CN109069212A - 用于驱动细长柔性医疗构件的可机器人化模块、医用机器人以及包括这种模块的系统 - Google Patents

Abstract

模块包括：底座(31)，第一驱动件(28a)，第二驱动件(28b)。安装第二驱动件(28b)，使之能够相对于第一驱动件(28a)在第一结构和第二结构之间按照与围绕着第二轴线(29b)旋转不同的自由度而移动。运动传动系统(35)将驱动电机(34)所产生的驱动运动传递到第二驱动件(28b)，使得第二驱动件(28b)在第一结构和第二结构之间围绕着第二轴线(29b)而旋转。

Description

用于驱动细长柔性医疗构件的可机器人化模块、医用机器人 以及包括这种模块的系统

技术领域

本发明涉及用于驱动细长柔性医疗构件的可机器人化模块。

背景技术

将导管或导引装置手动插入患者体内是相对常规的外科手术。但是，由于该手术过程是通过X射线来监测的，如果负责该手术的外科医生对许多患者进行这样的手术，则暴露于大剂量的辐射。

为了降低外科医生的风险，希望将这种插入实现机器人化。这类机器人化都很复杂，因为要抓住导管是很困难的。导管呈光滑状且必须保持无菌状态。尽管存在着这些困难，但这种机器人系统的可靠性仍是其被医疗界所接受的决定因素。

最近，US7,927,310提出了一种驱动系统，所述系统负责导管的平移和旋转。将导管保持在相对于底座可旋转以便驱动旋转的板上。板本身包括平移驱动机构。此外，还可使用保持在框架上的远程电机以及把运动传递到导管的系统。实际上，出于功率路由、影响区域和无菌性的原因，最好没有嵌入式电机。

虽然这种配置是完全令人满意的，但仍希望进一步促进其被医务人员所使用。决定因素是快速启动和关闭。快速、简单和本能的启动使员工能够避免导管在机器人中的不当放置及其后续问题。快速关闭是医务人员在手术过程中根据需要进行人工干预所必需的。

发明内容

尤其是，本发明涉及用于驱动细长柔性医疗构件的可机器人化模块。模块包括底座。

模块包括第一驱动件，用于界定第一轴线并且包括围绕着第一轴线的第一外周驱动面，安装第一驱动件，使之相对于底座围绕着第一轴线而旋转，并且包括连接着驱动电机的构件，适用于使第一驱动件围绕着第一轴线而旋转。

模块包括第二驱动件，用于界定平行于第一轴线的第二轴线并且包括围绕着第二轴线的第二外周驱动面，安装第二驱动件，使之相对于底座围绕着第二轴线而旋转。

安装第二驱动件，使之能够相对于第一驱动件在以下两个结构之间按照与围绕着第二轴线旋转不同的自由度而移动，所述两个结构为：

-第一结构，其中，第一外周驱动面和第二外周驱动面彼此相互面对且在两者之间留有第一间距，以及，

-第二结构，其中，第一外周驱动面和第二外周驱动面彼此相互面对且在两者之间留有大于第一间距的第二间距。

模块包括用户可操作的伺服系统，用于使第二驱动件从第一结构和第二结构之中至少一个结构移动到第一结构和第二结构之中另一个结构。

US2012/179,167描述了具有上述特征的可机器人化模块。

根据本发明，模块包括运动传动系统，运动传动系统用于将驱动电机产生的驱动运动传递到第二驱动件，以便使第二驱动件处于第一结构和第二结构之间的至少任何一个结构围绕着第二轴线而旋转。

通过这些特征，可以非常简单地使导管与可机器人化模块相接合或者使其相分离，与此同时，降低了由于如此接合/分离操作所导致的机器人不起作用的风险。

在本发明的优选实施例中，有可能采用以下设置中的一项或多项：

-运动传动系统按自由结构进行操作；

-运动传动系统包括：

.第一齿轮，与第一驱动件同轴并构成运动传动系统的输入件，

.中间齿轮，具有中间齿轮轴线且其平行并偏离第一轴线，中间齿轮至少能在第一结构和第二结构之间的任何结构处啮合第一齿轮，

.传动装置，设在中间齿轮与第二驱动件之间，将中间齿轮围绕着中间齿轮轴线的旋转运动传递给第二驱动件围绕着第二轴线的所述旋转运动中。

-模块包括弹性系统，用于使得第二驱动件从其第二结构偏向其第一结构，

而且伺服系统是可以操作的，用于将第二驱动件从第一结构移动到第二结构，与此同时压缩所述弹性系统；

-弹性系统偏置与第二驱动件集成为一体的伺服系统；

-模块包括锁定系统，适用于交替地将第二驱动件锁定在其自由结构或者将其释放，伺服系统用于控制锁定系统；

-伺服系统可由用户进行电操作；

-安装至少一个驱动件，使之能够相对于底座按照平移运动沿着其轴移动；

-安装所述至少一个驱动件，使之能够相对于底座按照平移运动沿着其轴以平移路径移动，

而且第一驱动件包括可变形挡板，用于在第一驱动件相对于底座旋转过程中在底座上摩擦并且界定沿着整个平移路径在底座上的封闭周长；

-可机器人化模块进一步包括盖子，且固定于底座和与底座连同一起界定外壳，所述外壳界定了内部空间，其中设置至少一部分第一驱动件、至少一部分第二驱动件以及至少一部分伺服系统，而且其中，伺服系统的伺服部分、一部分第一驱动件以及一部分第二驱动件延伸到外壳的外面。

