CN107427331B - 用于机械臂仪器的供给线 - Google Patents

Abstract

一种手术机械臂遮帘，遮帘包括：片材，其限定了用于容纳机械臂的腔室；以及一组引导元件，所述一组引导元件附接至片材，构造为保持穿过的供给线用于使用在外科手术中。

Description

用于机械臂仪器的供给线

背景

本发明涉及供给线的固定，供给线用于使手术机器人仪器服务于手术机器人遮帘。尤其，方案涉及一种遮帘，其中供给线介于遮帘片材的内部与外表面之间，以及涉及一种遮帘，其中一组引导元件附接至遮帘片材以供给线保持为穿过引导元件。

图1示出了用于执行机器人手术的典型手术机器人。手术机器人101包括机械臂103，机械臂103在其一个端部处附接至手术仪器105。手术仪器可操作以入患者用于执行手术。机械臂包括一个或多个接头107，臂能够绕接头107铰接以控制手术仪器的移动和/或位置。机械臂103被手术遮帘109遮蔽以在手术仪器(其必须是无菌的)和机械臂(其可以不是无菌的)之间提供无菌边界。遮帘在机械臂和臂所在的无菌区(例如手术室)之间提供了边界。

机器人仪器能够由一个或多个供给线服务。例如，手术仪器105能够被供电以使仪器执行手术操作，诸如电疗或者切割。在这种情形下，供给线能够是电力线缆111，用于供给电力至手术仪器。电力线缆能够连接至外部电源，诸如发电机113，用于供给电力至手术仪器。用于在外科手术中布置供给线的一个方法是，沿着遮帘的外表面串起供给线以减少供给线构成安全隐患的风险。供给线能够使用带子、扎线带或者其他类似部件附接至遮帘。该方法的一个缺陷是将供给线附接至遮帘是笨拙的，特别是在无菌条件下，潜在地导致难以准备用于程序的手术机器人。

因此，需要一种改进的方式来将供给线附接至机械臂遮帘。

发明内容

根据本公开的一个方案，提供了一种用于包封机械臂的一部分的手术机械臂遮帘，遮帘包括：片材，其构造为限定用于容纳机械臂的一部分的腔室，片材包括内表面和外表面；以及电力线缆，其介于片材的内表面与外表面之间，用于将电力供给至机械臂仪器。

电力线缆能够夹在片材的内表面与外表面之间。

电力线缆能够容纳在由片材材料限定的通道内，通道介于片材的内表面与外表面之间。

电力线缆能够包括导电线芯，线芯被绝缘护套围绕。

护套能够由片材材料形成。

片材材料能够直接与导电线芯相接。

电力线缆能够包括导电线芯以及环绕导电线芯的绝缘护套。

护套能够由不集成至片材材料的材料形成。

电力线缆能够在其第一端部处终止在构造为连接至电源的供给连接器中，以及在其第二端部处终止在构造为连接至机械臂仪器的仪器连接器中。

电力线缆能够横越靠近仪器连接器的片材的外表面。

电力线缆能够构造为不横越片材的内表面。

遮帘能够构造为使得片材限定长形腔室，并且电力线缆沿着腔室的纵向范围延伸。

电力线缆能够在腔室的用于容纳机械臂仪器的基部的开口嘴和腔室的用于容纳机械臂仪器的远侧部分的远侧端部之间延伸。

至少一个供给连接器和仪器连接器能够在由片材限定的腔室的外部。

电力线缆能够包括实心线芯。

导电线芯能够包括呈编织或者盘绕布置的多个导电绞线。

根据本公开的第二方案，提供了一种用于包封机械臂的一部分的手术机械臂遮帘，遮帘包括：片材，其构造为限定用于容纳机械臂的一部分的腔室，片材包括内表面以及外表面；以及供给线，其介于片材的内表面以及外表面之间，用于使用在外科手术中。

根据本公开的第三方案提供了一种手术机械臂遮帘，遮帘包括：片材，其限定了用于容纳机械臂的腔室；以及一组引导元件，所述引导元件附接至片材，构造为保持穿过其中的供给线用于使用在外科手术中。

所述一组引导元件能够在空间上布置在片材上，使得当遮帘容纳机械臂时穿过其中的供给线定位成用于使用在外科手术中。

在该组中每个引导元件能够限定用于接收穿过的供给线的材料环。

在该组中每个引导元件能够限定用于接收穿过的供给线的管道部分。

每个引导元件能够包括壳体，其限定通道，用于接收穿过的供给线。

每个引导元件能够构造为接收多个供给线。

遮帘能够进一步包括第二组引导元件，用于保持第二供给线用于在外科手术中使用。

遮帘能够进一步包括穿过所述一组引导元件的供给线。

根据本公开的第四方案提供了一种手术机器人系统，其包括：手术机械臂，其具有附接至其的手术仪器；手术机械臂遮帘，其包括限定了容纳机械臂的腔室的片材以及一组引导元件，所述引导元件附接至片材以保持机器人仪器供给线；以及供给线，其穿过所述一组引导元件用于在外科手术中使用。

所述一组引导元件能够在空间上布置在片材上，使得供给线定位成服务手术仪器。

供给线能够是电力线缆，用于供给电力至手术仪器。

电力线缆能够包括用于连接至电源的第一终端和用于连接至手术仪器的第二终端，所述一组引导元件在空间上布置在片材上，使得电力线缆的第二终端定位成用于连接至手术仪器。

所述一组引导元件能够定位在片材上以便沿着腔室的纵向范围延伸。所述一组引导元件能够定位在片材上以便沿着机械臂的方向延伸。

该组中的每个引导元件能够限定材料环，供给线穿过该材料。

该组中的每个引导元件能够限定管道部分，供给线穿过该管道部分。

系统能够包括多个供给线，每个供给线穿过所述一组引导元件。

遮帘能够进一步包括附接至片材的第二组引导元件；以及第二供给线，所述第二供给线穿过第二组引导元件用于在外科手术中使用。

所述一组引导元件能够与片材成一体。

所述一组引导元件能够从片材拆卸。

所述一组引导元件能够附接至片材的外表面。

所述一组引导元件能够附接至片材的内表面，片材能够包括位于腔室的远侧端部的可密封开口，供给线的终端能够穿过该所述开口。

引导元件能够布置成允许供给线与片材的相对运动。每个引导元件能够可旋转地连接至片材。

供给线能够是以下中的一者：用于供给电力至手术仪器的电力线缆、冲洗管、抽吸管或者数据线缆。

形成系统的一部分的遮帘能够是根据本公开的的第一、第二和第三方案的任何遮帘。

根据本公开的另一方案提供了一种手术机械臂遮帘，其包括：片材，其限定了用于容纳机械臂的腔室；一组引导元件，其附接至片材，构造为保持穿过其中的供给线用于在外科手术中使用；以及供给线，其穿过所述一组引导元件。遮帘能够额外地包括本公开的第二、第三和第四方案的遮帘的任何特征。

