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Die Erfindung betrifft einen Roboter mit wenigstens einem beweglichen Armelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Chirurgische Eingriffe am menschlichen Körper werden heute in zunehmendem Maße in minimal invasiven Verfahren mit Unterstützung von Chirurgie-Robotern durchgeführt. Eine spezielle Anwendung der robotergestützten Chirurgie ist dabei die sogenannte HF-Chirurgie, die auch als Diathermie oder Elektro-Kauterisation bezeichnet wird.
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Bei der HF-Chirurgie wird mit Hilfe eines HF-Generators ein hochfrequenter Strom erzeugt, mittels dessen der Patient behandelt wird. Je nach Anwendungsfall wird dabei mit verschiedenen modulierten Strömen gearbeitet. Zu den wichtigsten Eingriffsarten zählen die Elektrotomie, d. h. das Schneiden mit einem Elektroskalpell, die Koagulation, d. h. eine Blutstillung durch gezielte Blutgerinnung, oder die Desikkation, d. h. die Zerstörung oberflächlicher Gewebebereiche, sowie die Elektrofulguration, d. h. die Verbrennung des Gewebes durch Funkenübersprung. Der Chirurgie-Roboter wird hierzu jeweils mit dem passenden chirurgischen Instrument, wie z. B. einem Elektroskalpell, bestückt.
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1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Robotersystem 1 mit einem Chirurgie-Roboter 2, der mit einem chirurgischen Instrument 27 für die HF-Chirurgie bestückt ist. Der Chirurgie-Roboter 2 hat mehrere Armelemente 21, 22, die über Gelenke 5 gedreht und geschwenkt werden können. Die Armelemente 21, 22 sind mit einer feststehenden Basis 6 verbunden. Das in 1 dargestellte Robotersystem 1 umfasst ferner einen OP-Tisch 3, auf dem ein Patient 19 liegt und der mittels des Chirurgie-Roboters 2 behandelt wird, einen HF-Generator 4 zur Erzeugung eines HF-Stroms für das chirurgische Instrument 27 sowie eine Eingabevorrichtung 9, mit der sämtliche zum Robotersystem 1 gehörenden Elemente, insbesondere der Roboter 2, der OP-Tisch 3 und der HF-Generator 4, angesteuert werden können. Die einzelnen Elemente 2, 3, 4 sind hierzu jeweils über ein Kabel 10, 11 bzw. 12 mit der Eingabevorrichtung 9 verbunden. Die von der Eingabevorrichtung 9 generierten Steuersignale für den Roboter 2 werden von einer zugehörigen Steuereinheit 13 verarbeitet und in entsprechende Steuerbefehle für die einzelnen Aktuatoren der Gelenke 5 umgesetzt. Der OP-Tisch 3 und der HF-Generator 4 umfassen jeweils eine eigene Steuereinheit (nicht gezeigt), die im jeweiligen Element 3, 4 oder an anderer Stelle, wie z. B. in der Eingabevorrichtung 9, integriert sein kann.
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Bei dem in 1 dargestellten Robotersystem 1 handelt es sich um ein monopolares HF-Chirurgie-System, bei dem ein HF-Strom vom Instrument 27, durch den Patienten 19 hindurch, zu einer Neutralelektrode 17 geleitet wird. Der Endeffektor 8 des chirurgischen Instruments 27 bildet dabei eine erste Elektrode, und die Neutralelektrode 17, auf welcher der Patient 19 liegt, eine zweite Elektrode des Stromkreises. Das chirurgische Instrument 27 hat einen HF-Anschluss 15, an dem es über ein Kabel 16 am HF-Generator 4 angeschlossen ist. Die Neutralelektrode 17 ist ebenfalls über ein Kabel 18 am HF-Generator 4 angeschlossen. Bei einem monoterminalen System, einer Sonderform des dargestellten monopolaren Systems, wird keine zusätzliche Neutralelektrode 17 benötigt. In diesem Fall wären der OP-Tisch 3 und der HF-Generator 4 jeweils mit Erde verbunden, so dass der HF-Strom über den Körper des Patienten 19 und den OP-Tisch 3 gegen Erde fließen kann.
