CN107787208B - 机器人手术组合件 - Google Patents

Abstract

一种机器人手术系统包含手术机械臂、机电器械、器械驱动单元和耦合轴。所述机电器械被配置成以可拆卸方式耦合到所述手术机械臂。所述机电器械包含具有近端和具有末端执行器的远端的轴。所述器械驱动单元包含被配置成致动所述末端执行器的电动机。所述耦合轴界定纵向轴线且被配置成耦合在所述器械驱动单元与所述手术机械臂之间使得所述器械驱动单元可相对于所述手术机械臂或所述机电器械围绕所述耦合轴的所述纵向轴线旋转。

Description

机器人手术组合件

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月23日提交的美国临时专利申请第62/183,486号的权益和优先权，所述美国临时专利申请的全部内容以引入的方式并入本文中。

背景技术

机器人手术系统已经用于微创医疗程序中。一些机器人手术系统包含支撑手术机械臂和手术器械、具有至少一个末端执行器(例如，钳或抓握工具)、安装到机械臂的控制台。机械臂向手术器械提供机械动力以用于其操作和移动。

机器人手术系统通过实现在手术程序期间易于交换这些器械而支撑许多不同类型的手术器械。通常，通过将手术器械从含有在手术期间致动手术器械的电动机的器械驱动单元拆卸而执行器械的此交换。此常常意味着在拆卸步骤期间，一个人的一只手中将具有手术器械且另一只手中将具有器械驱动单元。在一些情况下，器械驱动单元将偶然地掉落到地面，由于其已掉出了那个人的手或由于那个人已将器械驱动单元放在另一对象上且接着其掉落到地面。

存在与器械驱动单元互换手术器械，同时防止器械驱动单元在器械交换过程期间的误处置的需要。

发明内容

根据本公开的一方面，一种机器人手术系统包含手术机械臂、机电器械、器械驱动单元和耦合轴。所述机电器械被配置成以可拆卸方式耦合到所述手术机械臂。所述机电器械包含具有近端和具有末端执行器的远端的轴。所述器械驱动单元包含被配置成致动所述末端执行器的电动机。所述耦合轴界定纵向轴线且被配置成耦合在所述器械驱动单元与所述手术机械臂之间使得所述器械驱动单元可相对于所述手术机械臂或所述机电器械围绕所述耦合轴的所述纵向轴线旋转。

在一些实施例中，器械驱动单元可为可相对于机电器械在第一状况与第二状况之间旋转的。在第一状况下，器械驱动单元的主体部分与机电器械的壳体部分对准。在第一状况下，器械驱动单元的主体部分可防止机电器械在近端方向上移动。在第二状况下，器械驱动单元的主体部分与机电器械的壳体部分脱离对准。在第二状况下，机电器械可为可在近端方向上移动的。

预期所述系统可进一步包含被配置成耦合到手术机械臂的支撑结构。所述支撑结构可界定穿过其的通路和通道。所述通路配置成接纳机电器械，且所述通道被配置成以可拆卸方式接纳耦合轴。所述支撑结构可包含可与耦合轴选择性地接合以使耦合轴保持在所述支撑结构的通道内的按钮。

设想器械驱动单元可进一步包含被配置成以可拆卸方式耦合到机电器械的壳体部分的闩锁。

在一些方面中，机电器械可进一步包含被配置成以可拆卸方式耦合到手术机械臂的闩锁。

在一些实施例中，耦合轴可界定配置成接纳电气布线的穿过其的纵向通道。

预期机电器械可进一步包含具有近端和被配置成耦合到手术机械臂的远端的壳体部分。机电器械的轴可由壳体部分支撑。器械驱动单元可进一步包含界定从耦合轴的纵向轴线偏移的中心纵向轴线的主体部分。主体部分可具有安置于其中的电动机且被配置成以可操作方式耦合到机电器械的壳体部分的近端。

在一些实施例中，机器人手术系统可进一步包含在所述手术机械臂、所述器械驱动单元、所述机电器械或所述耦合轴中的至少两个之间延伸的传感器的菊花链。

在本公开的另一方面中，手术组合件包含支撑结构、机电器械和器械驱动单元。所述支撑结构被配置成耦合到手术机械臂。所述支撑结构界定穿过其的通路和通道。机电器械包含壳体部分和轴。壳体部分具有近端和被配置成接纳在所述支撑结构的通路内的远端。所述轴具有由壳体部分支撑的近端和具有末端执行器的远端。器械驱动单元包含主体部分和耦合轴。主体部分界定中心纵向轴线且具有安置于其中的电动机。主体部分被配置成以可操作方式耦合到机电器械的壳体部分的近端以驱动机电器械的末端执行器的操作。器械驱动单元的耦合轴从主体部分向远端延伸且界定从主体部分的中心纵向轴线偏移的纵向轴线。器械驱动单元的耦合轴被配置成以可旋转方式接纳在所述支撑结构的通道内使得器械驱动单元的主体部分可相对于机电器械围绕耦合轴的纵向轴线旋转。

