醫(yī)學機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于引導最小侵入的器械的醫(yī)學機器人，以及一種具有相應(yīng)的醫(yī) 學機器人的醫(yī)學機器人設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 從EP1015068A1公知一種用于引導最小侵入的器械的醫(yī)學機器人。機器人將器械 通過管導入患者，該管剛性地與機器人的運動學系統(tǒng)聯(lián)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種改進的醫(yī)學機器人或一種改進的醫(yī)學機器人設(shè)備。
[0004] 本發(fā)明的目的由獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)，從屬權(quán)利要求涉及有利的改進方案。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的醫(yī)學機器人具有基部。該基部可為不活動地 (inertial)或特定于周圍環(huán)境地，特別是持久地或可松脫地與靜止的或移動的手術(shù)室的地 板、墻或天花板連接。同樣地，該基部可持久地或可松脫地與靜止的或移動的手術(shù)臺連接。 基部還可設(shè)置在移動的平臺上，特別是自主的平臺上。
[0006] 醫(yī)學機器人具有器械法蘭，該器械法蘭設(shè)置為用于耦接最小侵入的器械。根據(jù)本 發(fā)明的一實施方式的醫(yī)學機器人設(shè)備可具有一個或多個、特別是不同的最小侵入的器械， 這些器械（特別是交替地）持久地或可松脫地可耦接或耦接到器械法蘭上。器械法蘭可特 別是具有用于與器械進行信號或能源連接的信號和/或能源供應(yīng)接口，和/或用于持久地 或可松脫固定器械的機械接口。
[0007] 在一實施方式中，可耦接或耦接到醫(yī)學機器人上的最小侵入的器械，具有帶有末 端執(zhí)行器的器械桿，該末端執(zhí)行器設(shè)計或設(shè)置為用于導入患者。
[0008] 特別地，末端執(zhí)行器可具有：特別是解剖刀、剪刀、鉗子或夾具，用于發(fā)射和/或接 收特別是可見的電磁輻射的光學出口和/或入口，和/或用于輸入和/或輸出特別是液體 的和/或氣體的流體的流體出口和/或入口。
[0009] 為了將末端執(zhí)行器或器械桿的一部分導入患者，根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的醫(yī)學 機器人設(shè)備具有一個管或多個、特別是不同的管、特別是具有在其中可松脫地被引導的帶 有鋒利的或鈍的刃的挺桿的套針或管。
[0010] 在一實施方式中，醫(yī)學機器人可設(shè)置為，使器械桿圍繞特別是不變的或特定于周 圍環(huán)境的套針點運動，該套針點在一實施方式中設(shè)置在管中。特別地，醫(yī)學機器人、特別是 其運動學系統(tǒng)可設(shè)置為，使最小侵入的器械沿器械縱軸線的方向線性（translatorisch，平 移）運動、特別是以便將該器械（較深地）導入患者或（至少部分地）從其拔出，該器械縱 軸線可與管的軸向?qū)屎?或包含套針點。附加地或替代地，醫(yī)學機器人、特別是其運動學 系統(tǒng)可設(shè)置為，最小侵入的器械圍繞器械縱軸線旋轉(zhuǎn)。附加地或替代地，醫(yī)學機器人、特別 是其運動學系統(tǒng)可設(shè)置為，最小侵入的器械圍繞一個或兩個旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，這些旋轉(zhuǎn)軸線 在一實施方式中至少基本上互相垂直和/或在器械縱軸線上豎立和/或相交于套針點。以 該方式，醫(yī)學機器人的運動學系統(tǒng)可呈現(xiàn)出末端執(zhí)行器圍繞套針點的線性的和/或一個、 兩個或三個旋轉(zhuǎn)自由度。
[0011] 附加地或替代地，末端執(zhí)行器在一實施方式中具有一個或多個另外的體內(nèi)的 (intrakorporale)自由度，例如一個、兩個或更多個圍繞與套針點間隔的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn) 自由度。體內(nèi)的自由度在本發(fā)明中理解為特別是末端執(zhí)行器相對于器械桿的自由度或運動 可能性。
[0012] -個或多個這種體內(nèi)的自由度可在一實施方式中被體外地促動。特別地，可在器 械桿上設(shè)置單軸的或多軸的驅(qū)動器用以促動末端執(zhí)行器。在一改進方案中，末端執(zhí)行器與 體外的驅(qū)動器機械地、特別是通過一個或多個牽引和/或擠壓裝置和/或旋轉(zhuǎn)軸氣動地、液 壓地和/或電地耦接。
