CN107771064B - 机器人手术组合件 - Google Patents

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Abstract

一种用于与机械臂一起使用且用于选择性连接到所述机械臂的手术组合件，包含机电器械和器械驱动单元。所述器械驱动单元包含电动机和反馈组合件。所述电动机配置成实现所述机电器械的旋转。所述反馈组合件包含控制电路以及第一和第二环状构件。所述控制电路配置成感测所述电动机的状态变化。所述第一环状构件具有从中凸出的表面特征。所述第二环状构件邻近于所述第一环状构件而安置，并且具有从中凸出的与所述第一环状构件的所述表面特征沿圆周对准的第一表面特征。在所述第一环状构件的阈值量旋转后，所述第一环状构件的所述表面特征与所述第二环状构件的所述第一表面特征对接以改变所述电动机的所述状态。

Description

机器人手术组合件
相关申请的交叉引用
本申请案主张2015年6月19日提交的美国临时专利申请案第62/181,879号的权益和优先权，所述申请案的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
机器人手术系统已用于微创医疗程序。一些机器人手术系统包含：控制台，支撑手术机械臂；集成电动机，具有启动耦合到手术系统的机械臂的手术器械的输出端；以及手术器械，具有至少一个末端执行器(例如镊子或抓持工具)。手术器械包含可旋转轴，所述轴的旋转由手术系统中的集成电动机中的一个来控制。
集成电动机与其中附接手术器械的系统的部分相距安置。这需要复杂的机械功率传递介质将由集成电动机输出的扭力施加到手术器械的输入端，以便致动手术器械的不同组件。此外，集成电动机难以维护和维修，这是由于必须打开手术系统才得以接入电动机以进行维护。
手术器械中的可旋转轴易受磨损且受器械的寿命所限制。额外组件需要使转轴旋转还收集污垢，且必须清洁所述额外组件使得手术器械能够重新使用。
存在对能够提供手术器械启动电动机的手术机器人系统的需求，所述电动机可易于更换或维护。此外存在对可实现手术器械末端执行器的旋转的手术机器人系统的需求，而最小化对手术器械中的额外组件的需求。
发明内容
根据本公开的一方面，提供一种用于与机械臂一起使用且用于选择性连接到机械臂的手术组合件。所述手术组合件包含机电手术器械和器械驱动单元。手术器械包含：壳体部分，支撑其中的从动构件；以及轴，具有由壳体部分支撑的近端和具有末端执行器的远端，所述末端执行器可操作地耦合到从动构件。器械驱动单元包含第一电动机、第二电动机和反馈组合件。第一电动机配置成可操作地耦合到机电手术器械的从动构件。第二电动机配置成耦合到机电手术器械的壳体部分以实现机电手术器械的旋转。反馈组合件包含控制电路、第一环状构件和第二环状构件。控制电路与第二电动机连通且配置成感测第二电动机的状态变化。第一环状构件具有从中凸出的表面特征。第二环状构件邻近于第一环状构件而安置。第二环状构件具有从中凸出的沿圆周与第一环状构件的表面特征对准的第一表面特征，以使得在第一环状构件的阈值量旋转后，第一环状构件的表面特征与第二环状构件的第一表面特征对接以改变第二电动机的状态。
在一些实施例中，第二电动机的状态变化可以是在第一环状构件的表面特征与第二环状构件的第一表面特征对接后，输送到第二电动机的电流的变化。
预期第二环状构件可具有从中凸出的与第一表面特征沿圆周间隔开的第二表面特征。器械驱动单元可进一步包含具有从中向内延伸的表面特征的外壳，以使得在第二环状构件相对于外壳达到阈值量旋转后，第二环状构件的第二表面特征与外壳的表面特征对接以停止机电手术器械的旋转。控制电路可配置成在第二环状构件的第二表面特征与外壳的表面特征对接后停止第二电动机的操作。
