BR112020011444A2

BR112020011444A2 - sistemas e métodos para arquiteturas de inserção baseadas em instrumentos

Info

Publication number: BR112020011444A2
Application number: BR112020011444-8A
Authority: BR
Inventors: Aren Calder Hill; Travis Michael Schuh; Nicholas J. Eyre
Original assignee: Auris Health, Inc.
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2021-02-02
Also published as: US11839439B2; KR102462568B1; WO2019118368A1; KR20200118795A; MX2020006069A; JP7080986B2; EP3723655A1; JP2022105638A; US20190175287A1; US10779898B2; US20200022767A1; CN111770736A; US10470830B2; EP3723655A4; US20210052338A1; JP2021505345A

Abstract

  A presente invenção se refere a sistemas, dispositivos e métodos nos quais um instrumento pode transladar ao longo de um eixo geométrico de inserção. Em vez de depender principalmente de um braço robótico para inserção do instrumento, os instrumentos descritos na presente invenção apresentam arquiteturas de inserção baseadas no novo instrumento que permitem que porções dos próprios instrumentos transladem ao longo de um eixo geométrico de inserção. Por exemplo, um instrumento pode compreender um eixo de acionamento, um atuador de extremidade em uma extremidade distal do eixo de acionamento e uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento. A arquitetura do instrumento permite que o eixo de acionamento translade em relação à empunhadura ao longo de um eixo geométrico de inserção. A translação do eixo de acionamento não interfere com outras funções do instrumento, como a atuação do atuador de extremidade.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAS

E MÉTODOS PARA ARQUITETURAS DE INSERÇÃO BASEADAS EM INSTRUMENTOS". REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório de Patente US n° 62/597.385, depositado em 11 de dezembro de 2017, que está aqui incorporado a título de referência, em sua totalidade.

CAMPO TÉCNICO

[002] Os sistemas e métodos apresentados na presente invenção são direcionados a instrumentos médicos e mais particularmente a ferramentas cirúrgicas para uso em vários tipos de cirurgias.

ANTECEDENTES

[003] Esta descrição se refere genericamente a instrumentos médicos e particularmente a ferramentas cirúrgicas para uso em vários tipos de cirurgias, incluindo cirurgias laparoscópicas, endoscópicas, endoluminais e abertas.

[004] Tecnologias robóticas têm uma gama de aplicações. Em particular, os braços robóticos ajudam a realizar tarefas que um ser humano normalmente executaria. Por exemplo, fábricas usam braços robóticos para fabricar automóveis e produtos eletrônicos de consumo. Adicionalmente, instalações científicas usam braços robóticos para automatizar procedimentos laboratoriais como transportar microplacas. No campo médico, os médicos começaram a utilizar braços robóticos para ajudar a realizar procedimentos cirúrgicos.

[005] Em um sistema cirúrgico robótico, um braço robótico é conectado a um manipulador de dispositivo de instrumento, por exemplo, a extremidade do braço robótico e é capaz de mover o manipulador do dispositivo de instrumento em qualquer posição dentro de um espaço de trabalho definido. O manipulador do dispositivo de instrumento pode ser acoplado de modo removível a uma ferramenta cirúrgica, como um cateter direcionável para aplicações endoscópicas ou qualquer um de uma variedade de instrumentos laparoscópicos e endoluminais. O manipulador de dispositivo de instrumento transmite o movimento do braço robótico para controlar a posição da ferramenta cirúrgica e também pode ativar os controles no instrumento, como fios de tração para orientar um cateter. Adicionalmente, o manipulador do dispositivo do instrumento pode ser acoplado elétrica ou opticamente ao instrumento para fornecer energia, luz ou sinais de controle e pode receber dados do instrumento, como fluxo de vídeo de uma câmera no instrumento.

[006] Durante o uso, uma ferramenta cirúrgica é conectada ao manipulador de dispositivo de instrumento de modo que o instrumento está longe do paciente. O braço robótico então avança o manipulador de dispositivo de instrumento e o instrumento conectado ao mesmo em direção a um sítio cirúrgico dentro do paciente. Em um procedimento laparoscópico, o instrumento é movido através de uma porta em uma parede do corpo do paciente. O braço robótico é capaz de manipular o instrumento em múltiplos graus de liberdade, incluindo passo, guinada e inserção. Tipicamente, um braço robótico fornece todos estes graus de liberdade.

[007] Em relação à inserção, um braço robótico tem tipicamente um eixo geométrico de inserção linear para fornecer o grau de inserção de liberdade. As dificuldades podem surgir quando o braço robótico é responsável pela inserção linear de um instrumento. Em particular, a massa do braço robótico (sozinho ou em combinação com um instrumento) pode levar a uma massa pesada e reduzir o desempenho em profundidades rasas de inserção. Além disso, a dependência do braço robótico para inserção reduz o espaço de trabalho disponível para um cirurgião ou assistente durante um procedimento cirúrgico robótico. Consequentemente, existe uma necessidade de reduzir a dependência do braço robótico ao inserir linearmente um instrumento.

SUMÁRIO

[008] As modalidades do pedido são direcionadas a sistemas, dispositivos e métodos que reduzem a dependência de um braço robótico ao inserir linearmente um instrumento. Em particular, os sistemas, dispositivos e métodos aqui descritos se referem a instrumentos tendo instrumento baseados em arquiteturas de inserção linear. Por exemplo, um ou mais instrumentos podem ser fornecidos de modo que um eixo de acionamento do instrumento seja capaz de transladar ao longo de um eixo geométrico de inserção, reduzindo assim a dependência do braço robótico para inserção linear. Enquanto em algumas modalidades, o braço robótico pode ainda ser usado para inserção linear juntamente com o próprio instrumento, em outras modalidades, este movimento é eliminado reduzindo, assim, o perfil geral de robô e minimizando a massa balançada na extremidade do braço do robô cirúrgico.

[009] Em algumas modalidades, um dispositivo médico compreende um eixo de acionamento, um atuador de extremidade conectado ao eixo de acionamento e uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento. A empunhadura inclui uma primeira entrada mecânica e uma segunda entrada mecânica. A primeira entrada mecânica é configurada para fazer a atuação do atuador de extremidade, enquanto a segunda entrada mecânica é configurada para fazer a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura. A atuação do atuador de extremidade é realizada por meio de um primeiro mecanismo de atuação que é desacoplado de um segundo mecanismo de atuação que faz a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura. O primeiro mecanismo de atuação pode incluir um primeiro cabo que se estende através de um primeiro conjunto de polias, sendo que a manipulação de pelo menos uma polia do primeiro conjunto de polias através da primeira entrada mecânica causa uma alteração de comprimento do primeiro cabo no interior da empunhadura, causando assim a atuação do atuador de extremidade. O segundo mecanismo de atuação pode incluir um segundo cabo que se engata a uma bobina, sendo que a manipulação da bobina do segundo conjunto de polias através da segunda entrada mecânica faz com que o eixo de acionamento translade em relação à empunhadura. A bobina pode ser um cabrestante, como um cabrestante de passo zero. A alteração do comprimento do primeiro cabo no interior da empunhadura para causar a atuação do atuador de extremidade não é afetada pelo segundo mecanismo de atuação que translada o eixo de acionamento em relação à empunhadura. Em alguns casos, o cabo do primeiro mecanismo de atuação se estende a partir da porção proximal do eixo de acionamento, através do primeiro conjunto de polias e à porção distal do eixo de acionamento. Em outros casos, o primeiro mecanismo de atuação inclui um ou mais cabos que se estendem através de um primeiro conjunto de polias, e o segundo mecanismo de atuação inclui um ou mais cabos e uma bobina de inserção, sendo que pelo meno um ou mais cabos do primeiro mecanismo de atuação termina na bobina de inserção.

[0010] Em algumas modalidades, um sistema médico compreende uma base, um suporte de ferramenta acoplado à base, e um instrumento. Um braço robótico pode ser posicionado entre a base e o suporte de ferramenta. O suporte de ferramenta inclui uma interface de fixação. O instrumento compreende um eixo de acionamento, um atuador de extremidade e uma empunhadura que tem uma interface recíproca para fixação ao suporte de ferramenta. A empunhadura inclui adicionalmente uma primeira entrada mecânica e uma segunda entrada mecânica. A primeira entrada mecânica é configurada para fazer a atuação do atuador de extremidade, enquanto a segunda entrada mecânica é configurada para fazer a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura. A atuação do atuador de extremidade é realizada por meio de um primeiro mecanismo de atuação que é desacoplado de um segundo mecanismo de atuação que faz a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura. Em alguns casos, o primeiro mecanismo de atuação inclui um primeiro cabo que se estende através de um primeiro conjunto de polias, sendo que a manipulação de pelo menos uma polia do primeiro conjunto de polias através da primeira entrada mecânica causa uma alteração no comprimento do primeiro cabo no interior da empunhadura, fazendo assim a atuação do atuador de extremidade, e sendo que a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura é realizada através do segundo mecanismo de atuação que inclui um segundo cabo que se engata a uma bobina, sendo que a manipulação da bobina através da segunda entrada mecânica faz com que o eixo de acionamento translade em relação à empunhadura.

[0011] Em algumas modalidades, um método cirúrgico compreende fornecer um instrumento configurado para aplicação através de uma incisão ou orifício natural de um paciente para realizar um procedimento cirúrgico em um sítio cirúrgico. O instrumento compreende um eixo de acionamento, uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento e um atuador de extremidade que se estende do eixo de acionamento. O eixo de acionamento é capaz de transladar em relação à empunhadura. A atuação do atuador de extremidade é realizada por meio de um primeiro mecanismo de atuação que é desacoplado de um segundo mecanismo de atuação que faz a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura. Em alguns casos, o instrumento inclui um primeiro mecanismo de atuação para atuar o atuador de extremidade e um segundo mecanismo de atuação para transladar o eixo em relação à empunhadura, sendo que o primeiro mecanismo de atuação compreende um primeiro conjunto de polias e um primeiro cabo e ao segundo mecanismo de atuação compreende uma bobina e um segundo cabo.

[0012] Em algumas modalidades, um método cirúrgico compreende aplicar um instrumento através de uma incisão ou orifício natural de um paciente para realizar um procedimento cirúrgico em um sítio cirúrgico. O instrumento compreende um eixo de acionamento, uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento e um atuador de extremidade que se estende do eixo de acionamento. O eixo de acionamento é capaz de transladar em relação à empunhadura. A atuação do atuador de extremidade é realizada por meio de um primeiro mecanismo de atuação que é desacoplado de um segundo mecanismo de atuação que faz a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura. Em alguns casos, o instrumento inclui um primeiro mecanismo de atuação para atuar o atuador de extremidade e um segundo mecanismo de atuação para transladar o eixo em relação à empunhadura, sendo que o primeiro mecanismo de atuação compreende um primeiro conjunto de polias e um primeiro cabo e ao segundo mecanismo de atuação compreende uma bobina e um segundo cabo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0013] A Figura 1A ilustra um sistema cirúrgico robótico, de acordo com uma modalidade.

[0014] A Figura 1B ilustra um sistema cirúrgico robótico, de acordo com uma modalidade alternativa.

[0015] A Figura 2 ilustra um console de comando para um sistema cirúrgico robótico, de acordo com uma modalidade.

[0016] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de um manipulador de dispositivo de instrumento para um sistema cirúrgico robótico, de acordo com uma modalidade.

[0017] A Figura 4 é uma vista lateral do manipulador do dispositivo de instrumento da Figura 3, de acordo com uma modalidade.

[0018] A Figura 5 ilustra uma vista explodida em perspectiva frontal de uma ferramenta cirúrgica exemplificadora presa ao manipulador de dispositivo de instrumento da Figura 3, de acordo com uma modalidade.

[0019] A Figura 6 ilustra uma vista explodida em perspectiva posterior de uma ferramenta cirúrgica exemplificadora presa ao manipulador de dispositivo de instrumento da Figura 3, de acordo com uma modalidade.

[0020] A Figura 7 ilustra uma vista em perspectiva ampliada de um mecanismo de atuação para engate e desengate de uma ferramenta cirúrgica de um suporte de ferramenta cirúrgica, de acordo com uma modalidade.

[0021] As Figuras 8A e 8B ilustram um processo de engate e desengate de uma ferramenta cirúrgica de um adaptador estéril, de acordo com uma modalidade.

[0022] As Figuras 9A e 9B ilustram um processo de engate e desengate de uma ferramenta cirúrgica de um adaptador estéril, de acordo com uma modalidade.

[0023] A Figura 10A ilustra uma vista em perspectiva de um mecanismo para rolar um suporte de ferramenta cirúrgica para dentro de um manipulador de dispositivo de instrumento, de acordo com uma modalidade.

[0024] A Figura 10B ilustra uma vista em seção transversal de um manipulador de dispositivo de instrumento, de acordo com uma modalidade.

[0025] As Figuras 10C e 10D ilustram vistas em perspectiva parcialmente explodidas de componentes internos de um manipulador de dispositivo de instrumento e certos componentes elétricos do mesmo, de acordo com uma modalidade.

[0026] A Figura 10E ilustra uma vista em perspectiva ampliada de componentes elétricos de um manipulador de dispositivo de instrumento para indexar a rolagem do suporte de ferramenta cirúrgica, de acordo com uma modalidade.

[0027] A Figura 11 ilustra uma vista lateral de um instrumento tendo uma arquitetura de inserção baseada em instrumento, de acordo com uma modalidade.

[0028] A Figura 12 ilustra um diagrama esquemático que mostra um primeiro mecanismo de atuação para atuar um atuador de extremidade, de acordo com uma modalidade.

[0029] A Figura 13 ilustra uma vista lateral ampliada de um primeiro mecanismo de atuação do instrumento da Figura 11, de acordo com uma modalidade.

[0030] A Figura 14 ilustra uma vista em perspectiva ampliada de um primeiro mecanismo de atuação do instrumento da Figura 11, de acordo com uma modalidade.

[0031] A Figura 15 ilustra uma vista de uma polia e cabo do instrumento da Figura 11, antes da atuação da polia, de acordo com uma modalidade.

[0032] A Figura 16 ilustra uma vista de uma polia e cabo do instrumento da Figura 11, após a atuação da polia, de acordo com uma modalidade.

[0033] A Figura 17 ilustra uma vista lateral de um segundo mecanismo de atuação que inclui uma bobina para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade.

[0034] A Figura 18 ilustra uma vista em perspectiva de uma bobina alternativa usando um único cabo para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade.

[0035] A Figura 19 ilustra uma vista em perspectiva de uma bobina alternativa usando mais de um cabo para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade.

[0036] A Figura 20 ilustra uma vista frontal de uma empunhadura incluindo a bobina da Figura 18, de acordo com uma modalidade.

[0037] A Figura 21 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura alternativa para atuar um atuador de extremidade e a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade.

[0038] A Figura 22A ilustra uma vista frontal ampliada de um instrumento incorporando a arquitetura alternativa para atuar um atuador de extremidade e a inserção do eixo de acionamento da Figura 21, de acordo com uma modalidade.

[0039] A Figura 22B ilustra uma vista em perspectiva superior de um instrumento incorporando a arquitetura alternativa para atuar um atuador de extremidade e a inserção do eixo de acionamento da Figura 21, de acordo com uma modalidade.

[0040] A Figura 23 ilustra uma vista em perspectiva superior de uma empunhadura e eixo de acionamento de um instrumento, de acordo com uma modalidade.

[0041] A Figura 24A ilustra uma vista esquemática de uma seção transversal de um eixo de acionamento de instrumento que utiliza a arquitetura de inserção mostrada na Figura 12, de acordo com uma modalidade.

[0042] A Figura 24B ilustra uma vista esquemática de uma seção transversal de um eixo de acionamento de instrumento que utiliza a arquitetura de inserção mostrada na Figura 21, de acordo com uma modalidade.

[0043] A Figura 25 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura para acionar uma faca em uma vedação de vaso, de acordo com uma modalidade.

[0044] A Figura 26 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura alternativa para acionar uma faca em uma vedação de vaso, de acordo com uma modalidade.

[0045] A Figura 27 ilustra um diagrama esquemático mostrando ainda outra arquitetura alternativa para acionar uma faca em uma vedação de vaso, de acordo com uma modalidade.

[0046] A Figura 28 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura para a produção de uma câmera rígida em um instrumento de inserção, de acordo com uma modalidade.

[0047] A Figura 29 mostra uma primeira arquitetura de inserção que permite que uma câmera seja separada da empunhadura de inserção, de acordo com uma modalidade.

[0048] As Figuras 30 e 31 mostram uma segunda arquitetura de inserção que permite que uma câmera seja separada de uma empunhadura de inserção, de acordo com uma modalidade.

[0049] A Figura 32 ilustra um diagrama mostrando uma arquitetura alternativa para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma outra modalidade.

