CN115551437A - 机器人臂与外科手术探针的集成 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供了用于将探针耦合到器械设备操纵器(例如,机器人臂)的改进的方法和装置。在一些实施例中,可以由手持件承载的探针被配置成耦合到机器人臂的设备操纵器的端部。可以提供一种传动装置,该传动装置被配置成耦合到探针并且还耦合到器械设备操纵器。该传动装置可被配置成接收来自器械设备操纵器的运动输入,并将运动输入变换成探针的运动。该传动装置可以提供改进的探针的移动。通过减少手持件和探针上的部件数量,手持件和探针可以作为无菌的、一次性使用的消耗品设备提供,并且传动装置可以重复使用。

Description

机器人臂与外科手术探针的集成
相关申请
本申请要求享有2020年7月27日提交的第16/940,085号美国专利申请和2020年6月26日提交的第63/044,914号美国临时申请的优先权,这两个美国申请的公开内容据此通过引用以其整体并入。
本申请的主题与2015年9月4日提交的、2016年3月10日以WO 2016/037137公布的第PCT/US2015/048695号国际申请和2020年3月9日提交的、2020年9月10日以WO 2020/181290公布的题为“ROBOTIC ARMS AND METHODS FOR TISSUE RESECTION AND IMAGING”的第PCT/US2020/021756号国际申请相关,这两个申请的全部内容通过引用并入本文。
背景
本公开的领域涉及用能量处理组织,并且更具体地涉及在这种处理中使用的外科手术工具。进行这样的处理的现有方法利用可手动控制的或者在某些情况下附接到器械设备操纵器(例如机器人臂)的一个或更多个器械。
与本公开有关的工作表明,至少一些现有的处理设备不太理想地适合于与机器人臂耦合。外科手术系统中使用的机器人臂通常在臂的端部上有电机。由于这些电机在臂的端部上,所以它们的尺寸和性能特点受到了一定的限制。此外,至少一些现有的外科手术器械不太适合放置在机器人臂上。例如,至少一些现有的器械可能具有现有的机器人臂不容易满足的性能要求。
鉴于上述内容,需要能够容易地耦合到机器人臂并提供改进性能的器械。
这些缺点中的至少一些将通过本公开得到改善。
概述
本公开的实施例提供了用于将探针耦合到器械设备操纵器(例如,机器人臂)的改进的方法和装置。在一些实施例中,可以由手持件(handpiece)携带的探针被配置成耦合到机器人臂的设备操纵器的端部。可以提供一种传动装置(transmission),该传动装置被配置成耦合到探针并且还耦合到器械设备操纵器。该传动装置可以被配置成接收来自器械设备操纵器的运动输入,并将该运动输入变换为探针的运动。该传动装置可以提供改进的探针移动。在一些实施例中,该传动装置可使探针线性地、旋转地移动,并可使探针根据预定的处理计划振荡。在一些实施例中,该传动装置被配置成可重复使用,并且手持件和处理探针被配置为消耗品。通过减少手持件和探针上的部件的数量,手持件和探针可以作为无菌的、一次性使用的消耗品设备提供,而传动装置可重复使用。
通过引用并入
在本文中提到和确认的所有专利、申请和公布特此通过引入以其整体并入,并且即使在本申请的其他地方被提到也应被考虑为通过引入被完全并入。
附图简述
通过参考阐述说明性实施例的下面的详细描述和附图将获得本公开的特征、优点和原理的更好理解,其中:
图1示出了根据一些实施例的用于在患者体内执行组织切除的系统的前视图;
图2示意性地示出了根据一些实施例的用于在患者体内执行组织切除的系统;
图3A和图3B示出了根据一些实施例的用于支撑一个或更多个机器人臂的公共基座或底座的透视图;
图4A和图4B分别示出了根据一些实施例的用于在患者体内执行组织切除的包括移动基座的系统的透视图和侧视图;
图5A和图5B示出了根据一些实施例的处理探针和第一机器人臂之间的耦合的顶视图,其中图5A示出了去耦的处理探针和第一机器人臂,以及图5B示出了耦合的处理探针和第一机器人臂;
图6A示意性地示出了根据一些实施例的具有5个联接装置和电气端口的器械设备操纵器的示例性端部;
图6B示意性地示出了根据一些实施例的用于通过直角轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统;
图6C示意性地示出了根据一些实施例的用于通过直角传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统;
图7A示意性地示出了根据一些实施例的用于通过平行轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统;
图7B示意性地示出了根据一些实施例的用于通过平行轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统;
图8示意性地示出了根据一些实施例的用于通过直角轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的、具有电动检查镜(motorized scope)的系统;
图9示意性地示出了根据一些实施例的用于通过平行轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的、具有电动检查镜的系统;
图10示意性地示出了根据一些实施例的用于通过直角轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统,提供了将耦合到外科手术器械的2个旋转电机;
图11示意性地示出了根据一些实施例的用于通过平行轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统,提供了耦合到外科手术器械的2个旋转电机;
图12示意性地示出了根据一些实施例的用于通过直角轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统,提供了耦合到外科手术器械和电动检查镜的2个旋转电机;
图13示意性地示出了根据一些实施例的用于通过平行轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统,提供了耦合到带有电动检查镜的外科手术器械的2个旋转电机;
图14示意性地示出了根据一些实施例的用于将手持件耦合到提供2个旋转电机的器械电机驱动器的系统;
图15示意性地示出了根据一些实施例的用于将手持件耦合到器械电机驱动器的系统,提供了2个旋转电机,该2个旋转电机提供快速电机方向切换;
图16示意性地示出了根据一些实施例的用于通过平行轴传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器的系统,提供了2个旋转电机;
图17示意性地示出了根据一些实施例的用于将手持件与两个器械设备操纵器和被驱动的检查镜耦合的系统;
图18示意性地示出了根据一些实施例的用于利用直角轴传动装置将手持件与两个器械设备操纵器和由一个器械设备操纵器致动的检查镜耦合的系统;
图19示意性地示出了根据一些实施例的用于利用直角传动装置将手持件与两个器械设备操纵器耦合的系统,该直角传动装置耦合到用于控制手持件的一个器械设备操纵器和用于控制第二处理探针的第二器械设备操纵器;
图20示意性地示出了根据一些实施例的用于将手持件与两个器械设备操纵器耦合的系统,其中一个器械设备操纵器利用直角传动装置耦合到手持件,以及另一个器械设备操纵器耦合到成像探针;
图21示意性地示出了根据一些实施例的用于通过直角传动装置将手持件耦合到器械设备操纵器以及将成像探针耦合到另一器械设备操纵器的系统;和
图22示意性地示出了根据一些实施例的将手持件和成像探针耦合到三个器械设备操纵器。
详细描述
下面的详细描述提供了根据本文公开的实施例在本公开中描述的发明的特征和优点的更好理解。尽管详细描述包括许多特定实施例,但这些仅作为示例被提供,且不应被解释为限制本文公开的发明的范围。
本公开的实施例提供了用于执行组织诊断过程或处理(例如组织切除(例如前列腺组织切除))的改进的方法和装置。本文公开的方法和装置非常适合于许多类型的外科手术过程,并且可以合并到许多现有系统和方法中。虽然本公开中的器械的一些实施例是针对对前列腺的经尿道处理,但是本公开的一些方面也可以结合用于处理和改变(modify)其他组织和相关器官(例如,但不限于,脑、心脏、肺、肠、眼、皮肤、肾、肝、胰腺、胃、子宫、卵巢、睾丸、膀胱、耳、鼻、口、软组织(例如骨髓、脂肪组织、肌肉、腺和粘膜组织、脊髓和神经组织、软骨)、硬生物组织(例如牙齿、骨骼)以及体腔和通道(例如鼻窦、输尿管、结肠、食道、肺通道、血管和喉咙))的器械进行使用。本文公开的设备可以通过现有体腔被插入,或者通过在身体组织中产生的开口被插入。
本公开的方法和装置非常适合于用能量源处理多种类型的组织。例如,组织可以包括软组织(例如腺组织或包膜组织)或硬组织(例如骨)或堵塞物(例如肾结石)。能量源可以包括以下中的一个或更多个:激光束、水射流、电极、超声波、高强度聚焦超声波、机械振动、射频(RF)能量、超声换能器、微波能量、空化能量(cavitating energy)(例如空化水射流或超声空化)、辐射(例如来自放射性同位素的电离辐射)或来自电离电极的离子能量或来自等离子体电极的等离子体能量。例如,当前公开的方法和装置非常适合于执行碎石术以打碎肾结石。当前公开的方法和装置非常适合于用辐射(例如在处理探针上的放射性同位素)进行处理。例如,为了对癌症的处理,放射处理可以在探针上被提供,并用探针移除,或者从处理探针被植入。
本公开的方法和装置非常适合于将处理探针附接到机器人臂上以用于诊断或处理过程。例如,机器人臂可以耦合到合适的处理探针以处理和/或移除肾结石,例如通过执行冲击波碎石术、膀胱镜检查和输尿管镜检、经皮肾穿刺取石术或用于处理和/或移除肾结石的其他处理方法。类似地,所公开的方法和装置非常适合于将处理探针附接到机器人臂上以用于诊断、处理、和/或移除癌症。例如,本公开的方法和装置非常适合用于超化疗(hyperchemo)靶向辐射、选择性组织移除、消融材料植入、或用于诊断、处理、或移除癌症的其他合适技术。在某些情况下,机器人臂可用于通过合适的能量输送探针,例如RF、激光、超声波能量、水射流、微波能量、空化能量、或其他形式的能量,来执行烧灼或凝固。这些过程可以在有或没有同时图像引导的情况下执行。例如,机器人臂可以遵循与用于切除的机器人臂相同或相似的路径。由于机器人臂的位置、定向、和路径可以被跟踪、存储、和重复,因此机器人臂的后续过程没有图像引导。例如,能量源可以在(例如用水射流进行)组织切除过程之后或期间提供组织止血处理。组织止血处理可以在没有图像引导的情况下执行,因为机器人臂的控制器已经确定了切除腔并且可以通过遵循切除腔的轮廓来施加止血处理。止血处理可以在水射流切除发生时被执行,例如通过遵循在水射流探针后面的联接探针(linked probe)执行,或者可以在组织切除过程完成后执行。
在一些实施例中,一种图像引导的处理系统包括处理探针和成像探针。成像探针可以被配置成在处理探针执行许多适当处理(诸如组织收集、消融、烧灼、止血、或切除目标组织)中的任何一种适当处理之前、期间、和/或之后提供目标部位的图像。处理探针和成像探针各自可以在一个或更多个计算设备的控制下被耦合到机器人臂(在本文也被称为器械设备操纵器),以便实现一个或两个臂的更精确地控制的移动,并提高使用处理系统进行的处理的安全性和效率。处理探针和成像探针可以替代地处于从操纵杆、GUI、或其他形式的手动控制器接收的信号的控制,或也可以在从操纵杆、GUI、或其他形式的手动控制器接收的信号的控制下。处理探针和成像探针可以耦合到单个器械设备操纵器,或者各自可以耦合到单独的器械设备操纵器。
机器人臂可以用多种方式被配置。与本公开相关的工作表明,经直肠超声(TRUS)探针可以在机器人臂上施加力。在一些实施例中,该力与来自患者的对抗探针的力相关。在一些实施例中,该力与为了改善成像的目的而由执业外科医生抵靠组织移动探针以及移动组织所引起的力或相对于预期处理的组织位置有关。探针的长度可以导致在机器人臂上的相对应的扭矩。
本发明人已经进行了实验来确定从TRUS探针可以施加到机器人臂上的力的量。例如,该力可以在患者体外的电机底座上被测量。该力的范围可以从0到大约5千克(0-49牛顿),这取决于探针和患者的外科手术放置。在一些实施例中,从臂到与前列腺的接触点的距离对应于在臂上的扭矩的量。
根据本文公开的一些实施例,器械定位可以具有三类运动控制和能力。这三类运动大体包括:1)用于移动、储备(storage)和准备外科手术的粗略运动能力,2)用于使探针与患者对准并将探针插入患者体内的中间移动能力,以及3)对应于准确外科手术的位置容差的精细移动能力。
例如,粗略运动能力允许在操作台(table)下方和相邻于操作台以及在患者定位期间储备。
例如当系统为患者进入做好准备并被定位时,中间运动允许器械相对于在外科手术支撑结构(例如手术室(“OR”)操作台)上的患者进行定位。TRUS探针或任何合适的外科侵入式探针的典型位置范围具有用于插入患者体内的自由运动,该自由运动可以用X,Y,Z坐标系来描述。利用适当的坐标参考系,患者的腔的入口可以对应于在X,Y,Z坐标系中的0,0,0的值。坐标参考还可以包括X’,Y’,Z’的角坐标参考。腔的入口可以包括患者的肛门。当肛门入口为0,0,0,以及探针与患者轴线共线时,中间运动可包括+/-2至15cm的X运动容差、+/-2至15cm的Y运动容差、以及+/-2至30cm的Z运动容差。在一些实施例中,X和Y运动对应于探针沿着X和Y坐标参考的平移。Z轴线位置对应于沿着腔的轴线的移动,并且可以对应于探针沿着身体腔的推进和缩回,例如进入和离开患者的平移移动。在有X’,Y’,Z’的角度调整的情况下,角位置能力可以包括相对于患者的自然轴线的X’的+/-0至30度、Y’的+/-0至30度、Z’的+/-0至30度。与本公开相关的工作表明,具有这些角度能力的探针可以由用户操纵以插入患者体内。
在一些实施例中,精细移动能力和容差对应于例如在组织切除和成像期间在探针被定位于患者体内的情况下机器人探针和臂的配置。当该系统与为了诊断和处理而被定位的器械一起使用时,本文所述的传感器和控件可以被配置成防止组织损伤,并且还定位处理探针和成像探针以获得可靠的图像,例如最佳图像,以及处理探针和成像探针可以被精确地定位并对抗组织压力牢固地被保持就位。X,Y,Z参考系可以以腔入口为中心处于0,0,0(并且探针与患者轴线共线)。在一些实施例中,X运动容差为+/-0至5cm;Y运动容差为+/-0至5cm;以及Z运动容差为+/-0至15cm。X和Y运动通常对应于探针的平移,以及Z轴线对应于探针进入和离开患者的推进和缩回。X’,Y’,Z’的相对应的角度调整范围是相对于患者的自然轴线(例如相对于患者的中线,且Z轴线沿着患者的中线延伸)的X’的+/-0到10度、Y’的+/-0到10度、和Z’的+/-0到15度。虽然上述值表示运动范围,但是机器人臂和外科手术探针可以为探针的固定位置配置提供更严格的容差。例如,当探针预期被保持在固定位置时,旋转容差可以将X’,Y’,Z’中的一个或更多个维持在+/-5°容差或更小的容差(例如+/-3°)内。关于平移移动,例如对于X,Y,Z轴线中的一个或更多个,手动设置定位可以被维持到5mm或更小、3mm或更小、或2mm或更小的位置容差。在一些实施例中,对于X,Y,Z和X’,Y’,Z’中的每一个,这些容差被维持。在一些实施例中,探针被手动地设置,并且平移和旋转容差被维持到上述值内,这可以提高组织处理和相关成像的准确度。例如,这些容差可以对应于其上安装有探针的臂的最大结构松弛或载荷。
探针可以用多种方式被操纵和插入患者体内。例如,探针可以被手动地操纵,以及机器人臂被移动为与探针对准并耦合到探针,探针当被用户释放时维持上述容差,并且臂随后支撑患者和探针的满载。臂可以手动地或用至少一些自动操作(其中传感器和引导电路用于使臂与由用户保持的探针对准)与探针对准。臂可以包括以6个自由度接合探针的耦合结构,使得在臂上的耦合结构可以与在探针上的耦合结构精确地对准。响应于检测到对准,耦合结构可以随后彼此接合和耦合。在一些实施例中,传感器被设置在臂或探针中的一个或更多个上以检测在臂和探针之间的对准,并且耦合结构响应于检测到的对准而被接合。机器人臂可以包括耦合到处理器的联接装置(linkage),其中处理器控制臂的移动,并使臂与由用户保持的探针对准。
