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1. WO2013159932 - ROBOTIC SURGERY SYSTEM

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Patentansprüche

Chirurgierobotersystem mit:

einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter (201 ; 1 101 , 1102, 1103), und

einer Instrumentenanordnung mit wenigstens einem durch die Roboteranordnung geführten Instrument (1 ; 101 ; 205; 901 ; 1 104, 1 105, 1 106) nach einem der Ansprüche 2 bis 12.

Instrumentenanordnung für ein Chirurgierobotersystem nach Anspruch 1 , mit wenigstens einem Instrument (1 ; 101 ; 205; 901 ; 1 104, 1 105, 1106) mit einem Instrumentenschaft (3; 103; 209; 904; 1107, 1 108, 1109), der zur teilweisen Einführung (11 10, 1 11 1 , 1 1 12) in einen Patienten vorgesehen ist;

einer Antriebsstranganordnung mit wenigstens einem Antriebsstrang (11 -18; 11 I-I I 8; 906-913) zur Aktuierung eines Freiheitsgrades des Instrumentenschaftes, insbesondere eines Endeffektors (208; 1 1 14);

einer modularen Antriebseinheit (4; 104; 212; 801 , 802, 803; 914) zur Aktuierung der Antriebsstranganordnung; und

einem Instrumentengehäuse mit

wenigstens einem Antriebsstrang-Gehäuseteil (2; 102; 206; 903), an dem wenigstens ein Teil der Antriebsstranganordnung angeordnet ist; und

wenigstens einem Antriebseinheit-Gehäuseteil (2; 102; 206; 902, 915) mit einem Hohlraum, der zur Aufnahme der Antriebseinheit eingerichtet ist, wobei

das Antriebseinheit-Gehäuseteil einen Verschluss (5; 105; 213; 916) zur sterilen Abdichtung einer Einführöffnung des Hohlraums sowie eine dynamische

Sterilbarriere (8; 19; 119; 21 1 ; 920) aufweist, die den Hohlraum steril abgrenzt und über die hinweg die Antriebsstranganordnung aktuierbar ist.

Instrumentenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsstrang-Gehäuseteil und das Antriebseinheit-Gehäuseteil lösbar (903, 902, 915) oder dauerhaft miteinander verbunden, insbesondere integral miteinander ausgebildet (2; 102; 206) sind.

Instrumentenanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei von dem Antriebsstrang-Gehäuseteil oder dem Antriebseinheit-Gehäuseteil zur

wahlweisen Verbindung mit dem anderen von dem Antriebsstrang-Gehäuseteil und dem Antriebseinheit-Gehäuseteil.

5. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4,

gekennzeichnet durch wenigstens zwei Antriebseinheiten (801 , 802, 803) und/oder Antriebseinheit-Gehäuseteile mit unterschiedlichen, insbesondere mechanischen, Kodierungen.

6. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Sterilbarriere lösbar (8; 211 ) oder dauerhaft (19; 1 19; 920) mit dem Antriebsstrang- und/oder Antriebseinheit- Gehäuseteil verbunden ist.

7. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6,

gekennzeichnet durch eine elektro-mechanische Schnittstelle (210) zur lösbaren Anbindung des Instrumentengehäuses, insbesondere des Antriebsstrang- Gehäuseteils, an die Roboteranordnung.

8. Instrumentenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

elektro-mechanische Schnittstelle mittels einer mechanischen Steckverbindung (216, 217) , insbesondere unter Durchdringung einer statischen Sterilbarriere (204), mit dem Instrumentengehäuse und/oder der Roboteranordnung verbunden ist.

9. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8,

gekennzeichnet durch ein, insbesondere spannendes, verrastendes und/oder verschlussfestes, Fixiermittel (6, 7; 106, 107; 917) zur Fixierung der

Antriebseinheit in dem Hohlraum.

10. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Einführöffnung auf einer dem

Instrumentenschaft ab- oder zugewandten Stirnseite oder einer seitlichen

Mantelfläche des Instrumentengehäuses angeordnet ist.

