CN107530134B

CN107530134B - 机电手术系统

Info

Publication number: CN107530134B
Application number: CN201580067371.4A
Authority: CN
Inventors: 马修·R·潘尼; 小詹姆斯·A·伍达德; 小杰伊·伍达德; 艾伦·坡尔; 本杰明·莱恩; 布莱恩·墨菲
Original assignee: Transenterix Surgical Inc
Current assignee: Asenses (USA) surgery Co.
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2035-10-12
Also published as: CN107530134A; CN107530134B8; KR102521822B1; EP3203924A4; WO2016057989A2; KR20170070117A; WO2016057989A3; EP3203924A2

Abstract

一种手术系统包括支撑件上的驱动单元。驱动单元包括电动机或其他致动器以及多个输出元件，配置成使得每个驱动单元的操作线性平移对应的一个输出元件。手术装置具有延伸穿过细长轴到远侧铰接区段的致动元件，以及设于轴近端的输入子系统。输入子系统的线性可平移输入元件或活塞各自相关联于对应的致动元件。输入和输出元件定位成使得致动器的操作线性平移输出元件，造成对应的输入元件的线性平移，以及致动元件的啮合。无菌盖布可定位于输入元件和输出元件之间。

Description

机电手术系统

本申请要求2014年10月10日提交的美国临时申请No.62/062,741以及2015年7月15日提交的美国临时申请No.62/192,673的优先权，该文献的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及使用机电驱动器达成医疗器械在腔体内运动的手术系统领域。

背景技术

用于机器人辅助手术或机器人手术的手术系统，通常响应于当用户移动用户输入装置时所产生的信号，采用机电驱动器驱动手术装置在体腔内移动。手术装置是具有端执行器的手术器械，以及/或者它们是适用于容置此类手术器械(或此类手术器械和腔体装置的组合)的可转向腔体装置。手术装置包括致动元件(例如导线、杆、或缆线)，当推动和/或拉动致动元件时，会造成设置在患者体内的手术装置远端的主动弯曲或铰接。利用机电驱动器产生的运动推动和/或拉动致动元件以产生这种弯曲或铰接。

在这样的系统中，希望能避免对容纳电动机和电子设备的组件进行消毒的需求。取而代之的是，在现有的手术系统中的驱动器(容纳电动机和一些电子设备)是作为在手术操作室中用无菌盖布覆盖的部件来提供的。由驱动器驱动的手术装置是以可拆卸地安装到驱动器上的独立、无菌部件，所安装的方式允许无菌盖布可在驱动器和手术装置之间保持无菌屏障。提供特征将驱动器中的电动机的机械输出传递到手术装置中的致动元件，因此电动机的致动使患者体腔内手术装置的远侧部按照期望移动。

在许多现有系统中，驱动器的机械输出特征采取旋转输出元件的形式，像是轴件、盘、或其它元件，它们在驱动器中的电动机通电时转动。每一个这种输出元件被旋转联接到手术装置上对应的可旋转输入元件，当旋转输出元件时，将推动或拉动手术装置的致动元件。为了保持由设置在驱动器和手术装置之间的手术盖布提供的无菌范围，使用中间无菌旋转元件(例如旋转盘)，其接收从驱动器而来的旋转运动并传递旋转运动至手术装置的输出元件，将从每个旋转输出元件的旋转运动传递到对应的可旋转输入元件。