在一些实施例中,尿道探针具有与TRUS探针相似的尺寸、运动和容差能力。
在一些实施例中,探针包括在从大约250克到1500克的范围内的质量,以及臂维持本文描述的容差,且探针包括在该范围内的质量。
如本文描述的机器人臂可以改善在处理探针和成像探针之间的对准,成像探针可以包括成像TRUS探针的矢状平面。例如,处理探针可以沿着成像探针的矢状平面基本上共面地被对准。这个共面性可以提供处理探针和成像探针的清晰成像和坐标对准。在一些实施例中,这个共面性的容差与处理探针的宽度和成像平面能力的宽度(例如用超声波束形成而捕获的图像的宽度)的组合有关。TRUS对处理探针的相对定位可以基本上是平行的,并且在角度容差内被对准。对准可以在从+/-0度(平行)到大约30度的范围内。在一些实施例中,处理探针和TRUS探针的细长轴线在基本上共面的配置中被对准,在探针之间的间隔距离沿着成像探针和处理探针的长度变化。例如,处理探针的远侧顶端可以离TRUS探针更远,而近侧端更接近TRUS探针,其中这两个探针相对于彼此倾斜,但是基本上是共面的。在这两个探针之间的倾斜可以与每个独特的人的自然孔口的组织约束相关。在自然可用的孔口的入口之间的距离可以例如在从大约5cm到大约25cm间隔的范围内变化。
在一些实施例中,成像探针和处理探针对准,使得处理探针在成像探针的视野内。在一些实施例中,对准被配置成将处理探针维持在成像探针的视野内。在一些实施例中,处理探针被配置成移动到一个位置,并且成像探针被配置成将处理探针维持在视野内。
图1示出了用于在患者体内执行组织切除的系统400的示例性实施例。系统400可以包括处理探针450和成像探针460。处理探针450可以耦合到第一臂442,以及成像探针460耦合到第二臂444。第一臂442和第二臂444中的一者或两者可包括机器人臂,在本文也称为器械设备操纵器,其移动可由与臂可操作地耦合的一个或更多个计算设备控制。处理探针450可以包括用于执行任何合适的诊断或处理过程的设备,并且可以包括对患者体内的目标部位的组织进行切除、收集、消融、烧灼、或这些或其他处理的组合。处理探针450可以被配置为将足以移除目标组织的能量从处理探针450输送到目标组织。例如,处理探针450可以包括电外科消融设备、激光消融设备、经尿道针消融设备、水射流消融设备或它们的任何组合。成像探针460可以被配置为将足以对目标组织成像的能量从成像探针460输送到目标组织。例如,成像探针460可以包括超声探针、磁共振探针、内窥镜或荧光透视探针。第一臂442和第二臂444可以被配置成是独立地可调整的、根据固定关系可调整的、根据用户选择的关系可调整的、独立地可锁定的或同时可锁定的或它们的任何组合。第一臂442和第二臂444可以具有多个自由度(例如六个自由度),以分别操纵处理探针450和成像探针460。处理系统400可以用于在患者的器官(例如患者的前列腺)中执行组织切除。患者可以被定位于患者支撑件449(例如床、操作台、椅子或平台)上。处理探针450可以沿着与处理探针的细长轴线451重合的进入轴线插入患者的目标部位内。例如,处理探针450可以被配置用于插入患者的尿道内,以便将处理探针的能量输送区域定位在患者的前列腺内。成像探针460可以沿着与成像探针的细长轴线461重合的进入轴线向患者体内插入在目标部位处或在相邻于患者的目标部位的部位处。例如,成像探针460可以包括被配置为插入患者的直肠内以观察患者的前列腺和周围组织的经直肠超声(TRUS)探针。如图1所示,第一臂442和第二臂444可以用无菌帷帘(sterile drapes)覆盖以提供无菌操作环境,保持机器人臂干净,并降低损坏机器人臂的风险。关于适合于并入如本文公开的实施例的系统400的各种部件的另外的细节可以在第7,882,841号美国专利、第8,814,921号美国专利、第9,364,251号美国专利和公开号为WO2013/130895的PCT中找到,这些文件的全部公开内容通过引用被并入本文。
图2示意性地示出了用于在患者体内执行组织切除的系统400的示例性实施例。系统400包括处理探针450,并且可以可选地包括成像探针460。处理探针450耦合到控制台420和联接装置430。联接装置430可以包括机器人臂442的一个或更多个部件。成像探针460耦合到成像控制台490。例如,成像探针可以耦合到第二机器人臂444。患者处理探针450和成像探针460可以耦合到公共基座440。用患者支撑件449支撑患者。处理探针450用第一臂442耦合到基座440。成像探针460用第二臂444耦合到基座440。如在本文更详细描述的,第一臂442和第二臂444中的一个或两个可以包括机器人臂,机器人臂的移动可以由与臂可操作地耦合的一个或更多个计算设备控制。
虽然参考的是公共基座,但是机器人臂可以耦合到床轨(bed trail)、控制台或支撑机器人臂的基座的任何合适的支撑结构。
在一些实施例中,系统400包括耦合到处理器423的用户输入设备496,以用于用户操纵在机器人臂上的外科手术器械。用户输入设备496可以位于任何合适的地方中,例如在控制台上、在机器人臂上、在移动基座上,以及可以有与系统400结合来使用的一个、两个、三个、四个或更多个用户输入设备以提供输入的冗余途径、唯一输入命令或组合。在一些实施例中,用户输入设备包括控制器以响应于用户输入设备的机械移动而在有移动的情况下移动处理探针或成像探针的端部。探针的端部可以显示在显示器425上,并且用户可以操纵探针的端部。例如,用户输入设备可以包括6自由度输入控制器,在6自由度输入控制器中用户能够以6个自由度移动输入设备,以及探针的远侧端响应于控制器的移动而移动。在一些实施例中,6个自由度包括三个平移自由度和三个旋转自由度。处理器可以例如被配置有用于使探针控制在利用能量源的自动图像引导处理和以用户输入设备的用户移动利用能量源的处理之间切换的指令。
患者被放置在患者支撑件449上,使得处理探针450和超声探针460可以被插入患者体内。患者可以以许多体位(例如俯卧、仰卧、直立或倾斜)中的一个或更多个体位来放置。在一些实施例中,患者被置于截石位上,并且例如箍筋(stirrups)可以被使用。在一些实施例中,处理探针450在患者的第一侧上在第一方向上插入患者体内,以及成像探针在患者的第二侧上在第二方向上插入患者体内。例如,处理探针可以从患者的前侧插入患者的尿道内,并且成像探针可以从患者的后侧经直肠插入患者的肠内。处理探针和成像探针可以被放置在患者体内,其中尿道组织、尿道壁组织、前列腺组织、肠组织或肠壁组织中的一个或更多个在处理探针和成像探针之间延伸。
处理探针450和成像探针460可以以许多方式中的一种或更多种插入患者体内。在插入期间,第一臂和第二臂中的每一个可以包括基本上解锁的配置,使得处理探针或成像探针可以很好地旋转和平移,以便将探针插入患者体内。当探针插入到期望位置时,臂可以被锁定。在锁定配置中,探针可以以许多方式中的一种或更多种相对于彼此被定向(例如平行、偏斜、水平、倾斜或不平行)。为了将成像探针的图像数据映射到处理探针坐标参考,如本文所述的利用角度传感器确定探针的定向可能是有帮助的。使组织图像数据被映射到处理探针坐标参考空间可以允许由操作者(例如医生)对为了处理而被识别的组织进行准确的瞄准和处理。
在一些实施例中,处理探针450耦合到成像探针460,以便基于来自成像探针460的图像来与探针450对准。如所示,可以用公共基座440实现耦合。可替代地或组合地,处理探针和/或成像探针可以包括磁体以保持探针通过患者的组织对准。在一些实施例中,第一臂442是可移动和可锁定的臂,使得处理探针450可以被定位于在患者体内的期望位置上。当探针450已经被定位于患者的期望位置上时,第一臂442可以用臂锁427锁定。成像探针可以用第二臂444耦合到基座440,当处理探针被锁定就位时,第二臂444可以被用来调整成像探针的对准。例如,第二臂444可以包括在成像系统或控制台和用户界面的控制下的可锁定和可移动的臂。可移动臂444可以是可微致动的,使得成像探针460可以相对于处理探针450以例如1毫米左右的小移动进行调整。
在一些实施例中,处理探针450和成像探针460耦合到角度传感器,使得处理可以基于成像探针460和处理探针450的对准进行控制。第一角度传感器495可以用支撑件438耦合到处理探针450。第二角度传感器497可以耦合到成像探针460。角度传感器可以包括许多类型的角度传感器中的一种或更多种。例如,角度传感器可以包括测角计、加速度计及它们的组合。在一些实施例中,第一角度传感器495包括三维加速度计以确定处理探针450在三个维度上的定向。在一些实施例中,第二角度传感器497包括三维加速度计以确定成像探针460在三个维度上的定向。可替代地或组合地,第一角度传感器495可以包括测角计以确定处理探针450沿着处理探针的细长轴线451的角度。第二角度传感器497可以包括测角计以确定成像探针460沿着成像探针460的细长轴线461的角度。第一角度传感器495耦合到处理控制台420的控制器424。成像探针的第二角度传感器497耦合到成像控制台490的处理器492。可替代地或组合地,第二角度传感器497可以耦合到处理控制台420的控制器424。
控制台420包括耦合到在用于控制处理探针450的部件中的处理器系统的显示器425。控制台420包括具有存储器421的处理器423。通信电路422耦合到处理器423和控制器422。通信电路422经由成像控制台的通信电路494耦合到成像控制台490。控制台420的臂锁427可以耦合到第一臂442以锁定第一臂422或允许第一臂422自由地可移动以将探针450插入患者体内。
可选地,控制台420可以包括内窥镜426的部件,内窥镜426耦合到处理探针450的锚24。内窥镜426可以包括控制台420的和内窥镜与探针450一起可插入以处理患者的部件。
可选地,控制台420可以包括与处理探针450可操作地耦合的一个或更多个模块以控制利用处理探针进行的处理的方面。例如,控制台420可以包括以下中的一个或更多个:向处理探针提供能量的能量源22、实现被用于将处理探针锚定在目标处理部位处的气囊的膨胀的气囊膨胀控件26、控制探针的输注(infusion)和冲洗的输注/冲洗控件28、控制由探针进行的抽吸的抽吸控件30、控制对目标处理部位(例如前列腺)的吹入(insufflation)的吹入控件32、或者向处理探针提供光能的光源33(例如红外光、可见光或紫外光的源)。
处理器、控制器和控制电子器件和电路可以包括许多合适的部件中的一个或更多个,例如一个或更多个处理器、一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)以及一个或更多个存储器存储设备。在一些实施例中,控制电子器件控制图形用户界面(在下文中的“GUI”)的控制面板以根据用户指定的处理参数提供手术前计划以及提供用户对外科手术过程的控制。
处理探针450可包括锚24。当能量用探针450被输送到能量输送区域20时,锚24可以锚定探针450的远侧端。探针450可以包括喷嘴200。
处理探针450可以用联接装置430耦合到第一臂442。联接装置430可以包括例如基于患者的图像将能量输送区域20移动到患者的期望目标位置的部件。联接装置430可以包括第一部分432、第二部分434和第三部分436。第一部分432可以包括基本上固定的锚定部分。基本上固定的锚定部分432可以固定到支撑件438。支撑件438可以包括联接装置430的参考框架。支撑件438可以包括刚性底盘或框架或壳体以将第一臂442刚性地和牢固地耦合到处理探针450。第一部分432可以保持基本上固定,而第二部分434和第三部分436可以移动以将能量从探针450引导到患者。第一部分432可以固定到离锚24基本上恒定的距离437。在锚24和联接装置的固定的第一部分432之间的基本上固定的距离437允许处理被准确地放置。第一部分432可以包括线性致动器以沿着处理探针450的细长轴线451将在能量输送区域20中的高压喷嘴200准确地定位在期望的轴向定位处。
处理探针450的细长轴线451总体上在探针450在联接装置430附近的近侧部分到使锚24附接到其的远侧端之间延伸。第三部分436可以控制围绕细长轴线451的旋转角度453。在对患者的处理期间,在能量输送区域20和联接装置的第一部分432之间的距离439可以相对于锚24而变化。距离439可以响应于计算机控制以方式418调整以沿着以锚24为基准的处理探针的细长轴线451设置目标位置。联接装置的第一部分保持固定,而第二部分434沿着轴线451调整能量输送区域20的定位。联接装置436的第三部分响应于控制器424而调整围绕轴线的角度453,使得在处理的角度下沿着轴线的距离可以相对于锚24非常准确地被控制。探针450可以包括刚性构件,例如在支撑件438和锚24之间延伸的针(spine),使得从联接装置430到锚24的距离在处理期间保持基本上恒定。如本文所述,处理探针450耦合到处理部件以允许用一种或更多种形式的能量(例如来自射流的机械能、来自电极的电能或来自光源(例如激光源)的光能)进行处理。光源可以包括红外光、可见光或紫外光。能量输送区域20可以在联接装置430的控制下移动,以便将预期形式的能量输送到患者的目标组织。
成像控制台490可以包括存储器493、通信电路494和处理器492。在相对应的电路中的处理器492耦合到成像探针460。臂控制器491耦合到臂444以精确地定位成像探针460。成像控制台还可以包括显示器495-1。
为了便于在对患者的处理期间对处理探针和/或成像探针的精确控制,处理探针和成像探针中的每一个可以耦合到机器人的、计算机可控的臂。例如,参考图2中所示的系统400,耦合到处理探针450的第一臂442和耦合到成像探针460的第二臂444中的一者或两者可以包括机器人的、计算机可控的臂。机器人臂可以与被配置成控制机器人臂的移动的一个或更多个计算设备可操作地耦合。例如,第一机器人臂442可以与控制台420的处理器423可操作地耦合,或者第二机器人臂444可以与成像控制台490的处理器492和/或控制台420的处理器423可操作地耦合。一个或更多个计算设备(例如处理器423和492)可以包括用于控制一个或更多个机器人臂的移动的计算机可执行指令。第一机器人臂和第二机器人臂在构造和功能方面可以是基本上相似的,或者它们可以是不同的以适应用于控制处理探针与成像探针的移动的特定功能需求。
机器人臂中的任一个或两者可以包括6个或7个或更多个接头以允许臂在计算机控制下移动。合适的机器人臂是在市场上从多个制造商(例如RoboDK公司、Kinova公司和多个其他制造商)可购得的。
可操作地耦合到第一机器人臂和第二机器人臂的一个或更多个计算设备可以被配置成自动控制处理探针和/或成像探针的移动。例如,机器人臂可以被配置成根据一个或更多个预先编程的参数在对患者的处理期间自动调整处理探针和/或成像探针的定位和/或定向。机器人臂可以被配置成沿着预先计划或编程的处理或扫描轮廓自动移动处理探针和/或成像探针,该预先计划或编程的处理或扫描轮廓可以存储在一个或更多个计算设备的存储器中。可替代地或附加地,对机器人臂的自动调整,一个或更多个计算设备可以被配置为响应于(例如通过处理装置的图形用户界面的)用户输入来控制处理探针和/或成像探针的移动。可替代地或附加地,对机器人臂的自动调整,一个或更多个计算设备可以被配置为响应于实时定位信息,例如响应于在由成像探针或其他成像源捕获的一个或更多个图像中识别的解剖结构(处理探针和/或成像探针的可允许运动范围可以从该解剖结构被建立)和/或来自耦合到探针和/或机器人臂的一个或更多个传感器的处理探针和/或成像探针的定位信息,控制处理探针和/或成像探针的移动。
图3A和图3B示出了用于支撑如本文公开的图像引导的处理系统的一个或更多个机器人臂的公共基座或底座440的示例性实施例。图3A示出了包括一个或更多个轨道(rails)452的患者支撑件449。患者支撑件449可以包括外科手术操作台或平台。与处理探针或成像探针中的一个或更多个相关联的一个或更多个机器人臂可以被安装到轨道452上,使得轨道起公共基座440的作用。图3B示出了公共基座440包括落地支撑件454,落地支撑件454被配置成耦合到连接到处理探针的第一机器人臂和/或连接到成像探针的第二机器人臂。落地支撑件454可以在处理过程期间被定位于患者的腿之间。
