CN111727018A - 手术防尘套 - Google Patents

Abstract

用于包裹手术机器人的关节的手术机器人防尘套，所述关节被构造为允许与关节相邻的机器人臂的部分绕关节轴线轴向旋转，所述防尘套包括近端防尘套材料部，所述近端防尘套材料部构造为在关节的机器人近端的部分上提供无菌屏障并且与该部分是旋转地固定的，以及远端防尘套材料部，所述远端防尘套材料部构造为在关节的机器人远端的部分上提供无菌屏障并且与该部分是旋转地固定的；所述防尘套构造成使得所述近端和远端防尘套材料部围绕关节轴线相对于彼此是自由地可旋转的。

Description

手术防尘套

技术领域

本发明涉及手术防尘套，尤其涉及手术机器人防尘套，例如能够适应围绕机器人臂关节的运动的手术机器人防尘套。

背景技术

使用机器人来辅助和执行手术是已知的。手术机器人通常包括可支撑机器人臂的基座。器械联接至基座的机器人臂远侧的端部，并支撑用于执行医疗程序的端部执行器。机器人臂沿其长度包括多个柔性关节，这些柔性关节用于将手术器械相对于患者定位在所需位置。手术器械能够在端口处穿透患者的身体，以便进入手术部位。端部执行器能够用于在手术部位执行医疗程序。

手术器械需要无菌。机器人臂不必是无菌的。通常，提供手术防尘套来覆盖机器人臂。手术防尘套在手术器械和机器人臂之间提供无菌屏障。防尘套在机器人臂和机器人臂所在的例如为手术室的无菌区域之间提供了边界。

防尘套能够以不渗透膜的大的宽松的片材的形式提供。用如此大的宽松的片材覆盖机器人臂可能意味着该片材在机器人臂周围不牢固并且会干扰正在执行的程序。

需要改进手术防尘套。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于包裹手术机器人的关节的手术机器人防尘套，所述关节构造成允许机器人臂的与关节相邻的部分绕关节轴线轴向旋转，所述防尘套包括：近端防尘套材料部，其被构造为在所述关节的机器人近端的部分上提供无菌屏障并且与所述机器人近端的所述部分是旋转地固定的，以及远端防尘套材料部，其被构造为在关节的机器人远端的部分上提供无菌屏障并且与所述机器人远端的所述部分是旋转地固定的；所述防尘套构造成使得近端和远端的防尘套材料部绕关节轴线相对于彼此是自由地可旋转的。

所述防尘套可以构造为限制流体和/或颗粒物质在所述近端和远端防尘套材料部之间的通过，从而维持所述无菌屏障。防尘套可以包括用于将近端防尘套材料部联接到远端防尘套材料部的联接装置。联接装置可被构造成密封地联接近端和远端防尘套材料部。联接装置可被构造成允许近端和远端防尘套材料部之间的不受约束的相对旋转。

所述联接装置可以包括构造为彼此联接的第一联接件和第二联接件，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的一个包括所述第一联接件，而所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的另一个包括所述第二联接件。第一联接件和第二联接件可被构造成通过卡扣配合式接合而彼此接合。

第一联接件和第二联接件中的一个或两者可以是环形的。联接装置可构造成允许绕环的轴线自由旋转。

所述第一和第二联接件中的一个可以包括凹部，而所述第一和第二联接件中的另一个可以包括突起，所述凹部构造为将所述突起容纳在其中。所述凹部可包括环形凹部。所述突起可被构造成卡扣配合地通过与所述凹部相邻的凸缘和肋中的一个。突起、凸缘和肋中的一个或多个可以是可弹性变形的。

第一联接件可以包括第三联接件，并且第一联接件可以被构造成经由第三联接件联接到第二联接件。第三联接件可以相对于第二联接件是自由可旋转的。所述联接装置可构造为使得所述第二联接件和所述第三联接件被构造为通过卡扣配合式接合而彼此接合。

第三联接件可包括用于与第二联接件的突起或凹部接合的凹部和突起中的一个。

所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的一个可包括套环，而所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的另一个包括套环罩。套环罩可构造成紧密配合在所述套环上。套环和套环罩中的一个或两者可包括弹性部。

相应防尘套材料部的材料可以包括弹性部。弹性部可被构造成促使相应防尘套材料部的圆周范围采用与不受约束时相比相对较小的圆周。

防尘套可被构造成允许近端和远端防尘套材料部之间绕关节轴线的不受约束的相对旋转。

防尘套可被构造成使得对近端和远端防尘套材料部之间的相对旋转数没有限制。

近端防尘套材料部和远端防尘套材料部中的至少一个可包括磁性材料。

所述关节可以包括滚动关节。

近端防尘套材料部可包括小车防尘套部，而远端防尘套材料部可包括臂防尘套部。

根据本发明的另一方面，提供了一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括手术机器人和本文限定的手术机器人防尘套，其中，所述手术机器人防尘套围绕所述手术机器人设置，以包裹所述手术机器人的关节。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在包括关节的手术机器人臂的一部分的周围提供无菌屏障的手术机器人防尘套，所述防尘套包括：构造成形成包围体的片材，所述包围体具有被第二区域彼此隔开的第一区域和第三区域，所述第二区域包括与第一和第三区域相比具有较低的有效模量的材料或构造。

第二区域可以被构造成比第一和第三区域更容易在外力下变形。

第二区域可以包括褶皱控制部。所述褶皱控制部可包括折叠伸缩段，所述折叠伸缩段可在展开状态和收缩状态之间构造。

第二区域可以包括具有比第一和第三区域的材料更高的弹力的材料。第二区域可以包括具有比第一和第三区域的材料更薄的材料。第二区域可以包括比第一区域和第三区域中的防尘套的材料的约束更少的防尘套的材料。

所述防尘套可构造为通过多个固定装置附接到机器人臂，一个固定装置设置在所述第二区域的任一端处或朝向所述第二区域的任一端。

片材的材料可以形成或适于形成包围体。

所述包围体可以被构造为包围纵向延伸的机器人臂。所述包围体可包括大体上管状的段。所述大体上管状的段可以包括第一，第二和第三区域。所述大体上管状的段可以包括大体上圆柱形的段和大体上截头圆锥形的段中的至少一个。

第一、第二和第三区域可以一体地形成。

与第一和第三区域相比，第二区域可能能够适应被包围体包裹的关节的更大的挠曲。

根据本发明的另一方面，提供了一种手术机器人系统，其包括如本文中定义的手术机器人臂防尘套和具有关节的手术机器人臂，所述臂的关节可容纳在所述包围体内。

关节可以被容纳在包围体的第二区域内。

根据本发明的另一方面，提供了一种手术机器人系统，其包括如本文中定义的手术机器人臂防尘套和具有关节的手术机器人臂，所述包围体被构造为使得所述第二区域与所述关节对准。

以上任何方面的任何一个或多个特征可以与以上任何其他方面的任何一个或多个特征结合。在可能的情况下，任何设备功能都可以编写为方法功能，反之亦然。为了简洁起见，这里没有完整地写出这些内容。

提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。在本发明内容部分中提及的特征并不表示它们是本发明或所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不应该被认为是限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

本发明的实施例将通过举例的方式参考下列附图进行说明。在附图中︰

图1示出了手术机器人的示例；

图2示出了手术机器人的另一示例；

图3示出了被防尘套覆盖的手术机器人的示例；

图4a和4b示出了手术机器人和防尘套的示例；

图5a和5b示出了手术机器人和防尘套的另一示例；

图6示出了联接装置的示例；

图7示出了联接装置的另一示例；

图8示出了手术机器人和防尘套的另一示例；以及

图9示出了手术防尘套的一部分的示例。

具体实施方式

图1示出了包括机器人臂的手术机器人100。机器人臂包括臂的基座102和多个臂段104。手术机器人包括联接到机器人臂的端部的器械105，所述器械包括端部执行器106。基座将机器人臂的其余部分支撑在例如手术室地板、手术室天花板或手推车或小车108上。所述臂从所述臂的基座延伸到所述臂的远端。器械联接到臂的远端。臂通过沿着其长度的多个柔性关节110被铰接，这些柔性关节110用于将手术器械相对于患者定位在期望的位置。关节110在手术机器人的附接到每个关节的任一侧的各部分之间提供铰接，所述部分例如是两个臂段104或臂的基座102以及供机器人臂安装于其上的支架(例如小车或天花板支架)。