发明内容

本申请描述用于手术系统中在机电驱动器与手术装置之间传递运动的替代系统。

附图说明

图1是第一实施例的手术装置与电动机驱动器组件的示意图，示出手术装置与电动机驱动器彼此分离；

图2是手术装置与器械的示意图，其中示出手术装置的分解图；

图3A是腔体装置的轴的示意图；

图3B与图3A类似，但示出从腔体装置延伸出来的手术器械的端执行器；

图4A是移除外罩的电动机驱动器的示意图；

图4B是图4A中电动机驱动器的示意图，且图4B(i)与图4B(ii)概略示出与卡口连接卡合的方式。

图4C是具有与输出及输入元件啮合的替代机构的电动机驱动器，且图4B(i)与图4B(ii)概略示出与该些元件卡合的方式。

图5A与图5B是图2中手术装置的连杆组件的示意图；

图6A与图6B示出致动缆线安装到连杆组件的臂的示意图；

图7A与图7B示出图2中手术装置的连杆组件的示意图；

图8示出图2中手术装置的缆线接口；

图9示出近侧方向的缆线接口；

图10A与图10B示出用于图5A与图5B中所示类型的连杆组件的另一链接臂；

图11示出用于手术装置的另一外罩形状，以及输入元件的另一配置；

图12A和12B是介于器械组与电动机驱动器之间的机械及电气耦合，本图中并未示出手术装置；

图13到图16是第二实施例的手术系统，其包括可转向腔体/手术装置以及电动机驱动器装配；

图17与图18是另一实施例的手术装置，其可用于第一与第二实施例的组件中；

图19概略示出驱动系统组件，其包括另一手术装置子系统；

图20是可用于第一与第二实施例的组件中的手术装置的示意图；

图21示出图20中手术装置的近侧部，其中外罩的一部分被移除得以观察子系统；

图22概略示出图21中子系统的特征；

图23是图20中电动机驱动器与器械的近侧部，并未示出在电动机驱动器的输出元件和手术装置的输入元件之间延伸的盖布；

图24示出图23中电动机驱动器与器械，其以处于驱动关系的输入和输出元件被定位。

具体实施方式

参照图1，示例性的组件10包括手术装置12与电动机驱动器14。手术装置12设计为通过切口(直接或通过套管针或外套管)插入并定位在患者体内以进行手术。它可以是具有端执行器(例如将结合图20所描述的)的手术器械，或者是适合可移除地容纳这类手术器械的可转向腔体装置。在一些情况下，具有使用所披露原理来驱动的可转向腔体装置形式的第一手术装置，以及可插入通过腔体的且使用所披露原理来被转向、铰接和/或致动(例如，夹钳式开闭)的手术器械形式的第二手术装置。

手术装置包括致动元件，当推动和/或拉动致动元件时，造成设置在患者体内的手术装置远侧部的主动弯曲和/或铰接。当致动元件上的张力变化时，致动元件延伸通过轴并且被定位成使得对应的主动可弯折区段的主动弯曲/伸直，或关节或枢纽处的铰接。致动元件是细长元件(例如导线、杆棒、缆线，细线，丝线等)，细长元件具有锚定于轴件的远侧部以及接合到致动机构的近侧部，其改变致动元件上的施力(张力或压缩)或致动元件的位置。致动元件基本在近侧与远端方向之间延伸。

图1的实施例中，手术装置12显示为腔体装置，腔体装置包括具有腔体的细长轴16，腔体纵向延伸穿过细长轴(图1所示的仅为其近侧部)。图3A示出轴16的远侧部的一个实例，并示出腔体延伸至轴的远端。使用中，手术器械22(图2)可移除地插进腔体(如下所述)并推进，因此手术器械的端执行器23如图3B所示的向外延伸出轴的远端。这步骤(器械22与手术装置12的装配)可在轴16插进体腔之前或之后实施。

再次参照图3A，手术装置最好具有刚性的近侧部。朝向其远侧端处有一个以上的主动可弯折或“可转向”区段18和/或展开区段，主动可弯折或“可转向”区段18响应手术装置的元件的移动而弯折，展开区段将可转向区段18置于横向远离细长轴16的纵向轴线的位置。考量到要对共同手术部位进行三角测量，在体腔内定位手术装置的过程中可使用展开区段。应当理解“展开”这名词并不是要表达此区段仅能使用于体内的手术装置的展开过程中。展开区段可包括一个以上的关节20，关节根据对应的致动元件的运动而进行铰接。图3A的实施例包括可转向区段18与铰接关节20(如展开区段)，可转向区段18使用终止于可转向区段远端的转向致动元件(例如3或4个这样的元件)可在两个自由度上转向，铰接关节20使用一或两个铰接致动元件而枢转，使得在一个自由度上侧向朝外或朝内让轴的远端移动。其他实施例中，展开区段主动可弯折而非铰接(请见图18)。本文示出的主动可弯折与关节铰接区段、自由度、以及致动元件的数量和组合可做出变化而不脱离本发明的范围。在现有技术中已存在各种器械的可转向和铰接区段的设计，因此这些区段的具体细节将不在此讨论。