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Bei dem Robotersystem 1 von 1 muss das chirurgische Instrument 27 nach jedem Instrumentenwechsel neu am HF-Generator angesteckt werden. Dies ist relativ aufwendig. Darüber hinaus kann das Kabel bei der Operation stören und birgt eine gewisse Stolpergefahr.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen für die minimal invasive HF-Chirurgie vorgesehenen Roboter zu schaffen, bei dem das chirurgische Instrument einfacher mit einem HF-Generator verbunden werden kann. Darüber hinaus sollte kein störendes HF-Kabel außerhalb des Roboters vorgesehen sein.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Roboter mit wenigstens einem beweglichen Armelement vorgeschlagen, der eine mechanische Schnittstelle zum Befestigen eines chirurgischen Instruments und außerdem eine elektrische HF-Schnittstelle aufweist, über die ein HF-Strom an ein chirurgisches Instrument übertragen werden kann. Es ist somit nicht mehr erforderlich, das Instrument über ein separates Kabel an einem HF-Generator anzuschließen.
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Die HF-Schnittstelle ist vorzugsweise derart angeordnet, dass das chirurgische Instrument, wenn es am Roboter befestigt wird, gleichzeitig auch mit dem HF-Anschluss elektrisch kontaktiert wird. Die mechanische Befestigung und die elektrische Kontaktierung erfolgen also gleichzeitig in einem Arbeitsgang. Um dies zu ermöglichen, ist die HF-Schnittstelle vorzugsweise im Bereich der mechanischen Schnittstelle für das chirurgische Instrument angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Robotersystem sowohl für monopolare als auch für bipolare Anwendungen geeignet. Hierzu umfasst die HF-Schnittstelle für das chirurgische Instrument wenigstens zwei Anschlüsse zum Übertragen von HF-Strömen. Der Roboter kann somit auch mit chirurgischen Instrumenten für bipolare Applikationen, wie z. B. die Elektrofulguration, bestückt werden, bei denen die Phase und der Nullleiter beide durch das Instrument verlaufen und beide Elektroden am Instrument ausgebildet sind. Eine solche HF-Schnittstelle mit mehreren HF-Anschlüssen ist aber auch für ein monopolares chirurgisches Instrument geeignet. In diesem Fall bleibt einer der Anschlüsse einfach inaktiv.
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Der bzw. die elektrischen HF-Anschlüsse umfassen vorzugsweise wenigstens eine Steckerbuchse. D. h., der bzw. die am Roboter vorgesehenen HF-Anschlüsse sind als „weibliche” Stecker ausgebildet, wodurch die HF-Schnittstelle universell für verschiedenste chirurgische Instrumente einsetzbar ist, da sie die Anbringung eines Instruments nicht behindert. Das Instrument für die HF-Chirurgie ist dann mit einem bzw. zwei „männlichen” Steckern für die monopolare bzw. bipolare Applikation versehen.