据设想，器械驱动单元可进一步包含配置成耦合到机械臂的外壳，和可旋转地安置于外壳内的内部中心体。内部中心体可配置成非可旋转地耦合到机电器械的壳体部分。第二电动机可包含外部定子和内部转子。外部定子可固定地耦合到外壳，且内部转子可以可旋转地安置于外部定子内。内部转子可具有界定纵向通道的内表面，所述纵向通道具有非可旋转地安置于其中的内部中心体。第二电动机的启动可使内部中心体旋转以实现机电器械沿其纵轴的旋转。器械驱动单元可进一步包含安置于内部转子与内部中心体之间的外部中心体，以使得外部中心体将内部转子的旋转移动传递到内部中心体。器械驱动单元可进一步包含可旋转地安置于外壳内的内壳。内壳可具有耦合到内部中心体的近端和配置成耦合到机电器械的近端的远端，以使得内壳将内部中心体的旋转移动传递到机电器械。
在一些实施例中，手术组合件可进一步包含滑动器，所述滑动器具有配置成可移动地连接到机械臂的第一部分，和界定从中穿过的开口的配置成容纳器械驱动单元的第二部分。
在本公开的另一方面中，提供一种机器人手术系统，且所述机器人手术系统包含手术机械臂、机电手术器械和器械驱动单元。所述手术器械包含：壳体部分，支撑其中的从动构件；以及轴，具有由壳体部分支撑的近端和具有末端执行器的远端，所述末端执行器可操作地耦合到从动构件。器械驱动单元包含第一电动机、第二电动机和反馈组合件。第一电动机配置成可操作地耦合到机电手术器械的从动构件。第二电动机配置成耦合到机电手术器械的壳体部分以实现机电手术器械的旋转。反馈组合件包含控制电路、第一环状构件和第二环状构件。控制电路与第二电动机连通且配置成感测第二电动机的状态变化。第一环状构件具有从中凸出的表面特征。第二环状构件邻近于第一环状构件而安置。第二环状构件具有从中凸出的沿圆周与第一环状构件的表面特征对准的第一表面特征，以使得在第一环状构件的阈值量旋转后，第一环状构件的表面特征与第二环状构件的第一表面特征对接以改变第二电动机的状态。
本公开的示范性实施例的其它细节和方面在下文参考附图更详细地描述。
如本文中所使用，术语平行和垂直理解为包含距真实平行和真实垂直高达约+或-10度的大体上平行和大体上垂直的相对配置。
附图说明
在本文中参考附图描述本公开的实施例，其中：
图1是根据本公开的包含手术组合件的机器人手术系统的示意性说明；
图2是包含附接到手术机械臂的滑动器以及与机电器械分隔开的器械驱动单元的图1的手术组合件的透视图；
图3是图示空芯电动机的部分的器械驱动单元的沿图2中直线3-3截取的横截面；
图4是图示空芯电动机和内部中心体的组件的图3的器械驱动单元的放大视图，其中移除了一些部分；
图5是图2的器械驱动单元的反馈组合件的组件的顶部截面视图；以及
图6是包含四个可堆叠环状构件的图5的反馈组合件的另一实施例的透视图。
具体实施方式
当前公开的手术组合件的实施例包含用于驱动机电器械的操作的器械驱动单元，且参考图式详细地描述其方法，其中类似参考标号指代若干视图中的每一个中的相同或对应元件。如本文中所使用，术语“远端”指代机器人手术系统、手术组合件或其组件的更远离用户的部分，而术语“近端”指代机器人手术系统、手术组合件或其组件的较接近于用户的部分。
如下文将详细地描述，提供一种配置成附接到手术机械臂的手术组合件。所述手术组合件包含具有配置成使机电器械绕其纵轴旋转的空芯电动机的器械驱动单元。此外，提供配置成确定以及调节机电器械绕其纵轴旋转的程度的反馈组合件。
首先参考图1和2，手术系统(诸如机器人手术系统1)大体上包含使器械驱动单元100和机电器械10可拆卸地附接到其的多个手术机械臂2、3；控制装置4；以及与控制装置4耦合的操作控制台5。
操作控制台5包含：显示装置6，其特别地设置成显示三维图像；以及手动输入装置7、8，借助于所述手动输入装置，人员(未展示)(例如外科医生)能够在第一操作模式下遥控机械臂2、3，此原则上为所属领域的技术人员所知。机械臂2、3中的每一个可由通过接头连接的多个构件组成。机械臂2、3可以由连接到控制装置4的电驱动器(未展示)驱动。以使得机械臂2、3，附接的器械驱动单元20和因此机电器械10(包含机电末端执行器12)根据借助于手动输入装置7、8界定的移动执行所要移动的方式设置控制装置4(例如计算机)以特别地借助于计算机程序启动驱动器。还可以使控制装置4调节机械臂2、3和/或驱动器的移动的方式设置所述控制装置。