预期机电器械可进一步包含以可移动方式附接到机电器械的壳体部分的闩锁。所述闩锁可被配置成以可拆卸方式耦合到所述支撑结构。

在一些实施例中，手术组合件可进一步包含在所述支撑结构、器械驱动单元或机电器械中的至少两个之间延伸的传感器的菊花链。在本公开的又一方面中，一种操作手术机器人系统的方法包含提供手术机械臂、机电器械和器械驱动单元。机电器械包含壳体部分和轴。壳体部分具有近端和被配置成耦合到手术机械臂的远端。所述轴具有由壳体部分支撑的近端和具有末端执行器的远端。器械驱动单元包含主体部分和耦合轴。主体部分界定中心纵向轴线且具有安置于其中的电动机。主体部分被配置成以可操作方式耦合到机电器械的壳体部分的近端以驱动机电器械的末端执行器的操作。器械驱动单元的耦合轴从主体部分向远端延伸且界定从主体部分的中心纵向轴线偏移的纵向轴线。器械驱动单元的耦合轴被配置成耦合到手术机械臂。所述方法进一步包含相对于手术机械臂和机电器械围绕耦合轴的纵向轴线旋转器械驱动单元的主体部分。

在一些实施例中，所述方法可进一步包含将机电器械的壳体部分的远端以可操作方式耦合到手术机械臂；且将器械驱动单元的主体部分与机电器械的壳体部分的近端邻接定位。

预期器械驱动单元的主体部分可与机电器械的壳体部分脱离对准定位。机电器械可在将器械驱动单元的主体部分与机电器械的壳体部分脱离对准定位之后相对于手术机械臂和器械驱动单元在近端方向上移动。

机电器械可进一步包含以可移动方式附接到壳体部分且被配置成以可拆卸方式耦合到手术机械臂的闩锁。所述方法可进一步包含在近端方向上移动机电器械之前从手术机械臂拆卸闩锁。

在本公开的又一方面中，提供机器人手术系统的替代实施例。机器人手术系统包含手术机械臂、机电器械和器械驱动单元。所述机电器械被配置成以可拆卸方式耦合到所述手术机械臂且包含具有近端和具有末端执行器的远端的轴。所述器械驱动单元包含被配置成致动所述末端执行器的电动机。器械驱动单元以铰接方式耦合到手术机械臂使得器械驱动单元可相对于手术机械臂在第一状况与第二状况之间枢转。在第一状况下，器械驱动单元与机电器械对准。在第二状况下，器械驱动单元与机电器械脱离对准。

在一些实施例中，器械驱动单元可进一步包含主体部分和耦合轴。耦合轴可具有耦合到所述主体部分的近端和以铰接方式耦合到所述手术机械臂的远端。

预期在第一状况下，器械驱动单元的主体部分可防止机电器械在近端方向上移动。在第二状况下，机电器械可为可在近端方向上移动的。

在本公开的另一方面中，提供被配置成耦合到手术机械臂的无菌接口。所述无菌接口包含支撑结构和耦合到支撑结构的无菌帷帘。支撑结构被配置成耦合到手术机械臂且界定配置成接纳手术器械的穿过其的通路。无菌帷帘将支撑结构的至少一部分容纳于其中。

在一些实施例中，支撑结构可包含主体、近端附接部件和远端附接部件。所述主体可具有近端和远端且可界定近端与远端之间的通路。近端附接部件可具有耦合到主体的近端的边沿和从边沿延伸的轴。所述轴可安置于主体的通路内。远端附接部件可耦合到主体的远端。

预期无菌帷帘可具有在近端附接部件与主体的近端之间捕获的近端部分和在远端附接部件与主体的远端之间捕获的远端部分。

设想无菌帷帘可由介电材料形成。

本公开的例示性实施例的其它细节和方面在下文中参考附图来更详细地描述。

如本文中所使用，术语平行和垂直经理解包含距真实平行和真实垂直高达约+或-10度的大体上平行和实质上垂直的相对配置。

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为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为说明从手术机械臂拆卸的机电器械和器械驱动单元的图1的机器人手术组合件的手术机械臂的透视图；

图3A为具有耦合到手术机械臂的手术组合件的支撑结构和机电器械和与手术机械臂分隔开的手术组合件的器械驱动单元的图1的手术组合件的透视图；

图3B为处于装配状况下且耦合到手术机械臂的图1的手术组合件的透视图；

图4A为处于装配状态下的手术组合件的正视图，其中器械驱动单元和机电器械彼此对准和对齐且耦合到手术机械臂；

图4B为处于拆开状态下的手术组合件的正视图，其中机电器械从手术机械臂拆卸且器械驱动单元经旋转到与机电器械脱离对准和对齐的位置同时保持附接到手术机械臂；

图5A为处于装配状态下的手术组合件的另一实施例的正视图，其中器械驱动单元和机电器械彼此对准和对齐且耦合到手术机械臂；

图5B为处于拆开状态下的图5A的手术组合件的正视图，其中机电器械从手术机械臂拆卸且器械驱动单元枢转或枢接到与机电器械脱离对准和对齐的位置同时保持附接到手术机械臂；