[0050] A Figura 33 mostra uma vista em seção transversal lateral de um instrumento que tem múltiplas vedações para evitar vazamento de ar de um paciente.

[0051] A Figura 34 mostra uma vista em seção transversal frontal do instrumento que tem múltiplas vedações.

[0052] As figuras representam modalidades da presente invenção para propósitos de ilustração apenas. O versado na técnica reconhecerá prontamente, a partir da descrição a seguir, que modalidades alternativas das estruturas e dos métodos aqui ilustrados podem ser utilizadas sem que se afaste dos princípios da invenção aqui descritos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

1. Sistema cirúrgico robótico

[0053] A Figura 1A ilustra uma modalidade de um sistema cirúrgico robótico 100. O sistema cirúrgico robótico 100 inclui uma base 101 acoplada a um ou mais braços robóticos, por exemplo, o braço robótico

102. A base 101 é comunicativamente acoplada a um console de comando, que é adicionalmente descrito na presente invenção com referência à Figura 2. A base 101 pode ser posicionada de modo que o braço robótico 102 tenha acesso para executar um procedimento cirúrgico em um paciente, enquanto um usuário, como um médico, pode controlar o sistema cirúrgico robótico 100 a partir do conforto do console de comando. Em algumas modalidades, a base 101 pode ser acoplada a um leito ou mesa de cirurgia para dar suporte ao paciente. Por exemplo, em algumas modalidades, uma base 101 que é acoplada a um braço robótico 102 pode ser acoplada a um leito por meio de um ou mais trilhos que se estendem ao longo do leito (conforme mostrado na Figura 1B). Embora não mostrado na Figura 1A para fins de clareza, em algumas modalidades, a base 101 pode incluir subsistemas como circuitos eletrônicos de controle, pneumáticas, fontes de energia, fontes ópticas e similares. O braço robótico 102 inclui múltiplos segmentos 110 acoplados às articulações 111, que fornecem ao braço robótico 102 múltiplos graus de liberdade, por exemplo, sete graus de liberdade correspondendo a sete segmentos do braço. A base 101 pode conter uma fonte de energia 112, pressão pneumática 113 e componentes eletrônicos do sensor 114 e de controle — incluindo componentes como uma unidade de processamento central, barramento de dados, circuito de controle e memória — e respectivos atuadores como motores para mover o braço robótico 102. O circuito eletrônico 114 na base 101 também pode processar e transmitir sinais de controle comunicados a partir do console de comando.

[0054] Em algumas modalidades, a base 101 inclui rodas 115 para transportar o sistema cirúrgico robótico 100. A mobilidade do sistema cirúrgico robótico 100 ajuda a acomodar as limitações de espaço em uma sala de cirurgia bem como facilitar o posicionamento e o movimento adequados do equipamento cirúrgico. Adicionalmente, a mobilidade permite que os braços robóticos 102 sejam configurados de tal modo que os braços robóticos 102 não interfiram com o paciente, médico, anestesiologista ou qualquer outro equipamento. Durante os procedimentos, um usuário pode controlar os braços robóticos 102 com o uso de dispositivos de controle como o console de comando.

[0055] Em algumas modalidades, o braço robótico 102 inclui criar articulações que usam uma combinação de freios e contrapesos para manter uma posição do braço robótico 102. Os contrapesos podem incluir as molas a gás ou molas helicoidais. Os freios, por exemplo, freios à prova de falhas, podem incluir componentes mecânicos e/ou elétricos. Além disso, os braços robóticos 102 podem ser braços robóticos do tipo suporte passivo auxiliados por gravidade.

[0056] Cada braço robótico 102 pode ser acoplado a um manipulador de dispositivo de instrumento (IDM) 117 com o uso de uma interface de trocador de mecanismos (MCI) 116. O IDM 117 pode servir como um suporte de ferramenta. Em algumas modalidades, o IDM 117 pode ser removido e substituído por um tipo diferente de IDM, por exemplo, um primeiro tipo de IDM que manipula um endoscópio pode ser substituído por um segundo tipo de IDM que manipula um laparoscópio. A MCI 116 inclui conectores para transferir pressão pneumática, energia elétrica, sinais elétricos, e sinais ópticos a partir do braço robótico 102 para o IDM

117. A MCI 116 pode ser um conector de parafuso de fixação ou de placa base. O IDM 117 manipula as ferramentas cirúrgicas tais como o instrumento 118 com o uso de técnicas incluindo acionamento direto, acionamento harmônico, unidades de engrenagem, correias e polias, acionamento magnético e similares. A MCI 116 é intercambiável com base no tipo de IDM 117 e pode ser personalizada para um certo tipo de procedimento cirúrgico. O braço robótico 102 pode incluir detecção de torque no nível da articulação e um pulso na extremidade distal.

[0057] A ferramenta ou instrumento 118 pode compreender um instrumento laparoscópico, endoscópico e/ou endoluminal que é capaz de executar um procedimento em um sítio cirúrgico de um paciente. Em algumas modalidades, o instrumento 118 compreende um instrumento laparoscópico inserível em uma incisão em um paciente. O instrumento laparoscópico pode compreender um eixo de acionamento rígido, semirrígido ou flexível. Quando projetada para laparoscopia, a extremidade distal do eixo de acionamento pode ser conectada a um atuador de extremidade que pode compreender, por exemplo, um pulso, uma garra, uma tesoura ou outra ferramenta cirúrgica. Em algumas modalidades, o instrumento 118 compreende uma ferramenta cirúrgica endoscópica que é inserida na anatomia de um paciente para capturar imagens da anatomia (por exemplo, tecido corporal). Em algumas modalidades, o instrumento endoscópico compreende um eixo de acionamento tubular e flexível. O endoscópio inclui um ou mais dispositivos de imageamento (por exemplo, câmeras ou sensores) que capturam as imagens. Os dispositivos de imageamento podem incluir um ou mais componentes ópticos como uma fibra óptica, conjunto de fibras ou lentes. Os componentes ópticos se movem junto com a ponta do instrumento 118 de modo que o movimento da ponta do instrumento 118 resulte em alterações nas imagens capturadas pelos dispositivos de imageamento. Em algumas modalidades, o instrumento 118 compreende um instrumento endoluminal que pode ser inserido através de um orifício natural de um paciente, como um broncoscópio ou uretroscópio. O instrumento endoluminal pode compreender um eixo de acionamento tubular e flexível. Quando projetada para cirurgia endoluminal, a extremidade distal do eixo de acionamento pode ser conectada a um atuador de extremidade que pode compreender, por exemplo, um punho, uma garra, uma tesoura ou outra ferramenta cirúrgica.

[0058] Em algumas modalidades, os braços robóticos 102 do sistema cirúrgico robótico 100 manipulam o instrumento 118 com o uso de membros de movimento alongados. Os elementos de movimento alongados podem incluir fios de tração, também chamados de fios para empurrar ou puxar, cabos, fibras ou eixos de acionamento flexíveis. Por exemplo, os braços robóticos 102 atuam múltiplos fios de tração acoplados ao instrumento 118 para defletir a ponta do instrumento 118. Os fios de tração podem incluir tanto materiais metálicos como não metálicos como aço inoxidável, Kevlar, tungstênio, fibra de carbono e similares. Em algumas modalidades, o instrumento 118 pode exibir comportamento não linear em resposta às forças aplicadas pelos membros de movimento alongados. O comportamento não linear pode ser baseado na rigidez e compressibilidade do instrumento 118, bem como a variabilidade na folga ou rigidez entre diferentes membros de movimento alongados.

[0059] O sistema cirúrgico robótico 100 inclui um controlador 120, por exemplo, um processador de computador. O controlador 120 inclui um módulo de calibração 125, um módulo de registro de imagem 130, e um armazenamento de calibração 135. O módulo de calibração 125 pode caracterizar o comportamento não linear com o uso de um modelo com respostas lineares por partes juntamente com parâmetros como declives, histereses e valores de zonas mortas. O sistema cirúrgico robótico 100 pode controlar com mais precisão um endoscópio 118 por meio da determinação de valores precisos dos parâmetros. Em algumas modalidades, algumas ou todas as funcionalidades do controlador 120 são realizadas fora do sistema cirúrgico robótico 100, por exemplo, em outro sistema de computador ou servidor acoplado de modo comunicativo ao sistema cirúrgico robótico 100.

[0060] A Figura 1B ilustra um sistema cirúrgico robótico, de acordo com uma modalidade alternativa. Como a modalidade do sistema cirúrgico robótico na Figura 1A, o sistema cirúrgico robótico na Figura 1B inclui um ou mais braços robóticos 102 tendo um IDM 117 e ferramenta ou instrumento cirúrgico 118 fixado aos mesmos. Na presente modalidade, o um ou mais braços robóticos 102 são fixados a um ou mais trilhos ajustáveis 150 acoplados a uma plataforma para o paciente 160 sob a forma de uma cama. Na presente modalidade, três braços robóticos 102 são fixados a um trilho ajustável 150 em um primeiro lado da plataforma para o paciente 160, enquanto dois braços robóticos 102 são fixados a um trilho ajustável 150 em um segundo lado da plataforma para o paciente 160, fornecendo assim um sistema com braços bilaterais. II. Console de comando

[0061] A Figura 2 ilustra um console de comando 200 para um sistema cirúrgico robótico 100, de acordo com uma modalidade. O console de comando 200 inclui uma base de console 201, módulos de exibição 202, por exemplo, monitores, e módulos de controle, por exemplo, um teclado 203 e joystick 204. Em algumas modalidades, uma ou mais das funcionalidades do módulo de comando 200 podem ser integradas em uma base 101 do sistema cirúrgico robótico 100 ou um outro sistema acoplado de modo comunicativo ao sistema cirúrgico robótico 100. Um usuário 205, por exemplo, um médico, controla remotamente o sistema cirúrgico robótico 100 a partir de uma posição ergonômica usando o console de comando 200.

[0062] A base do console 201 pode incluir uma unidade de processamento central, uma unidade de memória, um barramento de dados e portas de comunicação de dados associadas que são responsáveis por interpretar e processar sinais como imagens de câmeras e dados de sensores e rastreio, por exemplo, a partir do instrumento 118 mostrado na Figura 1A. Em algumas modalidades, tanto a base do console 201 como a base 101 realizam o processamento de sinais para balanceamento de carga. A base de console 201 também pode processar comandos e instruções fornecidos pelo usuário 205 através dos módulos de controle 203 e 204. Em adição ao teclado 203 e ao joystick 204 mostrados na Figura 2, os módulos de controle podem incluir outros dispositivos, por exemplo, mouses de computador, track pads, trackballs,

blocos de controle, controladores de videogame e sensores (por exemplo, sensores de movimento ou câmeras) que capturam os gestos das mãos e dos dedos.

[0063] O usuário 205 pode controlar uma ferramenta cirúrgica como o instrumento 118 com o uso do console de comando 200 em um modo de velocidade ou em modo de controle de posição. Em modo de velocidade, o usuário 205 controla diretamente o passo e o movimento de guinada de uma extremidade distal do instrumento 118 com base no controle manual direto usando os módulos de controle. Por exemplo, o movimento no joystick 204 pode ser mapeado para o movimento da guinada e passo na extremidade distal do instrumento 118. O joystick 204 pode fornecer retroinformação tátil para o usuário 205. Por exemplo, o joystick 204 vibra para indicar que o instrumento 118 não pode transladar ou girar adicionalmente em uma certa direção. O console de comando 200 também pode fornecer retroinformação visual (por exemplo, mensagens instantâneas) e/ou retroinformação de áudio (por exemplo, bipe) para indicar que o instrumento 118 atingiu a translação ou a rotação máxima.

[0064] No modo de controle de posição, o console de comando 200 usa um mapa tridimensional (3D) de um paciente e modelos de computador predeterminados do paciente para controlar uma ferramenta cirúrgica, por exemplo, o instrumento 118. O console de comando 200 fornece sinais de controle aos braços robóticos 102 do sistema cirúrgico robótico 100 para manipular o instrumento 118 para um local alvo. Devido à dependência do mapa 3D, o modo de controle de posição requer mapeamento preciso da anatomia do paciente.

[0065] Em algumas modalidades, os usuários 205 podem manipular manualmente os braços robóticos 102 do sistema cirúrgico robótico 100 sem o uso do console de comando 200. Durante a configuração em uma sala de cirurgia, os usuários 205 podem mover os braços robóticos 102,

instrumentos 118 e outros equipamentos cirúrgicos para acessar um paciente. O sistema cirúrgico robótico 100 pode contar com retroinformação de força e controle de inércia dos usuários 205 para determinar a configuração adequada dos braços robóticos 102 e do equipamento.

[0066] Os módulos de exibição 202 podem incluir monitores eletrônicos, dispositivos de visualização de realidade virtual, por exemplo, óculos e/ou outros meios de dispositivos de exibição. Em algumas modalidades, os módulos de exibição 202 são integrados aos módulos de controle, por exemplo, como um dispositivo de tablet com uma tela sensível ao toque. Adicionalmente, o usuário 205 pode visualizar os dados e inserir comandos no sistema cirúrgico robótico 100 usando os módulos de exibição integrados 202 e módulos de comando.

[0067] Os módulos de exibição 202 podem exibir imagens tridimensionais com o uso de um dispositivo estereoscópico, por exemplo, um visor ou óculos. As imagens tridimensionais fornecem uma "visão endo" (ou seja, visão endoscópica) que é um modelo computadorizado tridimensional ilustrando a anatomia do paciente. A "visão endo" fornece um ambiente virtual do interior do paciente e uma localização esperada de um instrumento 118 dentro do paciente. Um usuário 205 compara o modelo da "visão endo" às imagens reais captadas por uma câmera para ajudar a orientar mentalmente e confirmar que o instrumento 118 está no local correto - ou aproximadamente correto - no paciente. A "visão endo" fornece informações sobre as estruturas anatômicas, por exemplo, o formato de um intestino ou cólon do paciente, ao redor da extremidade distal do instrumento 118. Os módulos de exibição 202 podem exibir simultaneamente o modelo tridimensional e varreduras por tomografia computadorizada (TC) da anatomia ao redor da extremidade distal do instrumento 118. Adicionalmente, os módulos de exibição 202 podem sobrepor os trajetos de navegação ótima predeterminada do instrumento

118 no modelo tridimensional e varreduras por TCs.

[0068] Em algumas modalidades, um modelo do instrumento 118 é mostrado com os modelos tridimensionais para ajudar a indicar o estado de um procedimento cirúrgico. Por exemplo, as varreduras por TC identificam uma lesão na anatomia onde uma biópsia pode ser necessária. Durante o funcionamento, os módulos de exibição 202 podem mostrar uma imagem de referência capturada pelo instrumento 118 que corresponde ao local atual do instrumento 118. Os módulos de exibição 202 podem automaticamente mostrar vistas diferentes do modelo do instrumento 118 dependendo dos ajustes do usuário e de um procedimento cirúrgico específico. Por exemplo, os módulos de exibição 202 mostram uma vista fluoroscópica aérea do instrumento 118 durante uma etapa de navegação à medida que o instrumento 118 se aproxima de uma região de operação do paciente. III. Manipulador de dispositivo de instrumento

[0069] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de um manipulador de dispositivo de instrumento (IDM) 300 para um sistema cirúrgico robótico e a Figura 4 é uma vista lateral do IDM 300, de acordo com uma modalidade. O IDM 300 é configurado para fixar uma ferramenta ou instrumento cirúrgico a um braço cirúrgico robótico de uma maneira que permita que a ferramenta cirúrgica seja continuamente girada ou "rolada" ao redor de um eixo geométrico da ferramenta cirúrgica. O IDM 300 inclui uma base 302 e um conjunto de suporte de ferramenta cirúrgica 304 acoplado à base. O conjunto de suporte de ferramenta cirúrgica 304 serve como um suporte de ferramenta para prender um instrumento 118. O conjunto de suporte de ferramenta cirúrgica 304 inclui adicionalmente um compartimento externo 306, um suporte de ferramenta cirúrgica 308, uma interface de fixação 310, uma passagem 312 e uma pluralidade de acopladores de torque 314. Em algumas modalidades, a passagem 312 compreende um furo passante que se estende de uma face do IDM 300 até uma face oposta do IDM 300. O IDM 300 pode ser usado com uma variedade de ferramentas cirúrgicas (não mostradas na Figura 3), que podem incluir uma empunhadura e um corpo alongado (por exemplo, um eixo de acionamento), e que podem ser para um laparoscópio, um endoscópio ou outros tipos de atuadores de extremidade de ferramentas cirúrgicas.