手术器械105附接到机器人臂的远端112。手术器械能够在端口处穿透患者的身体，以便进入手术部位。在其远端处，所述器械包括用于执行医疗程序的端部执行器106。

手术机器人100被手术防尘套114覆盖，以在手术器械(必须是无菌的)与机器人臂和小车108(可以不是无菌的)之间提供无菌边界。防尘套在机器人和机器人所在的无菌区域(例如手术室)之间提供了边界。

图2示出了具有从支架201延伸的臂200的手术机器人。支架201可以是手推车或小车的一部分，例如是在这种小车的在顶部处的支架。所述臂包括多个刚性肢体202。所述肢体通过旋转关节203联接。最近端肢体202a通过近端关节203a联接至所述支架。最近端肢体和其他肢体由其他关节203连续地联接。适当地，腕部204由四个单独的旋转关节组成。腕部204将一个肢体(202b)联接到所述臂的最远端肢体(202c)。最远端肢体202c带有用于手术器械206的附件205。臂的每个关节203具有一个或多个可被操作以在各自关节处引起旋转运动的电动机207，以及一个或多个提供关于在该关节处的当前构造和/或负载的信息的位置和/或扭矩传感器208。适当地，所述电动机就近地布置在它们驱动其运动的关节，以便改善重量分布。为了清楚起见，图2中仅显示了一些电动机和传感器。所述臂通常可以如我们公开的专利申请WO2015132549中所述。

所述臂终止于与器械206对接的附件205。器械接口能够被安装到附件的驱动器组件接口。器械的直径可以小于8mm。适当地，所述器械具有5mm的直径。器械的直径可以小于5mm。器械直径可以是轴的直径。器械直径可以是铰接的轮廓的直径。适当地，铰接的轮廓的直径与轴的直径匹配或比轴的直径窄。附件205包括用于驱动器械的铰接的驱动器组件。驱动器组件接口的可运动接口元件机械地接合器械接口的相应可运动接口元件，以便将驱动力从机器人臂传递到器械。在典型的操作过程中，一台器械要交换几次。因此，在操作过程中，所述器械可与机器人臂附接和从机器人臂拆卸下来。

器械206包括用于执行操作的端部执行器。端部执行器可以采用任何合适的形式。例如，端部执行器可以是光滑的手术钳、锯齿状的手术钳、抓具、一对手术剪、用于缝合的针、照相机，激光器、手术刀、吻合器、烧灼器、抽吸器等。所述器械包括在器械轴和端部执行器之间的铰接。所述铰接包括多个关节，这些关节允许端部执行器相对于器械的轴运动。铰接中的关节由诸如电缆的驱动元件致动。这些驱动元件在器械轴的另一端被固定在器械接口的接口元件上。因此，机器人臂如下所述地将驱动力传递给端部执行器：驱动器组件接口元件的运动使器械接口元件运动，该器械接口元件使驱动元件运动，该驱动元件使铰接的关节运动，铰接的关节使端部执行器运动。

电动机、扭矩传感器和编码器的控制器分布在机器人臂内。控制器通过通信总线连接到控制单元209。控制单元209包括处理器210和存储器211。存储器211以非瞬态方式存储软件，所述软件可由处理器执行以控制电动机207的操作以使臂200以本文所述的方式操作。特别地，该软件可以控制处理器210以根据来自传感器208和来自外科医生命令接口212的输入来使电动机(例如，经由分布式控制器)驱动。控制单元209联接至电动机207，以根据由软件的执行而产生的输出来驱动电动机207。控制单元209联接至传感器208以从所述传感器接收感测到的输入，并且联接至命令接口212以从其接收输入。各个联接例如可以分别是电缆或光缆，或者可以通过无线连接来提供。命令接口212包括一个或多个输入设备，由此用户能够以期望的方式请求端部执行器的运动。输入设备能够例如是可手动操作的机械输入设备，例如控制手柄或操纵杆，或非接触输入设备，例如光学手势传感器。存储在存储器211中的软件被构造为按照预定的控制策略响应于这些输入并且使得臂和器械的关节相应地运动。控制策略可以包括安全特征，其响应于命令输入而缓和臂和器械的运动。因此，总而言之，命令界面212处的外科医生能够控制器械206使其以执行期望的手术程序的方式运动。控制单元209和/或命令界面212可以远离臂200。

在操作或手术过程期间，手术机器人被覆盖在无菌防尘套中(在图3中以300示出的示例)以在非无菌手术机器人和无菌操作环境之间提供无菌屏障。这样，机器人的被防尘套覆盖的部分就不必是无菌的。在将手术器械附接到手术机器人之前对所述手术器械进行消毒。无菌防尘套通常由塑料片材构成，例如由聚酯、聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯(PTFE)制成。适当地，防尘套是柔性的和/或可变形的。这可以帮助防尘套遮盖机器人臂，从而不会在手术过程中干扰机器人臂和/或器械的位置和/或运动。

在图3所示的示例中，防尘套包括用于将臂302盖住的部分和用于将小车304盖住的部分。如图所示，防尘套的臂部分和防尘套的小车部分可以是彼此一体的。为了减少在手术过程中防尘套干扰机器人臂和/或器械的位置和/或运动的机会，防尘套可以是大体上与机器人臂和小车中的一个或两者紧密配合的形式。机器人臂和小车将具有已知的尺寸，因此可以构造或制造防尘套，以使其紧密地配合期望与防尘套一起使用的机器人臂或小车。

从图3的图示可以看出，小车的形状基本上可以是矩形棱柱。防尘套的小车部分也适当地采用类似的形状，以紧密地覆盖小车。这意味着，防尘套的小车部分具有特定的定向，在该定向中可以将其应用于小车上。如图所示，对于矩形棱柱形小车，将存在四个定向，它们之间相隔90度，防尘套的小车部分能够在所述四个定向上应用在小车上。

一旦应用在小车上，防尘套的小车部分将基本不能相对于小车扭曲或旋转。防尘套的小车部分将至少基本上保持其相对于小车的定向。这可能意味着，对于如图3所示的一体式防尘套，当将防尘套应用到机器人上时，防尘套需要正确地定向，以使其正确地配合在小车上。手术防尘套通常通过以下方式应用于手术机器人(例如图1中所示的机器人)：首先将手术防尘套的一部分应用到臂的远端，然后将剩余的手术防尘套沿着臂展开或打开覆盖到小车上。因此，使用防尘套的手术室(OR)员工需要先将防尘套的小车部分正确定向，然后再将防尘套的臂部分应用到机器人臂上。这是很困难的并且需要时间。如果防尘套最初没有被正确定向，则必须在覆盖机器人的途中重新定向。这可能很棘手。当防尘套打开时，防尘套与机器人接触的一侧将不再无菌。这意味着防尘套无法再次卷回以重新应用于机器人。因此，在某些情况下，必须丢弃防尘套并且重新开始该过程。这既浪费时间，又浪费材料。

由于要求防尘套的臂部分正确地配合机器人臂，因此应用防尘套的过程可能被进一步复杂化。在所示的示例中，臂部分302大体上是管状的(它在至少一定程度上可以是的大致圆柱形、大致或部分圆锥形或大致或部分截头圆锥形，具有从防尘套的一部分向外逐渐减小地锥度，以朝向机器人臂的基座地覆盖机器人臂的远端)。防尘套的用于覆盖臂的远端的部分能够相对于臂具有特定的定向。例如，防尘套可以相对于臂的远端的驱动器组件接口具有特定的定向。因此，防尘套的该部分将需要处于正确的定向，以使其被应用到臂的远端。

可以例如通过绕远端的近端关节旋转而将臂的远端控制为相对于臂的其余部分处于不同的构造。因此，臂的远端能够相对于臂能够被安装到小车的位置处于不同的构造。因此，将防尘套以正确的定向应用到机器人臂的远端，然后沿机器人臂打开防尘套，这可能意味着防尘套相对于小车的位置不是理想的。此外，臂的关节可以是铰接的，使得臂可以采用多种构造。

因此，可能需要将防尘套扭曲以正确地与臂和小车中的一个或两者配合。这使将防尘套应用到机器人上的过程变得复杂，并且可能意味着将不希望的力(例如剪切力)施加到防尘套上。

在某些情况下，例如通过扭转防尘套而对防尘套施加力会不利地影响防尘套的完整性。例如，防尘套可能会被撕裂或被扯下或以其他方式破裂，从而潜在地损害无菌屏障。这种破裂可能发生在承受剪切力的部分。防尘套的破裂可能会使无菌区域暴露于非无菌的机器人。防尘套随着时间的流逝的变薄或磨损，以及防尘套的破裂，可另外或替代地损害无菌屏障。因此，重要的是要保持防尘套的完整性，以确保无菌屏障不受损害。

