CN104622577A - 机器人手术系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明的机器人手术系统的一个方面包括具有至少一个机器人(201；1101，1102，1103)的机器人组和具有至少一个通过机器人组引导的器械(1；101；205；901；1104，1105，1106)的器械组，所述器械具有器械壳体，器械壳体包括至少一个驱动单元壳体部(2；102；206；902，915)，所述驱动单元壳体部具有用于收纳驱动单元的空腔，其中，驱动单元壳体部具有：封闭件(5；105；213；916)，用于无菌地密封空腔的插入口；和动态无菌屏障件(8；19；119；211；920)，用于无菌地限定空腔的边界，并且可以透过该无菌屏障件激活传动器组，和/或为了将器械壳体连接在机器人组上，驱动单元相对于器械杆的纵轴线是侧向错开的。

Description

机器人手术系统

本申请是申请人库卡实验仪器有限公司的国际申请日为20130425、进入中国国家阶段日期为2014年12月24日的、发明名称为“机器人手术系统”、中国国家申请号为201380033455.7(国际申请号为PCT/EP2013/001252)的PCT进入中国的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明的一个方面涉及一种机器人手术系统，其具有机器人组和器械组，该器械组包括至少一个通过机器人组引导的器械；一种这样的器械组；以及一种装配这种机器人手术系统或这种器械组的方法。

背景技术

手术器械应该是尽可能无菌的。但另一方面，机器人和驱动器受制于例如润滑剂、从动端等而很难以被除菌。

一种方法是将器械本身设计为无驱动的，并通过与其相连接的机器人致动，例如通过远程操作使末端执行器移动，例如钳子、剪刀等。无驱动的器械本身能够被很容易地除菌。具有器械驱动器的非无菌机器人可以被静态无菌的屏障所包围。专利文献EP 1015068 A1提出了一种固定在机器人的无菌外罩上的适配器，器械驱动器被机械地引导通过该适配器。

如果也如在本发明中所描述的情况那样，将驱动器集成在器械中，则可以有利地使用紧凑的机器人，因为可以不再考虑引导器械驱动器通过。

但是通常会因此引起很多问题：首先，具有集成驱动器的器械要比无驱动的器械更大。这可能会使操作更加困难，尤其是在具有多个协作的机器人时。其次，通常不能或难以被除菌的驱动器不再被机器人的无菌外罩所覆盖。

发明内容

本发明的这一方面的目的在于提出一种能够解决至少一个前述问题的或者更好的机器人手术系统。

本发明的目的通过一种机器人手术系统实现，其包括：具有至少一个机器人的机器人组，和根据本发明的、具有至少一个通过所述机器人组引导的器械的器械组。

根据本发明的器械组，用于本发明的机器人手术系统，包括：至少一个具有器械杆的器械，所述器械杆用于部分地插入患者体内；具有至少一个传动器的传动器组，用于激活所述器械杆的自由度，特别是末端执行器的自由度；和特别是模块化的驱动单元，用于激活所述传动器组，其中，为了将器械壳体连接在机器人组上，所述驱动单元相对于所述器械杆的纵轴线侧向错开。

在根据本发明的器械组中，设有器械壳体，其在相对于所述器械杆的纵轴线的侧向方向上逐渐变细。

根据本发明的器械组还包括：具有至少一个传动器壳体部的器械壳体，所述传动器组的至少一部分设置在所述传动器壳体部上；和至少一个驱动单元壳体部，所述驱动单元壳体部具有空腔，用于收纳所述驱动单元，其中，所述驱动单元壳体部具有：封闭件，用于无菌地密封所述空腔的插入口；和动态无菌屏障件，用于无菌地限定所述空腔的边界，越过该边界可以激活所述传动器组。

在根据本发明的器械组中，所述传动器壳体部和所述驱动单元壳体部可松脱地或持久地彼此连接，特别是彼此一体化地构成。

在根据本发明的器械组中，设有至少两个所述传动器壳体部或所述驱动单元壳体部，用于有选择地与所述传动器壳体部和所述驱动单元壳体部中的另一个相连接。

在根据本发明的器械组中，设有至少两个具有不同的编码、特别是机械编码的驱动单元和/或驱动单元壳体部。

在根据本发明的器械组中，所述动态无菌屏障件可松脱地或持久地与所述传动器壳体部和/或所述驱动单元壳体部相连接。

在根据本发明的器械组中，设有机电接口，用于将所述器械壳体、特别是所述传动器壳体部可松脱地连接在所述机器人组上。所述机电接口借助于机械插拔连接件,特别是在穿过静态无菌屏障件的情况下与所述器械壳体和/或所述机器人组相连接。

在根据本发明的器械组中，设有特别是夹紧、锁合和/或封闭固定的固定装置，用于将所述驱动单元固定在所述空腔中。

在根据本发明的器械组中，所述插入口设置在所述器械壳体的背向或面向所述器械杆的端面上或设置在所述器械壳体的侧向表面上。

本发明还涉及一种用于装配根据本发明的器械组的方法，具有以下步骤：

无菌地覆盖所述插入口的周围；

将所述驱动单元插入所述驱动单元壳体部的空腔中；和

无菌地密封封闭件。

本发明还涉及用于装配根据本发明的机器人手术系统，该方法具有以下步骤：

将所述机器人组和/或所述器械组的至少一个驱动单元无菌地包装在驱动单元壳体部中；

在所述机器人组和所述器械组之间建立机电接口的机械插拔连接；

特别是通过所述机械插拔连接引导地穿过所述机器人组和/或所述器械壳体的静态无菌屏障件；和

固定所述机电接口。

本发明的另一方面涉及一种机器人手术系统，其具有机器人组和与机器人组相联接的器械组，一种手术器械，一种可除菌的、用于手术器械的驱动单元和一种用于对这种驱动单元除菌的方法。

为了满足无菌的要求，手术室物品通常需要被预先除菌，大多数情况下是利用热蒸汽和/或热空气实现对手术室物品的除菌。

根据企业内部的现有技术，业已公知的是机器人手术系统具有一个或多个机器人和受到机器人引导的手术器械，手术器械具有器械杆和与器械杆相联接的驱动单元，驱动单元用于使末端执行器按自由度致动。

这种机器人手术系统的某些组件有时不能被置于例如除菌过程中所发生的热负荷中。机器人引导的手术器械的驱动单元的某些电子元件尤其是如此，特别是位置传感器，其特别是优选用于微创机器人手术中对末端执行器的远程致动。

因此，对整个机器人手术系统目前都必须覆盖无菌的一次性护罩，这既昂贵又浪费，而且还难以处理。

本发明的一个方面的目的在于能够更好地对机器人手术系统的手术器械的驱动单元进行除菌。

本发明的这一目的通过一种具有如权利要求7所述特征的可除菌的驱动单元来实现。在权利要求27中提出了一种用于对这种驱动单元进行除菌的方法，权利要求16提出了一种具有这种驱动单元的手术器械，而权利要求15提出了一种具有这种器械的机器人手术系统。优选的实施方式由从属权利要求给出。

本发明的另一方面涉及一种具有机器人组和器械组的机器人手术系统，一种用于这种机器人手术系统的器械组，一种用于这种器械组的手动操作单元以及一种用于为所述机器人组装配器械和为器械装配驱动单元的方法。

在申请人的涉及一种机器人手术系统的德国专利申请102012008535.4中可知一种机器人手术系统，在此该专利申请公开的内容完全包含在本发明的公开内容中。图26示例性地示出了根据本发明的机器人手术系统，该系统包括三个机器人1、2、3，这些机器人分别引导器械4、5或6，所述器械在靠近机器人的近端部上分别具有驱动单元，并在远离机器人的远端部上分别具有末端执行器，末端执行器具有一个或多个用于在操作区域14中进行定位的自由度。器械杆7、8或9在近端部和远端部之间延伸，器械杆穿过例如位于腹壁13中的小开口10、11或12到达位于患者体内的操作区域14。在此未示出对机器人手术系统进行远程操作的触摸式输入站(haptischeEingabestation)。

本发明的一个方面的目的在于对这种类型的机器人手术系统进行改进。

本发明的这一目的通过一种具有如权利要求30所述特征的、用于机器人手术系统的器械组来实现。权利要求39提出了一种具有这种器械组的机器人手术系统，权利要求36提出了一种用于这种器械组的手动操作单元，权利要求46、47提出了一种用于装配机器人手术系统或器械的方法。优选的扩展方案有从属权利要求给出。

机器人手术系统

根据本发明的一个方面的机器人手术系统包括具有一个或多个机器人，尤其是两个、三个或四个机器人的机器人组。在一种实施方式中，机器人组的一个或多个机器人可以具有六个或更多的关节、尤其是转动关节，在此，六个以上的关节有利于冗余机器人的定位。在一种实施方式中，一个或多个机器人具有控制器。在此，多个机器人可以具有一个共有的中央控制器和/或分别具有各自的控制器。在一种实施方式中，可以将机器人组、尤其是一个或多个机器人设置在操作台上，特别是可松脱地固定在操作台上。

器械组

根据本发明的一个方面的器械组包括一个或多个受机器人组引导的器械，该器械组被相应地设置为固定在机器人组上或者被设计为机器人引导的器械组。在一种实施方式中，优选可松脱地在机器人组的一个或多个机器人上分别固定有器械或者可固定器械，尤其是形状配合地、摩擦配合地和/或磁性地、特别是电磁性地固定有或者可固定有器械。在一种扩展方案中，器械组可以具有多个器械，特别是多个不同的器械，这些器械尤其是可选择地固定在机器人组的同一机器人或不同的机器人上。

器械组的一个或多个器械分别具有由一个或多个部分组成的器械杆，尤其是由一个或多个管状的和/或柔性的、或全部或部分或节段的为刚性的部分组成的器械杆，器械杆被设置为可部分地插入患者体内。在器械杆的远端部上可以特别是可松脱地设置由一部分或多部分组成的末端执行器，尤其是手术刀、钳柄或剪刀柄等。附加地或替代地，可以在近端部上设置例如光源，光记录介质、尤其是照相机芯片和/或光导体端部，从而可以将器械设计为内窥镜。

在一种实施方式中，器械是内切或微创手术器械(“MIC”)，特别是内窥镜，例如腹腔镜或胸腔镜。为此，特别是可以将器械杆设置或设计为，通过优选基本上与器械杆的外径相符的入口、尤其是通过套管针插入到患者体内并在那里动作。

器械杆、尤其是器械杆的远端部分和/或末端执行器可以具有一个或多个自由度。特别是末端执行器的一个或多个部分可以分别具有一个或两个围绕转动轴线的转动自由度，转动轴线优选垂直于器械杆的纵轴线。例如，由两部分组成的末端执行器可以是钳子或剪刀，它们的柄可以彼此相对地围绕同一转动轴枢转。

在一种实施方式中，为了激活器械杆的一个或多个自由度，器械具有包括一个或多个传动器(Antriebsstrang)的传动器组。传动器在本发明中特别是指一个或多个用于机械地、液压地和/或气动地实现运动传递和/或力传递的传递装置，在本发明中，为了实现紧凑的描述，也将反平行力对、即转矩统称为力。这种传递装置特别可以是或包括滑车组，联杆，铰链，传动装置、特别是用于转动运动和平移运动彼此转换的联杆传动装置，转向轮，耦合元件等。因此，在本发明中特别是将传动器理解为彼此机械联接的传递装置的链条，传递装置将在输入侧通过驱动单元的致动传递到输出侧的器械杆上，特别是器械杆的末端执行器上，并因此激活器械杆的自由度。传动器组的两个或多个传动器可以特别是至少局部或部分地平行设置和/或交叉地设置。

在一种实施方式中，器械还具有模块化的驱动单元，用于激活传动器组。模块化的驱动单元特别是指这样的驱动单元：其被设计为一结构单元，并且可以作为一个整体进行操作，尤其是可松脱地与器械、特别是器械壳体相连接。

驱动单元被设计用于通过传动器组激活器械杆的一个或多个自由度，并为此具有一个或多个平移和/或转动驱动器，所述驱动器特别是可以具有一个或多个液压马达、气动马达和/或电动马达。在一种实施方式中，传动器组可以激活器械杆的平移自由度和/或转动自由度，并为此平移地和/或旋转地传递驱动单元的平移激活和旋转激活，并在必要时使它们相互转换。在一种实施方式中，驱动单元可以具有一个或多个从动轴，从动轴的转动运动由传动器组激活。附加地或替代地，驱动单元可以具有一个或多个活塞(杆)，活塞(杆)的平移运动或线性运动由传动器组激活。传动器组例如可以通过滑车组传动装置或联杆传动装置在器械杆的自由度上促成或传递这样的转动运动或线性运动。在一种实施方式中，驱动单元具有用于能源供应和/或信号传输的电触点，这样的电触点特别是可以被设计用于与下面将要说明的机电接口的耦合。

器械壳体

根据本发明的一个方面，器械组的一个或多个器械分别具有器械壳体，器械壳体包括传动器壳体部，传动器组的至少一部分设置在传动器壳体部上，并且在一种实施方式中，传动器壳体部可松脱地或固定地或牢固地与器械杆相连接，特别是可以一体化地构成。在与器械杆牢固连接的传动器壳体部中，整个传动器组从输入接口到驱动单元可以设置在传动器壳体部上，特别是设置在传动器壳体部中。在可松脱地连接的器械杆和传动器壳体部上，传动器组的一部分被设置在传动器壳体部上，特别是设置在传动器壳体部中，而在此与其相联接的另一部分被设置在器械杆上，特别是设置在器械杆中。在一种实施方式中，在器械壳体和器械杆之间可以配置或设置有自由度，特别是被激活的和/或旋转的自由度，以便使器械杆、特别是其具有末端执行器等的远端部围绕纵轴线转动。这也被称为“连接”.

