JP2018149303A - マルチポート手術ロボットシステム構造 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで図面を参照すると、図1は、典型的には手術台14に横たわっている患者12に低侵襲診断又は外科手術を行うために使用される、低侵襲ロボット手術(MIRS)システム10の平面図である。図面において、同様の参照番号は同様の部分を表す。システムは、手術中に外科医18による使用のための外科医用コンソール16を含む。1人又は複数の助手20も手術に参加し得る。MIRSシステム10は、患者側カート22(手術ロボット)及び電子装置カート24をさらに含み得る。患者側カート22は、外科医18がコンソール16を通して手術部位を視認している間、患者12の身体の低侵襲性切開部を通る少なくとも1つの取り外し可能に結合されたツール組立体26(以降、単に「ツール」と呼ばれる)を操作することができる。手術部位の画像は、内視鏡28を位置決めするとともに方向付けするように患者側カート22によって操作され得る、立体内視鏡等の内視鏡28によって取得されることができる。電子装置カート24は、外科医用コンソール16を通じた外科医18への続く表示のために手術部位の画像を処理するために、使用され得る。一度に使用される手術ツール26の数は、概して、診断又は外科手術及び他要因の中でも手術室内の空間的制約に依存する。手術中に使用されているツール26の1又は複数を交換することが必要な場合、助手20は、患者側カート22からツール26を取外し、それを手術室のトレイ30からの別のツール26に交換し得る。
図6は、多くの実施形態による、ロボット手術システム70の斜視概略図である。手術システム70は、取付ベース72、支持リンク機構74、配向プラットフォーム76、複数の外側セットアップリンク機構78(2つが示される)、複数の内側セットアップリンク機構80(2つが示される)、及び複数の手術器具マニピュレータ82を含む。マニピュレータ82のそれぞれは、マニピュレータ82に取り付けられるとともに挿入軸に沿って患者に挿入可能である手術器具を選択的に関節運動させるように動作可能である。マニピュレータ82のそれぞれは、セットアップリンク機構78、80の1つに取付けられるとともに支持される。外側セットアップリンク機構78のそれぞれは、第1のセットアップリンク機構ジョイント84によって配向プラットフォーム76に回転結合されるとともに支持される。内側セットアップリンク機構80のそれぞれは、配向プラットフォーム76に固定して結合されるとともに支持される。配向プラットフォーム76は、支持リンク機構74に回転結合されるとともに支持される。そして、支持リンク機構74は、取付ベース72に固定して取付けられるとともに支持される。
Claims (25)
- 支持部と;
手術器具が取り付け可能であるマニピュレータであって、前記マニピュレータは、前記手術器具を挿入軸に沿って患者の中に操作のリモートセンタ(RC)を通って挿入するように、前記RCと交差するマニピュレータ第1軸周りに前記手術器具を回転させるように、並びに前記RCと交差するマニピュレータ第2軸周りに前記手術器具を回転させるように構成され、前記マニピュレータ第2軸は前記マニピュレータ第1軸を横断し、前記マニピュレータ第1軸及び前記マニピュレータ第2軸のそれぞれは前記挿入軸を横断する、マニピュレータと;
前記支持部に対して前記マニピュレータを再配向するように及び前記支持部に対して選択された位置に前記マニピュレータを固定して支持するように構成されるセットアップリンク機構であって、前記セットアップリンク機構は、前記支持部に結合される近位リンク、前記マニピュレータに結合される遠位リンク、及び前記近位リンクに対して固定位置に前記RCを保持する運動で前記近位リンクに対して前記遠位リンクを動かすように構成される再配向機構を含む、セットアップリンク機構と;を有する、
手術システム。 - 前記再配向機構は、再配向回転ジョイント及び再配向リンクを有し、
前記再配向リンクは、前記再配向回転ジョイントに結合される近位端部及び前記マニピュレータに結合される遠位端部を有し、
前記再配向回転ジョイントの作動は、前記RCと交差するとともに前記マニピュレータ第1軸又は前記マニピュレータ第2軸のいずれとも整列しない再配向軸周りに前記再配向リンクを回転させ、