图6A为各部分分离的手术机械臂的接口和用于附接无菌帷帘的附接部件的透视图；以及

图6B为各部分分离的图6A的接口和附接部件的侧视图。

具体实施方式

参考图式详细地描述当前公开的包含支撑结构、机电器械和器械驱动单元的手术机器人系统和其手术组合件以及其方法的实施例，其中相同参考编号在若干视图中的每一个中指定相同或对应元件。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，提供被配置成附接到手术机械臂的手术组合件。手术组合件包含被配置成耦合到手术机械臂的机电器械和用于驱动机电器械的操作的器械驱动单元。器械驱动单元被配置成经旋转而与机电器械脱离对准，使得机电器械可从手术机械臂去除而不必将器械驱动单元从手术机械臂拆卸。

首先参考图1和2，例如机器人手术系统1的手术系统大体上包含使机电器械10和器械驱动单元100以可拆卸方式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，其被特别地设置成显示三维图像；和手动输入装置7、8，借助于手动输入装置7、8，人员(未展示)(例如，外科医生)能够在第一操作模式下远距离操控机械臂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部件组成。可通过连接到控制装置4的电驱动器(未展示)而驱动机械臂2、3。以使得机械臂2、3，附接的器械驱动单元100和机电器械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。还可以使得控制装置4调节机械臂2、3和/或驱动器的移动的方式设置控制装置4。

机器人手术系统1配置成在躺在手术台“ST”上待借助于例如机电器械10的手术器械以微创方式治疗的患者“P”上使用。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远距离操控。例如机电手术器械10(包含机电末端执行器12)的手术器械还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)，其中每一电动机被配置成驱动机械臂2、3在多个方向上的移动。另外，控制装置4可控制安置于器械驱动单元100内驱动机电器械10的末端执行器12的各种操作的多个电动机M。在实施例中，器械驱动单元100的每一电动机M可被配置成致动驱动杆或杠杆臂(未展示)以影响机电器械10的机电末端执行器12的操作和/或移动。

为了详细论述机器人手术系统的构造与操作，可参考2011年11月3日提交的题为《医学工作站(Medical Workstation)》的美国专利申请公开案第2012/0116416号，所述美国专利申请公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。

参考图2、3A和3B，机器人手术系统1包含手术组合件30，其大体上包含被配置成耦合到手术机械臂2的支撑结构50、被配置成耦合到支撑结构50的机电器械10和被配置成耦合到机电器械10的器械驱动单元100。在器械驱动单元100与机电器械10的装配(图3B)之后，器械驱动单元100用于将动力和致动力从支撑于其中的电动机“M”转移到机电器械10的经驱动部件(未展示)，从而最终驱动机电器械10的末端执行器12的组件的移动，例如刀片(未展示)的移动和/或末端执行器12的钳口部件14a、14b的关闭和打开。

手术组合件30的支撑结构50被配置成连接到手术机械臂2的接头“J”以用于将机电器械10耦合到手术机械臂2，如下文将更详细地描述。在一些实施例中，支撑结构50可与手术机械臂2一体地形成。支撑结构50具有包围手术机械臂2的接头“J”的上部部分的环形部件52和从环形部件52的外围垂直延伸且在与其装配时平行于机电器械10的纵向轴线“X”延伸的圆柱形部件或阀杆54。支撑结构50的环形部件52界定配置成使机电器械10通过的穿过其的通路56。支撑结构50的圆柱形部件54配置成可滑动接纳在形成于机电器械10的壳体部分16中的弓形凹陷或旁侧通道64中。圆柱形部件54进一步界定配置成可旋转接纳器械驱动单元10的耦合轴120的穿过其的纵向延伸通道或孔58，如下文将更详细地描述。

支撑结构50进一步包含以可移动方式附接到支撑结构50的环形部件52的按钮60。按钮60选择性地可相对于支撑结构50的环形部件52在第一非压下状况与第二压下状况之间移动，在所述第一非压下状况中按钮60的内部部分(未展示)安置于支撑结构50的通道58内或部分地跨越支撑结构50的通道58，在所述第二压下状况中按钮60的内部部分并不延伸到支撑结构50的通道58中或部分地跨越支撑结构50的通道58。按钮60被配置成选择性地将器械驱动单元100的耦合轴120与支撑结构50接合和锁定，使得防止器械驱动单元100在耦合到支撑结构50时沿着耦合轴120的纵向轴线“Y”移动，如下文将更详细地描述。

