(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術支援システム（２００，２０２，２０４）を取り付け構造（１）に結合するための医療用メカトロニック雄インターフェース装置（８）であって、
端面（６０）を備える基部（５８）と、端面（６０）から延びる機能体（６２）と、
対応する医療用メカトロニック雌インターフェース装置（９）への正および／または非正結合のための第１の機械的結合手段（３２０）と、前記医療用メカトロニック雌インターフェース装置（９）の対応する第２の電子インターフェース（２９２）への接続のための少なくとも１つの第１の電子インターフェース（３４０）と、を有し、
前記機能体（６２）は、基部（５８）に対して遊びのない手術支援システム（２００、２０２、２０４、２０５）をセンタリングするためのセンタリング装置（３０１）を備え、前記センタリング装置（３０１）は、互いに平行ではなく、それらの法線は共通の平面にない第１の機能面（３１１）、第２の機能面（３１２）および第３の機能面（３１３）を備え、
前記第１、第２および第３の機能面（３１１，３１２，３１３）は一緒に、少なくとも部分的に三角錐を画定する
医療用メカトロニック雄インターフェース装置（８）。
【請求項２】
前記三角錐は、鏡面対称である、請求項１に記載の雄インターフェース装置。
【請求項３】
前記機能体（６２）は、鏡面対称である、請求項１または２に記載の雄インターフェース装置。
【請求項４】
前記第１、第２および第３の機能面（３１１，３１２，３１３）は、平面である、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項５】
前記第１、第２および第３の機能面（３１１，３１２，３１３）のそれぞれは、互いに角度（α）を有し、前記角度（α）は、６０°である、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項６】
前記第１、第２および第３の機能面（３１１，３１２，３１３）は、前記機能体（６２）の中心軸（Ｌ）に対して少なくとも２０°それぞれ傾斜している、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項７】
前記機能体（６２）は、軸方向端面（３１０）を備える、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項８】
前記第１の機械的結合手段（３２０）は、前記機能体（６２）上の少なくとも１つの第１のアンダーカット（３２７）を備える、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項９】
前記第１の機械的結合手段（３２０）は、前記第１のアンダーカット（３２７）に鏡面対称に実施された前記機能体（６２）上に、第２のアンダーカット（３２８）を備える、請求項８に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１０】
前記第１および／または第２のアンダーカット（３２７，３２８）は、対応する突起部が第１または第２のアンダーカット（３２７，３２８）と半径方向に係合できるように、半径方向に配向された開口部を備える、請求項８または９に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１１】
前記第１の機械的結合手段（３２０）は、前記機能体（６２）上に第３のアンダーカット（５００）を備える、請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１２】
前記第３のアンダーカット（５００）は、対応する突起部が前記第１および／または第２のアンダーカット（３２７，３２８）に対して反対の方向で前記第３のアンダーカット（５００）に係合することができるように、前記第１および／または第２のアンダーカット（３２７，３２８）の実質的に反対側に実施される、請求項１１に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１３】
前記機能体の中心面、好ましくは対称面に関する前記第３のアンダーカット（５００）は、前記第１および第２のアンダーカット（３２７，３２８）の間の中央に実質的に配置される、請求項１１に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１４】
前記第１、第２および第３の機能面（３１１，３１２，３１３）は、前記機能体（６２）の基部体（３００）の円周面（３０４）へと半径方向にテーパになっている、請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１５】
前記基部体（３００）は、回転対称ではない、請求項１４に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１６】
前記基部体（３００）は、半径方向に突出したノーズ（３０２）を有する円筒形である、請求項１５に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１７】
前記機能体（６２）は、一体として実施される、請求項１ないし１６のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１８】
前記第１の電子インターフェース（３４０）は、前記基部（５８）の前記端面（６０）上に実施されている、請求項１ないし１７のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置。
【請求項１９】
前記第１の電子インターフェース（３４０）は、電気接点を有する２つ以上のブロック（３４１，３４２，３４３，３４４）を備える、請求項１８に記載の雄インターフェース装置。
【請求項２０】
前記第１の電子インターフェース（３４０）は、少なくとも２つの接地接点（３４５，３４６）を備え、それらの少なくとも１つが対応する雌インターフェース装置（９）に結合されると、さらなる電気接点が閉じられる前に、最初に雌インターフェース装置（９）の少なくとも１つの対応する接地接点と接触する、請求項１８または１９に記載の雄インターフェース装置。
【請求項２１】
手術支援システム（２００）を取り付け構造に結合するための医療用雌インターフェース装置（９）であって、前記医療用雌インターフェース装置（９）は、請求項１ないし２０のうちいずれか１項に記載の雄インターフェース装置（８）に結合されるように実施され、
前記機能体（６２）を受け入れるための中央凹部（２７４）を画定するフレーム（３６０）と、
前記雄インターフェース装置（８）の前記第１の機械的結合手段（３２０）への正および／または非正結合のための第２の機械的結合手段（３８０）と、を有し、
前記中央凹部（２７４）は、前記雄インターフェース装置（８）の前記基部（５８）に対して遊びのない手術支援システム（２００，２０２，２０４）をセンタリングするためのセンタリング装置（３６２）を備え、前記センタリング装置（３６２）は、面接触のための雄インターフェース装置（８）の第１、第２および第３の機能面（３１１，３１２，３１３）に対応する第１の機能面（３６３）、第２の機能面（３６４）および第３の機能面（３６５）を備える
雌インターフェース装置（９）。
【請求項２２】
前記雌インターフェース装置（９）は、機械的に実施され、前記雄インターフェース装置（８）の第１の電子インターフェース（３２０）に接続するための少なくとも１つの第２の電子インターフェース（３７０）を備えている、請求項２１に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項２３】
前記第２の機械的結合手段（３８０）は、前記第１の機械的結合手段（３２０）の第１のアンダーカット（３２７）に係合するための少なくとも第１の変位可能なボルト（３８１）を備える、請求項２１または２２に記載の雌型インターフェース装置（９）。
【請求項２４】
前記第１の変位可能なボルト（３８１）は、ロック位置に予張力がかけられている、請求項２３に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項２５】
前記第１の変位可能なボルト（３８１）は、自由端に面取り（３８３）形成されている、請求項２３または２４に記載の雌型インターフェース装置（９）。
【請求項２６】
前記第２の機械的結合手段（３８０）は、前記第１の機械的結合手段（３２０）の第３のアンダーカット（５００）に係合するための第３の変位可能なボルト（５０２）をさらに備える、請求項２１または２２に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項２７】
前記第３の変位可能なボルト（５０２）は、バネ荷重が予めかけられており、前記雌インターフェース装置（９）を前記雄インターフェース装置（８）に接続すると自動的に撓み、解放に対抗するためにアンダーカットにラッチする、請求項２６に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項２８】