附图说明

现在将参考附图依靠例子描述本发明。在附图中：

图1示出了用于执行外科手术的手术机器人的典型设置。

图2示出了包封机械臂的一部分的手术遮帘截面图，电力线缆介于遮帘片材的内表面以及外表面之间。

图3示出了在平面布置中遮帘的例子。

图4示出了遮帘的截面图，在该遮帘中电力线缆夹在遮帘片材的内表面以及外表面之间。

图5是遮帘如何构建的示意图。

图6示出了遮帘的截面图，在该遮帘中电力线缆介于遮帘的内表面以及外表面之间，使得遮帘片材材料和线缆的外表面之间存在空气间隙。

图7示出了包封机械臂的手术遮帘的截面图，其中，遮帘在截面中仅在电力线缆的附近包括两层材料。

图8示出了示例遮帘的平面布置，在截面中仅在电力线缆的附近具有两层材料。

图9示出了手术机器人系统的例子，该系统包括供给线，其穿过引导元件以将供给线固定至遮帘的片材。

图10A至图10D示出了引导元件的各种例子。

图11示出了手术机器人系统的另一例子，包括穿过各组引导元件的两个供给线。

适当地，类似附图标记已经使用在以下说明中以指代相同特征或者部件。

具体实施方式

手术机械臂遮帘用来包封机械臂的一部分，例如在外科手术期间。手术遮帘包括片材，其限定用于容纳机械臂的至少一部分的腔室。机械臂能够具有附接至其的手术仪器，用于对患者执行外科手术。遮帘能够被装配以遮蔽机械臂，但是使仪器不被覆盖。遮帘以这种方式在机械臂(其可以不是无菌的)周围限定无菌屏障，而使仪器(其是无菌的)自由执行外科手术。遮帘片材包括：内表面，其与围绕机械臂的非无菌环境相接；以及外表面，其与无菌环境相接。

在外科手术期间，一个或多个供给线能够用来服务机器人仪器或者辅助外科医生执行外科手术。供给线能够连接至仪器，例如通过附接至位于仪器上的接口。它们能够可替换地连接至机械臂。供给线能够通过使仪器执行一个或多个其功能，或者通过在外科手术期间提供一个或多个服务至仪器来服务仪器。例如，供给线能够是电力线缆，用于供给电力至仪器(例如如果仪器是电动的)。可替换地，供给线能够是管或者管道，用于例如通过从手术部位移除流体和/或碎片在程序期间维持手术部位的条件；供给线能够是抽吸管或者冲洗管。在另一例子中，供给线能够是数据传递线缆，用于向以及/或者从手术仪器或者机械臂传递数据和/或控制信号。控制信号例如能够是从外科医生的输入控制传递的信号。在另一例子中，供给线能够是光纤或者内视镜。总之，供给线能够是线缆或者引线(例如数据传递线缆或者电源线缆)或者管(例如冲洗管或者抽吸管)。供给线还能够称为管道。

此处描述了将供给线/管道固定至遮帘片材的各种例子，通过无需使用扎带、带等沿着片材人工地串起供给线/管道，促进手术机器人的设置。在参考图2至图8描述的第一组例子中，供给线介于遮帘片材的内表面以及外表面之间。在参考图9至图11描述的第二组例子中，供给线经由保持供给线的一组引导元件固定至手术片材。

现在将描述第一组例子。在这些例子中，供给线是电力线缆，用于供给电力至手术仪器。将理解的是，这仅仅是为了示意性目的，以下说明书同样适用于各种形式的供给线中的任何形式。在这些例子中，线缆在片材的内表面以及外表面之间。线缆能够容纳在由片材材料的限定的管道内。使得电力线缆与遮帘片材成一体，取消了人工地设置以及在手术机器人的设置期间将电力线缆固定至遮帘的需要。相比于要求人工固定至遮帘的电力线缆是单独以及截然不同的部件的情形，这能够使得用于外科手术的机器人的设置更容易以及更快速。

图2示出了设置成的执行外科手术的手术机器人的例子。手术机器人大致指示为201并且包括机械臂203以及手术仪器205。手术遮帘207包封机械臂以在其上限定无菌边界。遮帘示出在截面图(由阴影标记指示)中。遮帘包括限定了容纳机械臂的腔室209的片材211。片材包括内表面217以及外表面219。内表面与腔室209交界，外表面与外环境交界。当手术机器人设置成执行外科手术时，内表面能够与非无菌环境交界，外表面能够与无菌环境交界。

片材207能够是柔性的以便允许遮帘的顺从程度，使得其适于使用在不同尺寸和形状的机械臂范围中。片材能够由诸如多元酯、聚丙烯、聚乙烯或者聚四氟乙烯(PTFE)的材料制成。

手术仪器205被外部电源(此处示出为发电机213)供电。电力从电源213经由电力线缆215供给至仪器205。电力线缆介于遮帘片材的内表面以及外表面之间。因此电力线缆能够被看见嵌入在片材内。线缆能够在遮帘的制造处理期间集成至片材。电力线缆能够永久地嵌入在片材内。可替换地，电力线缆不是永久地嵌入在片材内，而是能够从片材拆卸。例如，电力线缆能够在制造片材之后一段时间集成至遮帘片材，例如在手术室当机器人仪器设置成执行外科手术时。通过将线缆通过片材的集成管道供给，电力线缆能够集成至片材。当外科手术已经完成时，能够通过从该管道移除线缆而将线缆从片材拆卸。