前記再配向リンクは、前記再配向回転ジョイントの作動に応じて、前記RCを前記近位リンクに対して固定位置に保持するように構成される、
請求項1に記載の手術システム。 - 前記マニピュレータは、前記マニピュレータが前記マニピュレータ第1軸周りに前記手術器具を回転させるとき及び前記マニピュレータが前記マニピュレータ第2軸周りに前記手術器具を回転させるとき、前記遠位リンクに対して前記RCの固定位置を保持するように機械的に拘束される、
請求項1に記載の手術システム。 - 前記マニピュレータは、前記マニピュレータの第1のジョイントの作動に応じて前記マニピュレータ第1軸周りの回転に機械的に制限される第1の運動を通じて前記手術器具を動かすように及び前記マニピュレータの第2のジョイントの作動に応じて前記マニピュレータ第2軸周りの回転に機械的に制限される第2の運動を通じて前記手術器具を動かすように、機械的に構成される、
請求項3に記載の手術システム。 - 前記近位リンクは、第1セットアップリンク機構軸周りに前記支持部に対して前記近位リンクを選択的に配向するように構成される近位セットアップリンク機構ジョイントを通じて前記支持部に結合される近位端部を有し、
前記遠位リンクは、前記マニピュレータに結合されるとともに少なくとも2方向に前記近位リンクに対して再位置決め可能である遠位端部を有する、
請求項1に記載の手術システム。 - 第2手術器具が取り付け可能である第2マニピュレータであって、前記第2マニピュレータは、前記第2手術器具を第2挿入軸に沿って前記患者の中に操作の第2リモートセンタ(第2RC)を通って挿入するように、前記第2RCと交差する第2マニピュレータ第1軸周りに前記第2手術器具を回転させるように、並びに前記第2RCと交差する第2マニピュレータ第2軸周りに前記第2手術器具を回転させるように構成され、前記第2マニピュレータ第2軸は前記第2マニピュレータ第1軸を横断し、前記第2マニピュレータ第1軸及び前記第2マニピュレータ第2軸のそれぞれは前記第2挿入軸を横断する、第2マニピュレータと;
前記支持部に対して前記第2マニピュレータを再配向するように及び前記支持部に対して選択された位置に前記第2マニピュレータを固定して支持するように構成される第2セットアップリンク機構であって、前記第2セットアップリンク機構は、前記支持部に結合される第2近位リンク、前記第2マニピュレータに結合される第2遠位リンク、及び前記第2近位リンクに対して固定位置に前記第2RCを保持する運動で前記第2近位リンクに対して前記第2遠位リンクを動かすように構成される第2再配向機構を含む、第2セットアップリンク機構と;をさらに有する、
請求項1に記載の手術システム。 - 前記第2再配向機構は、第2再配向回転ジョイント及び第2再配向リンクを含み、
前記第2再配向リンクは、前記第2再配向回転ジョイントに結合される近位端部及び前記第2マニピュレータに結合される遠位端部を有し、
前記第2再配向回転ジョイントの作動は、前記第2RCと交差するとともに前記第2マニピュレータ第1軸又は前記第2マニピュレータ第2軸のいずれとも整列しない第2再配向軸周りに前記第2再配向リンクを回転させ、
前記第2再配向リンクは、前記第2再配向回転ジョイントの作動に応じて、前記第2RCを前記第2近位リンクに対して固定位置に保持するように構成される、
請求項6に記載の手術システム。 - 前記第2マニピュレータは、前記第2マニピュレータが前記第2マニピュレータ第1軸周りに前記第2手術器具を回転させるとき及び前記第2マニピュレータが前記第2マニピュレータ第2軸周りに前記第2手術器具を回転させるとき、前記第2遠位リンクに対して前記第2RCの固定位置を保持するように機械的に拘束される、
請求項6に記載の手術システム。 - 前記第2マニピュレータは、前記第2マニピュレータの第1のジョイントの作動に応じて前記第2マニピュレータ第1軸周りの回転に機械的に制限される第1の運動を通じて前記第2手術器具を動かすように及び前記第2マニピュレータの第2のジョイントの作動に応じて前記第2マニピュレータ第2軸周りの回転に機械的に制限される第2の運動を通じて前記第2手術器具を動かすように、機械的に構成される、
請求項8に記載の手術システム。 - 前記第2近位リンクは、第2セットアップリンク機構軸周りに前記支持部に対して前記第2近位リンクを選択的に配向するように構成される近位第2セットアップリンク機構ジョイントを通じて前記支持部に結合される近位端部を有し、