根据另一方面，本发明涉及医用机器人套件，包括永久部分和可拆卸部分，永久部分包括电机和第一联轴器，可拆卸部分包括具有与第一联轴器互补的第二联轴器的可机器人化模块，

第一联轴器和第二联轴器包括至少一个凸轮表面，用于在将可拆卸部分沿着组装方向组装到永久部分的过程中使得第一联轴器和第二联轴器相对于彼此相对于组装方向旋转。

在本发明的一个优选实施例中，有可能采用以下设置：第一联轴器包括多个凹形凸起，第二联轴器包括多个互补形状的互补凹处。

在本发明的一个优选实施例中，第一联轴器包括定中心锥、使得凸起可以相对于定中心锥按照滑动方向移动，以及在将可拆卸部分组装到永久部分的过程中使凸起相对于定中心锥偏置的偏置部件。

根据另一方面，本发明涉及一种医疗系统，所述医疗系统包括沿着伸长轴延伸的中空细长柔性医疗构件以及这种医用机器人或这种可机器人化模块，将中空细长柔性医疗构件保持在第一结构的第一外周驱动面和第二外周驱动面之间，第一驱动件可以围绕着第一轴线相对于底座旋转，以便产生细长柔性医疗构件沿着其伸长轴的平移运动。

在本发明的一个优选实施例中，有可能利用以下设置：第一驱动件相对于底座沿着第一轴线以平移方式驱动，以便产生细长柔性医疗构件围绕着其伸长轴的旋转。

附图说明

通过以非限制性实例的方式参考附图所列出的本发明一个实施例的以下说明，本发明的其它特征和优点显而易见。

在附图中：

-图la是机器人动脉造影设备的侧面示意图，

-图lb是图1a的一部分的顶视图，

-图2a-2c是阐释待驱动部件的传动模式的图解，

-图3是可机器人化模块的示例性实施例的透视图，

-图3a是图3所示实施例的详细透视图，

-图4a是图3所示实施例处于第一结构且拆卸了盖子的详细顶视图，，

-图4b是与图4a相似的视图，处于另一种结构，

-图5是图4a所示结构不具有外壳的侧视图，

-图6a和图6b是从不角度看同一个联轴器的两幅分解图，

-图7是第二个实施例的分解透视图，

-图8是将模块与电机相耦合的垂直剖面图，

-图9a是图8所示实施例处于第一结构的详细截面图，

-图9b是与图9a相对应的视图，处于第二结构，

-图10a和图10b是与图6a、6b相对应的关于联轴器的第二个实例的分解透视图，

-图l1a和图11b是根据处于两种不同结构的一个实施例的驱动模块的示意图，

-图12a、12b和图13a、13b是与图11a、l1b相对应的关于其它实施例的视图，

-图14是根据第三个实例安装在联轴器的机器人上的一部分的透视图，以及，

-图15是图14所示装置的分解图。

在各图中，相同标号指代相同或相似的元件。

具体实施方式

图la按照图示显示了动脉造影设备1。将动脉造影设备1驱动到两个不同区域，即手术室2和控制室3。控制室3可接近手术室2并通过简单的不透射线壁4与其隔开，例如，所述不透射线壁是可移动和/或可拆卸屏风，或者是远程的。手术室2和控制室3的设备通过有线或无线连接或网络等实现功能互连。

手术室2包括容纳患者6的手术台5。手术室2还可以包括医用成像仪7，尤其是X射线成像仪，包括设置在患者了每一侧且有可能相对于患者移动的源8和检测器9。

动脉造影设备1包括位于手术室2中的机器人10。

动脉造影设备1包括位于控制室3中的控制站11。控制站11远程控制机器人10。动脉造影设备1还可以包括适用于在控制室3中的成像仪7的一个或多个遥控器12，与成像仪7进行通信，以便对其进行远程控制。动脉造影设备1还可以包括位于控制室3中的显示器13，与成像仪7进行通信，以便在控制室3中实时显示由成像仪7所捕获的图像。

机器人10可以移动细长柔性医疗构件15，以便将其介入患者体内。例如，细长柔性医疗构件15可以是准备通过进入患者体内的开口插入患者管道中并在所述管道中移动的构件，尤其该管道可以是患者的动脉或静脉。细长柔性医疗构件可以是导管。作为选择，细长柔性医疗构件可以是导管的导引装置。导引装置的横向直径通常小于导管，它在靠近患者或者延其整个长度具有大体中空部分，使得导引装置可在其中移动，尤其是在患者的体内移动。导引装置还可以包括弯曲端部，如下文更详细所述。