[0070] A base 302 monta de maneira removível ou fixa o IDN 300 a um braço robótico cirúrgico de um sistema cirúrgico robótico. Na modalidade da Figura 3, a base 302 é fixamente presa ao compartimento externo 306 do conjunto de suporte da ferramenta cirúrgica 304. Em modalidades alternativas, a base 302 pode ser estruturada para incluir uma plataforma que seja adaptada para receber de forma giratória o suporte de ferramenta cirúrgica 308 na face oposta da interface de fixação 310. A plataforma pode incluir uma passagem alinhada com a passagem 312 para receber o corpo alongado da ferramenta cirúrgica e, em algumas modalidades, um corpo alongado adicional de uma segunda ferramenta cirúrgica montada coaxialmente com a primeira ferramenta cirúrgica.

[0071] O suporte de ferramenta cirúrgica 304 está configurado para prender uma ferramenta cirúrgica ao IDM 300 e girar a ferramenta cirúrgica em relação à base 302. Conexões elétricas e mecânicas são fornecidas a partir do braço cirúrgico à base 302 e então ao conjunto de suporte de ferramenta cirúrgica 304 para girar o suporte da ferramenta cirúrgica 308 em relação ao compartimento externo 306 e para manipular e/ou entregar energia e/ou sinais do braço cirúrgico ao suporte da ferramenta cirúrgica 308 e principalmente à ferramenta cirúrgica. Os sinais podem incluir sinais para pressão pneumática, energia elétrica, sinais elétricos e/ou sinais ópticos.

[0072] O compartimento externo 306 fornece suporte para o conjunto do suporte de ferramenta cirúrgica 304 com relação à base

302. O compartimento externo 306 é fixamente preso à base 302 de modo que a mesma permanece estacionária em relação à base 302, permitindo que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gire livremente em relação ao compartimento externo 306. Na modalidade da Figura 3, o compartimento externo 306 tem o formato cilíndrico e totalmente circunscreve a o suporte da ferramenta cirúrgica 308. O compartimento externo 306 pode ser composto de materiais rígidos (por exemplo, metais ou plásticos rígidos). Em modalidades alternativas, o formato do compartimento pode variar.

[0073] O suporte de ferramenta cirúrgica 308 prende uma ferramenta cirúrgica ao IDM 300 através da interface de fixação 310. O suporte de ferramenta cirúrgica 308 é capaz de girar independentemente do compartimento externo 306. O suporte de ferramenta cirúrgica 308 gira ao redor de um eixo geométrico rotacional 316, que se alinha coaxialmente ao corpo alongado de uma ferramenta cirúrgica de modo que a ferramenta cirúrgica gire com o suporte de ferramenta cirúrgica 308.

[0074] A interface de fixação 310 é uma face do suporte de ferramenta cirúrgica 308 que se fixa à ferramenta cirúrgica. A interface de fixação 310 inclui uma primeira porção de um mecanismo de fixação que se encaixa reciprocamente a uma segunda porção do mecanismo de fixação situado na ferramenta cirúrgica, que será discutida com mais detalhes em relação às Figuras 8A e 8B. Em algumas modalidades, a interface de fixação 310 compreende uma pluralidade de acopladores de torque 314 que se projetam para fora da interface de fixação 310 e se engatam com as respectivas entradas de instrumentos na ferramenta cirúrgica. Em algumas modalidades, um penso cirúrgico acoplado a um adaptador estéril pode ser usado para criar um limite estéril entre o IDM 300 e a ferramenta cirúrgica. Nessas modalidades, o adaptador estéril pode ser posicionado entre a interface de fixação 310 e a ferramenta cirúrgica quando a ferramenta cirúrgica é presa ao IDM 300 de modo que o penso cirúrgico separe a ferramenta cirúrgica e o paciente a partir do IDM 300 e o sistema cirúrgico robótico.

[0075] A passagem 312 é configurada para receber o corpo alongado de uma ferramenta cirúrgica quando a ferramenta cirúrgica é presa à interface de fixação 310. Na modalidade da Figura 3, a passagem 312 é coaxialmente alinhada com o eixo geométrico longitudinal do corpo alongado da ferramenta cirúrgica e o eixo geométrico rotacional 316 do suporte da ferramenta cirúrgica 308. A passagem 312 permite que o corpo alongado da ferramenta cirúrgica gire livremente dentro da passagem 312. Essa configuração permite que a ferramenta cirúrgica seja continuamente girada ou rolada em torno do eixo geométrico rotacional 316 em qualquer direção com pouca ou nenhuma restrição.

[0076] A pluralidade de acopladores de torque 314 é configurada para engatar e direcionar os componentes da ferramenta cirúrgica quando a ferramenta cirúrgica é presa ao suporte da ferramenta cirúrgica

308. Cada acoplador de torque 314 é inserido em uma entrada de instrumento respectiva localizada na ferramenta cirúrgica. A pluralidade de acopladores de torque 314 também pode manter o alinhamento rotacional entre a ferramenta cirúrgica e o suporte da ferramenta cirúrgica

308. Conforme ilustrado na Figura 3, cada acoplador de torque 314 é conformado como uma protuberância cilíndrica que se projeta para fora a partir da interface de fixação 310. Entalhes 318 podem ser dispostos ao longo da área superficial externa da protuberância cilíndrica. Em algumas modalidades, a disposição dos entalhes 318 cria uma interface de ranhuras. As entradas do instrumento na ferramenta cirúrgica são configuradas para ter uma geometria complementar aos acopladores de torque 314. Por exemplo, embora não mostrado na Figura 3, as entradas de instrumento da ferramenta cirúrgica podem ter formato cilíndrico e uma pluralidade de cristas que se encaixam mutuamente com a pluralidade de entalhes 318 em cada acoplador de torque 314 e assim conferem um torque aos entalhes 318. Em modalidades alternativas, a face de topo da protuberância cilíndrica pode incluir a pluralidade de entalhes 318 configurados para se encaixarem com uma pluralidade de cristas nas respectivas entradas de instrumento. Nessa configuração, cada acoplador de torque 314 se engata totalmente com sua respectiva entrada de instrumento.

[0077] Adicionalmente, cada acoplador de torque 314 pode ser acoplado a uma mola que permite que o acoplador de torque translade. Na modalidade da Figura 3, a mola faz com que cada acoplador de torque 314 seja forçado a saltar para fora na direção oposta à interface de fixação 310. A mola é configurada para criar a translação em uma direção axial, ou seja, prolongar na direção contrária da interface de fixação 310 e retrair em direção ao suporte de ferramenta 308 cirúrgico. Em algumas modalidades, cada acoplador de torque 314 é capaz de retrair parcialmente para dentro do suporte de ferramenta cirúrgica 308. Em outras modalidades, cada acoplador de torque 314 é capaz de retrair completamente para dentro do suporte da ferramenta cirúrgica 308 de modo que a altura eficaz de cada acoplador de torque seja zero em relação à interface de fixação 310. Na modalidade da Figura 3, a translação de cada acoplador de torque 314 é atuada pelo mecanismo de atuação, que será descrito com mais detalhes com relação às Figuras 7 e 8. Em várias modalidades, cada acoplador de torque 314 pode ser acoplado a uma mola única, uma pluralidade de molas, ou uma respectiva mola para cada acoplador de torque.

[0078] Além disso, cada acoplador de torque 314 é acionado por um respectivo atuador que faz com que o acoplador de torque gire em qualquer direção. Dessa forma, uma vez engatada com uma entrada de instrumento, cada acoplador de torque 314 é capaz de transmitir energia para apertar ou soltar fios de tração dentro de uma ferramenta cirúrgica, manipulando, assim, os atuadores de extremidade de uma ferramenta cirúrgica. Na modalidade da Figura 3, o IDM 300 inclui cinco acopladores de torque 314, mas o número pode variar em outras modalidades dependendo do número de graus de liberdade desejado para os atuadores de extremidade da ferramenta cirúrgica. Em algumas modalidades, um penso cirúrgico acoplado a um adaptador estéril pode ser usado para criar um limite estéril entre o IDM 300 e a ferramenta cirúrgica. Nessas modalidades, o adaptador estéril pode ser posicionado entre a interface de fixação 310 e a ferramenta cirúrgica quando a ferramenta cirúrgica é presa ao IDM 300 e o adaptador estéril pode ser configurado para transmitir energia de cada acoplador de torque 314 à respectiva entrada de instrumento.

[0079] A modalidade do IDM 300 ilustrada na Figura 3 pode ser usada em várias configurações com um sistema cirúrgico robótico. A configuração desejada pode depender do tipo de procedimento cirúrgico a ser realizado em um paciente ou o tipo de ferramenta cirúrgica sendo usada durante o procedimento cirúrgico. Por exemplo, a configuração desejada do IDM 300 pode ser diferente para um procedimento endoscópico do que para um procedimento laparoscópico.

[0080] Em uma primeira configuração, o IDM 300 pode ser removível ou fixamente preso a um braço cirúrgico de modo que a interface de fixação 310 seja proximal a um paciente durante o procedimento cirúrgico. Nessa configuração, doravante designada como "configuração de montagem frontal", a ferramenta cirúrgica é presa ao IDM 300 em um lado proximal ao paciente. A ferramenta cirúrgica para uso com a configuração de montagem frontal é estruturada de modo que o corpo alongado da ferramenta cirúrgica se estenda a partir de um lado que é oposto à interface de fixação da ferramenta cirúrgica. À medida que uma ferramenta cirúrgica é removida do IDM 300 em uma configuração de montagem frontal, a ferramenta cirúrgica será removida em uma direção proximal ao paciente.

[0081] Em uma segunda configuração, o IDM 300 pode ser preso de forma removível ou fixa a um braço cirúrgico de modo que a interface de fixação 310 esteja em posição distal a um paciente durante o procedimento cirúrgico. Nessa configuração, doravante designada como "configuração de montagem posterior", a ferramenta cirúrgica é presa ao IDM 300 em um lado distal ao paciente. A ferramenta cirúrgica para uso com a configuração de montagem posterior é estruturada de modo que o corpo alongado da ferramenta cirúrgica se estenda a partir de uma interface de fixação da ferramenta cirúrgica. Essa configuração aumenta a segurança do paciente durante a remoção da ferramenta do IDM 300. À medida que uma ferramenta cirúrgica é removida do IDM 300 em uma configuração de montagem posterior, a ferramenta cirúrgica será removida em uma direção distal ao paciente.

[0082] Em uma terceira configuração, o IDM 300 pode ser fixado de modo removível ou fixo a um braço cirúrgico de modo que ao menos uma porção da ferramenta cirúrgica seja posicionada acima do IDM 300, similar à configuração mostrada na Figura 1A. Nessa configuração, a seguir designada como configuração "superior" ou "passante", um eixo de acionamento da ferramenta cirúrgica se estende para baixo através do IDM 300.

[0083] Certas configurações de uma ferramenta cirúrgica podem ser estruturadas de modo que a ferramenta cirúrgica possa ser usada com um IDM em uma configuração de montagem frontal ou em uma configuração de montagem posterior. Nessas configurações, a ferramenta cirúrgica inclui uma interface de fixação em ambas as extremidades da ferramenta cirúrgica. Para alguns procedimentos cirúrgicos, o médico pode decidir a configuração do IDM dependendo do tipo de procedimento cirúrgico sendo realizado. Por exemplo, a configuração de montagem posterior pode ser benéfica para procedimentos laparoscópicos em que ferramentas laparoscópicas podem ser especialmente longas em relação a outras ferramentas cirúrgicas. À medida que um braço cirúrgico se move durante um procedimento cirúrgico, como quando um médico direciona uma extremidade distal da ferramenta cirúrgica para um local remoto do paciente (por exemplo, pulmão ou vaso sanguíneo), o comprimento aumentado das ferramentas laparoscópicas faz com que o braço cirúrgico balance em um arco maior. De maneira benéfica, a configuração de montagem posterior diminui o comprimento eficaz de ferramenta da ferramenta cirúrgica ao receber uma porção do corpo alongado através da passagem 312 e, assim, diminui o arco de movimento requerido pelo braço cirúrgico para posicionar a ferramenta cirúrgica.

[0084] As Figuras 5 e 6 ilustram vistas explodidas em perspectiva de uma ferramenta cirúrgica 500 exemplificadora presa ao manipulador de dispositivo de instrumento 300 da Figura 3, de acordo com uma modalidade. A ferramenta cirúrgica 500 inclui um compartimento 502, um corpo alongado 504, e uma pluralidade de entradas instrumento 600. Conforme anteriormente descrito, o corpo alongado 504 pode ser um laparoscópio, um endoscópio ou outra ferramenta cirúrgica que tenha atuadores de extremidade. Conforme ilustrado, a pluralidade de acopladores de torque 314 emergem para fora a partir da interface de fixação 310 para engatarem nas entradas de instrumentos 600 da ferramenta cirúrgica. A estrutura das entradas do instrumento 600 pode ser vista na Figura 6, sendo que as entradas do instrumento 600 têm geometria correspondente aos acopladores de torque 314 para assegurar o engate seguro da ferramenta cirúrgica.

[0085] Durante um procedimento cirúrgico, um campo cirúrgico pode ser usado para manter um limite estéril entre o IDM 300 e um ambiente externo (isto é, uma sala de operação). Nas modalidades das Figuras 5 e 6, o campo cirúrgico compreende um adaptador estéril 506, uma primeira protuberância 508 e uma segunda protuberância 510. Embora não seja mostrado nas Figuras 5 e 6, um lençol estéril é conectado ao adaptador estéril e à segunda protuberância e campos cirúrgicos em torno do IDM 300 para criar o limite estéril.

[0086] O adaptador estéril 506 é configurado para criar uma interface estéril entre o IDM 300 e a ferramenta cirúrgica 500 quando presa ao IDM

300. Na modalidade das Figuras 5 e 6, o adaptador estéril 506 tem uma geometria tipo disco que cobre a interface de fixação 310 do IDM 300. O adaptador estéril 506 compreende um orifício central 508 que é configurado para receber o corpo alongado 504 da ferramenta cirúrgica

500. Nessa configuração, o adaptador estéril 506 é posicionado entre a interface de fixação 310 e a ferramenta cirúrgica 500 quando a ferramenta cirúrgica 500 é presa ao IDM 300, criando o limite estéril entre a ferramenta cirúrgica 500 e o IDM 300 e permitindo que o corpo alongado 504 passe através da passagem 312. Em certas modalidades, o adaptador estéril 506 pode ser capaz de girar com o suporte da ferramenta cirúrgica 308, transmitindo o torque rotacional a partir da pluralidade de acopladores de torque 314 para a ferramenta cirúrgica 500, que passa sinais elétricos entre o IDM 300 e a ferramenta cirúrgica 500 ou alguma combinação dos mesmos.

[0087] Na modalidade das Figuras 5 e 6, o adaptador estéril 506 compreende adicionalmente uma pluralidade de acopladores 512. A primeira lateral de um acoplador 512 é configurada para se engatar com um respectivo acoplador de torque 314 enquanto uma segunda lateral de um acoplador 512 é configurada para se engatar com uma respectiva entrada de instrumento 600.

[0088] Similar à estrutura da pluralidade de acopladores de torque 314, cada acoplador 512 é estruturado como uma protuberância cilíndrica que inclui uma pluralidade de entalhes. Cada lateral do acoplador 512 tem geometria complementar para engatar completamente o respectivo acoplador de torque 314 e a respectiva entrada de instrumento 600. Em algumas modalidades, a uma ou mais entradas de instrumento 600 são chamadas de entradas mecânicas. Cada acoplador 512 é configurado para girar no sentido horário ou no sentido anti-horário com o respectivo acoplador de torque 314. Essa configuração permite que cada acoplador 512 transfira torque rotacional da pluralidade de acopladores de torque 314 do IDM 300 para a pluralidade de entradas de instrumento 600 da ferramenta cirúrgica 500 e, dessa forma, controle os atuadores de extremidade da ferramenta cirúrgica 500.

[0089] A primeira protuberância 508 e a segunda protuberância 510 são configuradas para passarem através da passagem 312 do IDM 300 e se encaixam uma com a outra dentro da passagem 312. Cada protuberância 508, 510 é estruturada para permitir que o corpo alongado 504 passe através da protuberância e dessa forma pela passagem 312. A conexão da primeira protuberância 508 e da segunda protuberância 510 cria o limite estéril entre o IDM 300 e o ambiente externo (ou seja, uma sala de operação). IV. Desengate da ferramenta cirúrgica

[0090] A Figura 7 ilustra uma vista em perspectiva ampliada de um mecanismo de atuação para engate e desengate de uma ferramenta cirúrgica 500 de um adaptador estéril 506 de um campo cirúrgico, de acordo com uma modalidade. Devido à configuração do IDM 300, conforme descrito com relação à Figura 3, o eixo geométrico da inserção da ferramenta cirúrgica no paciente durante um procedimento cirúrgico é o mesmo que o eixo geométrico da remoção da ferramenta cirúrgica. Para garantir a segurança do paciente durante a remoção da ferramenta cirúrgica, a ferramenta cirúrgica 500 pode ser desarticulada a partir do adaptador estéril 506 e do IDM 300 antes da remoção da ferramenta cirúrgica 500. Na modalidade da Figura 7, a pluralidade de acopladores 512 são configurados para trasladar em uma direção axial, ou seja, prolongar na direção contrária e retrair em direção ao adaptador estéril

506. A translação da pluralidade de acopladores 512 é atuada pelo mecanismo de atuação que assegura a desarticulação da ferramenta cirúrgica 500 mediante o desengate da pluralidade de acopladores 512 das respectivas entradas de instrumento 600. O mecanismo de atuação inclui uma cunha 702 e uma placa propulsora 704.