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Der erfindungsgemäße Roboter umfasst vorzugsweise wenigstens einen weiteren Anschluss zur Übertragung einer zusätzlichen Größe, wie z. B. einer Kraft, eines Moments, einer elektrischen Größe, einer physikalischen Größe, wie z. B. Druck oder eines Kühlmittels, und/oder zur Übertragung von Daten. Die mechanische Schnittstelle, die HF-Schnittstelle und die weitere Schnittstelle sind vorzugsweise derart angeordnet, dass ein chirurgisches Instrument in einem Arbeitsgang an allen Schnittstellen gleichzeitig angeschlossen werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Roboter einen HF-Generator. Der HF-Generator kann prinzipiell in jeder Komponente des Roboters, wie z. B. einem Armelement, Gelenk oder der Basis integriert sein. Er kann dabei auch auf mehrere Komponenten, wie z. B. mehrere Armelemente, verteilt sein. Im letzteren Fall können verschiedene Armelemente jeweils einzelne Komponenten des HF-Generators beherbergen. Die Integration des HF-Generators in den Roboter hat den Vorteil, dass sämtliche Anschlusskabel des HF-Generators am oder innerhalb des Roboterarms geführt werden können, so dass diese bei einer Operation nicht mehr hinderlich sind. Die Anschlussleitungen für den HF-Generator sind vorzugsweise innerhalb der einzelnen Armelemente des Roboters geführt.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Roboter Mittel zum automatischen Erkennen des Typs des am Roboter befestigten chirurgischen Instruments, wobei die Mittel insbesondere in der Lage sind, zu erkennen, ob ein monopolares, ein bipolares, oder ein anderes chirurgisches Instrument vorhanden ist, oder ob kein chirurgisches Instrument am Roboter angeschlossen ist. Die Mittel zum automatischen Erkennen des Instrumententyps können im Prinzip jede dafür geeignete, bekannte Sensorik, wie z. B. einen RFID-Sensor, umfassen. Das am Roboter befestigte Instrument könnte z. B. auch durch elektronische Abfrage oder mittels Bilderfassung erkannt werden.
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Die automatische Instrumentenerfassung bietet grundsätzlich die Möglichkeit, den HF-Generator abhängig vom Typ des chirurgischen Instruments und/oder dem Vorhandensein bzw. Nicht-Vorhandensein eines chirurgischen Instruments anzusteuern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Typ des angeschlossenen chirurgischen Instruments ermittelt und der HF-Generator abhängig davon so angesteuert, dass er entweder in einem monopolaren oder einem bipolaren Betriebsmodus arbeitet (wenn ein monopolares bzw. bipolares Instrument erkannt wurde). Ist ein nicht für die HF-Chirurgie bestimmtes Instrument oder kein Instrument angeschlossen, wird der HF-Generator vorzugsweise deaktiviert bzw. bleibt inaktiv. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist vorzugsweise eine Steuereinheit vorgesehen, die einen entsprechenden Software-Algorithmus umfasst.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst der HF-Generator separate Eingänge für die Rückführung des zurückfließenden HF-Stroms bei monopolaren und bipolaren Anwendungen. Der HF-Strom kann daher, je nachdem, ob ein monopolares oder ein bipolares Instrument an der Schnittstelle angeschlossen ist, entweder über einen ersten oder über einen zweiten Eingang in den HF-Generator zurück fließen. Im Falle einer automatischen Instrumentenerkennung kann eine Steuereinheit die verschiedenen Eingänge des HF-Generators entsprechend schalten.
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Der erfindungsgemäße Chirurgie-Roboter umfasst vorzugsweise eine Eingabevorrichtung, an der ein Nutzer Steuervorgaben zum Steuern des Roboters, zur Betätigung des chirurgischen Instruments und/oder zum Steuern eines gegebenenfalls integrierten HF-Generators eingeben kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine gemeinsame Datenleitung vorgesehen, über die sowohl die von der Eingabevorrichtung erzeugten Steuerbefehle für die einzelnen Aktuatoren des Roboters sowie die Steuersignale für den HF-Generator und/oder das chirurgische Instrument übertragen werden. Im Minimalfall ist somit nur noch eine einzige Steuerleitung vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Roboterarm modular aufgebaut, d. h. die einzelnen Armelemente umfassen vorzugsweise an ihren Enden jeweils die gleichen Schnittstellen und können somit schnell und einfach ausgetauscht werden. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Armelement eine Schnittstelle mit einem Anschluss für eine Steuerleitung, einem Anschluss für einen elektrischen Rückleiter und gegebenenfalls auch einen Anschluss zur Übertragung weiterer Steuersignale, z. B. für die Aktuatoren des Roboters. In einer Minimalkonfiguration umfassen die Schnittstellen eines Armelements nur zwei Anschlüsse. Ein Gelenk, das an einem solchen Armelement befestigt wird, umfasst vorzugsweise eine korrespondierende Schnittstelle.