前記雌インターフェース装置（９）は、解放位置に前記第２の機械的結合手段（３８０）をオフセットするための作動装置（３９０）を備える、請求項２１または２２に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項２９】
前記第２の機械的結合手段（３８０）は、前記第１の機械的結合手段（３２０）の第１のアンダーカット（３２７）に係合するための少なくとも第１の変位可能なボルト（３８１）を備え、前記第２の機械的結合手段（３８０）は、前記第１の機械的結合手段（３２０）の第３のアンダーカット（５００）に係合するための第３の変位可能なボルト（５０２）をさらに備え、前記第３の変位可能なボルト（５０２）を前記第１の変位可能なボルト（３８１）から独立した解放位置にオフセットするための第２の作動装置（５０６）を備える、請求項２８に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項３０】
前記第２の機械的結合手段（３８０）は、前記第１の機械的結合手段（３２０）の第１のアンダーカット（３２７）に係合するための少なくとも第１の変位可能なボルト（３８１）を備え、前記作動装置（３９０）は、前記フレーム（３６０）上に枢動可能に支持され、駆動部側で第１の変位可能なボルト（３８１）と接触する把持セグメント（３９４）を有するレバー（３９２）を備え、前記第１の変位可能なボルト（３８１）は、前記把持セグメント（３９４）の作動により、ロック位置から解放位置にもたらされ得る、請求項２８に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項３１】
第１の変位可能なボルト（３８１）は、少なくとも１つのフィルムヒンジ（４２５，４２６）を介して前記作動装置（３９０）および／または前記フレーム（３６０）に結合される、請求項２８に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項３２】
前記第２の電子インターフェース（３７０）は、弾性的に支持されている、請求項２２に記載の雌インターフェース装置（９）。
【請求項３３】
手術支援システム（２００，２０２，２０４）を取り付けるための医療用取付アーム（１）であって、
前記医療用取付アーム（１）を基部に取り付けるための近位端（２）と、前記手術支援システム（２００）を受け入れるための遠位端（４）と、
アームセグメント（１０，１２，１４、１６，１８，２０，２２）が関節式に互いに接続される、２つ以上のアームセグメント（１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２）と２つ以上のジョイント（１１，１３，１５，１７，１９，２１，２３）と、
前記取付アーム（１）を電源に接続し、前記取付アーム（１）との間で信号を伝送するための外部制御ユニットに接続するための前記近位端（２）にある第１のインターフェース（６）と、
前記手術支援システム（２００，２０２，２０４）を制御するために、前記取付アーム（１）を前記手術支援システム（２００，２０２，２０４）に結合するための前記遠位端（４）の第２のインターフェース（８）と、
前記取付アーム（１）内に配置され、前記第１のインターフェース（６）を前記第２のインターフェース（８）に接続し、前記第１および第２のインターフェース（６，８）間でエネルギおよび信号を伝送する伝送装置と、
請求項１ないし２０のうちいずれか１項に記載の医療用メカトロニック雄インターフェース装置（８）を備える前記第２のインターフェース（８）と、を有する、
取付アーム（１）。
【請求項３４】
請求項２１ないし３２のうちいずれか１項に記載の医療用雌インターフェース装置（９）を有する手術支援システム（２００，２０２，２０４）。
【請求項３５】
請求項３３に記載の取付アーム（１）および前記取付アーム（１）に結合された請求項３４に記載の手術支援システム（２００，２０２，２０４）とを有するシステム。
【請求項３６】
請求項３３に記載の取付アーム（１）と、請求項３４に記載の２つ以上の手術支援システム（２００，２０２，２０４）とを備え、少なくとも１つの支援システム（２００）がロボットを使用して実施されるシステム。
【請求項３７】
カップ形状の基部本体（４２０）と、請求項２１ないし３２のうちいずれか１項に記載の医療用雌インターフェース装置（９）とを有する受動アダプタ装置（２０２，２０４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面を備える基部を有し、機能体が端面から延びる装着構造体に手術支援システムを結合するための医療用メカトロニック雄インターフェース装置に関する。本発明はさらに、雄インターフェース装置に結合するための対応する医療用雌インターフェース装置に関する。本発明は、さらに、基部に取付アームを取り付けるための近位端と、手術支援システムを受けるための遠位端と、２つ以上のアームセグメントと、アームセグメントが関節状に互いに接続される２つ以上のジョイントとを有する手術支援システムを取り付けるための医療用取付アームと、取付アームを電源および外部制御ユニットに接続し、取付アームとの間で信号を送信する近位端にある第１のインターフェースと、支援システムを制御するために、取付アームを支援システムに結合するための遠位端の第２のインターフェースと、取付アーム内に配置され、インターフェース間で電力および信号を送信するための第１のインターフェースを第２のインターフェースに接続する送信装置と、に関する。さらに、医療用雌インターフェース装置を有する手術支援システムと、前述のタイプの取付アームと前述のタイプの１つまたは複数の手術支援システムを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のタイプの取付アームは、すでに長い間知られており、特に、ユーザの静的な努力を軽減するために手術で使用されている。そのような取付アームは、マニピュレータ、内視鏡、手術用クランプなどの手術支援システムを取り付けるために使用されている。上記のタイプの取付アームは、特に、内視鏡の取り付けに適している。内視鏡手術の場合、ユーザは、通常、両手で器具を操作し、アシスタントが内視鏡を保持して、画面上に手術野を表示する。内視鏡を長時間保持すると、非常に疲れる。このため、より多くの取付アームが使用される。
【０００３】
例えば、そのような取付アームの一つは、独国特許第１９５２６９１５号明細書から知られている。そこに開示されている医療目的のための取付装置は、手術用具のための接続部とマウント、およびマウントと接続部の間に配置されたアームを備える。アームは、ジョイントを介してマウントと接続部、または隣接するアームに接続され、ジョイントを選択的に固定および解放するための空気圧作動装置に結合される。前記装置は、ジョイントに制動力を及ぼす機械的バネの作用下でジョイントを固定し、前記装置は、前記バネの力に抗して空気圧でジョイントを解放する状態に移行可能である。作動部材は、アームの近位端の取付要素に配置され、それにより、アームの個々のジョイントを調整できるようにバルブを開くことができる。作動部材が解放されると、バルブが再び閉じられ、ジョイントが固定される。
【０００４】
同様の取付アームが欧州特許第１９５８５８７号明細書に開示されている。そこに開示されている取付アームは、複数のジョイントも備えており、ジョイントを作動させるためにタッチセンサが設けられている。前記センサは、医療器具に隣接する取付アーム上に配置されているため、医療器具を把持するとき、オペレータはタッチセンサに接触し、それにより取付アームのジョイントが解放される。
【０００５】
上記の取付アームは両方とも、いわゆる受動取付アームであり、ブレーキ付きジョイントのみを備え、ジョイント内のアクティブ駆動部は備えていない。ジョイントは、制御装置の作動により解放可能であり、再び解放されるとロックされる。
【０００６】
さらなるそのような取付アームは、独国特許出願公開第１０２０１１００４９２６号明細書に開示されている。取付アームは、複数のアームセグメントと複数のジョイントを備え、それにより個々のアームセグメントが一緒に結合される。独国特許出願公開第１０２０１１００４９２６号明細書による取付アームは、取付アームを手術台の標準レールに結合するために、近位端に第１のインターフェースをさらに備える。第１のインターフェースは、クランプに従って実質的に実施される。加えて、取付アームは遠位端にインターフェースを備え、これもクランプとして実施され、内視鏡を受け入れるのに役立つ。前記アームは、一般的に内視鏡の単なる取り付けによく適しているが、特に、異なるタスクに適合させるために、そのような取付アームの使用分野をより柔軟にする必要性がある。さらに、このような取付アームの安全性を改善して、取付アームを使用する手術中に患者の負傷の危険性を減らすことが望ましい。
【０００７】
請求項１の前文の特徴を有する取付アームは、本出願人の独国特許出願公開第１０２０１４０１６８２３号明細書からさらに知られている。