[0091] A cunha 702 é um componente estrutural que ativa a placa propulsora 704 durante o processo de desengate de ferramenta cirúrgica. Na modalidade da Figura 7, a cunha 702 está situada dentro do compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 ao longo do perímetro externo do compartimento 502. Conforme ilustrado, a cunha 702 é orientada de modo que o contato com a placa propulsora 704 faça com que a placa propulsora 704 pressione o adaptador estéril 506 se o compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 for girado no sentido horário em relação ao adaptador estéril 506. Em modalidades alternativas, a cunha 702 pode ser configurada de modo que o compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 seja girado no sentido anti-horário e não no sentido horário. Geometrias diferentes de uma cunha podem ser empregadas, como uma rampa em formato de arco, dado que a estrutura é capaz de pressionar a placa propulsora ao girar.

[0092] A placa propulsora 704 é um atuador que desengata a pluralidade de acopladores 512 da ferramenta cirúrgica 500. Similar à pluralidade de acopladores de torque 314, cada um dos acopladores 512 pode ser acoplado a uma ou mais molas que inclinam cada acoplador 512 para saltar para fora na direção contrária ao adaptador estéril 506. A pluralidade de acopladores 512 são adicionalmente configurados para trasladar em uma direção axial, ou seja, prolongar na direção oposta e se retrair para dentro do adaptador estéril 506. A placa propulsora 704 atua o movimento translacional com os acopladores

512. À medida que a placa propulsora 704 é pressionada pela cunha 702, a placa propulsora 704 faz com que a mola ou pluralidade de molas acopladas a cada acoplador 512 comprimam, resultando na retração dos acopladores 512 para dentro do adaptador estéril 506. Na modalidade da Figura 7, a placa propulsora 704 é configurada para causar retração simultânea da pluralidade de acopladores 512. Modalidades alternativas podem retrair os acopladores 512 em uma sequência específica ou em ordem aleatória. Na modalidade da Figura 7, a placa propulsora 704 faz com que a pluralidade de acopladores 512 se retraiam parcialmente para dentro do adaptador estéril 506. Esta configuração permite que uma ferramenta cirúrgica 500 seja desarticulada do adaptador estéril 506 antes de a ferramenta cirúrgica 500 ser removida. Esta configuração também permite que um usuário desarticule a ferramenta cirúrgica 500 do adaptador estéril 506 a qualquer momento desejado sem remover a ferramenta cirúrgica 500. Modalidades alternativas podem retrair completamente a pluralidade de acopladores 512 no adaptador estéril 506 de modo que a altura eficaz medida de cada acoplador 512 seja zero. Em algumas modalidades, a placa propulsora 704 pode fazer com que a pluralidade de acopladores de torque 314 retraiam de modo sincronizado com a pluralidade de respectivos acopladores 512.

[0093] As Figuras 8A e 8B ilustram um processo de engate e desengate de uma ferramenta cirúrgica de um adaptador estéril, de acordo com uma modalidade. A Figura 8A ilustra um adaptador estéril 506 e uma ferramenta cirúrgica 500 em uma posição presa, de modo que os dois componentes são presos um ao outro e a pluralidade de acopladores 512 estejam totalmente engatadas com as respectivas entradas de instrumento 600 da ferramenta cirúrgica 500. Para atingir a posição segura, como ilustrado na Figura 8A, o corpo alongado 504 (não mostrado) da ferramenta cirúrgica 500 é passado através do orifício central 508 (não mostrado) do adaptador estéril 506 até que as superfícies de acoplamento da ferramenta cirúrgica 500 e do adaptador estéril 506 estejam em contato e a ferramenta cirúrgica 500 e o adaptador estéril 506 estejam presos um ao outro por meio de um mecanismo de travamento. Nas modalidades das Figuras 8A e 8B, o mecanismo de travamento compreende uma saliência 802 e uma trava 804.

[0094] A saliência 802 é um componente estrutural que prende a trava 804 na posição presa. Na modalidade da Figura 8A, a saliência 802 está situada dentro do compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 ao longo do perímetro externo do compartimento 502. Conforme ilustrado na Figura 8A, a saliência 802 é orientada de modo que ela fique abaixo de uma protuberância sobre a trava 804, impedindo a trava 804 e assim que o adaptador estéril 506 seja puxado na direção contrária da ferramenta cirúrgica 500 devido à natureza emergente da pluralidade de acopladores 512, conforme descrito com relação ao Figura 7.

[0095] A trava 804 é um componente estrutural que se encaixa com a saliência 802 na posição presa. Na modalidade da Figura 8A, a trava 804 se projeta a partir da superfície de encaixe do adaptador estéril 506. A trava 804 compreende uma protuberância que é configurada para permanecer contra a saliência 802 quando a ferramenta cirúrgica 500 é presa ao adaptador estéril 506. Na modalidade da Figura 8A, o compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 é capaz de girar independentemente do resto da ferramenta cirúrgica 500. Esta configuração permite que o compartimento 502 gire em relação ao adaptador estéril 506 de modo que a saliência 802 seja presa contra a trava 804, prendendo assim a ferramenta cirúrgica 500 ao adaptador estéril 502. Na modalidade da Figura 8A, o compartimento 502 é girado no sentido anti-horário para alcançar a posição presa, mas outras modalidades podem ser configuradas para rotação em sentido horário. Em modalidades alternativas, a saliência 802 e a trava 804 podem ter várias geometrias que travam o adaptador estéril 506 e a ferramenta cirúrgica 500 na posição presa.

[0096] A Figura 8B ilustra o adaptador estéril 506 e a ferramenta cirúrgica 500 em uma posição não presa, na qual a ferramenta cirúrgica 500 pode ser removida do adaptador estéril 506. Conforme anteriormente descrito, o compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 é capaz de girar independentemente do resto da ferramenta cirúrgica 500. Essa configuração permite que o compartimento 502 gire mesmo enquanto a pluralidade de acopladores 512 são engatados com as entradas do instrumento 600 da ferramenta cirúrgica 500. Para mudar da posição presa para a posição liberada, um usuário gira o compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 no sentido horário em relação ao adaptador estéril 506. Durante essa rotação, a cunha 702 entra em contato com a placa propulsora 704 e pressiona progressivamente a placa propulsora 704 à medida que desliza contra o plano inclinado da cunha 702, fazendo assim com que a pluralidade de acopladores 512 retraia para dentro do adaptador estéril 506 e desengate da pluralidade de entradas do instrumento 600. Rotação adicional faz com que a trava 804 entre em contato com um came axial 806, que é estruturado de modo similar à cunha 702. À medida que a trava 804 entra em contato com o came axial 806 durante a rotação, o came axial 806 faz com que a trava 804 se flexione para fora em direção oposta à ferramenta cirúrgica 500 de modo que a trava 804 seja deslocada a partir da saliência 802. Nesta posição liberada, a pluralidade de acopladores 512 são retraídos e a ferramenta cirúrgica 500 pode ser removida do adaptador estéril 506, na modalidade da Figura 8B. Em outras modalidades, o came axial 806 pode ter várias geometrias de modo que a rotação faz com que a trava 804 se flexione para fora.

[0097] Em modalidades alternativas, a direção de rotação do compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500 pode ser configurada de modo que a rotação no sentido anti-horário solte a trava 804 da saliência

802. Adicionalmente, modalidades alternativas podem incluir componentes similares, mas a localização dos componentes pode ser comutada entre o adaptador estéril 506 e a ferramenta cirúrgica 500. Por exemplo, a saliência 802 pode estar situada sobre o adaptador estéril 506 enquanto a trava 804 pode estar situada sobre a ferramenta cirúrgica

500. Em outras modalidades, uma porção externa do adaptador estéril 506 pode ser girada em relação à pluralidade de acopladores 512 ao invés do compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 500. Modalidades alternativas também podem incluir um recurso para travar a rotação do compartimento 502 da ferramenta cirúrgica 502 quando o compartimento 502 é totalmente girado em relação às entradas do instrumento 600. Essa configuração impede a rotação da ferramenta cirúrgica se as entradas do instrumento 600 forem desarticuladas dos acopladores 512. Em algumas modalidades, a retração e o prolongamento dos acopladores 512 podem ser acoplados com uma respectiva retração e prolongamento dos acopladores de torque 314, de modo que um acoplador 512 engatado ao acoplador de torque 314 transladarão juntos.

[0098] As Figuras 9A e 9B ilustram um processo de engate e desengate de uma ferramenta cirúrgica de um adaptador estéril, de acordo com uma outra modalidade. Na modalidade das Figuras 9A e 9B, um adaptador estéril 900 pode incluir uma cinta externa 902 que prende a ferramenta cirúrgica 904 ao adaptador estéril 900. Conforme ilustrado nas Figuras 9A e 9B, a ferramenta cirúrgica 902 compreende uma rampa 906 sobre a superfície externa do compartimento 908. A rampa 906 inclui um entalhe 910 que é configurado para receber uma protuberância circular 912, que está posicionada em uma superfície interna da cinta externa 902 do adaptador estéril 900. A cinta externa 902 é capaz de girar independentemente de e em relação ao adaptador estéril 900 e à ferramenta cirúrgica 904. À medida que a cinta externa 902 gira em uma primeira direção, a protuberância circular 912 desliza até a superfície da rampa 906 até que a protuberância circular 912 esteja aninhada dentro do entalhe 910, prendendo assim o adaptador estéril 900 e a ferramenta cirúrgica 904 juntos. A rotação da cinta externa 902 em uma segunda direção faz com que o adaptador estéril 900 e a ferramenta cirúrgica 904 se soltem um do outro. Em certas modalidades, este mecanismo pode ser acoplado a uma desarticulação da pluralidade de acopladores 914 no adaptador estéril 900, conforme descrito com relação às Figuras 7 e 8.

[0099] Modalidades alternativas do desengate da ferramenta cirúrgica podem incluir recursos adicionais, como um modo de impedância. Com um modo de impedância, o sistema cirúrgico robótico pode controlar se a ferramenta cirúrgica pode ser removida do adaptador estéril pelo usuário. O usuário pode iniciar o mecanismo de desengate mediante a rotação do compartimento externo da ferramenta cirúrgica e soltando a ferramenta cirúrgica do adaptador estéril, mas o sistema cirúrgico robótico pode não liberar os acopladores a partir das entradas do instrumento. Assim que o sistema cirúrgico robótico transita no modo de impedância os acopladores foram liberados e o usuário pode remover a ferramenta cirúrgica. Uma vantagem de manter a ferramenta cirúrgica engatada é que o sistema cirúrgico robótico pode controlar os atuadores de extremidade da ferramenta cirúrgica e os posiciona para a remoção da ferramenta antes da ferramenta cirúrgica ser removida para minimizar os danos à ferramenta cirúrgica. Para ativar um modo de impedância, a placa propulsora 704 pode ter um batente de modo que a placa propulsora possa ser pressionada até uma certa distância. Em algumas modalidades, o batente da placa propulsora pode ser ajustável de modo que o batente coincida com a quantidade máxima de rotação do compartimento da ferramenta cirúrgica. Dessa forma, uma vez que a rotação completa é alcançada, o batente também é alcançado pela placa propulsora. Uma pluralidade de sensores pode detectar esses eventos e ativar o modo de impedância.

[00100] Certas situações podem exigir a remoção de emergência da ferramenta durante um procedimento cirúrgico no qual o modo de impedância pode não ser desejável. Em algumas modalidades, o batente da placa propulsora pode ter conformidade, de modo que o batente possa ceder em uma emergência. O batente da placa propulsora pode ser acoplado a uma mola, permitindo que o batente ceda em resposta à força adicional. Em outras modalidades, o batente da placa propulsora pode ser rígido de modo que a remoção de emergência da ferramenta ocorra através da remoção da trava que prende a ferramenta cirúrgica ao adaptador estéril. V. Mecanismo de rolagem

[00101] A Figura 10A ilustra uma vista em perspectiva de um mecanismo para rolar um suporte de ferramenta cirúrgica 308 para dentro de um manipulador de dispositivo de instrumento 300, de acordo com uma modalidade. Conforme ilustrado na Figura 10A, a interface de fixação 310 é removida para expor o mecanismo de rolagem. Esse mecanismo permite que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gire continuamente ou "role" ao redor do eixo geométrico rotacional 316 em qualquer direção. O mecanismo de rolagem compreende uma engrenagem do estator 1002 e engrenagem do rotor 1004.

[00102] A engrenagem do estator 1002 é uma engrenagem estacionária configurada para encaixar com a engrenagem do rotor 1004. Na modalidade da Figura 10A, a engrenagem do estator 1002 é uma engrenagem em formato de anel que compreende dentes de engrenagem na circunferência interna do anel. A engrenagem do estator 1002 é presa de forma fixa ao compartimento externo 306 atrás da interface de fixação

310. A engrenagem do estator 1002 tem o mesmo passo da engrenagem do rotor 1004, de modo que os dentes de engrenagem da engrenagem do estator 1002 estão configurados para encaixar com os dentes da engrenagem do rotor 1004. A engrenagem do estator 1002 pode ser composta de materiais rígidos (por exemplo, metais ou plásticos rígidos).

[00103] A engrenagem do rotor 1004 é uma engrenagem rotativa configurada para induzir a rotação do suporte da ferramenta cirúrgica

308. Conforme ilustrado na Figura 10A, a engrenagem de rotor 1004 é uma engrenagem circular que compreende dentes de engrenagem ao longo de sua circunferência externa. A engrenagem do rotor 1004 é posicionada atrás da interface de fixação 310 e dentro da circunferência interna da engrenagem do estator 1002 de modo que os dentes da engrenagem do rotor 1004 se encaixem com os dentes da engrenagem do estator. Conforme anteriormente descrito, a engrenagem do rotor 1004 e a engrenagem do estator 1002 têm o mesmo passo. Na modalidade da Figura 10A, a engrenagem do rotor 1004 é acoplada a um mecanismo de acionamento (por exemplo, um motor) que faz com que a engrenagem do rotor 1004 gire em sentido horário ou anti-horário. O mecanismo de acionamento pode receber sinais a partir de um controlador integrado dentro do conjunto de suporte da ferramenta cirúrgica 304. Conforme o mecanismo de acionamento faz com que a engrenagem do rotor 1004 gire, a engrenagem do rotor 1004 se desloca ao longo dos dentes de engrenagem da engrenagem do rotor 1002, fazendo assim com que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gire. Nessa configuração, a engrenagem do rotor 1004 é capaz de girar continuamente em qualquer direção e permite, assim, que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gire para atingir rolamento infinito ao redor do eixo geométrico rotativo 316. Modalidades alternativas podem usar mecanismos similares para permitir o rolamento infinito, como uma configuração de um anel de engrenagem e um pinhão.

[00104] A Figura 10B ilustra uma vista em seção transversal de um manipulador de dispositivo de instrumento 300, de acordo com uma modalidade. Conforme ilustrado na Figura 10B, o mecanismo de rolagem é acoplado a uma pluralidade de mancais de rolamento 1006.

Um mancal de rolamento é um componente mecânico que reduz o atrito entre as partes móveis e facilita a rotação ao redor de um eixo geométrico fixo. Um mancal de rolamento sozinho pode suportar a carga radial ou torcional à medida que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gira no interior do compartimento externo 306. Na modalidade da Figura 10B, o IDM 300 inclui dois mancais de rolamento 1006a, 1006b presos de forma fixa ao suporte da ferramenta cirúrgica 308 de modo que uma pluralidade de componentes (como esferas ou cilindros) dentro dos mancais de rolamento 1006 entrem em contato com o compartimento externo 306. Um primeiro mancal de rolamento 1006a é preso em uma primeira extremidade atrás da interface de fixação 310 e um segundo mancal de rolamento 1006b é preso em uma segunda extremidade. Essa configuração aumenta a rigidez e o suporte entre a primeira extremidade e a segunda extremidade do suporte da ferramenta cirúrgica 308 à medida que o suporte de ferramenta cirúrgica 308 gira no interior do compartimento externo 306. Modalidades alternativas podem incluir mancais de rolamento adicionais que fornecem apoio adicional ao longo do comprimento do suporte da ferramenta cirúrgica.