继续参考图3A和3B，手术组合件30的机电器械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具有圆柱形配置且包含近端20a和远端20b。纵向轴线“X”界定于近端20a与远端20b之间。壳体部分16的近端20a具有配置成非可旋转接纳从器械驱动单元100的每一电动机“M”延伸的对应形状输出驱动耦合器114的多个输入驱动耦合器22。壳体部分16包含从相应输入驱动耦合器22向远端延伸的驱动部件(未展示)。因而，通过致动相应电动机M，器械驱动单元100的输出驱动耦合器114的旋转使相应输入驱动耦合器22旋转以影响机电器械10的相应驱动部件(未展示)的旋转。

机电器械10的壳体部分16的远端20b被配置成接纳在支撑结构50的通路56内且耦合或键连到支撑结构50的内表面(未展示)。在一些实施例中，壳体部分16的远端20b可直接连接到手术机械臂2的接头“J”而非将支撑结构50用作耦合器。机电器械10进一步包含具有以可枢转方式耦合到壳体部分16的远端20b的第一端26和第二端(未展示)的闩锁24。闩锁24的第二端可被配置成以可拆卸方式耦合到支撑结构50的内表面(未展示)以选择性地将机电器械10与支撑结构50锁定。在一些实施例中，闩锁24的第二端可被配置成以可拆卸方式耦合到手术机械臂2的接头“J”以选择性地将机电器械10与手术机械臂2而非与支撑结构50锁定。在一些实施例中，壳体部分16可通过各种紧固接合附接到支撑结构50和/或手术机械臂2，所述紧固接合例如螺纹接合、夹、摩擦配合接合、按钮、各种紧固件和/或卡口型连接。进一步预期器械10可并不具有闩锁24或任何紧固部件。

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。机电器械10的经驱动部件(未展示)从机电器械10的壳体部分16延伸且通过机电器械10的轴18从而以可操作方式耦合到末端执行器12的各个组件，使得每一经驱动部件(未展示)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部件14a、14b。通过致动经驱动部件(未展示)，可从打开配置，其中组织(未展示)接纳在钳口部件14a、14b之间，和闭合配置，其中组织经夹持和处理，移动末端执行器12。在实施例中，相对的钳口部件14a、14b可通过从器械驱动单元100延伸且延伸通过机电器械10的轴18的合适的相应电气布线(未展示)而电耦合到电缆和发生器(未展示)以提供到安置于相对的钳口部件14a、14b上的一对导电组织接合密封板(未展示)的电路径。

在一些实施例中，末端执行器12可呈各种类型的末端执行器形式，例如一次性负载单元、容器密封装置、线性钉合装置、圆形钉合装置、切割机、抓紧器、活检装置、缝合装置、施夹器、施钉器、电外科装置、RF能量装置、烧灼装置、谐波装置、振动装置、超声波装置、紧固件施用器等等。在一些实施例中，末端执行器可为内窥镜、成像模态和/或感测模态，而非末端执行器为一对相对的钳口部件。

继续参考图3A和3B，手术组合件30的器械驱动单元100包含主体部分110和从主体部分110向远端延伸的耦合轴120。如上文所提及，器械驱动单元100具有安置于主体部分110内的多个电动机“M”。电动机“M”用以在器械驱动单元100与机电器械10耦合时驱动机电器械10的末端执行器12的操作。主体部分110具有近端112a和远端112b且界定其间的中心纵向轴线“X”。

主体部分110的远端112b被配置成以可操作方式耦合到机电器械10的壳体部分16的近端20a。主体部分110的远端112b具有以可操作方式连接到器械驱动单元100的相应电动机“M”的多个输出驱动耦合器114。输出驱动耦合器114被配置成传动地耦合到机电器械10的壳体部分16的输入驱动耦合器22，使得在器械驱动单元100的电动机“M”的独立致动之后旋转机电器械10的壳体部分16的输入驱动耦合器22。

器械驱动单元100的主体部分110可具有从其远端112b向远端延伸的部件116。部件116可为圆柱形或可具有被配置成接纳在形成于机电器械10的壳体部分16中的弓形凹陷64内的任何其它合适的形状。在器械驱动单元100与机电器械10的装配或耦合之后，器械驱动单元100的圆柱形部件116的远端与支撑结构50的圆柱形部件54的近端邻接，如图3B中所示。

器械驱动单元100的耦合轴120从器械驱动单元100的主体部分110的远端112b向远端延伸且延伸或伸出通过器械驱动单元100的圆柱形部件116且向远端延伸或伸出超出器械驱动单元100的圆柱形部件116。器械驱动单元100的耦合轴120具有近端122a和远端122b且界定其间的纵向轴线“Y”。器械驱动单元100的耦合轴120可界定纵向穿过其延伸的通道124。通道124可配置成使从器械驱动单元100的主体部分110延伸以连接到手术机械臂2的电组件的电气布线或光学走线(未展示)通过。

