CN108697474A - 机器人手术组件及其手术器械保持器 - Google Patents

Abstract

一种手术器械保持器包括滑架和驱动联接器。滑架构造成用于可移动地接合到手术机器人臂。驱动联接器包括外部构件和可旋转地布置在其中的第一齿轮。外部构件从滑架延伸并且限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于侧向接收手术器械。第一齿轮限定侧向槽并且在外部构件内可旋转到第一位置，在所述第一位置第一齿轮的侧向槽与外部构件的侧向槽对准，使得手术器械通过外部构件和第一齿轮的侧向槽可接收在驱动联接器内。

Description

机器人手术组件及其手术器械保持器

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月16日提交的美国临时专利申请第62/295,815号的权益和优先权，其全部公开内容通过引用合并于本文。

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括支撑手术机器人臂的控制台和安装到机器人臂的手术器械，所述手术器械具有至少一个末端执行器(例如，钳子或抓握工具)。机器人臂为手术器械提供机械动力以进行其操作和移动。每个机器人臂可以包括可操作地连接到手术器械的器械驱动单元。

手动操作的手术器械通常包括用于致动手术器械的功能的手柄组件。然而，当使用机器人手术系统时，通常不存在手柄组件来致动末端执行器的功能。因此，为了将每个独特的手术器械与机器人手术系统一起使用，器械驱动单元用于与选定的手术器械接合以驱动手术器械的操作。在机器人手术系统中，机器人臂可以用于保持手术器械。在一些机器人手术系统中，手术器械的细长轴的整个长度必须穿过机器人臂的保持器或其它特征，由此使得手术器械的移除或更换变得麻烦。

因此，需要一种机器人手术系统，其允许更高效和迅速地移除或更换手术器械。

此外，需要一种具有改善和增加的可用性的机器人手术系统。

发明内容

根据本公开的方面，提供了一种手术器械保持器，其包括滑架和驱动联接器。所述滑架构造成用于与手术机器人臂可移动地接合。所述驱动联接器包括从所述滑架延伸的外部构件和可旋转地布置在所述外部构件内的第一齿轮。所述外部构件在其中限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于侧向接收手术器械。所述第一齿轮在其中限定侧向槽并且在所述外部构件内可旋转到第一位置，在所述第一位置所述第一齿轮的侧向槽与所述外部构件的侧向槽对准，使得手术器械通过所述外部构件和所述第一齿轮的侧向槽可接收在所述驱动联接器内。所述第二齿轮与所述第一齿轮可操作地联接，并且构造成由器械驱动单元驱动地旋转以实现所述第一齿轮相对于所述外部构件的旋转。

在一些实施例中，所述驱动联接器还可以包括一对齿轮，所述一对齿轮彼此间隔并且与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合接合以将旋转运动从所述第二齿轮传递到所述第一齿轮。所述第一齿轮的侧向槽具有宽度，并且所述一对齿轮可以彼此间隔大于所述第一齿轮的侧向槽的宽度的距离。

可以预期，所述第一齿轮可以为环形并且具有从其周边延伸的多个齿。

可以设想，所述驱动联接器还可以包括可旋转地布置在所述外部构件内的内部构件。所述内部构件具有不可旋转地布置在其中的所述第一齿轮。所述内部构件可以在其中限定埋头孔，所述埋头孔构造成用于在其中接收手术器械。所述埋头孔可以与所述第一齿轮的侧向槽连通。所述埋头孔可以包括第一腔和与所述第一腔连通的第二腔。所述第一腔可以构造成用于不可旋转地接收手术器械的壳体。所述第二腔可以构造成用于接收所述手术器械的轴。

在本公开的一些方面，所述第一齿轮可以具有延伸通过其中的通道，所述通道与所述第一齿轮的侧向槽连通。所述通道可以构造成用于在其中接收手术器械。

在一些实施例中，所述内部构件还可以包括支撑在所述外部构件的上表面上的上板，和支撑在所述外部构件的下表面上的下板。所述手术器械保持器还可以包括轴承，所述轴承布置在所述内部构件的上板和所述外部构件的上表面之间，以及所述内部构件的下板和所述外部构件的下表面之间。