[00105] A Figura 10B também ilustra componentes vedantes dentro do IDM 300, de acordo com uma modalidade. O IDM 300 compreende uma pluralidade de anéis de vedação 1008 e uma pluralidade de gaxetas 1010 que são configurados para vedar uma junção entre duas superfícies para evitar que os fluidos entrem na junção. Na modalidade da Figura 10B, O IDM inclui anéis de vedação 1008a, 1008b, 1008c, 1008d, 1008e entre as junções do compartimento externo e as gaxetas 1010a, 1010b entre as junções dentro do suporte da ferramenta cirúrgica 308. Essa configuração ajuda a manter a esterilidade dos componentes dentro do IDM 300 durante um procedimento cirúrgico. As gaxetas e os anéis de vedação são tipicamente compostos por materiais elastoméricos fortes (por exemplo, borracha).

VI. Componentes elétricos

[00106] A Figura 10C ilustra uma vista em perspectiva parcialmente explodida dos componentes internos de um manipulador de dispositivo de instrumento e certos componentes elétricos do mesmo, de acordo com uma modalidade. Os componentes internos do suporte da ferramenta cirúrgica 308 incluem uma pluralidade de atuadores 1102, um motor, um redutor (não mostrado), um sensor de torque (não mostrado), um amplificador de sensor de torque 1110, um anel deslizante 1112, uma pluralidade de placas codificadoras 1114, uma pluralidade de placas de alimentação do motor 1116 e um controlador integrado 1118.

[00107] A pluralidade de atuadores 1102 acionam a rotação de cada uma dentre a pluralidade de acopladores de torque 314. Na modalidade da Figura 10C, um atuador, como 1102a ou 1102b, é acoplado a um acoplador de torque 314 através de um eixo de acionamento de motor. O eixo de acionamento do motor pode ser um eixo de acionamento chaveado de modo que inclui uma pluralidade de sulcos para permitir que o eixo de acionamento do motor se encaixe firmemente a um acoplador de torque 314. O atuador 1102 faz com que o eixo de acionamento do motor gire no sentido horário ou anti-horário, fazendo assim com que o respectivo acoplador de torque 314 gire nessa direção. Em algumas modalidades, o eixo de acionamento do motor pode ser torcionalmente rígido, mas compatível com a mola, permitindo que o eixo de acionamento do motor e o acoplador de torque 314 girem para transladar em uma direção axial. Essa configuração pode permitir que a pluralidade de acopladores de torque 314 retraiam e prolonguem dentro do suporte da ferramenta cirúrgica 308. Cada atuador 1102 pode receber sinais elétricos a partir do controlador integrado 1118 indicando a direção e a quantidade para girar o eixo de acionamento do motor. Na modalidade da Figura 10C, o suporte da ferramenta cirúrgica 308 inclui cinco acopladores de torque 314 e assim cinco atuadores 1102.

[00108] O motor aciona a rotação do suporte da ferramenta cirúrgica 308 no interior do compartimento externo 306. O motor pode ser estruturalmente equivalente a um dos atuadores, exceto que é acoplado à engrenagem de rotor 1004 e à engrenagem do estator 1002 (ver Figura 10A) para girar o suporte da ferramenta cirúrgica 308 em relação ao compartimento externo 306. O motor faz com que a engrenagem de rotor 1004 gire em sentido horário ou anti-horário, fazendo assim com que a engrenagem de rotor 1004 se desloque ao redor dos dentes da engrenagem de estator 1002. Essa configuração permite que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gire continuamente ou gire sem ser impedido pelos cabos ou fios de tração. O motor pode receber sinais elétricos a partir do controlador integrado 1118 indicando a direção e a quantidade para girar o eixo de acionamento do motor.

[00109] O redutor controla a quantidade de torque fornecido para a ferramenta cirúrgica 500. Por exemplo, o redutor pode aumentar a quantidade de torque fornecido às entradas do instrumento 600 da ferramenta cirúrgica 500, Modalidades alternativas podem ser configuradas de modo que o redutor diminua a quantidade de torque fornecido às entradas do instrumento 600.

[00110] O sensor de torque mede a quantidade de torque produzido no suporte de ferramenta cirúrgica giratório 308. Na modalidade mostrada na Figura 10C, o sensor de torque é capaz de medir o torque em sentido horário e anti-horário. As medições de torque podem ser usadas para manter uma quantidade específica de tensão em uma pluralidade de fios de tração de uma ferramenta cirúrgica. Por exemplo, algumas modalidades do sistema cirúrgico robótico podem ter um recurso de autotensionamento, sendo que, mediante a energização do sistema cirúrgico robótico ou engate de uma ferramenta ou engate de uma ferramenta cirúrgica em um IDM, a tensão nos fios de tração da ferramenta cirúrgica será pré-carregada. A quantidade de tensão sobre cada fio de tração pode atingir uma quantidade limiar de modo que os fios de tração sejam tensionados o suficiente para ficarem tensos. O amplificador de sensor de torque 1110 compreende o circuito para amplificar o sinal que mede a quantidade de torque produzido no suporte da ferramenta cirúrgica rotativa 308. Em algumas modalidades, o sensor de torque é montado no motor.

[00111] O anel deslizante 1112 permite a transferência de energia elétrica e sinais de uma estrutura estacionária para uma estrutura giratória. Na modalidade da Figura 10C, o anel deslizante 1112 é estruturado como um anel que inclui um orifício central que é configurado para se alinhar com a passagem 312 do suporte de ferramenta cirúrgica 308, como também é mostrado em uma vista em perspectiva adicional do anel deslizante 1112 na Figura 10D. A primeira lateral do anel deslizante 1112 inclui uma pluralidade de entalhes concêntricos 1120 enquanto que um segundo lado do anel deslizante 1112 inclui uma pluralidade de componentes elétricos para as conexões elétricas fornecidas a partir do braço cirúrgico e a base 302, conforme descrito com relação à Figura 3. O anel deslizante 1112 é preso ao compartimento externo 306 do suporte da ferramenta cirúrgica 308 em uma distância específica a partir do compartimento externo 306 para alocar espaço para essas conexões elétricas. A pluralidade de entalhes concêntricos 1120 são configurados para se encaixar com uma pluralidade de escovas 1122 fixadas ao controlador integrado. O contato entre os sulcos 1120 e as escovas 1122 permite a transferência de energia elétrica e os sinais do braço cirúrgico e da base para o suporte da ferramenta cirúrgica.

[00112] A pluralidade de placas codificadoras 1114 leem e processam os sinais recebidos através do anel deslizante a partir do sistema cirúrgico robótico. Os sinais recebidos a partir do sistema cirúrgico robótico podem incluir sinais indicando a quantidade e direção da rotação da ferramenta cirúrgica, sinais indicando a quantidade e direção da rotação dos atuadores de extremidade da ferramenta cirúrgica e/ou pulso, sinais operando uma fonte de luz na ferramenta cirúrgica, sinais operando um vídeo ou dispositivo de imageamento na ferramenta cirúrgica e outros sinais operando várias funcionalidades da ferramenta cirúrgica. A configuração das placas codificadoras 1114 permite que todo o processamento de sinal seja realizado completamente no suporte de ferramenta cirúrgica 308. A pluralidade de placas de alimentação do motor 1116 compreende, cada uma, um circuito para fornecer energia aos motores.

[00113] O controlador integrado 1118 é o dispositivo de computação dentro do suporte da ferramenta cirúrgica 308. Na modalidade da Figura 10C, o controlador integrado 1118 é estruturado como um anel que inclui um orifício central que é configurado para se alinhar com a passagem 312 do suporte de ferramenta cirúrgica 308. O controlador integrado 1118 inclui uma pluralidade de escovas 1122 em um primeiro lado do controlador integrado 1118. As escovas 1122 entram em contato com o anel deslizante 1112 e recebem sinais que são liberados do sistema cirúrgico robótico através do braço cirúrgico, da base 302 e, finalmente, através do anel deslizante 1112 para o controlador integrado 1118. Como resultado dos sinais recebidos, o controlador integrado 1118 é configurado para enviar vários sinais para os respectivos componentes dentro do suporte da ferramenta cirúrgica

308. Em algumas modalidades, as funções das placas codificadoras 1114 e do controlador integrado 1118 podem ser distribuídas de uma maneira diferente daquela descrita aqui, de modo que as placas codificadoras 1114 e o controlador integrado 1118 possam executar as mesmas funções ou alguma combinação das mesmas.

[00114] A Figura 10D ilustra uma vista em perspectiva parcialmente explodida dos componentes internos de um manipulador de dispositivo de instrumento e certos componentes elétricos do mesmo, de acordo com uma modalidade. A modalidade da Figura 10D inclui duas placas codificadoras 1114a e 1114b, um amplificador de sensor de torque 1110 e três placas de alimentação do motor 1116a, 1116b, e 1116c. Estes componentes são presos ao controlador integrado 1118 e se projetam para fora, se estendendo perpendicularmente a partir do controlador integrado 1118. Essa configuração fornece espaço para a pluralidade de atuadores 1102 e o motor para serem posicionados dentro das placas elétricas.

[00115] Conforme discutido em relação à Figura 10C, o anel deslizante 1112 é preso a uma distância específica do compartimento externo 306. Para assegurar a correta alocação de espaço entre o anel deslizante 1112 e o compartimento externo 306 para as conexões elétricas do braço cirúrgico e da base 302 para o anel deslizante 1112, na modalidade da Figura 10D, o anel deslizante 1112 é suportado por uma pluralidade de pinos de alinhamento, uma pluralidade de molas helicoidais e um calço. O anel deslizante 1112 inclui um orifício 1124 em cada lado do orifício central do anel deslizante 1112 que é configurado para aceitar um primeiro lado de um pino de alinhamento enquanto um segundo lado do pino de alinhamento é inserido em um respectivo orifício no compartimento externo 306. Os pinos de alinhamento podem ser compostos por materiais rígidos (por exemplo, metal ou plásticos rígidos). A pluralidade de molas helicoidais é presa ao redor do centro do anel deslizante 1112 e configurada para preencher o espaço e manter o contato entre o anel deslizante 1112 e o compartimento externo 306. As molas helicoidais podem beneficamente absorver qualquer impacto ao IDM 300. O calço é um espaçador em formato de anel que é posicionado ao redor do orifício central do anel deslizante

1112 para adicionar suporte adicional entre o anel deslizante 1112 e o compartimento externo 306. Além disso, esses componentes proporcionam estabilidade para o anel deslizante 1112 quando a pluralidade de escovas 1122 no controlador integrado 1118 entram em contato e giram contra a pluralidade de sulcos concêntricos 1120. Em modalidades alternativas, o número de pinos de alinhamento, molas helicoidais e calços pode variar até o suporte desejado entre o anel deslizante 1112 e o compartimento externo 306 serem alcançados.

[00116] A Figura 10E ilustra uma vista em perspectiva ampliada de componentes elétricos de um manipulador de dispositivo de instrumento 300 para indexar a rolagem do suporte de ferramenta cirúrgica 308, de acordo com uma modalidade. A indexação de rolagem monitora a posição do suporte da ferramenta cirúrgica 308 em relação ao compartimento externo 306 de modo que a posição e a orientação da ferramenta cirúrgica 500 sejam continuamente conhecidas pelo sistema cirúrgico robótico. A modalidade da Figura 10E inclui um microinterruptor 1202 e uma saliência 1204. O microinterruptor 1202 e a saliência 1204 são presos no interior do suporte da ferramenta cirúrgica 308. A saliência 1204 é uma estrutura sobre o compartimento externo 306 que é configurada para entrar em contato com o microinterruptor 1202 à medida que o suporte da ferramenta cirúrgica 308 gira, ativando assim o microinterruptor cada vez que há contato com a saliência 1204. Na modalidade da Figura 10E, há uma saliência 1204 que serve como um único ponto de referência para a microinterruptor 1202. VII. Instrumentos que têm arquiteturas de inserção baseadas em instrumento

[00117] Várias ferramentas ou instrumentos podem se fixar ao IDM 300, incluindo instrumentos usados para cirurgias laparoscópicas, endoscópicas e endoluminais. Os instrumentos aqui descritos são particularmente novos, uma vez que incluem arquiteturas de inserção baseadas em instrumento que reduzem a confiança nos braços robóticos para inserção. Em outras palavras, a inserção de um instrumento (por exemplo, em direção a um sítio cirúrgico) pode ser facilitada pelo design e arquitetura do instrumento. Por exemplo, em algumas modalidades, em que um instrumento compreende um eixo de acionamento alongado e uma empunhadura, a arquitetura do instrumento permite que o eixo de acionamento alongado translade em relação à empunhadura ao longo de um eixo geométrico de inserção.

[00118] Os instrumentos aqui descritos incorporam arquiteturas de inserção com baseadas em instrumento que soluciona muitas questões. Os instrumentos que não incorporam uma arquitetura de inserção baseada em instrumento contam com um braço robótico e seu IDM para inserção. Nesta disposição, para alcançar a inserção do instrumento, o IDM pode precisar ser movido para dentro e para fora, exigindo dessa forma mais potência de motor e maior tamanho da ligação do braço para mover massa adicional de forma controlada. Além disso, o volume maior cria um volume deslocado muito maior que pode resultar em colisões durante a operação. Pela incorporação das arquiteturas de inserção baseadas em instrumentos, os instrumentos aqui descritos têm tipicamente uma massa balançada reduzida, uma vez que o próprio instrumento (por exemplo, seu eixo de acionamento) se move ao longo de um eixo geométrico de inserção com menos dependência no braço robótico.

[00119] Algumas modalidades dos instrumentos aqui descritos podem ter novas arquiteturas de inserção baseadas em instrumento que não só permitem a inserção do instrumento, mas também permitem que um atuador de extremidade do instrumento atue sem interferência. Por exemplo, em algumas modalidades, um instrumento compreende um primeiro mecanismo de atuação para atuar um atuador de extremidade e um segundo mecanismo de atuação para fazer com que a translação de uma porção do instrumento (por exemplo, um eixo de acionamento) ao longo de um eixo geométrico de inserção. O primeiro mecanismo de atuação é vantajosamente desacoplado do segundo mecanismo de atuação de modo que a atuação do atuador de extremidade não é afetada pela inserção do instrumento, e vice-versa.

[00120] A Figura 11 ilustra uma vista lateral de um instrumento tendo uma arquitetura de inserção baseada em instrumento, de acordo com uma modalidade. O design e a arquitetura do instrumento 1200 permitem que o instrumento (por exemplo, seu eixo de acionamento) translade ao longo de um eixo geométrico de inserção com menos dependência da movimentação de um braço robótico para inserção.

[00121] O instrumento 1200 compreende um eixo de acionamento alongado 1202, um atuador de extremidade 1212 conectado ao eixo de acionamento 1202 e uma empunhadura 1220 acoplada ao eixo de acionamento 1202. O eixo de acionamento alongado 1202 compreende um membro tubular que tem uma porção proximal 1204 e uma porção distal 1206. O eixo de acionamento alongado 1202 compreende um ou mais canais ou sulcos 1208 ao longo de sua superfície externa. Os sulcos 1208, que são mais visíveis na vista em seção transversal do eixo de acionamento 1202, são configurados para receber um ou mais fios ou cabos 1230 através dos mesmos. Um ou mais cabos 1230 dessa forma passam ao longo de uma superfície externa do eixo de acionamento alongado 1202. Em outras modalidades, os cabos 1230 também podem passar através do eixo de acionamento 1202, conforme mostrado no desenho esquemático na Figura 21. Em algumas modalidades, os cabos 1230 que passam através do eixo de acionamento 1202 não são expostos. Em algumas modalidades, a manipulação do um ou mais desses cabos 1230 (por exemplo, através do IDM 300) resulta no acionamento do atuador de extremidade 1212.

[00122] O atuador de extremidade 1212 compreende um ou mais componentes laparoscópicos, endoscópicos ou endoluminais projetados para fornecer um efeito a um sítio cirúrgico. Por exemplo, o atuador de extremidade 1212 pode compreender um punho, garra, dentes, pinças, tesouras ou grampos. Na presente modalidade mostrada na Figura 11, um ou mais dos cabos 1230 que se estendem ao longo dos sulcos 1208 na superfície externa do eixo de acionamento 1202 atuam o atuador de extremidade 1212. Um ou mais cabos 1230 se estendem a partir de uma porção proximal 1204 do eixo de acionamento 1202, através da empunhadura 1220 e em direção à porção distal 1206 do eixo de acionamento 1202, onde eles atuam o atuador de extremidade 1212.