前記第2遠位リンクは、前記第2マニピュレータに結合されるとともに少なくとも2方向に前記第2近位リンクに対して再位置決め可能である遠位端部を有する、
請求項6に記載の手術システム。 - 支持部と;
患者に挿入可能な手術器具を移動可能に支持するように構成される、手術器具マニピュレータと;
前記手術器具マニピュレータを前記支持部に結合するセットアップリンク機構と;を有し、
前記セットアップリンク機構は、前記支持部に対して前記手術器具マニピュレータを再位置決めするように及び前記支持部に対して前記手術器具マニピュレータを固定して支持するように動作可能であり、
前記セットアップリンク機構は:
ベースリンクと;
前記ベースリンクを前記支持部に回転可能に結合するとともに前記支持部に対して前記ベースリンクを選択的に配向するように動作可能である第1ジョイントと;
前記ベースリンクに対する水平方向の並進移動のために前記ベースリンクに対してスライド可能に結合される延長リンクと;
垂直リンクと;
前記垂直リンクと前記延長リンクに結合する平行四辺形リンク機構部分であって、前記平行四辺形リンク機構部分は、前記垂直リンクを配向されたままにしながら、前記延長リンクに対して前記垂直リンクを動かすように構成され且つ動作可能である、平行四辺形リンク機構部分と;
前記手術器具マニピュレータが取り付けられるマニピュレータ支持リンクと;
前記マニピュレータ支持リンクを前記垂直リンクに回転可能に結合するとともに前記垂直リンクに対して前記マニピュレータ支持リンクを選択的に配向するように動作可能である第2ジョイントと;
を有する、
ロボット手術システム。 - 前記患者に挿入可能な第2手術器具を移動可能に支持するように構成される、第2手術器具マニピュレータと;
前記第2手術器具マニピュレータを前記支持部に結合する第2セットアップリンク機構と;をさらに有し、
前記第2セットアップリンク機構は、前記支持部に対して前記第2手術器具マニピュレータを再位置決めするように及び前記支持部に対して前記第2手術器具マニピュレータを固定して支持するように動作可能である、
請求項11に記載のロボット手術システム。 - 前記患者に挿入可能な第3手術器具を移動可能に支持するように構成される、第3手術器具マニピュレータと;
前記第3手術器具マニピュレータを前記支持部に結合するとともに、前記支持部に対して前記第3手術器具マニピュレータを再位置決めするように及び前記支持部に対して前記第3手術器具マニピュレータを固定して支持するように動作可能である、第3セットアップリンク機構と;をさらに有する、
請求項12に記載のロボット手術システム。 - 取付ベースと;
前記支持部を前記取付ベースに結合する支持リンク機構と;をさらに有し;
前記支持リンク機構は、前記取付ベースに対して前記支持部を再位置決めするように及び前記取付ベースに対して前記支持部を固定して支持するように動作可能である、
請求項11乃至13のいずれか1項に記載のロボット手術システム。 - 前記支持リンク機構は、コラムベース、並進移動可能なコラム部材、ショルダジョイント、ブームベース部材、ブーム第1段部材、ブーム第2段部材、及びリストジョイントを有し;
前記コラムベースは、前記取付ベースに固定して取り付けられ;
前記並進移動可能なコラム部材は、前記コラムベースに対して垂直に配向された軸に沿って並進移動するよう前記コラムベースにスライド可能に結合され;
前記ブームベース部材は、前記ショルダジョイントによって前記並進移動可能なコラム部材と回転可能に結合され;
前記ショルダジョイントは、前記並進移動可能なコラム部材に対して水平面内で前記ブームベース部材を選択的に配向するように動作可能であり;
前記ブーム第1段部材は、前記ブームベース部材に対して水平方向に選択的に並進移動可能であり;
前記ブーム第2段部材は、前記ブーム第1段部材に対して水平方向に選択的に並進移動可能であり;
前記リストジョイントは、前記ブーム第2段部材を前記支持部に回転可能に結合する
請求項14に記載のロボット手術システム。 - 配向プラットフォームと;
前記配向プラットフォームを移動可能に支持する支持リンク機構と;
複数のマニピュレータであって、
前記マニピュレータの各々は、器具ホルダを含み、