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Wie eingangs erwähnt wurde, umfasst ein Robotersystem, das für eine monopolare Applikation ausgerüstet ist, eine Neutralelektrode. Gemäß der Erfindung hat der Roboter einen am Roboterarm oder der Basis vorgesehenen Anschluss, an dem eine solche Neutralelektrode angeschlossen werden kann. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die Neutralelektrode derart gestaltet, dass sie direkt – d. h. ohne dazwischen liegende Kabelverbindung – am Roboter angeschlossen werden kann. Der Roboter und die Neutralelektrode sind physisch so nahe beieinander angeordnet, dass ein an der Neutralelektrode befindlicher Anschluss direkt mit einem korrespondierenden Anschluss am Roboterarm verbunden werden kann.
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Eine automatische Instrumentenerkennung kann auch dazu genutzt werden, die Konfiguration des Robotersystems zu überwachen. Gemäß der Erfindung kann beispielsweise eine Steuerung vorgesehen sein, die ermittelt, ob ein monopolares oder bipolares chirurgisches Instrument am Roboter angeschlossen ist. Wenn die Steuereinheit feststellt, dass ein bipolares chirurgisches Instrument und eine Neutralelektrode am Roboter angeschlossen sind oder dass ein monopolares chirurgisches Instrument, aber keine Neutralelektrode angeschlossen ist, kann z. B. eine Warn- und/oder Fehlermeldung generiert werden. Die Warnmeldung kann beispielsweise ein akustisches, optisches oder haptisches Signal sein, das den Nutzer darauf aufmerksam machen soll, dass ein systematischer Fehler vorliegt. Das Fehlersignal kann beispielsweise die weitere Nutzung des HF-Generators blockieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Robotersystem, das für die HF-Chirurgie ausgerüstet ist;
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2 ein für die HF-Chirurgie ausgerüstetes Robotersystem mit einem im Roboter integrierten HF-Generator;
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3 verschiedene Ansichten von Armelementen und Gelenken des Roboters von 2, wobei die Schnittstellen der einzelnen Elemente zu erkennen sind;
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4 eine am Roboter von 2 vorgesehene Schnittstelle für ein chirurgisches Instrument sowie ein Beispiel eines chirurgischen Instruments; und
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5 ein für eine monopolare HF-Anwendung ausgerüstetes Robotersystem gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Bezüglich der Erläuterung der 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines für die monopolare und/oder bipolare HF-Chirurgie geeigneten Robotersystems 1 mit einem Roboter 2, dessen Roboterkopf 46 hier beispielsweise mit einem monopolaren chirurgischen HF-Instrument 27 bestückt ist. Das Robotersystem 1 umfasst ferner einen OP-Tisch 3, auf dem ein Patient 19 liegt, einen HF-Generator 4 zur Erzeugung eines HF-Stroms für das chirurgische Instrument 27 sowie eine Eingabevorrichtung 9, mit der sämtliche zum Robotersystem 1 gehörenden Elemente, insbesondere der Roboter 2, der OP-Tisch 3 und der HF-Generator 4, angesteuert werden können. Die Eingabevorrichtung 9 kann somit auch genutzt werden, den HF-Generator 4 zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.
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Der Roboter 2 umfasst mehrere Armelemente 21, 22, die über Gelenke 5 miteinander verbunden sind und hat ferner eine Basis 6, die z. B. fest am Boden verankert oder an einem anderen Gegenstand befestigt sein kann. Am Roboterkopf 46 ist ebenfalls ein Gelenk 5 vorgesehen bzw. als Gelenk 5 ausgebildet.
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Der Roboter 2 verfügt hier über so viele Freiheitsgrade, dass das chirurgische Instrument 27 frei im Raum bewegt werden kann, d. h. eine translatorische Bewegung in alle drei Raumachsen und Schwenkbewegungen um alle drei Raumachsen eines kartesischen Koordinatensystems durchgeführt werden können. Zur manuellen Steuerung des Roboters 2 ist ferner eine Eingabevorrichtung 9 vorgesehen.