【０００８】
そのような取付アームの中で、異なる支援システムに接続することができるようにする必要がある。特に、操作の種類または取り付け作業の種類に応じて、このような様々なシステムを接続できる必要がある。さらに、別の製造者は、異なるインターフェースを有しており、そのような特定の機器等のように、これらの様々な支援システムは、取付アームに接続可能であることが好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、手術支援システムを簡単な方法で接続し、潜在的な用途をさらに増やすことができる、上述のタイプの医療用メカトロニック雄インターフェース装置と医療雌インターフェース装置の両方を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、医療用メカトロニック雄インターフェース装置の問題を解決し、対応する医療用メカトロニック雌インターフェース装置への正および/または非正結合のための第１の機械的結合手段と、雌インターフェース装置の対応する第２の電子インターフェースに接続するための少なくとも１つの第１の電子インターフェースと、を備え、機能体は、遊びのないベースに対して手術支援システムをセンタリングするためのセンタリング装置を備え、センタリング装置は、互いに平行ではなく、その法線が共通の平面にない第１の機能面、第２の機能面および第３の機能面を備える。
【００１１】
本発明は、インターフェース装置が、接続を確立するために正および／または非正結合のための機械的結合手段を備える必要があるという事実を利用するだけでなく、特に、センタリング装置が好ましいという事実を利用して、対応する医療用メカトロニック雌インターフェース装置を雄インターフェース装置の中心に結合できるようにする。わずかな製造上の不正確さを補い、センタリングにより遊びのない結合を生成することができる。
【００１２】
機能面が互いに平行でないと、その法線が共通の平面に位置しないので、対応する雌インターフェース装置への静的に決定された結合を生成することができる。対応する雌インターフェース装置は、雄型インターフェース装置の第１、第２、第３の機能面と接触する対応する機能面、または他の結合要素を備えることが好ましい。
【００１３】
取付構造は、本発明の文脈において、三脚、天井スタンド、手術台、部屋の壁、取付アーム、ロボットなどの手術支援システムを取り付ける必要があるかもしれない取り付け構造であり得る。
【００１４】
雄インターフェース装置は、電子インターフェースを備えることが好ましいが、電子インターフェースを備えない実施形態も好ましい。この場合、雄インターフェース装置は、純粋に機械的に実施される。
【００１５】
第１、第２および第３の機能面は、少なくとも好ましくは一緒に、少なくとも部分的に、三角錐を共同で画定する。機能面の法線、すなわち機能面を定義する平面に垂直な法線の配置は、角錐構造を実現し、これは、好ましくは、基部からテーパになっている。
【００１６】
好ましくは、機能体も鏡面対称である。
【００１７】
機能体は、それ自体が鏡面対称であることが好ましい。これは、一実施形態では、角錐は、鏡面対称であることが好ましい。対称面は、角錐構造の中心軸または機能体の中心軸を備えることが好ましく、基部に垂直であることが好ましい。その結果、構造がさらに簡素化され、同一の部品を使用することが可能になる。
【００１８】
機能面が平坦であることがさらに好ましい。この点で、機能面は、実質的に平坦であり、わずかな凸部又は凹部が許容される場合に十分である。したがって、例えば、雄と雌インターフェース装置が互いに引っ張るという理由で、わずかに規則的または不規則に湾曲した表面が好ましいと考えられるかもしれない。しかしながら、平坦な機能面を設けることで製造を簡素化することが可能であり、この方法で、対応する雌インターフェース装置への結合における静的な決定もより良く達成することができる。
【００１９】
特に好ましくは、機能面はそれぞれ、互いに６０°の角度を備える。その結果、機能面の対称性が達成される。さらに好ましい変形例では、２つの機能面は互いに同一であるが鏡面対称に実施され、第３の機能面は対称面に実質的に垂直である。
【００２０】
この点で、２つの機能面が互いに６０°未満、例えば、４５°の角度を備え、その２つの機能面がそれぞれ第３の機能面に対してより大きな角度、好ましくは、６７．５°を備えることも可能である。
【００２１】
機能面はそれぞれ、機能体の中心軸に対して少なくとも２０°傾斜していることが特に好ましい。つまり、機能面は角錐構造の中心軸に対して少なくとも２０°傾斜している。より小さな傾斜、すなわち、２０°に近い、好ましくは３０°未満の傾斜は、中心軸に垂直なより良い位置決めをもたらすことができる。対照的に、より大きな傾斜角は、軸方向のより良い位置決めをもたらすことができる。２０°未満の角度でセルフロックが発生するリスクがあり、したがって、雄インターフェース装置と雌インターフェース装置の結合を解除することは、もはや容易にできなくなる。
【００２２】
さらに好ましい実施形態によれば、機能体が軸方向の端面を備えることが提供される。この点で、角錐または角錐構造は、切頭角錐に似ており、軸方向の先端に開いていないことが提供される。雄インターフェース装置と雌インターフェース装置との間に結合を生成するために、軸方向の先端は、必要としない。したがって、この実施形態では、角錐または角錐構造は、基部に短縮され、機能体は、軸方向の端面を備える。軸方向端面は、好ましくは、基部の端面に平行および／または角錐の中心軸に垂直である。他の実施形態では、機能体の端面が中心軸に対して傾斜して配置されることが考えられる。
【００２３】
さらに好ましい実施形態によれば、第１の機械的結合手段は、機能体上の少なくとも１つの第１のアンダーカットを備える。アンダーカットは、好ましくは、機能体上の凹部によって実施され、背後から係合可能なセグメントを画定する。好ましくは、第２のアンダーカットが機能体に実施され、これは、特に好ましくは、第１のアンダーカットに対して鏡面対称に実施される。
【００２４】
好ましくは、第１および第２のアンダーカットは半径方向にアクセス可能であり、第２の機械的結合手段の対応するブロッキング要素が前記アンダーカットに係合することができる。
【００２５】
さらに好ましい実施形態では、第１の機械的結合手段は、機能体上の第３のアンダーカットを備える。雄と雌インターフェース装置を互いにしっかりと固定するには、合計３つのアンダーカットを使用する。第１の機械的結合手段が第３のアンダーカットのみを備え、第１および第２のアンダーカットを備えない実施形態もあり得ることを理解されたい。
【００２６】
好ましくは、第３のアンダーカットは、第１および／または第２のアンダーカットと実質的に反対に実施され、第１および／または第２のアンダーカット方向と反対方向の対応する突起部が第３のアンダーカットに係合できる。例えば、第１および第２のアンダーカットの突起部は、後者から上または斜め上方に係合し、第３のアンダーカットに設けられた突起部は下から後者に係合する。望ましくない解放は、反対の方向によってより良く対抗することができる。
【００２７】
さらに、第３のアンダーカットは、機能体の中心面、好ましくは、対称面に関して、第１および第２のアンダーカットの間のほぼ中央に配置されることが好ましい。それにより、力のより均一な分布を達成することができる。
【００２８】
さらに好ましい実施形態では、機能面は、機能体の基部体の円周面に向かって半径方向および／または円周方向にテーパになっている。
【００２９】
好ましくは、機能面と機能体の基部体の円周面との間に、よじれのない滑らかな移行部が設けられる。インターフェース装置のクリーニングを簡素化でき、その結果、衛生状態を改善できる。機能面と円周面との間の移行領域の半径は、好ましくは、１ｍｍ以上、好ましくは、０．５ｍｍ以上の範囲にある。
【００３０】
機能体の基部体は基本的に任意の形状を有することができるが、好ましくは回転対称ではない。これにより、基部体が機械的結合手段の一部を形成し、特に、雄インターフェース装置に対する雌インターフェース装置の回転でこれに対抗できるようになる。好ましくは、基部体は、放射状ノーズを備えた実質的に円筒形に実施される。このように実施された基部体は、好ましくは、基部から軸方向に延びる。機能体の第１の軸線方向セグメントには、機能面がないことが好ましい。機能面は、好ましくは、基部から遠位にある基部体の第２の軸方向セグメントにのみ設けられる。好ましくは、第２のセグメントの軸方向の長さは、第１のセグメントの軸方向の長さにほぼ等しい。
【００３１】
特に好ましくは、機能体は単一部品として実施される。例えば、機能体は、固体材料から粉砕され、または変形方法によって製造される。これにより、ジョイントなどを含む機能体が回避され、衛生状態を改善できる。例えば、ネジまたは電気空気圧式または油圧式の接続、または機能液、特に、治療液、薬などの通過のための接続のために、機能体に突破口などが提供される場合、開口部または接続部は密封することが好ましい。これは、液体が機能体の外側から機能体の内部に浸透するのを防ぐためである。