[00123] A empunhadura do instrumento 1220, que também pode ser chamada de uma base do instrumento, geralmente pode compreender uma interface de fixação 1222 que tem uma ou mais entradas mecânicas 1224, por exemplo, receptáculos, polias ou bobinas, que são projetados para serem reciprocamente encaixados com um ou mais acopladores de torque 314 sobre uma interface de fixação 310 do IDM 300 (mostrado na Figura 3). A interface de fixação 1222 é capaz de se fixar a um IDM 300 através de montagem frontal, montagem posterior e/ou montagem superior. Quando conectadas fisicamente, travadas e/ou acopladas, as entradas mecânicas encaixadas 1224 da empunhadura 1220 do instrumento podem compartilhar eixos geométricos de rotação com os acopladores de torque 314 do IDM 300, permitindo assim a transferência de torque do IDM 300 para a empunhadura do instrumento 1220. Em algumas modalidades, os acopladores de torque 314 podem compreender ranhuras que são projetadas para encaixar com receptáculos nas entradas mecânicas. Os cabos 1230 que atuam o atuador de extremidade 1212 engatam os receptáculos, polias ou bobinas da empunhadura 1220, de modo que a transferência de torque do IDM 300 para a empunhadura do instrumento

1220 resulte no acionamento do atuador de extremidade.

[00124] Algumas modalidades do instrumento 1200 compreendem um primeiro mecanismo de atuação que controla a atuação do atuador de extremidade 1212. Uma modalidade de tal um primeiro mecanismo de atuação é ilustrada esquematicamente na Figura 12. Além disso, o instrumento 1200 inclui um segundo mecanismo de atuação que permite que o eixo de acionamento 1202 translade em relação à empunhadura 1220 ao longo de um eixo geométrico de inserção. Uma modalidade de tal segundo mecanismo de atuação é mostrada na Figura 17. Vantajosamente, o primeiro mecanismo de atuação é desacoplado do segundo mecanismo de atuação de modo que a atuação do atuador de extremidade 1212 não seja afetada pela translação do eixo de acionamento 1202 e vice-versa. As modalidades do primeiro e do segundo mecanismos de acionamento que podem ser incorporados em uma ferramenta ou instrumento 1200 são descritas em mais detalhes abaixo em relação às Figuras 12 a 20.

[00125] A Figura 12 ilustra um diagrama esquemático que mostra um primeiro mecanismo de atuação para atuar um atuador de extremidade, de acordo com uma modalidade. Em algumas modalidades, o primeiro mecanismo de atuação fornece movimento de punho N+1, sendo que N é o número de graus de liberdade fornecido pelos cabos N+1. O primeiro mecanismo de atuação para atuar o atuador de extremidade 1212 compreende pelo menos um cabo ou segmento de cabo 1230a que se estende através de ao menos um conjunto de polias 1250. Na presente modalidade, um primeiro cabo ou segmento de cabo 1230a se estende através dos membros de polia 1250a, 1250b, 1250c, enquanto um segundo cabo 1230a se estende através dos membros de polia 1250d, 1250e, 1250f. O pelo menos um cabo 1230a é aterrado em ou próximo à extremidade proximal 1205 do eixo de acionamento 1202, então se estende através de ao menos um conjunto de polias 1250 (que estão situadas no interior da empunhadura 1220), antes de terminar no atuador de extremidade 1212. O comprimento do trajeto total do cabo é mantido constante pelo aterramento de cada cabo 1230a na ou próximo à extremidade proximal 1205 do eixo de acionamento 1202 e mudanças no comprimento relativo são feitas pelas polias em movimento (por exemplo, membros da polia 1250b e 1250e) em relação uma à outra (ver setas), assim possibilitando a atuação do atuador de extremidade

1212. Em algumas modalidades, as polias podem ser movidas através de movimento linear ou giratório das entradas mecânicas 1224 correspondentes. Esse primeiro mecanismo de atuação vantajosamente permite o livre movimento do eixo de acionamento 1202 do instrumento em relação às polias de atuação 1250 (que serão realizados por um segundo mecanismo de atuação descrito abaixo), assim permitindo que um cabo adicional seja incluído para permitir a inserção e a retração do eixo de acionamento 1202 do instrumento ao mesmo tempo que o atuador de extremidade 1212 é atuado.

[00126] A Figura 13 ilustra uma vista lateral ampliada de um primeiro mecanismo de atuação do instrumento da Figura 11, de acordo com uma modalidade. O primeiro mecanismo de atuação corresponde ao diagrama esquemático mostrado na Figura 12 e é projetado para causar a atuação do atuador de extremidade 1212, enquanto permite que um segundo mecanismo de atuação separado translade o eixo de acionamento 1202 em relação à empunhadura 1220. Conforme mostrado na Figura 13, a empunhadura 1220 inclui um conjunto de mancais, bobinas, polias ou elementos de polia 1250a, 1250b, 1250c, 1250d, 1250e (sendo que as polias 1250a, 1250b, 1250c correspondem ao mesmo conjunto de polias na Figura 12). Um cabo 1230a se estende através das polias 1250a, 1250d, 1250b, 1250e, 1250c. A manipulação de uma entrada mecânica (identificada como 1224' na Figura 13) causa o movimento giratório das polias 1250d, 1250b, 1250e. O movimento giratório das polias 1250d, 1250b, 1250e altera a quantidade de cabo 1230 que é recebido na empunhadura 1220, acionando assim o atuador de extremidade. O efeito do movimento giratório das polias 1230a sobre o cabo é mostrado nas Figuras 15 e 16. Dependendo da direção do movimento giratório, as polias 1250d, 1250e podem ou enrolar ou "recolher" o cabo 1230 na empunhadura 1220 ou podem desenrolar e "distribuir" o cabo 1230a na empunhadura 1220. De qualquer forma, o comprimento do cabo 1230a muda no interior da empunhadura 1220, causando assim a atuação do atuador de extremidade 1212. Embora a modalidade na Figura 13 represente um sistema de polia que é modificado por movimento giratório, em outras modalidades, o sistema de polia pode ser modificado por movimento linear e/ou giratório. Além disso, o versado na técnica compreenderá que uma alteração no comprimento na quantidade de cabo 1230a na empunhadura 1220 também pode mudar a tensão do cabo.

[00127] A Figura 14 ilustra uma vista em perspectiva ampliada de um primeiro mecanismo de atuação do instrumento da Figura 11, de acordo com uma modalidade. A partir dessa vista, pode-se ver diferentes detalhes das polias 1250a-e, incluindo as bobinas das polias 1250a, 1250c.

[00128] As Figuras 15 e 16 ilustram uma vista frontal de um membro de polia 1250e e cabo do instrumento da Figura 11, antes e após a atuação do membro de polia, de acordo com uma modalidade. A aplicação de torque na entrada mecânica 1224' gira as polias 1250e, 1250b e 1250d. Conforme mostrado na Figura 15, antes da atuação da polia 1250e, o cabo 1230a pode passar ao longo de um lado da polia 1250e. Conforme mostrado na Figura 16, após a atuação da polia 1250e, o cabo 1230a é então enrolado e recolhido pela polia, aumentando assim a quantidade de cabo 1230a no interior da empunhadura 1220 para causar a atuação de um atuador de extremidade.

[00129] Embora as modalidades nas Figuras 11 a 16 revelem uma ou mais polias montadas sobre um eixo geométrico giratório para mudar o comprimento relativo do cabo, em outras modalidades, a montagem de uma polia em um sistema baseado em uma alavanca, engrenagem ou trilho para ajustar o local são opções adicionais. Além disso, eixos de acionamento giratórios de eixo estriado que seguem por um comprimento de uma ferramenta também poderiam ser usados para transmitir forças de forma mecanicamente remota.

[00130] A Figura 17 ilustra uma vista lateral de um segundo mecanismo de atuação que inclui uma bobina para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade. O segundo mecanismo de atuação é projetado para transladar o eixo de acionamento 1202 em relação à empunhadura 1220 ao longo de um eixo geométrico de inserção. Como o primeiro mecanismo de atuação que aciona o atuador de extremidade 1212, o segundo mecanismo de atuação também pode ser incorporado no interior da empunhadura

1220.

[00131] O segundo mecanismo de atuação compreende um cabo ou segmento de cabo 1230b que se engata a um conjunto de bobinas 1270a, 1270b, 1270c, 1270d. Uma extremidade do cabo 1230b pode ser fixada em ou próximo a uma extremidade proximal 1205 do eixo de acionamento 1202, enquanto que a outra extremidade do cabo 1230b pode ser fixada em ou próximo a uma extremidade distal 1207 do eixo de acionamento 1202. O cabo 1230b se estende através do conjunto de bobinas 1270a, 1270b, 1270c, dos quais a bobina 1270b é um cabrestante. Girar uma entrada mecânica da empunhadura 1220 causa a rotação do cabrestante, acionando assim o cabo 1230b para dentro e para fora do cabrestante. Enquanto um cabo 1230b é acionado para dentro e para fora do cabrestante, isto faz com que o eixo de acionamento

1202 translade em relação à empunhadura 1220. Vantajosamente, mediante a aplicação de uma pré-tensão adequada ao cabo 1230b que é fixado na extremidade proximal e distal do eixo de acionamento 1202, a força de atrito pode ser usada para acionar o cabo 1230b para dentro e para fora, movendo assim o eixo de acionamento 1202 em relação à empunhadura 1220 sem deslizamento.

[00132] Na presente modalidade, o cabrestante 1270b compreende um cabrestante de passo zero. Em outras modalidades, como mostrado nas Figuras 18 e 19, um cabrestante pode ser incorporado na empunhadura 1220 e pode permitir a passagem de cabos. A arquitetura de cabrestante de passo zero ajuda a gerir múltiplas voltas do cabo 1230b ao redor do cabrestante 1270b sem um ângulo de hélice sobre o sulco para evitar que o cabo atravesse o cabrestante 1270b, que poderia afetar a trajetória de modo geral do comprimento e alteração de tensão no cabo. Pela colocação de uma polia adicional 1270d em uma inclinação próxima ao cabrestante 1270b, um redirecionamento para uma trajetória paralela sobre o cabrestante 1270b pode ser conseguida, resultando em nenhuma ação de trajeto do cabo 1230b no cabrestante 1270b.

[00133] As Figuras 18 e 19 apresentam modalidades alternativas para o cabrestante de passo zero mostrado na Figura 17. Nessas modalidades, o cabrestante que aciona a inserção do eixo de acionamento é um cabrestante ampliado 1270e que pode ser incorporado na arquitetura do segundo mecanismo de atuação. Com um cabrestante de acionamento grande o suficiente 1270e e um curso de inserção pequeno o suficiente, o número de rotações do cabrestante é pequeno. Por exemplo, com um cabrestante de acionamento de 22 mm 1270e e um curso de inserção de 350 mm, o número de rotações do cabrestante 1270e para uma faixa de inserção completa em 5 rotações. Se a distância que o cabo passa for grande o suficiente em comparação com a faixa de trajeto do cabo do cabrestante 1270e, o valor do ângulo de desvio no cabo e alteração do comprimento do trajeto durante a inserção é pequeno o suficiente para ser insignificante. Em algumas modalidades, o ângulo de desvio pode ser entre +/- 2 graus.

[00134] A Figura 18 ilustra uma vista em perspectiva de uma bobina alternativa usando um único cabo para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade. A bobina alternativa compreende um cabrestante ampliado 1270e que é engatado por um único cabo 1230b. Nessa modalidade, para atuar a inserção do eixo de acionamento, o cabo único 1230b tem um ângulo do envoltório grande o suficiente para ter atrito de cabrestante suficiente para acionamento. Em algumas modalidades, o cabo único 1230b é contínuo e envolve o cabrestante 1270e múltiplas vezes (por exemplo, 3, 4 ou mais vezes) para ter um ângulo do envoltório grande o suficiente para acionar o cabrestante e a inserção.

[00135] A Figura 19 ilustra uma vista em perspectiva de uma bobina alternativa usando mais de um cabo para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade. A bobina alternativa compreende um cabrestante ampliado 1270e que é engatado por dois segmentos separados 1230b’, 1230b” de um cabo 1230b. Cada um dos segmentos 1230b’, 1230b” termina no cabrestante 1270e. Ao contrário da modalidade na Figura 18, a presente modalidade não depende de atrito do cabrestante para acionar a inserção do eixo de acionamento. Nesta modalidade, o cabo 1230b é helicoidal para as partes externas e, então, terminadas em uma bobina no topo e no fundo. Uma vantagem da abordagem de terminação dupla mostrada na Figura 19 é que ela é resiliente à perda de tensão do cabo. Como a abordagem de terminação dupla conta com um engate positivo ao invés de fricção, deslizamento não pode acontecer.

[00136] A Figura 20 ilustra uma vista frontal de uma empunhadura incluindo a bobina da Figura 18, de acordo com uma modalidade. A partir dessa visão, pode-se ver uma posição possível da bobina (por exemplo, o cabrestante 1270e) no interior da empunhadura 1220. Vantajosamente, bobinas e polias adicionais podem ser fornecidas no interior da empunhadura 1220 para atuar o atuador de extremidade

1212. Por exemplo, um sistema de polia para acionamento do atuador de extremidade conforme representado na Figura 12 pode ser incorporado à empunhadura na Figura 20. Consequentemente, a empunhadura 1220 pode incorporar múltiplos mecanismos para atuação de atuador de extremidade e/ou acionamento de inserção. Conforme mostrado na Figura 20, a uma ou mais polias guiam o cabo 1230 sobre o cabrestante 1270e estão situadas através da empunhadura para aumentar a distância de cabo. Se a distância que o cabo passa for grande o suficiente em comparação com a faixa de trajeto do cabo do cabrestante 1270e, o valor do ângulo de desvio no cabo e alteração do comprimento do trajeto durante a inserção é pequeno o suficiente para ser insignificante. Em algumas modalidades, é possível ter um cabrestante helicoidal tradicional e manter a alteração do comprimento e o ângulo de desvio a um mínimo.

[00137] A Figura 21 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura alternativa para atuar um atuador de extremidade e a inserção do eixo de acionamento, de acordo com uma modalidade. A arquitetura incorpora um primeiro mecanismo de atuação para atuar um atuador de extremidade e um segundo mecanismo de atuação para inserção de eixo de acionamento. Como em modalidades anteriores, o primeiro mecanismo de atuação e o segundo mecanismo de atuação são separados um do outro, de modo que a atuação do atuador de extremidade não tem impacto sobre a inserção do eixo de acionamento e vice-versa. Entretanto, na presente modalidade, o primeiro mecanismo de atuação compreende um ou mais cabos para acionar um atuador de extremidade que termina em uma bobina de inserção (que também é usada como parte do segundo mecanismo de atuação para inserção de eixo de acionamento), ao invés de terminar sobre as porções proximal e distal do eixo de acionamento como na modalidade na Figura 12. Como resultado desta arquitetura, durante a inserção do eixo de acionamento através de um segundo mecanismo de atuação, um ou mais cabos que são enrolados pela bobina de inserção são substancialmente contrabalanceados por um comprimento de um ou mais cabos (usados em um primeiro mecanismo de atuação para atuar um atuador de extremidade) que são desenrolados pela bobina de inserção. Durante a atuação do atuador de extremidade através de um primeiro mecanismo de atuação, é possível trocar os comprimentos de trajetória dos cabos que saem da bobina de inserção.

[00138] Conforme mostrado na Figura 21, a arquitetura alternativa para a atuação do atuador de extremidade e a inserção do eixo de acionamento compreende um eixo de acionamento 1302 tendo uma porção proximal 1304 e uma porção distal 1306 onde um atuador de extremidade está situado. Uma ou mais bobinas 1370a, 1370b, 1370c, 1370d, 1370e (que são parte de uma empunhadura) são posicionadas em torno do eixo de acionamento 1302. A bobina 1370c compreende uma bobina de inserção. A rotação da bobina de inserção 1370c em uma primeira direção causa a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura em uma primeira direção (por exemplo, em uma direção de inserção), enquanto a rotação da bobina de inserção 1370c em uma segunda direção causa a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura em uma segunda direção (por exemplo, em uma direção de retração). Um ou mais cabos ou segmentos de cabo 1330a termina em um atuador de extremidade (por exemplo, um pulso) em uma extremidade e uma bobina de inserção na outra. Um ou mais cabos ou segmentos de cabo adicionais 1330b também começam na bobina de inserção 1370c antes de terminar em, próximo ou em direção a uma porção distal 1306 do eixo de acionamento 1302.

[00139] Na presente modalidade, um primeiro mecanismo de atuação é fornecido em que a manipulação de uma ou mais bobinas (por exemplo, bobinas 1370a, 1370d) por meio de movimento linear ou giratório causa uma alteração do comprimento do um ou mais cabos 1330a dentro da empunhadura. Em algumas modalidades, a alteração de comprimento de um ou mais cabos 1330a dentro da empunhadura pode incluir uma alteração do comprimento da trajetória de um ou mais cabos ou segmentos de cabo no interior da empunhadura. Neste primeiro mecanismo de atuação, o um ou mais cabos 1330a podem ser considerados como cabos de "atuador de extremidade". Qualquer alteração no comprimento do um ou mais cabos 1330a na empunhadura que ocasiona a atuação do atuador de extremidade é contrabalançada por um comprimento de um ou mais cabos 1330b.