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Der vom chirurgischen Instrument 27 benötigte HF-Strom wird hier über eine am Roboterkopf 46 vorgesehene Schnittstelle 26 zum chirurgischen Instrument 27 übertragen. Eine solche Schnittstelle 26 ist beispielhaft in 4 dargestellt. Die Schnittstelle 26 dient zur lösbaren Befestigung eines chirurgischen Instruments 27 und umfasst in diesem Ausführungsbeispiel außerdem mehrere Anschlüsse zur Übertragung einer Kraft, eines Moments, einer elektrischen Größe und/oder einer physikalischen Größe, wie z. B. Druck oder Kühlmittel, und/oder zur Übertragung von Daten an das chirurgische Instrument 27 oder in umgekehrter Richtung. Darüber hinaus umfasst die Schnittstelle 26 eine HF-Schnittstelle mit zwei HF-Anschlüssen 43, 44 zur Übertragung eines HF-Stroms an das chirurgische Instrument 27. Im Falle eines bipolaren chirurgischen Instruments 27 dient einer der Anschlüsse, z. B. 43, zum Übertragen eines hochfrequenten Stroms an das chirurgische Instrument 27, und der andere Anschluss, z. B. 44, zum Übertragen des Rückstroms zum Roboter 2. Im Falle eines monopolaren chirurgischen Instruments 27 (wie hier in 2 gezeigt) wird nur einer der beiden Anschlüsse 43, 44 benötigt. So kann beispielsweise der HF-Strom über den Anschluss 43 zum chirurgischen Instrument 27 geleitet werden; der andere Anschluss 44 bleibt inaktiv.
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Die Anschlüsse 43, 44 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Steckerbuchsen ausgeführt, und die am chirurgischen Instrument 27 vorgesehenen HF-Anschlüsse 39, 40 als korrespondierende „männliche” Stecker. Eine vertauschte Anordnung von Steckern und Buchsen ist gleichfalls möglich. Die in 4 gezeigte Konstruktion hat jedoch den Vorteil, dass die Schnittstelle 26 universell sowohl für bipolare, monopolare als auch für andere chirurgische Instrumente 27 verwendet werden kann, da die HF-Anschlüsse 43, 44 keine vorstehenden Teile aufweisen, die die Anbringung eines Instruments 27 behindern.
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Je nachdem ob ein oder beide Anschlüsse 43, 44 kontaktiert sind, kann der Roboter 2 automatisch erkennen, ob ein monopolares oder bipolares HF-Instrument 27 an der Schnittstelle 26 angeschlossen ist. Ist keine der beiden Kontaktierungen geschlossen, so kann erkannt werden, dass kein HF-Instrument 27 an der Schnittstellt 26 gekoppelt ist. D. h. die Anschlüsse 43, 44 dienen nicht nur als Mittel zur Stromübertragung sondern auch zur automatischen Erkennung des Instrumententyps.
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Der Roboter 2 umfasst, wie bereits erwähnt, einen HF-Generator 4, 4b, der im dargestellten Ausführungsbeispiel in mehreren Armelementen 21, 22 verteilt angeordnet ist. Wie in 2 dargestellt ist, ist eine erste Komponente 4 des HF-Generators im Armelement 22, und eine zweite Komponente 4b im Armelement 21 angeordnet. Der HF-Generator 4, 4b könnte aber auch in einem einzelnen Armelement 21, 22 oder einem Gelenk 5 als Ganzes integriert sein, wenn dort ausreichend Platz ist.