耦合轴120的近端122a可从器械驱动单元100的主体部分110的远端112b延伸，使得器械驱动单元100的耦合轴120的纵向轴线“Y”从器械驱动单元100的主体部分110的中心纵向轴线“X”径向偏移且与所述中心纵向轴线“X”平行。耦合轴120的远端122b配置成可拆卸地接纳于支撑结构50的圆柱形部件54的通道58内。器械驱动单元100的耦合轴120和支撑结构50的通道58尺寸经设定使得在通道58将器械驱动单元100的耦合轴120接纳于其中之后，器械驱动单元100的耦合轴120保持可围绕其纵向轴线“Y”旋转。

因而，器械驱动单元100可相对于机电器械10在第一状况或位置与第二状况或位置之间围绕器械驱动单元100的耦合轴120的纵向轴线“Y”旋转。在第一状况下，器械驱动单元100的主体部分110与机电器械10的壳体部分16对准和对齐，如图3B和4A中所展示，从而防止机电器械10在近端方向上移动。在第二状况下，如图4B中所示，器械驱动单元100的主体部分110与机电器械10的壳体部分16脱离对准或对齐使得机电器械10变得可在近端方向上远离支撑结构50和手术机械臂2移动，以使得机电器械10可从手术机械臂2去除。预期机电器械10可为甚至在器械驱动单元100与机电器械10的壳体部分16对准时也可在近端方向上移动的。

器械驱动单元100的耦合轴120的远端122b具有配置成可拆卸地接纳支撑结构50的按钮60的一部分的形成于其中的环形切口126。因而，在按压支撑结构50的按钮60之后，按钮60与器械驱动单元100的耦合轴120的切口126接合以使器械驱动单元100的耦合轴120保持在支撑结构50的圆柱形部件54的通道58中且防止耦合轴120在近端或远端方向上沿着其纵向轴线“Y”移动。在一些实施例中，耦合轴120可包含沿着其的多个环形切口或凹口126。每一切口可为可选择性地与支撑结构50的按钮60接合的。因而，器械驱动单元120可相对于支撑结构50和手术机械臂2沿着纵向轴线“Y”在多个竖直位置之间移动且停止于所选择的竖直位置。

在一个实施例中，手术组合件30可被配置成在释放按钮60之后自动地滑动器械驱动单元100以与手术器械10脱离对准和对齐。举例来说，支撑结构50可包含安置于支撑结构50的圆柱形部件54的通道58内的偏置部件(未展示)以通过对耦合轴120的远端122b赋予近端定向力而使器械驱动单元100朝向近端位置偏置。另外，器械驱动单元100的圆柱形部件116的远端和支撑结构50的圆柱形部件54的近端可各自具有彼此操作性接合的凸轮特征或环形倾斜特征(并未明确地展示)。因而，在按钮60与耦合轴120脱离接合之后，支撑结构50的偏置部件相对于支撑结构50向近端移动器械驱动单元100的耦合轴120。当器械驱动单元100的耦合轴120向近端移动时，器械驱动单元100和支撑结构50的凸轮特征彼此协作以围绕轴线“Y”旋转器械驱动单元100，从而使器械驱动单元120与手术器械10脱离对准和对齐定位。

在一些实施例中，耦合轴120的远端122b可固定地耦合到支撑结构50或手术机械臂2，且耦合轴120的近端122a可被配置成以可拆卸方式耦合到器械驱动单元100的主体部分110的远端112b。

器械驱动单元100进一步包含安置于器械驱动单元100的主体部分110的相对侧上的一对闩锁128。每一闩锁128具有以可枢转方式耦合到主体部分110的远端112b的第一端130a和第二端130b。闩锁128的第二端130b被配置成以可拆卸方式耦合到形成于机电器械10的壳体部分16的近端20a中的凹口27以将器械驱动单元100与机电器械10锁定。在一些实施例中，器械驱动单元100的主体部分110可通过各种紧固接合附接到机电器械10，所述各种紧固接合例如螺纹接合、夹、摩擦配合接合、按钮、各种紧固件和/或卡口型连接。

在使用中，参考图3A、3B、4A和4B，支撑结构50的环形部件52耦合到手术机械臂2的接头“J”。在图3A中由箭头“A”指示的远端方向上导引机电器械10通过支撑结构50的通路56直到机电器械10的闩锁24连接到支撑结构50的内表面(未展示)以将机电器械10连接到支撑结构50为止。

接下来，在本公开的一个方面中，器械驱动单元100的主体部分110与机电器械10的壳体部分16对准，且器械驱动单元100的耦合轴120与支撑结构50的圆柱形部件54的通道58对准。接着通过将器械驱动单元100的耦合轴120导引到支撑结构50的圆柱形部件54的通道58中而将器械驱动单元100耦合到机电器械10直到器械驱动单元100的圆柱形部件116与支撑结构50的圆柱形部件54邻接，且器械驱动单元100的主体部分110的远端112b与机电器械10的壳体部分16的近端20a邻接为止，如图3B和4A中所展示。