正如下文更详细地讨论的，电力线缆能够夹在片材的内表面以及外表面之间，使得片材材料齐平于线缆的外表面。可替换地，电力线缆能够容纳在由不齐平于线缆的表面的片材材料所限定的管道内。

电力线缆能够在其每个端部处终止于连接器。电力线缆能够包括：供给连接器221，位于其一个端部，用于连接至电源213；以及仪器连接器223，位于其另一端部，用于连接至机械臂仪器205。例如仪器连接器以及供给连接器能够是模制连接器。

电力线缆不是必须沿着其整个长度介于片材的内表面与外表面之间。例如，连接器能够定位在片材207的外部以利于将线缆连接至仪器和/或电源。不过，电力线缆能够沿着其长度的实质部分介于片材的表面之间以便最小化将该线缆暴露至无菌环境。电力线缆能够横越片材的外表面(正如示出的)以连接至机械臂仪器，而不是横越片材的内表面。这是有利的，这是由于这意味着线缆能够集成在遮帘内，而不需要腔室内的非无菌环境和腔室外的无菌环境之间的流体通路。电力线缆能够在靠近仪器连接器的区域横越片材的外表面，使得大部分线缆介于片材表面之间。

电力线缆能够在片材的周界处延伸通过开口或者嘴227以连接至电源。该嘴能够具有边界或者唇缘，正如示出的，边界或者唇缘由片材的内表面和外表面限定。该嘴能够沿大致平行于片材的表面的方向指向或者定向。也即，开口的平面能够大致横向或者垂直于片材的表面。可替换地，电力线缆能够在靠近功率连接器的区域横越片材的内表面。典型地，电源213将不是无菌的。这样，期望在非无菌区域以及不在无菌环境中存储电源。遮帘能够构造为，使得电力线缆横越片材的内表面，以能够使电力线缆连接至电源，当手术机器人设置成用于程序时电源存储在非无菌区域中。这是有利的，这是由于其能够使电力线缆连接至电源而无需将电源存储在无菌环境中。遮帘能够包括定位在片材的内表面上的端口或者开口，线缆能够通过该端口或者开口以横越片材的内表面。

为了准备用于外科手术的机器人201，遮帘207越过机械臂203。遮帘能够制造为能够越过臂的大致长形形状。例如遮帘能够被制造以便具有大致管状形状，在一个端部关闭以及在其另一端部打开。可替换地，遮帘能够制造为平面片材，当遮帘装配成越过机械臂时其被操纵为长形形状。无论如何，遮帘片材构造为限定用于容纳机械臂的腔室。腔室能够包括：基端部，其用于容纳机械臂的基部；以及远侧端部，其用于容纳机械臂的远侧部分。腔室在其近侧或者基端部包括开口或者嘴(大致指示为225)，其能够允许遮帘越过机械臂。该嘴能够密封臂以封闭在片材的内表面与臂的外部之间的容积。遮帘能够构造为使得电力线缆沿着腔室的纵向范围延伸。线缆能够从靠近腔室的基端部的区域延伸至靠近腔室的远侧端部的区域。一旦遮帘已经越过机械臂，电力线缆能够连接至靠近腔室的远侧端部的仪器205以及连接至靠近腔室的开口嘴225的电源213。

当使用常规遮帘准备用于程序的手术机器人时，典型地要求考虑在何处放置电力线缆以便最小化其将干涉或者打扰参与程序的人员的可能性。一个方案是将线缆固定至遮帘的外表面，但是这会是一种笨拙的、耗时的任务。此外，每当准备用于程序的机器人时电力线缆需要连接以及随后移除。通过使线缆介于遮帘片材的内表面以及外表面之间，能够规避这些问题。因为电力线缆集成至遮帘片材207，所以无需考虑在手术机器人的设置期间将电力线缆定位和/或附接在何处。此外，因为线缆密封在片材内，所以不需要在使用遮帘之前预先灭菌。

图3是示出遮帘呈平面布置的例子。遮帘能够在被装配在机械臂上以限定容纳臂的腔室之前构建为平面片材。遮帘301包括片材303，片材303具有内表面307和外表面309。遮帘301包括导管或者通道或者管道311，其介于内表面307与外表面309之间，用于容纳电力线缆305。该通道沿大致平行于片材的表面的方向延伸并且具有位于遮帘的周界处的嘴313。该嘴能够包括开口以及由片材材料形成的唇缘。该通道沿着其长度由片材材料定界。通道因而由片材材料限定。遮帘进一步包括端口315以允许电力线缆横越外表面309以连接至机械臂仪器。端口315定位在外表面上。端口315能够使线缆从通道延伸通过外表面。

遮帘能够被制造为不具有电力线缆。也即，在制造遮帘期间电力线缆不必嵌入遮帘片材内。通过使线缆经由嘴313和端口315穿过通道311，能够将电力线缆集成至遮帘。这能够由遮帘的用户(例如外科医生或者护士)完成。电力线缆能够从片材内以类似方式移除。电力线缆因而能够从片材拆卸，而非永久地嵌入其中。

电力线缆(例如在制造期间或者在集成的线缆从片材拆卸期间嵌入片材中的线缆)能够至少在通道的嘴和端口之间延伸，使得其间线缆的长度嵌入片材303内。电力线缆的远侧部分能够延伸超出端口315，用于连接至机器人仪器。该部分能够包括仪器连接器。同样地，电力线缆的近侧或者基部能够延伸超出通道嘴，用于连接至外部电源。该近侧部分能够包括供给连接器。

遮帘能够构造为使得通道嘴外接线缆的外表面。换句话说，该嘴能够触到或者接触线缆的外表面。嘴能够密封至线缆外表面。例如，通道嘴能够粘附至线缆的表面。

使嘴外接在线缆的周围能够限制非无菌空气通过通道被抽吸，否则在外科手术期间非无菌空气将潜在地从通道进入无菌环境。使嘴外接在线缆周围还能够有助于相对于片材固定线缆以防止不期望的线缆的移动。由于类似原因，遮帘还能够构造为使得端口同样外接电力线缆。