图4A和图4B示出了如本文所述的包括移动基座470的处理系统400的示例性实施例。图4A是处理系统400的前视图,以及图4B是处理系统400的侧视图。处理系统400包括耦合到第一机器人臂442的处理探针450和耦合到第二机器人臂444的成像探针460。第一机器人臂442和第二机器人臂444每个包括近侧端和远侧端,远侧端分别耦合到处理探针450和成像探针460,以及近侧端耦合到包括移动基座470的公共基座440。第一机器人臂442可以包括耦合到处理探针450的第一臂耦合结构504,以及第二机器人臂444可以包括耦合到成像探针460的第二臂耦合结构505。处理探针450可以经由附接设备500耦合到第一机器人臂442的远侧端,附接设备500可以包括被配置为实现如本文所述的处理探针的移动(例如旋转、平移、俯仰等)的联接装置。处理探针450到第一机器人臂442的耦合可以是固定的、可释放的或用户可调整的。类似地,成像探针460到第二机器人臂444的耦合可以是固定的、可释放的或用户可调整的。
第一机器人臂442可以在一个或更多个第一臂接头443处铰接。成像臂444可以在一个或更多个第二臂接头445处铰接。每个臂接头443或445可以与计算机可控制的致动器(例如步进电机)可操作地耦合以实现在接头处的移动。每个臂接头443或445可包括多种运动接头中的一种,所述多种运动接头包括但不限于棱柱形、后旋、平行圆柱形、圆柱形、球形、平面、边缘滑块、圆柱形滑块、点滑块、球形滑块或交叉圆柱形接头或它们的任何组合。此外,每个臂接头443或445可以包括线性、正交、旋转、扭转或后旋接头或它们的任何组合。
如本文所述,系统400还可包括控制台420,其可由与移动基座470分离的移动支撑件480支撑。控制台420可以经由电力和通信线缆475与移动基座470可操作地耦合以允许对经由第一机器人臂耦合到移动基座的处理探针450的控制。处理控制台420包括处理器和存储器(存储器具有用于由处理器执行的存储在其上的计算机可执行指令)以控制处理控制台的各种模块或功能,例如能量源、输注/冲洗控制、抽吸控制、和如在本文参考图2所述的其他部件。处理控制台420还可以包括与处理器通信的显示器425。显示器425可以被配置为显示例如下列项中的一项或更多项:受验者生命体征,例如心率、呼吸率、温度、血压、氧饱和度或任何生理参数或它们的任何组合;手术过程的状态;来自一个或更多个视图的处理部位的一个或更多个先前拍摄的图像或图像序列;由成像探针460获取的来自一个或更多个视图的处理部位的一个或更多个实时图像或图像序列;一组处理参数,包括但不限于处理模式(例如切割或凝固)、处理强度、在处理期间过去的时间、在处理期间剩余的时间、处理深度、已被处理的处理部位的面积或体积、将被处理的处理部位的面积、将不被处理的处理部位的面积或体积、处理探针450或成像探针460或两者的位置信息;处理调整控制,例如调整处理深度、处理强度、处理探针450的位置和/或定向、成像深度或成像探针460的位置和/或定向或它们的任何组合的手段;或系统配置参数。
移动基座470还可以包括一个或更多个计算设备以控制一个或更多个机器人臂的操作。例如,移动基座可以包括处理器和其上存储有用于由一个或更多个处理器执行的计算机可执行指令的存储器。存储器可以具有在其上存储的用于操作耦合到移动基座的一个或更多个机器人臂的指令。处理器可以经由合适的机电部件与机器人臂可操作地耦合以实现机器人臂的移动。例如,机器人臂的一个或更多个接头中的每一个可以包括步进电机,并且处理器可以在每个接头处与步进电机可操作地耦合以在指定方向上将电机致动指定增量。可替代地,一个或更多个机器人臂可以可操作地与控制台420的一个或更多个处理器或单独的成像控制台(例如图2中所示的成像控制台490)耦合,其中,一个或更多个控制台处理器可被配置为执行用于控制一个或更多个机器人臂的移动的指令,并且可经由通信电路(诸如图2中所示的控制台420的通信电路422或控制台490的通信电路494)将指令传送到机器人臂。用于控制机器人臂的移动的计算机可执行指令可以被预先编程并被存储在存储器上,或者可以在使用处理系统处理患者之前或期间由用户经由一个或更多个用户输入来提供。
与第一机器人臂和/或第二机器人臂可操作地耦合的一个或更多个计算设备可以被配置成控制臂的移动,以便沿着目标部位调整处理探针和/或成像探针的俯仰、偏航、滚转和/或线性定位。
移动基座470可以包括一个或更多个用户输入设备以使用户能够在计算机指令下控制机器人臂的移动。例如,如图4A和图4B所示,移动基座可以包括键盘474和/或脚踏开关471,脚踏开关通过脚踏开关电缆472可操作地与移动基座耦合。键盘474和脚踏开关471可以独立地或组合地被配置成例如经由一个或两个机器人臂在一个或更多个接头处的铰接来控制第一机器人臂442和/或第二机器人臂444的操作。键盘和脚踏开关可以与被配置成控制机器人臂的移动的一个或更多个处理器通信。当用户将指令输入到键盘和/或脚踏开关内时,用户指令可以由一个或更多个处理器接收,被转换成电信号,并且电信号可以被传输到与一个或更多个机器人臂可操作地耦合的一个或更多个计算机可控致动器。键盘和/或脚踏开关可以控制一个或两个臂朝向或远离处理定位、感兴趣的定位、预定位置或用户指定位置或它们的任何组合的移动。
可选地,键盘474和脚踏开关471可以独立地或组合地被配置成控制处理探针450和/或成像探针460的操作。例如,键盘474和/或脚踏开关471可以被配置成开始、停止、暂停或重新开始用处理探针进行的处理。键盘474和/或脚踏开关471可以被配置成开始对由成像探针以前或当前获取的图像或图像序列成像或冻结(freeze)、保存或在显示器425上显示。
移动基座470和控制台420的移动支撑件480可以独立地定位在由患者支撑件449(例如平台)支撑的患者周围。例如,支撑第一机器人臂和第二机器人臂以及处理探针和成像探针的移动基座470可以被定位于患者的腿之间,而支承控制台420和显示器425的移动支撑件480可以被定位到患者的侧面,例如靠近患者的躯干。移动基座470或移动支撑件480可以包括使基座或支撑件能够移动的一个或更多个可移动元件,例如多个轮子。移动基座470可以在整个处理过程期间用无菌帷帘覆盖,以便防止污染和流体进入。
图5A-5B示出了在处理探针450和第一机器人臂442之间的示例性耦合。图5A示出了从机器人臂去耦的处理探针。图5B示出了耦合到机器人臂的处理探针。如所示,处理探针450可以用附接设备500耦合到机器人臂442,附接设备500可以包括可重复使用的电机组。处理探针450可以可移除地耦合到附接设备500。附接设备还可以包括被配置为耦合到机器人臂并将附接设备锁定在适当位置上的连接器502。机器人臂442可以包括被配置成锁定地接收附接设备500的连接器502的、被布置在臂的远侧端处的耦合结构504。一旦处理探针和机器人臂耦合在一起,处理探针的移动就可以通过移动机器人臂(例如,通过在计算机控制下铰接机器人臂的一个或更多个接头)来进行控制。
在一些实施例中,处理探针经由快速释放机构耦合到机器人臂,使得在探针和机器人臂之间的耦合能够快速断开,以便在机器人臂失去定位或其他未能正确地操作的情况下防止对患者的伤害。处理探针和机器人臂可以以许多方式(例如机械地(例如扫帚夹(broom clip))和/或磁性地)耦合到彼此。例如,在图5A和图5B所示的实施例中,耦合结构504可以包括槽506,槽506具有被布置在其中的磁体508,以及连接器502可以包括被配置为安装在槽506内以接合磁体508的铁磁固定装置。耦合结构504还可以包括闭锁机构510以选择性地使连接器502与磁体508接合或分离。例如,如图5A和图5B所示,闭锁机构510可以包括可以旋转以实现耦合结构504的磁体508与附接设备500的连接器502的接合的可旋转旋钮。闭锁机构可以自动地或由用户手动地接合或分离以分别将附接设备500和因而将耦合到其的处理探针450耦合到机器人臂442或从机器人臂442去耦。在一些实施例中,耦合结构504可以与被配置为控制机器人臂的一个或更多个计算设备可操作地耦合,并且一个或更多个计算设备可以包括当在机器人臂的操作中检测到错误时释放耦合结构与探针的耦合的指令。
在一些实施例中,第一机器人臂442可以被配置成响应于来自附接设备500或耦合结构504中的一个或更多个的传感器位置数据来自动定位处理探针450。例如,第一机器人臂442可以在“寻找(seek)”模式中被操作以定位附接设备500。在一些实施例中,探针包括一个或更多个基准目标,以及机器人臂包括具有足够分辨率和定位的相对应的传感器以识别探针在3D空间中的相对位置。在一些实施例中,处理器被配置有用于执行以下操作的指令:当用户保持探针稳定时,例如当探针被定位在患者体内时,用在机器人臂上的安装结构寻找处理探针或成像探针。
在机器人臂(例如第一机器人臂442)上的传感器和在探针(例如处理探针)上的传感器可以以多种方式被布置。
处理器可以耦合到在机器人臂的端部附近或在探针上的传感器以在寻找以接合在臂上的探针的时候在机器人臂的移动期间动态地更新相对位置。在机器人臂上的传感器可以包括多个传感器,该多个传感器包括以下中的一种或更多种:电容式、电容式位移、多普勒、电感式、磁性、光学、雷达、声纳、超声波或霍尔效应传感器,以便确定在机器人臂和探针之间的相对距离。在一些实施例中,探针包括多个目标,并且传感器被配置成响应于离多个目标的距离,生成信号。可替代地或组合地,传感器可以位于探针和在机器人臂上的目标上。在一些实施例中,传感器包括紧密接触机械传感器以确认在机器人臂上或在臂附近的探针的对接,例如当探针和臂在与彼此对接的几毫米内时感测探针相对于机器人臂的定位。紧密接触机械传感器可以包括以下中的一个或更多个:微动开关、触须型触摸传感器或针孔接触开关。在一些实施例中,探针和机器人臂包括集成锁定机构以在最终接触定位处提供非移动锁定接合。如本领域中的普通技术人员将理解的,集成锁定机构可以包括以下中的一个或更多个:磁性元件、电磁元件、撞锁、螺钉(例如多圈锁紧螺钉(multi turnlatching screw)或四分之一圈锁紧螺钉(quarter turn locking screw))、真空或可逆附接的其它机械装置。
在一些实施例中,使用多个传感器,例如针对在探针和机器人臂之间的近间隔距离的一个或更多个传感器、针对在探针和机器人臂之间的中等间隔距离的一个或更多个传感器以及针对在探针和机器人臂之间的远间隔距离的一个或更多个传感器。粗略位置传感器可用于确定探针的大致位置(例如信标)。一个或更多个传感器例如接近传感器可以用于探针相对于机器人臂的精细位置定位。在一些实施例中,在探针上的一个或更多个标志以相机和机器视觉检测一个或更多个标志来被使用。
在一些实施例中,可以提供粗略位置传感器,该粗略位置传感器可以是红外(IR)信标,其实现粗略定位空间位置,以用于机器人臂到探针的自导检测(homing detection)。在一些情况下,与可能依赖于基准点的视觉识别的传感器相比,自导(homing)信标(例如IR信标)允许跨越更大的距离的自导。
在一些实施例中,对接检测传感器确认机器人臂已经接合或极接近探针。作为示例,霍尔效应传感器可以与永磁体结合来使用以实现传感器输出。在一些实施例中,霍尔效应传感器是抗噪声的、非接触的,并且具有始终如一的检测范围(consistent detectionrange)。许多不同类型的霍尔传感器中的任一种可以被利用,并且在许多情况下传感器起简单的开关和线性范围测量和检测的作用,其中总输出电压由电源电压设置并且与磁场的强度成比例地变化。这导致在传感器和定位磁体之间的距离测量,并且可以用于测量在机器人臂和探针之间的距离,并且有助于对接。传感器和信标可以位于机器人臂和探针的相应壳体内。
在一些实施例中,机器人臂的定位感测由可以包括多达9轴检测的惯性测量单元(IMU)执行。在一些情况下,6轴IMU可用于运动检测、振动检测、定位定向信息、可能位于机器人臂的接头中的主编码器信号的冗余和备份。如在本文所述,IMU可以执行寻找探针以用于与机器人臂对接以及力检测和运动补偿的双重功能。所描述的传感器可以与本文描述的任何机器人臂或探针结合来使用。
根据一些实施例,用于将机器人臂与探针对接的过程可以包括提供粗略定位和空间位置以用于自导检测的IR信标、在臂或者探针上的基准点和观察基准点(其可以用于允许在XY平面中的定位位置的精细对准)的光学传感器以及检测关于对接的Z方向接近度的霍尔效应传感器。IR信标允许对机器人臂相对于探针的原始定位的更大距离寻找。基准点和光学传感器可以允许有由机器人臂对探针的2D位置和2D定向的快速、低时延检测。可以位于机器人臂上、探针上或机器人臂控制单元上的用户界面可以指示距离、定位、对接状态或其他信息。在一些实施例中,用户界面包括一个或更多个视觉提示,例如LED指示器,以指示臂和探针的相对定位和/或对接状态。
虽然图5A和图5B所示的耦合机构是在将处理探针耦合到第一机器人臂的背景下进行描述的,但是基本上类似的机构也可以用于将成像探针耦合到第二机器人臂444。例如,第二机器人臂444的耦合结构可以包括用于接合连接到成像探针的附接设备的类似的耦合机构。
图6A-6C示出了手持件600和器械设备操纵器602之间示例性耦合。在对多个实施例的整个描述中,手持件600可以包括多种器械中的任何一种,诸如例如,成像探针、处理探针、外科手术工具、导管、能量输送系统、植入物、可视化系统、以及在对患者的诊断或处理期间可能希望使用的其他器械。在一些实施例中,手持件600可以类似于本文描述的附接设备500。此外,虽然参考的是耦合到传动装置的手持件600,但耦合到传动装置的外科手术探针可以包括如本文所述的任何合适的探针。如在整个描述中所使用的,对器械设备操纵器602的引用可以指的是机器人臂。器械设备操纵器602可以具有与其相关联的一个或更多个电机,该一个或更多个电机可以被承载在器械设备操纵器602的内部或外部。在一些实施例中,器械设备操纵器602可以承载一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、或更多个电机。一个或更多个电机可以具有由电机旋转转动的输出轴。器械设备操纵器602的一个或更多个电机可包括在电机的输出轴上的联接装置(例如,齿轮)。该联接装置可以包括小齿轮(pinion gear)、锥齿轮、正齿轮、螺旋齿轮、蜗杆传动齿轮、行星齿轮、或一些其他类型的联接装置。该联接装置可以耦合到与传动装置610相关联的另一联接装置、链条、带、或某个其他类型的传动装置610的联接装置,以将电机的旋转运动变换为手持件600的一个或更多个部分的运动。在一些情况下,电机的旋转运动被变换为手持件600的部件的旋转运动,而在一些情况下,电机的旋转输出被变换为手持件600的部件的线性运动。下面的图提供了用于将器械设备操纵器602耦合到一个或更多个器械(例如手持件600、探针、检查镜、或其他器械)的示例性系统。
图6A示出了具有5个联接装置606和电气端口608的器械设备操纵器602的示例性端部604。虽然所示的实施例显示了5个联接装置606,但应该理解,器械设备操纵器602可以具有任意适当数量的联接装置606,例如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、或更多个。虽然联接装置606被示为齿轮,但可以使用任何类型或合适的联接装置606的组合。用于旋转运动的联接装置的示例包括但不限于,具有平面的圆轴、具有键槽(keyway slot)的圆轴、正方形或矩形轴、花键联轴器(spline couplings)、五边形轴、六角形轴等。联接装置606还可以提供平移运动。电气端口608可向手持件600提供电力和通信,例如用于允许信号在手持件600和计算设备之间传递,计算设备可实施处理计划并控制手持件600的器械的致动。
在一些实施例中,多个联接装置606中的每一个包括器械设备操纵器602的输出端,该输出端包括接合结构,以耦合到本文所述的传动装置的输入端的相对应的接合结构。在一些实施例中,接合结构和相对应的接合结构包括可旋转的接合结构,例如以下中的一个或更多个:小齿轮、锥齿轮、正齿轮、螺旋齿轮、蜗杆传动齿轮、行星齿轮、成形轴(shapedshaft)、具有平面的圆轴、具有键槽的圆轴、正方形或矩形轴、花键联轴器、五边形轴、六角形轴、以及本文所述的相对应的结构。