机器人10可由控制站11控制，以便相对于患者按照至少一个自由度来驱动细长柔性医疗构件，如下文详细所述。机器人可包括与控制站11相配合的通信单元17。如有需要，机器人10可包括局部控制单元18，以便在必要时可由手术室2控制机器人。

还将注意到，控制室3中可用的所有命令和反馈在手术室2中也可用，从而实现本地操作，例如，成像仪的控制装置19以及用于显示由成像仪7所捕获的图像的屏幕20。

中空细长柔性医疗构件15可连接着连接器56，用于注射造影剂，以便于在患者体内成像。动脉造影设备可包括连接着连接器56的造影剂注射器57，可由设置在控制室3中的控制装置58对其进行控制。造影剂注射器的控制装置59还可以局部呈现在手术室2中。

在下文中，标号15选择性地用于指代导引装置15”、导管15'或者通常指代准备插入患者体内的细长柔性医疗构件。例如，可以是外科导管。这种外科导管的直径可小于外导管，从而将其引入所述外导管中，在患者体内呈同轴并且可以是中空的，以便将其引导在患者体内的导引装置上。

连接器56包括主分支75，并置的导管15'和导引装置15”穿过所述主分支。将主分支75的远端组装到在患者体内延伸的外导管(未示出)上，导管15'和导引装置15”在所述外导管内延伸。通过连接器56的次分支76把造影剂注入外导管中。

图2a显示了有可能与当前系统相结合的不同自由度。导引装置15”显示为其前端15”a相对于导引装置的主纵轴稍微弯曲，在导管15'的前端15'a有开口。导管15'可经受两个不同的运动：

-沿着其纵轴平移，

-围绕着其纵轴旋转。

所述运动可以按照一个方向或另一个方向来产生。

在适当的情况下，导管15'可经受将上述两种基本运动相结合的运动。

在适当的情况下，导管15'可经受按照不同组合将上述两种基本运动相结合的两种运动。

导引装置15”可经受两种不同的运动：

-沿着其纵轴平移，

-围绕着其纵轴旋转。

可以按照一个方向或另一个方向产生所述运动。

在适当的情况下，导引装置15”可经受将上述两种基本运动相结合的运动。

在适当的情况下，导引装置15”可经受按照不同组合将上述两种基本运动相结合的两种运动。

在某些情况下，导管本身具有弯曲端部，或者使之能够按照与导引装置相同的原理导航，或者有助于将其放置在具有特定曲率的解剖区域中。

图2b描绘了患者的动脉21，包括主干22以及通向主干的两个分支23a、23b。图2b阐释了细长柔性医疗构件15(在此为导引装置15”)在用虚线表示的内缩位置与用实线表示的前进位置之间平移的平移运动。在图2c中，在同一个动脉中，显示了细长柔性医疗构件15在用虚线表示的第一位置与用实线表示的第二位置之间旋转，细长柔性医疗构件准备在所述第一位置按照分支23a的方向平移运动，细长柔性医疗构件准备在所述第二位置按照分支23b的方向平移运动。

包括机器人和导管和/或导引装置的组件称为"医疗系统"。

图3显示了驱动模块14的透视图。在这个示例性实施例中，驱动模块14是一次性的，并且以无菌的方式组装到机动化系统上。驱动模块14包括外壳16和盖子24。盖子24可以相对于外壳16在两个独立的结构之间移动：敞开结构和闭合结构。所示结构是敞开结构。在这个结构中，导管15'和导引装置15”是可接近的。处于闭合结构时，导管15'和导引装置15”在模块14里是不可接近的。

在所示实例中，驱动模块14驱动导管15'和导引装置15”。但是，这是说明性的，本发明可以在仅驱动导管15'或者仅驱动导引装置15”的系统中实施。

在当前实例中，驱动模块14包括驱动导引装置15'的第一部分25a以及驱动导管15”的第二部分25b。第一部分大体上如QT FR2015/051566中所述，通过引用将其包含在内，犹如针对所有目的在此所述一样。可以回想到，该系统使之能够通过由一对伺服指杆所产生的一系列重复的无穷小运动来控制导引装置的平移和/或旋转。出于各种原因(速度、安全性、可靠性)，可以采用两对指杆，例如，像在当前实施例中一样，例如，相移。

导引装置15”位于通道26”中。导管15'位于通道26'中。通道26'和26”汇合于共用通道27，导管15'和导引装置15”都位于所述共用通道中。例如，使用“快速交换”导管，这意味这有一个开口，使之能够在其侧壁进入导引装置。该进入的入口位于共用通道27的下游。这样使得导引装置15”能够平行于导管15'并在导管15'外至少行进到入口，在此，导引装置15”穿入导管内，以便从导管远端突出，进入患者体内，如图2a所示。

会注意到，在图解中，连接器56由可移动支架77承载，并显示其处于缩回结构，所示缩回结构有助于将导管15'和导引装置15'放置在其各自通道26'、26”中。如此布置之后，移动并折叠支架77，以至于主分支的末端75a面对共用通道27。这样使得导管15'和导引装置15”能够通过连接器56来适当的插入。