可以预期，所述滑架可以限定纵向轨道，所述纵向轨道构造成用于可滑动地接收器械驱动单元。

在本公开的另一方面，提供了一种与手术机器人臂一起使用的手术组件。所述手术组件包括手术器械，器械驱动单元和手术器械保持器。所述手术器械包括壳体，从所述壳体朝远侧延伸的轴，以及从所述轴朝远侧延伸的末端执行器。所述器械驱动单元构造成用于驱动所述手术器械的末端执行器的致动。所述手术器械保持器包括滑架和驱动联接器。所述滑架具有构造成用于与手术机器人臂可移动地接合的第一侧，和构造成用于与所述器械驱动单元接合的第二侧。所述驱动联接器包括从所述滑架延伸的外部构件，和可旋转地布置在所述外部构件内的第一齿轮。所述外部构件在其中限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于侧向接收所述手术器械的轴。所述第一齿轮在其中限定侧向槽并且在所述外部构件内可旋转到第一位置，在所述第一位置所述第一齿轮的侧向槽与所述外部构件的侧向槽对准，使得所述手术器械通过所述外部构件和所述第一齿轮的侧向槽可接收在所述驱动联接器内。第二齿轮可操作地联接到所述第一齿轮并且构造成驱动地联接到所述器械驱动单元，使得所述器械驱动单元的致动使所述第二齿轮旋转以实现所述第一齿轮相对于所述外部构件的旋转。

在一些实施例中，所述驱动联接器还可以包括一对齿轮，所述一对齿轮彼此间隔并且与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合接合以将旋转运动从所述第二齿轮传递到所述第一齿轮。所述手术器械保持器还可以包括轴，所述轴具有构造成驱动地联接到所述器械驱动单元的第一端部，和不可旋转地连接到所述第二齿轮的第二端部。

可以设想，所述驱动联接器还可以包括可旋转地布置在所述外部构件内的内部构件。所述内部构件具有不可旋转地布置在其中的所述第一齿轮。所述内部构件可以在其中限定埋头孔，所述埋头孔构造成用于在其中接收所述手术器械。所述埋头孔可以与所述内部构件的侧向槽连通。所述埋头孔可以包括第一腔和与所述第一腔连通的第二腔。所述第一腔可以构造成用于不可旋转地接收所述手术器械的壳体。所述第二腔可以构造成用于接收所述手术器械的轴。

在本公开的一些方面，所述第一齿轮可以具有延伸通过其中的通道，所述通道与所述第一齿轮的侧向槽连通。所述通道可以构造成用于在其中接收所述手术器械的轴。

在本公开的另一方面，提供了手术器械保持器的另一实施例，其包括滑架和驱动联接器。所述滑架构造成用于可移动地接合到手术机器人臂。所述驱动联接器包括外部构件，环形构件，第一带轮和第二带轮，以及带。所述外部构件从所述滑架延伸并且在其中限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于手术器械的侧向通过。所述环形构件在其中限定侧向槽并且在所述外部构件内可旋转到第一位置。在所述第一位置，所述环形构件的侧向槽与所述外部构件的侧向槽对准，使得手术器械通过所述外部构件和所述环形构件的侧向槽可接收在所述驱动联接器内。所述第一带轮和所述第二带轮彼此间隔并且邻近所述环形构件布置。所述带围绕所述第一带轮和所述第二带轮布置并且与所述环形构件接合。所述第一带轮和/或所述第二带轮构造成驱动地旋转以使所述带旋转以实现所述环形构件相对于所述外部构件的旋转。

下面参考附图更详细地描述本公开的示例性实施例的进一步细节和方面。

如本文所使用的，术语平行和垂直应当理解为包括与真实平行和真实垂直相差约+或-10度的大致平行和大致垂直的相对构造。

附图说明

本文参考附图描述了本公开的实施例，其中：

图1是包括根据本公开的机器人手术组件的机器人手术系统的示意图；

图2是图1的手术组件的透视图，其中部件被分离；

图3是图2的手术组件的侧视图；

图4是图2的手术组件的手术器械保持器的透视图；

图5是沿着图4中的线5-5截取的手术器械保持器的横截面图；

图6是图4的手术器械保持器的驱动联接器的俯视图，其中部件被移除，示出了第一齿轮的侧向槽与手术器械保持器的外部构件的侧向槽对准；

图7是构造成包含到图4的手术器械保持器中的带轮系统的俯视图；

图8是构造成包含到图4的手术器械保持器中的带轮系统的另一实施例的俯视图；以及

图9是构造成包含到图4的手术器械保持器中的带轮系统的又一实施例。

具体实施方式

参考附图详细描述了包括器械驱动单元，手术器械和手术器械保持器的当前公开的手术组件及其方法的实施例，其中在几个视图的每一个中相同的附图标记表示相同或相应的元件。如本文所使用的，术语“远侧”是指手术器械保持器，手术器械和/或器械驱动单元的更靠近患者的部分，而术语“近侧”是指手术器械保持器，手术器械和/或器械驱动单元的更远离患者的部分。

初始参考图1，手术系统(例如机器人手术系统1)大体上包括具有机器人手术组件100的多个手术机器人臂2、3，所述机器人手术组件包括可移除地附接到手术机器人臂2、3的滑轨40的机电手术器械200；控制装置4；以及与控制装置4联接的操作控制台5。