机器人手术系统1配置成用于躺在手术台“ST”上待借助于手术器械(例如机电器械10)以微创方式治疗的患者“P”。机器人手术系统1还可包含多于两个机械臂2、3，额外机械臂同样连接到控制装置4且借助于操作控制台5遥控。例如机电手术器械10(包含机电末端执行器12，图2)的手术器械也可附接到额外机械臂。
控制装置4可控制多个电动机，例如电动机(电动机1...n)，其中每个电动机配置成驱动机械臂2、3在多个方向上移动。另外，控制装置4可控制：安置于器械驱动单元100内的多个第一电动机M1到M4(图3)，所述多个第一电动机驱动机电器械10的末端执行器12(图2)的各种操作；以及第二电动机，例如空芯电动机(图3和4)，所述第二电动机配置成驱动机电器械10沿其纵轴“X”相对旋转，如下文将详细地描述。在实施例中，每个电动机可配置成致动驱动杆或杠杆臂以实现机电器械10的每个机电末端执行器12的操作和/或移动。在一些实施例中，除了第二电动机是空芯电动机之外，第二电动机替代地是可操作地耦合到器械驱动单元100的一侧以使器械驱动单元绕纵轴“X”旋转的电动机，例如罐式电动机或类似电动机。
对于机器人手术系统的建构和操作的详细论述，可参考2011年11月3日提交的标题为《医学工作站(Medical Workstation)》的第2012/0116416号美国专利申请公开案，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
继续参考图1和2，机器人手术系统1包含手术组合件30，所述手术组合件包含与机械臂2耦合或耦合到所述机械臂的器械驱动单元100以及耦合到器械驱动单元100的机电器械10。器械驱动单元100将电力和致动力从其电动机传递到机电器械10的从动构件，从而最终驱动机电器械10的末端执行器12的组件的移动，例如末端执行器12的刀片(未展示)的移动和/或钳口构件14a、14b的闭合及打开。
参考图2，机电器械10大体上包含壳体部分16和从壳体部分16向远端延伸的轴18。壳体部分16具有圆柱形构形，且包含界定其间的纵轴“X”的近端和远端。壳体部分16的近端界定配置成非可旋转地与器械驱动单元100的凹形配合特征140(图3)接合的凸形配合特征20，如下文将详细地描述。凸形配合特征20包含圆盘形构件22和从圆盘形构件或凸缘22近端延伸的凸出部24。凸出部24可以是非圆形的，以非可旋转地耦合到器械驱动单元100的对应成形的凹形配合特征140。在一些实施例中，壳体部分16的近端可经由各种紧固接合件(例如螺纹接合件、夹具、锁存器、摩擦配合接合件、按钮、多种紧固件和/或卡口型连接件)而非可旋转地附接到器械驱动单元100。
壳体部分16的近端进一步包含多个输入端驱动耦合器26。输入端驱动耦合器26配置成传动地连接到器械驱动单元100的相应电动机M1到M4(图3和5)。输入端驱动耦合器26呈非圆形凹陷形式或呈冠状齿轮形式，所述形式在壳体部分16的凸形配合特征20的凸出部24中界定。输入端驱动耦合器26配置成非可旋转的容纳从每个电动机M1到M4延伸的对应成形的驱动套筒或凸出部(未展示)。壳体部分16包含从相应输入端驱动耦合器26向远端延伸的从动或力传递构件28。如此，器械驱动单元100的电动机M1到M4的驱动套管(未展示)的旋转经由相应电动机M1到M4的致动，使相应输入端驱动耦合器26旋转以实现机电器械10的相应从动或力传递构件28的旋转或平移。在实施例中，力传递构件28可配置成将由电动机M1到M4生成的旋转力转换成平移力以致动末端执行器12。
继续参考图2，机电器械10的轴18具有由壳体部分16支撑的近端30a和具有末端执行器12的远端30b。从动构件28从壳体部分16延伸且延伸穿过机电器械10的轴18以可操作地耦合到末端执行器12的各种组件，以使得每个从动构件28的旋转和/或轴向移动实现末端执行器12的各种功能的致动。末端执行器12大体上包含一对相对的钳口构件14a、14b。通过致动从动构件28，可从打开配置和闭合配置移动末端执行器12，在打开配置中组织(未展示)接纳在钳口构件14a、14b之间，在闭合配置中组织经夹持和处理。在实施例中，相对的钳口构件14a、14b可经由延伸穿过机电器械10的轴18且穿过器械驱动单元100的相应适合的电布线122(图3)电耦合到缆线和发生器(未展示)，以将电路径提供到安置于相对钳口构件14a、14b上的一对导电、组织接合的密封板(未展示)。