前記マニピュレータの各々は、前記器具ホルダに取り付けられる関連付けられる手術器具を支持するように、前記関連付けられる手術器具を挿入軸に沿って患者の中に関連付けられる操作のリモートセンタ(RC)を通って挿入するように、前記関連付けられるRCと交差する第1マニピュレータ軸周りに前記器具ホルダを回転させるように、及び前記関連付けられるRCと交差する第2マニピュレータ軸周りに前記器具ホルダを回転させるように構成され、
前記第1マニピュレータ軸及び前記第2マニピュレータ軸の各々は、前記挿入軸を横断し、前記第2マニピュレータ軸は、前記第1マニピュレータ軸を横断する、
複数のマニピュレータと;
複数のセットアップリンク機構であって、
前記セットアップリンク機構の各々は、前記複数のマニピュレータのうちの関連付けられるマニピュレータを前記配向プラットフォームに結合し、
前記セットアップリンク機構の各々は、前記配向プラットフォームに対して前記関連付けられるマニピュレータを再位置決めするように動作可能であり、
前記セットアップリンク機構の各々は、前記配向プラットフォームに対して選択された位置に前記関連付けられるマニピュレータを固定して支持するように動作可能であり、
前記セットアップリンク機構の各々は、前記配向プラットフォームに結合される近位リンク及び前記関連付けられるマニピュレータに結合される遠位リンクを含み、
前記セットアップリンク機構の少なくとも1つは、作動されるとき、前記近位リンクに対して固定位置に前記関連付けられるマニピュレータの前記RCを保持する運動を通じて前記近位リンクに対して前記遠位リンクを動かす再配向機構を有する、
複数のセットアップリンク機構と;
を有する、
ロボット手術システム。 - 前記再配向機構は、トルネード回転ジョイント及びトルネードリンクを含み、前記トルネードリンクは、前記トルネード回転ジョイントに結合されるトルネードリンク近位端部及び前記関連付けられるマニピュレータに結合されるトルネードリンク遠位端部を有し;
前記トルネード回転ジョイントの作動は、前記関連付けられるマニピュレータの前記RCと交差するとともに前記第1マニピュレータ軸及び前記第2マニピュレータ軸のいずれとも整列しないトルネード軸周りに前記トルネードリンクを回転させ、
前記トルネードリンクは、前記トルネード回転ジョイントの作動に応じて、記関連付けられるマニピュレータの前記RCを前記近位リンクに対して固定位置に保持するように構成される、
請求項16に記載のロボット手術システム。 - 前記マニピュレータの少なくとも1つは、前記第1マニピュレータ軸周りの前記器具ホルダの回転中及び前記第2マニピュレータ軸周りの前記器具ホルダの回転中、前記遠位リンクに対して前記関連付けられるマニピュレータの前記RCの固定位置を保持するように機械的に拘束される、
請求項16に記載のロボット手術システム。 - 前記マニピュレータの各々は、前記第1マニピュレータ軸周りの前記器具ホルダの回転中及び前記第2マニピュレータ軸周りの前記器具ホルダの回転中、前記遠位リンクに対して前記関連付けられるマニピュレータの前記RCの固定位置を保持するように機械的に拘束される、
請求項16に記載のロボット手術システム。 - 前記マニピュレータの少なくとも1つは、前記第1マニピュレータ軸周りの回転に機械的に制限される第1の運動を通じて前記マニピュレータの第1ジョイントの作動に応じて前記器具ホルダを動かすように及び前記第2マニピュレータ軸周りの回転に機械的に制限される第2の運動を通じて前記マニピュレータの第2ジョイントの作動に応じて前記器具ホルダを動かすように、機械的に構成される、
請求項16又は18に記載のロボット手術システム。 - 前記マニピュレータの各々は、前記第1マニピュレータ軸周りの回転に機械的に制限される第1の運動を通じて前記マニピュレータの第1ジョイントの作動に応じて前記器具ホルダを動かすように及び前記第2マニピュレータ軸周りの回転に機械的に制限される第2の運動を通じて前記マニピュレータの第2ジョイントの作動に応じて前記器具ホルダを動かすように、機械的に構成される、
請求項16又は19に記載のロボット手術システム。 - 前記支持リンク機構は:
取付ベースと;
前記取付ベースにスライド可能に取り付けられるとともに、垂直に配向される第1支持軸に沿って前記取付ベースに対して選択的に位置決め可能である、コラムと;