图6B示出了手持件600和器械设备操纵器602之间的示例性耦合。传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602,并将来自与器械设备操纵器602相关联的一个或更多个电机612的输出传送到手持件600。在一些实施例中,传动装置610被配置为在传动装置610的独立配置中与器械设备操纵器602和探针(例如手持件600)去耦,其中壳体611至少部分地包围传动装置。传动装置610可以包括减速或倍速,以在器械设备操纵器602的电机612与手持件600的R驱动、Z驱动、或两者之间有效地耦合。在一些情况下,传动装置610可以被配置成将多种配置的手持件600耦合到器械设备操纵器602。例如,传动装置610可以被配置为接收来自与器械设备操纵器602相关联的一个或更多个电机612的输出,并将该运动传送到多个手持件600中的任何一个。以这种方式,不需要将手持件600制造成与特定的器械设备操纵器602耦合,而是,因为传动装置610可以被配置为与两者耦合,所以可以制造手持件600及其相关联的器械,而不考虑其最终可能耦合到的器械设备操纵器602。
对于本文所公开的众多实施例中的任何一个,传动装置610可以至少部分地被包围(例如被封装)在壳体611中,壳体611覆盖传动装置610的内部部件。壳体611可以包括任何合适的壳体,例如封装传动装置内部工件的塑料壳体,并在整个图中以虚线示出。在一些情况下,器械设备操纵器602的输出端穿过壳体以耦合到传动装置610的输入端。器械设备操纵器的输出端包括接合结构,以耦合到传动装置的输入端的相对应的接合结构,该接合结构可以包括如本文所述的任何合适的形状,并且通常包括可旋转结构。类似地,传动装置610的输出端可延伸穿过壳体以便与手持件600耦合,其中,如本文所述,传动装置的输出端和手持件的输入端包括相对应的接合结构,以将手持件耦合到传动装置,到手持件。
类似地,器械设备操纵器602的输入端可以延伸穿过壳体以便例如通过相对应的接合结构与器械设备操纵器602耦合。同样,手持件600的输入端可延伸穿过壳体611,以便例如通过相对应的接合结构机械地耦合到传动装置610。
在任何情况下,输出端或输入端中的一个或更多个可以穿过壳体611,以便实现器械设备操纵器602、传动装置610、和/或手持件600之间的耦合。在一些情况下,器械设备操纵器602包括一个或更多个输出端,该一个或更多个输出端可以延伸穿过壳体。传动装置可以包括延伸穿过壳体的一个或更多个输入端和/或可延伸穿过壳体的一个或更多个输出端。类似地,手持件600可以包括延伸穿过传动装置610的壳体的一个或更多个输入端。
手持件600可以包括任何合适的处理探针616,例如诸如水射流装置618,并且通过可包括可重复使用的传动装置610的附接设备耦合到器械设备操纵器602。可重复使用的传动装置610可以提供优点,因为机械和电气精度可以内置到设备中,对单个过程的成本影响最小。手持件600可以可移除地耦合到传动装置610,并且传动装置610可以可移除地耦合到器械设备操纵器602。可移除的耦合促进了类似设备的互换性,并使外科医生能够根据医疗需要快速轻松地在不同类型的器械之间进行更换。手持件600可以包括定位编码器620,该定位编码器620被配置为发送与处理探针616的定位相关联的信号。该信号可以对应于处理探针616的旋转角度、定位、定向、平移、或组合。可提供附加编码器620以发送与诸如成像探针、内窥镜、导管、激光器、微波以及其他器械的定位或定向相关联的信号。类似地,一个或更多个编码器可与器械设备操纵器602结合提供,以确定器械设备操纵器602的定位和定向。
传动装置610可以包括连接器,该连接器被配置为耦合器械设备操纵器602,以将传动装置610在适当位置锁定到器械设备操纵器602。器械设备操纵器602可以包括被布置在臂的远侧端处的耦合结构,该耦合结构被配置成刚性地接收传动装置610的连接器。类似地,可以在传动装置610和手持件600之间提供附加的耦合结构。一旦通过传动装置610将手持件600和器械设备操纵器602耦合在一起,则可通过移动器械设备操纵器602(例如,通过在计算机控制下或在手动控制下铰接器械设备操纵器602的一个或更多个接头,或致动器械设备操纵器602的一个或更多个电机)来控制手持件600的移动。
在一些实施例中,通过快速释放机构,将手持件600耦合到传动装置610,使得在手持件600和传动装置610之间的耦合能够快速断开,以便在器械设备操纵器602失去定位或其他未能正确地操作的情况下防止对患者的伤害。快速释放机构还可以促进快速更换手持件600和器械,即使在期望通过传动装置610将替代器械附接到器械设备操纵器602的过程中也是如此。
类似地,传动装置610可以通过可以提供快速释放的类似的机构耦合到器械设备操纵器602。手持件600与传动装置610的耦合以及传动装置610与器械设备操纵器602的耦合可以通过类似的连接结构来执行,或者可以是不同的结构。例如,手持件600可以通过磁耦合耦合到传动装置610,而传动装置610可以通过机械锁定结构耦合到器械设备操纵器602。其它耦合结构可以包括具有设置在其中的磁体的槽,并且配合的铁磁固定装置可以被配置成装配在槽中。可以通过闭锁机构提供耦合,以选择性地接合或脱离协作的耦合构件。此外,耦合结构可包括旋转旋钮、杆、协作凸台(boss)和袋(pocket)、挂钩、闩锁、销、或一些其他合适类型的连接器,以可释放地将手持件600固定到传动装置610,以及将传动装置610固定到器械设备操纵器602。
如图所示,器械设备操纵器602可以具有两个电机612。图6B所示的直角传动装置联接装置622在涉及支撑器械设备操纵器602的臂的联接装置的布置的某些情况是几何结构优选的。第一电机612具有输出轴,该输出轴承载联接装置,例如锥齿轮、蜗轮、螺旋齿轮、或某种其他构造。第一电机612耦合到传动装置610的协作联接装置。传动装置610又耦合到诸如水射流装置618的器械,并提供器械的旋转运动。在一些实施例中,器械包括远侧端和近侧端、以及在远侧端和近侧端之间延伸的腔。远侧端可承载诸如喷嘴的能量源,以及近侧端可耦合到高压流体源。在一些情况下,当器械由传动装置610承载时,器械保持基本笔直。在一些情况下,器械配合在形成在传动装置610外部的凹槽内,以便于器械与传动装置610的快速插入和移除。器械可以由传动装置610承载的保持结构保持,例如夹子、杆、或某种其他合适的结构。
器械设备操纵器602的第二电机614具有承载联接装置的输出轴,该联接装置可以是锥齿轮622、蜗杆传动装置、螺旋齿轮、或一些其他合适的齿轮。第二电机614耦合到传动装置610的协作齿轮。传动装置610又耦合到诸如水射流装置618的器械,并用于提供器械的平移线性运动。在一些实例中,传动装置610包括增速(step-up)传动装置610,其中传动装置610的旋转输出快于传动装置610的旋转输入。这可以例如通过具有比驱动齿轮626更小的节圆的从动齿轮624来实现。在一些实施例中,与驱动齿轮626相比,从动齿轮624具有较少数量的轮齿。可替代地,传动装置610可以是降速(step-down)传动装置610,其中从动齿轮624具有比啮合驱动齿轮626更大的节圆。在这种情况下,从动齿轮624可以比驱动齿轮626具有更多的齿,这使得从动齿轮624的旋转比驱动齿轮624的旋转慢。
在一些实施例中,器械设备操纵器602的第一电机612和第二电机614耦合到传动装置610的单个输入端。例如,器械设备操纵器602的两个或更多个电机可以一起耦合在传动装置610内,以将它们的动力组合到单个输出轴中。另外,传动装置610可以采用两个或更多个电机,并通过齿轮传动或其他杠杆机械装置,使输出轴降低来自两个或更多个电机的输入以导致更大的组合扭矩,或提高来自两个或更多个电机的输入以导致更大的速度。降速传动装置610在扭矩优先于速度的情况下例如用于施加夹紧力时可以是有用的。在速度优于扭矩的情况下,例如用于超声波运动、毛刺切割、摩擦加热或其他合适的高速处理,增速传动装置610可以是有用的。
传动装置610可以包括直角传动装置610,其中器械设备操纵器602电机的输出轴与手持件600的输入轴正交(或基本上正交)。为了便于描述各种配置,手持件600具有纵轴线,并且处理探针616(例如,水射流装置)平行于手持件600的纵轴线延伸,该纵轴线也称为Z方向。一个X-Y平面与Z方向正交。在一些实施例中,水射流装置由第二电机(也称为Z驱动器630)沿Z方向平移,并由旋转电机(“R驱动器”)632绕其纵轴线旋转。处理探针616在计算设备的指令下纵向平移和/或旋转振荡。计算设备向器械设备操纵器602发送信号以致动一个或更多个电机612,该一个或更多个电机612通过联接装置耦合到手持件600的器械。手持件600具有一个或更多个编码器620,该一个或更多个编码器620将信号(例如位置、定位、定向、平移、或指示手持件600或手持件600的一个或更多个器械的参数的某个其他信号)发送回计算设备。
手持件600可以以使R驱动器632和Z驱动器630与手持件600的器械机械地耦合的方式耦合到传动装置610。例如,传动装置610可以包括耦合器634,例如六角轴耦合器,该耦合器接收手持件600的相对应的成形结构,使得当手持件600耦合到传动装置610时,手持件600的器械与传动装置610驱动接合。也可考虑其它耦合器,其它耦合器包括但不限于具有平面的圆形耦合器、具有键槽的圆形耦合器、正方形或矩形耦合器、花键联轴器、五边形耦合器等。因此,器械设备操纵器602的电机耦合到传动装置610,传动装置610将器械设备操纵器602的电机的运动传送到手持件600的器械。一旦耦合,器械设备操纵器602的电机的激活导致手持件600的器械的R驱动或Z驱动运动。
在一些实施例中,器械设备操纵器602的输入端可以提供手持件600的一个或更多个器械的铰接。例如,器械,例如探针、检查镜、或其他设备,可以是柔性的,具有节段、接头,或具有允许器械铰接的其他方式。器械设备操纵器602的输入可用于诸如例如通过操纵线材,例如通过张紧、扭转、压缩、或某种其他施加的力,来铰接器械。响应于来自器械设备操纵器602的施加力,可以使手持件600的器械旋转、平移、铰接、或进行移动的组合。
电气系统接口设备636可以由传动装置610承载,并且可以在器械设备操纵器602和手持件600之间传输、调节、或解释电信号。电气系统接口设备636可包括一个或更多个电连接器,以在手持件600通过传动装置610耦合到器械设备操纵器602时电耦合手持件600和器械设备操纵器602。电气系统接口设备636可以诸如从计算系统向手持件600发送电功率和/或命令,并且可以从手持件600向器械设备操纵器602发送信号,诸如与力、成像、体积、定位、方向、定向、温度、或某个其他参数相关联的信号。它还可以提供手持件600和器械设备操纵器602之间的信号处理以及往来于系统400传递的信号。在一些实施例中,手持件600包括一个或更多个编码器620,以用于向计算系统发送与手持件600的参数相关联的信号。
成像设备,例如膀胱镜642、超声探针、或其他类型的成像设备,可以由手持件600承载,并且可以由手动定位控制设备640手动定位。
图6C示出了用于通过直角轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统。如图所示,传动装置610可利用2个R驱动电机612、702进行旋转运动,例如用于围绕其纵轴线旋转地驱动器械(例如,水射流装置)。手持件600可以基本上如本文其他地方所描述的那样,并且器械设备操纵器602也可以基本上如本文关于图2-图6B所描述的那样。器械设备操纵器602可以具有机械地耦合到传动装置610的三个或更多个电机。例如,传动装置610可以接收来自两个电机612、702的输入,并将输入传输到器械(例如处理探针616,例如水射流装置)的旋转运动中。如图所示,器械设备操纵器602的第三电机可向耦合到手持件600的传动装置610提供输入,以提供Z方向上的线性运动。在所示的实施例中,成像设备(例如,膀胱镜)可以在旋转方向、Z方向、或在某个其他方向上手动驱动。
图7A示出了用于通过平行轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统。图7A所示的平行轴传动装置610联接装置在涉及支撑器械设备操纵器602的臂的联接装置的布置的某些情况下在几何结构上是优选的。手持件600可以基本上如本文其他地方所描述的那样,并且器械设备操纵器602也可以基本上如本文关于图2-图6所描述的那样。如本文所述,器械设备操纵器602可以具有机械地耦合到传动装置610的两个电机612、614。进而,传动装置610可以机械地耦合到手持件600和与手持件600相关联的任何器械。
在一些实施例中,单个器械设备操纵器602具有两个或更多个电机。第一电机612通过传动装置610耦合到手持件600,以为诸如水射流装置618的器械提供R驱动632。第二电机614通过传动装置610耦合到手持件600,以提供诸如水射流装置的器械的Z驱动630。传动装置610接收来自器械设备操纵器602的输入轴,并包括提供与手持件600的器械的驱动接合的输出轴。传动装置610可以包括平行传动装置610,其中输入轴704和输出轴706基本上平行。输入轴704可以通过任何合适的结构(例如协同齿轮、带、连杆、链条、或将输入轴耦合到输出轴706的一些其他联接装置)耦合到输出轴。
如本文所述,传动装置610可以包括提供器械设备操纵器602和手持件600之间的电气通信的电气系统接口设备636。电气系统接口设备636可以包括一个或更多个电耦合器,该一个或更多个电耦合器允许在器械设备操纵器602和手持件600之间的电气通信,例如用于供电和输送单向或双向电信号。它还可以提供手持件600和器械设备操纵器602之间的信号处理、以及往来于系统400传递的信号。
如图所示,手持件600可以包括多个器械中的任何一个,例如水射流装置618。器械设备操纵器602的第一电机612可以耦合以向水射流装置提供R驱动632,以及器械设备操纵器602的第二电机614可以耦合以向水射流装置提供Z驱动630。虽然水射流装置始终被用作由与器械设备操纵器602相关联的电机操作的手持件600的示例性器械,但要理解的是,许多其他类型的器械(例如,激光器、微波装置、换能器等)同样可以以相同或类似的方式被操纵,并且结合本文描述的实施例对水射流装置的描述不应当是限制性的。
成像设备可以与手持件600相关联,并且可以通过手动定位控制设备640来定位。手动定位控制设备640可以是任何合适的设备,但在一些实施例中,包括旋钮、轮、手柄、凸轮、齿轮、或允许相对于手持件600选择性定位和锁定成像设备的某些其他结构。
图7B示出了用于通过平行轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统。图7B中所示的平行轴传动装置610联接装置在涉及支撑器械设备操纵器602的臂的联接装置的布置的某些情况下在几何结构上可以是优选的。手持件600可以基本上如本文其他地方所描述的那样,并且器械设备操纵器602也可以基本上如本文关于图2-图6C所描述的那样。如本文所述,器械设备操纵器602可以具有机械地耦合到传动装置610的三个电机。进而,传动装置610可以机械地耦合到手持件600和与手持件600相关联的任何器械。
作为示例,器械设备操纵器602的两个电机可耦合到手持件600并提供手持件600的器械的旋转运动。两个电机可以在相反的方向上操作,并有选择地在两个旋转方向上驱动器械。第三电机702可在Z方向上驱动手持件600或手持件600的器械。电机可以通过如本文在别处所述的任何合适的机构接合传动装置610,并且来自器械设备操纵器602的电机的输出可以被传输到手持件600、手持件600的一个或更多个器械、或者在医疗过程中有用的其他设备。
图8示出了用于通过直角轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602、具有电动成像探针(motorized imaging probe)806的系统。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(如关于图2-图6C等)描述的那样。器械设备操纵器602可以包括操作地耦合到传动装置610的三个或更多个电机。传动装置610可以包括直角轴传动装置610,以及相对应的齿轮可以改变输出轴相对于输入轴的方向。
在一些实施例中,传动装置610包括具有接收电机齿轮的外齿的内齿的齿轮。换句话说,当传动装置610耦合到器械设备操纵器602时,传动装置610的齿轮可以围绕电机齿轮。然后,传动装置610的齿轮可与另一齿轮耦合以促进直角轴传动装置610的配置。