操作控制台5包括显示装置6，其特别设置为显示三维图像；和手动输入装置7、8，借助于所述手动输入装置，人(未示出)，例如外科医生，能够在第一操作模下远程操纵机器人臂2、3，这基本上是本领域技术人员已知的。机器人臂2、3的每一个可以由通过接头连接的多个构件组成。机器人臂2、3可以由连接到控制装置4的电驱动器(未示出)驱动。控制装置4(例如，计算机)设置为特别借助于计算机程序以这样的方式启动驱动器，使得机器人臂2、3，附接的机器人手术组件100以及因此机电手术器械200(包括机电末端执行器210(图2))根据通过手动输入装置7、8限定的移动执行期望的移动。控制装置4也可以以这样的方式设置，使得它调节机器人臂2、3和/或驱动器的移动。

机器人手术系统1构造成用于躺在手术台“ST”上的患者“P”以借助于手术器械(例如，机电手术器械200)以微创方式进行治疗。机器人手术系统1也可以包括两个以上的机器人臂2、3，附加的机器人臂类似地连接到控制装置4并且借助于操作控制台5可远程操纵。手术器械，例如机电手术器械200(包括机电末端执行器210(图2))，也可以附接到附加的机器人臂。

控制装置4可以控制多个电机，例如电机(电机1...n)，每个电机构造成驱动机器人臂2、3在多个方向上的移动。此外，控制装置4可以控制机器人手术组件100的器械驱动单元110的多个电机(未示出)，其驱动机电手术器械200的末端执行器210(图2)的各种操作，和旋转电机，例如，罐式电机112(图2)，其构造成驱动机电手术器械200沿其纵向轴线“X”(图2)的相对旋转，如下面将详细描述。在实施例中，器械驱动单元110的每个电机可以构造成致动驱动杆/线缆或杠杆臂以实现机电手术器械200的机电末端执行器212的操作和/或移动。

对于机器人手术系统的构造和操作的详细讨论，可以参考2011年11月3日提交的、名称为“医疗工作站(Medical Workstation)”的美国专利申请公告第2012/0116416号，其全部内容其通过引用并入本文。

参考图1和2，机器人手术系统1包括与机器人臂2或3联接或联接至机器人臂2或3的机器人手术组件100。机器人手术组件100包括器械驱动单元110，手术器械保持器120和机电手术器械200。器械驱动单元110将动力和致动力从其电机传递到机电手术器械200的从动构件以最终驱动机电手术器械200的末端执行器212的部件的移动，例如，刀片(未示出)的移动和/或末端执行器212的钳口构件的闭合和打开，钉合器的致动或击发，和/或电外科基于能量的器械的启动或击发等。器械驱动单元110还构造成通过器械驱动单元110的电机112(例如，第五轴线旋转电机)使机电手术器械200绕其纵向轴线“X”旋转。

现在转向图2-6，手术组件的手术器械保持器120包括后构件或滑架122和从滑架122的端部122b垂直延伸的驱动联接器140。在一些实施例中，驱动联接器140可以相对于滑架122以各种角度并且从滑架122的各种部分延伸。滑架122具有第一侧126a和与第一侧126a相对的第二侧126b。滑架122的第一侧126a可以可拆卸地连接到滑动件50，所述滑动件可滑动地可安装到机器人臂2的导轨40。替代地，滑架122的第一侧126a可以永久地安装有范围/位移限制。滑架122的第二侧126b限定构造成用于可滑动地接收器械驱动单元110的纵向轨道128。滑架122可以支撑或容纳电机(未示出)，所述电机从控制装置4接收控制和动力以选择性地沿着纵向轨道128移动器械驱动单元110。滑架122具有纵向延伸通过其中的可旋转轴130(图5)，所述可旋转轴用于将器械驱动单元110的第五电机112与驱动联接器140中的多个相互关联的齿轮132、170a、170b、164(图6)互连以实现手术器械200围绕其纵向轴线“X”的旋转，如下面将更详细地描述。替代地，旋转电机112可以机械地联接到驱动联接器140中的齿轮132、170a或170b中的一个。