【００３２】
さらに好ましい実施形態では、電子インターフェースは、基部の端面に実施される。雌インターフェース装置は、機能体に対して軸方向に、また基部に対して軸方向にも雄インターフェース装置に結合されていることが好ましい。一方で、機能体は、機械的結合に完全に利用可能であり、基部の端面に実施されている電子インターフェースによって流体などを伝達することにも利用できる。一方、電子インターフェースに、機能体などの一致する結合方向を装備することができる。すなわち、電子インターフェースも軸方向に結合されていることが好ましい。電子インターフェースは、プラグ接続を備えることが好ましい。
【００３３】
好ましくは、電子インターフェースは、電子接点を有する２つ以上のブロックを備える。各ブロックは、複数の２つ以上の電子接点を備えることが好ましい。ブロックは冗長に構成できる。つまり、２つ以上のブロックが同じ電子接点を構成するため、冗長ブロックとして使用できる。しかしながら、他の実施形態では、ブロックを異なる方法で割り当てることもできる。複数のブロックを提供することにより、これらの複数のブロックを互いにより良くシールドすることが可能である。次に、電気接点は、液体に対して絶縁され、密封されることが好ましい。
【００３４】
また、電子インターフェースは、少なくとも２つの接地接点を備え、さらに電気接点が閉じられる前に対応する雌インターフェース装置に結合されたときに、少なくとも１つの前記接点が最初に雌インターフェース装置の少なくとも１つの対応する接地接点と接触するように配置されることが好ましい。その結果、電子インターフェースは、他の接点が閉じられる前に接地される。このようにして、電圧が印加されたとき、いわゆる“ホットプラグ”のときに、インターフェース装置が結合および分離される可能性があると、考えられる。これは、例えば、接地接点が軸方向にさらに突出し、インターフェース装置を結合する際の時間的順序を達成することで実現される。
【００３５】
本発明の第２の態様によれば、上記の目的は、手術支援システムを取り付け構造に結合するための医療用雌インターフェース装置によって達成され、インターフェース装置は、医療用メカトロニクス雄インターフェース装置の前述の好ましい実施形態の１つに従って雄インターフェース装置に結合するために実施される。機能体を受容するための中央凹部を画定するフレームと、雄インターフェース装置の第１の機械的結合手段への正および／または非正結合のための第２の機械的結合手段と、を有し、前記中央凹部は、第１のインターフェース装置の基部に対して遊びのない手術支援システムをセンタリングするためのセンタリング装置を備え、前記センタリング装置は、第１の機能面、第２の機能面、および第３の機能面を備え、これらは、面接触のための雄インターフェース装置の第１、第２、および第３の機能面に対応する。本発明の第１の態様に係る雄インターフェース装置および本発明の第２の態様に係る雌インターフェース装置は、特に、従属請求項に記載されているのと同じおよび類似の下位態様を含むことを理解されたい。これに関して、さらなる好ましい特徴、それらの利点、組み合わせ、および可能な使用に関して、上記の説明を完全に参照する。雌インターフェース装置の第１、第２、第３の機能面は、雄インターフェース装置の第１、第２、および第３の機能面と必ずしも同一である必要はない。例えば、雌インターフェース装置の第１、第２および第３の機能面は、それらの面積がより小さいか、または異なる輪郭を備えることが考えられる。例えば、雌インターフェース装置の機能面は、全体的に球形または凸面に実施され、例えば、３つの球体によって形成されることが考えられる。
【００３６】
第２の機械的結合手段は、好ましくは、第１の機械的結合手段の第１のアンダーカットの背後に係合するための少なくとも第１の変位可能なボルトを備える。好ましくは、第２の機械的結合手段はまた、第２のボルトを備える。第１および／または第２のボルトは、好ましくは、アンダーカットを形成する凹部内に実質的に半径方向に突出する。
【００３７】
好ましくは、第１のボルトおよび好ましくは第２のボルトは、ロック位置で予張力がかけられている。１つまたは複数のボルトは、ロック位置と解放位置との間で変位可能であることが好ましく、第１の機械的結合手段の１つまたは複数のアンダーカットのロック位置に係合する。ロック位置での予張力は、バネ、例えば、渦巻きバネ、ねじりバネ、または空気圧の手段により、解放されることが好ましい。磁気予張力を使用して、１つまたは複数のボルトにロック位置で予張力をかけることも考えられる。
【００３８】
特に好ましくは、第１のボルトは自由先端でテーパになっている。一方では、結果として結合公差を補償できる。これは、好ましくは、第２のボルトにも当てはまる。テーパ先端は、アンダーカットの表面と接触するために使用されることが好ましく、一方で、結合公差は、テーパによって補償されるが、ボルトの傾斜面の楔効果により、ボルトを第１のインターフェース装置に対してロック位置に持っていくと、雌インターフェース装置が引っ張られる。
【００３９】
好ましい実施形態では、第２の機械的結合手段は、第１の機械的結合手段の第３のアンダーカットの背後に係合する第３の変位可能なボルトをさらに備える。第１の機械的結合手段が第３のアンダーカットのみを備える場合、第２の機械的結合手段は好ましくは第３のボルトのみを備える。
【００４０】
３本のボルトを組み合わせることにより、特に効果的に中心軸を横切る軸を中心とした回転に対抗することができる。
【００４１】
好ましくは、第３のボルトは、バネ荷重が事前にかけられており、雌インターフェース装置を雄インターフェース装置に接続すると自動的に撓み、解放に対抗するためにアンダーカットにラッチする。第３のボルトは、好ましくはロックボルトとして実施される。第３のボルトの解放は、最初に第１および／または第２のボルトが解放されたときにのみ可能であることが好ましい。
【００４２】
さらに、第２の機械的結合手段を解放位置にオフセットすることができる作動装置が提供されることが好ましい。この作動装置は、好ましくは、把持セグメントを有するフレーム上に枢動可能に支持されたレバーを備え、出力側は、第１のボルトと接触し、第１のボルトは、把持セグメントの作動によってロック位置から解放位置にもたらされ得る。この例では、作動装置を手動で作動させることができる。電子的および／または空気圧的に作動可能な作動装置が設けられることも提供され得る。これは、ロック装置が磁気的、特に、電磁的に作用したとき、特に好ましい。好ましくは、作動は、ボタンまたはノブを押すことにより起動される。
【００４３】
変形形態では、第３のボルトは、作動装置によって作動される。別の変形形態では、第３のボルトを解放位置にオフセットするための第２の作動装置が、第１のボルトとは独立して提供される。その結果、安全性を向上させることができる。
【００４４】
さらに好ましい実施形態では、第１のボルトは、少なくとも１つのフィルムヒンジを介して作動装置に結合される。この実施形態では、ボルトは、好ましくは、作動装置に一体として接続され、特に、可逆的に解放可能でなく、非破壊的に解放可能である。フィルムヒンジには、遊びがなく、同時にシールを形成できるという利点がある。さらに、特に、雄および／または雌インターフェース装置の製造におけるフィルムヒンジは、少なくとも部分的にプラスチックで作られていることが好ましい。
【００４５】
さらに、第２の電子インターフェースは弾性的に支持されることが好ましい。その結果、結合公差を補償できる。しかしながら、第１の電子インターフェースを弾性的に支持することも可能であることを理解されたい。
【００４６】
雄および雌インターフェース装置に関して上述したように、雄インターフェース装置は、第１の機械的結合手段を備え、雌インターフェース装置は、第２の機械的結合手段を備える。好ましい実施形態では、雄インターフェース装置は、第２の機械的結合手段を備え、雌インターフェース装置は、第１の機械的結合手段を備える。この場合、好ましくは、雌インターフェース装置は、少なくとも１つのアンダーカットを備え、雄インターフェース装置は、好ましくはアンダーカットに係合できる少なくとも１つのボルトを備える。第１または第２の機械的結合手段が雄または雌のインターフェース装置に実施されるかどうかの設計は、目的に大きく依存し、自由に選択することができる。本発明の限定は、本明細書では意図されていない。
【００４７】
本発明の第３の態様によれば、上述のタイプの取付アームに関する上述の目的は、取付アームの第２のインターフェースが、本発明の第１の態様に係る雄インターフェース装置の上述の好ましい実施形態の１つに係る医療用メカトロニック雄インターフェース装置を備えることにより達成される。あるいは、取付アームは、本発明の第２の態様に係る雌インターフェース装置の上述の好ましい実施形態のいずれかに係る雌インターフェース装置を備える。取付アームに雄インターフェース装置を設けることが特に有利であることが分かっている。結果として構造的な利点が得られ、安定性と剛性を高めることができる。