器械设备操纵器602的第二电机614可以耦合到传动装置610的第二联接装置,以为手持件600的一个或更多个器械提供Z驱动。器械设备操纵器602的第三电机802可耦合到传动装置610的第三联接装置804以提供成像设备806的Z驱动。成像设备806可以由将电机802的旋转运动转换为成像设备806的线性运动的任何合适的机构驱动,例如齿条和小齿轮、带传动装置、链传动装置、蜗杆传动装置、或某种其他机构。
尽管图8中所示的实施例显示了器械设备操纵器602的输出端穿过传动装置610的壳体611并耦合到壳体内的传动装置,但要理解的是,传动装置的输入端可以延伸穿过壳体以便可操作地耦合到器械设备操纵器602。此外,在一些实施例中,壳体的表面可以包括用于捕获来自器械设备操纵器602的突起的容器。在一些实施例中,器械设备操纵器包括接合结构,例如齿轮、键、六角形、或星形,其被接收在传动装置的类似形状的接合结构中。作为示例,齿轮、键、六角形、星形、或一些其他形状的轴可以从器械设备操纵器602突出,并与壳体内或壳体表面中相对应地成形的容器接合。
图9示出了用于通过平行轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的、具有电动成像设备806的系统。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)描述的那样。图9的实施例也可能与图8的实施例基本相似;然而,图9显示了与图8的直角轴传动装置610相对的平行轴传动装置610。平行轴传动装置610可以如本文其他地方所述的那样,并且使用联接装置或其他适当结构的任何组合来将来自器械设备操纵器602的电机的输出传送到手持件600的器械。
根据一些实施例,压力调节阀902可被提供来控制、改变、或调节水射流装置618的压力。在一些情况下,压力调节阀902包括节流阀、减压阀、或用于改变输送到水射流装置618的水的压力的一些其他合适的机构。可以响应于水射流装置618的角度来控制水射流装置618的压力。例如,当水射流装置618旋转时,在某些预定角度定向处水压可能较高,而在其它预定定向处水压较低。组织处理轮廓可以指示要处理的组织的切割轮廓,并且在某些情况下,切割深度沿着组织处理轮廓变化。在这些情况下,水射流装置618的压力可以被改变以影响组织处理轮廓。换句话说,水压可以沿着切割轮廓动态地变化,以实现所需的切割轮廓。
在一些情况下,切割轮廓在相对于水射流装置618的旋转方向上可以类似于椭圆或部分椭圆。可以动态地控制水射流装置618的压力以实现该切割轮廓。水射流装置的压力可以以任何合适的方式动态控制,并且在一些情况下,由一个或更多个阀902(例如,节流阀、减压阀、压力控制阀)控制,在其他情况下,压力可以由泵控制,该泵被驱动以实现可变的水压,该可变的水压与根据处理计划移动的水射流装置结合实现切割轮廓。因此,当水射流装置器械平移、旋转、和/或振荡时,水压可以迅速变化。
图10示出了用于通过直角轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统,提供了将耦合到外科手术器械的2个旋转电机。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。器械设备操纵器602可以包括三个或更多个电机,一旦传动装置610耦合到器械设备操纵器602,该三个或更多个电机就驱动接合到传动装置610。两个电机614、702可以用作R驱动电机,其中每个R驱动电机在一个旋转方向上操作,这两个电机在相反的旋转方向上操作。两个电机反向的使用可以促进旋转方向的快速逆转,导致更准确的水射流装置的定位和更快的组织切除。使用两个电机还可以通过减少单个电机的占空比来提高设备的寿命,从而允许每个电机的内部布线在较低的温度下操作。
离合器1002可以设置在传动轴上,传动轴选择性地耦合和去耦R驱动电机614、702中的一个或更多个。可选地,可以提供第二离合器1004,并且每个离合器可以被配置成选择性地耦合和去耦相关联的R驱动电机614、702。一个或更多个离合器可以被电致动以可替代地耦合和去耦R驱动电机,使得在任何一个时刻仅有一个Z驱动电机耦合到处理探针616。
在一些情况下,转动惯量飞轮1006可以由R驱动电机输出轴承载。转动惯量飞轮1006可用于增加R驱动电机的转动惯量,使得R驱动电机的转动惯量基本上高于旋转处理探针616(例如,水射流装置)的转动惯量。在一些实施例中,R驱动电机仅在一个方向上旋转,以便快速改变处理探针616的旋转方向,增加R驱动电机的转动惯量提供处理探针616的旋转方向的快速反转。在某些情况下,R驱动电机被配置成以高达每秒10转(rps)(每秒3600°)的速率旋转处理探针616。在一些实施例中,处理探针616可以在约5°至约235°的弧度中旋转,并且可以被配置成在15°、或30°、或45°、或60°、或90°、或120°、或225°的弧度中旋转,或者根据患者的解剖结构和外科医生建立的处理计划确定的任何弧度中旋转。在处理弧度为60°的一些情况下,处理探针616可以每秒改变方向约十二次。这可能在处理探针616的轴上引起显著的扭转应力。在一些实施例中,提供一个或更多个扭转冲击弹簧1008以吸收由快速方向变化引起的至少一些扭转应力。
传动装置610可以承载如本文所述的电气系统接口设备636,并携带根据处理计划操作一个或更多个离合器以接合和脱离R驱动电机的信号。在一些情况下,处理计划限定切除体积,以及根据处理计划以扫弧旋转地驱动水射流装置618,以便移除适当体积的组织。电气系统接口设备636可以携带信号,例如来自根据处理计划发出指令的计算机的信号,以控制R驱动电机612、702的转速和离合器定时,以提供对所需体积的组织的处理。
Z驱动电机614可以根据处理计划在Z方向上定位手持件600。通过协作操作两个R驱动电机和Z驱动电机,水射流装置可以被配置成以期望的速度振荡和平移,以处理预定体积的组织。在某些情况下,Z驱动器在Z方向上提供快速运动。例如,Z驱动器630可以以每秒30cm的速度移动水射流装置618,这相当于在预定切割深度以每秒720°旋转的射流。在一些实施例中,一个或更多个光学编码器620用于感测水射流装置的旋转行程极限并发送信号以反转水射流装置618的旋转方向。
图11示出了用于通过平行轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统,提供了耦合到外科手术器械的2个旋转电机。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6等)所描述的那样。所示的传动装置610的实施例可以基本上类似于图10中所示的实施例;然而,与图10的直角传动装置610相对地示出了平行轴传动装置610。
图12示出了用于通过直角轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统,提供了耦合到外科手术器械和电动成像探针806的两个旋转电机。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。所示的实施例可以类似于图10的实施例,增加了耦合到成像设备806(例如,膀胱镜)的第四Z驱动电机1202,以允许计算机控制对成像设备806在Z方向上的定位。
图13示出了用于通过平行轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统,提供两个旋转电机,该两个旋转电机耦合到带有电动成像探针806的外科手术器械(例如,处理探针616)。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。所示的实施例可以类似于图12的实施例,其中以平行轴传动装置610代替直角轴传动装置610。
图14示出了用于将手持件600耦合到提供2个旋转电机的器械电机驱动器1402的系统。在一些实施例中,手持件600通过传动装置610耦合到器械电机驱动器1402。器械电机驱动器1402可以耦合到器械设备操纵器602。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。在一些实例中,器械设备操纵器602可能不具有可耦合以致动手持件600的器械的电机。因此,在一些实施例中,手持件600耦合到传动装置610,传动装置610又耦合到器械电机驱动器。器械电机驱动器1402可以具有两个或更多个电机,例如三个、四个、五个、六个、七个、八个、或更多个电机。器械电机驱动器1402通过任何合适的结构耦合到传动装置610,并且可以类似于如本文别处所述的传动装置610可以如何耦合到器械设备操纵器602。
如图所示,器械电机驱动器1420包括可以在相反的方向上操作的两个R驱动电机1404、1406。一个或更多个离合器1002、1004可选择性地接合和分离,以允许每个R驱动电机相继与手持件600接合,以允许处理探针616在两个旋转方向上旋转。器械电机驱动器1402的另一电机可耦合至手持件600以提供Z方向线性运动。器械电机驱动器的其他电机可用于其他任务,例如,用于成像探针的Z方向平移、用于手持件600的X-Y线性移动、或一些其他目的。
传动装置610可以包括一个或更多个扭转冲击弹簧1008,以减小由于响应于R驱动电机接合和分离而来回震荡而产生的扭转应力,该扭转应力原本将被施加给处理探针616。
在一些情况下,器械电机驱动器1402被配置成旋转地驱动处理探针616,并且与器械设备操纵器602(例如,机器人臂)相关联的电机被用于在X、Y和Z方向上操纵手持件600及其器械。在一些情况下,器械电机驱动器1402包括用于旋转处理探针616的一个或更多个R驱动电机1404、1406,而器械设备操纵器602包括用于在Z方向上驱动处理探针616的一个或更多个电机,以及可选地,用于在X、Y和/或Z方向上驱动手持件600的其他器械。
图15示出了用于将手持件600耦合到器械电机驱动器1402的系统,该器械电机驱动器1402提供了提供快速电机方向切换的2个旋转电机1404、1406。所示的器械电机驱动器1402和手持件600可以基本上类似于本文描述的其他实施例。
如前面所述,器械电机驱动器1402可以耦合到器械设备操纵器602。传动装置610耦合手持件600和器械电机驱动器1402,以将来自器械电机驱动器1402的旋转运动传输到手持件600或手持件600的器械的线性和/或旋转移动。传动装置610可以包括联接装置606,用于操作地将与器械电机驱动器1402相关联的电机的输出轴与手持件600的器械耦合。在一些情况下,联接装置606包括齿轮、链条、带、或一些其他联接装置606。器械电机驱动器1402可以具有配置成在旋转方向上驱动处理探针616的两个电机,以及两个R驱动电机可以在相反的方向上旋转。每个R驱动电机可以在与另一个R驱动电机相反的驱动和被驱动的周期之间波动。对两个R驱动电机的致动可以被定时,使得一个电机在驱动时另一个电机空闲(idle)。为了改变方向,两个电机切换状态。以这种方式,一次只有一个电机在主动地驱动处理探针616。当R驱动电机被顺序驱动时,处理探针616响应于被电机在相反方向上顺序驱动而围绕其纵轴线振荡。电机可由计算设备控制,并根据处理计划被驱动以振荡处理探针616。
图15还显示了R驱动电机1404、1406在它们顺序驱动时的时序图。一个或更多个电子调制器可以负责顺序地驱动两个R驱动电机。例如,第一电机1404可以在主动驱动1502和空闲1504的循环中被驱动。类似地,第二电机1406也可以在主动驱动1506和空闲1508的循环中被驱动。第一电机1404和第二电机1406可以被驱动成180度的异相,使得当第一电机1404主动驱动1502时,第二电机处于空闲阶段1506。同样,当第二电机主动驱动1508时,第一电机可以处于空闲阶段1504。
在实践中,人们观察到快速驱动电机和反转电机的方向时会产生大量的反电动势(EMF)。生成的反EMF对抗引起电机旋转的施加电压,并减少流过电机的线圈的电流。当允许电机空闲时,通过按顺序关断电机,反EMF被很大程度地隔离,从而提高了系统的效率。
在一些实施例中,电机可以通过传动装置610选择性地耦合到处理探针616,并且在一些实施例中,当一个R驱动电机与处理探针616接合时,另一个电机空闲或以其他方式分离而不驱动处理探针616。R驱动电机可以顺序地与处理探针616接合和分离,使得处理探针616根据处理计划在R方向上振荡。例如,可以通过包括仅围绕R驱动电机的驱动齿轮的一部分的轮齿来执行振荡。例如,每个R驱动电机的驱动齿轮可以包括围绕其圆周齿节的离散部分的轮齿。作为示例,驱动齿轮可以包括30°的齿(teeth),以及然后是30°的无齿部(land),然后是30°的齿和30°的无齿部。齿轮可以被布置成使得在使探针在R方向上振荡的时刻仅有一个齿轮驱动处理探针616。
图16示出了用于通过平行轴传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602的系统,提供2个旋转电机。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。如图所示,器械设备操纵器602的两个R驱动电机612、702耦合到传动装置610以向处理探针616(例如,水射流装置)提供振荡旋转。可选地,R驱动电机可包括飞轮1006,以增加R驱动电机的转动惯量。传动装置610可以包括一个或更多个扭转弹簧1008,以在处理探针616振荡时减小其上的扭转应力。Z驱动电机614可耦合到处理探针616,以根据处理计划线性平移处理探针616。
固定结构1602可将手持件600耦合到传动装置610,并还为成像探针806(例如膀胱镜、TRUS探针、或某个其他设备)提供支撑。成像探针806可以在z方向上手动定位,或者可以由与器械设备操纵器602相关联的电机驱动。可以提供电气系统接口设备636,其可以基本上如本文其他地方所述,用于提供往来于手持件600的电气通信。
图17示出了用于将手持件600与两个器械设备操纵器602和被驱动的成像探针616耦合的系统。手持件600和器械设备操纵器602、1704可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。第一传动装置610可以耦合到第一器械设备操纵器602和手持件600。第一传动装置610可提供手持件600的器械的R驱动和/或手持件600的器械的Z驱动。
第二传动装置1702可以耦合到第二器械设备操纵器1704和手持件600。第二传动装置1702可以允许与第二器械设备操纵器1704相关联的电机向手持件600的器械提供运动。如图所示,第二器械设备操纵器1704提供来自电机1706的旋转输入,该旋转输入被转换为第二传动装置1702的线性平移,以为成像探针806提供Z驱动。通过这种类型的布置,两个器械设备操纵器可以耦合到单个手持件600,以操作与手持件600相关联的各种器械。在一些情况下,器械设备操纵器602可能不包括足够的电机来致动手持件600的所有器械,在这种情况下,两个或更多个器械设备操纵器602可以合作来操作手持件600的器械,例如通过提供手持件600的X、Y和Z定位、以及对手持件600的一个或更多个器械进行R驱动和Z驱动。电气系统接口设备636可将一个或更多个器械设备操纵器602与手持件600电耦合,例如用于提供电力和通信能力。第一传动装置610和第二传动装置1702可以包括直角轴传动装置、平行轴传动装置、或直角和平行轴传动装置的组合。
图18示出了用于利用直角轴传动装置610将手持件600与两个器械设备操纵器602、1704和由一个器械设备操纵器602致动的成像探针806(例如膀胱镜)耦合的系统。在图18中所示的实施例可以基本上类似于图17中所示的实施例,不同之处在于图18可以包括固定到器械设备操纵器1704的成像探针806,并且成像探针806的定位可以直接与器械设备操纵器1704的定位相关联。