防尘套材料内的力可被传递到机器人的一部分，例如机器人的邻近防尘套材料的部分。这会损害机器人的性能。例如，由防尘套引起的在机器人上的力会限制机器人的自由运动。由防尘套引起的在机器人上的力会影响力反馈测量，该测量可能会感测在机器人的一个或多个部分上的力。因此，由防尘套引起的力可能在这种力反馈测量中引入误差。

如上所述，机器人包括多个关节。机器人可以包括一种或多种类型的关节，例如不同类型的旋转关节。旋转关节的一个示例是将机器人的两个部分连接在一起，以使关节轴线(机器人的与关节相邻的所述两个部分相对于彼此围绕该关节轴线旋转)与机器人的相邻部分中的其中一个或两个的范围不对齐的关节。关节轴线可能与机器人的两个相邻部分中的其中一或两个的伸长方向不对齐。例如，旋转的轴线可以相对于机器人的与关节相邻的部分所延伸的方向倾斜(例如垂直)。这种旋转关节的一个示例在图1中以122示出。关节122实现远端臂段124和近端臂段126之间的相对运动。远端臂段和近端臂段的纵向轴线在图平面中延伸。关节122的旋转轴线延伸出图平面之外，即垂直于远端臂段124和近端臂段126的纵向(或轴向)方向。这种类型的关节通常会对关节允许的旋转施加限制。例如，关节可允许旋转多达大约360度。尝试更大的旋转可能会导致附接到关节的部分相互接触。例如，参考图1，在近端臂段126保持在固定位置的情况下，远端臂段124可从其大致指向下方的位置沿逆时针方向旋转至其大致指向小车108的左侧的位置。近端臂段126的存在阻碍了进一步的旋转。因此，这种关节的旋转被认为是受限制的，因为该关节不允许无限地或自由地旋转。

旋转关节的另一示例是将机器人的两个部分连接在一起，使得关节轴线与机器人的与该关节相邻的部分延伸的方向大体上或基本上对准的关节。这种关节的关节轴线能够沿着(或基本上沿着)机器人的一部分(例如，纵向延伸的部分，例如臂的一部分)的纵向(或轴向)方向。在图1中以120示出了这种关节的示例。关节120实现关节的机器人远端的部分(例如，机器人臂的基座102)与关节的机器人近端的部分(例如，小车108的上部128)之间的相对运动。包括臂的基座102的臂的段(即，在关节120和下一个远端关节130之间延伸的部分)的轴向方向在附图平面中延伸。关节120的轴向方向也沿着臂的基座102的轴向方向延伸。因此，关节120构造成允许臂的基座102绕其轴向方向旋转。关节120具有关节轴线，由此机器人的相邻部分，例如附接到关节120的机器人的一部分，可轴向地旋转。这种类型的关节通常不会对关节允许的旋转施加限制。例如，关节可允许旋转达到甚至超过360度。关节可允许旋转360度的两倍或更多倍，即不止一个完整的圈。因此，这种关节的旋转可以被认为是不受限制的，因为该关节允许多圈。可以说该关节允许自由旋转。因此，通过关节连接的部分能够相对于彼此自由旋转。后一种类型的旋转关节的一个示例是机器人臂中的滚动关节。这样的滚动关节可以构造成旋转多达预定角度量，例如旋转720度。能够根据臂内电缆(例如数据/电源电缆)的旋转容忍度来选择此值。这样的关节可以被认为允许自由旋转。通过这种关节连接的部分的旋转可以无阻碍地旋转到预定角度量。

防尘套可以覆盖关节，例如覆盖使得臂段能够自由或不受约束地轴向旋转的滚动关节。臂段的旋转可能导致防尘套围绕该关节扭曲。例如，如所讨论的，机器人臂能够经由邻近于臂的基座102的基座关节120附接到小车。基座关节120允许机器人臂的基座绕其纵向轴线旋转。这样的关节能够允许不受约束的旋转。臂的基座能够绕其纵向轴线自由旋转。它可以完成360度的完整的圈，并能够根据需要进行任意多次完整的圈。旋转任意数量的完整或部分的圈是可能的。

再次参照图3所示的防尘套的示例，当被防尘套覆盖的机器人臂的基座102绕着连接臂和小车的关节120进行轴向旋转时，防尘套将被扭曲。防尘套的扭曲将倾向于集中在箭头306指示的区域。当防尘套扭曲时，它可能会受到增大的作用力，这最终可能导致防尘套破裂。为了避免这种情况，可以限制臂的旋转。例如，控制系统可以防止臂在一个方向上旋转多于两个的完整的圈。由于防尘套而对臂的运动的这种限制是不希望的。这样的限制可能导致臂通过采取比原本必要的路径更复杂的路径而从一个位置重新定位到另一位置，从而确保防尘套不会太扭曲。因此，防尘套会妨碍机器人的有效操作。防尘套对运动的限制可能会阻碍机器人的有效运行。

通过提供一种使防尘套的不同部能够相对于彼此自由旋转的手术机器人防尘套，能够减少或避免这种限制。即，防尘套的不同部能够相对于彼此不受限制地旋转。防尘套的不同部适当地能够相对于彼此无限地旋转。

在图4a和图4b中示出的一个示例中，手术防尘套包括小车防尘套部400。小车防尘套部400用于覆盖小车，以便在小车上提供无菌屏障。小车防尘套部400构造成紧密配合在小车上。这减少了小车防尘套部在手术过程中干扰机器人的位置和/或运动的机会。小车防尘套部被构造为与小车是旋转地固定的(或基本上旋转地固定的)。例如，如图所示，限制了小车防尘套部相对于小车的旋转(例如，绕小车的竖直轴线旋转)。

在防尘套相对于机器人的运动受到限制的情况下，防尘套(或防尘套部)可以被认为与机器人的被防尘套覆盖一部分是固定的或旋转地固定的。例如，防尘套可以紧密配合机器人的所述部分。诸如旋转运动之类的运动可以在至少一个方向上被限制。在防尘套与机器人对齐地运动的情况下，防尘套被认为与机器人是固定的。在防尘套连接到或附接到机器人的情况下，防尘套与机器人是固定的。

小车防尘套部能够以四个定向中的一个而应用于小车。这是因为，在图示的示例中，小车是大致矩形的棱柱形状。在其他示例中，小车防尘套部相对于小车可具有不同数量的定向。小车防尘套部与小车是旋转地固定的，这意味着小车绕其竖直轴线转动将导致小车防尘套部也绕该轴线转动。小车防尘套部将与小车一起转动。小车防尘套部将基本不会相对于小车本身旋转。类似地，在小车保持在固定定向的情况下，小车防尘套部也将基本上保持在该定向。小车防尘套部不必连附接到小车。适当地，小车防尘套部的形状限制了小车防尘套部和小车之间的相对运动。即，小车防尘套部能构造成限制小车防尘套部和小车之间的相对运动。

小车防尘套部400包括套环402。套环402设置在小车防尘套部的顶部(在图4所示的小车定向上)。套环402布置成延伸超过小车的顶部，以便包裹安装于小车的顶部的机器人臂的基座的关节。适当地，套环402被构造成紧密配合在从小车延伸的机器人臂的部分的周围。适当地，小车防尘套部400的套环402被布置成紧密配合在机器人臂的基座102的周围。套环402未附接到机器人臂。因此，当机器人臂绕例如允许臂的基座102绕关节轴线轴向旋转的关节旋转时，机器人臂将在套环402内旋转。因此，臂的旋转将不会导致小车防尘套部400扭曲。

防尘套还包括机器人臂防尘套部404。臂防尘套部404用于覆盖机器人臂，以便在臂上提供无菌屏障。臂防尘套部404构造成紧密配合在臂上。这减少了在手术过程中臂防尘套干扰机器人臂和/或器械的位置和/或运动的机会。臂防尘套部包括用于覆盖臂的远端部分的远端部分406。臂防尘套部包括用于覆盖臂的近端部分的近端部分408。臂防尘套部404的近端部分408在使用中被适当地布置成包裹臂的基座102。臂防尘套部被构造为与臂旋转是固定的(或基本上旋转地固定的)。例如，臂可绕连接臂和小车的关节旋转。在该示例中，该臂可绕竖直轴线旋转。在其他示例中，旋转轴线不必是竖直的(例如，参见图1，其中连接臂的基座102和小车的关节120的关节轴线与竖直方向成45度角)。当臂绕关节轴线旋转时，包围臂的臂防尘套部将与臂一起运动。臂防尘套部的材料通常与由臂防尘套部覆盖的臂对齐地运动。当臂的基座102绕着连接臂和小车的关节120的关节轴线旋转时，臂防尘套部404的近端部分408也将绕着关节轴线旋转。适当地，臂防尘套部的形状限制了臂防尘套部和臂之间的相对运动。即，臂防尘套部能够被构造成限制臂防尘套部和臂之间的相对运动。