参考图2和3，手术器械保持器120的驱动联接器140构造成接收和保持手术器械200并且实现手术器械200围绕其纵向轴线“X”的旋转，如下面将详细描述。驱动联接器140大体上包括C形外部构件142和可旋转地布置在外部构件142内的内部构件144。在一些实施例中，外部构件142可以具有用于位置锁定的特征并且可以呈现各种形状，例如，V形，钩形或不对称形状。外部构件142包括一对臂，每个臂具有弓形构造。每个臂包括固定地接合到滑架122的端部122b的第一端部142a和第二自由端部142b。臂的第二端部142b彼此间隔以限定外部构件142的侧向槽146，所述侧向槽构造成用于侧向接收手术器械200的轴202。因而，通过在垂直于其纵向轴线“X”的方向上移动手术器械200并通过外部构件142的侧向槽146，手术器械200可以定位在手术器械120的驱动联接器140内。

参考图4和5，手术器械保持器120的驱动联接器140的内部构件144构造成保持手术器械200并使手术器械200随其旋转。内部构件144包括内部壳体148以及固定到内部壳体148的相对侧的上板150a和下板150b。上板150a和下板150b均具有C形构造并且相应地支撑或抵靠在外部构件142的上表面154a和下表面154b上。内部构件144的板150a、150b将内部构件144的内部壳体148保持在外部构件142内，同时允许内部构件144相对于外部构件142旋转。多个轴承156，例如，在中间具有分裂的分裂衬套或循环球轴承布置在内部构件144的上板150a和外部构件142的上表面154a之间，以及内部构件144的下板150b和外部构件142的下表面154b之间，以便于内部构件144相对于外部构件142旋转。

在一些实施例中，上和下轴承轴颈或座圈(未示出)可以包含到内部构件144中以轴向地和径向地支撑内部构件144，并且其可以由金属，陶瓷或塑料的任何组合制成。

内部构件144的内部壳体148在其中限定侧向槽158，所述侧向槽用于手术器械200的轴202的侧向通过其中。内部构件144的侧向槽158具有与外部构件142的侧向槽146相同或大致相同的尺寸(例如，宽度)。因而，内部构件144可以相对于外部构件142旋转到内部构件144的侧向槽158和外部构件142的侧向槽146对准的位置。当侧向槽146、158对准时，手术器械200可以侧向装载到手术器械保持器120中或从手术器械保持器120侧向卸载。

具体参考图5，内部构件144的内部壳体148进一步在其中限定埋头孔160，所述埋头孔构造成用于在其中接收手术器械200的壳体204。埋头孔160包括第一腔160a和与第一腔160a连通的第二腔160b。当手术器械200布置在手术器械保持器120的驱动联接器140内时，限定埋头孔160的第一腔160a的内部壳体148的底部内部表面162构造成在其上支撑或安置手术器械200的壳体204。埋头孔160的第一腔160a具有与手术器械200的壳体204的非圆形外部构造或轮廓对应的非圆形构造或轮廓(例如，方形或D形)。在一些实施例中，埋头孔160的第一腔160a可以是具有锁定的圆形，或可以是不对称的。在一些实施例中，内部构件144的埋头孔160的深度可以是低的，从而最小化手术器械200的装载和卸载所需的轴向位移。

在将手术器械200的壳体204安置在埋头孔160的第一腔160a内时，内部构件144的旋转导致手术器械200的旋转，原因是手术器械200的壳体204不可旋转地被捕获在埋头孔160的第一腔160a内。在一些实施例中，手术器械200的壳体204和埋头孔160的第一腔160a可以为圆形，并且手术器械200的壳体204可以经由摩擦配合接合或其它各种接合不可旋转地布置在第一腔160a内。

埋头孔160的第二腔160b比第一腔160a窄，并且构造成用于接收手术器械200的轴202。埋头孔160的第二腔160b与内部构件144的侧向槽158连通，使得手术器械200的轴202可以通过穿过内部构件144的内部壳体148的侧向槽158而被侧向地接收在埋头孔160的第二腔160b内。

在一些实施例中，驱动内部构件144的旋转的电机可以是内部构件144本地的，或者它可以使用驱动轴，挠性轴或带进行移位。在一些实施例中，驱动内部构件144的旋转的电机可以包含机械或电制动器或高后驱动机构，如蜗杆驱动器，用于期望的后驱动扭矩或位置锁定以便用于关键操作模式。

参考图4-6，驱动联接器140的内部构件144还包括嵌入内部构件144的内部壳体148内(即，不可旋转地接合)的第一齿轮164，使得内部构件144的内部壳体148与内部构件144的第一齿轮164一起旋转。第一齿轮164具有环形形状，并且多个齿轮齿166从其周边径向延伸。第一齿轮164在其中限定侧向槽168，所述侧向槽与内部构件144的侧向槽158固定对准。第一齿轮164还限定延伸通过其中的中心通道169，例如圆形通道，其与第一齿轮164的侧向槽168连通。在将手术器械200安置在驱动联接器140的内部构件144内时，手术器械200的轴202延伸通过第一齿轮164的通道169。第一齿轮164与滑架122的轴130可操作地关联，所述轴由旋转电机112驱动，使得轴130的旋转使第一齿轮164旋转以使内部构件144相对于外部构件142旋转，如下面将更详细地描述。