电动机驱动器14(图1)容纳电动机，其输出被用于驱动可转向和/或铰接区段的致动元件，在可适用的情况下。最好使用支撑臂或替代支撑在手术操作室内支撑电动机驱动器14。使用多个这种支撑臂来支撑多个电动机驱动器，允许在手术程序中使用系统10中的多个支撑手术装置轴16延伸通过共同的切口或独立的切口。其他实施例中，系统包括2个以上的这种电动机驱动器14，每个都具有相关连的手术装置12。在这种例子中，共同支撑臂可支撑2个以上的电动机驱动器，因此2个以上被驱动的手术装置12可通过共同的切口或通过多个切口延伸进入患者体内。在一些例子中，手术装置12中之一可以是显微镜用以观察手术过程。

图4A示出移除外罩的电动机驱动器14。电动机驱动器14包括电动机24和输出元件26。图1中，未示出电动机驱动器14的输出元件，但可以理解的是，当装配电动机驱动器14和手术装置12时，这种输出元件26的每一个联接或啮合手术装置12的对应输入元件28，或以其它方式定位使得每个输入元件28根据其对应的输出元件26移动。

再次参照图4A，一般来说，电动机驱动器14配置为由电动机24传递线性运动至输出元件26。在此实施例中，使用导向螺杆驱动器30达成此目的。因此，当电动机24通电时，它对应的输出元件26朝向电动机线性平移以致拉动关连的手术装置的输入元件28(图1)，和/或它对应的输出元件26远离电动机线性平移以致推动关联的手术装置(图1)的输入元件28。

在示出的实施例中，每个输入元件以及它相关的输出元件沿着共同的轴线平移。输出元件26与输入元件28之间的接口以驱动关系安排输出元件26与输入元件28，意即其中输出元件26的线性位移直接造成输入元件28的线性位移的关系。这接口可采取多样的形式，不需穿透在电动机14和手术装置12之间延伸的盖布的材料(即使盖布置于输出元件26和输入元件28之间)即可达成各个形式。

作为示例，可使用卡口连结，其中输出元件26具有径向元件如舌片32(图4A)或销，以及其中输入元件28具有狭缝34(图5B)。当手术装置12与电动机驱动器14集合在一起(如图4B(i)中的箭头所示)，狭缝34容纳径向元件32。当舌片插入狭缝34后，输出元件26相对于输入元件28少量轴向旋转(如1/4圈)，输入元件28的抓取元件36(图5B)在第二狭缝35中抓取舌片32，如图4B(ii)中的弯曲箭头所示。此啮合方法类似于将相机镜片固定至相机的方式。这里公母组件可反向配置。

再次参照图4A，输出元件26与置于电动机驱动器外罩的齿轮27结合。定位于外罩内的齿条29具有啮合于每个齿轮27内部的齿。将手术装置12设于电动机驱动器14上的过程中，输出元件26的舌片32放置到输入元件28的狭缝34中，齿条29可线性移动而同时转动齿轮27，导致输出元件26同时旋转以抓取在输入元件28的抓取元件36中的舌片32。

可使用多种替代配置用来将输出与输入元件26、28可释放地接合。举例来说，图4C所示的夹式(clip-type)连结，其中当手术装置如图4C(ii)中的箭头所示般转动时，手术装置12开始时推进至电动机驱动器14(图4C(i))，接着被转动使输入元件28(未示出)摆动而与输出元件26中的横向开口卡合。

将输出与输入元件连接的其他替代配置，包括其他的机械接合以及磁性接口。其中磁性接口可将盖布材料夹住或夹在被磁性连接的输出元件26和输入元件24之间(要不是盖布的存在，输出和输入元件26、28会接触)。其他实施例中，磁性接口可在输出元件26与输入元件24之间具有间隙。这种实施例中，盖布在输出与输入元件之间延伸，但不夹住或夹在他们之间。