因此，当臂相对于小车旋转时，臂防尘套部404的近端部分408将相对于套环402旋转。

从图4b可以看出，臂防尘套部404延伸超过小车防尘套部400的套环402。因此，防尘套部构造成使得在防尘套的材料(例如片状材料)中存在重叠。在所示的示例中，该重叠靠近关节，臂能够相对于小车绕该关节旋转。臂防尘套部404和小车防尘套部400之间的防尘套的重叠能够在臂防尘套部和小车防尘套部之间提供迷宫式密封，因此能够帮助维持由防尘套提供的无菌屏障。臂防尘套部可以包括用于遮盖小车防尘套部的套环的套环罩。例如，套环罩能够设置在臂防尘套部的一端部处或朝向该端部，该端部布置成当遮盖机器人时与小车防尘套部相邻。

适当地，防尘套限制或防止流体和/或颗粒物质通过防尘套。适当地，臂防尘套部和小车防尘套部之间的重叠限制或防止流体和/或颗粒物质在臂防尘套部和小车防尘套部之间通过。由此能够维持由防尘套提供的无菌屏障。

能够一起形成用于覆盖手术机器人以在其上提供无菌屏障的臂防尘套部和小车防尘套部的设置使得臂和小车能够被手术室人员分开地覆盖。由于臂防尘套部和小车防尘套部能够相对于彼此采用不同的相对旋转，因此臂的定向不必影响小车与小车防尘套的覆盖，并且小车的定向也不必影响臂与臂防尘套部的覆盖。臂防尘套部和小车防尘套部能够分开地应用。臂防尘套部和小车防尘套部能够在应用到机器人的各个部分上之后连接在一起。例如，能够将小车防尘套部应用在小车上，例如可以通过将臂的基座穿过小车防尘套部中的孔来将臂安装在小车上，并且能够将臂防尘套部应用在臂上且连接到小车防尘套部。这种方法能够减少适当覆盖机器人所需的时间和/或精力。

臂防尘套部404和小车防尘套部400的重叠使得两个防尘套部能够相对于彼此自由旋转。这两个防尘套部能够围绕由防尘套覆盖的关节的轴线，例如与重叠的防尘套部相邻或被重叠的防尘套部包围的关节的轴线彼此相对自由旋转。

套环402和臂防尘套部的近端部分408中的一个或两者能够被构造成限制或防止流体和/或颗粒物质通过防尘套。套环402和臂防尘套的近端部分408中的一个或两者，例如套环罩，可以被构造成紧密配合在机器人被覆盖的部分的周围，例如机器人臂的基座102周围。适当地，套环罩构造成紧密配合在套环上。臂防尘套部的套环402和近端部分408的其中一个或两者能够包括弹性部。弹性部可以是防尘套材料的一部分。弹性部可以包括弹性元件。弹性元件可以附接到防尘套，例如附接到臂防尘套部和/或小车防尘套部。弹性部被适当地构造成促使防尘套的相应部分的周向延伸以采用与不受约束时相比(例如，与不存在弹性部的情况相比)较小的圆周。以此方式，能够将防尘套构造成使得套环402和臂防尘套部的近端部分408中的一个或两者能够与一范围的各尺寸的机器人紧密配合。适当地，套环和/或臂防尘套部的近端部分的紧密配合不至于太紧到限制臂防尘套部相对于小车防尘套部的自由旋转。

在一些示例中，套环402可包括磁性材料，例如磁体，用于将套环推向另一磁性材料。例如，在臂的基座102是磁性的情况下，在套环上或形成套环的一部分的磁性材料的提供会导致套环的材料被推向机器人臂。这可以帮助确保套环紧密配合臂。在一些示例中，罩可包括磁性材料，例如磁体，用于将罩推向套环和被防尘套覆盖的臂中的至少一个。这可以帮助确保罩围绕套环和臂中的一个或两个的紧密配合。磁性材料的强度可以根据需要选择。适当地，磁性材料的强度例如将套环推向臂，同时允许套环绕臂自由旋转。适当地，磁性材料的强度例如将罩推向套环和臂中的一个或两者，同时允许罩绕套环自由旋转。

现在将参考图5a和5b描述手术机器人臂防尘套的另一个示例。防尘套500包括小车防尘套部502和臂防尘套部504。图5a示出了具有小车和臂的机器人，其中防尘套已经被应用在小车上。如参照图4a和4b所讨论的，小车防尘套502用于覆盖小车，以便在小车上提供无菌屏障。小车防尘套502构造成紧密配合在小车上。因此，类似于关于图4a和4b中示出的示例的讨论，小车防尘套部502被构造为与小车是基本上旋转地固定的。小车防尘套部502包括在小车防尘套部的上部的连接器506。如图所示，连接器506采取环的形式，或者是环形的。连接器506用于将小车防尘套部502连接至臂防尘套部504。适当地，小车防尘套502构造成使得连接器506绕机器人的关节可丢弃。适当地，连接器506绕连接臂和小车的关节(例如滚动关节)可丢弃。

如参考图4a和4b所讨论的，臂防尘套部504用于覆盖机器人臂，以便在臂上提供无菌屏障。臂防尘套部504被构造成紧密配合在臂上。因此，类似于关于图4a和图4b中示出的示例的讨论，臂防尘套部504构造成与臂是基本上旋转地固定的。臂防尘套部504包括在臂防尘套部的下部处的另一连接器508。如图所示，另一连接器508采用环的形式，或者是环形的。另一连接器508用于将臂防尘套部504连接到小车防尘套部508。适当地，臂防尘套部504被构造成使得另一连接器508绕机器人的关节可丢弃。适当地，另一连接器508围绕连接臂和小车的关节(例如，滚动关节)可丢弃。

小车防尘套部502的连接器506和臂防尘套部504的另一连接器508被构造为彼此连接。连接器506和另一连接器508之间的接合适当地是为了限制流体和/或颗粒物质在臂防尘套部和小车防尘套之间的通过，从而维持防尘套提供的无菌屏障。连接器506和另一连接器508可以被认为形成联接装置。联接装置用于将两个防尘套部彼此联接。适当地，联接装置构造成将两个防尘套部彼此密封地联接。

适当地，连接器506和另一连接器508，即联接装置，被构造成允许连接器506相对于另一连接器508旋转。适当地，所允许的旋转不受限制。例如，连接器506适当地能够相对于另一连接器508旋转无限次。因此，连接器506和另一连接器508能够相对于彼此自由旋转。以这种方式，联接装置可以构造成允许小车防尘套部和臂防尘套部之间的不受约束的相对旋转，连接装置的连接器和另一连接器形成了相应的部分。连接器506和另一连接器508之间的旋转适当地围绕连接器和另一连接器中的至少一个的轴线。适当地，环形连接器和环形另一连接器的轴线均沿着公共轴线对准，并且旋转是绕该公共轴线的。

连接器506，例如第一联接器，以及另一连接器508，例如第二联接器，被构造用于彼此卡扣配合的接合。连接器506可以卡扣配合到另一连接器508内或周围，或者与另一连接器508卡扣配合。连接器506和另一连接器508中的一个或两者包括弹性元件，以促进卡扣配合的接合。

下面的讨论将参考图6和图7更详细地描述联接装置。图6和7示出了联接装置的截面图。图6示出了小车防尘套部602与臂防尘套部604之间的联接布置600。点划线606示出了环的轴线，即，环形连接器和环形另一连接器的轴线。

小车防尘套部602包括连接器610。连接器附接到小车防尘套部的片状材料611。臂防尘套部604包括另一连接器630。另一连接器附接到臂防尘套部的片状材料631。另一连接器630的直径通常小于连接器610的直径。这使得另一连接器630能够至少部分地位于连接器610内。这种布置能够帮助维持无菌屏障。在一些示例中，连接器能够至少部分地容纳在另一连接器内。例如，连接器610的直径通常可以小于另一连接器630的直径。