[00140] Na presente modalidade, um segundo mecanismo de atuação é fornecido em que a manipulação da bobina de inserção 1370c por meio de movimento linear ou giratório causa uma alteração do comprimento do um ou mais cabos 1330b dentro da empunhadura. Neste segundo mecanismo de atuação, o um ou mais cabos 1330b podem ser considerados como cabos de "inserção". Qualquer alteração no comprimento do um ou mais cabos 1330b na empunhadura que ocasiona a inserção ou retração do eixo de acionamento é contrabalançado por um comprimento de um ou mais cabos 1330a. Sob a inserção e retração, a tensão é mantida porque quantidades iguais do um ou mais cabos de atuador de extremidade 1330a são aplicadas quando o um ou mais cabos de inserção 1330b estão sendo recolhidos. O comprimento relativo da trajetória do um ou mais cabos do atuador de extremidade 1330a permanece inalterado, de modo que o atuador de extremidade não se move sob a inserção.

[00141] A Figura 22A ilustra uma vista frontal ampliada de um instrumento incorporando a arquitetura alternativa para atuar um atuador de extremidade e a inserção do eixo de acionamento da Figura 21, de acordo com uma modalidade.

A Figura 22B ilustra uma vista em perspectiva superior de um instrumento incorporando a arquitetura alternativa para atuar um atuador de extremidade e a inserção do eixo de acionamento da Figura 21. O instrumento 1300 incorpora o primeiro e o segundo mecanismos de atuação mostrados na Figura 21, e inclui uma empunhadura 1320 que compreende uma ou mais entradas mecânicas 1324, cada uma correspondendo a uma ou mais bobinas 1370a-e, sendo que pelo menos uma das bobinas (1370c) compreende uma bobina de inserção.

Um ou mais cabos ou segmentos de cabo 1330a’, 1330a”, 1330a’” e 1330a””, cada um correspondendo a uma entrada mecânica separada 1324, terminam na bobina de acionamento 1370c.

Cada um desses cabos 1330a’, 1330a”, 1330a’” e 1330a”” pode se engatar com uma ou mais bobinas semelhantes a um ou mais cabos 1330a (mostrados na vista esquemática na Figura 21). Em um primeiro mecanismo de atuação, esses cabos podem servir como cabos de atuador de extremidade, de modo que a manipulação de suas entradas mecânicas correspondentes 1324 cause uma alteração no comprimento dos cabos dentro da empunhadura.

Em algumas modalidades, a alteração de comprimento de um ou mais cabos dentro da empunhadura pode incluir uma alteração do comprimento da trajetória de um ou mais cabos ou segmentos de cabo no interior da empunhadura.

Em algumas modalidades, um comprimento de trajetória dos cabos dentro da empunhadura é alterado.

Em alguns casos, a alteração de comprimento no um ou mais cabos 1330a’, 1330a”, 1330a’” e 1330a”” no interior do cabo 1320 que atua o atuador de extremidade é contrabalançada por um comprimento do cabo 1330b, que é semelhante ao cabo de referência 1330b similar da Figura 21. Em outros casos, sob puro acionamento do atuador de extremidade, o comprimento do cabo 1330b na empunhadura não está alterando. Em um segundo mecanismo de atuação, o cabo 1330b pode servir como um cabo de inserção, de modo que a manipulação de sua entrada mecânica correspondente 1324 faz o cabo 1330b ser enrolado em torno da bobina de inserção 1370c. A quantidade de cabo 1330b que é enrolado em torno da bobina de inserção 1370c que causa a inserção do eixo de acionamento é contrabalançada por um comprimento do um ou mais cabos 1330a’, 1330a”, 1330a’” e 1330a”” sendo desenrolado.

[00142] A Figura 23 ilustra uma vista em perspectiva superior de uma empunhadura e eixo de acionamento de um instrumento, de acordo com uma modalidade. O eixo de acionamento 1202 pode transladar em relação à empunhadura 1220. A partir dessa vista, pode- se ver a uma ou mais entradas mecânicas 1224 que, mediante rotação, acionam o atuador de extremidade. Além disso, pode-se ver a uma ou mais entradas mecânicas 1324, que mediante o giro, permite a translação do eixo de acionamento 1202 em relação à empunhadura 1220 ao longo de um eixo geométrico de inserção. A interface de fixação 1222 inclui uma ou mais entradas mecânicas 1224, 1324, por exemplo, receptáculos, polias ou bobinas, que são projetados para serem reciprocamente encaixados com um ou mais acopladores de torque 314 sobre uma interface de fixação 310 do IDM 300 (mostrado na Figura 3).

[00143] A Figura 24A ilustra uma vista esquemática de uma seção transversal de um eixo de acionamento do instrumento utilizando a arquitetura de inserção mostrada na Figura 12, enquanto que a Figura 24B ilustra uma vista esquemática de uma seção transversal de um eixo de acionamento de instrumento utilizando a arquitetura de inserção alternativa mostrada na Figura 21. Embora não seja visível, cada uma das seções transversais nas Figuras 24A e 24B incluem aberturas ou lúmens que se estendem através da mesma. Conforme mostrado na

Figura 24A, a arquitetura de inserção da Figura 12 resulta em um ou mais cabos 1230 que se estendem através de sulcos ou canais 1208 que se estendem ao longo de uma superfície externa do eixo de acionamento

1202. Em contrapartida, conforme mostrado na Figura 24B, a arquitetura de inserção da Figura 21 resulta em um ou mais cabos 1330b que se estendem através de sulcos ou canais 1308 (neste caso, um canal único) ao longo de uma superfície externa do eixo de acionamento 1202. Isto se deve porque, na arquitetura alternativa da Figura 21, os cabos são mais inclinados a se estenderem dentro do corpo do eixo de acionamento

1302. Por exemplo, não há cabos de atuador de extremidade no lado externo do eixo de acionamento 1302. Com menos cabos se estendendo no lado externo do eixo de acionamento 1302, a arquitetura na Figura 21 pode resultar em uma superfície de eixo de acionamento mais lisa em geral, com menos sulcos ou canais que se estendem na superfície externa. VIII. Modalidades de arquiteturas de inserção para instrumentos específicos

[00144] As arquiteturas descritas acima (por exemplo, mostrado nas Figuras 12 e 21) podem ser usadas para atuar um atuador de extremidade e acomodar a inserção do instrumento. Além disso, essas arquiteturas podem ser incorporadas em tipos específicos de instrumentos para auxiliar em procedimentos cirúrgicos.

[00145] Um instrumento como este é uma vedação de vaso. Com uma vedação de vaso, uma faca ou cortador pode ser direcionada através da mesma para cortar o tecido. Em algumas modalidades, o movimento da faca é rotacional. Em outras modalidades, o movimento da faca é translacional. As Figuras 25 a 27 mostram diferentes arquiteturas que podem ser incorporadas em um instrumento de vedação de vaso para direcionar uma faca através da mesma. As arquiteturas mostradas nessas figuras são similares à arquitetura e mecanismos relacionados mostrados na Figura 12, mas em outras modalidades, as arquiteturas podem ser similares à arquitetura e aos mecanismos relacionados mostrados na Figura 21.

[00146] As Figuras 25 A 27 ilustram diagramas esquemáticos mostrando arquiteturas diferentes para direcionar uma faca em uma vedação de vaso. As arquiteturas criam um diferencial no comprimento da trajetória entre os cabos e transformam esta alteração do comprimento de trajeto diferencial em movimento linear da faca. Nas modalidades nas Figuras 25 e 26, dois cabos 1430a, 1430b são colocados em contratensão, enquanto que na modalidade na Figura 27, um único cabo 1430 e uma mola 1490 são usados para contratensão. Em modalidades em que dois cabos são colocados em contratensão, o movimento linear da faca é obtido mediante o uso de ambos os diferenciais no mesmo eixo geométrico de entrada, mas em direções opostas (por exemplo, um é um cabo sendo desenrolado enquanto o outro cabo está sendo enrolado). Uma abordagem de cabos duplos opostos também utiliza uma polia redirecionada para fechar o laço de tensão e isto pode ser montado na ou próximo à extremidade proximal ou na ou próximo à extremidade distal de um eixo de acionamento (mostrados respectivamente nas Figuras 25 e 26). Assim que o cabo estiver sendo puxado para dentro e para fora, a faca pode ser acoplada a uma seção do cabo para criar um movimento para dentro e para fora da faca;

[00147] A Figura 25 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura para acionar uma faca 1482 em uma vedação de vaso

1480. A arquitetura compreende um primeiro cabo 1430a e um segundo cabo 1430b, em que o primeiro cabo 1430a e o segundo cabo 1430b estão em contratensão. A arquitetura compreende adicionalmente uma ou mais bobinas ou membros de polia 1470a, 1470b, 1470c que são engatados pelo primeiro cabo 1430a, e uma ou mais bobinas ou membros de polia 1470d, 1470e, 1470f que são engatados pelo segundo cabo 1430b e uma bobina ou polia 1470g de redirecionamento que fecha o laço de tensão. A polia de redirecionamento 1470g é posicionada na ou próximo a uma porção proximal do eixo de acionamento. Com o primeiro cabo 1430a e o segundo cabo 1430b em contra tensão um ao outro, a faca 1482 pode ser acoplada a uma seção de cabo (por exemplo, o primeiro cabo 1430a) por meio de um conector como um elemento alongado 1484, criando assim um movimento para dentro e para fora da faca 1482 em relação à vedação de vaso 1480. Em algumas modalidades, o membro alongado 1484 compreende uma haste de pressão. Em outras modalidades, o membro alongado 1484 suporta as forças de compressão de acionamento sem deformação.

[00148] A Figura 26 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura alternativa para acionar uma faca em uma vedação de vaso. A arquitetura é similar àquela mostrada na Figura 25; entretanto, na presente modalidade, a polia de redirecionamento é posicionada na ou próximo a uma porção distal do eixo de acionamento.

[00149] A Figura 27 ilustra um diagrama esquemático mostrando ainda outra arquitetura alternativa para acionar uma faca em uma vedação de vaso. Diferentemente das modalidades anteriores nas Figuras 25 e 26, a arquitetura na presente modalidade usa um único cabo 1430 que está em contratensão com uma mola 1490. A arquitetura compreende adicionalmente uma ou mais bobinas ou membros de polia 1470a, 1470b, 1470c que são engatados pelo primeiro cabo 1430a. Com o cabo 1430 em contratensão com a mola 1490, a faca 1482 pode ser acoplada a uma seção do cabo 1430, criando assim um movimento para dentro e para fora da faca 1482 em relação à vedação do vaso

1480.

[00150] Outro dispositivo que pode servir como um instrumento de inserção é uma câmera. A câmera pode ser usada para cirurgia endoscópica. A arquitetura pode variar dependendo de se a câmera for uma câmera rígida ou uma câmera articulada, para a qual a atuação para articulação terá que se fornecida.

[00151] A Figura 28 ilustra um diagrama esquemático mostrando uma arquitetura para a produção de uma câmera rígida em um instrumento de inserção. A câmera 1500 compreende uma carga útil de imagem distal conectada por um eixo de acionamento 1502 a uma empunhadura de câmera 1530 que tem botões de interface e um cabo que sai dela. O cabo 1530 é recebido em um canal ou um sulco formado na parte externa do eixo de acionamento 1502, enquanto a empunhadura de inserção 1520 é posicionada ao redor do eixo de acionamento 1502. Este efeito adiciona uma segunda empunhadura para o endoscópio que permite a capacidade de inserção. O cabo 1530 se estende através de uma ou mais bobinas 1570a, 1570b, 1570c. Na presente modalidade, a bobina 1570b pode ser um cabrestante. Em algumas modalidades, o cabrestante pode compreender um cabrestante de passo zero (conforme mostrado na Figura 17), enquanto que em outras modalidades, o cabrestante pode permitir um trajeto de cabo (como mostrado nas Figuras 18 e 19) Por meio do mecanismo de cabrestante, a câmera é capaz de transladar ao longo de um eixo geométrico de inserção. Em algumas modalidades, a carga útil do núcleo mantém a mesma arquitetura de vedação que um escopo rígido, de modo que pode ser esperado que seja esterilizado com os mesmos métodos. Para um escopo rígido, isso significa que ele pode ser autoclavado. A empunhadura de inserção adicional 1520 também pode parecer similar a um instrumento de uma perspectiva de esterilização e também pode ser autoclavada.

[00152] A Figura 28 mostra uma arquitetura para a produção de uma câmera rígida de um instrumento de inserção, as câmeras articuladas apresentando complexidade adicional, uma vez que mecanismos teriam que ser adicionados à câmera para fornecer articulação. Para a câmera articulada, um ou mais cabos (por exemplo, cabos de atuação ou pulso) podem ser fornecidos para acomodar o movimento de articulação. A câmera também pode ser alojada em uma área vedada, de modo que se uma tiver que seguir o um ou mais cabos para a parte externa, também pode ser criado um compartimento vedado para a câmera que exclui o um ou mais cabos. Com esta arquitetura, pode ser possível que algumas partículas e detritos entrem em espaços pequenos dentro da área vedada. Em algumas modalidades, a fim de evitar a contaminação, uma solução pode ser adicionar dois motores de articulação dentro da área vedada câmera em vez de depender do IDM para o movimento de articulação. Isso simplifica muito a limpeza e a vedação dos componentes da câmera retirando os cabos do lado de fora do tubo e colocando-os na parte interna vedada. Outro benefício da adição dos dois motores de articulação dentro da câmera vedada é que a articulação da câmera pode ser controlada assim que a câmera é ligada a uma caixa de visualização. Isso habilita recursos como manter a câmera reta durante a instalação ou remoção e ser capaz de articular a câmera a partir da empunhadura da câmera para olhar ao redor durante uso sem o robô. Isso, então, faz com que a câmera de articulação pareça muito similar à câmera rígida de uma perspectiva de esterilização, de modo que seja possível ir à autoclave.

[00153] Se uma câmera não puder ser autoclavada, então a câmera vedada e a seção de inserção podem precisar ser separadas para a limpeza e inserção. Isso se deve porque é desejável esterilizar por autoclave uma empunhadura de inserção para atingir uma esterilização confiável. A Figura 29 mostra uma primeira arquitetura de inserção que permite que uma câmera seja separada de uma empunhadura de inserção, enquanto que as Figuras 30 e 31 mostram uma segunda arquitetura de inserção que permite que uma câmera seja separada a partir de uma empunhadura de inserção, permitindo assim uma melhor a esterilização.

[00154] A Figura 29 mostra uma primeira arquitetura de inserção que permite que uma câmera seja separada de uma empunhadura de inserção. A arquitetura tem uma empunhadura de inserção autoclavável 1620 que trava em um IDM e pode ser separada do núcleo da câmara

1600. O núcleo da câmera 1600 compreende um eixo de acionamento 1602 que se estende através da empunhadura 1620. A empunhadura 1620 compreende um ou mais fios 1630a, 1630b que se estendem através das bobinas 1670a, 1670b, 1670c, 1670d. Na presente modalidade, a bobina 1670b compreende um cabrestante. Em algumas modalidades, a bobina 1670b compreende um parafuso de avanço. Em algumas modalidades, o cabrestante é um cabrestante de passo zero (conforme mostrado na Figura 17), enquanto que em outras modalidades, o cabrestante permite um trajeto de cabo. A empunhadura de inserção 1620 pode ser fixada de modo removível ao núcleo de câmera 1600 por meio de um conector 1640. Em algumas modalidades, o conector 1640 compreende um suporte. Em outras modalidades, o conector 1640 compreende uma placa vertical a qual a câmera é travada. Conforme a empunhadura de inserção 1620 é fixada de modo removível ao núcleo de câmera 1600, cada um é capaz de separação para limpeza.

[00155] As Figuras 30 e 31 mostram uma segunda arquitetura que permite que uma câmera seja separada de uma empunhadura de inserção. Na presente modalidade, um sobretubo 1780 é fornecido que tem um cabo de inserção 1730 fixado a ele e através das quais uma câmera 1700 pode ser carregada para um procedimento. A Figura 30 mostra a câmera 1700 desanexada e separada do sobretubo 1780, enquanto a Figura 31 mostra a câmera 1700 carregada no sobretubo

1780. Para carregar a câmera 1700 para dentro do sobretubo, uma ponta distal 1706 e o eixo de acionamento 1702 da câmera 1700 passam através do sobretubo 1780. O sobretubo 1780 é conectado a uma empunhadura 1720 que aloja uma bobina 1770 sob a forma de um cabrestante. Esta arquitetura tem o benefício de manter a câmera 1700 separada de uma empunhadura de inserção 1720 se desejado, de modo que ambos os componentes podem ser facilmente Limpo. Além disso, a câmera 1700 é mantida discreta em uso, uma vez que tem que se encaixar no sobretudo 1780. Conforme a empunhadura de inserção 1720 é fixada de modo removível ao núcleo de câmera 1700, cada um é capaz de separação para limpeza.