在一些实施例中，输入元件28与输出元件26彼此并不连接，而仅是彼此推挤(盖布D仍介于他们之间，如图19所示)。举例来说，输入和输出元件很贴近地彼此间隔，如果没有盖布他们可彼此接触，或他们之间可具有非常小的间隙(盖布置于该间隙中)。

本系统具有协助用户将手术装置12和电动机驱动器14对接的特征。举例来说，参照图1，这些部件中的任一个可以包括用于接收另一部件上的导引销(未示出)的导引孔25。在组件的壳体上也包括闩锁特征3lb、3lb，以便将组件保持在他们的对接配置中。

手术装置12包括子系统38，其将电动机驱动器14的输出装置26中接收的线性运动传递到用来转向和/或铰接手术装置12的轴的致动元件。由输出元件26接收的线性运动可采用枢转、线性、或旋转装置(包括使用滑轮的旋转装置)被传递至致动元件42。

参照图2的分解图，所示实施例的子系统38包括输入元件28、连杆系统40、与致动元件42。外罩44包围子系统38，输入元件28通过外罩中的开口46外露，以与电动机驱动器14的输出元件26(图2中未示出，但可见于图1)接合。

图5A与图5B示出连杆系统40的一个实例，包括第一臂48，输入元件28定位于第一臂之上。第二臂50具有枢接于第一臂48的第一端，以及作为致动元件42的附接点52的第二端(图5A到5B中未示出元件42，但可见于图6A到6B)。致动元件42可与第二臂50啮合，第二臂50包括各种工艺，包括卷边、焊接、缆线保护套等。

每个连杆系统40将其输入元件28由电动机驱动器的对应输出元件26接收到的线性运动转换成枢转运动，然后将枢转运动用于拉动对应的致动元件42。最佳如图7A和7B所示，每个第二臂50安装在手术装置的外罩内，因此第二臂可相对于外罩环绕中间枢轴54枢转。利用此构造，当沿著如图7B中箭头所示的第一方向移动输入元件28时(本实施例中是由电动机驱动器的对应输出元件26(未示出)拉动输入元件28而产生的结果)，第二臂50环绕中间枢轴54枢转。这造成致动缆线的附接点52沿着如箭头B所示的相反方向移动(本实施例中是藉由附接到附接点52的致动元件42(未示出)的拉动而产生的结果)。应当理解，虽然藉由实例示出了连杆布置，但用来将输出元件26的线性位移传递到拉动或推动对应致动元件的机构的其它机械结构或连杆布置也可作为替代使用。作为另一个附加示例，图10A和图10B示出可用于连杆系统40中的另一个第二臂50a，其推动输入元件28(未示出，但可见于图7A和图7B)可拉动致动元件42。本实例中，每个第二臂50a包括第一区段60a，输入元件28安装于第一区段60a之上，以及具有附接点52的第二区段60b，附接点52用于缆线元件。每个区段安装于周围外罩上的枢轴54a、54b。区段60a、60b彼此接触，因此如箭头C所示推挤输出元件(未示出)，造成区段60a环绕枢轴54a沿着第一方向枢转，接下来环绕枢轴54a推动区段60b。这造成附接点52拉动缆线，如箭头D所示。相反地，区段60b环绕枢轴54b沿着第二方向(与第一方向相反)枢转将导致区段60a环绕枢轴54a枢转。

用来覆盖电动机驱动器14的盖布系统可包括接纳介于输出元件26与输入元件28之间接口处的(推动或拉动)运动而不磨损盖布的特征。这种特征包括多个预先形成的波纹管或凹穴，每个波纹管或凹穴定位在其中一个输出元件26之上，或包括比周围的盖布材料更有弹性的材料区域。另外，如果盖布的弹性足够让输出元件相对于盖布移动又不至于穿透盖布，盖布可以不具有这类特征。其他盖布的设计可包括附接到盖布上的机械特征，以协助输出元件26和输入元件28之间的运动耦合。