连接器610包括第一凸缘612。连接器610包括第一锥形部分614。第一凸缘612设置在锥形部分614的一端。另一连接器630包括第二凸缘632。另一连接器630包括第二锥形部分634。第二凸缘632设置在第二锥形部分634的一端。第一凸缘612和第二凸缘632形成突出部。连接器610包括第一凹部616。第二凸缘632可容纳在第一凹部616中。另一连接器630包括第二凹部636。第一凸缘612可容纳在第二凹部636中。

在图6所示的构造中，连接器的第一凸缘在另一连接器的第二凹部内，并且另一连接器的第二凸缘在连接器的第一凹部内。这种布置允许连接器和另一连接器彼此接合。将理解的是，在所有示例中，第一凸缘都不必位于第二凹部中，并且第二凸缘都不必位于第一凹部中。一个相应的凸缘在相应的凹部中就足够了。附加凸缘和凹部的设置能够在臂防尘套部和小车防尘套部之间提供增强的接合。附加凸缘和凹部能够在臂防尘套部和小车防尘套部之间提供增强的密封。

适当地，连接器和另一连接器中的至少一个包括弹性部。弹性部被适当地构造成允许各个凸缘612、632挠曲，使得其可以更容易地进入相应的凹部636、616。这允许连接器和另一连接器之间的卡扣配合。一旦相应的凸缘在相应的凹部内，弹性部的弹力使相应的凸缘能够恢复到其未挠曲的构造，并且将连接器和另一连接器保持在接合的布置中。例如，锥形部分614、634能够彼此运动通过，从而引起连接器与另一连接器之间的接合。连接器和另一连接器中的仅一个需要包括锥形部分。相应的锥形部分可引起设置在该锥形部分的端部的相应凸缘的挠曲。

第一凹部616是环形凹部。第一凹部616绕连接器610的圆周延伸。第二凹部636是环形凹部。第二凹部636围绕另一连接器630的圆周延伸。第一凸缘612可包括一个以上的突出部，用于突出到第二凹部中。第二凸缘632可包括一个以上的突出部，用于突出到第一凹部中。适当地，在提供多个突出部的情况下，突出部分别围绕连接器或另一连接器的圆周间隔开，例如等距地间隔开。这允许连接器和另一连接器之间围绕连接器的圆周良好地接合。

诸如第一凸缘的突出部能够在诸如第二凹部的环形凹部内自由运动。环形凹部限定了凹槽，突出部能够沿着所述凹槽运动。突出部能够绕环形凹部通过的次数没有限制。这意味着在连接器和另一连接器之间(因此在小车防尘套部与臂防尘套部之间)的相对旋转不受约束。在保持小车防尘套部和臂防尘套部之间的接合并因此保持无菌屏障的同时，可以实现这种不受约束的相对旋转。

如图6所示，另一连接器630包括凸棱或肋638。该凸棱允许使用者更容易地按压在另一连接器上，以促使其与连接器接合。凸棱638的凸棱边缘639构造成与连接器的边缘619形成基本连续的表面。联接装置的这种基本连续或光滑的外部轮廓可以帮助防止流体和/或特定物质渗透到小车防尘套部和臂防尘套部之间。它还可以帮助防止联接附件卡在手术室中的材料上。

防尘套602、604被构造为在防尘套中限定的腔650内容纳机器人，例如机器人的关节。

参照图6所示的联接装置，第一凸缘612径向向内地朝向，而第二凹部636径向向外地朝向。第二凸缘632径向向外地朝向，而第一凹部616径向向内地朝向。在一些示例中，联接装置可以被构造为使得径向向内地朝向的元件径向向外地朝向，反之亦然。

联接装置允许手小车防尘套部和臂防尘套部以相对于彼此不同的相对定向被应用在机器人的各个部分上，并在该定向上被有效地连接。

现在将参照图7讨论联接装置的另一个示例。图7示出了小车防尘套部702和臂防尘套部704之间的联接装置700。点划线706示出了环的轴线，即，环形连接器和环形另一连接器的轴线。

小车防尘套部702包括连接器710。连接器附接到小车防尘套部的片状材料711。臂防尘套部704包括另一连接器730。另一连接器附接到臂防尘套部的片状材料731。

与图6所示的示例相反，图7所示的联接装置包括一个附加联接元件720。该附加联接元件设置在连接器710和另一连接器730之间。附加联接元件构造成与连接器和另一连接器两者接合。这样，附加联接元件可以将连接器和另一连接器连接在一起。附加联接元件720可以是臂防尘套部或小车防尘套部的一部分。

参考图7，小车防尘套部702包括附加联接元件720。连接器710包括突起712。附加联接元件包括在肋(或突出部)721、723之间限定的凹部722。连接器710的突起712保持在凹部722内。该凹部是环形凹部，其围绕附加联接元件的圆周延伸。连接器710适当地包括多个突起712。突起712适当地围绕连接器的内圆周延伸。突起712绕连接器的圆周适当地间隔开，例如等距地间隔开。这允许连接器和另一连接器之间围绕连接器的圆周良好地接合。突起712能够在凹部722内自由地运动。凹部722限定了凹槽，突起712能够沿着该凹槽运动。突起绕凹部通过的次数没有限制。这意味着连接器和附加联接元件之间的相对旋转不受限制。可以在保持无菌屏障的同时实现这种不受约束的相对旋转。

另一连接器730的直径通常大于附加联接元件720的直径。这使得附加联接元件720能够至少部分地位于另一连接器730内。这种布置能够帮助维持无菌屏障。在一些示例中，该另一连接器可以至少部分地容纳在该附加联接元件内。例如，另一连接器730的直径通常可以小于附加联接元件720的直径。

另一连接器730包括第三凸缘732。另一连接器包括第三锥形部分734。第三凸缘732设置在锥形部分734的一端。附加联接元件720包括第四凸缘725。附加联接元件包括第四锥形部分724。第四凸缘725设置在第四锥形部分724的一端。第三凸缘732和第四凸缘724形成突出部。如图7所示，第三凸缘732和第四凸缘724布置成彼此接合，以限制另一连接器730和附加联接元件720的分离。附加联接元件720包括第四凹部726。第四凹部726限定在肋723和第四凸缘725之间。第三凸缘732可容纳在第四凹部726中。

在图7所示的构造中，另一连接器的凸缘(即第三凸缘)在附加联接元件的凹部(即第四凹部)内。这种布置允许另一连接器和附加联接元件彼此接合。

适当地，另一连接器和附加联接元件中的至少一个包括弹性部。弹性部被适当地构造成允许各个凸缘732、725挠曲，从而其可更容易地通过另外的凸缘，和/或使得凸缘732可以更容易地通过凹部726。这允许在另一连接器和附加联接元件之间的卡扣配合式接合。一旦凸缘732、725彼此通过，并且凸缘732在凹部726内，弹性部的弹力使凸缘732、725恢复到其未挠曲的构造，并将另一连接器和附加联接元件保持在接合的布置中。例如，锥形部分734、724能够彼此运动通过，从而引起另一连接器和附加联接元件之间的接合。另一连接器和附加联接元件中的仅一个需要包括锥形部分。相应的锥形部分可引起设置在该锥形部分的端部的相应凸缘的挠曲。

第四凹部726是环形凹部。凹部726围绕附加的联接元件720的圆周延伸。第三凸缘732可以包括一个以上的突出部，用于突出到第四凹部中。适当地，在提供多个突出部的情况下，突出部围绕另一连接器的圆周间隔开，例如等距地间隔开。这允许另一连接器和附加联接元件之间围绕它们的圆周的良好接合。

诸如第三凸缘732之类的突出部可以能够在环形凹部726内(例如沿着其环形范围)自由运动。环形凹部726限定了凹槽，突出部732可以沿着该凹槽运动。突出部732能够绕凹部726通过的次数没有限制。这意味着，另一连接器和附加联接元件之间的相对旋转不受限制。能够在保持无菌屏障的同时实现这种不受约束的相对旋转。

如图7所示，另一连接器730包括凸棱或肋738。该凸棱允许使用者更容易地压在另一连接器上，以促使它与附加联接元件接合。凸棱738的凸棱边缘739构造成与连接器的边缘719形成基本连续的表面。联接装置的这种基本连续或光滑的外部轮廓能够帮助防止流体和/或颗粒物质渗透到小车防尘套部和臂防尘套部之间。它还可以帮助防止联接附件卡在手术室中的材料上。