具体参考图6，手术器械保持器120的驱动联接器140还包括一对齿轮170a、170b，例如正齿轮，其邻近滑架122的第二端部122b布置(图4)。两个齿轮170a、170b与第一齿轮164的齿166啮合接合以将旋转运动从轴130的第二齿轮132传递到第一齿轮164。齿轮170a、170b彼此间隔大于第一齿轮164的侧向槽168的宽度的距离。具体地，齿轮170a、170b与第一齿轮164的接合点彼此间隔的距离大于第一齿轮164的侧向槽168沿着第一齿轮164的外径向边缘的弓形距离或长度。以该方式，当第一齿轮164在外部构件142内旋转到第一齿轮164的侧向槽168与齿轮170a、170b中的一个径向对准的位置，或相对于齿轮170a、170b的任何位置时，齿轮170a、170b中的至少一个将与第一齿轮164接触，使得从齿轮170a、170b到第一齿轮164的旋转运动的传递将不被中断。

在一些实施例中，驱动联接器140的齿轮132、170a、170b、164或本文公开的任何齿轮可以是正齿轮，锥齿轮或斜齿轮，并且可以包含螺旋或盘旋轮廓以最小化噪声和间隙。

在一些实施例中，代替具有一对齿轮170a、170b，驱动联接器140可以构造成使得轴130的第二齿轮132可以与第一齿轮164直接啮合接合。在该实施例中，轴130的第二齿轮132具有直径，由此第二齿轮132的弧长跨越第一齿轮164的侧向槽168的宽度，使得第二齿轮132始终保持与第一齿轮164的至少一个齿接触，而与第一齿轮164相对于第二齿轮132的位置无关。

在一些实施例中，齿轮164或内部构件144的任何合适的部件可以包含编码器，磁体，制造的含铁光学靶，其可以由滑动件50的对应传感器元件(未示出)读取。在一些实施例中，齿轮164或内部构件144的任何合适的部件可以包含控制和/或固件。当机器人手术组件100处于初始化模式或器械更换模式时，控制和/或固件可以移动齿轮164或内部构件144的任何部件以将齿轮164的侧向槽168和/或内部构件144的侧向槽158定位成与外部构件142的侧向槽146不对准或垂直。

如上面关于图5简述，手术器械保持器120具有轴130，所述轴纵向延伸通过滑架122以可操作地互连第五电机112或器械驱动单元110的附加电机和手术器械保持器120的驱动联接器140的第一齿轮164。手术器械保持器120的轴130具有构造成可操作地连接到器械驱动单元110的电机112的第一端部130a，和具有不可旋转地布置在其周围的第二齿轮132的第二端部130b。因而，器械驱动单元110的电机112的致动实现轴130和第二齿轮132随其旋转。第二齿轮132的旋转使齿轮170a、170b旋转，这又使第一齿轮164相对于驱动联接器140的外部构件142并在其内旋转。

在一些实施例中，手术器械保持器120的轴130可以包含编码器或旋转位置传感器，其构造成感测第一齿轮164的侧向槽168的旋转位置。在一些实施例中，编码器可以布置在手术器械保持器120的任何合适的位置。编码器是可读的，从而对准内部构件144的第一齿轮164以用于任何期望的应用并确认功能。在一些实施例中，手术器械保持器120的轴130或手术器械保持器120的任何合适的部件可以包含齿轮头(未示出)以向齿轮164提供附加的扭矩或后驱动负荷。在操作中，在手术程序之前或期间，手术器械200可以联接到机器人臂2。特别地，器械驱动单元110可以手动地或通过致动手术器械保持器120的滑架122内的电机而远离驱动联接器140移动到朝向滑架122的第一端部122a的位置，如图2中所示。器械驱动单元110的电机112被致动以驱动手术器械保持器120的轴130的旋转。轴130的旋转实现第二齿轮132的旋转，所述第二齿轮不可旋转地附接到轴130的第二端部130b。与齿轮170a、170b啮合接合的第二齿轮132的旋转使齿轮170a、170b旋转。齿轮170a、170b的旋转使驱动联接器140的第一齿轮164相对于外部构件142并在其内旋转。器械驱动单元110的电机112的致动继续直到内部构件144的侧向槽158以及因此第一齿轮164的侧向槽168与外部构件142的侧向槽146对准以为手术器械200的轴202提供通过的路径。