遮帘能够在靠近片材的周界的区域包括另一端口或者开口(未示出)。端口能够定位在片材的内表面上以能够使线缆横越内表面以连接至电源。正如以上讨论的，这能够使电力线缆从通道延伸进非无菌区域以连接至电源。遮帘能够包括额外端口而不是嘴313。可替换地，遮帘能够包括端口和嘴。

线缆能够夹在片材的内表面与外表面之间。例如线缆能够就座在沿着其长度而外接电力线缆的外表面的通道或者管道内，使得片材材料齐平于线缆的外表面。片材材料能够触到或者接触线缆的外表面。图4示出了遮帘的一部分的示范截面，在该截面中，电力线缆夹在片材的内表面与外表面之间。例如，遮帘能够是图示于图2或者图3的遮帘。在图4中，电力线缆405示出为容纳在通道内。电力线缆405介于片材403的内表面407和外表面409之间并且被这些表面夹住，使得线缆的外表面齐平于片材材料或者粘附至片材材料。电力线缆能够说成是被片材围绕或者嵌入。

电力线缆能够在制造遮帘期间夹在片材的内表面与外表面之间。这样，电力线缆能够永久地嵌入片材内。参考图5描述线缆如何能够夹在遮帘片材的表面之间的例子。作为第一步骤，电力线缆505能够放置在材料501的第一片材上。然后材料503的第二片材能够与第一片材叠合地放置，并且第一和第二片材随后粘合于一起，例如通过加热，通过使用粘着剂或者它们的组合。一旦片材粘合于一起，材料的两个片材的外表面(即片材的不彼此相接的表面)对应于遮帘片材403的内表面以及外表面。

将线缆夹在片材的内表面与外表面之间能够防止线缆在使用遮帘期间变得移离原位。此外，夹住线缆不需要使用精细的或者昂贵的制造技术。

图6示出了遮帘的一部分的可替换截面。例如遮帘能够是图2或者图3中的遮帘。在该例子中，电力线缆605容纳在介于遮帘片材603的内表面605与外表面607之间的通道或者管道611内，但是不被其外接。例如，遮帘能够构造为允许电力线缆在管道内的横向移动。在限定管道的片材材料和电力线缆的外表面之间存在空气间隙613和615。管道能够具有比线缆的截面面积更大的截面面积。管道内的额外空间能够降低片材对电力线缆的顺从性所施加的约束。当在程序之前将遮帘固定至手术机器人时这是有用的。例如，当将遮帘固定至机械臂时，遮帘在结构形状和形式的范围内被操纵。这种操纵要求来自电力线缆的顺从程度。该顺从性能够通过降低对于线缆的运动约束而增加。

然而，允许电力线缆在管道内移动的手术遮帘能够构造为，使得片材材料在管道的嘴处和/或在(一个或多个)端口处外接线缆。这能够相对于片材固定线缆和/或限制非无菌空气流动通过管道。遮帘能够构造为使得嘴和/或(一个或多个)端口密封至电力线缆。例如，片材材料能够在这些位置粘附至电力线缆。

具有如图6所示截面的遮帘能够以类似参考图5描述的处理的方式制造。该处理的不同之处在于，不是材料501和502的两个片材的整个表面粘附在一起，每个片材将沿着两个接触条在线缆的相反两侧粘附至另一片材。接触条之间的间隙将确定管道的尺寸相对于线缆尺寸。片材材料然后能够在管道的嘴和/或端口周围被封闭以在这些区域中将材料密封至电力线缆。将理解的是，该处理仅仅是一个例子，遮帘能够以其他合适的方式制造。例如遮帘能够被制造而不嵌入电力线缆，和/或被制造使得电力线缆能够从遮帘片材拆卸。

遮帘片材可以包括两层材料或者材料子片材。两层能够是叠合的。也即，片材能够包括跨越片材整个表面的两层材料。这种片材的例子示出在图2、图3和图5中。遮帘能够可替换地构造为，使得遮帘片材仅在电力线缆的邻近或者围绕区域中包括两层或者子片材。这种遮帘的例子示出在图7中。

图7示出了设置成执行外科手术的手术机器人的例子。在该例子中，手术机器人与参考图2描述的机器人201相同。遮帘701包封机械臂以在其上限定无菌边界。遮帘示出在截面图(由阴影标记指示)中。遮帘包括片材703，其限定容纳机械臂的腔室705。片材包括内表面707和外表面709。内表面与腔室705交界，外表面与外部环境交界。

手术仪器205被电源213供电。能量从电源通过电力线缆215供给至仪器。线缆介于片材的内表面与外表面之间。

遮帘片材703包括两层材料711和713。遮帘构造为使得片材仅在邻近电力线缆的区域或者电力线缆的附近的截面中包括两层材料。也即，在片材远离电力线缆的区域中，诸如大致由715指示的区域中，片材在截面中仅包括单层。在片材的邻近线缆或者在线缆周围的区域中，遮帘片材在截面中包括两个材料层。以该方式，辅助层能够被视为形成用于线缆的容器。因而遮帘片材仅在需要容纳线缆的地方包含辅助层。这是有利的，这是由于能够减少制造遮帘片材所需的材料的量。

遮帘片材能够包括主要材料层(例如层711)和辅助材料层(例如713)。主要材料层能够具有比辅助层材料更大的表面积。主要层和辅助层因此能够不一致。主要层能够限定遮帘片材的内表面。辅助层能够限定遮帘片材的外表面，使得电力线缆介于辅助层的外表面与主要层的内表面之间。遮帘片材的外表面因此能够包括主要层的表面以及辅助层的表面。

辅助层能够包括开口或者端口以能够使电力线缆横越遮帘片材的外表面，用于连接至仪器。主要层能够包括开口或者端口以能够使电力线缆横越片材的内表面以连接至电源。第一和第二层能够可替换地在遮帘的周界处限定嘴，电力线缆能够延伸通过该嘴。

遮帘(诸如遮帘701)能够以类似于图示于图5的处理的方式制造。该处理的不同之处在于，不是像图5一样将两个一致的片材粘附在一起，主要层能够粘附至表面积比主要层小的辅助层。主要层和辅助层能够在一个长度尺寸上相等，但是在另一垂直长度尺寸上不同。例如，各层能够具有相同长度但是具有不同宽度。可替换地，主要材料层和辅助材料层能够沿着两个垂直方向具有不同长度，即主要层和辅助层具有不同长度和宽度。例如，辅助层能够形成在粘附至主要层的条中。