防尘套702、704被构造为在防尘套中限定的腔体750内容纳机器人，例如容纳机器人的关节。

参照图7，第三凸缘732径向向内地朝向，而第四凹部726径向向外地朝向。在一些示例中，联接装置能够被构造为使得径向向内地朝向的元件径向向外地朝向，反之亦然。

附加联接元件的设置能够允许臂防尘套部和小车防尘套部之间的旋转接合的一致性。例如，如图7所示，附加联接元件720设置为小车防尘套部的一部分，该附加联接元件和连接器可以被构造为彼此接合使得在它们之间形成良好的密封的同时允许它们之间不受限制的旋转。臂防尘套部的另一连接器与附加联接元件的接合仅需要形成良好的密封，并且也不需要提供旋转接合(尽管如本文所讨论的那样可能实现)。因此，另一连接器和附加结合元件的用于与另一连接器结合的部分可以构造成使在它们之间形成的密封最优化。在一些示例中，另一连接器能够与附加联接元件接合，以便与附加联接元件固定在一起。由联接装置提供的旋转能够通过附加联接元件和连接器之间的相对旋转来提供。

在一些示例中，联接装置包括磁性材料的部分。磁性材料的部分的提供能够有助于将联接装置的各部分彼此定位，以将它们联接在一起。例如，连接器可以包括磁体，并且另一连接器可以包括磁体。连接器磁体和另一连接器磁体适当地构造成彼此吸引，以将连接器和另一连接器吸引在一起。在一些示例中，附加联接元件可以包括磁体，并且另一连接器可以包括磁体。所述附加联接元件磁体和所述另一连接器磁体适当地构造成彼此吸引，以便将所述附加联接元件和所述另一连接器吸引在一起。在联接装置上设置磁体能够使手术室人员的成员更容易将联接装置的各个部分彼此接合。

在一些示例中，防尘套能够适应导致机器人臂弯曲的关节的挠曲。防尘套可以适应机器人的各部分之间的相对运动，例如机器人臂相对于小车的相对运动。防尘套材料的一部分或防尘套材料的一部分的构造能够允许防尘套适应机器人的被防尘套所覆盖的各部分之间的运动。以下示例可以以任何组合与以上任何示例结合使用。为了清楚起见，在此分别描述它们。

参照图8，提供了一种手术机器人臂防尘套800，其被布置为覆盖机器人臂以在臂上提供无菌屏障。机器人臂防尘套可以联接(例如，与之成一体)到小车防尘套部。防尘套800沿其长度包括多个不同的区域。所示的防尘套800包括更好地能够适应防尘套804、808、812的挠曲或弯曲的区域以及不太够适应防尘套802、806、810、814的弯曲的区域。朝向防尘套的远端设置有第一区域802。与第一区域相邻的是第二区域804。远离第一区域的连着第二区域的另一侧是第三区域806。第二区域将第一区域和第三区域彼此分开。远离第二区域的连着第三区域的另一侧是第四区域808。与第四区域相邻的是第五区域810，其后是第六区域812和第七区域814。每个区域可以分别形成并连接在一起。所述区域可以通过如本文所讨论的联接装置来连接。区域中的两个可以一体地形成，并且例如经由在此讨论的联接装置联接到至少一个其他区域。适当地，一体形成多个区域。例如，第一区域、第二区域和第三区域可以一体地形成。这可以简化使用防尘套覆盖机器人。

本文的讨论将集中在第一、第二和第三区域。区域802、806、810和814彼此相似。区域804、808和812彼此相似。因此，对第一、第二和第三区域的讨论也适用于第三、第四和第五区域以及第五、第六和第七区域。

与第一和第三区域相比，第二区域804被构造为能够适应在其构造(即，第二区域的构造)中的更大变化。第二区域适当地能够适应在例如防尘套外部的力的作用下其构造的变化。这样的力可以由使用者操作防尘套和/或由被防尘套所包裹的正在进行诸如驱动运动之类的运动机器人臂来提供。第二区域在施加的力下适当地优先变形。即，第二区域比第一和第三区域适当地更容易变形。第二区域的变形可以能够允许在防尘套中适应弯曲或挠曲。适当地，第二区域能够适应防尘套的弯曲而不会破坏无菌屏障。因此，在一个示例中，能够发生弯曲运动(包括重复的弯曲运动)而不会在防尘套上引起裂口、撕裂和/或孔洞(或其他破裂)。

防尘套还适当地需要允许被防尘套覆盖的机器人臂的铰接，例如在臂的所有自由度中的铰接。例如，防尘套可能需要允许多达七个自由度的铰接。防尘套应允许这样的铰接，而不会将力，特别是将不可预测的力传递到臂上。这是因为在防尘套在臂上施加力的情况下，会导致臂感应的力不准确。

第二区域能够包括顺应部。所述顺应部被构造成适应诸如防尘套的弯曲之类的运动而不会使防尘套被拉紧。因此，降低了防尘套提供的无菌屏障被破坏的可能性。这可以确保在整个手术过程中保持无菌屏障。

在一个示例中，如图8所示，第二区域804包括足够的材料，使得当防尘套覆盖臂时，第二区域的材料是宽松的和/或不受约束的。松散，宽松或不受约束的材料适当地足以允许臂或关节的整个运动范围，而不会使防尘套材料拉伸(或拉伸超过弹性极限)、撕破和/或撕裂。与第一和第三区域的材料相比，第二区域的材料受到的约束较小。例如，防尘套可以包括多个固定装置。固定装置可以用于将防尘套可释放地固定到臂上。例如，固定装置可包括一个或多个用于围绕机器人臂绑扎的扎带，用于附接到臂的磁性材料上的磁体等。适当地，固定装置设置在第二区域的端部处或附近。例如，一个固定装置可以设置在第一区域和第二区域之间的边界处，或者朝向边界的一侧或另一侧。另一固定装置能够设置在第二区域和第三区域之间的边界处，或者朝向边界的一侧或另一侧。因此，固定装置能够允许防尘套的第二区域在期望的位置处(例如在臂的关节周围)附接到机器人臂。第二区域的材料的长度(即，纵向范围)能够大于覆盖关节所需的长度。多余的材料能够被卷起，以便在第二区域(即，围绕关节)提供相对不受约束的材料。第二区域可以通过固定装置的附接而保持在卷起的构造中。适当地，在需要多个相对不受约束的区域的情况下，如图8所示，可以提供相应的多个固定装置。第二区域的相对不受约束的材料设置在第一区域和第三区域的相对受约束的材料之间。

在一个示例中，第二区域以及第一和第三区域可以包括不同的材料或具有不同特性或特征的材料。第一和第三区域适当地包括相同的材料或具有相同特性或特征的材料。适当地，第二区域包括具有比第一和第三区域更低的模量的材料。适当地，第二区域具有比第一和第三区域低的有效模量的构造。有效模量适当地是该区域的整体模量，例如由于该区域的材料和/或构造而引起的模量。第一区域的材料和构造可以与第二区域的材料和构造都不必相同，尽管它们可以相同。第三区域的材料和构造可以与第二区域的材料和构造都不必相同，尽管它们可以相同。适当地，第二区域包括在至少一个方向上具有低模量(例如弹性或拉伸模量)或具有低摩擦系数的材料。第二区域可以包括在多个方向上具有低模量或具有低摩擦系数的材料。第二区域具有低模量和/或低摩擦系数的方向适当地是防尘套的弯曲(或挠曲)方向，例如，沿着包围体的纵向范围的方向。第二区域具有低模量和/或低摩擦系数的方向适当地是防尘套的扭转方向，例如围绕包围体的圆周或沿着包围体的螺旋路径的方向。

在一些示例中，如果第二区域的值低于第一区域和第三区域的值，则模量或摩擦系数可以被认为是低的。在一些示例中，如果第二区域的值低于预定阈值，则模量或摩擦系数可以被认为是低的。适当地，第二区域是构造成在张力下变形的材料。与第一和第三区域的材料相比，第二区域适当地包括在张力下更容易变形的材料。例如，第二区域是构造成在张力下伸展和/或剪切的材料。

第二区域可以由诸如弹力材料的弹性材料形成。弹性材料可以包括以下材料：松紧带、橡胶、天然橡胶、聚异戊二烯、弹性体、聚丁二烯、聚氯丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、乙烯基和聚氯乙烯。弹性材料可包括聚合物，例如苯乙烯嵌段共聚物。苯乙烯嵌段共聚物可包含聚苯乙烯嵌段和橡胶嵌段。橡胶嵌段可包含聚丁二烯、聚异戊二烯或其氢化等同物。这可以允许材料拉伸而不会使得材料破裂。适当地，第二区域的弹力或弹性大于第一区域和第三区域的弹力或弹性。在一些示例中，第二区域的材料比第一区域和第三区域的材料薄。与第一和第三区域的相对较厚的材料相比，第二区域的较薄的材料能够使该材料具有更大的柔度(例如，具有更高的弹力和/或弹性)。