ブームベース部材であって、垂直に配向される第2支持軸の周りに前記コラムに対して前記ブームベース部材を選択的に配向するよう動作可能であるショルダジョイントを通じて前記コラムに回転結合される、ブームベース部材と;
延長可能なブーム部材であって、水平に配向される第3支持軸に沿って前記ブームベース部材に対して前記延長可能なブーム部材を選択的に位置決めするよう動作可能であるブームジョイントを通じて前記ブームベース部材とスライド可能に結合される、延長可能なブーム部材と;を有し、
前記配向プラットフォームは、前記延長可能なブーム部材に回転結合される、
請求項16乃至21のいずれか1項に記載のロボット手術システム。 - 配向プラットフォームと;
前記配向プラットフォームを移動可能に支持する支持リンク機構と;
複数のマニピュレータであって、前記マニピュレータの各々は、患者に挿入可能な関連付けられる手術器具を移動可能に支持する、複数のマニピュレータと;
複数のセットアップリンク機構であって、前記セットアップリンク機構の各々は、前記複数のマニピュレータのうちの関連付けられるマニピュレータを前記配向プラットフォームに結合し、前記セットアップリンク機構の各々は、前記配向プラットフォームに対して前記関連付けられるマニピュレータを再位置決めするように動作可能であり、前記セットアップリンク機構の各々は、前記配向プラットフォームに対して前記関連付けられるマニピュレータを固定して支持するように動作可能である、複数のセットアップリンク機構と;
を有し、
前記複数のセットアップリンク機構のうちの少なくとも第1セットアップリンク機構は:
第1リンクであって、前記第1リンクを前記配向プラットフォームに対して第1セットアップリンク機構軸周りに選択的に配向するよう動作可能である第1セットアップリンク機構ジョイントを通じて前記配向プラットフォームに回転結合される第1リンク近位端部を有する、第1のリンクと、
第2リンクであって、前記第2リンクを前記第1リンクに対して水平に配向される第2セットアップリンク機構軸に沿って選択的に再位置決めするよう動作可能である第2セットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第1リンクにスライド可能に取り付けられる、第2リンクと、
第3リンクであって、前記第3リンクを前記第2リンクに対して垂直に配向される第3セットアップリンク機構軸に沿って選択的に再位置決めするよう動作可能である第3セットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第2リンクにスライド可能に取り付けられる、第3リンクと、
第4リンクであって、前記第4リンクを前記第3リンクに対して垂直に配向される第4セットアップリンク機構軸の周りに選択的に配向するよう動作可能である第4セットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第のリンクに回転結合される、第4リンクと、
を有し、
前記複数のセットアップリンク機構のうちの1又は複数によって前記配向プラットフォームに結合される前記複数のマニピュレータのうちの対応する1又は複数のマニピュレータは、前記第4リンクの遠位にあるとともに前記第4リンクによって支持される、
ロボット手術システム。 - 前記複数のマニピュレータのうちの各マニピュレータは、前記関連付けられる手術器具を支持するように構成される器具ホルダを有し;
前記複数のマニピュレータのうちの各マニピュレータは、前記関連付けられる手術器具を患者の中に関連付けられる操作のリモートセンタ(RC)を通って挿入するように、前記関連付けられるRCと交差する第1マニピュレータ軸周りに前記器具ホルダを回転させるように、及び前記関連付けられるRCと交差する第2マニピュレータ軸周りに前記器具ホルダを回転させるように構成され、前記第2マニピュレータ軸は、前記第1マニピュレータ軸を横断する、
請求項23に記載のロボット手術システム。 - 前記セットアップリンク機構の少なくとも第1セットアップリンク機構は、前記第4リンクに結合される再配向機構を含み、
前記再配向機構の作動は、前記関連付けられるRCを前記第4リンクに対して固定位置に保持する運動を通じて前記第4リンクに対して前記関連付けられるマニピュレータを動かす、
請求項24に記載のロボット手術システム。
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