第二部分25b在下文更详细的说明中进行了描述，尤其是参考图3a。

尤其是，如图3a所示，第一驱动件28a有界定第一轴线29a并且包括围绕着第一轴线29a的第一外周驱动面30a。

安装第一驱动件28a，使之相对于外壳16围绕着第一轴线29a(在这种情况下为垂直轴)而旋转。

第二驱动件28b界定第二轴线29b并且包括围绕着第二轴线29b的第二外周驱动面30b。

安装第二驱动件28b，使之相对于外壳16围绕着第二轴线29b而旋转。

第二轴线29b平行于第一轴线29a。它处于驱动结构时与前者向分离，即处于图3a所示结构时，使得一部分第一外周驱动面30a和一部分第二外周驱动面30b彼此相互面对，并由大约为导管15'厚度的间隔相互分隔开。因此，所讨论的第一外周驱动面30a的部分以及第二外周驱动面30b的部分都突出进入通道26'中。

外壳16包括组装在一起的底座31和盖子32，如图3a所示。组装在一起的底座31和盖子32界定内部体积41，并将机构设置在其中。只有一部分驱动件28a、28b从内部体积中突出，以便驱动导管。大部分机构都设置在内部体积中，以降低意外进入机构的风险。

安装第二驱动件28b，使之能够相对于第一驱动件28a按照与围绕着第二轴线29b旋转不同的自由度在以下两个结构之间移动：

-第一结构，称为驱动结构(图4a)，其中，第一外周驱动面和第二外周驱动面30a、30b彼此相互面对，并在其中间留有第一间距，以及

-第二结构，称为自由结构(图4b)，其中，第一外周驱动面和第二外周驱动面30a、30b彼此相互面对，并在其中间留有大于第一间距的第二间距。

在如此运动过程中，第二驱动件28b可以处于在第一结构与第二结构之间的无限数量的中间结构。此外，按照从驱动结构向自由结构运动的方向，自由结构有可能不是系统的最终结构，而且有可能有沿着该方向超出该结构的第二驱动件28b的进一步运动。同样，按照从自由结构向驱动结构运动的方向，驱动结构有可能不是系统的最终结构，而且有可能有沿着该方向超出该结构的第二驱动件28b的进一步运动。驱动结构由指定直径的导管15'的指定夹具来界定。

以下说明显示了使之能够从所述结构之中一个结构过渡到另一个结构的实例机构。

第一驱动件28a固定于轴33a，具有作为其轴线的驱动轴29a并由电机34驱动。按照这种方式，电机34的驱动产生第一驱动件28a围绕着轴线29a的旋转。轴33a因此在电机34与第一驱动件28a之间建立连接。

机构还包括运动传动系统35，用于将由驱动电机34所产生的运动传递到第二驱动件28b。这涉及使第二驱动件28b围绕着第二轴线29b按照适当的方向旋转，所述方向与第一驱动件28a旋转的方向相反，所以两个驱动件28a和28b一起驱动导管15'平移。

在所示实例中，运动传动系统35包括与第一驱动件28a同轴的第一齿轮36a。第一齿轮36a形成运动传动系统35的输入件。

运动传动系统35包括中间齿轮37，它具有中间齿轮轴线38且其平行和偏移于第一轴线29a。在驱动结构(图4a)和自由结构(图4b)中，中间齿轮37都啮合第一齿轮36a。

运动传动系统35包括中间齿轮37与第二驱动件28b之间的传动装置39，将中间齿轮37围绕着轴线38的旋转运动传递到第二驱动件28b围绕着第二轴线29b的旋转运动。

在当前实例中，传动装置39包括皮带，其通过围绕着轴线38旋转与中间齿轮37以及围绕着轴线29b的第二驱动件28b集成为一体。

因此，中间齿轮37固定于中间轴40，其轴线为轴线38。中间轴40与皮带集成为一体。

第二驱动件28b与轴33b集成为一体，所述轴33b的轴线是第二轴线29b。轴33b与皮带集成为一体。

轴33b由托架42支撑，通过安装，使之在轴40和第二个轴33b上自由旋转。

因此，第二驱动件28b可以通过围绕着轴线38的旋转从图4a所示的驱动结构移动到图4b所示的自由结构。

注意，在图4b所示的自由结构中，运动传动系统35保持操作性。换言之，在这个结构中，电机34也使第二驱动件28b旋转。不仅在自由结构如此，而且在驱动结构与自由结构之间乃至超出的任何中间结构也是如此。由于运动传动系统35始终是可操作的，所以确保当第二驱动件28b从其自由结构移动到其驱动结构时，通过两个驱动件来驱动导管而没有问题。