此外，器械壳体还包括具有空腔的驱动单元壳体部，该空腔被设计用于收纳驱动单元，或者在空腔中特别是可松脱地收纳驱动单元，在此，驱动单元壳体部具有用于无菌地密封空腔插入口的封闭件以及动态的无菌屏障件，无菌屏障件用于无菌地限定该空腔，并且可以透过或穿过该无菌屏障件激活传动器组。

正如在下面将要说明的那样，通过将驱动单元、特别是非无菌的驱动单元收纳在驱动单元壳体部的被封闭件和动态的无菌屏障件无菌密封的空腔中，可以有利地将驱动单元、特别是非无菌的驱动单元集成在机器人引导的手术器械中，而不再需要麻烦地且易造成伤害地通过薄膜、软管等来包围驱动单元，在此，机器人引导的手术器械必须满足在手术区域中的适当的灭菌要求。相应地，在本发明中无菌特别是指在医疗、尤其是(微)外科手术意义下的无菌。

动态的无菌屏障件在本发明中特别是指允许驱动单元和/或传动器组运动并且彼此相对地无菌密封两侧或两个空间的无菌屏障件，尤其是指可用于传递或导引驱动单元的力和/或运动的无菌屏障件。

在一种实施方式中，动态的无菌屏障件可以被设计为可运动的，并可以随同驱动单元和/或传动器组运动。例如，弹性、可变形的膜能够随同地执行驱动单元的活塞的平移运动并机械地传递到传动器组。同样，被无菌密封地、可转动的联接元件可以随同地执行驱动单元的轴的转动运动并机械地传递到传动器组。在一种实施方式中，动态的无菌屏障件无菌地相对限定驱动单元和传动器组。

在另一种实施方式中，动态无菌屏障件可以具有无菌的运动密封件，传动器组的一个或多个传动器的传递装置被引导穿过该运动密封件，该运动密封件特别是非接触式密封件，例如间隙式密封件或迷宫式密封件；或者是接触式密封件，尤其是有弹性的预紧的唇形件等等。例如，传动器组的牵引绳或联杆可以被引导穿过间隙式密封件，迷宫式密封件或条状的唇形密封件，以便相对于另一侧无菌地限定传动器组的一侧。在一种实施方式中，动态无菌屏障件无菌地彼此限定传动器组的两个部分。

在一种优选的实施方式中，器械壳体、特别是驱动单元壳体部和/或传动器壳体部被构造为形状稳定的，特别是刚性的。其特别是可以具有合成材料和/或金属，尤其是由合成材料和/或金属制成。通过如上所述的这种形状稳定的设计，可以明显更好地实现、特别是简化对位于机器人手术系统的器械中的非无菌的驱动单元的处理和集成。但是在一种实施方式中，也可以将驱动单元壳体部构造为至少局部为弹性的。其特别是可以具有形状稳定的、刚性的部分，该部分可以被设计或设置用于与传动器壳体部的连接和/或操作，在该部分上特别是可以设有一个或多个手柄、把手凹槽等。与该形状稳定的刚性部分相连的可以是驱动单元壳体部的弹性部分，尤其是薄膜软管，特别是薄膜软管的制造成本低廉且易于储存。

在一种实施方式中，传动器壳体部和驱动单元壳体部可松脱地、特别是形状配合地、摩擦配合地和/或磁性地、尤其是电磁性地彼此连接，例如相互拧合，锁合等。这将使得非无菌的驱动单元能够在其被收纳于独立的驱动单元壳体部中时更简单地对其进行无菌处理，并且能够特别是在手术期间与驱动单元壳体部一起被处理。

这种可松脱的连接特别是允许提前保持有两个或多个传动器壳体部和/或两个或多个驱动单元壳体部，并选择性地使它们相互连接。因此，例如可以提前保持有具有相同或不同的驱动单元的两个或多个相同或不同的驱动单元壳体部，以便根据需要进行更换或与同一传动器壳体部相连接。同样，也可以提前保持有两个或多个相同或不同的传动器壳体部，以便根据需要进行更换或与同一驱动单元壳体部相连接。

在一种实施方式中，附加地或替代地，除了对驱动单元壳体部、特别是持续地与传动器壳体部相连接的驱动单元壳体部进行更换之外，还可以选择性地对可松脱地收纳于空腔中的模块化驱动单元进行更换。在此，为了避免出现混淆，两个或多个驱动单元和/或两个或多个驱动单元壳体部可以具有不同的、尤其是机械的编码。机械编码特别是可以通过驱动单元和驱动单元壳体部的互补轮廓来表述，例如通过相互接合的、具有不同形状、大小和/或布局的凸出部或凹部来表述。附加地或替代地除了机械编码之外,驱动单元和/或驱动单元壳体部可以具有光编码和/或电编码，例如只通过相匹配的配对物加以封闭的电路等。附加地或替代地，除了对成对的驱动单元和驱动单元壳体部进行特别是机械编码之外，还可以对彼此可松脱地相连接的驱动单元壳体部和传动器壳体部成对地进行特别是机械编码。

在一种实施方式中，传动器壳体部和驱动单元壳体部被设计为持续地彼此连接，特别是彼此成为一体。这特别是可以有利地提供更紧凑和/或更坚固的器械壳体。

动态无菌屏障件能够可松脱地与传动器壳体部和/或驱动单元壳体部相连接。特别是可以将该动态无菌屏障件插入到位于驱动单元壳体部中的空腔中，并在那里特别是形状配合或摩擦配合地被固定。这可以使动态无菌屏障件作为一次性用品低成本地制成。同样，动态无菌屏障件也可以持续地与传动器壳体部和/或驱动单元壳体部相连接，特别是集成为一体，这尤其是可以防止动态无菌屏障件被遗忘。

机电接口

在本发明的一种实施方式中，器械组具有机电接口，用于使器械壳体、特别是传动器壳体部可松脱地连接在机器人组上。在本发明中，机电接口特别是指这样一种元件：其被设计用于将器械机械地固定在机器人上并能够传输电功率(电能)和/或电信号。这种元件可以可松脱地、特别是形状配合或摩擦配合地与器械和/或机器人相连接，例如拧合或锁合。

在一种扩展方案中，机电接口通过机械插拔连接件与器械壳体和/或机器人组相连接。为此，可以将机电接口在面向器械壳体和/或机器人的一侧构造为插拔连接件，用于与器械壳体或机器人的相应的插拔连接器实现插拔连接，例如被构造为径向凸肩，其可以形状配合地插入到凹部或类似的部件中。

在一种扩展方案中，所述接口可以特别是通过插拔连接件形状配合地引导地打开穿过机器人的静态无菌屏障件、尤其是薄膜状的封套和/或器械的静态无菌屏障件、特别是静态无菌密封件，尤其是非接触式密封件(例如间隙式密封件或迷宫式密封件)或接触式密封件(例如条状的唇形密封件)。

机电接口的一个或多个电触点可以同时形成机械式插拔连接器或集成于插拔连接器中。同样，也可以将机电接口的一个或多个电触点设计为不是被插入的接触式触点，特别是设计为弹性接触销或板簧触点，其特别可以接触在刚性的配对面上。

在一种扩展方案中，特别是当在驱动单元上设立无线的能量传输和/或信号传输时，还可以设置纯机械的接口来替代机电接口。

封闭件

在一种实施方式中，可以将用于对插入口进行无菌密封的封闭件设计为盖状的。封闭件可以可松脱地，尤其是形状配合或摩擦配合地或磁性地、尤其是电磁性地与驱动单元壳体部相连接，例如插合、锁合、拧合等。在一种扩展方案中，封闭件向外伸展越过插入口的边缘，从而通过密封件同时对插入口的下述区域进行密封：在该区域上，非无菌的驱动单元在插入过程中会触及直到那里的、无菌的驱动单元壳体部并因此造成污染。

封闭件或插入口可以设置在器械壳体的背向器械杆的端面上，从而使驱动单元能够在与器械杆相对置的一侧被取出或插入。附加地或替代地，例如为了更紧凑地利用空间或更好的可操作性，也可以将封闭件或插入口设置在器械壳体的面向器械杆的端面上在器械杆的旁边。特别是为了能够更好地进行操作，还可以将封闭件或插入口设置在器械壳体的侧面上，优选该侧面可以至少基本上相对于器械杆的纵轴线侧向伸展。换句话说，驱动单元也可以关于器械杆的纵轴线侧向插入驱动单元壳体部中。

在一种实施方式中，特别是在盖状的封闭件上可以设置固定装置，用于将驱动单元固定在空腔中并因此可以在闭合盖时使驱动单元固定。附加地或替代地，可以将固定装置设置在空腔的其他地点上。在一种实施方式中，张紧地设有一个或多个固定装置。在本发明中，此处是指这些固定装置为了实现固定而优选弹性地夹紧驱动单元。为此，固定装置可以具有弹性元件，例如设置一个或多个弹簧。附加地或替代地，一个或多个固定装置可以被锁合地设置，并将驱动单元形状配合和/或摩擦配合地固定在空腔中。

驱动单元

根据本发明的一个方面，驱动单元相对于器械杆的纵轴线横向移动至器械壳体在机器人组上的连接部。这在本发明中特别是被理解为：沿垂直于器械杆的纵轴线的方向看，驱动单元不是与该纵轴线对齐，而是相对于该纵轴线朝向器械的接触面移动，该接触面被设计或设置用于将器械固定在机器人组中的机器人上。驱动单元特别可以沿横向方向设置在器械杆的纵轴线和机器人组上的连接部之间。同样，它们也可以横向地向外延伸经过器械杆的纵轴线，在此，驱动单元的体积中心和/或质量中心和/或对称轴优选沿横向设置在器械杆的纵轴线和机器人组上的连接部之间。

通过器械杆的横向移动，可以有利地使器械在其纵轴线的区域中或沿纵轴线的方向构造得更小。通过这种方式，特别是可以将多个器械或器械杆的纵轴线设置为，与机器人组的对应的机器人彼此靠近，并因此可以在更小的空间中进行手术。

在一种扩展方案中，特别是为了提高这种紧挨着的手术器械的运动性，使至少一个器械壳体沿相对于器械杆的纵轴线的横向方向逐渐变细，特别是具有楔形的横截面。由此可以在逐渐变细的器械壳体(在此特别可以是指传动器壳体部)与其他的器械发生冲突之前，有利地使器械围绕器械杆的纵轴线的摆动区域增大。

安装方法

根据本发明的一个方面，为了安装器械组，首先提供一种无菌的驱动单元壳体部，并优选利用可移除的无菌保护件无菌地覆盖插入口的周围。然后将非无菌的驱动单元插入到驱动单元壳体部的空腔中，并因此对空腔造成污染。现在，在根据需要移除对封闭件进行无菌密封的无菌覆盖件之后，例如无菌密封地安装或戴上无菌的盖。

通过这种方式可以将非无菌的驱动单元收纳在无菌的驱动单元壳体部中，并随后与驱动单元壳体部一起进行无菌处理。

根据本发明的一个方面，为了安装机器人手术系统，特别是通过利用薄膜状的静态无菌屏障件包围一个或多个机器人来实现对机器人组的无菌包装。附加地或替代地，通过将器械组的一个或多个驱动单元插入到驱动单元壳体部中并随后利用封闭件进行无菌密封，可以特别是如上所述地将这些驱动单元无菌地包装在驱动单元壳体部中。

然后在机器人组和器械组之间设立机电接口的机械插拔连接件。为此，机电接口可以借助于机械插拔连接件与机器人组和/或器械组相连接，例如，将接口的特别是径向的凸肩或凹部形状配合地插入或安装在被无菌包装的机器人组或器械组的对应的凹部中或对应的、特别是径向的凸肩上。

优选通过机械插拔连接件引导机电接口刺穿静态无菌屏障件，为此，机电接口特别是可以具有一个或多个导电凸出部。通过这样的刺穿可以使静态无菌屏障件继续被无菌地密封。在此，由于只是无菌地穿透进入到非无菌的，因此是无菌的并没有被污染。但是在一种实施方式中，也可以将机电接口的机械插拔连接件提前构造为机电接口的电插拔连接件。

然后将机电接口固定。这可以形状配合或摩擦配合地特别是通过机械插拔连接件本身来实现。附加地或替代地，可以将机电接口拧合在机器人和/或器械上，特别是在刺穿静态无菌屏障件的情况下。

如上所述，通过本发明可以有利地使具有集成的驱动单元的机器人引导手术器械被无菌地操作。在一种实施方式中，器械杆和/或器械壳体，特别是驱动单元壳体部和/或传动器壳体部、尤其是其传动器组相应地是无菌的或被除菌。当插入非无菌的驱动单元时，只有空腔被污染，但是空腔相对于外部环境通过无菌密封的封闭件和静态无菌屏障件被无菌地隔离。通过机电接口可以在保持无菌的情况下与机器人和/或驱动单元建立电连接，通过这种电连接可以在机器人和驱动单元之间传输电功率(电能)和/或电信号。同样，例如可以特别是通过交变电磁场(例如感应或无线电)无线地向驱动单元供电和/或控制驱动单元。驱动单元同样可以具有蓄能器(例如电池或可充电的蓄电池)和/或独立的控制器。

根据本发明的一个方面，可除菌的驱动单元具有执行元件组，其包括一个或多个执行元件，用于激活手术器械(在一种实施方式中为具有远端的运动机构(Kinematik)的内窥镜)的末端执行器的一个或多个自由度。在一种实施方式中，执行元件可以具有至少一个优选为力调节和/或位置调节的电动机，特别可以是至少一个优选为力调节和/或位置调节的电动机。位置调节的电动机可以在微创机器人手术中有利地改善对末端执行器的远程激活。

驱动单元还具有包括一个或多个电子器件的器件组。在一种实施方式中，电子器件可以具有位置检测装置，特别是位置传感器，用于确定执行元件组的执行元件的位置，特别可以是位置检测装置、尤其是位置传感器，例如分解器、增量式编码器、绝对值编码器或角度编码器。在本发明的一种实施方式中，附加地或替代地可以将一电子器件设计用于处理和/或存储数据，例如用于信号过滤等，其特别是可以具有微芯片或微控制器，特别是可以是微芯片或微控制器。在本发明的一种实施方式中，电子器件的温度上限最高为100℃，特别是最高为90℃。

驱动单元具有可除菌的壳体。可除菌的壳体特别是可以被设置或设计为，可以在至少5min、优选至少20min内和/或在至少2bar、特别是至少3bar的压力下加载温度至少为100℃，特别是至少120℃，优选至少130℃的热蒸汽或热空气。在一种实施方式中，壳体可以至少基本上是圆柱形或箱形的。

在一种实施方式中，壳体特别是相对于上述的热蒸汽流体密封的和/或气体密封的。在一种实施方式中，壳体可以是由两部分或多部分组成的，在一种扩展方案中，至少两个壳体部分可以是可松脱地彼此连接的或被可松脱地彼此连接，以便提供通向壳体内部的入口。在一种实施方式中，两个彼此连接的壳体部分具有特别是弹性的密封件，尤其是O形环形式的密封件。在一种实施方式中，可以使两个彼此连接的壳体部分彼此拧合，锁合，夹合等。

执行元件组和器件组设置在壳体的内部。在一种实施方式中，执行元件组借助于承载体可松脱地或持久地固定在壳体上。器件组特别是可以可松脱地或持久地固定在执行元件组和/或壳体上。

壳体具有壳体壁。在本发明中，壳体壁可以是壳体的外壁和/或内壁。在本发明中，壳体壁可以完全包围住壳体的内部，并为此具有多个特别是相对弯曲的壁部，例如箱形壳体的侧壁或圆筒形壳体的侧面以及在其相应端侧的盖，其中优选至少一个被可松脱地固定。在一种实施方式中，壳体壁可以是形状固定的。壳体壁可以具有金属和/或合成材料，特别是由金属和/或合成材料制成。

根据本发明的一个方面，在壳体壁上设有绝热层。绝热层可以设置在壳体壁的面向器件组的侧面上。附加地或替代地，可以在壳体壁的背向器件组的侧面上设置绝热层。在一种实施方式中，壳体壁特别可以是壳体的外壁，在该外壁的面向壳体内部或器件组的内侧面上设有绝热层。壳体壁同样可以是壳体的内壁，在该内壁的背向壳体内部或器件组的外侧面上设有绝热层。在一种扩展方案中，还可以在该内壁的面向壳体内部或器件组的内侧面上设置另一绝热层，或者说壳体内壁像三明治一样设置在两个绝热层之间。