继续参考图2，手术组合件30支撑于滑动器40上或连接到所述滑动器，所述滑动器具有第一部分42和第二部分44。滑动器40的第一部分42可移动地连接到机械臂2的导轨或滑道46，且滑动器40的第二部分44界定穿过其的配置成摩擦容纳器械驱动单元100或与所述器械驱动单元连接的开口48。滑动器40在通过安置于手术机械臂2的导轨46中的电动机(未展示)或控制装置4的电动机(1...n)选择性致动后，沿由手术机械臂2的导轨46界定的纵轴“Y”移动、滑动或平移如此，滑动器40(器械驱动单元100连接至其中)可沿手术机械臂2的导轨46移动到所选位置。
参考图2到4，手术组合件30的器械驱动单元100具有近端102a和远端102b，所述远端配置成可操作地耦合到机电器械10以致动机电器械10的末端执行器12的功能且使机电器械10绕其纵轴“X”旋转。器械驱动单元100通常可包含外壳104、空芯电动机110和多个电动机M1到M4(图3和5)。外壳104包封器械驱动单元100的内部组件以在器械驱动单元100的内部与外部环境之间形成无菌屏障。外壳104可以是一次性的、可重复使用的(在除菌后)和/或透明的。
参考图3和4，器械驱动单元100包含固定地接合到外壳104的内表面或非可旋转地安置于外壳104的内部中的近端内壳112。空芯电动机110安置于器械驱动单元100的近端102a内，且包含外部定子116和内部转子118。外部定子116具有圆柱形构形且固定地耦合到近端内壳112，以使得外部定子116相对于外壳104是非可旋转的。内部转子118具有圆柱形构形且可旋转、共轴地安置于外部定子116内。内部转子118具有大体上管状构形，所述管状构形具有界定内部转子118的纵向中心通道120的内表面。内部转子118的纵向中心通道120准许延伸穿过其的电线122通过，以用于将电能或电力从电源(例如发电机)提供到多个电动机M1到M4中的一个。在一些实施例中，多个电线延伸穿过空芯电动机110的纵向中心通道120，以将电力提供到电动机M1到M4中的每一个和/或末端执行器12的组件。
器械驱动单元100包含共轴安置于空芯电动机110的内部转子118的纵向通道120内的外部中心体124和内部中心体126。外部中心体124在空芯电动机110的内部转子118与内部中心体126之间摩擦地固持或键合，以使得外部中心体124将内部转子118的旋转移动传递到内部中心体126。器械驱动单元100的近端102a包含各自安置于外部中心体124与近端内壳112之间的第一近端轴承128a和第二近端轴承128b，以促进外部中心体124相对于近端内壳112的旋转。
内部中心体126具有圆筒形部分130和基部凸缘132。内部中心体126的圆筒形部分130安置于外部中心体124内且可与此旋转。器械驱动单元100进一步包含远端内壳134(图3)，其具有其中支撑的多个电动机M1到M4。内部中心体126的基部边缘132连接到远端内壳134的近端136a且与所述远端内壳的近端邻接，以使得内部中心体126的旋转移动引起远端内壳134的旋转移动。
远端内壳134(不同于近端内壳112)可在外壳104内且相对于所述外壳旋转。远端内壳134具有配置成非可旋转地耦合到机电器械10的近端的远端136b，以使得远端内壳134将内部中心体126的旋转移动传递到机电器械10。具体地说，器械驱动单元100的远端102b包含从远端内壳134的远端136b向远端延伸的远端盖138。远端盖138界定器械驱动单元100的凹形配合特征140，其配置成配合地容纳机电器械10的壳体部分16的凸形配合特征20，如上文所提及。器械驱动单元100的远端102b进一步包含安置于远端盖138与外壳104之间的远端轴承142，以促进远端内壳134和远端盖138相对于外壳104的旋转。