通过这些特征，还可以确保通过相同的机构来驱动直径不同的导管，而且/或者(通过使两个驱动件28a、28b更接近彼此)将不同的夹紧力施加于指定的导管。

尽管上面实例涉及一个特殊的运动传动系统35，这是一个特别简洁的阐释性实例；其它变体也有可能实现相同的运动性。

从自由驱动结构过渡到驱动结构时的自由度是围绕着平行于驱动件轴线的轴线的旋转。但是，这是示例性实施例：其它实施方式似乎也可以。

机构包括可由用户操作的伺服系统43。当被驱动时，伺服系统43使第二驱动件28b从其驱动结构移动到其自由结构。

伺服系统43包括杠杆44，其连接着托架42，例如，在附接区域50中。杠杆44包括驱动端44a，其通过细长槽45突出到外壳16的外面(图3a)。杠杆44的驱动端44a在细长槽45内在第一位置与第二位置之间的运动将第二驱动件28b从其驱动结构移动到其自由结构。

如果适当的话，弹性系统46，例如弹簧，使得杠杆44朝其第一位置偏置。尤其是，这样推动第二驱动件28b朝其驱动结构。

因此，当第二驱动件28b由于用户启动致动器43而从其驱动位置移动到其自由位置时，这样会使弹性系统46受到压缩。

例如，弹性系统46包括弹簧，其第一端46a固定于致动器43，第二端46b固定于底座31。

此外，第二端46b相对于底座的位置可以通过调整机构47来调整。该机构使之能够改变驱动件28a、28b在指定的导管15'上的夹紧力，而且/或者能够适合不同的导管直径。

例如，调整机构47包括与底座31集成为一体的螺母48，螺钉49旋拧到所述螺母中。弹簧的第二端46b靠在螺钉49的止动表面上。将螺钉49旋拧到螺母48中可以改变弹簧可伸入其中空间的长度。

外壳通过密封件81来密封，其与第一驱动件28a集成为一体并在底座31上形成摩擦。这是动态密封件。密封件81与底座31之间的接触包围底座31的开口，外壳16通过所述开口耦合到机动台51。

图6a和图6b显示了机动台51与外壳16之间的联轴器的实施例(在该图中未示出密封件81)。在这个实例中，由电机驱动的轴33a包括连轴构件68'，其具有多个相同的销钉65(在这种情况下为四个)。销钉65呈分布状态，例如，按照穿过轴线29a的圆圈均匀分布。驱动件28a与连轴构件69'集成为一体，所述连轴构件69'具有沿着穿过轴线29a圆圈分布的多个凹处66。凹处66都是相同的并且形状与销钉65成互补。凹处66彼此相切，以便形成环，所以无论销钉65与凹处66围绕着轴线29a的相对位置如何，销钉65都至少局部地位于各自凹处66前面。

销钉65可具有圆顶端67，以便引导在轴上凹处的动作，如有必要，使驱动件28a围绕着轴线29a轻微旋转一定的距离，所述距离最多等于半齿。

图l1a显示了上文关于图4a和图4b所述伺服系统的一个变体实施例。更具体而言，图l1a显示了处于驱动结构的模块，而图11b则显示了自由结构。如在这些图中可见：

-驱动件28a在驱动结构与自由结构之间过渡的过程中固定在外壳中，

-驱动件29a安装在支架70上(比如，托架50)，将支架本身安装成在驱动结构与自由结构之间过渡的过程中在外壳内围绕着中间轴线38旋转。

上文说明也应用于图12a和图12b的选择性实施例以及图13a和图13b的选择性实施例。

在图11a中，将摇杆71用于将致动器43的运动传递到驱动件29a。安装摇杆71，使之围绕着轴线72枢转，例如，所述轴线72平行于轴线38。摇杆71具有与致动器43相接触的第一臂73以及与支架70相接触的第二臂74。

致动器43引起摇杆71的旋转，摇杆的第二臂74压在支架70上，由此引起支架70围绕着其轴线38的旋转(图11b)。

该运动压缩弹簧46。

在第一个变体中，停止致动器43的用户致动会使系统由于弹簧46的释放而自动回到驱动结构。

作为选择，可以提供用于锁定自由结构的系统(图11b)。例如，可以提供“推拉”系统，类似于将卡片插入读卡器。处于自由结构时，致动器43的用户致动解锁锁定系统，使得系统通过弹簧46的释放回到驱动结构。

在以上实例中，可以提供通过用户接触的致动器的机械致动。这种实施例即使在停电期间也确保用户致动。

作为选择，如图12a按照图示所示，可以使用用电控制的致动器。在这种情况下，出于安全原因，图12b显示了处于静止状态的系统(未施加电流)。在施加电流时，致动器43使支架70围绕着轴线38相对于静止位置而旋转，从而张紧弹簧46。当切断电源时，例如，为了实现过渡到自由结构，弹簧46在支架70上被拉动，如图12b所示。同样，在意外断电的情况下，导管可以脱离机构。

可以采用任何类型的线性致动器。控制装置处的流体密封性由电连接器来提供。

如上所述，或者提供连续操作释放控制装置，在控制装置关机的情况下，可以自动将系统返回驱动结构，或者作为选择，可将其设置为将系统锁定在自由结构。

还会注意到，致动器43可直接作用在支架70上，而不是通过摇杆。

作为选择，如图13a、13b所示，不一定使用弹簧46。例如，将支架70直接连接着致动器，以至于其跟随致动器而运动。

在下文中，图7阐释了第二个实施例。在某些特征方面，第二个实施例与第一个实施例不同。第一个区别是一次性的耗材部分79包括容纳驱动件28a和28b以及致动器44的外壳16(盖子32和底座31)。