图8示出了辅助层如何能够粘附至主要层以形成用于电力线缆的通道或者管道。遮帘801示出为呈平面布置。遮帘包括片材803，其包括主要材料层805和辅助材料层807。辅助层形成为条，或者大致长形形状，比主要层具有更小表面积。例如，辅助层的表面积能够小于主要层的表面积的40％或者20％。辅助层粘附至主要层以形成容纳电力线缆(未示出)的通道或者管道。

当线缆被容纳在通道内时，线缆介于片材809的内表面(该内表面由主要材料层的表面限定)以及片材811的外表面(该外表面由辅助材料层的表面限定)之间。辅助层能够包括开口或者端口813，电力线缆能够延伸通过开口或者端口以横越片材的外表面以连接至机器人仪器。通道能够具有嘴815，正如示出的嘴815位于遮帘的周界处。嘴包括开口，该开口以由主要层和辅助层的材料形成的唇缘为边界。线缆能够延伸出嘴之外以连接至电源。

可替换地，辅助层能够沿着其整个周界粘附至主要层。换句话说，能够不存在嘴815。在该情况下，电力线缆通过穿过位于主要层或者辅助层上的第二端口或者开口横越遮帘片材以连接至电源。

上述说明书图示了供给线(呈电力线缆的形式)通过将线缆夹在片材的内表面与外表面之间如何能够集成在手术遮帘的片材内的各种例子。现在将描述另一组例子，该例子图示了将供给线固定至遮帘的片材的另一方法。在以下例子中，遮帘包括附接至片材的一组布线结构或者元件。这些结构还能够称为引导元件。遮帘构造为，使得每个元件能够接收穿过的供给线，用于在外科手术中使用。也即，遮帘构造为使得供给线能够穿过该组的每个元件，从而固定至遮帘的片材。这有利地允许供给线在外科手术期间被固定至适当位置，而无需人工地使用夹子、扎带等将供给线系在适当位置，后者是困难的并且有些笨重。

图9示出了设置成用于外科手术的手术机器人系统的例子。机器人系统大致示出为901和并且包括机械臂203和手术仪器205。仪器205附接至机械臂的远侧端部。手术遮帘903示出为包封机械臂以在其上限定无菌边界。像之前一样，遮帘包括片材905，其限定容纳机械臂203的腔室907。如所上述，片材能够是柔性的。腔室具有基部913和远侧部分915。基部包括腔室的嘴或者开口。腔室的远侧部分被关闭。

示出了用于使用在外科手术中的供给线909，在该例子中，供给线909附接至手术仪器。供给线在其第一端部终止在用于连接至手术仪器的仪器连接器917中。供给线能够在其第二端部终止在用于连接至供给源921的供给连接器919中。例如，如果供给线是冲洗管或者抽吸管，供给源921能够是电源或者发电机(如果供给线是电力线缆)或者冲洗或者吸力泵。

供给线经由一个或多个引导元件911构成的一组而固定至片材。引导元件示出为附接至片材905的外表面，沿着片材将供给线保持在合适位置。此处，供给线穿过该组布线元件，使得布线元件保持供给线。因而布线元件911在片材上间歇地隔开。布线元件能够采用各种形式：例如，每个布线元件能够呈限定孔眼的材料环的形式；可替换地，布线元件能够是材料的套筒，其中，套筒限定管眼，供给线穿过该管眼。布线元件的各种不同形式的一些例子示出在图10A至图10D中。这些例子中的每个示出了附接至片材905的布线元件(为了清楚起见，仅示出了一部分)。

呈环形式的布线元件示出在图10A中示出，指代为1001。材料环能够固定至片材以限定用于接收供给线的孔眼1003。材料环能够集成至片材。例如，其能够粘附至片材。材料环能够由在其横向端部处固定至片材材料的条形成。布线元件能够由与片材相同的材料制成。可替换地，布线元件的材料能够不同于片材的材料。将布线元件制成比片材材料更厚或者更耐用的材料是有利的，使得布线元件能够在外科手术期间适当地支撑供给线。

可替换地，如图10B所示，布线元件能够采用一组管道部分或者套筒的形式。此处，布线元件1005附接至片材以限定供给线所穿过的套筒或者管道。再次，该组管道部分在片材上间歇地隔开。套筒能够整个被布线元件的材料限定。当每个套筒能够简单粘附至片材时，该优势利于易于构造遮帘。可替换地，套筒能够部分地被布线元件的材料限定并且部分地被片材材料限定。

图10C示出了引导元件的一些进一步例子。在这些例子中，引导元件呈壳体的形式，壳体限定用于接收引导元件的通道。呈壳体1009形式的元件1007具有内凹槽表面1008，其用于保持或者引导供给线。元件1011示出了壳体1013，正如在1014示出的，其包含两个对置凹槽表面。可替换地，壳体能够包括正如示出为用于元件1017的镗孔1015。在该情况下，供给线穿过镗孔1015。壳体能够是刚性结构(如图10C的例子示出的)以利于易于附接至片材和/或以能够更易于穿引供给线。

图10D示出了一个例子，在该例子中引导元件呈扣钩1019的形式。在该特定例子中扣钩是可调节的。扣钩包括两个对置臂1021和1023，其中，能够借助螺栓1025调节臂之间的间隔1029。当然，用于调节扣钩的其他机构是可行的。例如，扣钩的臂能够弹性变形，使得一旦施加力则臂之间的间隔能够增加。臂能够朝向关闭位置偏置，使得布线元件能够可靠地保持供给线。

引导元件的其他的例子是可行的。例如，引导元件能够是夹子，供给线能够被推入装配到夹子中。其能够是钉。

虽然布线元件已经描述为能够粘附至片材，但是在其他例子中它们能够可释放地附接至片材，使得它们能够被用户拆卸。例如，布线元件能够通过紧固机构(诸如推入装配或者搭扣配合附接装置)、拉链锁定机构或者钩和环紧固件(例如维可牢)附接至片材。使得布线元件能够从片材拆卸可允许该组布线元件在外科手术之后重复利用。遮帘片材能够设计成一次性使用的，在该情形下，可重复使用的布线元件能够对于医疗人员或者执行大量外科手术的组织而言降低遮帘的成本。