为了组装手术组合件30，器械驱动单元100安置于滑动器40中界定的开口48内，以将器械驱动单元100非可旋转地耦合到手术机械臂2。机电器械100的壳体部分16的凸形配合特征20配合地接合到器械驱动单元100的凹形配合特征140。在将器械驱动单元100和机电器械10彼此耦合后，机电器械10的凸形配合特征20的凸出部24非可旋转地耦合到器械驱动单元100的远端盖138，且机电器械10的输入端驱动耦合器26可操作地接合从器械驱动单元100的相应电动机M1到M4延伸的驱动套管(未展示)。
在使用时，为使机电器械10绕其纵轴“x”旋转，经由电源(未展示)将电流传输到空芯电动机110。由于空芯电动机110接收电流，引起空芯电动机110的内部转子118相对于空芯电动机110的外部定子116和器械驱动单元100的外壳104旋转。空芯电动机110的内部转子118的旋转使外部中心体124旋转，其引起内部中心体126因内部中心体126的圆筒形部分130摩擦地固持在外部中心体124内所致的旋转。内部中心体126的基部边缘132非可旋转地连接到远端内壳134的近端136a，以使得内部中心体126的旋转实现远端内壳134的旋转。远端内壳134的旋转引起远端盖138与此旋转。器械驱动单元100的远端盖138相对于外壳104的旋转实现机电器械10绕其纵轴“X”因远端盖138非可旋转地连接到机电器械10的壳体部分16所致的旋转。如此，机电器械10在致动空芯电动机110后，可选择性地绕其纵轴“X”旋转到所要旋转位置。
参考图5，提供反馈组合件200的实施例。反馈组合件200配置成确定并指示机电器械10绕纵轴“X”旋转的程度，如下文将详细地描述。预期反馈组合件200可配置成计算/确定并显示机电器械10相对于器械驱动单元100和滑动器44绕纵轴“X”的旋转量，以使得临床医生可确定机电器械10在其使用期间的精确旋转位置。
将反馈组合件200并入到器械驱动单元100的第二电动机110的控制电路“CC”(图3)中或与所述器械驱动单元的第二电动机的控制电路相关联。手术组合件30的反馈组合件200包含堆叠在第二环状构件220上的第一环状构件210。环状构件210、220各自具有圆盘形构形且各自界定具有穿过其安置的多个第一电动机M1到M4的中心孔。第一环状构件210同心地安置在第二环状构件220内或邻近于所述第二环状构件安置，且非可旋转地耦合到器械驱动单元100的内部中心体126，以使得内部中心体126的旋转引起第一环状构件210的伴随旋转。在一些实施例中，第一环状构件210可与内部中心体126或远端盖138(图3)一体地形成。第一环状构件210具有从其圆周边缘214径向凸出的表面特征或突出部212。表面特征212可具有正方形构形。在一些实施例中，表面特征212可采用多种形状，例如三角形、弓形、多边形、均匀、不均匀、锥形或类似形状。
第二环状构件220可围绕内部中心体126，或可邻近于内部中心体126安置(例如，在远端)，且可相对于内部中心体126旋转。第二环状构件220具有从其圆周边缘224向近端凸出的第一表面特征或突出部222。第二环状构件220的第一表面特征222沿圆周与第一环状构件210的表面特征212对准(即，共圆周)，且以选择量沿圆周或径向地与第一环状构件220的表面特征212间隔开。举例来说，在图5的说明性实施例中，第二环状构件220的第一表面特征222沿圆周在顺时针方向上与第一环状构件210的表面特征212间隔约360°。如此，在第一环状构件210的阈值量旋转(例如在逆时针方向上360°)后，第一环状构件210的表面特征212与第二环状构件220的第一表面特征222对接或接合。
在一些实施例中，第一环状构件210的表面特征212可弹性地从第一环状构件210向径向朝外的位置偏置，而不是与第一环状构件210一体地形成，且环状构件220的第一表面特征222可具有形成于其中的凹陷。如此，在第一环状构件210的表面特征212旋转成与形成于第二环状构件220的第二表面特征222中的凹陷(未展示)径向对准后，第一环状构件210的表面特征212径向地朝外偏置成与形成于第二环状构件220中的对应成形的凹陷(未展示)接合。在第一环状构件210的表面特征212容纳于形成于第二环状构件220中的凹陷中后，第一环状构件210扣紧第二环状构件220以使得第二环状构件220与第一环状构件210一起旋转。
