JP6313290B2 - マルチポート手術ロボットシステム構造 - Google Patents
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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 (18)
- 配向プラットフォーム;
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;
複数のマニピュレータであって、前記マニピュレータのそれぞれは器具ホルダを含み、前記マニピュレータのそれぞれは、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し、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)を通って挿入し、前記関連付けられるRCと交差する第1のマニピュレータ軸周りに前記器具ホルダを回転させ、及び前記関連付けられるRCと交差する第2の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及び前記第2のマニピュレータ軸のそれぞれは、前記挿入軸に対して直角であり、前記第2のマニピュレータ軸は、前記第1のマニピュレータ軸に対して直角である、複数のマニピュレータ;及び
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それぞれは、前記マニピュレータの1つを前記配向プラットフォームに結合するとともに、前記配向プラットフォームに対して関連付けられる前記マニピュレータを再配向するように及び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それぞれは、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含む、複数のセットアップリンク機構;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並びに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するトルネードリンクを含み、
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RCと交差するとともに前記第1及び前記第2のマニピュレータ軸のいずれとも一致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、前記関連付けられる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の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の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に記載のロボット手術システム。 - 前記マニピュレータのそれぞれは、前記第1の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の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3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の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の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の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の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3に記載のロボット手術システム。 - 前記マニピュレータのそれぞれは、前記第1の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の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の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の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4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;
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の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;
ブームベース部材であって、垂直に配向される第2の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、及び
延長可能なブーム部材であって、水平に配向される第3の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;を含み、
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1にロボット手術システム。 - 配向プラットフォーム;
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;
複数のマニピュレータであって、前記マニピュレータのそれぞれは、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;及び
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それぞれは、前記マニピュレータの1つを前記配向プラットフォームに結合するとともに、前記配向プラットフォームに対して関連付けられる前記マニピュレータを再位置決めするように及び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り、前記セットアップリンク機構の少なくとも1つは:
第1のリンクであって、前記第1のリンクを前記配向プラットフォームに対して第1の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の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のリンク近位端部を有する、第1のリンク、
第2のリンクであって、前記第2のリンクを前記第1のリンクに対して水平に配向される第2の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第1のリンクにスライド可能に取り付けられる、第2のリンク、
第3のリンクであって、前記第3のリンクを前記第2のリンクに対して垂直に配向される第3の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第2のリンクにスライド可能に取り付けられる、第3のリンク、及び、
第4のリンクであって、前記第4のリンクを前記第3のリンクに対して垂直に配向される第4の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第3のリンクに回転結合され、前記関連付けられるマニピュレータは前記第4のリンクの遠位にあるとともに前記第4のリンクによって支持される、第4のリンク、を含む、
複数のセットアップリンク機構;を有する、
ロボット手術システム。 - 前記マニピュレータのそれぞれは、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含み、前記マニピュレータのそれぞれは、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)を通って挿入し、前記関連付けられるRCと交差する第1のマニピュレータ軸周りに前記器具ホルダを回転させ、及び前記関連付けられるRCと交差する第2の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のマニピュレータ軸は、前記第1のマニピュレータ軸に対して直角である、
請求項8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1つは、前記第4の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の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の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9に記載の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、並びに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するトルネードリンクを含み、
前記トルネード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第1及び前記第2のマニピュレータ軸のいずれとも一致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、前記トルネード軸周りの前記トルネードリンクの全ての配向に対して前記関連付けられるRCを前記第4の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10に記載のロボット手術システム。 - ロボット手術システムでの使用のためのモジュール式マニピュレータ支持部であって、
前記システムは、関連付けられる手術器具を動かすための従動リンク及びジョイントを含む複数のマニピュレータを有し、前記支持部は:
移動可能にフロア支持される取付ベース;
前記取付ベースとスライド可能に結合され、垂直に配向される第1の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;
ブームベース部材であって、前記ブームベース部材を前記コラムに対して垂直に配向される第2の支持軸の周りに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;
延長可能なブーム部材であって、前記延長可能なブーム部材を前記ブームベース部材に対して水平に配向される第3の支持軸に沿って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;
配向プラットフォームであって、前記配向プラットフォームを前記延長可能なブーム部材に対して垂直に配向される第4の支持軸周りに選択的に配向するよう動作可能であるリストジョイントを通じて、前記延長可能なブーム部材に回転結合される配向プラットフォーム;及び
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それぞれは、前記マニピュレータの1つを前記配向プラットフォームに結合するとともに、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選択的に位置決めするように及び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;を有する、
モジュール式マニピュレータ支持部。 - 前記ショルダジョイントの角度回転は、前記取付ベースの所定の安定限度を超えることを防ぐように制限される、
請求項12に記載のモジュール式マニピュレータ支持部。 - 前記セットアップリンク機構の少なくとも1つは:
第1のリンクであって、前記第1のリンクを前記配向プラットフォームに対して第1の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の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のリンク近位端部を有する、第1のリンク、
第2のリンクであって、前記第2のリンクを前記第1のリンクに対して水平に配向される第2の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて、前記第1のリンクにスライド可能に取り付けられる、第2のリンク、
第3のリンクであって、前記第3のリンクを前記第2のリンクに対して垂直に配向される第3の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて、前記第2のリンクにスライド可能に取り付けられる、第3のリンク、及び
第4のリンクであって、前記第4のリンクを前記第3のリンクに対して垂直に配向される第4の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第3のリンクに回転結合され、前記関連付けられるマニピュレータは前記第4のリンクの遠位にあるとともに前記第4のリンクによって支持される、第4のリンク、を含む、
請求項12に記載のモジュール式マニピュレータ支持部。 - 前記第1のリンクは、水平方向に前記第1のセットアップリンク機構ジョイントから片持ちにされる、
請求項14に記載のモジュール式マニピュレータ支持部。 - 前記セットアップリンク機構の少なくとも1つは、前記第4のリンクと前記関連付けられるマニピュレータとの間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、関連付けられる操作のリモートセンタ(RC)を前記第4の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の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14に記載のモジュール式マニピュレータ支持部。 - 前記再配向機構は、トルネード回転ジョイント、並びに、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するトルネードリンクを含み、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RCと交差する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、前記トルネード軸周りの前記トルネードリンクの全ての配向に対して前記関連付けられるRCを前記第4の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に記載のモジュール式マニピュレータ支持部。 - 前記セットアップリンク機構のそれぞれは:
第1のリンクであって、前記第1のリンクを前記配向プラットフォームに対して第1の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の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のリンク近位端部を有する、第1のリンク、
第2のリンクであって、前記第2のリンクを前記第1のリンクに対して水平に配向される第2の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて、前記第1のリンクにスライド可能に取り付けられる、第2のリンク、
第3のリンクであって、前記第3のリンクを前記第2のリンクに対して垂直に配向される第3の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて、前記第2のリンクにスライド可能に取り付けられる、第3のリンク、及び
第4のリンクであって、前記第4のリンクを前記第3のリンクに対して垂直に配向される第4の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のセットアップリンク機構ジョイントを通じて前記第3のリンクに回転結合され、前記関連付けられるマニピュレータは前記第4のリンクの遠位にあるとともに前記第4のリンクによって支持される、第4のリンク、を含む、
請求項12に記載のモジュール式マニピュレータ支持部。
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