可操作每个输入元件28(以及每个电动机与对应的输出元件)与不同的致动元件42相关联。如所讨论的，示出的实施例使用六个致动元件42(例如4个致动元件用于在2个自由度中的主动弯曲区段的运动，2个用于一个自由度中的展开区段的运动)。因此六个驱动连杆用于移动这些致动元件42。其他实施例可使用最少为一个致动元件42，而其他实施例可使用多于六个致动元件。图8示出用于图1中的六元件手术装置12的缆线接口。示出了每个连杆的第二臂50，以及相关连的致动缆线42。致动缆线42沿着内管状轴56的外表面延伸并进入轴16(图8中未示出，但可见于图3A和图3B)。一个以上的缆线导引件58a、58b使缆线42保持抵靠内轴56的表面。同时参见图9。留意在此配置中，将连杆安排为其中四个缆线附接点52置于相对于其他2个缆线附接点52为更近侧的位置。其他配置也可替代使用，包括所有缆线附接点52都与手术装置的轴的远端间隔相同纵向距离的配置。缆线也可以非对称图案周向放置。

手术装置与电动机驱动器的外罩可用多种不同的方式成形，且这些外罩内部的部件可配置成多种构造。图11示出用于手术装置12的另一种外罩形状，以及另一种输入元件28的配置方式。

如以上讨论的，这具体实施例中手术装置12是腔体装置，且手术器械22穿过腔体装置的腔体。参照图2，器械22包括具有远端执行器的细长轴。轴可包括刚性的近侧区段，以及被动挠性的近侧区段。当装配好系统，器械轴的挠性远侧区段设置于腔体装置的轴16的可操控活动远侧部18之中(其中发生铰接和/或转向)。

器械组62位于器械22的近端，可包括一个以上电动机与相关联的电子设备，所述电子设备通过用户接口被控制，通过以本领域公知的方式卡合可操作地与端执行器相关联的致动元件，得以致动器械22的端执行器。一个以上的电动机也可被定位成在一个以上的附加自由度中驱动轴的远端部的运动。这样的实施例中，器械轴可具有与图3A或图18中所示的轴或本领域现有的铰接或接合轴相类似的特征。

若器械为手动致动器械，器械组可以被能够通过使用者用手操作的手柄(例如用于打开和关闭器械轴上的钳口)来取代。

如图2所示，器械22插入位于手术装置12的近侧部上的接口64，并推进以将器械轴延伸穿过手术装置的轴16，直到如图3A所示端执行器从轴16的远端延伸出来为止。如图12A到12B所示，器械组62可包括具有电触点(未示出)的纵向延伸部66，电触点与电动机驱动器14的外罩上的触点68电接触。注意在图12A到12B中，手术装置12未示出。使用状态中，手术装置的外罩可置于器械组22与电动机驱动器14之间，且手术装置的轴16可如图1所示般延伸靠近电动机驱动器14。器械组与电动机驱动器的电触点将电力传送到器械组，使其电动机通电，并可进一步在电动机驱动器14和器械组62之间传递信息。传递的信息可包括与使用器械的次数或分钟数相关的使用信息(防止使用器械超出建议使用限度)、与工具类型相关的信息，使系统可选择最适合器械的缩放系数、或其他信息。电触点可内建于盖布中，便于器械组的触点与电动机驱动器外罩的触头之间的电性接合。

应当注意，可使用其他装置来传递信息，诸如RFID或光学通信装置。器械组62和电动机驱动器14可进一步包括机械特征70，使它们可释放地锁固在一起。

再次参照图4A，用于手术装置的转向/铰接的控制系统可接收反馈，该反馈来自与每个(或多个)输出轴26或驱动活塞相关联以产生代表施加到输出轴26(或驱动活塞)的力的信号的载荷元(load cell)、决定电动机的旋转位置的旋转编码器、和/或定位为检测驱动装配部件的线性移位的其他传感器。这些也在图19中概略示出。控制系统可单独或组合使用来自这种传感器的信号以控制转向/铰接，因而优化转向/铰接精度。