【００４８】
第４の態様によれば、本発明は、本発明の第２の態様に係る雌インターフェース装置の上述の好ましい実施形態の１つに係る医療用雌インターフェース装置を有する手術支援システムに関する。ここでも、手術支援システムが雄インターフェース装置を備えることが代替的に提供される。
【００４９】
さらに、第５の態様では、本発明は、上述のタイプの取付アームと、取付アームに結合された上述のタイプの手術支援システムとを有するシステムに関する。好ましくは、手術支援システムは、ロボットマニピュレータとして実施される。好ましくは、システムは、少なくとも１つがロボット工学を使用して実施され、好ましくは、少なくとも１つが受動的に実施される２つ以上の手術支援システムを備える。その結果、モジュラーシステムが実現され、ユーザは、タスクフィールドに応じて、別の手術支援システムを取付アームに結合できる。
【００５０】
本発明は、実施形態によってより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】雄インターフェース装置を有する取付アームと、互いに連結された雌インターフェース装置を有する手術支援システムの斜視図である。
【図２】雄インターフェース装置を有する取付アームの詳細図である。
【図３】本発明に係る医療用メカトロニック雄インターフェース装置の斜視図である。
【図４】図３に係るインターフェース装置の正面図である。
【図５】図４のインターフェース装置の側面図である。
【図６】図５のインターフェース装置の上面図である。
【図７】雌インターフェース装置を有する手術支援システムのハウジングの斜視図である。
【図８】雌インターフェース装置を有する手術支援システムの側面図であり、ハウジングは省略されている。
【図９】医療用メカトロニック雌インターフェース装置の斜視図である。
【図１０】図９のインターフェース装置の正面図である。
【図１１】作動された作動装置を有する図１０のインターフェース装置の側面図である。
【図１２】図１１のインターフェース装置の正面図である。
【図１３】手術支援システムの第２の実施形態の斜視図である。
【図１４】手術支援システムの第３の実施形態の斜視図である。
【図１５】図１３の手術支援システムの背面図である。
【図１６ａ】雄インターフェース装置の第２の実施形態の４つの図である。
【図１６ｂ】雄インターフェース装置の第２の実施形態の４つの図である。
【図１６ｃ】雄インターフェース装置の第２の実施形態の４つの図である。
【図１６ｄ】雄インターフェース装置の第２の実施形態の４つの図である。
【図１７】第２の実施形態に係る雌インターフェース装置を有する手術支援システムの側面図である。
【図１８】Ａ−Ａ断面の図１７の手術支援システムである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、医療目的、特に、手術用メカトロニック支援システム２００および／または手術用器具を取り付けるための取付アーム１を示している。取付アーム１は、近位端２および遠位端４を備える。第１のインターフェース６および機械的インターフェース７は、近位端２に実施される。インターフェース７は、取付アーム１を基部、特に、手術台に取り付ける役割を果たす。インターフェース６は、エネルギーを伝達し、取付アーム１を外部制御ユニットに結合する役割を果たす。第２のインターフェース８（図２参照）が、遠位端部４に設けられ、前記インターフェースを介して、受動およびメカトロニック（能動）支援システム、特に、マニピュレータ装置が、取付アーム１に結合され得る。好ましくは、内視鏡２０１を取り付けて操作するためのマニピュレータ装置２００がここに配置される。
【００５３】
図１に係る取付アーム１は、それぞれ実質的に棒状の７つのアームセグメント１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２を備え、最後のアームセグメント２２を除いてすべて実質的に同じ長さを有する。７つのアームセグメント１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２は、それぞれジョイント１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３によって互いに結合されている。ゼロ点ジョイント１１は、取付アーム１を基部に結合する。ジョイント１３、１５、１７、１９、２１、２３はすべて、本実施形態の例によれば、それぞれが１自由度を有する回転ジョイントとして実施される。この実施形態によれば、ゼロ点セグメント１０は、ゼロ点ジョイント１１に関連付けられ、第１のジョイント１３は、第１のアームセグメント１２に関連付けられ、第２のジョイント１５は、第２のアームセグメント１４に関連付けられ、第３のジョイント１７は、第３アームセグメント１６に関連付けられ、第４のジョイント１９は、第４のアームセグメント１８に関連付けられ、第５のジョイント２１は第５のアームセグメント２０に関連付けられ、第６のジョイント２３は、第６のアームセグメント２２に関連付けられる。ジョイント１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３は、それぞれ旋回軸を備え、隣接するジョイントはそれぞれ、互いに垂直な旋回軸を有する。それにより、空間内での遠位端４の簡単な位置決めが達成される。
【００５４】
図１に係る取付アーム１は、制御装置２８をさらに備える。取付アーム１は、制御装置２８によって所望の姿勢にすることができ、制御装置２８は、オペレータと７つのアームセグメントとの接触時に、制御装置２８の構成およびパラメータに応じて、関連するジョイントおよび／またはさらなるジョイントを解放するように設定されている。この目的のために、この実施形態による制御装置２８は、５つの接触セグメント３０、３２、３４、３６、３８を備える。
【００５５】
さらに、この実施形態によれば、各コンタクト手段３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２はそれぞれ、互いに反対に実質的に配置された２つのコンタクト要素３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂを備えることが提供される。コンタクト手段３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２は、オペレータと対応するアームセグメント１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２との接触を検出する役割を果たす。アームセグメント１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２２を把持すると、オペレータは、両方のコンタクト手段要素３０ａ、３０ｂ〜３６ａ、３６ｂと接触し、関連するジョイントは、コンタクト手段３０〜３８の両方のコンタクト手段要素３０ａ、３０ｂ〜３６ａ、３６ｂと接触したときのみ解放される。すなわち、第１のアームセグメント１０を把持し、同時に２つのコンタクト手段要素３２ａ、３２ｂに接触すると、制御装置２８により第１のジョイント１１が解放される。これにより、ユーザは、軸Ａ１を中心に取付アーム１またはアームセグメント１２〜２２を旋回させることが可能となる。２つのコンタクト手段要素３２ａ、３２ｂの一方または両方が解放されると、ジョイント１１は、再びロックされ、軸１を中心とした旋回はもはや不可能になる。例えば、ユーザの腕または肘による２つのコンタクト手段要素３２ａ、３２ｂのうちの１つのみとの意図しない接触のために、ジョイント１１は解放されず、取付アーム１は、ロック状態のままでその姿勢を保持する。
【００５６】
図示された実施形態では、２つ以上のジョイントのための部分的に１つのコンタクト手段のみが提供されている。例えば、ジョイント２３とジョイント２１の両方は、コンタクト手段３８の作動時に解放される。
【００５７】
制御装置２８は、この目的のために、コンタクト手段要素３０ａ、３０ｂ〜４２ａ、４２ｂの間の接触を検出し、電気信号を送信するように設定されたコントローラまたはマイクロプロセッサを備えることができる。
【００５８】
コンタクト手段要素３０ａ、３０ｂ〜３６ａ、３６ｂは、この実施形態によれば、タッチセンサとして実施され、オペレータと対応するコンタクト手段要素３０ａ、３０ｂ〜３６ａ、３６ｂとの間の接触の圧力を検出する。好ましくは、コンタクト手段要素３０ａ、３０ｂ〜３６ａ、３６ｂは、容量性タッチセンシティブセンサとして実施される。
【００５９】