在器械驱动单元100耦合到机电器械10的情况下，器械驱动单元100的输出驱动耦合器114传动地耦合到机电器械10的输入驱动耦合器22。器械驱动单元100的闩锁128的远端130b可连接到机电器械10的壳体部分16以将器械驱动单元100与机电器械10以可拆卸方式锁定。

参考图3A和4B，为了选择性地从支撑结构50和手术机械臂2去除机电器械10，在未与器械驱动单元100完全断开连接的情况下，器械驱动单元100首先相对于机电器械10在图3A和4B中由箭头“B”指示的方向上围绕耦合轴120的纵向轴线“Y”旋转以使器械驱动单元100的主体部分110与机电器械10的壳体部分16脱离对准或对齐而定位，如图3A和4B中所展示。在器械驱动单元100的主体部分110经安置或旋转而与机电器械10的壳体部分16脱离对准的情况下，机电器械10的闩锁24可从支撑结构50拆卸，且机电器械10可在近端方向上远离手术机械臂2和支撑结构50移动。如可了解，如果器械驱动单元100未能起作用，那么器械驱动单元100可经移动而与器械10脱离对准和对齐，使得可手动地接入机电器械10的输入驱动耦合器22。

在从手术机械臂2去除机电器械10之后，机电器械10可经除菌和再使用或被另一机电器械替换。器械驱动单元100经旋转而与机电器械10的路径对准或对齐以及脱离对准或对齐的能力使得机电器械10从手术机械臂2去除而不必将器械驱动单元100也从手术机械臂2去除。以此方式，器械驱动单元100可在手术程序期间始终保持连接到手术机械臂2。

由本文中所描述的手术组合件提供的另外的优点还可因不需要去除器械驱动单元来拆卸手术器械而防止器械驱动单元掉落或被损坏；使得器械驱动单元在手术后能够易于去除；实现手术器械的单手交换；改进器械驱动单元、机电手术器械和手术机械臂之间的结构稳定性和对准；以及在交换手术器械期间使容纳器械驱动单元所需的空间的量最小化。

在一些实施例中，器械驱动单元的耦合轴和/或机电器械10可包含用于识别单元或器械的构件，例如机械特征、比色标记、光学标记、电气标记、电阻器、簧片开关、存储器装置、接点或其它识别技术。以上特征可被配置成致动或传送到以下中的至少一个：微动开关、传感器、数字电路或模拟电路，以确认器械驱动单元的状态；识别器械驱动单元或手术器械的模型和/或序号；确定各自的使用次数；确定校准设置；检测手术器械的适当负载；或确定器械驱动单元的耦合轴的负载位置或角度/位移。

在一个实施例中，如图4A中所示，手术组合件30包含在器械驱动单元100、器械10、支撑结构50和手术机械臂2之间延伸的传感器113的菊花链。预期传感器113可在手术组合件30的以上所提到的组件中的至少两个的任何组合之间延伸。传感器130被配置成感测器械驱动单元100、器械10、支撑结构50和手术机械臂2中的每一个在装配之后何时恰当地彼此连接。

参考图5A和5B，提供机器人手术系统的另一实施例且通常以参考编号200指定机器人手术系统的另一实施例。机器人手术系统200类似于上文所描述的系统1，并且因此将仅关于其差异而描述。机器人手术系统200与系统1的不同之处在于其器械驱动单元202耦合到手术机械臂2，如下文将详细地描述。

器械驱动单元202包含主体部分210和从其延伸的耦合轴220。耦合轴220具有耦合到主体部分210的近端222a，和远端222b。耦合轴220的远端222b以铰接方式耦合到手术机械臂2，使得器械驱动单元202可相对于手术机械臂2在如5A图中所示的第一状况与如图5B中所示的第二状况之间枢转或枢接。因而，在使用中，为了去除机电器械10或将机电器械10插入到手术机械臂2，可围绕铰链接头(并未明确地展示)将器械驱动单元202从第一状况枢转或枢接到第二状况，在所述第一状况中器械驱动单元202与机电器械10彼此对准和对齐，在所述第二状况中器械驱动单元202与机电器械10脱离对准和对齐。预期器械驱动单元100的耦合轴120替代地可包含安置在耦合轴120的中间部分处的铰链(未展示)以使得器械驱动单元100围绕其弯曲或枢接且与手术器械10脱离对准和对齐，而非耦合轴50以铰接方式连接到支撑结构50或手术机械臂2。

参考图6A和6B，本公开的手术组合件可在开始手术程序之前实现器械驱动单元100到手术机械臂2的无菌接口140的快速安装。无菌接口140可替代支撑结构50且附接到机械臂2的一端以便容纳手术器械，例如手术器械10。在一些实施例中，无菌接口140可掩盖支撑结构50。