在外科手术期间，机械臂的关节运动会引起供给线盘绕或者弯折。因为供给线被布线元件保持，所以供给线的这种运动又会通过片材施加较大力。遮帘片材905因此能够额外地在围绕每个布线元件的区域被加固。使用一组加固元件能够防止在使用期间因机械臂的这种关节运动引起对片材的破坏(例如裂开或者撕裂)。例如，遮帘能够包括粘附至片材的一组贴片。每个引导元件能够附接至相应的贴片。贴片能够由与片材相同的材料制成。可替换地，贴片能够由比片材材料具有更大弹性和/或剪切强度的材料制成。贴片能够是柔性的以允许顺从性，以便不会不利地影响遮帘的柔性。可替换地，贴片能够呈刚性板的形式，用于增加保护以及加固。贴片能够在一侧粘附至片材905。在另一侧贴片能够附接至引导元件。加固元件能够可替换地是凸缘，每个凸缘构造为附接至引导元件和遮帘片材。加固元件能够通过任何合适的连接件附接至引导元件，例如其能够粘附至引导元件，被一个或多个螺栓等固定。

在另一例子中，通过围绕引导元件具有增加厚度的区域，遮帘片材905能够被加固。也即，片材能够具有非均匀的厚度。能够具有多个厚度增加的区域或者子区域。每个引导元件能够附接至厚度增加的区域。这些区域能够在空间上跨越片材而布置。

虽然引导元件911保持供给线，但是它们可能无法紧紧保持供给线。也就是说，布线元件能够布置成允许穿过的供给线和遮帘片材905的相对移动。例如，引导元件能够允许供给线相对于引导元件和/或片材的一定程度的横向和/或纵向运动(术语横向以及纵向是相对于供给线的普通方向)。作为一个简单的例子，每个引导元件能够环绕或者约束供给线，但是不外接供给线。返回图10A至图10D，由材料环限定的孔眼1003能够具有比供给线更大的截面面积；或者套筒1005或者镗孔1015能够具有比供给线更大的截面面积和/或直径。因而，引导元件能够允许能够供给线相对于片材的滑动运动。图10B的管道部分和图10C的壳体能够特别适合于允许供给线的这种滑动移动。

在另一例子中，引导元件本身能够相对于遮帘片材905移动。例如，引导元件能够是可旋转的，例如绕大致垂直于片材的局部平面(即，片材的在引导元件附近的普通平面)的轴线旋转。返回图10D，例如，正如双箭头指示的，扣钩1019可绕轴线1027旋转。图10A至图10C示出的引导元件还能够制成可相对于片材旋转，例如通过固定至可旋转地安装至片材的支撑板或者衬背。引导元件能够紧紧地结合于板，该板本身可旋转地附接至附接至片材的衬背板。在这些例子中，当机械臂铰接运动时，引导元件的旋转允许供给线相对于片材的移动，并且能够使被供给线采用的线路跨越要改变的片材。

当被引导元件保持时允许供给线相对于遮帘片材移动，这能够防止供给线妨碍机械臂的关节运动和/或防止机械臂的关节运动导致供给线变形或者以不利地影响其性能的方式改变其构造。这是由于对供给线施加应力的机械臂的任何移动会简单引起供给线移动至降低应力的位置(例如通过致使引导元件旋转或者通过致使供给线盘绕)。允许引导元件旋转能够特别有用，用于调节机械臂的一个或多个肢体绕孔型锁口(roll joint)的旋转移动。

为了进一步调节机械臂203的移动，遮帘能够布置成，使得供给线在相邻引导元件之间的区域松弛，而不是拉紧。通过将供给线布置成松弛，其能够调节机械臂的较大关节运动。

为了准备用于外科手术的机器人系统901，供给线能够在遮帘被装配在机械臂上之前穿过一组引导元件。遮帘(包括引导元件)然后能够被消毒。消毒后的遮帘然后能够被放置在机械臂上。引导元件然后能够被适当定位，用于使用在外科手术中。将供给线经由引导元件固定至片材能够是一种更方便的方式，该方式比利用线缆扎带、带等更方便地将供给线保持在适当位置。

此外，参考图9可见的是，一组布线元件能够有利地定位在片材905上，使得当遮帘容纳机械臂时穿过的供给线适当定位成用于在外科手术中使用。也就是说，布线元件能够定位在片材上，使得供给线的作业端部(即连接至机器人仪器205的端部)定位在手术部位的附近或者供给线所连接的仪器插座的附近(例如，在供给线是电力线缆的例子中位于仪器上的电力插座)。为了适当定位供给线，引导元件能够布置成为横越由片材905限定的腔室的纵向范围。换句话说，一组引导元件911能够以类似图9示出的方式布置在片材上，从腔室913的基部至远侧部分915。沿着腔室的纵向范围放置引导元件意思是，当供给线穿过一组引导元件时，供给线通过引导元件沿着腔室被布线。腔室的闭合端部是位于机械臂203和手术仪器205之间的部分，因此，将一个或多个引导元件放置在该区域中以辅助定位供给线的作业端部，用于在外科手术中使用。在另一布置中，引导元件能够定位在遮帘上，使得它们沿着机械臂203的大致方向延伸。也即，引导元件能够遵循臂的轮廓，或者横越臂的长度。这种布置辅助正确地定位供给线的终端，用于在外科手术中使用，同时还降低供给线将妨碍臂的关节运动的机会。

将引导元件布置在片材上，使得当遮帘覆盖臂时它们使穿过的供给线朝向仪器布线，能够利于更容易将手术系统设置成用于外科手术。这是由于简单地将遮帘放置在臂上使得供给线大体上进入合适位置以用于在外科手术中使用。准备用于手术的机器人系统的人然后能够简单地操纵供给线的终端以正确地对准它，用于在程序中使用(例如通过将其连接至机器人仪器上的接口)。

上述例子描述了具有用于保持单个供给线的引导元件的遮帘。在其他例子中，能够存在多个供给线以通过引导元件保持在合适位置，例如用于机器人仪器的电源以及冲洗管以从手术部位移除碎片以及流体。