在一种实施方式中,绝热层可以至少基本上完全覆盖壳体壁的内表面和/或外表面，或者至少基本上完全包围壳体内部。在一种实施方式中，绝热层同样可以只设置在壳体壁的一个或多个部分或节段上，优选至少在器件组或组件的高度上相对置地设置。

位于壳体壁的一个或多个节段上的绝热层可以有利地降低通过整个壳体壁的导热并因此降低对器件组的温度加载。如果绝热层至少基本上完全覆盖壳体壁，则特别是可以最大程度地降低对壳体内部并因此对器件组的热量输入。

根据本发明的一个方面，附加地或替代地除了壳体壁上的绝热层之外，还可以在器件组和执行元件组之间设置绝热层。由此可以有利地减少从执行元件组向器件组的导热并因此减少对器件组的温度加载。

位于壳体壁上和/或器件组和执行元件组之间的绝热层可以分别是单层或多层的。在一种实施方式中，绝热层的一个层或多个层可以具有一种或多种隔热材料，特别是矿物棉、PUR硬质泡沫或类似的材料，特别是由它们制成。附加地或替代地，绝热层的一个层或多个层可以具有真空绝缘。为此，各个层可以具有两个彼此间隔开的面，这两个面在它们之间限定出一流体密封、尤其是气体密封的空间，优选该空间在负压下被充满空气或气体。在一种扩展方案中，在该空间中设有多孔的载体芯(Stützkern)。在一种实施方式中，壳体壁构成真空绝缘层的面。在一种扩展方案中，壳体壁至少局部地被设计为双层壁，并构成真空绝热层的两个彼此间隔开的面。

在本发明中，绝热层特别是在20℃时的导热率λ最高为1W/(K·m)，特别是最高为0.5W/(K·m)，优选最高为0.05W/(K·m)。

通过壳体壁上的绝热层，可以有利地减少在特别是利用热蒸汽或热空气除菌期间到壳体内部热量输入。但是在运行期间特别是执行元件组也可能产生废热，因此壳体壁上的绝热层也会不利地减少对废热的排放。

因此在一种实施方式中，特别是可以在将执行元件组固定在壳体壁上的高度上或者在与执行元件组相对置地在壳体壁上仅设置具有较大导热率的、特别是薄的和/或具有较少的层的绝热层，或者使壳体壁在该区域中被完全或部分地设计为无绝缘层的。通过这种方式，可以在运行中将执行元件组的废热通过其在壳体壁上的连接处或固定处导出，并从那里散发到周围环境中。

在一种实施方式中，驱动单元特别是为此具有导热件组，该导热件组包括一个或多个具有散热面的导热件，该导热件组设置在壳体壁的与执行元件组相对置的外侧面上。散热面特别是可以设置在壳体的外表面上或者伸出外表面。在本发明中，导热件特别是在20℃时的导热率λ可以至少为10W/(K·m)，特别是至少为100W/(K·m)，优选至少为200W/(K·m)。在本发明中，导热件特别是可以穿过绝热层，或者在壳体壁的外侧面上具有散热面并在壳体的内部具有与壳体壁材料连接的吸热面，用于将引导过来的热量从吸热面传递到散热面。

在一种实施方式中，如果一个或多个导热件或其吸热面与承载体或执行元件组在壳体壁上的固定处发生接触，则优选它们与执行元件组的连接处特别是可松脱地或一体化地连接。通过这种方式，执行元件组的废热可以借助于热传导的方式通过吸热面传输，并从吸热面借助于热传导和/或对流的方式传输到散热面上，并从散热面散发到周围环境中。

一个或多个导热件的散热面可以具有相对于散热面的基面增大的表面，以增加散热量。特别是散热面可以具有一个或多个散热肋，散热片和/或散热销。

一个或多个导热件的散热面可以可松脱地与各自的导热件相连接。特别是可以在散热面和导热件之间构造或设置插拔连接和/或夹合连接。这使得能够对导热件的与从其上松脱的散热面相对的连接面和散热面分别进行除菌，在此，连接面的表面面积小于散热面的表面面积，由于该更小的连接面使得只有很少的热量被引入到壳体内部。相反对于固定的散热面，通过这种散热面可以更强烈地排出执行元件组的废热。同样，散热面也可以持久地与导热件相连接，特别是与导热件一体化地构成，尤其是固结。

导热件组的一个或多个导热件也被称为固定式导热件，其可以固定地或持久地与壳体、特别是执行器组相连接，尤其是与执行器组的承载体一体化地构成。特别是通过可移除的散热面和/或与执行器组的局部热耦合，可以排出执行器组在运行中的废热，并且还能降低在除菌期间输入到器件组中的热量。

在一种实施方式中，导热件组具有一个或多个可切换的导热件，这些导热件可以在第一导热状态和第二较少导热状态之间被切换。在本发明中，导热状态特别是指这样一种状态：在该状态下，在其他条件相同，特别是壳体内部和壳体外部之间的温差相同的情况下，流经导热件的热流Ф至少10倍于、尤其是至少100倍于在更少导热状态下的热流。在本发明中，第二较少导热状态可以特别被理解为热绝缘状态，在该状态下，导热件的导热率最高为0.05W/(K·m)。

通过这种方式，导热件组的一个或多个可切换导热件可以在加载加热流体期间被有利地切换为第二较少导热状态，以减少除菌期间的热输入；以及切换为第一导热状态，以便更好地排出执行元件组在运行期间的废热。

在一种实施方式中，一个或多个可切换导热件可以具有间隙和可移动的元件，用于选择性地对该间隙进行导热顶部桥接。特别可以将该间隙设计为流体密封的，在一种扩展方案中，该间隙可以具有负压或真空，用以降低其导热性。在一种实施方式中，该间隙可以通过弹性外罩加以限定，在一种扩展方案中，该弹性外罩可以具有褶皱或构造为风箱状(balgartig)的。在第一导热状态下，间隙通过可移动元件被桥接，从而提高了导热件的导热率，在第二较少导热状态下，间隙没有被桥接并以这种方式实现热绝缘，从而可以通过可移动元件的运动切换导热件，在一种实施方式中，间隙可以被设置或构成于绝热层中。

在一种实施方式中，一个或多个可切换导热件可以分别具有一个或多个珀耳帖元件(Peltierelemente)。在本发明中，珀耳帖元件特别是被理解为一种电热转换器，其在有电流流过时基于珀耳帖效应而产生温差，特别是所谓的TEC(“热电冷却器”)。

在一种实施方式中，一个或多个导热件可以具有含有工作流体的流体通道，该流体通道可以与导热件的散热面和吸热面进行热交换。工作流体在运行中特别可以气态地和/或液态地存在。导热件特别可以具有所谓的热管，特别可以是所谓的热管。

在一种扩展方案中，可以将具有含有工作流体的流体通道的导热件设计为可切换的导热件。为此，其可以具有流元件，用于有选择地激活工作流体的流动和/或进行阻止。用于有选择地激活流动的流元件特别是可以具有可控的、尤其是可选择性激活的循环泵，特别可以是可控的、尤其是可选择性激活的循环泵，用于使工作流体在散热面和吸热面之间循环。通过激活或较强的循环可以使导热件被切换至第一导热的状态中，通过去激活或较弱的循环可以使导热件切换至较少导热的第二状态中。附加地或替代地，特别是在无循环泵的热管中，用于有选择地阻止工作流体的流元件可以具有可控的、尤其是可打开和关闭的阀门。附加地或替代地，具有热管的可切换导热件可以具有两个热管段，该热管段具有通过间隙间隔开的热接触面和用于选择性地对该间隙进行导热桥接的可移动元件。

根据本发明的一个方面的机器人手术系统具有包括一个或多个机器人的机器人组，这些机器人分别引导手术器械，手术器械特别是借助于机器人法兰或为此设计的机器人接口可松脱地与各个机器人相联接，特别是机械联接，在一种扩展方案中也可以是电连接和/或热连接。在一种实施方式中，一个或多个机器人可以分别具有六个或更多的自由度，尤其是转动自由度。这些机器人可以是静止的或可移动的。一个或多个机器人特别是可以被尤其是可松脱地固定在手术台上。附加地或替代地，也可以将一个或多个机器人固定在可移动的平台上。在一种实施方式中，通过机器人组对一个或多个机器人引导的器械进行定位。

在一种实施方式中，根据本发明的一个方面的手术器械是受机器人引导的，在此，手术器械如上所述地与机器人可松脱地联接，或为此被设计为，特别是具有为此设计的机器人接口。手术器械具有：器械杆，在一种实施方式中，器械杆被设计或设置用于部分地插入患者体内，特别是通过套管针插入患者体内；和末端执行器，在一种实施方式中，该末端执行器被设计为，在体内动作或通过一个或多个手术或自然开口插入患者体内。在一种扩展方案中，末端执行器可具有一个、两个、三个或更多的运动自由度，在此，在一种扩展方案中，这些自由度中的一个或多个可以具有特别是通过止挡件限定的工作区域。例如，末端执行器可以具有手术刀、钳子、夹子、剪刀等，末端执行器特别可以是手术刀、钳子、夹子、剪刀等。同样，末端执行器可以具有用于发送和/或接收光、尤其是激光或相机图像的光学接口，和/或用于输入和/或吸出流体、尤其是液体和/或气体的流体开口，末端执行器特别可以是这样的光学接口和/或流体开口。

在一种实施方式中，器械杆可以与机器人组相联接，或者为此具有机器人接口。附加地或替代的，驱动单元可以与机器人组机械联接和/或电联接，或者为此具有机器人接口。

在一种实施方式中，可除菌的驱动单元、特别是其执行元件组通过接口与器械杆可松脱地联接。通过这种方式可以有利地使相同的器械杆有选择地与不同的驱动单元相联接，以便例如激活不同的自由度，改变执行效率和/或执行精度，和/或对驱动单元的蓄能器、特别是蓄电池再次充电。

相应地在本发明的一种实施方式中，可除菌的驱动单元具有用于使执行元件组与手术器械的器械杆可松脱地联接的接口。在一种实施方式中，驱动单元和器械杆可以可松脱地彼此连接，特别是彼此拧合、卡紧、锁合、夹合等。

该接口可以包括执行元件组的一个或多个可平移移动和/或旋转移动的从动轴。可平移移动的从动轴特别可以具有可除菌的轴向密封件，优选为滑动密封件，特别是所谓的活塞杆密封件，这种活塞杆密封件具有一个或多个可弹性变形的元件，这些元件在从动轴和导向件之间被弹性压缩或拉紧，在此，当从动轴相对于导向件做平移运动时，在一个或多个可弹性变形的元件及从动轴和/或导向件之间，在滑动接触的情况下会发生平移相对运动。

可旋转运动的从动轴特别是可以具有可除菌的径向密封件，优选为滑动密封件，特别是所谓的径向轴密封件，这种径向轴密封件具有一个或多个可弹性变形的元件，这些元件在从动轴和导向件之间被弹性压缩或拉紧，在此，当从动轴相对于导向件做旋转运动时，在一个或多个可弹性变形的元件、从动轴和/或导向件之间，在滑动接触的情况下会发生旋转相对运动。

在一种实施方式中，接口具有护罩，用于流体密封地覆盖壳体的一个或多个穿通孔，并包围执行元件组的从动轴的穿过各个穿通孔的相应部分，在此，护罩有利地通过从动轴的该部分的运动而弹性变形。为此，护罩特别是可以具有褶皱或是风箱状的。

根据本发明的一个方面，为了对驱动单元进行除菌，在预设的时间内、特别是至少5min、优选至少20min和/或在至少2bar、特别是至少3bar的压力下，对驱动单元的外表面加载温度优选为至少100℃，特别是至少120℃，优选至少130℃的加热流体，特别是蒸汽或空气。

在此，优选将一个或多个可切换的导热件切换到第二较少导热状态。优选使可松脱的散热面与相应的导热件分离，并可以与壳体一起被加载。

在运行中，优选执行元件组的废热在将可切换的导热件切换到第一导热状态时被排出。为此，在一种实施方式中，驱动单元具有切换件，用于有选择地将导热件组的至少一个可切换导热件切换到第一导热状态。

这种有选择的切换可以手动进行。在一种实施方式中，切换件被设计或设置为，特别是根据壳体内部的温度和/或执行元件组的工作参数进行自动切换。例如，可以检测壳体内部的温度，并在超过预设的边界值时将一个或多个可切换导热件切换到第一导热状态。同样，也可以检测执行元件组的工作参数，例如运行时间和/或已完成的机械或电气工作，例如对执行元件组所接收到的电功率进行积分，并在超过预设的边界值时将一个或多个可切换导热件切换到第一导热状态，因为这样可以相应地散热。同样，导热件组也可以在除菌之后被切换到第一状态。切换件特别是可以控制可移动元件的运动、对珀耳帖元件的电流加载、循环泵、可切换导热件的阀门。在一种实施方式中，切换件具有机械装置，其通过双金属材料、形状记忆合金等的温度自动地操作。

在一种实施方式中，可以通过驱动单元与器械杆和/或与机器人组的联接将可切换导热件特别是机械地切换到第一状态。例如，可以通过这种联接使间隙被桥接，或者打开阀门，以释放工作流体在导热件中的流动。

根据本发明的一个方面的机器人手术系统包括机器人组，该机器人组具有一个或多个、特别是两个或更多相同的和/或两个或更多不同的机器人。在一种扩展方案中，为了对机器人引导的器械特别是远程控制地定位，机器人组的一个或多个机器人分别具有至少6个、特别是至少7个自由度。

该机器人手术系统还包括根据本发明的一个方面的器械组或器械系统或器械群，该器械组或器械系统或器械群包括一个或多个、特别是两个或更多相同的和/或两个或更多不同的器械，这些器械被固定在机器人组的机器人上，特别是具有用于固定在机器人组的机器人上的器械接口。在一种扩展方案中，器械接口被设计为可松脱地、特别是形状配合和/或力配合、尤其是摩擦配合地固定在机器人组的对应的、特别是互补的机器人接口上。

器械组的一个或多个器械分别具有可部分地插入患者体内的器械杆。为此，可以将器械杆构造为一段一段的，或者在其整个长度上是刚性的或可运动的、尤其是铰接的或可弯曲的，和/或其长度至少15倍于、优选至少20倍于其最大直径。为了更紧凑地进行说明，也将器械杆的近端法兰看作是器械杆的一部分，在此，该近端法兰特别是可以具有用于将器械固定在机器人上的器械接口和/或相应的用于固定驱动单元的驱动接口。

在一种扩展方案中，器械杆在其远端部上设有具有一个或多个自由度的末端执行器，特别是手术刀，夹子，钳子，剪刀，发射器和/或接收器、尤其是光源、光导体端和/或照相机。在一种扩展方案中，为了激活器械杆、特别是彼此相对的器械杆部和/或末端执行器的一个或多个自由度，可以将传动器设置在器械杆中。在本发明中，特别是将能够机械、气动、液压和/或电地传递力和/或运动的装置统称为传动器，在一种扩展方案中，其特别是可以具有一个或多个牵引杆和/或压杆，绳索，带，辊，齿轮，液压管路等。相关内容请参见本申请人的德国专利申请102012008537.0和国际专利申请PCT/EP2012/000358以及PCT/EP2012/000719，其公开的内容已完全并入本发明的公开内容中。