在器械驱动单元110与手术器械保持器120的驱动联接器140间隔并且驱动联接器140的侧向槽146、168、158彼此对准的情况下，手术器械200在侧向方向上(如图2中的箭头“A”所示)朝着手术器械保持器120移动以使手术器械200的轴202穿过侧向槽146、158并进入驱动联接器140的内部构件144的第二腔160b。手术器械200的壳体204然后可以安置在驱动联接器140的内部构件144的第一腔160a内以相对于手术器械保持器120不可旋转地布置手术器械200。器械驱动单元110然后可以朝着手术器械200的壳体204平移以将器械驱动单元110的驱动联接器或套筒(未示出)与手术器械200的壳体204的对应从动联接器或套筒(未示出)可操作地联接，并且将器械驱动单元110的(一个或多个)电机112与手术器械200可操作地联接。

在手术器械200布置在手术器械保持器120内并且可操作地连接到器械驱动单元110的情况下，器械驱动单元110的电机112的致动将使手术器械保持器120的轴130旋转以旋转第二齿轮132。第二齿轮132的旋转经由齿轮170a、170b导致第一齿轮164的旋转。当第一齿轮164旋转时，驱动联接器140的内部构件144随其旋转并相对于外部构件142旋转以实现手术器械200围绕其纵向轴线“X”和相对于手术器械保持器120的旋转。因而，当手术器械200保持在手术器械保持器120内时，可以选择性地调节手术器械200的末端执行器210的旋转位置。

此外，通过使齿轮170a、170b中的一个始终与第一齿轮164接触或接合，当第一齿轮164旋转并且第一齿轮164的侧向槽168与齿轮170a径向对准时，齿轮170b可以继续独立地驱动和旋转第一齿轮164。类似地，当第一齿轮164的侧向槽168与齿轮170b径向对准时，齿轮170a可以继续独立地驱动和旋转第一齿轮164。以该方式，第一齿轮164(包括侧向槽168)可以根据需要旋转超过360度以使手术器械200围绕其纵向轴线“X”旋转。

为了从手术器械保持器120卸载或移除手术器械200，器械驱动单元110的电机112被致动以使内部构件144(包括第一齿轮164)相对于外部构件142旋转，直到驱动联接器140的侧向槽146、168、158对准。器械驱动单元110然后可以远离手术器械200的壳体204平移以将手术器械200与器械驱动单元110断开。在侧向槽146、168、158彼此对准并且器械驱动单元110从手术器械200断开的情况下，通过侧向移动通过侧向槽146、168、158并且从手术器械保持器120的驱动联接器140移出，手术器械200可以从手术器械保持器120移除。

在器械驱动单元110的电源中断的某些情况下，可以通过手动移动器械驱动单元110远离手术器械200的壳体204来移除手术器械200，并且可以手动旋转手术器械200直到驱动联接器140的侧向槽146、168、158彼此对准。在手动对准侧向槽146、168、158时，手术器械200可以通过侧向移动通过侧向槽146、168、158并且从手术器械保持器120的驱动联接器140移出而从手术器械保持器120移除。

在一些实施例中，内部构件144或其任何部件可以通过高压灭菌器，使用环氧乙烷(ETO)工艺，使用过氧化物，使用γ辐射或无菌地覆盖有灭菌的上盖和下盖来灭菌。内部构件144可以由各种金属制成，例如，钢，铝，和/或镁合金，并且可以包含镀层或涂层以延长可清洁性和磨损。内部构件144可以由各种塑料，聚合物和/或陶瓷制成，并且可以包括牵伸和/或弹性体干涉特征以在装载时使游隙和移动最小化。

参考图7，提供了驱动联接器240的另一实施例，类似于上面参考图6描述的驱动联接器140。驱动联接器240与驱动联接器140的区别在于用带轮系统替换驱动联接器140的齿轮164、170a、170b、132，如下所述。驱动联接器240的带轮系统包括环形构件或杯状件264，驱动带轮270a，惰轮270b和带232。当手术器械200接收在其中时，杯状件264构造成在其中接收手术器械200(图2)并且将其旋转运动传递到手术器械200。杯状件264在其中限定侧向槽或狭缝266，其构造成用于手术器械200的轴202的侧向通过。

在一些实施例中，杯状件264可以用作驱动联接器140(图5)的齿轮164的替代物，并且可以包含到内部构件144(图5)的内部壳体148中或嵌入其内。在另一实施例中，杯状件264可以用作内部构件144(图5)的内部壳体148的替代物，并且呈现与内部构件144的内部壳体148类似的形状。