图19示出了用于利用直角传动装置610将手持件600与两个器械设备操纵器602、1704耦合的系统,该直角传动装置610耦合到用于控制手持件600的一个器械设备操纵器602以及用于控制第二处理探针1710的第二器械设备操纵器1704。手持件600和器械设备操纵器602、1704可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。第一器械设备操纵器602可以具有用于致动手持件600的器械的任意数量的电机。如图所示,三个电机通过第一传动装置610耦合到手持件600。第一传动装置610提供向处理探针616提供R驱动的第一电机612、向处理探针616提供Z驱动的第二电机614、以及向成像探针806提供Z驱动的第三电机712。
第二器械设备操纵器1704可以耦合到与手持件600接合的第二传动装置1702。第二器械设备操纵器1704可以包括为手持件600的第二处理探针1710提供R驱动的第一电机1902和为第二处理探针1710提供Z驱动的第二电机1706。第二处理探针1710可用于任何目的,例如用于成像、输送能量(例如,流体能量、光能、微波能、热能)、输送药物或辐射、或一些其他目的。如前所述,电气系统接口设备636可以提供电力和与手持件600的通信。
虽然所示的实施例似乎示出了彼此相邻的两个器械设备操纵器602、1704,但应该理解的是,两个器械设备操纵器602、1704可以相对于彼此以任何定向进行定位。例如,两个器械设备操纵器602、1704可以彼此相邻、彼此相对、彼此正交、或某个其他定向,以便与传动装置接合并耦合到手持件600。类似地,传动装置可以被配置为任何合适的配置,例如直角轴传动装置、平行轴传动装置、直接驱动传动装置、或一些其他配置。所描述的实施例中的任何一个都可以包括直角轴传动装置、平行轴传动装置、直接驱动传动装置、传动装置类型的组合、或一些其他配置。
图20示出了用于将手持件600与两个器械设备操纵器602、1704耦合的系统,其中一个器械设备操纵器602通过直角传动装置610耦合到手持件600,以及另一个器械设备操纵器1704耦合到成像探针806。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6等)所描述的那样。如图所示,第一器械设备操纵器602可以通过传动装置610(诸如直角传动装置610)耦合到手持件600,并且可以包括一个或两个R驱动电机、耦合到处理探针616的Z驱动电机、以及耦合到成像探针806的Z驱动电机。
第二器械设备操纵器602可以耦合到成像探针2002,例如TRUS探针。TRUS探针2002可以直接耦合到器械设备操纵器1704,或者可以耦合到传动装置并由第二器械设备操纵器1704的Z驱动电机在Z方向上驱动。类似地,TRUS探针2002可以被旋转地驱动,并且也可以绕轴线在X或Y方向上枢转。TRUS探针2002可以具有围绕其外部设置的保护套2004,并且保护套2004可以耦合到第二器械设备操纵器1704。
图21示出了用于通过直角传动装置610将手持件600耦合到器械设备操纵器602以及将成像探针806耦合到另一器械设备操纵器1704的系统。手持件600和器械设备操纵器602、1704可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。第一器械设备操纵器602可以耦合到传动装置610,传动装置610又耦合到手持件600。第一器械设备操纵器602可以包括用于致动手持件600的器械的三个或更多个电机。例如,第一R驱动电机612致动手持件600的处理探针616的旋转,第二Z驱动电机702致动处理探针616的线性平移,以及第三电机614致动手持件600的成像探针806的线性平移。
第二器械设备操纵器1704可以耦合到第二传动装置1702并包括一个或更多个电机。在一些实施例中,第二器械设备操纵器1704包括用于提供第二成像探针2002(例如,TRUS探针)的旋转的第一电机1902和用于提供第二成像探针2002的线性平移的第二电机1706。在一些实施例中,第二成像探针2002的定位和定向可以通过直接耦合到第二器械设备操纵器1704来提供,以及第二器械设备操纵器1704的定位可以确定第二成像探针2002的定向和定位。如前所述,电气系统接口设备636可提供与手持件600的电气通信以及可选地提供与第二成像探针2002的电气通信。固定元件2102可相对于第一传动装置610固定手持件。该结构允许手持件与传动装置610间隔开,但仍耦合到传动装置610。固定元件2102可以是提供手持件600和传动装置610之间的牢固附接的刚性结构。
第二固定元件2104可将保护套2004耦合到第二传动装置1702、第二器械设备操纵器104、或两者。在一些实施例中,第二固定元件提供护套2004到第二传动装置1702的安全和刚性耦合。
图22示出了将手持件600和成像探针806耦合到三个器械设备操纵器602。手持件600和器械设备操纵器602可以基本上如本文其他地方(例如关于图2-图6C等)所描述的那样。在所示的实施例中,第一器械设备操纵器602通过第一传动装置610耦合到手持件600。第一器械设备操纵器602可以包括向处理探针616提供旋转驱动的一个或更多个电机。处理探针616可以相对于手持件600处于固定的线性定位,以及处理探针616的Z定位可以通过定位第一器械设备操纵器602来操作。第二器械设备操纵器1704可以耦合到第二传动装置1702。第二传动装置1702可以提供成像探针806的线性平移。第二器械设备操纵器1704可以另外支持探针功能,诸如例如,抽吸、冲洗(irrigation)、和其他管道连接、配件、歧管、软管等,以允许第二器械设备操纵器1704支持为这些目的提供的器械。
第三器械设备操纵器2202可以耦合到第三传动装置2204,第三传动装置又耦合到第二成像探针2002、第二处理探针1710、或某个其他探针。第三器械设备操纵器2202可提供第二成像探针2002或第二处理探针1710的平移和/或旋转。
第一器械设备操纵器、第二器械设备操纵器、和第三器械设备操纵器可以协作以定位和致动手持件600及其相关联的器械。
根据一些实施例,可包括用于各种患者程序的多个适当器械中的任何一个器械的手持件600可通过传动装置610耦合到多个各种器械设备操纵器602中的任何一个器械设备操纵器。器械设备操纵器602的电机可以以任何布置、模式、间距、和电机数量来配置。传动装置610可以作为独立的部件制造、销售、和实现,并且被配置成耦合到器械设备操纵器602,并且接收来自与器械设备操纵器602相关联的一个或更多个电机的旋转运动作为输入。传动装置610又耦合到手持件600并与和手持件600相关联的一个或更多个器械接合,以向与手持件600相关联的一个或更多个器械提供旋转移动、平移移动、或两者。在一些情况下,传动装置610通过平移整个手持件600来提供平移运动。在一些情况下,器械设备操纵器602通过重新定位器械设备操纵器602来提供手持件600的平移。
因此,传动装置610作为各种器械设备操纵器602中的任何一个与各种手持件600中的任何一个之间的中介来执行。手持件600不需要像利用过去的系统和方法的情况那样被专门设计和制造以耦合到特定的器械设备操纵器602。因此,可以设计和制造手持件600及其伴随的器械,而不知道在以后的使用期间它将耦合到的特定器械设备操纵器602。
此外,传动装置610可重复用于多个过程。在一些实施例中,如本文所述的手持件600可以被认为是消耗品,并且可能在每次使用后被丢弃。在一些实施例中,传动装置610与电机组结合或耦合到电机组,电机组向手持件600的器械提供致动,例如用于旋转和平移。传动装置610可包括一个或更多个编码器,以用于将与器械相关联的信号发送到计算设备。
如在本文所描述的,本文描述和/或示出的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(例如被包含在本文所描述的模块内的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。在它们的最基本的配置中,这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。
如本文使用的术语“存储器”或“存储器设备”通常表示能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中,存储器设备可以存储、加载和/或维护本文描述的一个或更多个模块。存储器设备的示例非限制性地包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、高速缓存、它们中的一个或更多个的变形或组合或任何其他合适的存储器。
此外,如本文使用的术语“处理器”或“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中,物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例非限制性地包括微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、张量处理单元(TPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、它们中的一个或更多个的部分、它们中的一个或更多个的变形或组合、或任何其他合适的物理处理器。该处理器可以包括分布式处理器系统,例如运行并行处理器,或者远程处理器,例如服务器,以及它们的组合。
尽管被示为单独的元件,但是本文描述和/或所示的方法步骤可以表示单个应用的部分。此外,在一些实施例中,这些步骤中的一个或更多个可以表示或对应于一个或更多个软件应用或程序,其当由计算设备执行时可以使计算设备执行一个或更多个任务,例如方法步骤。
此外,本文描述的一个或更多个设备可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式转换成另一种形式。此外或替代地,本文所述的一个或更多个模块可以通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据和/或以其他方式与计算设备交互作用来将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其他部分从一种形式的计算设备转换为另一种形式的计算设备。
如本文使用的术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例非限制性地包括传动装置610型介质(例如载波)以及非暂时型介质,例如磁存储介质(例如硬盘驱动器、磁带驱动器、和软盘)、光存储介质(例如光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、和蓝光盘)、电子存储介质(例如固态驱动器和闪存介质)、以及其他分发系统。
本领域中的普通技术人员将认识到,本文公开的任何过程或方法可以以多种方式被修改。本文描述和/或示出的过程参数和步骤顺序仅作为示例被给出,并且可以根据需要被改变。例如,虽然在本文示出和/或描述的步骤可以以特定的顺序被示出或讨论,但是这些步骤不一定需要以所示出或讨论的顺序被执行。
本文描述和/或示出的各种示例性方法也可以省略本文描述或示出的一个或更多个步骤,或者包括除了那些所公开的步骤之外的附加步骤。此外,如本文公开的任何方法的步骤可以与如本文公开的任何其他方法的任一个或更多个步骤组合。
如本文描述的处理器可以被配置成执行本文公开的任何方法的一个或更多个步骤。可替代地或组合地,处理器可以被配置为组合如本文公开的一种或更多种方法的一个或更多个步骤。
除非另有说明,如在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其派生词)应被解释为既允许直接连接又允许间接(即,经由其他元件或部件)连接。此外,如在说明书和权利要求书中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”应被解释为“......中的至少一个”。最后,为了使用的容易,如在说明书和权利要求书中使用的术语“包括(including)”和“具有”(及其派生词)与词“包括(comprising)”可互换,且应具有与词“包括(comprising)”相同的含义。
如本文公开的处理器可以被配置有指令以执行如本文公开的任何方法的任何一个或更多个步骤。
将理解,尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文用于描述各种层、元件、部件、区域或区段而不涉及事件的任何特定的顺序或序列。这些术语仅用于区分开一个层、元件、部件、区域或区段与另一个层、元件、部件、区域或区段。如本文描述的第一层、元件、部件、区域或区段可以被称为第二层、元件、部件、区域或区段而不偏离本公开的教导。
如在本文所使用的,术语“或”被包含性地用来指替代的和组合的项目。
如在本文所使用的,字符(例如数字)指相似的元件。
尽管提到了“直角”,例如“直角”轴传动装置,但要理解的是,术语“直角”用于描述彼此基本上成直角延伸的元件,例如彼此垂直误差不到大约10度。
尽管提到了“平行”,例如“平行”轴传动装置,但要理解的是,术语“平行”用于描述基本上彼此平行延伸的元件,例如彼此平行误差不到大约10度。
本公开包括下面的被编号的条款。
条款1.一种对患者进行处理或成像的系统,所述系统包括:
探针,所述探针的尺寸适合插入所述患者体内;
传动装置,所述传动装置被配置成耦合到所述探针;和
器械设备操纵器,所述器械设备操纵器被配置成能够操作地耦合到所述传动装置,所述器械设备操纵器包括一个或更多个电机,所述一个或更多个电机被配置成与所述传动装置接合;
其中,所述传动装置被配置成接收来自所述一个或更多个电机的输入,并且还被配置成将来自所述一个或更多个电机的输入传输到所述探针,以使所述探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
条款2.根据条款1所述的系统,其中,所述探针是处理探针,并且系统还包括尺寸适于插入所述患者体内的成像探针。
条款3.根据条款2所述的系统,其中,所述成像探针是膀胱镜。
条款4.根据条款2所述的系统,其中,所述成像探针是TRUS探针。
条款5.根据条款2所述的系统,其中,所述处理探针被配置用于组织样本收集。
条款6.根据条款2所述的系统,其中,所述传动装置被配置成从所述一个或更多个电机接收所述输入,并使所述处理探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
条款7.根据条款6所述的系统,其中,所述传动装置被配置成接收来自两个或更多个电机的输入,并将来自所述两个或更多个电机的输入添加到所述传动装置的输出。
条款8.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成在所述器械设备操纵器和处理探针之间提供电气通信。
条款9.根据条款8所述的系统,其中,所述电气通信包括来自所述处理探针的编码器信号,所述编码器信号与所述处理探针的定位、平移、和旋转中的一个或更多个相关联。
条款10.根据条款8所述的系统,其中,所述电气通信包括向所述处理探针输送电功率。
条款11.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置包括在驱动轴上的驱动齿轮和在从动轴上的从动齿轮,并且其中,所述驱动轴和所述从动轴基本上彼此正交。
条款12.根据条款11所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括锥齿轮。
条款13.根据条款11所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括锥蜗轮。
条款14.根据条款11所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括蜗杆齿轮。
条款15.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置包括在驱动轴上的驱动齿轮或驱动滑轮和在从动轴上的从动齿轮或从动滑轮,并且其中所述驱动轴和所述从动轴基本上彼此平行。
条款16.根据条款15所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括正齿轮。
条款17.根据条款15所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括螺旋齿轮。