在图9所示的另一示例中，第二区域904仍设置在第一区域902和第三区域906之间。第二区域包括用于控制第二区域中的材料的褶皱(或折叠/起皱)控制部或材料控制部。褶皱控制部减小了第二区域的材料的褶皱(或折叠/起皱)的可能性和/或控制了第二区域的材料的褶皱的程度。褶皱控制部布置成控制第二区域的材料随着防尘套的弯曲而运动的方式。

褶皱控制部包括在第二区域的材料中的折叠伸缩段908。所述折叠伸缩段包括一系列材料的折叠。折叠是材料中的预折叠和材料中的预应力线中的至少一种。折叠伸缩段具有收缩状态，在该状态下材料的折叠相对靠近，而在伸展状态下，材料的折叠相对地分开。当将折叠伸缩段的材料或材料的一部分置于增加的张力下时，折叠打开以允许材料运动，从而限制了材料中张力的增加。当将折叠伸缩段的材料置于减小的张力下时，折叠闭合以允许材料运动，从而限制了材料中张力的减小。在形成折叠的材料的弹力的作用下，可将折叠伸缩段的折叠布置成在张力减小时闭合。可以随着防尘套弯曲而改变防尘套材料中的张力，例如在由防尘套形成的包围体中，特别是在防尘套的第二区域中的张力。例如，当大体上管状的包围体与被防尘套包裹的机器人臂一起弯曲时，防尘套的一侧将承受增加的张力，而防尘套的另一侧将承受减小的张力。朝向弯曲关节外部的第二区域的一部分将处于伸展状态912。朝向弯曲关节内部的第二区域的一部分将处于收缩状态910。

折叠伸缩段的有效模量(例如弹性模量或拉伸模量)低于形成它的材料即第二区域的材料的模量。将材料形成折叠会降低截面的整体有效模量。结果，该折叠伸缩段可以在比使形成该折叠伸缩段的材料的平坦部分伸展所需的力小的力下适当地伸展。因此，当将包围体置于拉伸载荷下时，第二区域(包括折叠伸缩段)将优先变形。第二区域将在比第一和第三区域小的力下变形。

折叠伸缩段的折叠适当地围绕包围体延伸。包围体适当地是大体上管状的，并且折叠围绕大体上管状的包围体的圆周延伸。折叠不需要一直围绕包围体延伸。

上述的折叠伸缩段能够适应弯曲运动，例如绕弧的运动。弯曲运动将发生在机器人臂的挠曲上。除弯曲运动外，还可以适应其他运动。例如，由于围绕例如滚动关节的轴向旋转而可能发生扭转运动。适当地，第二区域构造成适应弯曲和/或扭转运动。在图9中所示的示例中，折叠伸缩段的折叠或打褶围绕包围体的至少一部分周向对准。例如，折叠可以是可形成包围体的片状材料中的线性折叠。在一些示例中，可以在第二区域的材料中设置折叠，使得折叠在包围体中的方向偏离围绕包围体的周向方向。例如，折叠可以被布置为围绕包围体采取螺旋构造。不需要围绕包围体的整个圆周设置折叠。

第二区域可以包括两个或更多个不连续的折叠伸缩段。两个折叠伸缩段可能彼此不同。这两个折叠伸缩段可以在以下一项或多项中彼此不同：折叠间距、围绕包围体的折叠程度、折叠相对于包围体的圆周方向所成的角度、折叠次数。

适当地，包括第一、第二和第三区域的防尘套被构造成被应用到手术机器人的机器人臂上。机器人臂可以具有关节，并且防尘套可以被构造成应用在臂上，使得关节被第二区域包裹。适当地，第一区域将臂的一部分至少部分地包裹到关节的一侧，而第三区域将臂的一部分至少部分地包裹到关节的另一侧。当控制机器人臂运动时，臂可以绕关节弯曲防尘套构造成能够适应关节的弯曲。适当地，防尘套适应关节的弯曲而不会使防尘套的材料变得绷紧。这样可以减少或避免防尘套从而破裂。这可以帮助维持无菌屏障。适当地，第二区域能够适应关节的弯曲。适当地，第二区域比第一区域能够更好地适应关节的弯曲。适当地，第二区域比第三区域能够更好地适应关节的弯曲。第二区域可以被构造成通过允许关节比第一和第三区域更大的相对运动和/或通过允许关节的给定的相对运动来适应关节的弯曲，从而引起材料张力的增加比第一和第三区域低。

本文所述的防尘套可用于非手术机器人目的。例如，它可以用在机器人系统或更一般的系统中，在该系统中，期望提供一种适应该屏障的各部分的相对运动的屏障。这样的屏障可以是对流体流的屏障和/或对颗粒物质的屏障，例如夹带在诸如空气的流体流中的颗粒物质。因此，这种屏障可用于提供有效的保护，防止化学物质、材料屑和/或灰尘。

申请人在此单独公开了本文所述的每个单独的特征以及两个或更多个这样的特征的任意组合，其程度是能够基于共同的总体观点基于本说明书作为整体来执行这样的特征或组合，不管这样的特征或特征的组合是否解决了本文公开的任何问题，本领域技术人员的知识，并且不限于权利要求的范围。申请人指出，本发明的方面可以包括任何这样的单个特征或特征的组合。鉴于以上描述，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本发明的范围内进行各种修改。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于包裹手术机器人的关节的手术机器人防尘套，所述关节构造为允许与所述关节相邻的机器人臂的一部分绕关节轴线轴向旋转，所述防尘套包括：

近端防尘套材料部，其构造为在所述关节的机器人近端的部分上提供无菌屏障并且与所述关节的所述机器人近端的所述部分是旋转地固定的，以及

远端防尘套材料部，其构造为在所述关节的机器人远端的部分上提供无菌屏障并且与所述关节的所述机器人远端的所述部分是旋转地固定的；

所述防尘套被构造为使得所述近端和远端防尘套材料部绕所述关节轴线相对于彼此是自由地可旋转的；以及

所述防尘套包括用于将所述近端防尘套材料部联接到所述远端防尘套材料部的联接装置，所述联接装置包括构造为彼此联接的第一联接件和第二联接件，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的一个包括所述第一联接件，而所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的另一个包括所述第二联接件。

2.根据权利要求1所述的手术机器人防尘套，其中，所述防尘套构造为限制流体和/或颗粒物质在所述近端和远端防尘套材料部之间的通过，从而维持所述无菌屏障。

3.根据权利要求1或2所述的手术机器人防尘套，其中，所述联接装置构造为密封地联接所述近端和远端防尘套材料部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述联接装置构造为允许所述近端和远端防尘套材料部之间的不受约束的相对旋转。

5.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一联接件和所述第二联接件构造为通过卡扣配合式接合而彼此接合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一和第二联接件中的一个包括凹部，而所述第一和第二联接件中的另一个包括突起，所述凹部构造为将所述突起容纳在其中。

7.根据权利要求6所述的手术机器人防尘套，其中，所述突起构造为卡扣配合地通过与所述凹部相邻的凸缘和肋中的一个。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述突起、所述凸缘和所述肋中的一个或多个是弹性可变形的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一联接件包括第三联接件，并且所述第一联接件构造为经由所述第三联接件联接至所述第二联接件。

10.根据权利要求9所述的手术机器人防尘套，其中，所述第三联接件相对于所述第二联接件是自由地可旋转的。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的手术机器人防尘套，其中，所述联接装置构造为使得所述第二联接件和所述第三联接件被构造为通过卡扣配合式接合而彼此接合。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第三联接件包括凹部和突起中的一个，以与所述第二联接件的所述突起或所述凹部接合。

13.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的一个包括套环，而所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的另一个包括套环罩。

14.根据权利要求13所述的手术机器人防尘套，其中，所述套环罩构造为紧密配合在所述套环上。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的手术机器人防尘套，其中，所述套环和所述套环罩中的一个或两个包括弹性部。

16.根据权利要求15所述的手术机器人防尘套，其中，相应防尘套材料部的材料包括所述弹性部。

17.根据权利要求15或权利要求16所述的手术机器人防尘套，其中，所述弹性部构造为促使相应防尘套材料部的圆周范围采用与不受约束时相比相对较小的圆周。

18.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的至少一个包括磁性材料。

19.一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括手术机器人和根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述手术机器人防尘套围绕所述手术机器人设置，以包裹所述手术机器人的关节。

