【００２６】
アクティブトロカールの支持板３は、ロボットアーム１にしっかりと接続される。この支持板３は、同様にポート装置４にもしっかりと接続される。ポート装置４は、補正要素５を介してガイド装置６に接続される。ガイド装置６は、補正要素５を介してポート装置４に対して移動（傾動）することが可能である。この移動により外科手術用器具８の枢動が実現される。ガイド装置６は、外科手術用器具８を受け入れる。シールリング７により、ガイド装置６に対する外科手術用器具８の気密シールがなされる。腹腔鏡手術では、外科医に実際の外科手術のための運動のさらなる自由を与えるために、腹腔がガス（二酸化炭素、ＣＯ２）の導入により膨らませられる。ガスが漏れないよう、シール７が必要である。
【００２７】
アクチュエータ又は駆動装置９，１２は、互いに直交して配置される。ボールレバー機構１０，１１及び１３，１４を介してガイド装置６の上端に力が働き、その結果、２つの軸（ｘ，ｙ）について互いに独立して、ガイド装置６がポート装置４に対して動かされ得る。
【００２８】
ガイド装置６の上端に、さらに駆動装置１５が取り付けられる。クランプ１６、遊びローラ１７、クランプ１８及び対応するケーブル１９を有する駆動装置機構により、ｚ方向の器具の並進運動が実現される。
【００２９】
ｚ軸周りの外科手術用器具８の回転運動αが妨げられるように、伸縮システム（入れ子式伸縮システム）２０が器具駆動ユニット２２に保持装置２１を介して接続される。外科手術用器具８の回転運動αは、外科手術用器具８のシャフトに接続されたロータリーアクチュエータ２３により実現される。器具アクチュエータ２４，２５及び２６は、図６に示すように、自由度１０５，１０６及び１０７の外科手術用器具８の運動を実現する。
【００３０】
図２は、シール（７）の下でトロカール（６）の空洞内に開口する供給チューブ（２９）と、接続及びバルブ組立体（３０）とを有する、注入接続部がさらに配置された、図１の本発明のアクティブ位置決め装置を示す。接続及びバルブ組立体には、好適には、注入装置が接続される。注入装置は、注入装置に接続されたバルブ組立体（３０）及び供給チューブ（２９）を介して患者の腹腔内にガス、通常はＣＯ２、をポンプで注入する。シール（７）により、患者の腹腔から周囲への望まないガスの漏れが防止される。シール（７）は、好適には、器具（８）がトロカール（６）から完全に取り除かれたときに、トロカール（６）を気密に保ちながら、すなわち、器具が取り除かれたときにも周囲に注入ガスが漏れないように、シールするように設計される。
【００３１】
図３は、図１のアクティブ位置決め装置の上面図を示す。
【００３２】
図４は、人体上での手術中の、本発明のロボット外科手術システムの一部の概略図を示す。図５に詳細に示されるロボットアームは、ベースホルダー、ここでは３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、により保持され、これらのベースホルダーは、例えば湾曲して形成されたガイドレール３１１に保持され、ガイドレール３１１は３１２及び３１３と一体とされ、互いに対して独立に位置決めされ得る。図１又は図２のアクティブ位置決め装置は、ロボットアームの連結面３１０において組立体３上に保持される。ガイドの好ましく湾曲した形状は、腹壁２７が弧状である典型的な患者の体に対応したロボットアームの予備位置決めに有利である。
【００３３】
図５は、本発明のロボットアームの概略図を示す。ロボットアームは、関節部を介して互いに接続された、いくつかの要素３０３、３０６及び３０９を有する。これにより、図１又は図２のアクティブ位置決め装置のために連結面３１０を配置することが可能である。ロボットアーム自身は、回転軸３０２周りに＋／−９０°の回転運動が可能なように、関節部３０１を介してベースホルダー３００にしっかりと取り付けられる。ロボットアームの第１の部分要素３０３は、好ましくは回転軸３０２に直交する回転軸３０５を有するさらなる関節部３０４へ延びる。関節部３０４を介して、ロボットアームのさらなる部分要素３０６が接続される。部分要素３０６は、好ましくは回転軸３０２に直交し且つ回転軸３０５に直交して配置されたさらなる関節部３０７を介して、回転運動３０８を可能にする。ロボットアームの第３の部分要素３０９は、その遠位端に、適当な圧力ばめ及び好ましくは形状も適合した接続により図１又は図２のアクティブ位置決め装置が組立体３にしっかりと取り付けられ得る、連結面３１０を有する。関節部３０１、３０４、３０７は、アクティブ（すなわち駆動装置を備える）及びパッシブの両方に設計され得る。関節部３０１、３０４、３０７は、絶対位置送信機を備え、これにより、空間内でそれぞれ結合されるロボットアーム及びアクティブ位置決め装置の位置又は向きがわかる。