[发明专利]用于机器人式的手术系统的操纵器的仪器携载装置

说明书

本发明涉及一种用于机器人式的手术系统的操纵器(1)的仪器携载装置(3)，其包括：三节段式的臂，作为开放式运动链的末端，该臂带有第一、第二和第三臂节段(3.1、3.2、3.3)；接口，用于使得第一臂节段(3.1)与所述操纵器(1)通过接口旋转关节(GS)连接；扭转关节(G3.1)，其使得所述第一臂节段(3.1)与第二臂节段(3.2)连接；第一旋转关节(G3.2)，其使得所述第二臂节段(3.2)与第三臂节段(3.3)连接；以及滑动关节(G3.3)，其使得所述第三臂节段(3.3)与仪器保持器(3.4)连接，该仪器保持器用于接纳带有仪器纵轴线(I)的外科仪器(4、5、18、19)。此外，该仪器携载装置(3)也包括控制部，该控制部带有用于所述扭转关节(G3.1)、所述第一旋转关节(G3.2)和所述滑动关节(G3.3)的传动部，用来使得各臂节段(3.1、3.2、3.3)和所述仪器保持器(3.4)彼此相对移动。对于这种仪器携载装置(3)，所述仪器保持器(3.4)与所述第三臂节段(3.3)通过无源的第二旋转关节(G3.4)连接，该仪器保持器围绕该第二旋转关节的轴线可自由旋转，其中，第一和第二旋转关节(G3.2、G3.4)的旋转轴线相互平行，由此，所述仪器纵轴线(I)可不受强制地经过枢转点(PP)，该枢转点在所述扭转关节的旋转轴线上位于从所述第二臂节段(3.2)伸出的延长部中。

发明领域

本发明涉及一种用于机器人式的手术系统的操纵器的仪器携载装置。该装置包括三节段式的臂，作为开放式运动链的末端，该臂带有第一、第二和第三臂节段。操纵器在此是机器人式系统的能物理地与其外界相互作用的部分，即系统的可移动部分。这通常是多节段式系统，其中，各个节段-下面为明了起见也称为臂节段一通过关节相互连接。这些节段的一部分用于使得该操纵器相对于同一机器人式系统的其它操纵器定位，从而这些操纵器不相互妨碍，该部分在下面也称为调节装置。这些节段的另一部分-这里为仪器携载装置一用于将工具定位在物件上，即例如用于将手术仪器或内窥镜定位在病人的组织壁例如腹壁的开口区域中，用于微创手术。各臂节段在此作为开放式运动链相互连接，因为在最后一个节段上没有其它关节，而是有工具，并且全部其它的节段都按照链条方式相互连接。在链条内部的每个臂节段的端部上都有关节，从而每个臂节段都包括两个关节，并且，各臂节段通过这些关节与其它臂节段连接。在此，一个关节恰好连接两个节段。这些关节允许各节段按照可供关节使用的自由度受限地彼此相对活动，其中，在一个节段上可以构造多个关节。此外，两个节段也可以通过多于一个的关节而连接。这些关节可以是有源的，即机动地受驱动，或者是无源的，即自由活动。

对于操纵器，开篇提到的三节段式的臂形成了负责仪器定位的部分。因此，仪器携载装置首先包括用于使得第一臂节段与操纵器-即操纵器的调节装置-连接的接口。该连接通过接口旋转关节而产生。旋转关节在此是带有旋转轴线的关节，对于该关节，旋转轴线与两个连接的臂节段的轴线形成了直角。在此，节段的轴线位于该节段的纵向上，即沿着如下方向：在该方向上，该节段把两个关节连接起来，或者对于末端臂节段处于开口的末端与关节之间。与旋转关节相反，对于扭矩关节来说，旋转轴线平行于两个臂节段的轴线，对于回转关节，一个节段的纵轴线平行于旋转轴线伸展，另一节段-通常为输出端节段-的纵轴线与旋转轴线形成直角。接口旋转关节是一种如下旋转关节，即该旋转关节的旋转轴线与两个相连接的节段的轴线夹成直角。第一臂节段与第二臂节段通过扭转关节连接。第二和第三臂节段通过第一旋转关节相互连接，第三臂节段与仪器保持器-该仪器保持器具有第四臂节段的功能且形成了运动链的实际上的末端-通过滑动关节连接，也就是说，第三臂节段和仪器保持器沿着滑动轴线可彼此相对移动，该滑动轴线在此与第三臂节段的纵轴线重合。仪器保持器用于接纳带有仪器纵轴线的外科仪器。第一旋转关节的旋转轴线垂直于扭转关节的旋转轴线。

术语“仪器纵轴线”在此应如下理解：在借助于机器人式的系统进行微创手术时，手术所需要的仪器例如钳子、剪刀或持针器通过带有仪器杆部的杆式机构予以操控。为了观察身体内部的手术区域，使用杆形的照相机系统，即带内窥镜杆的内窥镜。仪器纵轴线因此相应于这种大多为柱形的仪器杆或内窥镜杆的纵轴线。