条款18.根据条款15所述的系统,其中,所述驱动滑轮和所述从动滑轮包括通过正时带连接的正时滑轮。
条款19.根据条款15所述的系统,其中,所述驱动滑轮和所述从动滑轮包括通过正时链连接的正时链轮。
条款20.根据条款1所述的系统,其中,所述探针还包括耦合器,以将所述探针能够释放地耦合到所述传动装置。
条款21.根据条款20所述的系统,其中,所述耦合器是快速释放耦合器。
条款22.根据条款20所述的系统,其中,所述耦合器提供锁定接合。
条款23.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置还包括耦合器,以将所述传动装置能够释放地耦合到所述器械设备操纵器。
条款24.根据条款23所述的系统,其中,所述耦合器包括快速释放耦合器。
条款25.根据条款1所述的系统,还包括一个或更多个力传感器,所述一个或更多个力传感器与所述探针和一个或更多个计算设备操作地耦合,以检测所述探针对所述患者的组织的压迫。
条款26.根据条款25所述的系统,其中,所述一个或更多个力传感器操作地耦合到所述器械设备操纵器。
条款27.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成接收来自所述器械设备操纵器的一个电机的输入,并引起所述探针的旋转运动。
条款28.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成接收来自所述器械设备操纵器的两个或更多个电机的输入,并引起所述探针的旋转运动。
条款29.根据条款28所述的系统,其中,所述两个电机以相同的速度在相反的方向上旋转。
条款30.根据条款29所述的系统,其中,所述传动装置选择性地将所述两个电机的输出接合到所述探针。
条款31.根据条款30所述的系统,其中,所述传动装置选择性地将所述两个电机的输出按顺序接合到所述探针。
条款32.根据条款31所述的系统,其中,所述传动装置被配置成选择性地一次将所述两个电机中的一个接合到所述探针。
条款33.根据条款30所述的系统,其中,所述传动装置还包括离合器,所述离合器被配置成选择性地将所述两个电机的输出接合到所述探针。
条款34.根据条款33所述的系统,其中,所述离合器是动力致动离合器。
条款35.根据条款30所述的系统,其中,所述传动装置还包括扭转冲击弹簧,所述扭转冲击弹簧被配置成在所述探针被引起改变旋转方向时吸收至少一些扭转应力。
条款36.根据条款30所述的系统,其中,所述两个电机中的第一电机包括由第一输出轴承载的第一转动惯量飞轮。
条款37.根据条款36所述的系统,其中,所述两个电机中的第二电机包括由第二输出轴承载的第二转动惯量飞轮。
条款38.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置是降速传动装置。
条款39.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置是增速传动装置。
条款40.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成使所述探针以高达每秒10转的速率旋转。
条款41.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置还包括旋转到线性的传动装置设备。
条款42.根据条款41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括齿条和小齿轮系统。
条款43.根据条款41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括带传动装置。
条款44.根据条款41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括链传动装置。
条款45.根据条款41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括导螺杆(lead screw)。
条款46.根据条款41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括滚珠螺杆(ball screw)。
条款47.根据条款41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置包括滚柱螺杆(roller screw)。
条款48.根据条款1所述的系统,还包括成像探针。
条款49.根据条款48所述的系统,其中,所述传动装置被配置成从所述一个或更多个电机中的一个接收输入,并使所述成像探针线性平移。
条款50.根据条款1所述的系统,其中,所述器械设备操纵器是第一器械设备操纵器,并且还包括第二器械设备操纵器。
条款51.根据条款50所述的系统,其中,所述第一器械设备操纵器被配置成提供所述探针的移动,并且其中,所述第二器械设备操纵器被配置成提供成像探针的移动。
条款52.根据条款51所述的系统,其中,所述探针和所述成像探针由手持件承载。
条款53.根据条款52所述的系统,其中,所述第一器械设备操纵器通过第一传动装置耦合到所述手持件。
条款54.根据条款53所述的系统,其中,所述第二器械设备操纵器通过第二传动装置耦合到所述手持件。
条款55.根据条款42所述的系统,其中,所述第一传动装置和所述第二传动装置中的一个或更多个是直角轴传动装置。
条款56.根据条款42所述的系统,其中,所述第一传动装置和所述第二传动装置中的一个或更多个是平行轴传动装置。
条款57.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置通过轴耦合器操作地耦合到所述探针。
条款58.根据条款1所述的系统,其中,所述探针被配置成在所述传动装置被耦合到所述器械设备操纵器之前耦合到所述传动装置。
条款59.根据条款1所述的系统,其中,所述探针被配置成在将所述探针插入所述患者体内之后耦合到所述传动装置。
条款60.根据条款1所述的系统,其中,所述探针能够通过所述器械设备操纵器在X方向、Y方向、Z方向、或这些方向的组合方向上定位。
条款61.根据条款60所述的系统,其中,所述探针能够至少部分地基于来自计算设备的指令来通过所述器械设备操纵器定位。
条款62.根据条款60所述的系统,其中,所述探针能够至少部分地基于手动操纵来通过所述器械设备操纵器定位。
条款63.根据条款62所述的系统,其中,所述器械设备操纵器是能够手动地调整的,以在至少一个旋转轴线或至少一个平移轴线中的一个或更多个轴线上调整所述探针。
条款64.根据条款1所述的系统,其中,所述传动装置还包括电连接器,所述电连接器被配置成将所述传动装置电耦合到所述器械设备操纵器。
条款65.根据条款64所述的系统,其中,所述电连接器是第一电连接器,并且所述传动装置还包括第二电连接器,所述第二电连接器被配置成将所述传动装置电耦合到所述探针。
条款66.根据条款65所述的系统,其中,所述传动装置被配置成将所述器械设备操纵器与所述探针电耦合。
条款67.根据条款1所述的系统,其中,所述探针是水射流装置,并且所述系统还包括压力调节器,所述压力调节器被配置成动态地改变所述水射流装置的水压。
条款68.一种传动装置,所述传动装置被配置成将探针耦合到器械设备操纵器,所述传动装置包括:
第一耦合器,所述第一耦合器用于选择性地与器械设备操纵器接合;
第二耦合器,所述第二耦合器用于选择性地与探针接合;
第一联接装置,所述第一联接装置被配置成与所述器械设备操纵器接合并接收来自所述器械设备操纵器的运动输入;和
第二联接装置,所述第二联接装置被配置成操作地与所述探针耦合;其中,所述传动装置被配置成将从所述器械设备操纵器接收的运动输入传送到所述探针。
条款69.根据条款68所述的传动装置,其中,所述探针是处理探针,并且传动装置还包括耦合到所述传动装置的成像探针。
条款70.根据条款69所述的传动装置,其中,所述运动输入是旋转输入,并且其中,所述传动装置被配置成从所述器械设备操纵器接收所述旋转输入,并使所述处理探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
条款71.根据条款68所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成提供所述器械设备操纵器和所述探针之间的电气通信。
条款72.根据条款68所述的传动装置,还包括电连接器,当所述传动装置耦合到所述器械设备操纵器时,所述电连接器用于与所述器械设备操纵器建立电气通信。
条款73.根据条款72所述的传动装置,还包括电信号处理器,以用于处理提供所述探针的改进的定位测量的定位编码信号。
条款74.根据条款72所述的传动装置,还包括电信号处理器,以用于处理来自排列在所述探针旁边的成像系统的相机信号。
条款75.根据条款72所述的传动装置,还包括电信号处理器,以用于处理提供第二处理探针的改进的定位测量的定位编码信号。
条款76.根据条款68所述的传动装置,其中,所述传动装置包括在从动轴上的从动齿轮,并且其中,所述从动齿轮与在所述器械设备操纵器的驱动轴上的驱动齿轮啮合接触。
条款77.根据条款76所述的传动装置,其中,所述驱动轴和所述从动轴彼此基本上成直角定位。
条款78.根据条款76所述的传动装置,其中,所述驱动轴和所述从动轴基本上彼此平行。
条款79.根据条款76所述的传动装置,其中,所述器械设备操纵器的驱动齿轮提供旋转运动,以及所述从动齿轮提供所述探针的线性平移。
条款80.根据条款76所述的传动装置,其中,所述器械设备操纵器的驱动齿轮提供旋转运动,以及所述从动齿轮提供所述探针的旋转运动。
条款81.根据条款76所述的传动装置,其中,所述器械设备操纵器的驱动齿轮提供旋转运动,以及所述从动齿轮提供所述探针的线性平移。
条款82.根据条款68所述的传动装置,其中,所述第一耦合器是快速释放耦合器。
条款83.根据条款68所述的传动装置,其中,所述传动装置接收来自所述器械设备操纵器的两个电机的输入,所述两个电机被配置成在相反的方向上旋转。
条款84.根据条款83所述的传动装置,其中,所述传动装置将来自所述器械设备操纵器的两个电机的输入传送到所述探针,以使所述探针围绕所述探针的纵轴线振荡预定的度数。
条款85.根据条款84所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成选择性地使所述两个电机与所述探针接合和分离。
条款86.根据条款85所述的传动装置,还包括离合器机构,所述离合器机构能够操作以选择性地使所述两个电机与所述探针接合和分离。
条款87.根据条款86所述的传动装置,其中,所述离合器机构是能够电气致动的。
条款88.根据条款84所述的传动装置,其中,所述传动装置响应于来自计算设备的指令将来自所述器械设备操纵器的两个电机的输入传送到所述探针。
条款89.根据条款68所述的传动装置,其中,所述探针是成像探针,并且所述传动装置被配置成将从所述器械设备操纵器接收的运动输入变换成所述成像探针的线性运动。
条款90.根据条款68所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成从所述器械设备操纵器接收两个或更多个输入。
条款91.根据条款90所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成接收所述两个或更多个输入并将所述两个或更多个输入组合成单个输出。
条款92.根据条款90所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成从所述器械设备操纵器接收五个或更多个输入。
条款93.根据条款74或75所述的传动装置,其中,来自所述器械设备操纵器的输入包括旋转输入。
条款94.根据条款93所述的传动装置,其中,所述旋转输入中的各个输入包括耦合到电机的齿轮。
条款95.一种传动装置,包括:
第一耦合器,所述第一耦合器被配置成操作地耦合到探针;
第二耦合器,所述第二耦合器被配置成操作地耦合到器械设备操纵器;和
电气系统接口,所述电气系统接口被配置成提供所述探针和所述器械设备操纵器之间的电气通信。
条款96.根据条款95所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成将来自所述器械设备操纵器的输入运动变换成所述探针的运动。
条款97.根据条款96所述的传动装置,其中,所述输入运动是旋转运动,以及所述探针的运动是旋转运动。
条款98.根据条款96所述的传动装置,其中,所述输入运动是旋转运动,以及所述探针的运动是线性运动。
条款99.一种对患者进行处理或成像的系统,所述系统包括:
探针,所述探针的尺寸适合插入所述患者体内;以及
器械设备操纵器,所述器械设备操纵器被配置成操作地耦合到所述探针,所述器械设备操纵器包括被配置成与所述探针接合的一个或更多个电机;
其中,所述探针被配置成接收来自所述一个或更多个电机的输入,并且还被配置成将来自所述一个或更多个电机的旋转输入传输到所述探针,以使所述探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
条款100.根据条款99所述的系统,还包括耦合在所述探针和所述器械设备操纵器之间的传动装置,所述传动装置被配置成将所述一个或更多个电机的输出传输到所述探针。
条款101.根据前述条款中任一项所述的系统,其中,所述探针被配置成提供用于对处理的组织止血的能量。
条款102.根据条款101所述的系统,其中,用于止血的能量是在没有同时的图像引导的情况下施加的。
条款103.根据前述条款中任一项所述的系统,其中,所述探针被配置成处理或移除肾结石。
条款104.根据前述条款中任一项所述的系统,其中,所述探针被配置成处理或移除癌症。
条款105.根据前述条款中任一项所述的系统,其中,所述传动装置至少部分地被包围在壳体中。
条款106.根据条款105所述的系统,其中,所述壳体包括一个或更多个孔,以允许一个或更多个输入端和/或一个或更多个输出端穿过所述孔延伸,从而将所述传动装置操作地耦合到另一部件。
条款107.根据条款105所述的系统,其中,所述传动装置被配置成在所述传动装置的独立配置中与所述器械设备操纵器和所述探针去耦,其中所述壳体至少部分地包围所述传动装置。
本公开的实施例如在本文中阐述的被示出和描述,并且仅作为例子被提供。本领域中的普通技术人员将认识到许多改编、改变、变化和替换而不偏离本公开的范围。本文公开的实施例的几种备选方案和组合可以被利用而不偏离本公开和在本文公开的发明的范围。因此,当前公开的发明的范围应仅由所附权利要求及其等同物的范围限定。

Claims (107)

1.一种对患者进行处理或成像的系统,所述系统包括:
探针,所述探针的尺寸适合插入所述患者体内;
传动装置,所述传动装置被配置成耦合到所述探针;和
器械设备操纵器,所述器械设备操纵器被配置成能够操作地耦合到所述传动装置,所述器械设备操纵器包括一个或更多个电机,所述一个或更多个电机被配置成与所述传动装置接合;
其中,所述传动装置被配置成接收来自所述一个或更多个电机的输入,并且还被配置成将来自所述一个或更多个电机的输入传输到所述探针,以使所述探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述探针是处理探针,并且所述系统还包括尺寸适于插入所述患者体内的成像探针。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述成像探针是膀胱镜。
4.根据权利要求2所述的系统,其中,所述成像探针包括TRUS探针。
5.根据权利要求2所述的系统,其中,所述处理探针被配置用于组织样本收集。
6.根据权利要求2所述的系统,其中,所述传动装置被配置成从所述一个或更多个电机接收所述输入,并使所述处理探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述传动装置被配置成接收来自两个或更多个电机的输入,并将来自所述两个或更多个电机的输入添加到所述传动装置的输出。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成在所述器械设备操纵器和处理探针之间提供电气通信。