絶対位置送信機の信号は、好ましくは制御ユニット２０２内で互いに対してオフセットされ得る。これにより、図１又は図２のアクティブ位置決め装置の形状がわかっていること及び現在の調整位置により、起こり得るさまざまなロボットアームどうしの衝突、又は、ロボットアームと他のロボットアームのアクティブ位置決め装置との衝突が検出され、操作及びディスプレイユニット２００を介して、ユーザへ衝突警告が出力され得る。さらなる実施の形態では、制御ユニット２０２は、操作及びディスプレイユニット２００によってあらかじめ設定された調整コマンドを変更することにより、潜在的なさまざまなロボットアームどうしの衝突、又は、ロボットアームと他のロボットアームのアクティブ位置決め装置との衝突を、積極的に防止することができる。パッシブな設計では、関節部３０１、３０４、３０７は、好ましくは、装置を使用して関節部位置の意図しない調整から保護される。
【００３４】
図６は、本発明の構成要素となり得る外科手術用器具を示す。合計で、この組合せ体は７自由度を有する。これらは、ｘ方向（１０１）及びｙ方向（１０２）には、器具のシャフト（１２０）の並進運動により実現される。これらの運動は、枢支点周りの器具の傾動をもたらす。さらに、器具のシャフト（１２０）は、ｚ方向（１０３）に移動し得る。器具のシャフト（１２０）は、器具自身の軸（１１０）周りに運動方向（１０４）に回転運動され得る。器具の先端部は、互いに対して可動な少なくとも３つの組立体を有する。第１の組立体（１２１）は、器具のシャフト（１２０）に対して可動に配置され、回転軸（１１１）周りに回転方向（１０５）に傾動され得る。この組立体（１２１）自身は、回転軸（１１２）周りに回転方向（１０６）に互いに独立して傾動され得るように配置された２つの組立体（１２２，１２３）を担持する。組立体（１２３）に対する組立体（１２２）の回転移動により、回転軸（１１２）周りの２つの組立体（１２２，１２３）間の角度（１０７）が変化する。したがって、組立体（１２２，１２３）が機械的にどのように設計されるかに応じて、つかむ、クランプする又は切断する動きが実行され得る。
【００３５】
図７及び図８は、本発明の１つの又は４つのロボットアームを有する、及び、１つのアクティブ位置決め装置（２１２ａ）又は４つのアクティブ位置決め装置（２１２ａ〜２１２ｄ）を有する、本発明のロボットシステムの実施の形態を示す。以下の説明は、図７の１つのロボットアームを有する実施の形態に関する。アクティブ位置決め装置（２１２ａ）が、組立体２１０及び２１１を有する予備位置決め装置を介して、湾曲したガイド（２０９）に接続される。予備位置決め装置は、パッシブ（すなわち手動調整による）又は好ましくはアクティブ（すなわちアクティブ駆動装置を有する関節部（２１１）を備える）にも、実現され得る。予備位置決め装置自身は、適当なホルダー、例えば湾曲したガイド（２０９）により保持される。この湾曲したガイド（２０９）は、関節部（２０８）により、患者に対して位置決めされ得る。アーム（２０７）が可搬式支持システム（２０５）に接続され、手術台（２０６）に対して支持システム全体（２０５，２０７，．．．２１２ａを有する）の位置決めが可能になる。予備位置決め装置（２１０，２１１）の現在の状態が、操作及びディスプレイユニット（２００）を介して、オペレーターへ出力される。操作及びディスプレイユニット（２００）を介して、オペレーターは制御コマンドを入力することができる。制御コマンドは、さらなる工程のために、適当なデータ接続（２０１）を介して制御ユニット（２０２）へ送信され、この制御ユニットからアクティブ位置決め装置（２１２ａ）、予備位置決め装置（２１０，２１１）及び湾曲したガイド（２０９）へ送信される。制御ユニット（２０２）は、適当なデータ接続（２０３）を介して支持システムに接続される。手術台の位置、例えば高さ、が変更される場合に、制御ユニット内でこの位置の変更を処理するため、及び、予備位置決め装置（２１０，２１１）及び／又は湾曲したガイド（２０９）の位置を介したアクティブ位置決め装置（２１２ａ）のアクティブ追跡を達成するため、手術台（２０６）は、適当なデータ接続（２０４）を介した制御技術により、同様に制御ユニット（２０２）に接続され得る。したがって、手術台（２０６）の位置の変更による患者の位置の変更がアクティブに補正され得る。
【００３６】