附加的传感器可定位为感测在输出与输入轴26、28或活塞之间形成的间隙，以便检测对应的输入和输出活塞之间的间隙是否达到输入活塞可能变得离输出活塞的范围太远而无法受输出活塞控制的程度。

图13到图16示出的手术系统的特征包括2个修改过的可转向腔体组件，每个组件都是结合图1实施例中描述的可转向腔体手术装置(12、38a、44、16、18)的改型。被动挠性手术器械22延伸穿过手术装置的腔体。电动机驱动器(未示出)容设于基座72之中，基座可相对于外罩滑动。电动机驱动器由控制系统控制，造成手术装置(本实施例中为腔体装置)的轴弯曲和展开。电动机驱动器具有输出/驱动元件，输出/驱动元件可操作地与使用第一实施例所描述的类型特征的手术装置12的输入元件相关连。电动机驱动器的输出元件线性平移以传递运动到可线性移动的输入元件。盖布可在根据第一实施例所述的输入元件和输出元件之间延伸。一个实施例中，有六个电动机，四个引起腔体的可转向区段的转向(例如，每个电动机驱动四个致动元件中的一个)，以及两个藉由驱动两个附加致动元件来移动展开区段21(图17和18)。如上所述，可转向区段和展开区段可以具有本领域公知的各种构造。

器械22具有器械电动机组62，器械电动机组62可以类似于第一实施例的装配方式造成手术器械相对于腔体装置的钳口致动和/或轴向滚动，还可以将电能耦合到器械的端执行器并可选地控制一个以上附加的运动自由度(例如，支撑端执行器的轴的铰接或弯曲)。器械组62可被配置为一个以上的“可堆叠”单元，每个单元提供一个以上的这些功能。手术装置12还可允许穿过外罩将工作机械传递至器械组。

基部72设置在外罩74上，且可沿著远侧/近侧方向在外罩上滑动。外罩中的电动机由系统激活而使基座线性平移。这使得可转向腔体装置(和穿过它的器械)在远侧以“Z”方向移动到近侧，使患者体内的手术装置(和器械)的尖端推进/撤出。

多个基座72可设置在外罩74上。在本实施例中，2个底座位于外罩74上。每个底座构造成容纳对应的腔体装置和手术器械。腔体装置的远端延伸至插入管76中，插入管可定位穿过切口将腔体装置的远端和器械置于体腔内。用于显现体腔内过程的显微镜也可延伸穿过插入管76。这种显微镜78的头部如图13所示。

为了驱动电动机来移动手术装置和器械，输入装置75允许外科医生将输入提供给系统。输入装置75可选地具有形状像腹腔镜装置的手柄。手柄安装在类似于美国公开号2014/0107665中所示和描述的输入编码器配置，其通过引用并入本文。

图17到图19示出另一种使用的手术装置具有上述类型的系统。此手术装置使用简化子系统38a，简化子系统从输入元件28a传递运动至致动元件42。如图19所示之简图，每个输入元件藉由刚性连接件80连接到对应的致动元件，致动元件在手术装置的轴中延伸至锚定点。在此实施例中，致动元件包括海波管(hypotube)，但也可以使用其他种类的元件。海波管沿着轴的长度延伸到手术装置轴16内的锚定点，或者只有致动元件的近侧部由海波管制成，远侧部由缆线、细线、丝线等制成。在本实施例中，启动电动机推进输出元件26，输出元件26在盖布D的另一侧推动输入元件28a。

图18的手术装置也和第一实施例的手术装置不同，不同之处在于其包括用于铰接和展开的2个主动弯曲区段。铰接区段优选地在2个自由度中弯曲，而展开区段在一个或2个自由度中弯曲。从图20中可以看出，轴可包括比其他弯曲区段更为近侧的附加弯曲区段，其提供附加自由度。