[00156] A Figura 32 ilustra um diagrama mostrando uma arquitetura alternativa para a translação do eixo de acionamento, de acordo com uma outra modalidade. Na presente modalidade, o instrumento compreende um eixo de acionamento 1902 que tem uma porção proximal 1904 e uma porção distal 1906. A inserção do eixo de acionamento 1902 pode ser acionada por uma engrenagem de cremalheira 1912 e pinhão 1914, sendo que a rotação do pinhão 1914 resulta na translação da engrenagem de cremalheira 1912 e do eixo de acionamento 1902 que é acoplado à engrenagem de cremalheira 1912. Em algumas modalidades, a engrenagem de cremalheira 1912 é posicionada no eixo de acionamento 1902 do instrumento, enquanto que o pinhão 1914 é posicionado dentro do compartimento da empunhadura do instrumento. Um acionador de motor pode ser usado para transladar o eixo de acionamento 1902 em relação à empunhadura. Em algumas modalidades, uma engrenagem dentada pode ser usada, além de um perfil de cremalheira de pinos cicloide. Em algumas modalidades, a engrenagem de cremalheira 1912 e o pinhão 1914 podem ser usados sozinhos para causar a inserção ou translação do eixo de acionamento

1902. Em outras modalidades, a engrenagem de cremalheira 1912 e pinhão 1914 podem acompanhar e complementar quaisquer mecanismos de inserção descritos acima. A engrenagem de cremalheira

1912 e pinhão 1914 podem ser usados com qualquer um dos tipos de instrumentos descritos acima para fornecer inserção linear do eixo de acionamento do instrumento em relação à empunhadura. IX. Vedação da ferramenta cirúrgica

[00157] Ao realizar procedimentos cirúrgicos, como procedimentos laparoscópicos, os cirurgiões usam insuflação. Isto significa que as cânulas inseridas em um paciente são vedadas contra os eixos de acionamento da ferramenta cirúrgica para manter pressão positiva dentro do corpo do paciente. As vedações podem ser acopladas aos eixos de acionamento das ferramentas cirúrgicas para evitar que o ar vaze do corpo do paciente. Estas vedações são frequentemente projetadas para acomodar ferramentas que têm seções transversais redondas. Pode ser difícil aplicar as mesmas vedações a ferramentas que têm formatos não circulares e características côncavas nas superfícies externas do eixo de acionamento, uma vez que as passagens formadas por essas superfícies podem permitir a liberação de pressão de ar na vedação da ferramenta. Por exemplo, instrumentos que têm arquiteturas de inserção com base em instrumento podem ter seções transversais (conforme mostrado na Figura 24A) com sulcos 1208 onde o ar pode vazar de um paciente.

[00158] Para enfrentar este desafio, um sistema que inclui várias vedações pode ser fornecido para impedir vazamento de ar de um paciente. Em particular, uma nova vedação pode ser fornecida que funciona com uma vedação de cânula que tem um formato externo circular, que é habitual com instrumentos que têm seções transversais circulares. A nova vedação pode passar através da vedação da cânula circular, fornecendo assim uma vedação giratória consistente. A nova vedação poderia vantajosamente discretizar qualquer movimento giratório e linear para criar dois limites em que uma vedação é criada. A discretização é obtida mediante o uso de uma peça de vedação intermediária da ferramenta.

[00159] A Figura 33 mostra uma vista em seção transversal lateral de um instrumento que tem múltiplas vedações para evitar vazamento de ar de um paciente. A Figura 34 mostra uma vista em seção transversal frontal do instrumento que tem múltiplas vedações. O instrumento 1200 é inserido em uma cânula 50, e é similar ao instrumento mostrado na Figura 11 tendo uma arquitetura de inserção a base de instrumento. O instrumento pode incluir um eixo de acionamento 1202 transladável em relação a uma empunhadura 1220. O eixo de acionamento 1202 pode ter um ou mais canais ou sulcos 1208 que se estendem ao longo de uma superfície externa da mesma, criando assim passagens que poderiam permitir que o ar vaze de um paciente.

[00160] Para evitar vazamentos de ar, um sistema de múltiplas vedações se acopla vantajosamente ao instrumento. Em algumas modalidades, o sistema de múltiplas vedações compreende uma primeira vedação 1810 e uma segunda vedação 1820 que podem funcionar em conjunto para reduzir o risco de vazamento de ar. Em algumas modalidades, a primeira vedação 1810 e a segunda vedação 1820 são coaxiais. Conforme mostrado na Figura 32, a segunda vedação 1820 pode ser recebida na parte interna da primeira vedação

1810. A primeira vedação 1810 pode ter uma seção transversal que tem um perímetro externo redondo e perímetro interno redondo, enquanto que a segunda vedação 1820 pode ter uma seção transversal que tem um perímetro externo redondo e um perímetro interno com as protuberâncias, abas ou protuberâncias 1822, conforme mostrado na Figura 34. A vantagem de ter uma segunda vedação 1820 com saliências internas é que as saliências internas podem preencher os espaços vazios, como sulcos 1208, que podem se estender ao longo da parte externa do eixo de acionamento do instrumento 1202, reduzindo assim o risco de vazamento de ar do paciente durante a cirurgia.

[00161] As múltiplas vedações discretizam vantajosamente os movimentos giratório e linear para criar dois limites em que uma vedação é criada. A segunda vedação 1820, com suas saliências internas 1822, pode deslizar para baixo dos sulcos externos do eixo de acionamento 1202 do instrumento, criando assim uma vedação linear deslizante para o movimento do eixo de acionamento do instrumento. O versado na técnica entenderá que, embora a segunda vedação 1820 seja mostrada com uma pluralidade de saliências internas que são arredondadas e substancialmente espaçadas simetricamente ao redor de um perímetro interno, a porção interna da segunda vedação 1820 também pode assumir outros formatos, desde que o processo de moldagem combine substancialmente a parte interna da segunda vedação 1820 com a superfície externa do eixo de acionamento do instrumento 1202. Quando recebidos nos sulcos 1208 do instrumento 1200, cada uma das protuberâncias 1822 internas da segunda vedação 1820 cria um ponto de vedação giratório 1824. Esses pontos de vedação giratórios permitem que o instrumento 1200 e a segunda vedação 1820 travem de forma giratória e girem juntos após a rotação do eixo de acionamento do instrumento 1202. Embora a presente modalidade mostre múltiplas vedações que possuem vedações duplas, em outras modalidades, três, quatro ou mais vedações podem funcionar juntas para reduzir o risco de vazamento de ar do paciente durante a cirurgia. X. Considerações alternativas

[00162] Mediante a leitura desta descrição, os versados na técnica considerarão ainda designs estruturais e funcionais alternativos adicionais através dos princípios apresentados na presente invenção. Dessa forma, embora modalidades e aplicações específicas tenham sido ilustradas e descritas, deve ser entendido que as modalidades reveladas não se limitam à construção e aos componentes precisos aqui revelados. Várias modificações, alterações e variações, que serão evidentes aos versados na técnica, podem ser feitas na disposição, operação e detalhes do método e do aparelho apresentados na presente invenção sem que se desvie do espírito e escopo definidos nas reivindicações em anexo.

[00163] Como aqui usado, qualquer referência a "uma (1) modalidade" ou "uma modalidade" significa que um elemento, recurso, estrutura ou característica específicos descritos em relação à modalidade estão incluídos em ao menos uma modalidade. O aparecimento da frase "em uma modalidade" em vários lugares no relatório descritivo não se refere necessariamente à mesma modalidade.

[00164] Algumas modalidades podem ser descritas com o uso da expressão "acoplado" e "conectado" juntamente com seus derivados. Por exemplo, algumas modalidades podem ser descritas com o uso do termo "acoplado" para indicar que dois ou mais elementos estão em contato físico direto ou em contato elétrico. O termo "acoplado", entretanto, também pode significar que dois ou mais elementos não estão em contato direto um com o outro, mas ainda assim cooperam ou interagem entre si. As modalidades não estão limitadas neste contexto a menos que explicitamente indicado de outro modo.

[00165] Para uso na presente invenção, os termos "compreende", "que compreende", "inclui", "que inclui", "tem", "que tem", ou qualquer outra variação dos mesmos, se destinam a abranger uma inclusão não exclusiva. Por exemplo, um processo, um método, um artigo ou um aparelho que compreende uma lista de elementos não é necessariamente limitado apenas àqueles elementos, mas podem incluir outros elementos não expressamente listados ou inerentes a tal processo, método, artigo ou aparelho. Exceto onde expressamente declarado em contrário, "ou" se refere a um "ou" inclusivo e não a um "ou" exclusivo. Por exemplo, uma condição A ou B é satisfeita por qualquer um dos seguintes: A é verdadeiro (ou está presente) e B é falso (ou não está presente), A é falso (ou não está presente) e B é verdadeiro (ou está presente), e tanto A como B são verdadeiros (ou estão presentes).

[00166] Além disso, o uso de "um" ou "uma" destina-se a descrever elementos e componentes das modalidades da presente invenção. Isto é feito meramente por conveniência, e para dar um sentido geral à invenção. Esta descrição precisa ser lida de modo a incluir um ou ao menos um, e o singular também inclui o plural, exceto quando fique evidente a intenção em contrário.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo médico caracterizado por compreender: um eixo de acionamento que compreende uma porção proximal e uma porção distal; um atuador de extremidade conectado à porção distal do eixo de acionamento; e uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento, sendo que a empunhadura inclui uma primeira entrada mecânica e uma segunda entrada mecânica, sendo que a primeira entrada mecânica é configurada para causar a atuação do atuador de extremidade, e a segunda entrada mecânica é configurada para causar a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura.

2. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a atuação do atuador de extremidade ser realizada por meio de um primeiro mecanismo de atuação que é desacoplado de um segundo mecanismo de atuação que causa a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura.

3. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o primeiro mecanismo de atuação incluir um primeiro cabo que se estende através de um primeiro conjunto de polias, sendo que a manipulação de pelo menos uma polia do primeiro conjunto de polias por meio da primeira entrada mecânica causa uma alteração no comprimento do primeiro cabo dentro da empunhadura, causando assim a atuação do atuador de extremidade.

4. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o segundo mecanismo de atuação incluir um segundo cabo que se engata a uma bobina, sendo que a manipulação da bobina por meio da segunda entrada mecânica faz com que o eixo de acionamento translade em relação à empunhadura.

5. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 4,

caracterizado por a alteração no comprimento do primeiro cabo dentro da empunhadura fazer com que a atuação do atuador de extremidade não seja afetada pelo segundo mecanismo de atuação que translada o eixo de acionamento em relação à empunhadura.

6. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o primeiro cabo do primeiro mecanismo de atuação se estender a partir da porção proximal do eixo de acionamento, através do primeiro conjunto de polias e até a porção distal do eixo de acionamento.

7. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a manipulação da pelo menos uma polia do primeiro conjunto de polias para causar uma alteração no comprimento do primeiro cabo dentro da empunhadura compreender o movimento linear ou giratório da pelo menos uma polia.

8. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a bobina compreender um cabrestante.

9. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o cabrestante compreender um cabrestante de passo zero.

10. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a rotação da segunda entrada mecânica causar a rotação do cabrestante.

11. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o primeiro mecanismo de atuação incluir um ou mais cabos que se estendem através de um primeiro conjunto de polias, e o segundo mecanismo de atuação incluir um ou mais cabos e uma bobina de inserção, sendo que pelo menos um do um ou mais cabos do primeiro mecanismo de atuação termina na bobina de inserção.

12. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o um ou mais cabos do primeiro mecanismo de atuação compreender cabos de atuador de extremidade e um ou mais cabos do segundo mecanismo de atuação compreender cabos de inserção.

13. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a rotação da segunda entrada mecânica causar a rotação da bobina de inserção causando assim a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura.

14. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o um ou mais cabos do segundo mecanismo de atuação serem enrolados pela bobina de inserção durante a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura, e sendo que o um ou mais cabos do primeiro mecanismo de atuação são desenrolados pela bobina de inserção durante a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura, sendo que um comprimento do um ou mais cabos que são enrolados pela bobina de inserção são substancialmente contrabalançados por um ou mais cabos que são desenrolados.

15. Sistema médico, caracterizado por compreender: uma base; um suporte de ferramenta acoplado à base, o suporte de ferramenta incluindo uma interface de fixação; e um instrumento, sendo que o instrumento compreende: um eixo de acionamento que compreende uma porção proximal e uma porção distal, um atuador de extremidade que se estende a partir da porção distal do eixo de acionamento, e uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento, sendo que a empunhadura inclui uma interface recíproca fixada de modo liberável à interface de fixação, uma primeira entrada mecânica e uma segunda entrada mecânica, sendo que a primeira entrada mecânica é configurada para causar a atuação do atuador de extremidade e a segunda entrada mecânica é configurada para causar a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura.

16. Sistema médico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender adicionalmente um braço robótico entre a base e o suporte de ferramenta.

17. Sistema médico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a atuação do atuador de extremidade ser realizada por meio de um primeiro mecanismo de atuação que é desacoplado de um segundo mecanismo de atuação que causa a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura.

18. Sistema médico, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o primeiro mecanismo de atuação incluir um primeiro cabo que se estende através de um primeiro conjunto de polias, sendo que a manipulação da pelo menos uma polia do primeiro conjunto de polias por meio da primeira entrada mecânica causa uma alteração no comprimento do primeiro cabo no interior da empunhadura, causando assim a atuação do atuador de extremidade, e sendo que a translação do eixo de acionamento em relação à empunhadura é realizada através do segundo mecanismo de atuação que inclui um segundo cabo que se engata a uma bobina, sendo que a manipulação da bobina por meio da segunda entrada mecânica faz com que o eixo de acionamento translade em relação à empunhadura.

19. Sistema médico, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por a alteração do comprimento do primeiro cabo no interior da empunhadura para causar a atuação do atuador de extremidade não ser afetada pelo segundo mecanismo de atuação que translada o eixo de acionamento em relação à empunhadura.

20. Sistema médico, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a manipulação da pelo menos uma polia do primeiro conjunto de polias para causar uma alteração no comprimento do primeiro cabo dentro da empunhadura compreender o movimento linear ou giratório da pelo menos uma polia.

21. Método cirúrgico caracterizado por compreender: fornecer um instrumento capaz de ser aplicado através de uma incisão ou orifício natural de um paciente para realizar um procedimento em um sítio cirúrgico, sendo que o instrumento compreende: um eixo de acionamento que inclui uma porção proximal e uma porção distal. uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento; e um atuador de extremidade que se estende da porção distal do eixo de acionamento, sendo que o eixo de acionamento é capaz de transladar em relação à empunhadura.

22. Método cirúrgico, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por o instrumento incluir um primeiro mecanismo de atuação para atuar o atuador de extremidade e um segundo mecanismo de atuação para transladar o eixo de acionamento em relação à empunhadura, sendo que o primeiro mecanismo de atuação compreende um primeiro conjunto de polias e um primeiro cabo e o segundo mecanismo de atuação compreende uma bobina e um segundo cabo.

23. Método cirúrgico, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender adicionalmente manipular o atuador de extremidade por meio do primeiro mecanismo de atuação.

24. Método cirúrgico, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por compreender adicionalmente transladar o eixo de acionamento por meio do segundo mecanismo de atuação, sendo que o primeiro mecanismo de atuação é desacoplado do segundo mecanismo de atuação.

25. Método cirúrgico caracterizado por compreender:

aplicar um instrumento através de uma incisão ou orifício natural de um paciente para realizar um procedimento em um sítio cirúrgico, sendo que o instrumento compreende: um eixo de acionamento que inclui uma porção proximal e uma porção distal. uma empunhadura acoplada ao eixo de acionamento; e um atuador de extremidade que se estende da porção distal do eixo de acionamento, sendo que o eixo de acionamento é capaz de transladar em relação à empunhadura.

26. Método cirúrgico, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por o instrumento incluir um primeiro mecanismo de atuação para atuar o atuador de extremidade e um segundo mecanismo de atuação para transladar o eixo de acionamento em relação à empunhadura, sendo que o primeiro mecanismo de atuação compreende um primeiro conjunto de polias e um primeiro cabo e o segundo mecanismo de atuação compreende uma bobina e um segundo cabo.

27. Método cirúrgico, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por compreender adicionalmente manipular o atuador de extremidade através do primeiro mecanismo de atuação.