根据本发明的一个方面，为了激活器械杆、特别是末端执行器的一个或多个自由度而设置驱动单元，在一种实施方式中，该驱动单元被模块化地构成，特别可以具有机械驱动接口，用以与传动器组可松脱地连接。在本发明中，模块化结构特别是指这样一种结构：模块化构成的单元可以作为一个整体或作为一个结构单元来操作，特别是可以多重地与其他的部分相连接或脱离其他的部分，并优选具有自己的壳体。

在一种扩展方案中，器械组具有：两个或多个模块化驱动单元，它们可以选择性地与同一器械杆相连接；和/或两个或多个器械杆，它们可以选择性地与同一模块化驱动单元相连接。特别是可以将一个或多个模块化驱动单元的机械驱动接口和一个或多个器械杆的传动器组设计为彼此协调的、可连接的，特别是互补的或相匹配的，例如具有可彼此协同作用的联接件。

在一种扩展方案中，驱动单元具有：包括一个或多个驱动器的驱动部件，驱动器特别是分别具有至少一个电机、尤其是电动机，传动装置，电流传感器，基准和限位开关，和/或用于检测从动轴的位置或作用于从动轴上的力的位置传感器和/或力传感器；以及电子器件，电子器件具有一个或多个控制元件和/或通讯元件。控制元件特别是可以用于控制驱动部件，特别是其驱动器，通讯元件可以用于与驱动部件，特别是其驱动器和/或传感器的通讯，和/或与机器人组的机器人、尤其是(器械)控制器的通讯。相应地，电子器件特别是可以包括驱动部件的一个或多个驱动器的全部驱动电子器件、特别是功率电子器件，或构成其中的一部分。附加地或替代地，电子器件可以包括或构成一个或多个信号处理装置，特别是驱动部件的传感器信号的信号处理装置。

根据本发明的一个方面，器械组的一个或多个驱动单元的电子器件模块化地构成，并且具有：用于可松脱地与各个驱动单元的驱动部件特别是电连接和/或机械连接的接口；和用于优选可松脱地与器械杆特别是电连接和/或机械连接的接口；和/或用于优选可松脱地与机器人组特别是电连接和/或机械连接的接口。

附加地或替代地，器械组的一个或多个驱动单元的驱动部件也可以模块化地构成，并且具有：用于可松脱地与各个驱动单元的电子器件特别是电连接和/或机械连接的接口；和用于优选可松脱地与器械杆、尤其是其传动器特别是电连接和/或机械连接的接口；和/或用于优选可松脱地与机器人组特别是电连接和/或机械连接的接口。

通过将机电驱动单元分割成电子器件和驱动部件，其中至少一个是模块化构成的并被相应地称为电子模块或驱动模块，并具有用于可松脱地与另外的电子器件和驱动部件相连接的接口，可以有利地减少需要操作人员操纵的构件的重量和体积，并由此提高了机器人系统的可操作性。例如，电子模块可以通过牢固地或可松脱地固定在器械上的驱动部件而与器械无关地加以操纵，并且例如被预先固定在机器人上，或在去除器械时(暂时)保留在机器人上。

使所有的电子组件与驱动模块的电机和传感器分离可能会导致在两个模块之间出现许多的电接触。因此在一种实施方式中，也可以将一个或多个控制元件和/或通讯元件，特别是电子组件设置在驱动模块中。根据本发明的一种扩展方案，特别可以通过将功率电子器件和/或电流调节器集成在驱动模块中来降低导线的数量。

在一种实施方式中，电子模块的接口特别是可以构成机械的和/或电的器械接口，用以通过电子模块将器械固定在机器人组的机器人上。特别是可以使电子模块固定地或可松脱地与机器人相连接，从而使其用于与驱动部件和/或器械杆相连接的接口构成器械接口。如果电子模块通过接口可松脱地与机器人相连接，则该接口构成(另一个)器械接口，用于通过电子模块将器械固定在机器人上。

在一种实施方式中，电子模块被设计为可除菌的，例如，其控制元件和/或通讯元件除了接口之外被密封地收纳于壳体中，特别是成型于壳体中。附加地或替代地，电子模块可以完全或部分地被无菌护罩所包围，在一种扩展方案中，与电子模块相连接的机器人也完全或部分地被无菌护罩包围。

根据本发明的一个方面设置有一个或多个手动操作单元，用于选择性地代替机器人手术系统的器械组的器械的模块化驱动单元。在本发明中，选择性地代替特别是指：选择性地用手动操作单元代替电动驱动单元固定在器械、特别是其器械杆上，或者使至少一个驱动单元和至少一个操作单元彼此协调一致，以使它们能够彼此互换。

手动操作单元特别是可以具有机械驱动接口，用于与器械的传动器组相连接，该机械驱动接口与将要被选择性代替的、用于与传动器组相连接的驱动单元相符。换句话说，根据这一方面，器械组可以具有至少一个手动操作单元和至少一个模块化驱动单元，并且它们的机械驱动接口彼此相应。选择性地被可松脱地固定在器械上的操作单元和驱动单元特别是可以分别具有用于与传动器组相连接的联接件，这些联接件在功能、几何结构和/或彼此相对的设置或相对于用于将操作单元或驱动单元可松脱地固定在器械上的固定件的设置彼此相应。

操作单元或驱动单元的机械驱动接口还可以在可通过它们激活的自由度的数量上彼此相符，例如在联接件、特别是轴的数量上彼此相符。同样，也可以通过操作单元和驱动单元激活器械的不同的自由度，特别是不同数量的自由度，例如，在传动器组的一个或多个轴的位置上，在操作单元或驱动单元的机械驱动接口中不设置联接件，那么传动器组的这些轴在连接操作单元或驱动单元时可以说在盲目地接通，在一种实施方式中特别是在预设的位置上被禁止。在一种扩展方案中，通过有选择地、特别是机械、液压或电磁地封锁操作单元的相应的操纵自由度或其机械驱动接口的相应的轴，就可以有利地通过手动操作单元有选择地禁止传动器组的一个或多个自由度的可激活性。在一种实施方式中，操作单元为此具有封锁装置，该封锁装置具有机械元件，通过该机械元件可以使机械驱动接口、特别是联接件的各个部分被固定在预设的位置上。

机器人引导的器械的一个优点在于：为了能够在手术区域中实现相对于手动操作的腹腔镜器械更高的运动性，可以整合远端部上的自由度。同时，通过使用机器人来引导和激活器械，可以使医生能够容易地操作器械。如果最初被设计为手动操作的器械被连接到机器人上并借助于机器人的自由度和/或器械自身的驱动装置的装置实现激活，则可以在发生故障时转换为手动操作，并使用相同的器械继续手术。

根据本发明的上述方面，优选使用具有机器人优化驱动接口的器械，其中，用于与器械的传动器组相连接的手动操作单元的机械驱动接口与电动驱动单元的机械驱动接口在结构上是等同的或相符的。通过这种方式可以向用于机器人引导器械的人类操作员接口提供远端运动机构。这样做的优点特别是在于能够使驱动单元的结构更简单，关于远端运动机构有更好的规模可伸缩性以及更统一的控制概念。

在一种扩展方案中，手动操作单元的机械驱动接口还具有电触点，用于在操作单元和器械之间交换特定的信息和/或在操作单元和器械之间传输能量，例如，从或向器械杆的末端执行器上的传感器进行传输。

在一种实施方式中，手动操作单元具有基座，该基座具有用于在器械组的一个或不同的器械上实现可松脱固定的固定件，并在该基座上安装有具有一个或多个自由度的手柄，该手柄的激活动作(Aktuierung)特别是被按比例地传递到操作单元的机械驱动接口上，以便激活与操作单元可松脱的连接的器械或器械杆的传动器或自由度。在本发明中，按比例地传递特别是指这样的传递：对线性或旋转的操作路径进行增大或降低地和/或运动形式地转换，特别是转换到其他的轴上和/或从平移运动转换为旋转运动和/或从旋转运动转换为平移运动。为此可以将基座的固定件设计为，与器械杆的特别是互补的固定件以例如插拔连接、锁定连接或螺丝连接的形式共同作用。

根据本发明的一个方面，用于将器械组的一个或多个器械固定在机器人组上的器械接口具有紧固锁定件，其可以通过器械的驱动单元，特别是通过固定在器械杆上的驱动单元，优选只通过准确地固定在器械杆上和/或能正常运转的驱动单元松开。

通过这种方式可以防止机器人引导不能正常运转的器械。

在一种实施方式中，所述紧固锁定件可以机械地或电磁地起作用，例如具有可调的凸出部或锁销，其在展开状态下可以形状配合地防止在机器人组上的固定。在一种实施方式中，紧固锁定件可以通过驱动单元被机械地和/或感知地激活，例如，特别是通过机械开关、电感性开关、电容性开关、光学开关和/或借助于RFID，使驱动单元的凸出部控制紧固锁定件的杠杆或者驱动单元被紧固锁定件感知地意识到。为此，可以使至少一个驱动单元具有RFID应答器，紧固锁定件具有RFID阅读器。

附加地或替代地，除了紧固锁定件之外，机器人组还可以具有存在识别装置，用于识别在机器人引导的器械上是否存在驱动单元。为此，特别是可以优选在机器人上、尤其是在用于连接器械的器械接口的机器人的接口上设置特别是机械式、电感式、电容式、光学和/或RFID传感器或阅读器。

根据本发明的一个方面，设有器械库，用于存储器械组的一个或多个器械，以便能够特别是在手术期间有选择地将不需要或没有受到机器人引导的器械组的器械进行保存或存储，特别是配置有模块化驱动单元的器械。附加地或替代地，可以为此将器械库设计为：使器械组的一个或多个器械杆和/或模块化驱动单元被彼此独立或分开地保存。在一种实施方式中，器械库被设计为平移式和/或旋转式的可更换库，其可以有选择地通过平移和/或旋转运动将不同的器械定位在相同的地点，以便于机器人组的机器人来接收。

通过器械库能够特别是在手术期间简单地为机器人组配装不同的器械。为此，优选器械库的用于存放器械组的接触面是无菌的或可除菌的，或者被无菌的护罩覆盖。在此，优选机器人组的机器人自动地将器械存储在器械库中或从器械库中取出，从而有利地不再需要附加的辅助装置或附加的用于更换器械的机器人。

在一种扩展方案中，器械库具有电源装置，用于接触式或非接触式地向存放在库中的一个或多个器械或驱动单元供电。非接触式供电例如可以借助于没有闭合铁芯的变压器式磁体组件来实现，其中，电源装置和(多个)驱动单元具有(多个)初级线圈和(多个)二级线圈。优选电力传递可以在中频范围内进行。在一种实施方式中，通过接触式或非接触式地向存储在器械库中的驱动单元供电，可以对驱动单元的可充电式蓄能器进行充电。相应地，在本发明的一种实施方式中，器械组的一个或多个驱动单元具有可充电的蓄能器。

附加地或替代地，除了供电装置之外，器械库、器械组和机器人组中的至少两个、尤其是器械库和器械组具有通讯元件，用于在器械库、器械组和机器人组中的至少两个之间，尤其是在器械库和器械组之间实现单向或双向、有线或无线、特别是感应式或基于无线的通讯。特别是器械库、器械组和机器人组中的至少一个可以具有发射器，器械库、器械组和机器人组中的至少另一个具有接收器。由此。例如可以查询存储在器械库中的器械的状态或使该器械被初始化、(再)校准和/或复位。即，可以特别是器械库和器械组，器械库和机器人组、尤其是机器人组的控制器和/或器械库和机器人组、尤其是机器人组的控制器具有相同或不同的通讯元件，特别是一个或多个如前所述的通讯元件。

在一种实施方式中，为了向设置在机器人引导的器械上的驱动单元供电，驱动单元可以通过无菌的电缆连接与静态的电源相连接。附加地或替代地可以设置非接触式供电装置，例如其在前面所述的关于对存储在器械库中的驱动单元的供电，在专利文献EP 2396796 A1和EP 2340611 A1中也对此做出了示例性说明，其公开内容已完全并入本发明的公开内容中。如上所述，附加地或替代地，除了供电装置之外，还可以在机器人引导的器械的驱动单元和器械组之间设置单向或双向的信号传输装置，其被概括地理解为机器人组的一部分。附加地或替代地，还可以如上所述地通过机器人组的接口和与其相连接的电子器件和/或驱动部件的接口建立电力和/或信号传输。因此根据本发明的一个方面，机器人手术系统通常具有无菌的电缆连接，接口连接或无线的电力和/或信号传输，用于在器械组和机器人组或器械库之间传输电力和/或信号。

同样，由器人引导的器械的驱动单元可以通过器械的器械接口由机器人提供电力。

特别是在后一种情况下，在将器械库的器械或驱动单元更换到机器人上或相反在连接或存放器械或驱动单元时，可以中断对它们的供电。特别是对于这种情况，根据本发明的一个方面，一个或多个驱动单元分别具有电蓄能器，用于至少临时供给驱动单元足够的电力。因此，优选将该蓄能器设计为：其至少在更换期间可以向驱动单元的电子器件的至少一个控制元件和/或通讯元件供电，或者可以在至少10秒和/或最多5分钟向控制元件和/或通讯元件供电。

在一种扩展方案中，还可以将蓄能器的大小确定或设计为：其能够特别是在手术期间或在至少30分钟和/或最多5小时内向驱动单元供应足够的电力。通过这种方式可以有利地取消对有相应空间限制和/或干扰的器械的有线供电。

根据本发明的一个方面，机器人手术系统在机器人组、特别是器械组和器械组的一个或多个器械之间具有第一通讯通道和一个或多个其它的通讯通道。由此特别是可以提高操作稳定性。

在一种扩展方案中，一个或多个其它的通讯通道在其它不同于第一通讯通道的物理载体或媒介上工作，从而使得针对第一通讯通道不仅是冗余的，而且还是不同的。例如，第一通讯通道和其它的通讯通道中的一个可以是基于电流或电压地构成，而第一通讯通道和其它的通讯通道中的另一个可以是电磁、光学，电感或电容地构成。优选至少一个其它的通讯通道根据静态电流原理构成为或设计为：将在通讯通道上遗失信号标识为错误。至少一个其它的通讯通道可以仅用于传输状态信息。优选当错误信号传输到至少一个其它的通讯通道时，机器人组和/或器械组、尤其是机器人引导的器械组将安全地停止运行，对此也可以如上所述地概括理解为对释放信号(Freigabesignal)的补充删除。在一种实施方式中，可以借助于第一通讯通道和/或其它通讯通道来传输或识别是否存在配置有驱动单元的器械。