驱动带轮270a构造成不可旋转地联接到手术器械保持器120的轴130(图5)，使得轴130的旋转经由器械驱动单元110的电机112的致动使驱动带轮270a旋转。惰轮270b与驱动带轮270a间隔例如等于或大致等于杯状件264的直径的距离。带轮系统的带232具有围绕驱动带轮270a和惰轮270b包裹的内表面232a，以及与杯状件264的外表面268摩擦接合的外表面232b。因而，驱动带轮270a的旋转使驱动带232围绕带轮270a、270b旋转以实现杯状件264的旋转。

参考图8，驱动联接器240可以包括布置在与驱动带轮270a和第一惰轮270b等距的位置处的第二惰轮270c。第二惰轮270c接合到带232的外表面232b以增加带232中的张力。在一些实施例中，第二惰轮270c可以通过可操作地联接到手术器械保持器120的驱动轴(未示出)而用作附加的驱动带轮以将扭矩增加到带轮系统。

参考图9，代替第二惰轮270c布置在带232的外部，惰轮270c可以布置在带232内并且与带232的内表面232a接合以增加带232中的张力。

图7-9的带轮系统降低了噪音，减少了间隙，并且为电机驱动机构的放置提供了更低的轮廓或最小的形状因数。

在一些实施例中，器械驱动单元110或其任何合适的部件可以包括在其驱动器内的位置传感器和/或编码器，其构造成使器械驱动单元110与齿轮164或内部构件144的任何合适的部件自动对准和锁定。在一些实施例中，器械驱动单元110可以安装到滑动件50上，其具有用于器械更换或用于不同高度或长度的器械壳体的位置。器械驱动单元110也可以包含附加的枢轴安装件(未示出)，或者可以存在单独的可移除装置(未示出)，其被装载到手术器械200的顶部上或提供轴向装载通路。器械驱动单元110可以通过高压灭菌器，使用环氧乙烷(ETO)工艺，使用过氧化物，使用γ辐射或者无菌地放置在无菌壳体盖中或者在具有无菌接口板的无菌盖布下进行灭菌。器械驱动单元110可以用外部电缆或内部连接器接口供电。

应当理解，可以对本文公开的实施例进行各种修改。所以，以上描述不应当被解释为限制，而仅仅作为各种实施例的示例。本领域技术人员将设想在附带权利要求的范围和精神内的其它修改。

Claims (23)

1.一种手术器械保持器，其包括：

滑架，所述滑架构造成用于与手术机器人臂可移动地接合；以及

驱动联接器，所述驱动联接器包括：

从所述滑架延伸的外部构件，所述外部构件在其中限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于侧向接收手术器械；

第一齿轮，所述第一齿轮在其中限定侧向槽并且在所述外部构件内可旋转到第一位置，在所述第一位置所述第一齿轮的侧向槽与所述外部构件的侧向槽对准，使得手术器械通过所述外部构件和所述第一齿轮的侧向槽可接收在所述驱动联接器内；以及

第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮可操作地联接，并且构造成由器械驱动单元驱动地旋转以实现所述第一齿轮相对于所述外部构件的旋转。

2.根据权利要求1所述的手术器械保持器，其中所述驱动联接器还包括一对齿轮，所述一对齿轮彼此间隔并且与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合接合以将旋转运动从所述第二齿轮传递到所述第一齿轮。

3.根据权利要求2所述的手术器械保持器，其中所述第一齿轮的侧向槽具有宽度，并且其中所述一对齿轮彼此间隔大于所述第一齿轮的侧向槽的宽度的距离。

4.根据权利要求1所述的手术器械保持器，其中所述第一齿轮为环形并且具有从其周边延伸的多个齿。

5.根据权利要求1所述的手术器械保持器，其中所述驱动联接器还包括可旋转地布置在所述外部构件内的内部构件，所述内部构件具有不可旋转地布置在其中的所述第一齿轮。

6.根据权利要求5所述的手术器械保持器，其中所述内部构件在其中限定埋头孔，所述埋头孔构造成用于在其中接收手术器械，所述埋头孔与所述第一齿轮的侧向槽连通。

7.根据权利要求6所述的手术器械保持器，其中所述埋头孔包括：

第一腔，所述第一腔构造成用于不可旋转地接收手术器械的壳体；以及

第二腔，所述第二腔与所述第一腔连通并且构造成用于接收所述手术器械的轴。

8.根据权利要求5所述的手术器械保持器，其中所述内部构件还包括：

支撑在所述外部构件的上表面上的上板；以及

支撑在所述外部构件的下表面上的下板。

9.根据权利要求8所述的手术器械保持器，其还包括轴承，所述轴承布置在所述内部构件的上板和所述外部构件的上表面之间，以及所述内部构件的下板和所述外部构件的下表面之间。