第二环状构件220具有从其圆周边缘224向远端凸出的第二表面特征224。第二表面特征224沿圆周与第一表面特征222间隔约180°。在一些实施例中，第二表面特征224可沿圆周与第一表面特征222间隔开各种距离，例如在约1°与约360°之间，或可以与第一表面特征222径向地对准。外壳104具有从中向内延伸的表面特征或突出部107，使得在第二环状构件220相对于外壳104达到阈值量旋转后，第二环状构件220的第二表面特征224与器械驱动单元100的外壳104的表面特征107对接或接合，从而停止内部中心体126的旋转，这样停止了机电器械10绕其纵轴“X”的旋转。
根据本公开的实施例，预期反馈组合件200并入有具有极低阻值(约0.05欧姆)的高度容差电阻器“R”(未展示)，所述电阻器加入到负责驱动第二电动机110的H桥的低侧。在操作中，反馈组合件200测量通过电阻器“R”的电压“V”。通过测量通过电阻器“R”的电压“V”降，反馈组合件200可以使用欧姆定律(Ohm's Law)计算流经电阻器“R”的电流“I”的量：
V＝IR
在第二电动机110可建构为其的DC电动机中，电流“I”直接与通过用关系(例如力矩恒定(Km))推导的力矩“τ”的量相关。因此，反馈组合件200可根据下式计算施加到第二电动机110的力矩“τ”的量：
τ＝(Km)(I)
可参考2011年3月3日提交的美国专利第8,517,241号对配置成计算施加到电动机的力矩的量的反馈组合件的示范性实施例的详细描述，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
在机电器械10的正常旋转期间，期望通过机电器械10的控制电路“CC”中的反馈组合件200看出某一或预定的力分布，例如电流对时间分布(未展示)或电流对距离分布(未展示)这两个中的一个。在使用时，第二电动机110的致动如上文所描述实现器械驱动单元100的内部中心体126的旋转。内部中心体126的旋转经由其非可旋转连接使第一环状构件210旋转，以最后将第一环状构件210的表面特征212置放成与第二环状构件220的第一表面特征222接合。在第一环状构件210的表面特征212与第二环状构件220的第一表面特征222接合或接触后，第二环状构件220的静态惯性必须通过由第二电动机110提供的某一阈值量的额外力矩来克服。使第二环状构件220开始旋转所需的额外力矩改变第二电动机110的状态，所述状态改变是输送到第二电动机110的电流“I”的改变，其是与存储在控制电路“CC”中的预期力分布相比不同的电流量。
电流“I”或电流尖峰的此增大由控制电路“CC”记录，且控制电路“CC”可合理地假定机电器械10已使阈值量从其原始位置旋转离开。具体地说，电流尖峰指示第一环状构件210已从其初始旋转位置旋转预定阈值量(例如360°)。由于第一环状构件210与机电器械10一起旋转，因此由控制电路“CC”记录的第一环状构件210的旋转阈值量与机电器械10绕其纵轴“X”行进旋转的相同阈值量相关。如上文所提及，可提供显示器6(图1)以指示呈许多度形式的所确定的机电器械10的旋转量。
机电器械10的持续旋转最后引起第二环状构件220的第二表面特征224与外壳104的表面特征107对接或接合，这导致其它电流尖峰和指令中止将电流输送到第二电动机110，由此停止第二环状构件220的旋转，且因此停止机电器械10的旋转。据设想，外壳104的表面特征107可阻挡或阻止第二环状构件220因环状构件220的表面特征224与外壳104的表面特征107机械地接合所致的进一步旋转。
在一些实施例中，反馈组合件200可包含具有任何合适数目的不同地间隔开的表面特征或突出部的单个环状构件或大于两个环状构件。举例来说，参考图6，反馈组合件200可包含彼此堆叠的四个环状构件220a、220b、220c、220d。在此实例中，四个堆叠的环状构件220a、220b、220c、220d中的每一个可具有分别从中向上延伸的类似于上文所提及的表面特征212、222或224的第一表面特征或突出部212a、212b、212c、212d，以及分别从中向下延伸的第二表面特征或突出部222a、222b、222c、222d。每个环状构件220a、220b、220c、220d的第一突出部212a、212b、212c、212d沿圆周与每个相应环状构件220a、220b、220c、220d的第二突出部222a、222b、222c、222d间隔180°。