底座31包括第一开口80a和第二开口80b，第一开口80a延伸至第一轴33a，第二开口80b延伸至第二轴33b。第二开口80b较大，使得第二轴33b能够相对于底座31行进(相当于第二驱动件29b在两种结构之间的过渡)。

这个实施例需要第一驱动件28a与底座31之间的无菌连接，以降低导管被机构污染和/或被导管所运送的物质阻塞机构的风险。

根据一个实施例，如图8所示，驱动件28a与可变形挡板81集成为一体，在底座31上摩擦并且界定在底座31上的封闭周长。

图8阐释了通过电机34对驱动件28a进行驱动的垂直截面图。驱动模块14包括外壳16和机动台51。

图8因此显示了包括永久部分82和可拆卸部分的医用机器人，永久部分82包括电机34和第一联轴器68，耗材部分79，这是可拆卸的，并具有与第一联轴器68互补的第二联轴器69。

应理解的是，在适当的情况下，在图8中显示的组装的医用机器人可具有工具箱，永久部分和可拆卸部分组装在其中。以一次性方式所实施的可拆卸部分可以大量提供。

轴33a通过联轴器与第一驱动件28a接合，这将在下文中详细论述。

在当前情况下，图8阐释了使导管15'围绕着其伸长轴线旋转的模块的实施例。该旋转通过驱动件28a沿着其轴线29a的平移运动来实现。在这种情况下，因为将导管15'夹在驱动件28a、28b之间，其中一个驱动件相对于另一个驱动件沿着该轴线的位移引起导管15'滚动，因此使其围绕着其伸长轴线而旋转。

在当前情况下，相对于起始位置，限制旋转小于一圈。可将中立的起始位置设置为中间位置，因此使得导管能够根据驱动件28a平移的方向按照一个方向和另一个方向来旋转。

在所示示例中，将轴33a作为形状互补的两部分来实施，由此使得两部分能够围绕着轴线29a而整体旋转。第一部分是与驱动件28a集成为整体的内芯78，第二部分是与电机34接合的外罩53。此外，内芯78沿着轴线29a相对于外罩53自由滑动。致动器54控制内芯78沿着轴线29a运动。诸如复位弹簧这样的弹性装置83使得第一驱动件28a沿着轴线29a回到静止位置。

控制致动器54通过内芯78使得驱动件28a沿着轴线29a而移动，保持轴33a可在任何位置的与电机34接合。

电机34的致动使得驱动件28a能够旋转，如上所述。

挡板81足够长且可变形，以确保在驱动件28a与底座31之间的界面沿着轴线29a的驱动件28a的整个路径都是无菌的。

从上面的描述可以理解，在这个实施例中，耗材部分包括数量减少的部件，在机动台51的外壳84内形成运动传动系统35。

可以提供适用于集成齿轮36a的两个示例性实施例。根据第一个变体，齿轮36a在平移时与轴33a集成为一体。在这种情况下，中间齿轮37具有足够厚度，以便始终与齿轮36a啮合，无论其沿着轴线29a的位置如何，亦是如此。作为选择，轴33a在旋转过程中呈整体的，但是在相对于齿轮36a平移的过程中是自由的。为了节省空间，可以按照图4a和图4b所示实施例来实施第一个变体，可以按照图8的实施例来实施第二个变体。

图9a和图9b显示了关于机器人密封的实施例的细节。回想一下，这是动态密封，使得轴33a的旋转可驱动导管的平移。

轴33a，尤其是芯78，与密封件60集成为一体。选择可充分变形的密封件60，以至于在图9a所示的最上面的位置，所述密封件与外壳84摩擦，在图9b所示的最底下的位置，所述密封件变形，以便压在外壳84上。这个实施例通过导管15的小旋转行程(旋转范围小于+/-180°)成为可能。实际上，在快速交换导管的情况下，希望避免有可能导致导引装置盘绕在导管外面的大旋转行程。

图10a和图10b是机动台51上的联轴器外壳16的透视图。为了简单起见，在该图中未显示外壳16。

如图7所示，轴33a具有连轴构件68，所述连轴构件68具有定中心锥61以及一个(或多个)啮合齿62。驱动件28a包括与连轴构件68成互补的连轴构件69。尤其是，连轴构件69包括与定中心锥61互补的空腔63以及多个驱动齿64，例如，沿着整个外围边缘分布。将外壳16沿着组装方向(大致为轴线29a方向)组装到机动台51的过程中，定中心锥61接合空腔63，以便引导联轴器，直至齿62啮合驱动件28a的其中一个齿64，如有必要，使驱动件28a通过凸轮围绕着轴线29a稍微旋转最多等于半齿的距离。