図示の取付アーム１では、オペレータが２つのアームセグメント、例えば、アームセグメント１４とアームセグメント１８を同時に把持することも可能であり、それにより、コンタクト手段要素３４ａ、３４ｂおよび３８ａ、３８ｂに同時に接触する。その結果、接合部１５および１９は解放され、旋回が可能となる。この同時解放により、アームセグメント３４、３６のみが旋回している間、空間内でアームセグメント１８および２０の角度方向を維持することが可能である。したがって、遠位端４の並進運動が可能となる。取付アームの好ましい実施形態では、２つのアームセグメントの同時接触において、アームセグメント１４および１８のこの例によれば、ジョイント１５および１９は解放されず、むしろアームセグメント１４と１８の間にあるすべてのジョイントが解放される。すなわち、この実施形態によれば、ジョイント１７および１９である。ジョイント１５は、固定されたままである。これは、取付アームの特に直感的な操作である。したがって、例えば、オペレータと取付アームセグメント１２および２０との接触により、ジョイント１５、１７、１９および２１が解放される。
【００６０】
図１では、取付アーム１が重量補償装置を備えていることもわかる。本実施形態による重量補償装置５０は、アームセグメント１４およびアームセグメント１２に結合されたガス圧バネ要素を備える。あるいは、重量補償装置は、ケーブル引き込みおよび／またはバランスカウンターウェイトを備えることもできる。図１による取付アーム１の場合、最大トルクは、ジョイント１５にその回転軸Ａ２の周りで作用する。したがって、特に、重量補償装置５０によって前記ジョイント１５を支持することが好ましい。アームセグメント１４との接触によりジョイント１５が解放されると、さらなるアームセグメント１６、１８、２０、２２によりアームセグメント１４に作用する重量およびインターフェース８に配置されたマニピュレータは、重量補償装置５０により支持され、その結果、セグメント１４が把持されたときに、遠位端４は、直ちに“垂下”しない。
【００６１】
そのような取付アームの基本構造は、例えば、独国特許出願公開第１０２０１４０１６８２４号明細書、独国特許出願公開第１０２０１４０１９７５２号明細書、および独国特許出願公開第１０２０１５１０４８１０号明細書に記載されている。これらの文献とその内容を完全に参照し、それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００６２】
本発明に係る医療用メカトロニック雄インターフェース装置８は、遠位端４に設けられている（図２）。これは、図３から図６を参照して詳細に説明される。図２に見られるように、雄インターフェース装置８の中心軸Ｌは、取付アーム１の遠位端４を形成する最後のアームセグメント２２の軸Ａ２２と同軸である。
【００６３】
医療用メカトロニック雄インターフェース装置８は、インターフェース装置８が最後のアームセグメント２２に取り付けられる基部５８を備える。基部５８は、端面６０を有し、そこから機能体６２が延び、その中心軸は、軸Ｌである。他の実施形態では、インターフェース装置８は、三脚、ロボットアーム、手術器具、手術台、天井マウント、または他のマウントなどのような他のマウント構造に取り付けることも可能である。
【００６４】
この実施形態では、基部５８は、ほぼディスク形状の構造を有し、それ自体が実質的に円筒形に形成されている。しかしながら、基部５８は、他の形状を有してもよく、特に、取り付け構造への接続を形成する役割を果たす。この点で、基部５８が、ここでは、特に、最後のアームセグメント２２の円周構造のように、取り付け構造の対応するアセンブリセグメントの輪郭にほぼ対応する円周輪郭５９を有するとき、それは理にかなっている。したがって、基部５８と最後のアームセグメント２２との間の滑らかな移行が作成される。例えば、最後のアームセグメント２２が楕円形の構造を有する場合、基部５８も楕円形の周囲５９を有することが好ましい。このようにして、機能体６２の構造は、基部５８の構造とは無関係に作成することが可能となる。
【００６５】
この実施形態では、機能体６２は、基部５８または端面６０から垂直および軸方向に延びる。機能体６２は、基部体３００を有する。基部体３００は、原則として、長手方向軸Ｌに沿って円筒状であるが、半径方向に延びるノーズ３０２を備える。円筒状セグメント３０４は、ノーズ３０２内に滑らかに通過し、ノーズ３０２は、その側面３０５、３０６（図４も参照）で接線方向に基部体３００の円筒状セグメント３０４に終端する。円筒形セグメント３０４は、長手方向軸Ｌの周りに約１８０°、好ましくは約２００°円周方向に延びている。
【００６６】
機能体６２はまた、この実施形態では、長手方向軸Ｌに実質的に垂直に整列する端面３１０を備える。第１の機能面３１１、第２の機能面３１２、および第３の機能面３１３は、長手方向軸Ｌに対してある角度で、かつ互いにある角度で延びている。第１、第２、および第３の機能面３１１、３１２、３１３は、それ自体平面であるが、それぞれの場合において、互いに対して角度が付けられ、中心軸Ｌに対して角度が付けられている。機能面３１１、３１２、３１３は、それぞれ、中心軸Ｌに垂直な平面に対する角度αを含み（図４を参照、角度αは、例としてのみ、第１の機能面３１１と第３の機能面３１３との間でプロットされている。）、この角度は、約６０°の範囲にある。さらなる機能面の間の角度α、すなわち、第２の機能面３１２と第３の機能面３１３と第１の機能面３１１と第２の機能面３１２との間の角度は、角度αと同一である。
【００６７】
さらに、第１、第２、および第３の機能面３１１、３１２、３１３は、中心軸Ｌに対して傾斜している（図５を参照）。図５では、中心軸Ｌに対する第３の機能面３１３の傾斜のみがマークされており、これには角度βが含まれている。第１の機能面３１１および第２の機能面３１２の中心軸Ｌに対する傾斜は、好ましくは、同一に実施される。第３の機能面３１３は、少なくとも２０°の範囲の中心軸Ｌとの角度βを含む。第１の機能面３１１と第２の機能面３１２の傾斜は、この実施形態では同一に実施され、また、中心軸Ｌに対して約３０°である。
【００６８】
第１、第２、および第３の機能面３１１、３１２、３１３はまた、一方では、実質的に平坦でよじれのない端面３１０に入り、他方では、基部体３００の周面に入る。この点で、第１の機能面３１１は、一方では、端面３１０のセグメント３１４で、そして、基部体３００のセグメント３１５でテーパになっている。同様に、第２の機能面３１２は、端面３１０のセグメント３１６および基部体３００のセグメント３１７でテーパになっている。第３の機能面３１３は、基部体３００の円周面のセグメント３１９で、端面３１０のセグメント３１８でテーパになっている。セグメント３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９のそれぞれは、少なくとも０．５ｍｍ、好ましくは少なくとも１ｍｍの半径を備える。結果として、円滑な移行が作成され、それにより一方で負傷のリスクを減らすことができ、雄インターフェース装置８のクリーニングが簡素化される。
【００６９】
雄インターフェース装置８は、この実施形態によれば、第１の凹部３２２および第２の凹部３２４を備える機械的結合手段３２０をさらに備える。凹部３２２、３２４は、中心軸Ｌに対してほぼ垂直に導入され、第１および第２の機能面３１１、３１２と部分的に交差する。それらはまた、端面３１０の一部を通って延びており、それにより、前記端面は、ほぼ矢印形状の輪郭を受ける（特に図３および４を参照）。
【００７０】
凹部３２２、３２４の各々は、アンダーカット３２７、３２８を形成する肩部３２５、３２６によって端面３１０に限定されている。アンダーカット３２７、３２８の内向きの側面３２９、３３０は、中心軸Ｌに対してある角度で実施され、角度γを形成する（図５を参照）。角度γは、９０°未満、好ましくは、８０°であるが、好ましくは、４５°より大きい。角度γは、後で説明するように、アンダーカット３２７、３２８の挿入斜面を形成する。
【００７１】
さらに、第３の機能面３１３に入る挿入傾斜３３１、３３２が、凹部３２２、３２４に設けられている。これらについては、後で詳細に説明する。
【００７２】
６つの孔３３３がさらに端面３１０に設けられている（図３および４では、参照番号が与えられているのは１つだけである）。雄インターフェース装置８は、これらの孔を介して対応する取り付け構造に接続することが可能である。
【００７３】
雄インターフェース装置８は、第１の電子インターフェース３４０も備える。この実施形態によれば、第１の電子インターフェース３４０は、４つのブロック３４１、３４２、３４３、３４４を備え、各ブロックは、複数の電気接点、この実施形態では、各場合９つの電気接点を備える。第１、第２、第３、および第４のブロック３４１、３４２、３４３、３４４は、ここでは、電子インターフェース３４０の雌プラグとして実施される。それらは、端面６０とは反対の端部でシールされるが、好ましくは、弾性的に支持される。プラグイン方向、したがって、電子インターフェース３４０の結合方向は、中心軸Ｌに平行である。
【００７４】
全体として、雄インターフェース装置は、その外側の構造が平面Ｅに対して鏡面対称に実施されている（図４を参照）。機能体６２は、三面角錐台を形成する。その結果、特に簡単なセンタリングが実現する。基部本体３００のノーズ３０２は、中心軸Ｌに対する回転に対する追加の保護および固定を提供する。
【００７５】