保持多个供给线的一个方法是将组911中的每个引导元件配置成能够接收多个供给线。也即，引导元件能够确定尺寸为，使得多个供给线能够穿过该组中的每个元件。例如，返回到图10A至图10D，每个引导元件1001、1005、1007、1011、1017或者1019能够确定尺寸为接收多个供给线。在该方面，可调节的扣钩能够特别有用，这是由于接收空间1029的尺寸能够取决于供给线的数量(或者供给线的厚度)易于调节以被引导元件保持。

保持多个供给线的可替换方法是提供第一和第二组引导元件，其中，每组引导元件保持相应的供给线。图11示出了包括包封机械臂203的遮帘1103的机器人系统1101。遮帘的片材1105包括第一组引导元件1107和第二组引导元件1109，每组引导元件构造为保持相应的供给线(分别指示为1111和1113)。两组引导元件沿着由片材限定的腔室朝向仪器205来使供给线布线，用于使用在外科手术中。供给线1111示出为连接至供给源1115(例如其能够是电源)，供给线1113示出为附接至供给源1117(例如其能够是抽吸设备，用于使用冲洗管)。片材1105能够在上述方式围绕引导元件的区域中被额外地加固。

每组的引导元件能够是此处描述的任何类型。第一组的引导元件能够是与第二组的引导元件相同的类型或者不同的类型。例如，第一组布线元件能够呈可调节的扣钩1015的形式，第二组布线元件能够呈管道部分1005的形式；两组的布线元件能够呈环等的形式。

在布线元件的相应组中保持不同的供给线能够具有的优势是，通过在供给线之间提供一定的空间分离程度提供一定的容错程度。因而，相比于如果供给线保持在单组引导元件中，如果一个供给线遭到破坏(例如冲洗管)，另一供给线(例如电力线缆)不易于遭受例如来自泄漏流体的后续破坏。

虽然图11示出的遮帘包括两组引导元件，但是在更普通例子中其能够包括N组引导元件，用于保持相应的供给线，其中，N≥2。每组引导元件能够是相同类型(例如套筒)，或者每组能够是不同的类型。

在上述例子中，相对于图9至图11，引导元件附接至片材的外表面。将理解的是，对于上述例子中的每个例子来说，引导元件能够可替换地附接至片材的内表面(即片材的在腔室内与非无菌区域交界的表面)。这能够取消必须将供给线消毒的需要，以准备用于手术使用的遮帘，这是由于供给线将不再与无菌环境直接相互作用。

如果引导元件附接至片材的内表面，遮帘能够进一步包括开口，供给线穿过该开口。这使得供给线的终端在片材的外侧(即腔室的外侧)上，使得供给线适当定位成用于使用在外科手术中。开口能够像这样位于或者朝向腔室的远侧端部。为了维持无菌边界，开口能够密封至供给线。密封能够是气密的。

参考图9至图11上述例子图示了通过穿过附接至遮帘的手术片材的一组引导元件，如何将供给线能够保持在合适位置。使用引导元件能够利于更容易将机器人设置成用于外科手术。能够通过用户执行将供给线(一个或多个)固定至遮帘片材的步骤。也即，遮帘和供给线能够是用户组装的单独部件，用于使用在外科手术中。例如，用户能够选择它们希望附接至遮帘的供给线(例如仪器电力线缆)，通过一组引导元件将供给线固定至遮帘、使遮帘(包括供给线)消毒，然后将消毒组装的遮帘放置在机械臂上，用于使用在程序中。可替换地，能够预组装遮帘和供给线。也即，遮帘能够在供给线已经组装的情况下进行配发以及销售。通过取消用户将供给线穿过引导元件的步骤或者以其他方式经由引导元件将供给线固定至遮帘，这能够进一步促进设置手术机器人。遮帘能够利用各种不同的供给线被组装。其能够利用穿过单组引导元件的多于一个的供给线组装。如果遮帘包括多组用于保持相应供给线的引导元件，那么遮帘能够被预组装，使得仅一个供给线(例如电力线缆)预安装至遮帘。其他供给线(例如冲洗管)然后在使用之前被用户添加。更通常，如果遮帘包括N组引导元件，遮帘能够理由n个(其中，n<N)供给线预组装。这能够提供的益处是，促进机器人系统的组装，还提供一定程度的灵活性，允许用户按照他们的要求添加另一供给线。

上文已经描述了供给线如何能够集成至手术遮帘的片材的不同例子。供给线使用在外科手术中，例如用于服务手术仪器或者维持手术部位。正如已经提到的，供给线能够是电力线缆，用于供给电力至手术仪器。电力线缆本身能够包括导电线芯以将电源生成的电流供给至机械臂仪器。导电线芯能够被绝缘护套围绕。绝缘护套能够起作用以防止电流从导电线芯渗漏。其能够额外地用作安全特征以防止用户电接触线缆。绝缘护套能够是电力线缆的固有部分。也即，电力线缆能够包括导电线芯和绝缘护套。可替换地，线缆能够由导电线芯(其在连接器中终止于其端部的每个端部处)组成，当线缆集成至绝缘护套时，遮帘片材设置有绝缘护套。

导电线芯能够采用许多不同形式。例如，导电线芯能够是实心线芯。实心线芯能够是单股线或者导电条，典型地由单件导电材料形成。实心线芯典型地是制造起来更便宜、更简单的线芯。可替换地，导电线芯能够包括多个导电线股。这种线芯能够称为线股线芯。线股能够为平行布置或者编织或者盘绕布置。相比于实心线芯线缆，线股线芯线缆能够提供较大顺从性以及柔性，这能够使它们特别适合于使用在手术遮帘中。

电力线缆能够包括多个导电线芯。这种线缆能够称为多线芯线缆。多线芯线缆的每个线芯能够是实心线芯或者线股线芯。多个线芯能够通过单个外部护套保持于一起。

绝缘护套能够由遮帘片材的材料形成。例如，集成至遮帘的电力线缆可以不具有固有的或者构成的绝缘层；其能够仅仅包括导电线芯。当线缆介于遮帘片材的内表面与外表面之间时，导电线芯直接与片材材料相互作用，从而片材作为用于线缆的绝缘层。