如此，在与第一环状构件220a的第一突出部212相关联的内部中心体126的初始180°旋转后，第一环状构件220a将开始旋转。在第一环状构件220a旋转180°后，第一环状构件220的第二突出部222a与邻近的第二环状构件220b的第一突出部212b接合以实现第二环状构件220b的旋转。内部中心体126的额外180°旋转将使第二环状构件220b的第二突出部222b定位成与第三环状构件220c的第一突出部212c接合，从而使第三环状构件220c开始旋转，等。通过这种方式，内部中心体126的每次180°旋转由于第二电动机110的操作中的相应电流尖峰，将由控制电路“CC”记录，其最后可指示在显示器6上，使得临床医生可识别机电器械10在180°递增后的旋转位置。如可理解，构成反馈组合件200的环状构件越多，则可更精确地识别机电器械10的旋转位置。
预期在第四环状构件220d完成其旋转后，第四环状构件220的第二突出部222d与器械驱动单元100的外壳104的表面特征107(图5)对接。在第四环状构件220的第二突出部222d与器械驱动单元100的外壳104的表面特征107对接后，控制电路“CC”(图3)停止将电流输送到第二电动机“M2”。如此，停止内部中心体126的旋转，其停止机电器械10(图2)绕其纵轴“X”的旋转。可了解，机电器械10能够旋转的量直接与所使用的环状构件的数目相关(即，彼此堆叠的环状构件的数目越大，越多机电器械10将能够在其停止之前旋转)。
应理解，可对本文中公开的实施例作出各种修改。因此，以上描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为各种实施例的例证。所属领域的技术人员将设想在本文所附的权利要求书的范围和精神内的其它修改。

Claims (17)

1.一种手术组合件，用于与机械臂一起使用且用于选择性连接到所述机械臂，所述手术组合件包括：
机电手术器械，包含：
壳体部分，支撑其中的从动构件；以及
轴，具有由所述壳体部分支撑的近端和具有末端执行器的远端，所述末端执行器可操作地耦合到所述从动构件；以及
器械驱动单元，包含：
第一电动机，配置成可操作地耦合到所述机电手术器械的所述从动构件；
第二电动机，配置成耦合到所述机电手术器械的所述壳体部分以实现所述机电手术器械沿其纵轴的旋转；以及
反馈组合件，包含：
控制电路，与所述第二电动机连通且配置成感测所述第二电动机的状态变化；
第一环状构件，具有从中凸出的表面特征；以及
第二环状构件，邻近于所述第一环状构件安置，所述第二环状构件具有从中凸出的与所述第一环状构件的所述表面特征沿圆周对准的第一表面特征，使得在所述第一环状构件的阈值量旋转后，所述第一环状构件的所述表面特征与所述第二环状构件的所述第一表面特征对接以改变所述第二电动机的所述状态。
2.根据权利要求1所述的手术组合件，其中所述第二电动机的所述状态变化是在所述第一环状构件的所述表面特征与所述第二环状构件的所述第一表面特征的所述对接后，输送到所述第二电动机的电流的变化。
3.根据权利要求1所述的手术组合件，其中所述第二环状构件具有从中凸出的与所述第一表面特征沿圆周间隔开的第二表面特征，所述器械驱动单元进一步包含具有从中向内延伸的表面特征的外壳，使得在所述第二环状构件达到相对于所述外壳的阈值量旋转后，所述第二环状构件的所述第二表面特征与所述外壳的所述表面特征对接以停止所述机电手术器械的旋转。
4.根据权利要求1所述的手术组合件，其中所述器械驱动单元进一步包含：
外壳，配置成耦合到机械臂；以及
内部中心体，可旋转地安置于所述外壳内且配置成非可旋转地耦合到所述机电器械的所述壳体部分。
5.根据权利要求4所述的手术组合件，其中所述第二电动机包含：
外部定子，固定地耦合到所述外壳；以及