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Der HF-Generator 4, 4b, die in den Gelenken 5 befindlichen Aktuatoren (nicht gezeigt) und gegebenenfalls auch das chirurgische Instrument 27 werden hier über eine gemeinsame Steuerleitung 29 angesteuert, die zwischen der Eingabevorrichtung 9 und dem Roboter 2 angeordnet ist. Die von der Eingabevorrichtung 9 erzeugten Steuerbefehle werden von einer Steuerung 13 verarbeitet und dann ebenfalls über eine einzige Steuerleitung 23 an die verschiedenen gesteuerten Elemente, nämlich den HF-Generator 4, 4b, die Aktuatoren des Roboters 2 und/oder das chirurgische Instrument 27 geleitet. Gemäß einer anderen Ausführungsform könnten aber auch mehr als eine Steuerleitung 23 vorgesehen sein. Die Steuerleitung(en) 23 verlaufen vorzugsweise durch die Armelemente 21, 22 hindurch. Im Roboter 2 verläuft darüber hinaus auch noch ein Rückleiter 25 zum HF-Generator 4, 4b, über den der Rückstrom einer Neutralelektrode 17 bei einer monopolaren Anwendung des Robotersystems 1 zurück zum HF-Generator 4, 4b fließen kann.
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Bei einer monopolaren Anwendung fließt der vom HF-Generator 4, 4b erzeugte HF-Strom somit über eine Leitung 24 zur Schnittstelle 26 und von dort in das chirurgische Instrument 27 zum Endeffektor 8. Vom Endeffektor 8 des Instruments 27 fließt der HF-Strom dann weiter durch den Körper des Patienten 19 hindurch zu einer Neutralelektrode 17, die über ein Kabel 18 am Roboter 2 angeschlossen ist, und schließlich über den Rückleiter 25 zurück zum HF-Generator 4, 4b. Damit ist der Stromkreis bei einer monopolaren Anwendung geschlossen.
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Im Falle einer bipolaren Anwendung fließt der vom HF-Generator 4, 4b erzeugte HF-Strom über den Leiter 24 zur Schnittstelle 26 und von dort in das bipolare Instrument 27 zum Endeffektor 8. Vom Endeffektor 8 fließt der Strom dann wieder durch das Instrument 27 zurück zur Schnittstelle 26 und durch die Leitung 24 zurück zum HF-Generator 4, 4b. Die Leitung 24 kann in diesem Fall eine mehradrige Leitung sein.
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Das Robotersystem 1 umfasst vorzugsweise Mittel (nicht gezeigt) zum automatischen Erkennen des Typs des am Roboter 2 befestigten chirurgischen Instruments 27, wobei die Mittel insbesondere in der Lage sind zu erkennen, ob ein monopolares oder ein bipolares Instrument 27 am Roboter 2 angeschlossen ist. Das chirurgische Instrument 27 kann zu diesem Zweck z. B. mit einem RFID-Chip ausgestattet sein. Alternativ könnte auch jede andere aus dem Stand der Technik bekannte Technologie eingesetzt werden, wie z. B. eine optische Erkennung mittels Barcode oder eine Bildverarbeitungssoftware, die das jeweilige Instrument 27 identifizieren kann. Je nach Typ des chirurgischen Instruments kann die Steuereinheit 13 den HF-Generator entweder in einen monopolaren oder einen bipolaren Betriebsmodus versetzen. Wenn das chirurgische Instrument 27 vom Roboterkopf abgenommen wird, und dies von der Steuereinheit 13 erkannt wird, kann der HF-Generator 4, 4b auch inaktiv geschaltet werden.
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Der HF-Generator 4, 4b ist vorzugsweise derart konstruiert, das sowohl monopolare als auch bipolare HF-Chirurgieverfahren durchgeführt werden können. Das jeweilige Verfahren kann z. B. an der Eingabevorrichtung 9 ausgewählt werden. Der Betriebsmodus des HF-Generators könnte aber auch automatisch eingestellt werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
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Der HF-Generator 4, 4b umfasst hier zwei Eingänge für die Rückführung des HF-Stroms, nämlich einen ersten Eingang (in 2 links vom HF-Generator 4, 4b) für die Rückführung des Stroms bei einer monopolaren Anwendung über die Leitung 25 und einen zweiten Eingang (in 2 rechts vom HF-Generator 4, 4b) zur Rückführung des Stroms bei einer bipolaren Anwendung über die Leitung 24. Je nachdem, welche Technik eingesetzt wird, kann der HF-Generator 4, 4b zwischen den beiden Eingängen schalten. D. h. der HF-Strom kann im Falle eines monopolaren Instruments über die Leitung 25 und im Falle eines bipolaren Instruments über die Leitung 24 zum HF-Generator 4, 4b zurückgeleitet werden. Wenn das Robotersystem 1 eine automatische Instrumentenerfassung aufweist, kann zwischen den verschiedenen Eingängen automatisch hin und her geschaltet werden.