根据本发明的一个方面，机器人手术系统具有由一部分或多部分组成的、特别是能看和/或能听的显示装置，用于显示器械组的器械的状态，特别是更换状态和/或运行状态。在本发明中，更换状态特别是指应该被更换的、即应该固定在机器人组的机器人上或与机器人组的机器人分离的器械的状态。在本发明中，运行状态特别是指器械的这样的状态：其说明了器械的操作准备情况、特别是其(休息)时间，和/或器械在以前的运行、尤其是其以前的运行时间或去其以前的使用数量。

通过这种方式可以及时地向手术人员提供清晰而快速的概况：哪些器械将被更换或被提供使用。

本发明的一个方面涉及到一种方法，用于特别是有选择地为根据本发明的机器人手术系统的机器人组装配器械组的一个或多个器械，和/或特别是有选择地为一个或多个这样的器械转配驱动单元。

在一种实施方式中，该方法包括：通过模块化的驱动单元在将该驱动单元与器械、特别是器械杆相联接或连接时对器械进行登记。这种登记特别可以自动进行。在一种扩展方案中，特别是在建立器械和驱动单元的机械连接之后，对驱动单元与器械的联接进行识别并激活登记进程(Registrierungsvorgang)，以具体地确定所连接的器械。该器械本身可以被主动地识别，或者将主动的信号或数据传输给驱动单元，或者被动地被识别。

在一种实施方式中，被记录在驱动单元中的器械数据(例如器械杆的识别号和/或详细说明，例如其自由度和/或运动参数)，特别是自己的校准数据，被传输到机器人组或其器械控制器，优选在登记时或连接在机器人上之后传输。

在一种实施方式中，登记的器械的数据存储在机器人组中，特别是其器械控制器中，尤其是存储在数据库中，并优选被周期性地或事件控制地激活。

在一种实施方式中，器械组的一个或多个器械、尤其是器械杆存放在没有驱动单元的器械库中，器械上的驱动单元的应用发生在更换过程中。为此在一种扩展方案中，器械库具有驱动单元操纵器，用于在更换器械期间操纵驱动单元。优选驱动单元操纵器不具有自己的运动自由度，除了用于驱动单元的夹紧机构之外，所有的定位运动都将由机器人组的一个或多个引导器械的机器人来执行。由此可以减少驱动单元的数量和/或机器人系统中所包括的被激活的自由度的总数。另外，这种理念可以降低用于驱动单元供电的费用，因为不需要对存放在库中的无驱动单元的器械进行供电，在一种实施方式中，只需要确保在这样的时间内对驱动单元供电：在该时间内驱动单元并不适配于操纵器臂，并从哪里对驱动单元供电。在该时间内对驱动单元的供电特别可以通过驱动单元操纵器进行。

为了能够操纵不同的驱动单元，驱动单元操纵器可以可选地配备有多个夹持器，这些夹持器也可以构成为不同的。在一种扩展方案中，驱动单元操纵器具有一个或多个平移运动可能性和/或旋转运动可能性，以供各个所需要的驱动单元使用。

两个或多个以上所述的方面及其实施方式和扩展方案可以有利地彼此相结合。

附图说明

本发明的其它优点和特征由从属权利要求和实施例给出。为此，局部示意性地示出：

图1示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的器械；

图2以相应于图1的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的器械组的器械；

图3以相应于图1和图2的视图示出了根据本发明的又一种实施方式的器械组的器械；

图4和图4A以透视分解图示出了根据本发明的一种实施方式的机器人手术系统，具有如图1所示的器械；

图5示出了在安装状态下的如图4所示的机器人手术系统；

图6和图7分别以透视图(图6)或截面图(图7)示出了相对于如图4和图5所示的机器人手术系统的器械进行连接的细节；

图8示出了根据本发明的一种实施方式的、用于安装如图1、图4和图5所示的器械组的方法；

图9示出了如图1、图4和图8所示的器械组的动态无菌屏障件；

图10示出了如图1至图8和图11(a)和图11(b)所示的器械组的驱动单元的不同的机械编码；

图11(a)和图11(b)以相应于图1的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的器械组的器械，其具有与传动器壳体部分离(图11(a))或连接(图11(b))的驱动单元壳体部；

图12(a)以透视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统；

图12(b)以俯视图示出了如图12(a)所示的机器人手术系统的手术区域；

图13示出了安装如图4至图7所示的机器人手术系统的方法；

图14示出了如图8所示方法的流程；

图15示出了根据本发明的又一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌驱动单元；

图16至图24分别示出了根据本发明的再一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元；

图25示出了如图15至图24中任一图所示的可除菌驱动单元的一部分；

图26示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统；

图27A和图27B示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的机器人引导的器械；

图28示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的机器人引导的器械；

图29示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的手动操作单元；

图30A和图30B示出了如图27A所示的在另一观察方向(图30A)或在驱动单元未固定(图30B)时的机器人手术系统；

图31示出了根据本发明的一种实施方式的、具有器械库的机器人手术系统；和

图32(a)至图33(d)示出了根据本发明的方法，该方法用于为机器人组自动配装器械组的器械和为该器械组的器械自动配装根据本发明的一种实施方式的驱动单元。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的器械1的横截面，器械1具有器械壳体2，器械壳体2具有：器械杆3；在此一体化构成的传动器壳体部，在该传动器壳体部中设有将在下面进行详细说明的传动器组11至18；和在此一体化构成的驱动单元壳体部，该驱动单元壳体部具有空腔，在该空腔中收纳有驱动单元4。盖状的封闭件5无菌地密封空腔的插入口。动态无菌屏障件8相对于周围环境无菌地形成该空腔的边界，在此，传动器组可以透过该动态无菌屏障件而被激活。在一种变形中，可以在器械壳体2和器械杆3之间设置或构造特别是可激活的和/或可旋转的自由度。

驱动单元4为手术器械1的所有被激活的自由度提供机械驱动功率。驱动单元4设置在器械的近端部并被设计为独立的模块，其可以与器械可松脱地连接。所激活的自由度的数量，调节区域和性能数据被设计为通用的，因此驱动单元是可互换的，并且适用于驱动不同的器械。同样也可以考虑装配不同的驱动单元，以便例如能够通过机器人系统使用具有较大数量的激活自由度或其它特征的特殊器械。

驱动单元4通过驱动接口在期望的位置上被定位并固定在手术器械上。驱动单元还包括多个可松脱的联接件，这些联接件在驱动单元的各个驱动器和器械侧的传动器之间产生力通量。位于驱动接口中的可松脱联接件可以被设计用于转动或旋转或平移的调节运动，也可以对这两种原则进行任意地组合。

机器人手术系统通常包括非除菌的组件，例如机器人(臂)和驱动单元。这些组件通过无菌屏障件相对于机器人手术系统的无菌组件被遮蔽，以防止对手术区域造成污染。在一种实施方式中，动态无菌屏障件被构造为一次性的薄膜软管。

在如图所示的实施方式中，器械1和驱动单元4在手术期间构成一完整的单元。在此，驱动单元4相对于器械杆3的纵轴线(在图1中为垂直的，在下文中也将其称为杆轴线)侧面错开地设置，并通过单独的动态无菌屏障件8相对于器械1的无菌部分被遮蔽。因此，可分离的器械接口同样可以作为无菌屏障件在非无菌驱动单元4和无菌器械1之间起作用。单独的动态无菌屏障件8可以在插入之后与器械1分离，并可以被设计为一次性用品或可回收的部件。

壳体2位于器械1的近端部，在壳体2的驱动轴壳体部中安放有运动机构和末端执行器的传动器，这些传动器位于器械杆3的远端部上。在此为一体化构成的驱动单元壳体部具有用于收纳非无菌驱动单元4的空腔。封闭盖5将非无菌的驱动单元4与器械1的无菌部分遮隔开。驱动单元4在壳体2中的机械固定可以例如通过设置在封闭盖5上的一个或多个固定装置或固定元件6、7来实现。这些元件例如可以是线性的或粘弹性的弹簧，并因此在盖和驱动单元之间产生预紧力。附加地或替代的，驱动单元4可以通过张紧或锁定机构形状配合地固定在壳体2中。

壳体2中的空腔在插入驱动单元4之前是无菌的，但是插入非无菌的驱动单元4会对其造成污染。因此在本实施方式中，将单独的无菌屏障件集成于驱动单元4和空腔底部之间，该无菌屏障件将受到污染的空腔与器械1的其他无菌部分遮隔开或间隔开。动态无菌屏障件8包括多个用于单独驱动器9和10的运动传递件，单独驱动器9和10可以被设计为转动驱动器和/或线性驱动器。在将驱动单元4插入壳体2时，单独驱动器9或10与传动器的器械侧的联接元件11或12相连接，并且还通过滑车组13、14与远端的器械运动机构和远端的末端执行器(未示出)相连接。在本实施方式中，用于激活器械运动机构和末端执行器的滑车组13、14通过转向轮15和16或17和18被引导进入器械杆中。

在如图1所示的本实施方式的示意图中，驱动单元4在近端侧或从背向器械杆3的一侧插入到壳体2的空腔中。替代地也可以考虑这样的器械：驱动单元4在远端侧或从面向器械杆3的一侧或从侧向或通过壳体2的侧面插入到该器械中。

图2以相应于图1的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的器械组的器械。彼此相应的元件用相同的附图标记来表示，因此可以参考前述的相关内容，在下文中将只讨论不同之处。

在如图2所示的实施方式中，用于将非无菌驱动单元4与无菌的器械遮隔开的无菌屏障件19集成在器械中并因此与器械一起工作。壳体2中的空腔在在插入驱动单元4之前是无菌的，但是插入非无菌的驱动单元4会对其造成污染。因此在壳体2中集成有动态无菌屏障件19，其将被污染的空腔与器械1的无菌部分相遮蔽。该集成的动态无菌屏障件19可以具有例如间隙式密封件或迷宫式密封件或者接触式密封件，器械侧的传动器(在此为其滑车组13、14)穿过这些密封件。如同图1中所示具有单独的、可更换的动态无菌屏障件8的实施方式一样，传动器组由此可以通过动态无菌屏障件的离开而被激活，特别是其可以穿过动态无菌屏障件传输力和运动，在此期间被非无菌的驱动单元4污染的空腔相对无菌的周围环境被无菌地隔开。

图3以相应于图1和图2的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的器械组的器械。彼此相符的元件用相同的附图标记来表示，因此可以参考前述的相关内容，在下文中将只讨论不同之处。

在如图3所示的实施方式中，壳体102位于器械101的近端部上，该壳体具有：器械杆3；在此为一体化构成的传动器壳体部，在该传动器壳体部中放置有运动机构和末端执行器的传动器，这些传动器位于器械杆103的远端部上；在此为一体化构成的驱动单元壳体部，具有用于收纳非无菌驱动单元104的空腔。封闭盖105将非无菌的驱动单元4与器械101的无菌部分或周围环境遮隔开，或者无菌地密封空腔。驱动单元104在壳体102中的机械固定可以例如通过设置在封闭盖105上的一个或多个固定装置或固定元件106、107来实现。这些元件例如可以是线性的或粘弹性的弹簧，并因此在盖和驱动单元之间产生预紧力。附加地或替代的，驱动单元104可以通过张紧或锁定机构形状配合地固定在壳体102中。

驱动单元具有多个单独的驱动器109、110，这些单独驱动器可以被设计为转动驱动器和/或平移或线性驱动器。在将驱动单元插入壳体102时，单独驱动器109或110与传动器的各个器械侧的联接元件111或112相连接，并通过滑车组113或114与远端的器械运动机构和远端的末端执行器相连接(未示出)。

在如图3所示的实施方式中，器械运动机构和末端执行器通过滑车组113、114被激活，滑车组113、114通过转向轮115和116或117和118被引导进入器械杆中。壳体102中的空腔在在插入驱动单元104之前是无菌的，但是插入非无菌的驱动单元104会对其造成污染。因此在壳体102中集成有动态无菌屏障件119，其将被污染的空腔与器械101的无菌部分或周围环境遮蔽开。该集成的动态无菌屏障件119可以如前面图2所示的那样具有例如以间隙式密封件或迷宫式密封件的形式或者作为器械侧的传动器的接触式密封件被集成。

图4以透视分解图示出了根据本发明的一种实施方式的机器人手术系统，其具有如图1所示的器械；图5示出了处于安装状态下的该机器人手术系统；图6和图7以透视图(图6)或截面图(图7)示出了连接该器械的细节。

该机器人手术系统具有机器人或操纵器臂201，其近端基座202可以相对于患者(未示出)被固定。操纵器臂包括优选6个或更多可激活的关节，从而能够对操纵器臂201的远端部203自由地在空间中进行定位。操纵器臂201包括其远端部203被无菌护罩204形式的惊叹无菌屏障件围绕，以防止由非无菌的机器人组件对无菌手术区域造成污染。手术器械205借助于无菌的机电接口固定在这种被无菌包裹的远端部203上，下面也将该机电接口称为器械适配器210。

手术器械205对应于前面参照图1所述的器械1，因此将关于该说明进行补充。

在器械205的近端部上设有器械壳体206，其具有用于器械适配器210的机械接口。在所示出的实施方式中，在远端侧在壳体206上设有器械杆209，其承载有远端侧的器械运动机构207和手术用末端执行器208，并与驱动单元壳体部和在此为一体化构成的传动器壳体部一体化地构成或单独固定在传动器壳体部上。在本实施方式中，驱动单元壳体部和传动器壳体部一起构成在该实施方式中为一体化的器械壳体206。

在如图4至图7所示的实施方式中，驱动单元212与单独的动态无菌屏障件211一起从近端侧插入到壳体206中。封闭盖213将非无菌的驱动单元212与无菌的手术区域遮隔开。

在图6中示出了关于在器械适配器210和操纵器臂201的远端部203之间的连接的一种可能实施方式的详细视图，通过这种连接可以使操纵器臂201与无菌的手术区域实现流体密封的分离。此外，本实施方式的特征在于能够特别简单地实现无菌护罩204，其可以由例如由合成材料薄膜构成的薄壁的薄膜软管制成。优选对操纵器臂201的远端部203的包封被制成为薄壁的合成材料成型件，以便能够更简单地将无菌护罩204应用在操纵器臂201上。该成型件例如可以由合成材料薄膜深拉成型或吹塑成型，然后与薄壁的薄膜软管焊接在一起。通过简单地实现无菌包封204，可以为用户降低用于一次性物品的运行费用。由于驱动单元212在根据本发明的实施方式中并不是设置在无菌护罩204的内部，因此不需要执行通过无菌护罩204到达器械205的驱动运动。

如果为了运行和控制必须将所需的电信号和电力输送给驱动单元212并因此需要穿过无菌护罩204，则将多个插座215集成在位于操纵器臂201的远端部203上的凹部216中。类似地将多个接触销214集成在无菌器械适配器210的径向凸肩217中。位于操纵器臂的远端部203和无菌器械适配器210之间的凹部216和径向凸肩217构成机械插拔连接，插座215和接触销214构成机电接口210的电连接。