如图7所示，致动端44a不一定设置在外壳16内，例如，可设置在上表面中。在这个实施例中，盖子32包括在其上表面中的窗口85，连接着第二驱动件28b的致动器44的驱动端44a通过所述窗口突出。例如，致动器44包括轮廓鲜明的盖子，局部包围第二驱动件28b并与其连接，使之都可以朝自由结构移动(轴33b在开口80b内移动)，与此同时使第二驱动件28b能够围绕着其轴线而旋转。

根据另一个示例性实施例，联轴器可包括机器人侧的连轴构件68，如图14所示，与耗材侧的连轴构件成互补(在此再次未示出)。例如，耗材侧的连轴构件是上文参考图10b所述的连轴构件69。根据连轴构件68的一个特征，定中心锥61和齿62都能够彼此相对移动。尤其是，将其安装为彼此相对平移，尤其是沿着将耗材部分组装机器人上的组装方向。

关于这一点，例如，可具有包括外罩86的定中心锥61，外罩86包括锥形端，以提供定中心锥61的定中心功能。外罩86还具有内壳87，通过侧开口88和下端开口89能够进入所述内壳。外罩86的下端90还界定横轴线的轴承91，下文将作进一步论述。

定中心锥61还包括内芯92，其可通过下开口89从下面放置于内壳87中。内芯92具有沿着其平移方向的细长槽93。该槽在内芯92的上端是敞开的。内芯92还包括轴承96。

齿62所具有的轮廓94与槽93互补。例如，在齿的两个相反的主面上有凹处。

偏置部件95安装在齿62与外罩86之间。这样使得齿62向上沿着平移方向相对于外罩86偏置。例如，将两个弹簧用作偏置部件。这两个弹簧分别设置在轮廓94的每一侧。例如，将偏置部件95固定到齿62。例如，齿62具有在其下表面中的芯，以便容纳弹簧的末端部分。

刚刚所述的系统组装如下。压缩偏置部件95，对其进行承载的齿62通过内壳87经由侧面开口88插入，直至轮廓94在内壳87内。齿翼由外罩86的各侧凸起。

释放偏置部件95并压在外罩86上(在内壳87的内表面上)并使齿62向上偏置(图14的位置)。

内芯92通过下开口89进行安装，槽93接合轮廓94。轴承91和96因此对齐。

将组件安装在轴33a的底座上，轴承91和96对齐，使得外壳97在其中。轴98通过外壳97以及轴承91和96插入，以确保将连轴构件68固定在轴33a的底座上。

在操作中，连轴构件68通过轴98在旋转中与轴33a的底座集成为一体。在耦合过程中，如果齿62没有面对互补连轴构件的互补凹处，而是面对其凸起表面，所述凸起表面通过压缩偏置部件95使齿62向下相对于外罩86移动。在连轴构件68的随后旋转过程中，当齿62面对互补连轴构件的互补凹处时，偏置部件95推动齿62(图14的位置)与之接合。

这个实施例使之能够在连轴构件中使用高的锯齿状的几何形状，由此使之能够在使用过程中传递显著的力矩。

因此，根据独立于第一方面的另一方面，本发明似乎涉及用于驱动细长柔性医疗构件的可机器人化模块，包括：

-底座31，

-第一驱动件28a，界定第一轴线29a并包括围绕着所述第一轴线29a的第一外周驱动面30a，安装第一驱动件28a，使之相对于底座31围绕着第一轴线29a而旋转，并且包括连接着驱动电机34的构件33a，所述驱动电机34适用于使第一驱动件28a围绕着第一轴线29a而旋转，

其中，安装第一驱动件28a，使之能够沿着其轴线29a以平移路径通过平移运动相对于底座31而移动，

其中，第一驱动件28a包括可变形挡板81，在第一驱动件相对于底座旋转过程中，所述可变形挡板在底座31上摩擦，并且界定沿着整个平移路径在底座31上的封闭周长。

Claims (15)

1.用于驱动细长柔性医疗构件的可机器人化模块，包括：

-底座(31)，

-第一驱动件(28a)，界定第一轴线(29a)并且包括围绕着所述第一轴线(29a)的第一外周驱动面(30a)，安装第一驱动件(28a)，使之相对于底座(31)围绕着第一轴线(29a)而旋转，并且包括连接着驱动电机(34)的构件(33a)，所述驱动电机用于使得第一驱动件(28a)围绕着第一轴线(29a)而旋转，-第二驱动件(28b)，界定平行于第一轴线(29a)的第二轴线(29b)并且包括围绕着第二轴线(29b)的第二外周驱动面(30b)，安装第二驱动件(29b)，使之相对于底座(31)围绕着第二轴线(29b)而旋转，安装第二驱动件(28b)，使之能够相对于第一驱动件(28a)在以下两个结构之间按照与围绕着第二轴线(29b)旋转不同的自由度而可移动，所述两个结构为：