1 1. Instrumentenanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden

Ansprüche 2 bis 10, für ein Chirurgierobotersystem nach Anspruch 1 , mit wenigstens einem Instrument (1 ; 205; 901 ; 1104, 1105, 1106) mit einem

Instrumentenschaft (3; 209; 904; 1107, 1 108, 1 109), der zur teilweisen Einführung (1 110, 1 1 1 1 , 1 112) in einen Patienten vorgesehen ist;

einer Antriebsstranganordnung mit wenigstens einem Antriebsstrang (1 1-18; 906- 913) zur Aktuierung eines Freiheitsgrades des Instrumentenschaftes,

insbesondere eines Endeffektors (208; 1 114); und

einer, insbesondere modularen, Antriebseinheit (4; 212; 801 , 802, 803; 914) zur Aktuierung der Antriebsstranganordnung, wobei die Antriebseinheit lateral zu einer Längsachse des Instrumentenschaftes hin zu einer Anbindung des

Instrumentengehäuses an die Roboteranordnung versetzt ist.

12. Instrumentenanordnung nach Anspruch 1 1 , gekennzeichnet durch ein

Instrumentengehäuse, welches sich in lateraler Richtung zur Längsachse des Instrumentenschaftes hin verjüngt.

13. Verfahren zur Montage einer Instrumentenanordnung nach einem der

vorhergehenden Ansprüche 2 bis 12, mit den Schritten:

(S100) steriles Abdecken der Umgebung der Einführöffnung;

(S300) Einführen der Antriebseinheit in den Hohlraum des Antriebseinheit- Gehäuseteils; und

(S500) steriles Abdichten des Verschlusses.

14. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 13, zur Montage eines

Chirurgierobotersystems nach Anspruch 1 , mit den Schritten

(S10) steriles Verpacken der Roboteranordnung und/oder wenigstens einer Antriebseinheit der Instrumentenanordnung in einem Antriebseinheit-Gehäuseteil; (S20) Herstellen einer mechanischen Steckverbindung einer elektro- mechanischen Schnittstelle zwischen der Roboteranordnung und der

Instrumentenanordnung;

(S30) insbesondere durch die mechanische Steckverbindung geführtes,

Durchstoßen einer statischen Sterilbarriere der Roboteranordnung und/oder des Instrumentengehäuses; und

(S40) Fixieren der elektro-mechanischen Schnittstelle.

15. Chirurgierobotersystem mit einer Roboteranordnung mit wenigstens einem

Roboter und einer Instrumentenanordnung mit wenigstens einem Instrument nach Anspruch 16, welches, insbesondere lösbar, mit der Roboteranordnung gekoppelt ist.

16. Chirurgisches Instrument mit einem Endeffektor, einer sterilisierbaren

Antriebseinheit nach Anspruch 17 sowie einem Instrumentenschaft zur Aktuierung wenigstens eines Freiheitsgrads des Endeffektors durch die Antriebseinheit.

17. Sterilisierbare Antriebseinheit für ein chirurgisches Instrument nach Anspruch 16, mit einer Aktuatoranordnung mit wenigstens einem Aktuator (1 A, 1 B) zur

Aktuierung eines Freiheitsgrads eines Endeffektors des chirurgischen Instruments, einer Bauteilanordnung mit wenigstens einem elektronischen Bauteil,

insbesondere einem Positionserfassungsmittel (2A, 2B), und einem sterilisierbaren, insbesondere mehrteiligen, Gehäuse (3) mit einer Gehäusewand (3.4), wobei an der Gehäusewand und/oder zwischen der Bauteilanordnung und der

Aktuatoranordnung eine, insbesondere mehrlagige, thermische Isolierschicht (4; 4.1 , 4.2; 5) angeordnet ist.

18. Sterilisierbare Antriebseinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einer

Wärmeleitmittelanordnung mit wenigstens einem Wärmeleitmittel (6; 7; 8.2; 9.2; 10; 11 ; 12) mit einer, insbesondere lösbaren, Wärmeabgabefläche (6.1 ; 10.1 ; 12.1 ), welche auf einer der Aktuatoranordnung gegenüberliegenden Außenseite der Gehäusewand angeordnet ist.

19. Sterilisierbare Antriebseinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei

wenigstens ein schaltbares Wärmeleitmittel (7; 8.2; 9.2; 10; 11 ; 12) der

Wärmeleitmittelanordnung zwischen einem ersten, wärmeleitenderen und einem zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umschaltbar ist.

20. Sterilisierbare Antriebseinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei

wenigstens ein schaltbares Wärmeleitmittel der Wärmeleitmittelanordnung einen, insbesondere fluiddichten, Spalt (8.1 ; 9.1 ), insbesondere in der thermischen

Isolierschicht, und ein bewegliches Element (8.2; 9.2) zum wahlweisen

wärmeleitenden Überbrücken dieses Spaltes aufweist.