[0013] 器械法蘭通過醫(yī)學機器人的被促動的運動學系統(tǒng)可調(diào)整地與基部連接。該運動學 系統(tǒng)在一實施方式中具有至少六個、特別是至少七個關(guān)節(jié)。通過具有六個關(guān)節(jié)的運動學系 統(tǒng)，可呈現(xiàn)出器械法蘭的三維位置和三維方向。特別地，圍繞套針點的前述自由度可由六軸 的運動學系統(tǒng)呈現(xiàn)出或促動。具有七個或更多個關(guān)節(jié)的運動學系統(tǒng)是冗余的，并且在一實 施方式中有利地可實現(xiàn)呈現(xiàn)出具有不同的姿態(tài)或不同的關(guān)節(jié)姿勢的器械法蘭的同上的三 維位置和方向，特別是以便避免相互影響的醫(yī)學機器人之間的干擾。
[0014] 在一實施方式中，運動學系統(tǒng)的一個或多個、特別是所有關(guān)節(jié)是特別地分別具有 圍繞關(guān)節(jié)或旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)自由度的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。在一改進方案中，運動學系統(tǒng)的兩個或更 多個、特別是所有的相繼的旋轉(zhuǎn)或關(guān)節(jié)軸線互相垂直。因此，提供有利的結(jié)構(gòu)和動力學。在 一實施方式中，關(guān)節(jié)被電地、特別是電動機地促動。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，醫(yī)學機器人具有管法蘭用以特別是可松脫地耦接管，在此 該管法蘭通過附加的運動的關(guān)節(jié)組與運動學系統(tǒng)聯(lián)系。管法蘭在一實施方式中構(gòu)造為用于 摩擦配合和/或形狀配合地旋轉(zhuǎn)固定地和/或軸線固定地耦接管。
[0016] 與自由的或未連接的管相比，與運動學系統(tǒng)聯(lián)系的管可在一實施方式中減少最小 侵入的器械的不期望的相對運動，特別是支承或安置器械桿。附加地或替代地，手術(shù)精度可 提高，特別是通過器械和管的彼此精確的定位。附加地或替代地，在導入和/或?qū)С鲎钚∏?入的器械和/或使最小侵入的器械運動時可減少患者的負擔。附加地或替代地，當管不必 由操作者操縱時，與運動學系統(tǒng)聯(lián)系的管可在一實施方式中簡化器械的導入和導出和/或 器械更換。因此，在一實施方式中器械更換可有利地單手地實現(xiàn)。
[0017] 正如前述EP1015068A1的剛性地與運動學系統(tǒng)聯(lián)系的管需要運動學系統(tǒng)的最后 的關(guān)節(jié)軸線，該關(guān)節(jié)軸線與管縱軸線對準，以便在導入或?qū)С銎餍禃r通過運動學系統(tǒng)將該 管特定于患者地或不變地固定。此外，剩余的運動學系統(tǒng)不再可用于器械的運動，因為剛性 地與運動學系統(tǒng)聯(lián)系的管因此同時會隨動。相應(yīng)地，剛性地與運動學系統(tǒng)聯(lián)系的管限制運 動學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用可能性。
[0018] 通過附加的運動的關(guān)節(jié)組，管法蘭或其上耦接的管可反而相對于運動學系統(tǒng)運 動，以及因此在一實施方式中在結(jié)構(gòu)中和/或在使用醫(yī)學機器人、特別是其運動學系統(tǒng)時 可實現(xiàn)較大的柔性。
[0019] 因此，在一實施方式中關(guān)節(jié)組具有一個或多個附加的或異于運動學系統(tǒng)的 (kinematikfremde)線性的自由度。特別地，關(guān)節(jié)組可具有沿至少基本上平行于器械法蘭的 器械縱軸線方向的方向的線性的自由度。器械法蘭的器械縱軸線方向在本發(fā)明中可理解為 特別是在該器械法蘭上耦接的最小侵入的器械的縱軸線的方向。在一實施方式中，用于耦 接器械的器械法蘭設(shè)置在唯一的位置上，使得因此器械縱軸線方向還關(guān)于該器械法蘭被固 定。
[0020] 通過這種自由度，器械法蘭和利用該器械法蘭耦接的最小侵入的器械可通過醫(yī)學 機器人的完整的運動學系統(tǒng)沿器械縱軸線方向調(diào)整，這有利地提高該運動學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和 /或使用可能性或變形。
[0021] 特別地，為此關(guān)節(jié)組可具有沿至少基本上垂直于運動學系統(tǒng)的距離器械最近的或 最后的關(guān)節(jié)軸線的方向的線性的自由度，該關(guān)節(jié)軸線特別是可構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)軸線。在另一實 施方式中，關(guān)節(jié)組的線性的自由度的方向可與運動學系統(tǒng)的距離器械最近的關(guān)節(jié)軸線、特 別是與距離器械最近的旋轉(zhuǎn)軸線圍成銳角，該銳角優(yōu)選是至少5°和/或最高45°度。
[0022] 附加地或替代地，關(guān)節(jié)組可具有沿至少基本上垂直于器械法蘭的器械縱軸線方向 和/或平行于運