内部转子，可旋转地安置于所述外部定子内，所述内部转子具有界定纵向通道的内表面，所述纵向通道具有非可旋转地安置于其中的所述内部中心体，其中所述第二电动机的致动使所述内部中心体旋转以实现所述机电器械沿其纵轴的旋转。
6.根据权利要求5所述的手术组合件，其中所述器械驱动单元进一步包含安置于所述内部转子与所述内部中心体之间的外部中心体，使得所述外部中心体将所述内部转子的旋转移动传递到所述内部中心体。
7.根据权利要求6所述的手术组合件，其中所述器械驱动单元进一步包含内壳，所述内壳可旋转地安置于所述外壳内且具有耦合到所述内部中心体的近端和配置成耦合到所述机电器械的近端的远端，使得所述内壳将所述内部中心体的旋转移动传递到所述机电器械。
8.根据权利要求7所述的手术组合件，进一步包括滑动器，所述滑动器具有配置成可移动地连接到所述机械臂的第一部分，和界定从中穿过的开口的配置成容纳所述器械驱动单元的第二部分。
9.一种机器人手术系统，包括：
手术机械臂；
机电手术器械，包含：
壳体部分，支撑其中的从动构件；以及
轴，具有由所述壳体部分支撑的近端和具有末端执行器的远端，所述末端执行器可操作地耦合到所述从动构件；以及
器械驱动单元，包含：
第一电动机，配置成可操作地耦合到所述机电手术器械的所述从动构件；
第二电动机，配置成耦合到所述机电手术器械的所述壳体部分以实现所述机电手术器械沿其纵轴的旋转；以及
反馈组合件，包含：
控制电路，与所述第二电动机连通且配置成感测所述第二电动机的状态变化；
第一环状构件，具有从中凸出的表面特征；以及
第二环状构件，邻近于所述第一环状构件安置，所述第二环状构件具有从中凸出的与所述第一环状构件的所述表面特征沿圆周对准的第一表面特征，使得在所述第一环状构件的阈值量旋转后，所述第一环状构件的所述表面特征与所述第二环状构件的所述第一表面特征对接以改变所述第二电动机的所述状态。
10.根据权利要求9所述的机器人手术系统，其中所述第二电动机的所述状态变化是在所述第一环状构件的所述表面特征与所述第二环状构件的所述第一表面特征的所述对接后，输送到所述第二电动机的电流的变化。
11.根据权利要求9所述的机器人手术系统，其中所述第二环状构件具有从中凸出的与所述第一表面特征沿圆周间隔开的第二表面特征，所述器械驱动单元进一步包含具有从中向内延伸的表面特征的外壳，使得在所述第二环状构件达到相对于所述外壳的阈值量旋转后，所述第二环状构件的所述第二表面特征与所述外壳的所述表面特征对接以停止所述机电手术器械的旋转。
12.根据权利要求11所述的机器人手术系统，其中所述控制电路配置成在所述第二环状构件的所述第二表面特征与所述外壳的所述表面特征对接后停止所述第二电动机的操作。
13.根据权利要求9所述的机器人手术系统，其中所述器械驱动单元进一步包含：
外壳，配置成耦合到所述机械臂；
内部中心体，可旋转地安置于所述外壳内且配置成非可旋转地耦合到所述机电器械的所述壳体部分。
14.根据权利要求13所述的机器人手术系统，其中所述第二电动机包含：
外部定子，固定地耦合到所述外壳；以及
内部转子，可旋转地安置于所述外部定子内，所述内部转子具有界定纵向通道的内表面，所述纵向通道具有非可旋转地安置于其中的所述内部中心体，其中所述第二电动机的致动使所述内部中心体旋转以实现所述机电器械沿其纵轴的旋转。
15.根据权利要求14所述的机器人手术系统，其中所述器械驱动单元进一步包含安置于所述内部转子与所述内部中心体之间的外部中心体，使得所述外部中心体将所述内部转子的旋转移动传递到所述内部中心体。
16.根据权利要求15所述的机器人手术系统，其中所述器械驱动单元进一步包含内壳，所述内壳可旋转地安置于所述外壳内且具有耦合到所述内部中心体的近端和配置成耦合到所述机电器械的近端的远端，使得所述内壳将所述内部中心体的旋转移动传递到所述机电器械。
17.根据权利要求16所述的机器人手术系统，进一步包括滑动器，所述滑动器具有配置成可移动地连接到所述机械臂的第一部分，和界定从中穿过的开口的配置成容纳所述器械驱动单元的第二部分。
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