10.根据权利要求1所述的手术器械保持器，其中所述第一齿轮具有延伸通过其中的通道，所述通道与所述第一齿轮的侧向槽连通，所述通道构造成用于在其中接收手术器械。

11.根据权利要求1所述的手术器械保持器，其中所述滑架限定纵向轨道，所述纵向轨道构造成用于可滑动地接收器械驱动单元。

12.一种与手术机器人臂一起使用的手术组件，其包括：

手术器械，所述手术器械包括：

壳体；

从所述壳体朝远侧延伸的轴；以及

从所述轴朝远侧延伸的末端执行器；

器械驱动单元，所述器械驱动单元构造成用于驱动所述手术器械的末端执行器的致动；以及

手术器械保持器，所述手术器械保持器包括：

滑架，所述滑架具有构造成用于与手术机器人臂可移动地接合的第一侧，和构造成用于与所述器械驱动单元接合的第二侧；以及

驱动联接器，所述驱动联接器包括：

从所述滑架延伸的外部构件，所述外部构件在其中限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于侧向接收所述手术器械的轴；

第一齿轮，所述第一齿轮在其中限定侧向槽并且在所述外部构件内可旋转到第一位置，在所述第一位置所述第一齿轮的侧向槽与所述外部构件的侧向槽对准，使得所述手术器械通过所述外部构件和所述第一齿轮的侧向槽可接收在所述驱动联接器内；以及

第二齿轮，所述第二齿轮可操作地联接到所述第一齿轮并且构造成驱动地联接到所述器械驱动单元，使得所述器械驱动单元的致动使所述第二齿轮旋转以实现所述第一齿轮相对于所述外部构件的旋转。

13.根据权利要求12所述的手术组件，其中所述手术器械保持器还包括：

一对齿轮，所述一对齿轮彼此间隔并且与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合接合以将旋转运动从所述第二齿轮传递到所述第一齿轮；以及

轴，所述轴具有构造成驱动地联接到所述器械驱动单元的第一端部，和不可旋转地连接到所述第二齿轮的第二端部。

14.根据权利要求13所述的手术组件，其中所述第一齿轮的侧向槽具有宽度，并且其中所述一对齿轮彼此间隔大于所述第一齿轮的侧向槽的宽度的距离。

15.根据权利要求12所述的手术组件，其中所述第一齿轮为环形并且具有从其周边延伸的多个齿。

16.根据权利要求12所述的手术组件，其中所述驱动联接器还包括可旋转地布置在所述外部构件内的内部构件，所述内部构件具有不可旋转地布置在其中的所述第一齿轮。

17.根据权利要求16所述的手术组件，其中所述内部构件在其中限定埋头孔，所述埋头孔构造成用于在其中接收所述手术器械，所述埋头孔与所述第一齿轮的侧向槽连通。

18.根据权利要求17所述的手术组件，其中所述埋头孔包括：

第一腔，所述第一腔构造成用于不可旋转地接收所述手术器械的壳体；以及

第二腔，所述第二腔与所述第一腔连通并且构造成用于接收所述手术器械的轴。

19.根据权利要求16所述的手术组件，其中所述内部构件还包括：

支撑在所述外部构件的上表面上的上板；以及

支撑在所述外部构件的下表面上的下板。

20.根据权利要求19所述的手术组件，其还包括轴承，所述轴承布置在所述内部构件的上板和所述外部构件的上表面之间，以及所述内部构件的下板和所述外部构件的下表面之间。

21.根据权利要求12所述的手术组件，其中所述第一齿轮具有延伸通过其中的通道，所述通道与所述第一齿轮的侧向槽连通，所述通道构造成用于在其中接收所述手术器械的轴。

22.根据权利要求12所述的手术组件，其中所述滑架限定纵向轨道，所述纵向轨道构造成用于可滑动地接收所述器械驱动单元。

23.一种手术器械保持器，其包括：

滑架，所述滑架构造成用于可移动地接合到手术机器人臂；以及

驱动联接器，所述驱动联接器包括：

从所述滑架延伸的外部构件，所述外部构件在其中限定侧向槽，所述侧向槽构造成用于手术器械的侧向通过；

环形构件，所述环形构件在其中限定侧向槽并且在所述外部构件内可旋转到第一位置，在所述第一位置所述环形构件的侧向槽与所述外部构件的侧向槽对准，使得手术器械通过所述外部构件和所述环形构件的侧向槽可接收在所述驱动联接器内；

第一带轮和第二带轮，所述第一带轮和所述第二带轮彼此间隔并且邻近所述环形构件布置；以及

带，所述带围绕所述第一带轮和所述第二带轮布置并且与所述环形构件接合，其中所述第一带轮或所述第二带轮中的至少一个构造成驱动地旋转以使所述带旋转以实现所述环形构件相对于所述外部构件的旋转。