図９及び図１０は、ロボットアームに取り付けられた、共通のポート上の２つの外科手術用器具のための本発明のアクティブ位置決め装置を示す。低侵襲の腹腔鏡手術中、概して４つの手術用器具が使用される。３つは外科手術用器具であり、１つはカメラまたは内視鏡である。手術用器具は、遠隔マニピュレータシステムを介して外科医により制御される。したがって、本発明では、２つの外科手術用器具が、２つの別個のガイド装置により、共通のポート（１つのポート）を介して患者の体内へ導入され得る。２つの外科手術用器具は、各外科手術用器具に１つのアクティブ位置決め装置により互いから独立して制御される。したがって、好ましくは、システム内に、１ポートアクセス用のアクティブトロカール又はアクティブ位置決め装置が２つある。しかしながら、１又は２より多い１ポートアクセス用のアクティブトロカールを有する実施の形態も、本発明の保護の範囲内であるものと理解される。各アクティブトロカールは、関節部３２を備え得るロボットアーム３１を介して、ある意味では重力から解放されて、取り付けられる。したがって、この保持機構は各アクティブトロカール用に設けられる。すべての保持機構は、共通の支持部材（図４を参照）又は異なる支持部材にしっかりと取り付けられ得る。異なる支持部材へのしっかりとした取り付けは、例えば、外科手術用のトロカールの配置のために必要なときに、意味をなす。
【００３７】
アクティブトロカールの支持板３３は、ロボットアーム３１にしっかりと接続される。この支持板３３は、同様にポート装置３４にもしっかりと接続される。ポート装置３４は、補正要素３５を介してガイド装置３６及び５９に接続される。ガイド装置３６及び５９は、補正要素３５を介してポート装置３４に対して移動（傾動）することが可能である。この移動により外科手術用器具３８及び６１の枢動が実現される。ガイド装置３６及び５９は、外科手術用器具３８及び６１を受け入れる。シールリング３７及び６０により、ガイド装置３６及び５９に対する外科手術用器具３８及び６１の気密シールがなされる。腹腔鏡手術では、外科医に実際の外科手術のための運動のさらなる自由を与えるために、腹腔がガス（二酸化炭素、ＣＯ２）の導入により膨らませられる。ガスが漏れないよう、シール３７又は６０が必要である。
【００３８】
アクチュエータ又は駆動装置３９，４２及び６２，６５は、それぞれ、互いに直交して配置される。ボールレバー機構４０，４１，４３，４４及び６３，６４，６６，６７を介してガイド装置３６又は５９の上端に力が働き、その結果、２つの軸（ｘ，ｙ）について互いに独立して、ガイド装置３６又は５９がポート装置３４に対して動かされ得る。
【００３９】
ガイド装置３６及び５９の上端に、さらに駆動装置４５，６８が取り付けられる。クランプ４６、遊びローラ４７、クランプ４８及び対応するケーブル４９を有する駆動装置機構により、ｚ方向の器具３８の並進運動が実現される。クランプ６９、遊びローラ７０、クランプ７１及び対応するケーブル７２を有する駆動装置機構により、ｚ方向の器具６１の並進運動が実現される。
【００４０】
ｚ軸周りの外科手術用器具３８の回転運動βが妨げられるように、伸縮システム（入れ子式伸縮システム）５０が器具駆動ユニット５２に保持装置５１を介して接続される。外科手術用器具３８の回転運動βは、外科手術用器具３８のシャフトに接続されたロータリーアクチュエータ５３により実現される。器具アクチュエータ５４，５５及び５６は、図６に示すように、自由度１０５，１０６及び１０７の外科手術用器具３８の運動を実現する。
【００４１】
ｚ軸周りの外科手術用器具６１の回転運動γが妨げられるように、伸縮システム（入れ子式伸縮システム）７３が器具駆動ユニット７５に保持装置７４を介して接続される。外科手術用器具６１の回転運動γは、外科手術用器具６１のシャフトに接続されたロータリーアクチュエータ７６により実現される。器具アクチュエータ７７，７８及び７９は、図６に示すように、自由度１０５，１０６及び１０７の外科手術用器具６１の運動を実現する。
【００４２】
図１０は、図９のアクティブ位置決め装置の上面図を示す。図１０から、２つのガイド装置３６，５９が、共通の補正要素３５を貫通していることがわかる。とりわけ、図１０から、２つの手術用器具のための、第１のガイド装置３６用の第１の調整装置３９，４０，４１，４２，４３，４４、及び、第２のガイド装置５９用の第２の調整装置６２，６３，６４，６５，６６，６７が配置され、２つの各調整装置の妨害又は制限が防止されていることがわかる。
【００４３】
したがって、本発明全体として、トロカールを通しての低侵襲外科手術のために１つの又はそれより多い手術用器具が用いられ得る、アクティブ位置決め装置に関する。
【図１】
0006385361.tif 000002
【図２】
0006385361.tif 000003
【図３】
0006385361.tif 000004
【図４】
0006385361.tif 000005
【図５】
0006385361.tif 000006
【図６】
0006385361.tif 000007
【図７】
0006385361.tif 000008
【図８】
0006385361.tif 000009
【図９】
0006385361.tif 000010
【図１０】
0006385361.tif 000011