-第一结构，第一外周驱动面在该结构中和第二外周驱动面(30a，30b)彼此相互面对并在两者之间留有第一间距，以及，

-第二结构，第一外周驱动面在该结构中和第二外周驱动面(30a，30b)彼此相互面对并在两者之间留有大于第一间距的第二间距，

-用户可操作的伺服系统(43)，用于使得第二驱动件(28b)从第一结构和第二结构之中的至少一个结构移动到第一结构和第二结构之中的另一个结构，其特征在于，运动传动系统(35)将驱动电机(34)所产生的驱动运动传递到第二驱动件(28b)，使得第二驱动件(28b)处于第一结构和第二结构之间的至少任何一个结构围绕着第二轴线(29b)而旋转。

2.根据权利要求1所述的可机器人化模块，其特征在于，所述运动传动系统(35)按自由结构运行。

3.根据权利要求1或2所述的可机器人化模块，其特征在于，所述运动传动系统(35)包括：

-第一齿轮(36a)，与第一驱动件(28a)同轴并构成运动传动系统(35)的输入件，

-中间齿轮(37)，具有中间齿轮轴线(38)且平行并偏离第一轴线(29a)，中间齿轮(37)至少处于第一结构和第二结构之间的任何结构时啮合第一齿轮(36a)，

-传动装置(39)，设置在中间齿轮(37)与第二驱动件(29b)之间，用于将中间齿轮(37)围绕着中间齿轮轴线(38)的旋转运动传递到第二驱动件(28b)围绕着第二轴线(29b)的所述旋转运动中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可机器人化模块，包括弹性系统(46)，用于使得第二驱动件(28b)从其第二结构偏向其第一结构，而且，其特征在于，所述伺服系统(43)是可以操作的，使之将第二驱动件(28b)从第一结构移动到第二结构，与此同时压缩所述弹性系统(46)。

5.根据权利要求4所述的可机器人化模块，其特征在于，所述弹性系统(46)偏置与第二驱动件(28b)集成为一体的伺服系统(43)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可机器人化模块，包括锁定系统，用于交替地将第二驱动件(28b)锁定在其自由结构或者将其释放，以及伺服系统(43)，用于控制锁定系统。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可机器人化模块，其特征在于，所述伺服系统(43)可由用户电操作。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的可机器人化模块，其特征在于，安装至少一个驱动件(28a)，使之能够相对于底座(31)按照平移运动沿着其轴线(29a)而移动。

9.根据权利要求8所述的可机器人化模块，其特征在于，安装所述至少一个驱动件(28a)，使之能够相对于底座(31)按照平移运动沿着其轴线(29a)以平移路径而移动，而且，其中，第一驱动件(28a)包括可变形挡板(81)，在第一驱动件(28a)相对于底座(31)旋转过程中，所述可变形挡板在底座(31)上摩擦并界定沿着整个平移路径在底座(31)上的封闭周长。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的可机器人化模块，进一步包括盖子(32)，将其固定于底座(31)并且连同底座一起界定外壳(16)，所述外壳界定了内部空间(41)，第一驱动件(28a)的至少一部分、第二驱动件(28b)的至少一部分以及伺服系统(43)的至少一部分置于所述内部空间中，而且，其中，伺服系统(43)的伺服部分(44a)、第一驱动件(28a)的一部分以及第二驱动件(28b)的一部分延伸至外壳(16)外面。

11.医用机器人套件，包括永久部分(51)和可拆卸部分，永久部分包括电机(34)和第一联轴器(68、68’)，可拆卸部分包括据权利要求1至10中任一项所述的可机器人化模块，所述可机器人化模块具有与第一联轴器(68、68’)互补的第二联轴器(69、69’)的根，其特征在于，第一联轴器和第二联轴器(68、68’，69、69’)包括至少一个凸轮表面，在将可拆卸部分沿着组装方向组装到永久部分(51)的过程中，所述凸轮表面适于使得第一联轴器和第二联轴器(68、68’，69、69’)相对于彼此相对于组装方向而旋转。

12.根据权利要求11所述的医用机器人套件，其特征在于，所述第一联轴器(68、68’)包括多个凹形凸起(65、62)，所述第二联轴器(69、69’)包括多个互补形状的互补凹处(66、64)。

13.根据权利要求11或12所述的医用机器人套件，其特征在于，所述第一联轴器包括定中心锥(61)、可以相对于定中心锥(61)按照滑动方向移动的凸起(62)以及在将可拆卸部分组装到永久部分的过程中使凸起(62)相对于定中心锥(61)偏置的偏置部件(95)。

14.医疗系统，包括沿着伸长轴延伸的中空细长柔性医疗构件以及根据权利要求11至13中任一项所述的医用机器人或者根据权利要求1至10中任一项所述的可机器人化模块，所述中空细长柔性医疗构件(15)在第一结构中保持在第一外周驱动面和第二外周驱动面(30a、30b)之间，第一驱动件(28a)可以围绕着第一轴线(29a)相对于底座(31)而旋转，以便产生细长柔性医疗构件(15)沿着其伸长轴线的平移运动。

15.根据权利要求14所述的医疗系统，所述第一驱动件(28a)相对于底座(31)沿着第一轴线(29a)平移驱动，以便产生细长柔性医疗构件(15)围绕着其伸长轴线的旋转。