不具有固有绝缘层/护套的电力线缆能够被参考图1至图8的描述任何示例遮帘使用。相比于使用包括绝缘层的电力线缆，仅仅使用导电线芯用于电力线缆能够导致遮帘具有较大柔性。其还能够降低制造遮帘的成本，这是由于不需要用于线缆的单独绝缘体。

电力线缆能够可替换地包括用于覆盖导电线芯的绝缘层/护套。该绝缘层是线缆固有的并且与片材材料分离。也即，电力线缆包括其自身绝缘护套，其不集成至遮帘片材材料。这种线缆能够被此处描述的任何例子使用。例如，这种线缆能够是同轴线缆。在线缆是多线芯线缆的情形下，多个线芯中的每个能够被相应的绝缘护套覆盖。多个线芯能够被单个保护护套覆盖以将线芯维持在捆绑布置中。包括绝缘护套的电力线缆能够比没有护套的线缆更普遍，这能够使得遮帘的制造处理更通用。

当然，供给线可以不是电力线缆，而是例如冲洗管、抽吸管、数据通信线等。

在此处描述的一些例子中，供给线横越遮帘的外表面以连接至手术仪器。在可替换实施例中，供给线(例如电力线缆)能够通过遮帘片材连接至手术仪器。例如，遮帘能够包括接口板，接口板构造为连接至手术仪器和电力线缆两者。接口板能够嵌入片材内。其能够朝向腔室的远侧端部定位，以便在使用遮帘期间靠近手术仪器。板能够包括一个或多个导电触头，其允许将电力线缆电耦合至仪器。电力线缆能够集成至接口板。例如电力线缆能够粘附或者熔接至该板。这样，电力线缆能够永久电接触该板。在这种遮帘中，电力线缆能够通过适当地相对于仪器定位遮帘而连接至手术仪器，使得该板的电触头接合或者连接至仪器上的导电元件。接口板的导电触头能够被模制为适当的形状，用于连接至手术仪器。例如，触头能够呈与仪器上的电触头匹配的突起的形式。

通过使线缆通过遮帘连接至仪器，包括仪器连接器的线缆能够嵌入片材内并且不需要横越遮帘的外部片材。这是有利的，这是由于其能够使电力线缆连接至手术仪器而不需要电力线缆进入无菌环境。

在此处描述的一些例子中，手术遮帘具有嵌入的/集成的，或者，更通常固定的电力线缆，用于供给电力至附接至手术机械臂的手术仪器。电力线缆能够构造为供给电力至用以执行电外科手术或者电烧灼的仪器。电外科手术以及电烧灼基于的基本原理是使用电流来在患者的组织上执行外科手术，例如切割、凝固、干燥或者烧灼组织。总之，电烧灼使用DC电流来将手术探针加热至高温。加热的探针然后应用至患者的组织。相反，电外科手术一般直接通过患者的组织经由一对电极施加AC电流。AC电流的频率典型地在射频(RF)范围(例如大约500KHz)内，因此用于电外科手术的仪器能够需要连接至RF电源(例如发电机213)。因此电力线缆能够构造为将RF电力供给至手术仪器。使用在电外科手术中的仪器能够是单极仪器或者双极仪器。单极仪器指的是这样的仪器，其包括局部地放置在聚焦应用电流的手术部位的一个较小“主动”电极，以及包括放置成远离手术部位(但仍附接至患者)的一个较大“分散”电极。较大电极用于包括患者身体的实质部分作为电路的一部分。相反，双极仪器仅包括两个“主动”电极，使得仅定位于两个电极之间的组织形成电路的一部分。将理解的是，电力线缆能够用来供给电力至其他类型的手术仪器和/或使用在执行其他类型外科手术中的仪器。

因此，申请人单独公开了此处描述的每个单独特征以及两个或多个这种特征的组合，在某种程度上，总的来说，依照本领域技术人员的一般公知常识，不考虑是否这种特征或者特征的组合解决此处公开的任何问题，以及不限制权利要求的范围，基于本说明书能够执行这种特征或者组合。申请人指出，本发明的方案能够由任何这种各特征或者特征的组合组成。鉴于前述说明书，对本领域技术人员来说显而易见的是，在本发明的范围内能够进行各种修改。

Claims (13)

1.一种用于包封机械臂的一部分的手术机械臂遮帘，所述遮帘包括：

片材，所述片材构造为限定了用于容纳机械臂的一部分的腔室，所述片材包括内表面和外表面；以及

供给线，所述供给线介于所述片材的内表面与外表面之间，用于在外科手术中使用，所述供给线包括被由所述片材的材料形成的护套围绕的导电线芯，其中所述片材的所述材料与所述导电线芯直接相接。

2.根据权利要求1所述的遮帘，其中，所述供给线夹在所述片材的所述内表面与外表面之间。

3.根据权利要求1所述的遮帘，其中，所述供给线容纳在由片材材料限定的通道内，所述通道介于所述片材的内表面与外表面之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的遮帘，其中，所述供给线在其第一端部处终止在被构造为连接至机械臂仪器的仪器连接器中。

5.根据权利要求4所述的遮帘，其中，所述供给线横越所述片材的靠近所述仪器连接器的外表面。

6.根据权利要求3所述的遮帘，其中，所述遮帘布置成使得所述供给线不横越所述片材的内表面。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的遮帘，其中，所述遮帘布置成使得当限定了长形腔室时，所述供给线沿着所述腔室的纵向范围延伸。

8.根据权利要求7所述的遮帘，其中，所述遮帘布置成使得所述供给线在所述腔室的用于容纳所述机械臂的基部的开口嘴与所述腔室的用于容纳所述机械臂的远侧部分的远侧端部之间延伸。

9.根据权利要求1所述的遮帘，其中，所述供给线是用于向手术仪器供给电力的电力线缆。

10.根据权利要求9所述的遮帘，其中，所述电力线缆在其第二端部处终止在被构造为连接至电源的供给连接器中。

11.根据权利要求9或10所述的遮帘，其中，所述电力线缆包括实心线芯。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的遮帘，其中，所述导电线芯包括呈编织或者盘绕布置的多个导电线股。

13.根据权利要求1所述的遮帘，其中，所述供给线是数据线缆。

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