如上述讨论，手术装置12可以是具有端执行器的手术器械，而不是接收穿过其中的手术器械的腔体装置。在这样的实施例中，端部执行器、显微镜等被定位在轴16上。可拆卸的电动机驱动器14用于控制器械或显微镜的运动，例如器械轴的或者端执行器相对于轴的铰接或弯曲、展开、钳口致动、轴向旋转，在每种情况下藉由从电动机驱动器的输出轴传送线性运动到器械和器械轴并且，根据电动机驱动器输出轴的位移驱动器械轴或在器械16中造成致动的部件。这种类型的器械可如上所述(单独或与其他手术器械和驱动单元组合，包括穿过共同插管延伸的一组器械)安装到诸如定位臂的支撑件上，或者它可能是手持式器械。

图20-24示出了类似于图1中组件的手术系统组件的部件，但其中手术装置12b是具有端执行器23a的手术器械。该实施例使用图19所示的子系统，从输入元件28a传递运动到手术装置12a内的致动元件42。如图23所示，输出元件26a从电动机驱动器14的外罩延伸，而输入元件28a从手术装置12a的外罩延伸。

当电动机驱动器14和手术器械置于图24所示的驱动关系中，输入和输出元件位于盖布的相对侧上，如图19所示。当电动机通电而将输出元件朝向对应的输入元件轴向推进时，其推动输入元件朝向手术装置外罩，造成与输入元件耦合的致动元件被拉动。

作为示例，考虑一种手术装置，其中负责轴的主动弯曲的致动元件被锚定在间隔90度的四个位置。为了沿着往上方向而弯曲轴，可对第一电动机通电，推动相应的第一输入元件28a，致使拉动相关连的第一致动元件并使轴往上弯曲。然后往下弯曲轴，第二电动机通电使得另一个、第二输入元件28a被推动，致使拉动与第一致动元件锚定成180度的第二致动元件，导致轴往下弯曲。当轴在向上和向下构成之间移动时，由于轴16a的形状改变，第一输入元件28a向外移动，且第一电动机同时被通电而使第一输出元件26a缩回相应的量。

其他构成，举例来说，使用三个致动元件进行轴的主动弯曲会推动输入元件28a的适当组合以实现期望位移。

注意，虽然本申请示出了可用于执行此功能的2个示例性的子系统，但在不脱离本发明范围的状况下还是可以使用替代的子系统。

电动机驱动器已安装，或可安装，在诸如用于手术系统的支撑臂类型的支撑件上。可直接或是藉由中间结构安装。手术装置直接安装到支撑件上，或借助安装到电动机驱动器外罩的连接或安装到手术装置和支撑件之间的另一结构的连接，将手术装置安装到支撑件，使得电动机驱动器外罩和手术装置的相对位置(例如，轴16的刚性近侧部或外罩44)在手术期间保持固定。这在整个手术期间维持输入和输出轴的驱动关系。

图24示出，电动机驱动器14安装在外罩82，外罩82可用于支撑多个(最多四个)这样的电动机驱动器和手术装置装配至定位，让手术装置的轴彼此平行延伸通过体腔中的共同切口。这种配置中，手术装置的其中之一可以是使用本文所述之特征在体腔内展开以及主动弯曲的手术显微镜。外罩上的安装件84允许外罩连结至支撑臂。可用于此目的的支撑臂是本领域公知的。美国公开专利第2014/0107665号示出了这种臂。外罩82、电动机驱动器外罩、和/或手术装置上的特征可用于在驱动关系中支撑电动机驱动器和手术装置。例如，可在放置盖布之前或之后将支撑件86安装于电动机驱动器14，并且手术装置12的外罩44可安装于支撑件。

本文描述的电动机驱动器和手术器械是手术系统的部件，手术系统包括外科医生使用的用户输入装置，输入关于手术装置的期望位移或致动的指令给外科医生。手术系统还包括控制系统，控制系统包括一个以上的处理器，处理器接收来自用户输入装置和来自系统传感器的信号，并根据用户的输入产生用于驱动电动机的命令，而造成引起手术器械的主动弯曲、展开、致动等。用于显示来自体腔内显微镜(例如，如本文所述定位和操作的显微镜)获得图像的显示器，显示器通常位于用户输入设备附近，允许外科医生在他/她操作用户输入装置时观看手术过程的图像。用于机器人手术系统和腹腔镜/内窥镜图像显示器的用户输入装置以及控制系统是本领域公知技术，因此本文不提供这种系统的细节描述。