无菌接口140包含支撑结构141和紧固到支撑结构141的无菌帷帘142。在一些实施例中，无菌帷帘142可通过耦合部件(并未明确地展示)紧固到支撑结构141或耦合到支撑结构141。耦合部件可将无菌帷帘142固定不动地紧固到支撑结构141。在一些实施例中，耦合部件可将无菌帷帘142耦合到支撑结构141使得支撑结构141的组件可相对于无菌帷帘142围绕由支撑结构141界定的纵向轴线“Y”旋转，同时维持由无菌帷帘142产生的无菌势垒。举例来说，耦合部件可为无菌帷帘142与支撑结构141之间的O形环或弹性密封表面。

无菌接口140的支撑结构141包含主体143、近端附接部件144a和远端附接部件144b。主体143包含外部主体145和以可旋转方式安置于其中的内部主体147。在一些实施例中，内部主体147可固定地安置于外部主体145内。外部主体145具有被配置成耦合到手术机械臂2的从其横向延伸的配合表面或连接器149。在一些实施例中，外部主体145可与手术机械臂2一体地形成。主体143的外部主体145和内部主体147可共同围绕经界定穿过连接器149的水平轴线“X”(图6B)旋转。内部主体147可相对于外部主体145围绕由支撑结构141界定的纵向轴线“Y”(图6B)旋转。

支撑结构141的近端附接部件144a具有边沿146和从其延伸的套管式轴148。边沿146适合内部主体147的对应形状近端边沿140a。近端附接部件144a的套管式轴148配置成接纳在界定于主体143中的通路150中。器械10(图2)或任何合适的手术器械在装配之后可通过套管式轴148。远端附接部件144b被配置成耦合到内部部件147的远端140b。将无菌帷帘142的近端142a固定到近端附接部件144a的边沿146且将无菌帷帘142的远端142b固定到内部主体147的远端140b，使得无菌帷帘142掩盖主体143以维持无菌接口140的无菌性。

在一些实施例中，无菌接口140可用于为安置于其中且待耦合到机械臂2的任何合适的手术装置(例如，电外科或电烙装置)提供电隔离或电介质势垒。

在一些实施例中，器械驱动单元100的壳体部分110可呈选择性地包围电动机“M”和其中的电子件的蛤壳形式。

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所附权利要求书的范围和精神内的其它修改。

Claims (19)

1.一种机器人手术系统，包括：

手术机械臂；

机电器械，被配置成以可拆卸方式耦合到所述手术机械臂且包含：

壳体部分，具有近端和远端；

具有近端和具有末端执行器的远端的轴；

器械驱动单元，包含被配置成致动所述末端执行器的至少一个电动机；和

耦合轴，界定纵向轴线且被配置成耦合在所述器械驱动单元与所述手术机械臂之间使得至少所述器械驱动单元能相对于所述手术机械臂或所述机电器械中的至少一个围绕所述耦合轴的所述纵向轴线旋转，

其中所述机器人手术系统进一步包括被配置成耦合到所述手术机械臂的支撑结构，所述支撑结构界定：

穿过所述支撑结构的通路，被配置成接纳所述机电器械；和

穿过所述支撑结构的通道，被配置成以可拆卸方式接纳所述耦合轴，

其中所述支撑结构包含能与所述耦合轴选择性地接合以使所述器械驱动单元的所述耦合轴保持在所述支撑结构的所述通道内的按钮，并且所述器械驱动单元的所述耦合轴被配置成当所述按钮从所述耦合轴脱离接合时在所述支撑结构的所述通道内平移。

2.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述器械驱动单元能相对于所述机电器械在第一状况与第二状况之间旋转，在所述第一状况中所述器械驱动单元的主体部分与所述机电器械的壳体部分对准，在所述第二状况中所述器械驱动单元的所述主体部分与所述机电器械的所述壳体部分脱离对准。

3.根据权利要求2所述的机器人手术系统，其中在所述第一状况下，所述器械驱动单元的所述主体部分防止所述机电器械在近端方向上移动，且在所述第二状况下，所述机电器械能在所述近端方向上移动。

4.根据权利要求1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以可移动方式附接到所述器械驱动单元且被配置成以可拆卸方式耦合到所述机电器械的闩锁。

5.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述机电器械进一步包含被配置成以可拆卸方式耦合到所述手术机械臂的闩锁。

6.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述耦合轴界定配置成接纳电气布线的穿过其的纵向通道。

7.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其中所述壳体部分的远端被配置成耦合到所述手术机械臂，所述机电器械的所述轴由所述壳体部分支撑，其中所述器械驱动单元进一步包含界定从所述耦合轴的所述纵向轴线偏移的中心纵向轴线的主体部分，所述主体部分具有安置于其中的所述至少一个电动机且被配置成以可操作方式耦合到所述机电器械的所述壳体部分的所述近端。