第１の電子インターフェース３４０は、第１および第２の接地接点３４５、３４６を備える。第１の接地接点３４５は、第１のブロック３４１に配置され、第２の接地接点３４６は、第２のブロック３４４に配置される。接地接点３４５、３４６は、互いに最も離れた接点である。これは、カップリングが常に最初に接触する接地接点３４５、３４６の１つに繋がるとき、雄インターフェース装置８に対して雌インターフェース装置がわずかに傾いても、一方、ブロック３４１、３４２、３４３、３４４の残りの電気接点が閉じられることを意味する。
【００７６】
以下において、図７および図８は、最初に医療用雌インターフェース装置９の概要を示しているが、次に、これは、図９〜図１１を参照して詳細に説明される。
【００７７】
図７では、最初に、図１に示すように、手術支援システム２００のハウジング３５０、すなわちメカトロニックマニピュレータ２００が斜視図で示されている。図７の図では、すべての運動学が省略されているが、医療用雌インターフェース装置９は、ハウジング３５０の片側に見られる。
【００７８】
これとは対照的に、図８では、手術支援システム２００のハウジング３５０、すなわちメカトロニックマニピュレータ２００は省略されているが、線形駆動部３５２および内視鏡２０１を含む運動学３５１を見ることができる。メカトロニックマニピュレータ２００は、内部に駆動部３５３を備えている。この駆動部には、雌インターフェース装置９を介して制御信号と電気エネルギーを供給することができる。
【００７９】
図１〜図６を参照して上記で説明したように、手術支援システムを取り付け構造体、特に、取付アーム１に結合するための雌インターフェース装置９は、雄インターフェース装置８に結合するように設計される。雌インターフェース装置９は、インターフェース装置９の構造を形成するフレーム３６０を備える。インターフェース装置９は、フレーム３６０に実施された機能体６２を受け入れるための中央凹部２７４をさらに備える。中央凹部２７４は、雄インターフェース装置８の軸線Ｌと同軸の雄インターフェース装置８への雌インターフェース装置９の結合状態で延びる中心軸Ｚを有する。中央凹部２７４は、センタリング装置３６２を有する。センタリング装置３６２は、雌の第１の機能面３６３、第２の雌機能面３６４、および第３の雌機能面３６５を備える。これら３つの機能面３６３、３６４、３６５は、図１０に最もよく示されている。機能面３６３、３６４、３６５は、雄インターフェース装置８の第１、第２および第３の機能面３１１、３１２、３１３に対応して実施される。結合状態では、機能面３６３、３６４、３６５は、機能面３１１、３１２、３１３に対応して位置する。したがって、これらは、第１、第２、および第３の機能面３１１、３１２、３１３と同じ傾斜または類似の傾斜も備える。
【００８０】
外側に面して、雌インターフェース装置９は、雄インターフェース装置８の端面６０に対応する端面３６８を備える。第２の電子インターフェース３９０が端面３８６に実施され、前記第２の電子インターフェースは、第１の電子インターフェース３４０に対応する。したがって、この実施形態では、第２の電子インターフェース３７０は、第１、第２、第３、および第４の凹部３７１、３７２、３７３、３７４を備え、複数の電気接点（参照番号を備えていない）、すなわち、９個の電気接点が設けられ、それぞれが第１の電子インターフェース３４０の電気接点に対応する。この点で、第２の電子インターフェース３７０はまた、第１の電子インターフェース３４０の接地接点３４５、３４６に対応する第１および第２の接地接点３７５、３７６を備える。これは、この場合、接地接点３７５、３７６の中心軸Ｚの方向の軸方向長さが、残りの電気接点の軸方向長さよりわずかに長いという点で達成される。このようにして、対応する接地接点３４５、３４６、３７５、３７６の間の接点閉鎖が最初に行われ、その後にのみ他の接点の接点が閉じられることが保証される。
【００８１】
雌インターフェース装置９は、第２の機械的結合手段３８０をさらに備える。第２の機械的結合手段３８０は、雄インターフェース装置８の第１の機械的結合手段３２０への正および／または非正結合のために設けられる。この目的のために、第２の機械的結合手段３８０は、第１の機械的結合手段３２０に対応する。この実施形態における第２の機械的結合手段３８０は、中心軸Ｚに実質的に垂直な中央凹部２７４に延びる第１のボルト３８１および第２のボルト３８２を備える。第１および第２のボルト３８１、３８２は、図７、図９にロック位置で示されている。第１および第２のボルト３８１、３８２は、それらの端面に、すなわち、軸方向の自由端に、面取り３８３、３８４を備える。この面取り３８３、３８４は、少なくともセグメントにおいて、第１の機械的結合手段３２０のアンダーカット３２７、３２９の側面３２９、３３０に対応する。
【００８２】
第１および第２のボルト３８１、３８２は、作動装置３９０を介して、ロック位置（図７、９、１０）から解放位置（図１１および１２）へとまとめられ得る。この目的のために、第１および第２のボルト３８１、３８２は、共通のヨークまたはフォーク３９２で関節接合されており、そこでは、作動ノブ３９４がヨーク３９２から延びている。作動ノブ３９４は、ヨークに一体として接続されている。ヨーク３９２、したがって、作動ノブ３９４は、フレーム３６０の支持セグメント３９７の軸３９６を中心に枢動可能に支持される。第１および第２のボルト３８１、３８２は、押しボタン３９４を枢動させることにより持ち上げられる（図１１および１２参照）。すなわち、中心軸Ｚから取り外され、少なくとも部分的に中央凹部２７４から引き出されるため、この解放状態（図１１、１２）では、機能体９２を備えた雄インターフェース装置８を、雌インターフェース装置９の中央凹部２７４に挿入することができる。すなわち、第１および第２のボルト３８１、３８２は、突起部３２５、３２６を軸方向に通過できるように、いずれの場合も持ち上げられている。その後、押しボタン３９４が再び解放されると、これは、第１および第２の引張バネ４０１、４０２によって提供されるバネ予張力によってロック位置にもたらされる。すなわち、第２の機械的結合手段３８０は、ロック位置に予張力がかけられる。ロックすると、第１および第２ボルト３８１、３８２は、図５を参照して上から凹部３２２、３２４に挿入され、アンダーカット３２７、３２８の後ろを通過する。ここで、側面３２９、３３０およびテーパ３８３、３８４は、利用される。雄と雌のインターフェース８、９が十分に接合されていない場合、第１および第２のボルト３８１、３８２は、図５を参照して、突起部３２５、３２６の上部セグメントでテーパ３８３、３８４と最初に接触する。次に、ボルト３８１、３８２は、傾斜側面３２９、３３０に沿ってアンダーカット内にスライドする。このようにして、雌インターフェース装置９を雄インターフェース装置８で使用できることが保証される。
【００８３】
機能面３１１、３１２、３１３、３６３、３６４、３６５の幾何学的形状、およびアンダーカット３２７、３２８ならびに第１および第２のボルト３８１、３８２の配置が選択されることが提供される。その結果、第１、第２のボルト３８１、３８２は、常に側面３２９、３３０に当接し、したがって、堅固な結合を達成するために、雄および雌インターフェース装置８、９に常に張力をかける。この場合、この結合には遊びがない。各機能面３１１、３１２、３１３および３６３、３６４、３６５の接触の静的決定により、中央凹部２７４を有する機能体６２の接触も静的に決定される。
【００８４】
押しボタン３９４は、ハウジング３５０のセグメント３５０ａによって覆われるようにロック位置に位置合わせされる背部３９８を備える。押しボタン３９４が枢動位置にある場合、したがって、解放位置にある第２の機械的結合手段３８０は、背面３９８が表示される。背面３９８は、好ましくは、信号色、例えば、赤色を備える。その結果、押しボタン３９４が解放位置（図１１）にあることをオペレータが認識しやすくなり、したがって、雌インターフェース装置９と雄のインターフェース装置８の確実な結合が保証されない。
【００８５】
背面３９８によるこの光学チェックの代替として、他の固定ユニットまたは装置を提供することができる。したがって、例えば、第１および第２のボルト３８１、３８２をロック位置にすることにより、電気接点が閉じられるかまたは開かれ、それに応じて信号ランプが点灯することが提供され得る。同様の方法で音響信号を出力することも可能である。さらに、面３１１、３１２、３１３、３６３、３６４、３６５のうちの少なくとも１つには、閾値を超えた場合および／またはアンダーシュートした場合に対応する信号を提供する１つまたは複数の圧力センサが提供され得る。例えば、閾値がアンダーシュートしていると判断された場合、雄インターフェース装置８と雌インターフェース装置９の結合は十分ではなく、対応する信号が出力されることが好ましい。カラー４１０は、雌インターフェース装置９の中央凹部２７４の周りに実施される。このカラー４１０は、端面３６８から実質的に軸方向に延び、結合状態で、雄インターフェース装置８の基部３５８の皮膚表面３５９を取り囲む。その結果、さらなるシールが達成される。この目的のために、カラー４１０は、例えば、プラスチックまたはゴムなどの柔軟な材料から形成されてもよい。