为了使用此系统，医院工作人员在电动机驱动单元上放置无菌盖布，无菌盖布材料在输出元件上延伸。此步骤可由安装到支撑件上的电动机驱动器来执行。手术装置安装到系统而以驱动关系定位输入元件与对应的输出轴，其中无菌盖布设于输入元件和输出元件之间。在使用系统期间，外科医生于观察显示器的手术过程时操作输入设备。控制系统响应于用户输入而操控电动机，根据用户指令来铰接和致动手术器械。

在任何公开的实施例中，用于驱动的电动机可用其他类型的驱动器代替，包括但不限于液压或气动驱动器。机械通信可以通过水平致动装置穿过盖布来传递，而不会穿透盖布。

虽然上文已描述了某些实施例，但应当理解，呈现这些实施例是示例而非限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。尤其是鉴于也许在之后开发的相关领域中的技术和术语，更是如此。此外，各种公开实施例的特征可用各种方式组合以产生多种附加实施例。

上述任何及所有专利、专利申请、和印刷出版物，包括以优先权为目的，均通过引用并入本文。

Claims

1.一种手术系统，包括：

位于支撑件上的驱动单元，所述驱动单元包括多个致动器和多个输出元件，每个致动器可操作将所述输出元件中所对应的一个进行线性平移；

手术装置，所述手术装置包括

具有远侧铰接区段的细长轴，位于所述铰接区段远侧的端执行器，和

延伸穿过所述轴的多个致动元件，

设于所述轴的近端的输入子系统，所述输入子系统包括多个输入元件，每个输入元件以固定关系连接到所述致动元件中的单独一个，每个输入元件可相对于所述细长轴线性平移；

其中所述手术装置相对于支撑件可拆卸地安装以将每个输出元件以驱动关系与对应的输入元件定位；以及

其中致动器的操作线性平移输出元件，造成对应的输入元件的线性平移以及与致动元件的啮合，导致所述细长轴的所述铰接区段的弯折或枢转。

2.根据权利要求1所述的手术系统，其中每个输出元件及其对应的输入元件能沿共同轴线线性平移。

3.根据权利要求1所述的手术系统，其中所述致动元件的啮合导致所述细长轴的所述铰接区段的弯曲。

4.根据权利要求1所述的手术系统，其中第二致动器的操作线性平移第二输出元件，导致第二输入元件的线性平移以及第二致动元件的啮合，所述第二致动元件的啮合打开或关闭所述端执行器的钳口。

5.根据权利要求3所述的手术系统，其中所述手术装置包括腔体，其中所述系统还包括具有设置在所述腔体内的被动挠性部的手术器械，且其中所述致动元件的啮合导致所述手术器械被动挠性部的挠曲。

6.根据权利要求1所述的手术系统，其中每个输入元件与其对应的输出元件机械啮合。

7.根据权利要求1所述的手术系统，其中每个输入元件与其对应的输出元件磁性接合。

8.根据权利要求7所述的手术系统，其中每个输入元件与其对应的输出元件轴向间隔有间隙。

9.根据权利要求1所述的手术系统，其中每个输入元件不与其对应的输出元件机械接合。

10.根据权利要求1所述的手术系统，还包括能置于所述输入元件和所述输出元件之间的无菌盖布。

11.根据权利要求10所述的手术系统，其中所述输入和输出元件不穿透所述盖布。

12.根据权利要求1所述的手术系统，其中各致动器可操作成线性平移所述输出元件中的单独一个。

13.根据权利要求1所述的手术系统，其中各输入元件经由刚性构件连接到所述致动元件的所述单独一个。

14.根据权利要求1所述的手术系统，还包括传感器，所述传感器定位为感测在所述输入元件和所述输出元件之间形成的间隙。