机械插拔连接件216、217被设计为形状配合的连接件，在此需要考虑到位于其间的无菌护罩204形式的静态无菌屏障件的壁厚，以便能够在无菌器械适配器210和操纵器臂201的远端部203之间实现准确、不易弯曲倾斜(kippsteife)的连接。此外，接口216和217之间的连接提前于接触销214和插座215之间的连接。通过提前地机械引导接合件203和210，电接触件214和215的连接将被大大简化并由此使其在面对操作失误时更加牢固。为了能够尽可能简单、低成本地构成无菌护罩204，不对电接触进行集成。接触销214和插座215之间的电接触通过在将无菌器械适配器210接合在远端部203期间利用接触销215穿过位于接触点上的无菌护罩204来建立。为此将位于插入到插座215中的端部上的接触销214构造为尖锐的。图7描述了无菌器械适配器210在被无菌包封的操纵器臂201的远端部203上的接合过程。

图13示出了用于装配前述机器人手术系统的方法。

首先利用无菌护罩204对操纵器臂201进行无菌包装(步骤S10)。然后将无菌器械适配器210通过其径向凸肩217插入位于操纵器臂201的远端部203上的凹部216中，并由此建立机电接口210的机械插拔连接(步骤S20；图7左边或“Ⅰ”)。提前的机械插拔连接216、217将沿通向操纵器臂201的远端部203的正确方向为无菌器械适配器210提供充分的引导，从而使无菌包封204形式的静态无菌屏障件被接触销214穿过，并在接触销214和插座215之间建立电接触(步骤S30)。最后，无菌器械适配器210被机械地固定在位于操纵器臂201的远端部203上的插座215中(步骤S40；图7右边或“Ⅱ”)。这可以例如通过螺丝连接来实现，在此，无菌护罩204如同对接触销214的描述一样被螺丝穿过。

以上说明了机电接口210在机器人上的装配。机电接口210也可以相同或相似的方式设置在驱动单元壳体部上。例如，驱动单元壳体部可以具有通孔形式的静态无菌屏障件，该静态无菌屏障件被密封唇无菌地密封，并且当接口210借助于插拔连接与驱动单元壳体部相连接时，该静态无菌屏障件被接口210的接触销穿过。

在进行机器人手术之前，首先需要准备好所有必要的器械，并为各个器械配装自己的驱动单元。在此，器械不能被非无菌驱动单元污染。

图8以图形序列以及图14以流程图示出了根据本发明的一种实施方式、用于装配如图1、图4或图5所示的器械组的方法，特别是用于配装驱动单元的方法。图8所示的器械与如图1所示的器械1或如图4和图5所示的器械205相符。

优选用两个人来安装驱动单元：一个是无菌手术人员，用来操作器械并持有“无菌手柄”；一个是非无菌手术人员，用来处理驱动单元并持有所有的“非无菌手柄”。

在安装驱动单元之前，需要准备好所有需要的组件，在此，非无菌驱动单元212与无菌组件(器械，单独的动态无菌屏障件211，封闭盖213，无菌保护件601)被分开地提供，以避免污染。如果封闭盖213是器械201的组成部件，则手术人员要在安装驱动单元之前打开位于近端侧的器械壳体206上的封闭盖206。替代地还可以将封闭盖213从近端侧的器械壳体206上拆除。在这种情况下，封闭盖由无菌的手术人员提供。替代地，封闭盖213也可以与器械201分开提供。

在步骤S100(见图14；图8：“Ⅰ”)中，无菌手术人员将无菌保护件601安放在打开的近端侧器械壳体206上，以在安装驱动单元212时不会污染无菌器械201。在步骤S200(图8：“Ⅱ”)中，无菌手术人员将无菌屏障件211安放在近端侧器械壳体206上。该过程步骤只对于单独的动态无菌屏障件(见图1中的8；图8中的211)是必需的，而对于集成的无菌屏障件(见图2中的19；图3中的119)则被取消。在完成这些准备工作之后，非无菌手术人员可以在步骤S300(图8：“Ⅲ”)中将驱动单元212安装在近端侧的器械壳体206中，并根据需要加以固定。然后在步骤S400(图8：“Ⅳ”)中，非无菌手术人员将无菌保护件601从近端侧的器械壳体206中移除。最后，无菌手术人员将封闭盖213安放在近端侧的器械壳体206上(图14：S500；图8：“Ⅵ”)。由此将非无菌的驱动单元212封闭在近端侧的器械壳体206中。

图9以透视全视图(图9中左边)或透视截面图(图9中右边)示出了如图1、图4和图8所示的器械组的动态无菌屏障件。

图9中的无菌屏障件211与图1中的无菌屏障件8或图8中的无菌屏障件211相符。其包括刚性的中间板701，驱动单元贴附在中间板的侧面702上。与侧面702相对置的侧面703贴靠在位于近端侧的器械壳体206中的空腔的底部表面上。刚性板702的外部尺寸稍稍的小于位于近端侧的器械壳体206中的空腔的边界，从而能够不费力地用手安装无菌屏障件。为了能够使驱动单元212相对于器械的无菌部分被更好地隔离或无菌地密封，替代地可以将环形接触密封件集成在刚性板702的侧面703或边缘面704上(未示出)。这样的密封件特别可以具有例如由聚氨酯制成的无缝泡沫密封件，和/或环形的弹性体密封件，特别是O形环、密封唇等。

在刚性板701中设有与激活的自由度或传动器的数量相对应的裂口。在各个裂口中分别集成有运动传递元件705，其将驱动单元212的单独驱动器在保持无菌的情况下联接在对应的位于器械侧的传动器上。图9的右侧部分示出了穿过无菌屏障件211的截面，用以说明用于线性调节运动的运动传递元件的一种可能的实施方式。在所示出的示例中，运动传递元件705被构造为薄壁式的膜结构。单独的驱动器的联接元件设置在位于运动传递元件705的中心在圆柱形外翻706中。该器械侧的联接元件11(参照图1)在联接状态下围绕外翻706。为了使外翻706能够沿垂直于刚性板701的方向三个运动，外翻706通过弹性膜707固定在刚性板的裂口上。因此可以将单独的动态无菌屏障件设计为可移动的。

可互换的器械驱动器的优点在于：根据需要也可以将具有不同要求的器械安装在驱动单元上(激活的自由度的数量，调节力，等等)。在此，为了能够排除错误操作和伤害器械，提出一种对驱动单元的混淆保护方案。

图10示出了如图1至图8和图11(a)、图11(b)所示的器械组的驱动单元的不同的机械编码，用以防止各个驱动单元发生混淆。图中示出了从单独驱动器的联接元件的方向看到的三个驱动单元801、802、803。驱动单元801、802、803对应于例如图1、图2或图3中的驱动单元4，或者图4和图8中的212，或者图11(a)和图11(b)中的914。

它们的区别在于各个驱动器的配置。驱动单元801(图10左边)示例性地具有单独驱动器805a、805b、805c、805d。驱动单元802(图10中间)示例性地具有单独驱动器807a、807b、807c、807d、807e。驱动器单元803(图10右边)示例性地具有单独驱动器809a、809b、809c，809d。

为了避免驱动单元在装入器械中时发生混淆，驱动单元801、802或803的壳体804a、804b或804c具有不同的机械编码806、808或810。在该示出的实施方式中，每个机械编码806、808、810都被设计为沿驱动单元801、802、803在近端侧器械壳体206中的插入方向延伸的一个或多个凹槽的组合。由于凹槽806、808、810具有不同的模式，因此可以将驱动单元发生混淆排除在外。

图11(a)和图11(b)以与对应于图1的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的器械组的器械，该器械具有与传动器壳体部分开(图11(a))或与其相连接(图11(b))的驱动单元壳体部。该器械除了下面将要说明的差异之外其他与前面所述的实施方式相符，因此请参考前面的描述，而下面将只讨论其不同。

在这种实施方式中，驱动单元壳体部与驱动单元一起构成独立的功能单元，并可以根据需要在手术中(intraoperativ)与其余的器械、特别是驱动轴壳体部分离。该驱动单元配置有可除菌并可多重使用的驱动单元壳体部，相比于较薄的薄膜软管形式的无菌护罩，这种驱动单元壳体部对于手术人员而言更容易处理。替代地也可以将驱动单元壳体部设计为一次性使用的。与前述实施方式相比其不同之处在于：驱动单元壳体部能够与驱动单元和其他的器械、尤其是驱动轴壳体部分开，从而使驱动单元能够在手术期间用于不同的器械。

图11(a)和图11(b)示出了器械901的可松脱地彼此连接的功能单元的结构，即，具有驱动单元914的单独的驱动单元壳体部902(图11(a)的左边)和驱动轴壳体部903(图11(a)的右边)。

驱动轴壳体部903一体化地位于器械杆904的近端部上，或者与器械杆904的近端部特别是可松脱地连接。在驱动轴壳体部903中设有运动机构和末端执行器的传动器，运动机构和末端执行器位于器械杆904的远端部上。驱动轴壳体部903包括适配器905，用于收纳通过驱动单元壳体部902无菌包装的驱动单元914。在驱动轴壳体部903中设有多个联接元件906、907和器械侧传动器的滑车组908、909，用于使驱动单元902的各个单独驱动器与远端侧的器械运动机构或远端侧的末端执行器相联接。传动器除了联接元件906、907和滑车组908、909之外还具有转向轮910-913，用于将其引导至器械杆904中。

驱动单元壳体部902包括非无菌的驱动单元914，其被收纳在由刚性材料制成的无菌壳体915中。对于无菌壳体915来说，优选的材料特别是耐腐蚀的钢、钛或医用级热塑性或热固性合成材料。封闭盖916将非无菌驱动单元914与无菌的手术区域遮隔开。驱动单元914在无菌壳体915中的机械固定例如可以通过一个或多个设置在封闭盖916上的固定装置或固定元件917实现。这些元件例如可以是线性或粘弹性的弹簧，并因此在盖和驱动单元之间产生预紧力。附加地或替代地，驱动单元可以通过夹紧机构或锁定机构形状配合地固定在壳体915中。为了将非无菌驱动单元914与无菌的手术区域遮隔开，设置动态无菌屏障件920，其包括多个用于驱动单元的单独驱动器918、919的运动传递元件921、922。单独驱动器918、919可以是转动驱动器和/或线性驱动器。无菌屏障件920可以被设计为壳体915的一体化或非破坏性不可分离的组件，或者被设计为独立的、可由使用者拆除的部件，并可松脱地与壳体915相连接。无菌屏障件920可以是一次性用品或者是可重复回收的部件。壳体915、封闭盖916和动态无菌屏障件920共同构成用于收纳非无菌驱动单元914的驱动单元壳体部902。非无菌驱动单元914可以如图8和图14所示地安装在驱动单元壳体部902中。

图11b中示出了与驱动轴壳体部903连接成器械901的驱动单元壳体部902。通过或利用运动传递元件921、922将单独驱动器918、919与各个器械侧的联接元件906、907连接起来，以实现从驱动单元902到驱动传动器906-913的运动传递。驱动单元914在器械侧传动器上的耦合是在将驱动单元壳体部902安装在适配器905时实现的。

在如图11所示的实施方式中，用于驱动单元壳体部902的适配器905示例性地在近端侧位于驱动轴壳体部903上。替代地，也可以考虑在器械901中使适配器905位于远端侧或侧面。附加地或替代地，可以在该实施方式中使用参照图10所述的驱动单元混淆保护方案：在此，可以或者只为壳体915设置机械编码，或者对壳体915和驱动单元914都设置机械编码。

如同在图1、图2、图4至图11中所述的实施方式一样，在本实施方式中，驱动单元相对于杆轴线侧向错开地设置。因此请再次参照说明书的其余部分。但是如图3所示，原则上也可以相对于器械杆904同轴地设置驱动单元。

图12(a)以透视图示出了根据本发明另一种实施方式的机器人手术系统。图12(b)以俯视图示出了手术区域。

在本实施方式中，器械和操纵器臂的径向尺寸在器械杆的区域中都被最小化。通过该措施可以降低在多臂型应用或多个协同机器人时的碰撞风险。对于用户来说，这意味着在安放套管针时有更高的灵活性和/或更小的套管针间隔。

为了将该间隔降低至最小程度，使器械的驱动单元相对于杆轴线侧向错开地设置。因此，有着较大空间要求的机器人系统的组件，特别是操纵器臂的远端部、驱动单元、用于器械的机械接口可以被设置在操纵器臂的狭小的相互作用半径之外。图12(a)示例性地示出了具有三个操纵臂或机器人的一种应用。各个操纵器臂1101、1102或1103在它们的远端部上分别承载有手术器械1104、1105或1106，这些器械分别在其近端部上具有驱动单元，这些驱动单元相对于器械杆1107、1108或1109的纵轴线侧向错开地设置。根据操纵器臂1101、1102、1103相对于手术区域1114的这种布局和器械1104、1105、1106的近端侧的尺寸可以产生器械杆1107、1108、1109穿过腹壁1113的通过点1110、1111、1112。图12(b)示出了由这种布局所产生的通过点1110、1111、1112的最小间隔1115或d_min,1。

图15示出了根据本发明的一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。

这种可除菌的驱动器单元包括执行元件组，该执行元件组具有一个或多个力调节电动机和/或位置调节电动机形式的执行元件，在图15中示例性地示出了两个，它们的从动轴以1A或1B表示。在该实施方式中，例如通过使电动机具有相应的转换传动装置，用于将旋转的从动运动转换为平移的从动运动，或者将电动机设计为线性电动机，可以使从动轴1A、1B被平移地激活(在图1至图25中为垂直的)。

执行元件组利用接口可松脱地与机器人手术系统(未示出)的手术器械的器械杆相联接。接口具有护罩100(见图25)，该护罩流体密封地覆盖驱动单元的壳体3的穿通孔3.1，并且每一个穿通孔都包围执行元件组的从动轴1A、1B的穿过部分。护罩100被构造为风箱状的或具有褶皱，并为此被设计为，参加从动轴1A、1B的平移运动。护罩100可以与壳体特别是通过螺丝可松脱地连接，或者特别是材料配合地、优选通过焊接或粘接不可松脱地连接。从动轴1A、1B的平移运动激活器械杆的末端执行器(未示出)的相应的自由度。

这种驱动单元还具有器件组，该器件组包括多个位置传感器形式的电子器件，用于确定执行元件的位置，在图15中示例性地示出了两个位置传感器2A、2B。驱动单元可以有选择地具有其他的电子器件或器件组，特别用于信号检测、信号调整和/或信号处理，控制电机和/或与上一级的控制器通讯。

执行元件组和器件组设置在可除菌壳体3的内部，可除菌壳体3具有两个壳体罐3.2形式的、可松脱地彼此连接的壳体部和与这两个壳体部流体密封地旋合的盖3.3，在它们之间设有O形环密封件。

这两个壳体部具有形状稳定的壳体壁3.4，在本实施方式中，该壳体壁是由金属和/或合成材料制成的外壁。

在该壳体壁3.4上，在内侧设有绝热层4，在本实施方式中，绝热层4被构造为真空绝缘层或具有真空绝缘。

为此，相对于壳体外壁3.4平行地设置壳体内壁，或者将壳体内壁3.4设计为双壁的。壳体外壁和壳体内壁在它们之间限定了一气体密封的空间，该空间在负压条件下被充入空气或抽真空。壳体内壁可以有选择地被取消，特别是在没有真空地形成绝缘层的情况下。