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Der in 2 dargestellte Roboter 2 ist vorzugsweise modular aufgebaut, wodurch einzelne Armelemente 21, 22 oder Gelenke 5 einfach und schnell ausgetauscht werden können. In 2 ist der Austausch eines Armelementes 22 durch ein baugleiches Armelement 22' durch die Pfeile 28 beispielhaft angedeutet.
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Wie in 3 zu sehen ist, umfasst jedes Gelenk 5 und jedes Armelement 21, 22 zwei elektrische Schnittstellen 29A, 29B bzw. 30A, 30B mit jeweils mehreren Anschlüssen. Dabei ist im linken Teil von 3 eine Seitenansicht auf ein Gelenk 5 aus der Richtung B, und im rechten Teil von 3 jeweils eine Seitenansicht aus den Richtungen A und B auf das Armelement 21 gezeigt. Das Gelenk 5 umfasst eine Schnittstelle 29B mit drei Anschlüssen 31B, 32B und 33B, die mit korrespondierenden Anschlüssen 34A, 35A und 36A der Schnittstelle 30A des Armelements 21 elektrisch kontaktiert werden können. Jeweils einer der Anschlüsse, z. B. 31B, kann dabei als Stecker, und der andere der Anschlüsse, z. B. 34A, als Buchse ausgebildet sein. Das Armelement 21 hat auf seiner im Bild rechten Seite (Index B) eine weitere Schnittstelle 30B, die identisch aufgebaut ist, wie die Schnittstelle 29B des Gelenks 5.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Anschlüsse 31B, 34A und 34B zum Verbinden der Steuerleitung 23. Die Anschlüsse 33B, 36A und 36B dienen dagegen zum Verbinden des Rückleiters 25 und/oder der Leitung 24. Darüber hinaus umfasst jede der Schnittstellen 29B, 30A und 30B einen weiteren Anschluss 32B, 35A und 35B, über den weitere Signale, z. B. zur Steuerung des chirurgischen Instruments 27, übertragen werden können. Die einzelnen Bauteile 5, 21, 22 können aber auch mehr oder weniger Anschlüsse umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die einzelnen Armelemente 21, 22 des Roboters 2 und/oder Gelenke 5 des Roboters 2 jeweils wenigstens zwei Schnittstellen 29B, 30A, 30B zur elektrischen Kontaktierung mit benachbarten Bauteilen des Roboters 2. Jede Schnittstelle 29B, 30A, 30B umfasst dabei vorzugsweise einen ersten Anschluss 31B, 34A, 34B zur Übertragung eines Steuersignals zum Ansteuern des im Roboter 2 integrierten HF-Generators 4, 4b und/oder wenigstens eines Aktuators des Roboters 2 und/oder des chirurgischen Instruments 27, sowie einen zweiten Anschluss 33B, 36A, 36B zum Zurückführen des Rückstroms von einer Neutralelektrode 17 zum HF-Generator 4, 4b und/oder zum Zuführen des HF-Stromes vom HF-Generator 4, 4b zur Schnittstelle 26 bzw. zum HF-Instrument 27.
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Die Steuerleitung 23 und der Rückleiter 25 sind durch die Basis 6, wenigstens ein Gelenk 5 und ein Armelement 21, 22 hindurch geschleift. In 3 ist zu sehen, dass die Steuerleitung 23 die Anschlüsse 34A und 34B, und der Rückleiter 25 (bzw. die Leitung 24) die beiden Anschlüsse 36A und 36B verbindet. Darüber hinaus ist ein weiterer elektrischer Leiter 37 durch das Armelement 21 hindurch geschleift, der die beiden zugehörigen Anschlüsse 35A und 35B verbindet.