21. Sterilisierbare Antriebseinheit nach Anspruch 18 oder einem darauf

rückbezogenen Anspruch, wobei wenigstens ein Wärmeleitmittel der

Wärmeleitmittelanordnung eine Fluidpassage (1 1 ; 12) mit einem Arbeitsfluid, insbesondere ein Wärmerohr (12), aufweist.

22. Sterilisierbare Antriebseinheit nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einem Strömungsmittel zum wahlweisen aktiven Strömen und/oder Sperren des Arbeitsfluids.

23. Sterilisierbare Antriebseinheit nach Anspruch 19 oder einem darauf

rückbezogenen Anspruch, wobei wenigstens ein schaltbares Wärmeleitmittel wenigstens ein Peltierelement (10) aufweist.

24. Sterilisierbare Antriebseinheit nach Anspruch 18 oder einem darauf

rückbezogenen Anspruch, wobei wenigstens ein stationäres Wärmeleitmittel (6) der Wärmeleitmittelanordnung fest mit der Gehäusewand, insbesondere der Aktuatoranordnung, verbunden ist.

25. Sterilisierbare Antriebseinheit nach Anspruch 17 oder einem darauf

rückbezogenen Anspruch, wobei die thermische Isolierschicht (4; 4.1 , 4.2) die innere und/oder äußere Oberfläche der Gehäusewand, wenigstens im

Wesentlichen, vollständig abdeckt.

26. Sterilisierbare Antriebseinheit nach Anspruch 17 oder einem darauf

rückbezogenen Anspruch, wobei die Schnittstelle eine Hülle (100), welche wenigstens eine Durchtrittsöffnung (3.1 ) des Gehäuses fluiddicht abdeckt und einen diese Durchtrittsöffnung durchgreifenden Teil einer Abtriebsachse (1A, 1 B) der Aktuatoranordnung umhüllt, wobei insbesondere die Hülle durch eine

Bewegung dieses Teils elastisch deformiert wird, eine sterilisierbare

Radialdichtung und/oder eine sterilisierbare Axialdichtung aufweist.

27. Verfahren zum Sterilisieren einer Antriebseinheit nach Anspruch 17 oder einem darauf rückbezogenen Anspruch, insbesondere einer Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments nach Anspruch 16, insbesondere eines

Chirurgierobotersystems nach Anspruch 15, wobei eine äußere Oberfläche der

Antriebseinheit, insbesondere für eine vorgegebene Zeitdauer, mit erwärmtem Fluid, insbesondere Dampf oder Luft, beaufschlagt wird.

28. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens ein schaltbares Wärmeleitm ittel der Wärmeleitmittelanordnung während der Beaufschlagung mit erwärmtem Fluid in den zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet ist.

29. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 16 mit einer sterilisierbare

Antriebseinheit nach Anspruch 19 oder einem darauf rückbezogenen Anspruch, mit einem Umschaltmittel zum Umschalten wenigstens eines schaltbaren

Wärmeleitmittels der Wärmeleitmittelanordnung in den ersten, wärmeleitenderen Zustand, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur in einem Inneren des Gehäuses und/oder einer Arbeitsgröße der Aktuatoranordnung.

30. Instrumentenanordnung für ein Chirurgierobotersystem nach einem der Ansprüche 39 bis 45, mit wenigstens einem Instrument mit

einem Instrumentenschaft (7; 7', 7", 8; 8', 9), der zur teilweisen Einführung in einen Patienten vorgesehen ist,

einer Instrumentenschnittstelle zur Befestigung des Instruments an der

Roboteranordnung (1 ; 1 ', 2, 3), und

einer, insbesondere modularen, Antriebseinheit (4; 4', 4", 5, 6) zur Aktuierung von wenigstens einem Freiheitsgrad (φι , φ2, φβ) des Instrumentenschaftes,

insbesondere eines Endeffektors, die ein Antriebsteil mit wenigstens einem Antrieb und ein Elektronikteil mit wenigstens einem Steuer- und/oder

Kommunikationsmittel aufweist.

31. Instrumentenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass ein Elektronikteil und/oder ein Antriebsteil wenigstens einer Antriebseinheit modular ausgebildet ist und eine Schnittstelle (20.1 , 20.2) zur Verbindung miteinander, dem Instrumentenschaft und/oder der Roboteranordnung aufweist.

32. Instrumentenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch

gekennzeichnet, dass das Elektronikteil sterilisierbar ausgebildet oder wenigstens teilweise von einer sterilen Hülle (24) umgeben ist.

33. Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, gekennzeichnet durch eine modulare manuelle Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 36 bis 38 zum wahlweisen Ersetzen einer modularen Antriebseinheit (4') eines Instruments der Instrumentenanordnung des Chirurgierobotersystems.

34. Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch

gekennzeichnet, dass die Instrumentenschnittstelle zur Befestigung des

Instruments an der Roboteranordnung eine durch eine Antriebseinheit dieses Instruments lösbare Befestigungssperre aufweist.

35. Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Antriebseinheit einen elektrischen Energiespeicher zur, wenigstens temporären, autarken Energieversorgung der Antriebseinheit aufweist.

36. Manuelle Betätigungseinheit (30) für eine Instrumentenanordnung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch eine mechanische Antriebsschnittstelle zur Verbindung mit einer Antriebsstranganordnung (7.2) des Instruments, die einer mechanischen Antriebsschnittstelle der wahlweise zu ersetzenden Antriebseinheit (4') zur Verbindung mit dieser Antriebsstranganordnung entspricht.

37. Manuelle Betätigungseinheit nach dem vorhergehenden Anspruch,

gekennzeichnet durch eine Basis (30), die ein Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung an dem Instrument aufweist, und an der ein Handhebel (31 ) mit wenigstens einem Freiheitsgrad (φΊ , φ'2, cp'e) gelagert ist, dessen Aktuierung, insbesondere skaliert, auf die mechanische Antriebsschnittstelle der

Betätigungseinheit übertragen wird.

38. Manuelle Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 36 bis 37, dadurch

gekennzeichnet, dass durch die Betätigungseinheit und die Antriebseinheit, insbesondere wahlweise, unterschiedliche Freiheitsgrade des Instruments, insbesondere eine unterschiedliche Anzahl Freiheitsgrade, aktuierbar sind.

39. Chirurgierobotersystem mit:

einer Roboteranordnung mit wenigstens einem Roboter (1 ; 1 ', 2, 3); und einer Instrumentenanordnung nach einem der Ansprüche 30 bis 35.

40. Chirurgierobotersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen ersten Kommunikationskanal und wenigstens einen weiteren

Kommunikationskanal zwischen der Roboteranordnung und wenigstens einem Instrument der Instrumentenanordnung.

41. Chirurgierobotersystem nach einem der Ansprüche 39 bis 40, gekennzeichnet durch eine sterile Kabelverbindung, eine Schnittstellenverbindung oder ein kabelloses Energie- und/oder Signalübertragungsmittel zur Energie- und/oder Signalübertragung zwischen der Roboteranordnung und der

Instrumentenanordnung.

42. Chirurgierobotersystem nach einem der Ansprüche 39 bis 41 , gekennzeichnet durch ein Instrumentenmagazin (40) zum wahlweisen Speichern von wenigstens einem von wenigstens zwei Instrumenten der Instrumentenanordnung.

43. Chirurgierobotersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen Antriebseinheits-Manipulator (50) zum wahlweisen Bestücken verschiedener Instrumente der Instrumentenanordnung mit einer modularen Antriebseinheit.

44. Chirurgierobotersystem nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch

gekennzeichnet, dass das Instrumentenmagazin, die Instrumentenanordnung und/oder die Roboteranordnung ein Kommunikationsmittel zur Kommunikation zwischen wenigstens zwei von dem Instrumentenmagazin, der

Instrumentenanordnung und der Roboteranordnung, insbesondere zwischen Instrumentenmagazin und Instrumentenanordnung, aufweisen.

45. Chirurgierobotersystem nach einem der Ansprüche 39 bis 44, gekennzeichnet durch ein Anzeigemittel zum Anzeigen eines Status eines Instruments der Instrumentenanordnung, insbesondere eines Wechselstatus und/oder

Betriebsstatus.

46. Verfahren zum, insbesondere wahlweisen, Bestücken einer Roboteranordnung eines Chirurgierobotersystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem Instrument der Instrumentenanordnung des

Chirurgierobotersystems.

47. Verfahren zum, insbesondere wahlweisen, Bestücken wenigstens eines,

insbesondere robotergeführten und/oder in einem Instrumentenmagazin gespeichertes, Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Antriebseinheit.