绝热层4完全覆盖壳体内壁3.4的除穿通孔3.1之外的内部表面(见图25)，或者至少基本上完全包围具有执行元件组和器件组的壳体内部。通过这种方式，可以在加载热蒸汽和/或热空气以对驱动单元除菌期间最大程度地降低进入壳体内部的热量，并由此避免使特别是温度敏感型的位置传感器2A、2B热过载。在一种变形中，绝热层可以具有更多的中断点，特别是用于电缆引入、插拔连接、电接触、螺丝连接等的中断点。

图16以对应于图15的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图16所示的实施方式中，绝热层被设计为多层的并具有两个层4.1、4.2，其中一个层特别是具有绝热材料，例如矿物棉或PUR硬质泡沫，另外一个层特别是可以如上所述地设计为真空绝缘层。由此可以提高壳体3的热绝缘性能。

图17以对应于图15和图16的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图17所示的实施方式中，除了位于壳体壁3.4上的绝热层4之外，在器件组2A、2B和执行元件组之间设有绝热层5，在本实施方式中，绝热层5例如由导热率λ<0.4W/(K·m)的合成材料构成。由此可以有利地降低从执行元件组向器件组的导热并因此降低对器件组的温度加载。同样，该附加的绝热层5还可以按照由多层组成的绝热层4.1、4.2一样设置在壳体壁3.4上，参见如图16所述。

在如图15至图17所示的实施方式中，在绝热层完全覆盖壳体壁3.4除穿通孔3.1之外的内部表面期间，在下面参照图18至图25所描述的实施方式中，绝热层分别只设置在壳体壁3.4的一部分或一节段上，特别是在器件组2A、2B的高度上或在与器件组相对置的高度上。

图18以对应于图15至图17的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图18所示的实施方式中，由铜、铝等制成的静态导热件穿过绝热层4。这些静态导热件持久地与执行元件组相连接，并在壳体壁3.4的外侧面上具有散热面6.1，在壳体的内部具有与散热面材料连接的吸热面6.2，该吸热面可以通过执行元件组的固定与壳体固定地连接，特别是一体化地构成。特别可以使吸热面6.2与电动机的壳体相接触或导热连接。

通过导热件6可以在运行期间将电动机的废热从被逐段热绝缘的壳体内部排出。为此，散热面6.1具有包括散热肋、散热片和/或散热销的增大的表面。散热面6.1可以可松脱地与导热件6相连接。

图19以对应于图18的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图19所示的实施方式中，导热件被设计为可切换的，并能够在如已分裂的图19的右半部分中所示的第一导热状态和如图19的左半部分所示的第二较少导热状态之间切换。导热件例如可以具有或者是与机器人相连接的散热体7，其在第一导热状态中穿过位于绝热层4中的凹部并与电动机的壳体相接触(见图19右边)。这种接触可以在驱动单元联接于机器人上时自动实现。而在第二较少导热状态中，电动机和散热体7由一间隙间隔开(见图19左边)。

图20以对应于图19的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图20所示的实施方式中，导热件也被设计为可切换的，并能够在如已分裂的图20的右半部分中所示的第一导热状态和如图20的左半部分所示的第二较少导热状态之间切换。

导热件具有位于绝热层4中的间隙8和用于有选择地导热桥接该间隙的可移动元件8.2。间隙8.1是流体密封地构成并具有负压或真空，以降低其导热性。间隙通过弹性护罩8.3形成边界，该护罩8.3具有褶皱或构造为风箱状的。在第一导热状态中(见图10)，可移动元件8.2桥接该间隙，并由此提高了导热件的导热率；在第二较少导热状态中，间隙8.1没有被桥接并因此热绝缘，从而可以通过可移动元件8.2的运动对导热件进行切换。

图21以对应于图20的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图21所示的实施方式中，导热件也被设计为可切换的，并能够在如图21B所示的第一导热状态和如图21A所示的第二较少导热状态之间切换。

如图21所示的实施方式与图20所示的实施方式的不同之处在于：没有通过可移动元件与电动机壳体直接发生接触。正如在图21中示例性示出的那样，在本发明的一种实施方式中，通常设置集热件(在图21中为9.4)，其可以持久地接触对执行元件组的多个、特别是所有执行元件，并可以通过可移动元件9.2有选择地与其发生接触。

在这种实施方式中也设有间隙9.1，其可以通过可移动元件9.2被有选择地桥接。该间隙通过弹性护罩9.3被流体密封地限定，该护罩9.3具有褶皱或是风箱状的。在如图21所示的实施方式中，该间隙没有负压。但是在一种变形中，壳体内部可以被抽真空，从而能够有利地提高器件组的热绝缘，然后间隙9.1也具有负压。在本发明的一种实施方式中，壳体内部一般可以被抽真空或者在负压下被充入空气或气体。

在如图21所示的实施方式中，可移动元件由两部分组成，在此，持久地设置在护罩9.3中的一部分是可移动的并不可拆卸地设置在壳体3中，而另一部分可以有选择地与该一部分发生接触并在壳体中移动。设置在护罩9.3中的部分通过护罩被集热件9.4弹性地张紧，并可以通过另一部分相对于集热件移动，以相对于该另一部分桥接间隙。

图22以对应于图15的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图22所示的实施方式中，可切换的导热件具有多个珀耳帖元件10。通过提供张紧力可以有选择地产生温差并因此形成第一导热状态。珀耳帖元件10具有散热面10.1，该散热面设置在壳体3的外侧面上。

图23以对应于图22的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图23所示的实施方式中，导热件具有含有工作流体(例如液态冷却剂)的流体通道11，该流体通道可以与导热件的位于壳体3外侧面上的散热面(未示出)和吸热面11.2进行热交换。可控并可被有选择地激活的循环泵(未示出)形式的、用于有选择地激活流动的流元件可以在运行中使工作流体在吸热面和散热面之间循环，如图23中以工作流体流动箭头所示。

图24以对应于图23的视图示出了根据本发明的另一种实施方式的机器人手术系统的手术器械的可除菌的驱动单元。相应的特征用相同的附图标记标示，因此请参照其前面的描述，并在此只对该实施方式的不同之处加以说明。

在如图24所示的实施方式中，流动通道被设计为无循环泵并具有工作流体的热管12，其可以在状态改变的情况下与导热件的散热面12.1和吸热面11.2进行热交换。可控阀门(未示出)形式的、用于有选择地使工作流体截止的流元件可以在运行中允许或阻止工作流体在热管中的流动。

为了如参照图15至图25所述的那样对驱动单元除菌，驱动单元的外表面在预设的时间内、特别是至少5min、优选至少20min和/或在至少2bar、特别是至少3bar的压力下被加载温度优选为至少100℃，特别是至少120℃，优选至少130℃的加热流体，特别是蒸汽或空气。

可切换的导热件7、8.2、9.2、10、11或12在此被切换到第二较少导热状态(图19和图20左边；图21A)。在运行中，切换件将所述导热件切换到第一导热状态(图19和图20右边；图21B，图22，图23，图24)。这可以手动或自动地进行，特别是通过在机器人上的接合，由此可以使可移动元件7、8.2、9.2与执行元件组或集热件9.4相接触；或者根据壳体内部的温度手动或自动地进行。为此，切换件(未示出)可以检测壳体3内部的温度，并在超过预设的边界值时将一个或多个可切换导热件切换到第一导热状态，例如，激活图23所示实施方式中的循环泵，打开图24所示实施方式中的阀门或给图22所示实施方式中的珀耳帖元件通电。

如开始所述，图26示出了根据本发明的一种实施方式的机器人手术系统，其具有多个机器人1、2和3，在这些机器人的远端部上分别可松脱地固定有根据本发明的一种实施方式的器械组的手术器械4、5或6。

图27A和图27B示出了具有不同的驱动单元的机器人引导器械的不同的实施方式，所述驱动单元与手术器械或器械杆可松脱地连接，以确保实现简单的准备工作并使器械尽可能低成本地实现。载入图27A所示的实施方式中，模块化的驱动单元4′可以在手术中与器械反复地分离，或者能够重复接合在器械上。为此，可以在手术前对非无菌驱动单元4′使用无菌护罩。替代地，也可以将去读读设计为可除菌的模块，由此可以取消无菌包封。相比之下，在如图27B所示的实施方式中，非无菌驱动单元4"在手术前被插入器械杆7′的近端侧器械壳体中并将其无菌地封闭。在这种概念中，驱动单元4"在整个手术期间被有利地保持在近端侧器械壳体中，并在手术结束之后和准备之前才又被取出。

驱动单元和器械杆之间的接口可以可选地具有可通过器械的驱动单元松脱的紧固锁定件，用于防止没有驱动单元的器械意外地适配于机器人。例如，近端侧器械壳体可以具有机械锁定件，其在插入驱动单元时被去激活或松开。该器械壳体只通过无效锁定件适配于操纵器臂。替代地或附加地，除了之前所述的机械锁定件之外，在插入驱动单元时还可以利用集成于机器人和驱动单元之间的接口中的存在传感装置(Anwesenheitssensorik)检查驱动单元在器械上的存在和/或将驱动单元正确地定位在器械上。

图28示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的机器人引导的器械，其中，机电驱动单元被分割成电子模块20和驱动模块21。通过这样的分割，可以与器械驱动无关地操作驱动器电子器件，特别是安装在机器人上。由此减少了被实时人员操作的模块的重量和空间，并提高了系统的可操作性。

在一种实施方式中，电子模块20包括所有的驱动器电子器件，至少包括其中的一部分。因此，在电子模块中特别可以包括用于传感器信号的信号处理元件，调解和控制驱动电机所需要的单元和/或用于连接机器人的通讯接口。驱动模块21例如针对器械的各个自由度包括驱动电机，可能需要的减速器，用于速度监测和/或位置检测的传感器系统，和/或其他的传感器，例如力传感器、力矩传感器、流动传感器、基准和限位开关等。

优选电子模块20通过器械适配器22安装在机器人1′的远端部上。器械适配器22建立了机器人和驱动单元之间的机械连接，并确保相对于机器人的远端部可准确重复的定位和固定驱动单元。器械适配器22也就可以可选地在驱动单元和机器人之间建立所需要的电连接。电子模块20可以被设计为可除菌的模块或被无菌护罩包围，优选无菌护罩同时包围操纵器臂。在图28中以实现或虚线示例性地示出了这种无菌护罩24的两种可能的走向，无菌护罩将非无菌的电子模块20和非无菌的器械适配器22以及机器人1′一起包围(图28：虚线)，或者在无菌电子模块20和无菌器械适配器22时只包围机器人1′(图28：实线)。

可选地，所述电子模块20还适用于具有一体化的、不可由用户拆除的驱动部件的器械。在这种情况下，通过将驱动器电子器件的所有部件或主要部件外包，可以降低器械的尺寸和成本。

在图28中还示意性地示出了器械杆7′的近侧法兰7.1和传动器7.2以及位于电子器件20和驱动部件21之间的电接口20.1。

图29示出了根据本发明的一种实施方式的器械组的手动操作单元，其替代如图26至图28中所示的模块化驱动单元(在图29中未示出，参见例如图27A，图30A)固定在器械杆7"的近侧法兰7.1′。

该实施方式中的操作单元用于手动激活位于器械杆7"的远端部上的末端执行器的两个运动自由度和和一个工作自由度手柄31作为用户接口，其以自由度和支承在基座或手柄壳体30上。这些自由度在该示出的实施方式中与在器械的远端侧的运动自由度和相符。此外，在手柄31上设有另一自由度用于激活远端侧的末端执行器的工作自由度手柄壳体30具有(在图29中不明显的)机械接口，用于在器械杆上实现重复、可松脱的接合，该机械接口与待替换的(未示出)机电驱动单元的机械接口相符。

此外，手柄壳体30还包括一个或多个机构和/或传动装置，所述机构和/或传动装置用于将手柄31的调节运动转换、可选地缩放为接口中的运动，并与接口的机械联接元件相连接。可移除的操作单元的接口也可以可选地具有电触点，通过该电触点可以在手柄和器械之间交换信息和/或传递能量。

在操作单元中可以可选地设置对所选择的、能够由人操控的远端侧自由度的限制。为此，操作单元的接口可以具有锁定装置，用于将一个或多个远端侧自由度机械地固定在预设的关节位置上。优选该锁定装置包括机械元件，利用该机械元件可以将器械侧联接元件的各个部分固定在预设的位置上。

图30A示出了从其他的观察方向看到的、如图27A所示的装备有模块化驱动单元4′的机器人手术系统。与图27和图31至图33一样，为了清楚起见同样没有示出对机器人的无菌包封。这种包封完全或部分地包围机器人，特别是无菌器械适配器的部分。在这种实施方式中，驱动单元的电接口20.2直接接合在无菌器械适配器22的电接口22.2上(见图28)，从而能够最大程度地减少待除菌的接触的数量，并因此提高了接触可靠性。在图30B中示出了位于无菌器械适配器和驱动单元之间的电接口22.2的详细视图。可以看到，该电接口的接合方向F与驱动单元在无菌器械适配器中的接合方向有利地一致。为了补偿接触对之间的微小的位置和尺寸偏差，优选电接口可以包括用于公差补偿的装置。

图31示出了根据本发明的一种实施方式的机器人手术系统，其具有用于选择性地保存器械组的器械的器械库，如图26至图30所述。

在器械库40中可以无菌地保存已准备好的、特别是具有已插入的驱动单元的器械直至使用，并同时进行供电。除了供电之外，在不适配于机器人的驱动单元和机器人组(未示出)的(器械)控制器之间可选地存在通讯连接。器械库可以被实现为可除菌的单元和/或被无菌护罩包围，优选该无菌护罩为一次性物品。器械库特别可以具有两个或更多个用于单个或多个器械杆7′、8′和/或驱动单元的托架。利用托架将各个驱动单元定位在为其设定的位置上，并使电触点或其它特别是无线能源和/或数据传输单元彼此准确地对齐。同样，器械库也可以被构造为特别是板状的，用于自由地存储器械杆和/或驱动单元，即，不是或只是可选地具有专用托架。这种实施方式特别适于无线传输能源和数据的驱动单元，其中，器械库的能源和/或数据传输单元可以被锁定地设置，以便可以将驱动单元存储在任意的位置上。这种技术方案的特别有利之处在于能够容易地进行清洁和无菌覆盖。

为了将器械或驱动单元固定在机器人上，需要将器械或驱动单元从无菌的器械库中取出。也为了在从器械库中取出直至适配于机器人的时间段内能够正确地至少向驱动单元的信号处理电子器件供电，以避免在适配于操纵器臂之后反复启动和初始化，驱动单元具有蓄能器，从而能够至少供给信号处理电子器件足够的电力。在一种实施方式中，该蓄能器位于模块化驱动单元中，和/或在连接外部电源时，特别是在机器人上或在器械库中能够再生或充电。因此可以通过手术人员实现简单的操作和维护。同样，驱动单元也可以在整个手术期间由蓄能器供电。在另一种可选的实施方式中，在机器人组和已适配于和/或未适配于或固定在机器人组上的器械或驱动单元之间设置电缆连接，用于供电和/或交换数据。在另一种实施方式中，可以在驱动单元上设置无线能量传输，其相对于特别是电缆连接的系统能够明显提高驱动单元和器械的可运动性。相对于通过蓄能器供电，其优点在于使驱动单元具有更小的尺寸和更低的重量。其可以去除全部的电接触，从而能够更简单、更便宜地实现无菌护罩。此外，通过取消无菌的电接触也简化了器械或驱动单元的准备工作。