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Sämtliche Schnittstellen 29B, 30A und 30B sind vorzugsweise einheitlich ausgebildet, so dass die Bauteile 5, 21 und 22 beliebig miteinander kombiniert werden können.
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5 zeigt eine spezielle Ausführungsform eines Robotersystems 1, das ebenfalls für eine monopolare chirurgische Anwendung ausgestattet ist. Das Robotersystem 1 umfasst ähnlich wie in 2 einen mehrgliedrigen Roboter 2, an dessen Roboterkopf 46 ein monopolares chirurgisches Instrument 27 befestigt ist, sowie einen OP-Tisch 3, auf dem ein zu behandelnder Patient 19 liegt. Im Unterschied zur Ausführungsform von 2 ist der Roboter 2 hier jedoch direkt am OP-Tisch 3 befestigt und über einen Anschluss 45 direkt mit einer Neutralelektrode 17b kontaktiert. Die Neutralelektrode 17b ist dabei derart gestaltet, dass der elektrische Kontakt zwischen dem Roboter 2 und der Neutralelektrode 17b unmittelbar durch das Befestigen des Roboters 2 am OP-Tisch 3 hergestellt wird. D. h. beide Elemente 2, 17b werden automatisch miteinander verbunden, wenn der Roboter 2 befestigt wird. Hierzu kann sich die Neutralelektrode 17b bis zum Roboter 2 hin erstrecken und direkt – d. h. ohne ein dazwischen liegendes Kabel – mit dem Roboter 2 verbunden werden. Roboter 2 und Neutralelektrode 17b umfassen zu diesem Zweck jeweils ein Steckerelement.
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Da durch die Koppelung des Roboters 2 an den OP-Tisch 3 beide Einrichtungen eine feste Einheit bilden, ist es erfindungsgemäß möglich, dass der HF-Generator 4, 4b oder Bestandteile des HF-Generators 4, 4b in den OP-Tisch 3 verlagert und integriert werden. D. h. der OP-Tisch 3 kann dann als Bauelement analog zu den Elementen 5, 6, 21 und 22 verwendet werden. Zu diesem Zweck kann der OP-Tisch 3 und die Basis 6 eine in 3 gezeigte Schnittstelle aufweisen, um die notwendigen Ströme, Signale und/oder physikalischen Größen zu übertragen.
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Die Steuerung 13 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie einen Fehler in der Konfiguration des Robotersystems 1 und insbesondere in der elektrischen Verschaltung als monopolares oder bipolares System erkennen kann. Zu diesem Zweck ermittelt die Steuereinheit 13, ob am Anschluss 45 eine Neutralelektrode 17, 17b angeschlossen ist oder nicht. Dies kann z. B. in bekannter Weise durch elektronische Abfrage erfolgen. Darüber hinaus ermittelt die Steuerung 13, ob es sich bei dem angeschlossenen Instrument 27 um ein monopolares oder bipolares HF-Instrument handelt. Der Instrumententyp kann z. B. zuvor vom Benutzer eingegeben worden sein, oder das Robotersystem 1 kann eine automatische Instrumentenerkennung umfassen, die entsprechende Informationen an die Steuerung 13 liefert. Wenn festgestellt wurde, dass eine Neutralelektrode 17, 17b am Roboter 2 angeschlossen ist, an der Schnittstelle 26 jedoch ein bipolares Instrument 27 befestigt ist, kann die Steuereinheit 13 ein Warn- und/oder Fehlersignal generieren, mit dem der Benutzer auf einen Konfigurationsfehler aufmerksam gemacht werden soll und/oder mittels dessen ein Teil des Robotersystems 1 wie z. B. der HF-Generator 4, 4b, deaktiviert wird. Entsprechendes kann auch erfolgen, wenn ein monopolares Instrument 27 an der Schnittstelle 26 befestigt, aber keine Neutralelektrode 17, 17b angeschlossen ist.