【００８６】
図１３〜図１５は、手術支援システムのさらなる実施形態を示している。図１３〜図１５の同じおよび同様の要素は、前の実施形態と同じ参照番号で示されており、この点で、全体が参照されている。
【００８７】
図１３は、手術支援システム２０２を示し、図１４は、手術支援システム２０４を示す。両方の手術支援システム２０２、２０４は、ここではキャップとして実施され、この点で受動的である。外科手術支援システム２０２は、その前面４１２が手術支援システム２０４とは異なる。前面４１２から、医療機器を受け入れるのに役立つことができる第１および第２のポジティブロック要素４１４ａ、４１４ｂは、手術支援システム２０２内に延びる。そのような医療機器は、特に、内視鏡、クランプ、腹腔鏡などの結合部品として機能することができる。
【００８８】
図１４の実施形態では、手術支援システム２０４は、第１および第２のポジティブロック要素４１４ａ、４１４ｂの代わりにネジ付きシャフト３００を備え、これはまた、医療機器をネジ込むことを可能にする役割を果たす。
【００８９】
また、図１３および図１４から明らかなように、端面４１２は、実質的に板状に実施され、４つのネジ４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄによって手術支援システム２０２、２０４の基部本体４２０にネジ止めされる。この点で、異なる前面４１２を同じ基部本体４２０にネジ込むことができる。その結果、様々な種類の変形例が考えられる。好ましくは、例えば、そのような前面４１２上にツール、機器などの標準インターフェース、または製造業者固有の機器を受け取るための製造業者固有のインターフェースが提供される。
【００９０】
基部本体４２０は、その外面４２２上に実質的に円錐台形に形成され、その内部に雌型インターフェース装置９を備える。基部本体４２０は、好ましくは全体がプラスチックで形成されている。
【００９１】
図７〜図１２に係る前述の実施形態の外科的支援システム２００とは対照的に、これら２つの実施形態（図１３〜図１５）に係る雌インターフェース装置９は、手術支援システム２０２、２０４が受動的に実施されるため、第２の電子インターフェース３４０を備えていない。雄インターフェース装置８のブロック３４１、３４２、３４３、３４４を受け入れることができるように、端面３６８の対応するセグメントには単一の凹部４２４のみが設けられている。
【００９２】
手術支援システム２００とのさらなる違いは、機械的結合手段３８０の第１および第２ボルト３８１、３８２（図１５では１つのみが見られる）もプラスチック製であり、フィルムヒンジ４２５、４２６により対応するウェブ４２７、４２８に接続され、これが基部本体４２０にヒンジ接続されていることである。第１および第２のボルト３８１、３８２は、フィルムヒンジ４２５、４２６を介してロック位置で予張力がかけられる。したがって、中実体予張力を有する中実体ジョイントが提供される。
【００９３】
これらの第２および第３の実施形態（図１３〜図１５）に係る機械的結合手段３８０を解放位置にするためにレバー４３０が設けられ、前記レバーは基部本体４２０の円周面の凹部４３２と実質的に同一平面上に受け入れられる。レバー４３０は、指凹部４３４を介して手動で作動させることができる。レバー４３０を持ち上げることにより、バー４３５を介してボルト３８１を上昇させ（同じことが第２のボルト３８２にも当てはまる）、手術支援システム２０２、２０４を雄インターフェース装置に差し込むことができる。
【００９４】
レバー４３０とその下にある基部本体４２０のセグメントとの間にラッチ接続が設けられ、レバー４３０が基部本体４２０にラッチして、手術支援システム２０２、２０４の雌インターフェース装置９と雄インターフェース装置８との間の結合を固定できるようにすることが好ましい。
【００９５】
手術支援システム２０２、２０４（図１３〜図１５）は、完全に使い捨て製品として製造されてもよい。端面４１２の代わりに、機器を連結するための連結機構を基部本体４２０に直接ネジ込むか、または一体として基部本体４２０に接続することができる。本体４２０は、機器を受動的に使用する場合、手術支援システム２０２、２０４が雄インターフェース装置８およびおそらくは取付アーム１に対して電気的絶縁を形成するように、好ましくは、絶縁性のプラスチックで形成される。特に、滅菌シースをカラー４１０の軸方向端部に溶接することができ、または滅菌カバーを溶接することができ、これを取付アーム１の一部の上に引っ張ることができる。手術支援システム２０２、２０４は、全体が滅菌カバーで包装されて提供されることも考えられる。このようにして、使用者は、試運転の直前に手術支援システム２０２、２０４を開梱することができ、前記手術支援システムは、可能な限り無菌のままである。
【００９６】
図１６ａ〜図１８は、雄インターフェース装置８および対応する雌インターフェース装置９の第２の実施形態を示している。同じおよび類似の要素は、前の実施形態と同じ参照番号で示されているので、以下では上記説明を完全に参照する。以下では、前の実施形態との相違点を主に説明する。
【００９７】
特に、図１６ａ〜図１６ｄに見られるように、第１の機械的結合手段３２０は、第３のアンダーカット５００を備える。第３のアンダーカットは、そこに係合可能な第３のボルト５０２（図１８参照）と相互作用する。中央面Ｍ（図１６ｃ参照）を参照して、第３のアンダーカット５００は、実質的に第１のアンダーカット３２７と第２のアンダーカット３２８との間に配置されている。結果として、力の分布のより良い対称性を達成できる。軸方向端面３１０に向かって、第３のアンダーカット５００は、中心軸Ｌに対してある角度でノーズ３０２に向けられているが、ノーズ面３０３に対して実質的に垂直である第３の側面５０４を備える。第３のアンダーカット５００は、図では横方向に開いているが、横方向に閉じることもできる。
【００９８】
中央面Ｍの方向において、図１６ｃを参照すると、第３のアンダーカット５００は底部で開いており、一方、第１および第２のアンダーカット３２７、３２８は上部で開いている。第１および第２のボルト３８１、３８２は、対応するアンダーカット内で第３のボルト５０２の反対側に係合する。
【００９９】
図１８は、ここで、手術支援システム２０５で実施される第２の実施形態に係る雌インターフェース装置９内の図１６ａ〜図１６ｄに係る雄インターフェース装置８を示す。手術支援システム２０５は、受動的であり、電子機器を備えていない。例えば、他の医療機器を受け取るためのアダプタとして機能する。
【０１００】
雌インターフェース装置９は、この場合、ボルト枢動軸Ｂを中心に枢動可能な第３ボルト５０２を備える。この実施形態に係る雌インターフェース装置９の第２の機械的結合手段３８０は、第３のボルト５０２のみを備え、第１および／または第２のボルト３８１、３８２を備えない。この場合、第１および第２のアンダーカット３２７、３２８は動作不能である。
【０１０１】
したがって、雌インターフェース装置９は、第３のボルト５０２を解放位置にするために提供される第２の作動装置５０６も備える。この実施形態では、第２の作動装置５０６は、２つのフィルムヒンジ５１０、５１１を介して手術支援システム２０５の本体５１２に接続されるロッカー５０８を備える。ロッカー５０８は、例えば、親指で押すことができるボタン領域５１４を有する。矢印の方向に押されると（図１８参照）、ロッカー５０８はボルト旋回軸Ｂを中心に回転し、第３のボルト５０２は、図１８の対応する矢印の方向に変位する。対応するさらなる回転時に、第３のアンダーカット５００から出て解放する。
【０１０２】
フィルムヒンジ５１０、５１１は、ここでは、バネのように作用し、その結果、第３のボルト５０２は、ロック位置でバネ荷重がかけられている。
【０１０３】
第３のボルト５０２は、第１および第２のボルト３８１、３８２を参照して既に説明したように、テーパを有し、傾斜側面５１６を備える。このようにして、雌インターフェース装置９は、雄インターフェース装置に容易に差し込むことができる。第３のボルト５０２は、ノーズ３０２と接触する傾斜側面５１６によって偏向され、雌インターフェース装置をさらに押すと、自動的に第３アンダーカット５００にラッチ９する。
【０１０４】
他の実施形態では、第３のボルト５０２を（第１の）作動装置３８０により作動させることもできる。また、第３のボルト５０２の回転は必須ではなく、本発明はそれに限定されない。第３のボルト５０２が摺動可能である実施形態も含まれる。
【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１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１７】
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【図１８】
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