9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述电气通信包括来自所述处理探针的编码器信号,所述编码器信号与所述处理探针的定位、平移和旋转中的一个或更多个相关联。
10.根据权利要求8所述的系统,其中,所述电气通信包括向所述处理探针输送电功率。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置包括在驱动轴上的驱动齿轮和在从动轴上的从动齿轮,并且其中,所述驱动轴和所述从动轴基本上彼此正交。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括锥齿轮。
13.根据权利要求11所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括锥蜗轮。
14.根据权利要求11所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括蜗杆齿轮。
15.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置包括在驱动轴上的驱动齿轮或驱动滑轮和在从动轴上的从动齿轮或从动滑轮,并且其中所述驱动轴和所述从动轴基本上彼此平行。
16.根据权利要求15所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括正齿轮。
17.根据权利要求15所述的系统,其中,所述驱动齿轮和所述从动齿轮包括螺旋齿轮。
18.根据权利要求15所述的系统,其中,所述驱动滑轮和所述从动滑轮包括通过正时带连接的正时滑轮。
19.根据权利要求15所述的系统,其中,所述驱动滑轮和所述从动滑轮包括通过正时链连接的正时链轮。
20.根据权利要求1所述的系统,其中,所述探针还包括耦合器,以将所述探针能够释放地耦合到所述传动装置。
21.根据权利要求20所述的系统,其中,所述耦合器是快速释放耦合器。
22.根据权利要求20所述的系统,其中,所述耦合器提供锁定接合。
23.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置还包括耦合器,以将所述传动装置能够释放地耦合到所述器械设备操纵器。
24.根据权利要求23所述的系统,其中,所述耦合器包括快速释放耦合器。
25.根据权利要求1所述的系统,还包括一个或更多个力传感器,所述一个或更多个力传感器与所述探针和一个或更多个计算设备操作地耦合,以检测所述探针对所述患者的组织的压迫。
26.根据权利要求25所述的系统,其中,所述一个或更多个力传感器操作地耦合到所述器械设备操纵器。
27.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成接收来自所述器械设备操纵器的一个电机的输入,并引起所述探针的旋转运动。
28.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成接收来自所述器械设备操纵器的两个或更多个电机的输入,并引起所述探针的旋转运动。
29.根据权利要求28所述的系统,其中,所述两个电机以相同的速度在相反的方向上旋转。
30.根据权利要求29所述的系统,其中,所述传动装置选择性地将所述两个电机的输出接合到所述探针。
31.根据权利要求30所述的系统,其中,所述传动装置选择性地将所述两个电机的输出按顺序接合到所述探针。
32.根据权利要求31所述的系统,其中,所述传动装置被配置成选择性地一次将所述两个电机中的一个接合到所述探针。
33.根据权利要求30所述的系统,其中,所述传动装置还包括离合器,所述离合器被配置成选择性地将所述两个电机的输出接合到所述探针。
34.根据权利要求33所述的系统,其中,所述离合器是动力致动离合器。
35.根据权利要求30所述的系统,其中,所述传动装置还包括扭转冲击弹簧,所述扭转冲击弹簧被配置成在所述探针被引起改变旋转方向时吸收至少一些扭转应力。
36.根据权利要求30所述的系统,其中,所述两个电机中的第一电机包括由第一输出轴承载的第一转动惯量飞轮。
37.根据权利要求36所述的系统,其中,所述两个电机中的第二电机包括由第二输出轴承载的第二转动惯量飞轮。
38.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置是降速传动装置。
39.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置是增速传动装置。
40.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置被配置成使所述探针以高达每秒10转的速率旋转。
41.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置还包括旋转到线性的传动装置设备。
42.根据权利要求41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括齿条和小齿轮系统。
43.根据权利要求41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括带传动装置。
44.根据权利要求41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括链传动装置。
45.根据权利要求41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括导螺杆。
46.根据权利要求41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置设备包括滚珠螺杆。
47.根据权利要求41所述的系统,其中,所述旋转到线性的传动装置包括滚柱螺杆。
48.根据权利要求1所述的系统,还包括成像探针。
49.根据权利要求48所述的系统,其中,所述传动装置被配置成从所述一个或更多个电机中的一个接收输入,并使所述成像探针线性平移。
50.根据权利要求1所述的系统,其中,所述器械设备操纵器是第一器械设备操纵器,并且所述系统还包括第二器械设备操纵器。
51.根据权利要求50所述的系统,其中,所述第一器械设备操纵器被配置成提供所述探针的移动,并且其中,所述第二器械设备操纵器被配置成提供成像探针的移动。
52.根据权利要求51所述的系统,其中,所述探针和所述成像探针由手持件承载。
53.根据权利要求52所述的系统,其中,所述第一器械设备操纵器通过第一传动装置耦合到所述手持件。
54.根据权利要求53所述的系统,其中,所述第二器械设备操纵器通过第二传动装置耦合到所述手持件。
55.根据权利要求42所述的系统,其中,所述第一传动装置和所述第二传动装置中的一个或更多个是直角轴传动装置。
56.根据权利要求42所述的系统,其中,所述第一传动装置和所述第二传动装置中的一个或更多个是平行轴传动装置。
57.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置通过轴耦合器操作地耦合到所述探针。
58.根据权利要求1所述的系统,其中,所述探针被配置成在所述传动装置被耦合到所述器械设备操纵器之前耦合到所述传动装置。
59.根据权利要求1所述的系统,其中,所述探针被配置成在将所述探针插入所述患者体内之后耦合到所述传动装置。
60.根据权利要求1所述的系统,其中,所述探针能够通过所述器械设备操纵器在X方向、Y方向、Z方向或这些方向的组合方向上定位。
61.根据权利要求60所述的系统,其中,所述探针能够至少部分地基于来自计算设备的指令来通过所述器械设备操纵器定位。
62.根据权利要求60所述的系统,其中,所述探针能够至少部分地基于手动操纵来通过所述器械设备操纵器定位。
63.根据权利要求62所述的系统,其中,所述器械设备操纵器是能够手动地调整的,以在至少一个旋转轴线或至少一个平移轴线中的一个或更多个轴线上调整所述探针。
64.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传动装置还包括电连接器,所述电连接器被配置成将所述传动装置电耦合到所述器械设备操纵器。
65.根据权利要求64所述的系统,其中,所述电连接器是第一电连接器,并且所述传动装置还包括第二电连接器,所述第二电连接器被配置成将所述传动装置电耦合到所述探针。
66.根据权利要求65所述的系统,其中,所述传动装置被配置成将所述器械设备操纵器与所述探针电耦合。
67.根据权利要求1所述的系统,其中,所述探针是水射流装置,并且所述系统还包括压力调节器,所述压力调节器被配置成动态地改变所述水射流装置的水压。
68.一种传动装置,所述传动装置被配置成将探针耦合到器械设备操纵器,所述传动装置包括:
第一耦合器,所述第一耦合器用于选择性地与器械设备操纵器接合;
第二耦合器,所述第二耦合器用于选择性地与探针接合;
第一联接装置,所述第一联接装置被配置成与所述器械设备操纵器接合并接收来自所述器械设备操纵器的运动输入;和
第二联接装置,所述第二联接装置被配置成操作地与所述探针耦合;其中,所述传动装置被配置成将从所述器械设备操纵器接收的运动输入传送到所述探针。
69.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述探针是处理探针,并且所述传动装置还包括耦合到所述传动装置的成像探针。
70.根据权利要求69所述的传动装置,其中,所述运动输入是旋转输入,并且其中,所述传动装置被配置成从所述器械设备操纵器接收所述旋转输入,并使所述处理探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
71.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成提供所述器械设备操纵器和所述探针之间的电气通信。
72.根据权利要求68所述的传动装置,还包括电连接器,当所述传动装置耦合到所述器械设备操纵器时,所述电连接器用于与所述器械设备操纵器建立电气通信。
73.根据权利要求72所述的传动装置,还包括电信号处理器,以用于处理提供所述探针的改进的定位测量的定位编码信号。
74.根据权利要求72所述的传动装置,还包括电信号处理器,以用于处理来自排列在所述探针旁边的成像系统的相机信号。
75.根据权利要求72所述的传动装置,还包括电信号处理器,以用于处理提供第二处理探针的改进的定位测量的定位编码信号。
76.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述传动装置包括在从动轴上的从动齿轮,并且其中,所述从动齿轮与在所述器械设备操纵器的驱动轴上的驱动齿轮啮合接触。
77.根据权利要求76所述的传动装置,其中,所述驱动轴和所述从动轴彼此基本上成直角定位。
78.根据权利要求76所述的传动装置,其中,所述驱动轴和所述从动轴基本上彼此平行。
79.根据权利要求76所述的传动装置,其中,所述器械设备操纵器的驱动齿轮提供旋转运动,以及所述从动齿轮提供所述探针的线性平移。
80.根据权利要求76所述的传动装置,其中,所述器械设备操纵器的驱动齿轮提供旋转运动,以及所述从动齿轮提供所述探针的旋转运动。
81.根据权利要求76所述的传动装置,其中,所述器械设备操纵器的驱动齿轮提供旋转运动,以及所述从动齿轮提供所述探针的线性平移。
82.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述第一耦合器是快速释放耦合器。
83.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述传动装置接收来自所述器械设备操纵器的两个电机的输入,所述两个电机被配置成在相反的方向上旋转。
84.根据权利要求83所述的传动装置,其中,所述传动装置将来自所述器械设备操纵器的两个电机的输入传送到所述探针,以使所述探针围绕所述探针的纵轴线振荡预定的度数。
85.根据权利要求84所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成选择性地使所述两个电机与所述探针接合和分离。
86.根据权利要求85所述的传动装置,还包括离合器机构,所述离合器机构能够操作以选择性地使所述两个电机与所述探针接合和分离。
87.根据权利要求86所述的传动装置,其中,所述离合器机构是能够电气致动的。
88.根据权利要求84所述的传动装置,其中,所述传动装置响应于来自计算设备的指令将来自所述器械设备操纵器的两个电机的输入传送到所述探针。
89.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述探针是成像探针,并且所述传动装置被配置成将从所述器械设备操纵器接收的运动输入变换成所述成像探针的线性运动。
90.根据权利要求68所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成从所述器械设备操纵器接收两个或更多个输入。
91.根据权利要求90所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成接收所述两个或更多个输入并将所述两个或更多个输入组合成单个输出。
92.根据权利要求90所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成从所述器械设备操纵器接收五个或更多个输入。
93.根据权利要求74或75所述的传动装置,其中,来自所述器械设备操纵器的输入包括旋转输入。
94.根据权利要求93所述的传动装置,其中,所述旋转输入中的各个输入包括耦合到电机的齿轮。
95.一种传动装置,包括:
第一耦合器,所述第一耦合器被配置成操作地耦合到探针;
第二耦合器,所述第二耦合器被配置成操作地耦合到器械设备操纵器;和
电气系统接口,所述电气系统接口被配置成提供所述探针和所述器械设备操纵器之间的电气通信。
96.根据权利要求95所述的传动装置,其中,所述传动装置被配置成将来自所述器械设备操纵器的输入运动变换成所述探针的运动。
97.根据权利要求96所述的传动装置,其中,所述输入运动是旋转运动,以及所述探针的运动是旋转运动。
98.根据权利要求96所述的传动装置,其中,所述输入运动是旋转运动,以及所述探针的运动是线性运动。
99.一种对患者进行处理或成像的系统,所述系统包括:
探针,所述探针的尺寸适合插入所述患者体内;以及
器械设备操纵器,所述器械设备操纵器被配置成操作地耦合到所述探针,所述器械设备操纵器包括被配置成与所述探针接合的一个或更多个电机;
其中,所述探针被配置成接收来自所述一个或更多个电机的输入,并且还被配置成将来自所述一个或更多个电机的旋转输入传输到所述探针,以使所述探针旋转、平移、铰接、或进行以上动作的组合。
100.根据权利要求99所述的系统,还包括耦合在所述探针和所述器械设备操纵器之间的传动装置,所述传动装置被配置成将所述一个或更多个电机的输出传输到所述探针。
101.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述探针被配置成提供用于对处理的组织止血的能量。
102.根据权利要求101所述的系统,其中,用于止血的能量是在没有同时的图像引导的情况下施加的。
103.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述探针被配置成处理或移除肾结石。
104.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述探针被配置成处理或移除癌症。
105.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述传动装置至少部分地被包围在壳体中。
106.根据权利要求105所述的系统,其中,所述壳体包括一个或更多个孔,以允许一个或更多个输入端和/或一个或更多个输出端穿过所述孔延伸,从而将所述传动装置操作地耦合到另一部件。
107.根据权利要求105所述的系统,其中,所述传动装置被配置成在所述传动装置的独立配置中与所述器械设备操纵器和所述探针去耦,其中所述壳体至少部分地包围所述传动装置。
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