在一种实施方式中，特别是为了提高关于能源和/或通讯无线连接的驱动单元的运行可靠性，可以独立于实际的通讯通道而设置附加的通讯通道，用于状态传输。优选该附加的通信信道根据不同于实际通讯通道的物理原理来工作，例如，光学原理。优选该附加的通讯通道不用于传输较大的数据量，而是只用于在机器人和固定于其上的驱动单元之间交换状态消息。优选该附加的通讯通道并行于实际的数据连接。该附加的通讯通道可以按照闭合电路工作原理工作，因此，一旦连接中断或者机器人或器械或驱动单元的状态发生变化，至少受到影响的机器人和受到影响的驱动单元就可以被紧急关机。

下面根据图32(a)至图33(d)的一系列视图，对用于特别是有选择地为机器人手术系统的机器人组配装器械和为器械配装根据本发明的一种实施方式的驱动单元的方法的方法步骤进行详细说明。

对耦接于驱动单元上的器械杆的登记可以自动进行。在此，优选在建立器械杆和驱动单元之间的机械连接之后运行下述步骤中的一个或多个步骤：

1)对与器械杆的联接进行识别并激活登记进程，以具体确定所要连接的器械；

2)器械或器械杆特别是可以通过驱动单元和集成于器械杆中的控制器、优选为微控制器的有效通讯来识别自己。替代地，可以特别是借助于器械中的非易失性内存模块(例如EEPROM)对已接合的器械进行识别，在此，可以从驱动单元调取信息。

优选器械或器械杆包括一个或多个以下数据：识别码，器械名称，序列号，剩余的或仍然能用的数量，用于补偿制造和装配公差的校准参数，和/或表征器械类型的运动和/或动态参数，例如重量，重心，惯量张量，末端执行器坐标系的原点和方向，运动学特定的变换矩阵，关节角度边界或笛卡尔工作空间。

3)在成功登记之后，机器人组的配装有驱动单元的器械是已知的，从而能够执行下述步骤中的一个或多个步骤：

3.1)将器械数据转发到机器人轴组的器械控制器和/或驱动单元的控制平面上，特别是电子器件上。这可以优选在连接器械杆和驱动单元时特别是在器械库中进行，或者也可以在连接机器人时才进行。

例如，如果对驱动单元的电流调节是在驱动单元中分散进行，而位置调节在机器人轴组的器械控制器中集中进行，则驱动单元可以起到通道(Gateway)的作用，并例如通过现场总线将所有的器械数据转发到器械控制器上。

3.2)在通过器械控制器确认之后，特别是向操作者发出关于状态的信号之后，改变驱动单元的状态。

所有已登记的器械可以被保存在数据库中，它们可以在手术期间被持续地更新。所有的(不只是已适配于或固定在机器人上的)器械或驱动单元在机器人组的器械控制器上的信息化连接不仅可以用于对机器人组的控制，还可以为使用者提供一些好处：手术医生可以随时获知当前已准备就绪的器械及其状态；可以向手术人员发送关于各个器械或各个驱动单元的工作状态的信号，例如“准备就绪”，(各种)错误状态，寿命已到期等等。这可以例如以声音或光的方式，通过特别是驱动单元上的一个或多个单色或多色信号灯、尤其是LED来实现。类似的，可以在命令控制台上通过相应的插入向手术医生发送所有或单个器械或驱动单元的工作状态的信号。

在更换器械过程中，手术医生可以在命令控制台上选择：已登记的器械，用于更换；以及机器人，所选择的器械应该适配于该机器人。这些信息可以被用于支持手动更换器械，并能够使手术人员更容易地进行配置，或者启动自动更换器械。

在一种实施方式中，机器人组的一个或多个机器人和/或器械组的一个或多个器械和/或驱动单元具有信号装置，例如信号灯，特别是多色信号灯。为了准备更换器械，所涉及的机器人的信号灯以特定的颜色或特定的闪烁频率被激活。由此可以向手术人员发送明确的信号：哪个或哪些机器人被排队等候进行的器械更换所涉及。同样，待更换器械的信号灯也以特定的颜色和/或特定的闪烁频率被激活，一边想手术人员明确地指出：哪一个器械将要被更换。同样，也可以通过操纵器臂和器械上的信号灯的特定的颜色模式或闪烁模式向手术人员指示已成功完成的更换进程。替代地或附加地，除了光信号之外，也可以使用声音信号。

图32(a)至图33(d)示出了一种根据本发明的方法，用于自动更换器械，或为机器人组配装器械组的器械以及为器械配装驱动单元。为此，机器人手术系统具有器械更换库，所有需要的器械都准备投入使用地存储在该器械更换库中并已准备好。所有保存在该更换库中的器械都没有驱动单元，因为将驱动单元应用于器械上是在更换进程期间进行的。为此，更换库具有驱动单元操纵器50(见图31)，用于在器械更换期间操纵驱动单元。在一种实施方式中，驱动单元操纵器除了用于驱动单元的夹紧机构之外没有自己的运动自由度，全部的定位运动都由机器人完成。例如，可以借助于该驱动单元操纵器是一驱动单元与一器械杆分离，并与另一器械杆连接。由此可以减少驱动单元的数量，因为不是每个存在于更换库中的器械都必须配有自己的驱动单元。此外，在这种方法中用于驱动单元供电的费用较低，因为不需要对存储在更换库中的器械供电。在此只需要确保在下述时间内对驱动单元供电：在此时间内，驱动单元不适配于机器人并从那里对驱动单元供电。在一种实施方式中，在该时间内对驱动单元的供电可以通过驱动单元操纵器来实现。

在图31和图32中示出了旋转式器械更换库。同样也可以采用线性器械更换库。为了能够操纵不同的驱动单元，驱动单元操纵器可以可选地配备多个夹持器，这些夹持器也可以被不同地构成。在此情况下，优选驱动单元操纵器具有一个或多个平移运动可能性和/或一个或多个旋转运动可能性，以操纵各个所需要的驱动单元。

图32(a)至图32(d)示出了将器械存储在器械更换库中的步骤，例如这特别可以在自动更换工具期间进行。首先由手术人员驱使机器人向位于用来存储器械的初始位置中的工具库前进(图32(a))。然后，将驱动单元适配或固定在驱动单元操纵器上，在图32(b)中示例性地作为两千口夹持器示出。如果需要就松开驱动单元和器械之间的固定。特别是接触式或非接触式地例如通过驱动单元操纵器可选地保持对驱动单元的供电。然后将器械杆存储在更换库中(图32(c))，在此松开通过驱动单元操纵器固定的驱动单元之间的连接。最后机器人从更换库启程，在此，器械杆和机器人之间的连接被由此或提前松开(图32(d))。

图33(a)至图33(d)示出了通过机器人从更换库中取出器械的步骤：首先通过器械更换库的操作程序提供待更换的器械，在此，通过驱动单元操纵器将驱动单元设置在正确的位置上(图33(a))。然后将器械杆固定在机器人上(图33(b))，机器人将器械杆运送到由驱动单元操纵器固定的驱动单元，在那里驱动单元适配于或固定在器械杆上(图33(c))。驱动单元在驱动单元操纵器上的固定被松开。最后，已更换的器械驱动器单元已准备就绪(图33(d)，并可以在机器人引导下进行操作。

在这些方法步骤中可以看到，下述两个方面将协同作用：一方面，有选择地为机器人组配装器械(特别参见图32(c)→图32(d)存储机器人引导的器械；图33(b)团购价确认取出所存储的器械)；为器人引导的、存储在器械库中的器械有选择地配装驱动单元(参见特别是图32(b)→图32(c)使驱动单元分离；图33(b)→图33(c)将驱动单元固定在器械杆上)。

附图标记列表

在图1至图14中：

1 器械

2 器械壳体

3 器械杆

4 驱动单元

5 封闭件

6，7 固定装置/固定元件

8，19 无菌屏障件

9，10 单独驱动器

11，12 联接元件

13，14 滑车组

15-18 转向轮

101 器械

102 器械壳体

103 器械杆

104 驱动单元

105 封闭件

106，107 固定装置/固定元件

109，110 单独驱动器

111，112 联接元件

113，114 滑车组

115-118 转向轮

119 无菌屏障件

201 机器人/操纵器臂

202 近端侧基座

203 远端部

204 无菌护罩

205 器械

206 器械壳体

207 器械运动机构

208 手术用末端执行器

209 器械杆

210 器械适配器

211 无菌屏障件

212 驱动单元

213 封闭盖

214 接触销

215 插座

216 凹部

217 径向凸肩

601 无菌保护件

701 刚性的中间板

702 刚性中间板的一面

703 刚性中间板的相对置的一面

704 边缘面

705 运动传递元件

706 外翻

707 弹性膜

801-803 驱动单元

805a-805d，807a-807e，809a-809d 单独驱动器

804a-804c 壳体

806，808，810 机械编码

901 器械

902 驱动单元壳体部

903 传动器壳体部

904 器械杆

905 适配器

906，907 联接元件

908，909 滑车组

910-913 转向轮

914 驱动单元

915 壳体

916 封闭盖

917 固定装置/固定元件

918，919 单独驱动器

920 无菌屏障件

921，922 运动传递元件

1101-1103 操纵器臂

1104-1106 手术器械

1107-1109 器械杆

1110-1112 通过点

1113 腹壁

1114 手术区域

1115 最小间隔。

在图15至图25中：

1A，1B 执行元件组的执行元件的从动轴

2A，2B 位置传感器(电子器件)

3 壳体

3.1 穿通孔

3.2 壳体罐(壳体部件)

3.3 壳体盖(壳体部件)

3.4 壳体壁

4；4.1；4.2 绝热层

5 绝热层

6 静止的导热件

6.1 散热面

6.2 吸热面

7 可移动元件(可切换的导热件)

8.1；9.1 间隙

8.2；9.2 可移动元件(可切换的导热件)

8.3；9.3 护罩

9.4 集热件

10 珀耳帖元件(可切换的导热件)

10.1 散热面

11 工作流体通道(可切换的导热件)

11.2 吸热面

12 热管(可切换的导热件)

12.1 散热面

12.2 吸热面

100 护罩。

在图26至图33中：

1；1′，2，3 机器人(组)

4；4′；4"，5，6 模块化驱动单元

7；7′；7"，8；8′，9 器械杆

7.1；7.1′ 法兰

7.2 传动器

10，11，12 开口

13 腹壁

14 手术区域

20 电子模块(驱动单元)

20.1；20.2，22.2 接口

21 驱动模块(驱动单元)

22 器械适配器

24 无菌护罩

30 基座(操作单元)

31 手柄(操作单元)

40 器械库

50 驱动单元操纵器。

Claims (14)

1.一种机器人手术系统，包括：具有至少一个机器人(201；1101，1102，1103)的机器人组，和如权利要求2至12中任一项所述的、具有至少一个通过所述机器人组引导的器械(1；101；205；901；1104，1105，1106)的器械组。

2.一种器械组，用于如权利要求1所述的机器人手术系统，包括：至少一个具有器械杆(3；209；904；1107，1108，1109)的器械(1；205；901；1104，1105，1106)，所述器械杆用于部分地插入(1110，1111，1112)患者体内；具有至少一个传动器(11-18；906-913)的传动器组，用于激活所述器械杆的自由度，特别是末端执行器(208；1114)的自由度；和特别是模块化的驱动单元(4；212；801，802，803；914)，用于激活所述传动器组，其中，为了将器械壳体连接在机器人组上，所述驱动单元相对于所述器械杆的纵轴线侧向错开。

3.如权利要求2所述的器械组，其特征在于，设有器械壳体，其在相对于所述器械杆的纵轴线的侧向方向上逐渐变细。

4.如权利要求2或3所述的器械组，包括：具有至少一个传动器壳体部(2；102；206；903)的器械壳体，所述传动器组的至少一部分设置在所述传动器壳体部上；和至少一个驱动单元壳体部(2；102；206；902，915)，所述驱动单元壳体部具有空腔，用于收纳所述驱动单元，其中，所述驱动单元壳体部具有：封闭件(5；105；213；916)，用于无菌地密封所述空腔的插入口；和动态无菌屏障件(8；19；119；211；920)，用于无菌地限定所述空腔的边界，越过该边界可以激活所述传动器组。

5.如权利要求4所述的器械组，其特征在于，所述传动器壳体部和所述驱动单元壳体部可松脱地(903，902，915)或持久地彼此连接，特别是彼此一体化地(2；102；206)构成。

6.如权利要求5所述的器械组，其特征在于，设有至少两个所述传动器壳体部或所述驱动单元壳体部，用于有选择地与所述传动器壳体部和所述驱动单元壳体部中的另一个相连接。

7.如权利要求4至6中任一项所述的器械组，其特征在于，设有至少两个具有不同的编码、特别是机械编码的驱动单元(801，802，803)和/或驱动单元壳体部。

8.如权利要求4至7中任一项所述的器械组，其特征在于，所述动态无菌屏障件可松脱地(8；211)或持久地(19；119；920)与所述传动器壳体部和/或所述驱动单元壳体部相连接。

9.如权利要求4至8中任一项所述的器械组，其特征在于，设有机电接口(210)，用于将所述器械壳体、特别是所述传动器壳体部可松脱地连接在所述机器人组上。

10.如权利要求9所述的器械组，其特征在于，所述机电接口借助于机械插拔连接件(216，217)，特别是在穿过静态无菌屏障件(204)的情况下与所述器械壳体和/或所述机器人组相连接。

11.如权利要求4至10中任一项所述的器械组，其特征在于，设有特别是夹紧、锁合和/或封闭固定的固定装置(6，7；106，107；917)，用于将所述驱动单元固定在所述空腔中。

12.如权利要求4至11中任一项所述的器械组，其特征在于，所述插入口设置在所述器械壳体的背向或面向所述器械杆的端面上或设置在所述器械壳体的侧向表面上。

13.一种用于装配如权利要求2至12中任一项所述的器械组的方法，具有以下步骤：

无菌地覆盖所述插入口的周围(S100)；

将所述驱动单元插入所述驱动单元壳体部的空腔中(S300)；和

无菌地密封封闭件(S500)。

14.一种特别是如权利要求13所述的方法，用于装配如权利要求1所述的机器人手术系统，该方法具有以下步骤：

将所述机器人组和/或所述器械组的至少一个驱动单元无菌地包装在驱动单元壳体部中(S10)；

在所述机器人组和所述器械组之间建立机电接口的机械插拔连接(S20)；

特别是通过所述机械插拔连接引导地穿过所述机器人组和/或所述器械壳体的静态无菌屏障件(S30)；和

固定所述机电接口(S40)。