8.根据权利要求1所述的机器人手术系统，进一步包括在所述手术机械臂、所述器械驱动单元、所述机电器械或所述耦合轴中的至少两个之间延伸的传感器的菊花链。

9.一种手术组合件，包括：

支撑结构，被配置成耦合到手术机械臂，所述支撑结构界定穿过其的通路和通道；

机电器械，包含：

壳体部分，具有近端和被配置成接纳在所述支撑结构的所述通路内的远端；和

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；和

器械驱动单元，包含：

主体部分，界定中心纵向轴线且具有安置于其中的至少一个电动机，所述主体部分被配置成以可操作方式耦合到所述机电器械的所述壳体部分的所述近端以驱动所述机电器械的所述末端执行器的操作；和

耦合轴，从所述主体部分向远端延伸且界定从所述主体部分的所述中心纵向轴线偏移的纵向轴线，所述器械驱动单元的所述耦合轴被配置成以可旋转方式接纳在所述支撑结构的所述通道内使得至少所述器械驱动单元的所述主体部分能相对于所述机电器械围绕所述耦合轴的所述纵向轴线旋转，

其中所述支撑结构包含能与所述器械驱动单元的所述耦合轴选择性地接合以使所述器械驱动单元的所述耦合轴保持在所述支撑结构的所述通道内的按钮，并且所述器械驱动单元的所述耦合轴被配置成当所述按钮从所述耦合轴脱离接合时在所述支撑结构的所述通道内平移。

10.根据权利要求9所述的手术组合件，其中所述器械驱动单元能相对于所述机电器械在第一状况与第二状况之间旋转，在所述第一状况中所述器械驱动单元的所述主体部分与所述机电器械的所述壳体部分对准，在所述第二状况中所述器械驱动单元的所述主体部分与所述机电器械的所述壳体部分脱离对准。

11.根据权利要求10所述的手术组合件，其中在所述第一状况下，所述器械驱动单元的所述主体部分防止所述机电器械在近端方向上移动，且在所述第二状况下，所述机电器械能在所述近端方向上移动。

12.根据权利要求9所述的手术组合件，其中所述器械驱动单元进一步包含以可移动方式附接到所述器械驱动单元的所述主体部分且被配置成以可拆卸方式耦合到所述机电器械的所述壳体部分的闩锁。

13.根据权利要求9所述的手术组合件，其中所述机电器械进一步包含以可移动方式附接到所述机电器械的所述壳体部分且被配置成以可拆卸方式耦合到所述支撑结构的闩锁。

14.根据权利要求9所述的手术组合件，进一步包括在所述支撑结构、所述器械驱动单元或所述机电器械中的至少两个之间延伸的传感器的菊花链。

15.一种操作手术机器人系统的方法，包括：

提供手术机械臂；

提供机电器械，所述机电器械包含：

壳体部分，具有近端和被配置成耦合到所述手术机械臂的远端；和

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；

提供器械驱动单元，所述器械驱动单元包含：

主体部分，界定中心纵向轴线且具有安置于其中的至少一个电动机，所述主体部分被配置成以可操作方式耦合到所述机电器械的所述壳体部分的所述近端以驱动所述机电器械的所述末端执行器的操作；和

耦合轴，从所述主体部分向远端延伸且界定从所述主体部分的所述中心纵向轴线偏移的纵向轴线，所述器械驱动单元的所述耦合轴被配置成耦合到所述手术机械臂；且

相对于所述手术机械臂和所述机电器械围绕所述耦合轴的所述纵向轴线旋转所述器械驱动单元的所述主体部分，

其中所述机器人手术系统进一步包括被配置成耦合到所述手术机械臂的支撑结构，所述支撑结构界定：

穿过所述支撑结构的通路，被配置成接纳所述机电器械；和

穿过所述支撑结构的通道，被配置成以可拆卸方式接纳所述耦合轴，

其中所述支撑结构包含能与所述耦合轴选择性地接合以使所述器械驱动单元的所述耦合轴保持在所述支撑结构的所述通道内的按钮，并且所述器械驱动单元的所述耦合轴被配置成当所述按钮从所述耦合轴脱离接合时在所述支撑结构的所述通道内平移。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

以可操作方式将所述机电器械的所述壳体部分的所述远端耦合到所述手术机械臂；且

将所述器械驱动单元的所述主体部分与所述机电器械的所述壳体部分的所述近端邻接定位。

17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括将所述器械驱动单元的所述主体部分与所述机电器械的所述壳体部分脱离对准定位。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在将所述器械驱动单元的所述主体部分与所述机电器械的所述壳体部分脱离对准定位之后相对于所述手术机械臂和所述器械驱动单元在近端方向上移动所述机电器械。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述机电器械进一步包含以可移动方式附接到所述壳体部分且被配置成以可拆卸方式耦合到所述手术机械臂的闩锁；

所述方法进一步包括在所述近端方向上移动所述机电器械之前从所述手术机械臂拆卸所述闩锁。

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