20.一种用于在包括关节的手术机器人臂的一部分周围提供无菌屏障的手术机器人防尘套，所述防尘套包括：

片材，其构造为形成用于容纳手术机器人臂的一部分的包围体，所述包围体具有被第二区域彼此隔开的第一区域和第三区域，所述第二区域包括具有比所述第一和第三区域低的有效模量的材料或构造。

21.根据权利要求20所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域构造为与所述第一和第三区域相比更容易在外力下变形。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括褶皱控制部。

23.根据权利要求22所述的手术机器人防尘套，其中，所述褶皱控制部包括在展开状态和收缩状态之间可构造的折叠伸缩段。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括与所述第一和第三区域的材料相比具有更高弹力的材料。

25.根据权利要求20至24中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括比所述第一和第三区域的材料薄的材料。

26.根据权利要求20至25中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括比所述第一和第三区域中的防尘套的材料受到的约束少的防尘套的材料。

27.根据权利要求26所述的手术机器人防尘套，其中，所述防尘套构造为通过多个固定装置附接到机器人臂，一个固定装置设置在所述第二区域的任一端处或朝向所述第二区域的任一端。

28.根据权利要求20至27中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述片材的材料形成或适于形成所述包围体。

29.根据权利要求20至28中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述包围体构造为包围纵向延伸的机器人臂。

30.根据权利要求20至29中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述包围体包括基本上管状的段。

31.根据权利要求30所述的手术机器人防尘套，其中，所述基本上管状的段包括所述第一、第二和第三区域。

32.根据权利要求30或权利要求31所述的手术机器人防尘套，其中，所述基本上管状的段包括基本上圆柱形的段和基本上截头圆锥形的段中的至少一个。

33.根据权利要求20至32中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一、第二和第三区域一体地形成。

34.根据权利要求20至33中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，与所述第一和第三区域相比，所述第二区域能够适应被所述包围体包裹的关节的更大的挠曲。

35.根据权利要求20至34中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域被构造为在以下的一个或两个上具有比所述第一和第三区域更低的有效模量：

所述防尘套的弯曲方向或挠曲方向，以及

所述防尘套的扭曲方向。

36.一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括根据权利要求20至35中任一项所述的手术机器人臂防尘套和具有关节的手术机器人臂，所述臂的所述关节可容纳在所述包围体的所述第二区域内。

37.根据权利要求36所述的手术机器人系统，其中，所述关节的机器人臂远端的第一部可容纳在所述包围体的所述第一区域内，所述关节的机器人臂近端的第二部可容纳在所述包围体的所述第三区域内。

38.根据权利要求37所述的手术机器人系统，其中，所述机器人臂的远端部分包括靠近所述关节的第一臂段，而所述机器人臂的近端部分包括靠近所述关节的第二臂段。

39.一种手术机器人系统，其包括根据权利要求20至35中任一项所述的手术机器人臂防尘套和具有关节的手术机器人臂，所述包围体构造为使得所述第二区域与所述关节对准。

Claims (40)

1.一种用于包裹手术机器人的关节的手术机器人防尘套，所述关节构造为允许与所述关节相邻的机器人臂的一部分绕关节轴线轴向旋转，所述防尘套包括：

近端防尘套材料部，其构造为在所述关节的机器人近端的部分上提供无菌屏障并且与所述关节的所述机器人近端的所述部分是旋转地固定的，以及

远端防尘套材料部，其构造为在所述关节的机器人远端的部分上提供无菌屏障并且与所述关节的所述机器人远端的所述部分是旋转地固定的；

所述防尘套被构造为使得所述近端和远端防尘套材料部绕所述关节轴线相对于彼此是自由地可旋转的。

2.根据权利要求1所述的手术机器人防尘套，其中，所述防尘套构造为限制流体和/或颗粒物质在所述近端和远端防尘套材料部之间的通过，从而维持所述无菌屏障。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的手术机器人防尘套，其中，所述防尘套包括用于将所述近端防尘套材料部联接到所述远端防尘套材料部的联接装置，所述联接装置包括构造为彼此联接的第一联接件和第二联接件，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的一个包括所述第一联接件，而所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的另一个包括所述第二联接件。

4.根据权利要求3所述的手术机器人防尘套，其中，所述联接装置构造为密封地联接所述近端和远端防尘套材料部。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的手术机器人防尘套，其中，所述联接装置构造为允许所述近端和远端防尘套材料部之间的不受约束的相对旋转。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一联接件和所述第二联接件构造为通过卡扣配合式接合而彼此接合。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一和第二联接件中的一个包括凹部，而所述第一和第二联接件中的另一个包括突起，所述凹部构造为将所述突起容纳在其中。

8.根据权利要求7所述的手术机器人防尘套，其中，所述突起构造为卡扣配合地通过与所述凹部相邻的凸缘和肋中的一个。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述突起、所述凸缘和所述肋中的一个或多个是弹性可变形的。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一联接件包括第三联接件，并且所述第一联接件构造为经由所述第三联接件联接至所述第二联接件。

11.根据权利要求10所述的手术机器人防尘套，其中，所述第三联接件相对于所述第二联接件是自由地可旋转的。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的手术机器人防尘套，其中，所述联接装置构造为使得所述第二联接件和所述第三联接件被构造为通过卡扣配合式接合而彼此接合。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第三联接件包括凹部和突起中的一个，以与所述第二联接件的所述突起或所述凹部接合。

14.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的一个包括套环，而所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的另一个包括套环罩。

15.根据权利要求14所述的手术机器人防尘套，其中，所述套环罩构造为紧密配合在所述套环上。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的手术机器人防尘套，其中，所述套环和所述套环罩中的一个或两个包括弹性部。

17.根据权利要求16所述的手术机器人防尘套，其中，相应防尘套材料部的材料包括所述弹性部。

18.根据权利要求16或权利要求17所述的手术机器人防尘套，其中，所述弹性部构造为促使相应防尘套材料部的圆周范围采用与不受约束时相比相对较小的圆周。

19.根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述近端防尘套材料部和所述远端防尘套材料部中的至少一个包括磁性材料。

20.一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括手术机器人和根据前述权利要求中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述手术机器人防尘套围绕所述手术机器人设置，以包裹所述手术机器人的关节。

21.一种用于在包括关节的手术机器人臂的一部分周围提供无菌屏障的手术机器人防尘套，所述防尘套包括：

片材，其构造为形成用于容纳手术机器人臂的一部分的包围体，所述包围体具有被第二区域彼此隔开的第一区域和第三区域，所述第二区域包括具有比所述第一和第三区域低的有效模量的材料或构造。

22.根据权利要求21所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域构造为与所述第一和第三区域相比更容易在外力下变形。

23.根据权利要求21或权利要求22所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括褶皱控制部。

24.根据权利要求23所述的手术机器人防尘套，其中，所述褶皱控制部包括在展开状态和收缩状态之间可构造的折叠伸缩段。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括与所述第一和第三区域的材料相比具有更高弹力的材料。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括比所述第一和第三区域的材料薄的材料。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域包括比所述第一和第三区域中的防尘套的材料受到的约束少的防尘套的材料。

28.根据权利要求27所述的手术机器人防尘套，其中，所述防尘套构造为通过多个固定装置附接到机器人臂，一个固定装置设置在所述第二区域的任一端处或朝向所述第二区域的任一端。

29.根据权利要求21至28中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述片材的材料形成或适于形成所述包围体。

30.根据权利要求21至29中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述包围体构造为包围纵向延伸的机器人臂。

31.根据权利要求21至30中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述包围体包括基本上管状的段。

32.根据权利要求31所述的手术机器人防尘套，其中，所述基本上管状的段包括所述第一、第二和第三区域。

33.根据权利要求31或权利要求32所述的手术机器人防尘套，其中，所述基本上管状的段包括基本上圆柱形的段和基本上截头圆锥形的段中的至少一个。

34.根据权利要求21至33中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第一、第二和第三区域一体地形成。

35.根据权利要求21至34中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，与所述第一和第三区域相比，所述第二区域能够适应被所述包围体包裹的关节的更大的挠曲。

36.根据权利要求21至35中任一项所述的手术机器人防尘套，其中，所述第二区域被构造为在以下的一个或两个上具有比所述第一和第三区域更低的有效模量：

所述防尘套的弯曲方向或挠曲方向，以及

所述防尘套的扭曲方向。

37.一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括根据权利要求21至36中任一项所述的手术机器人臂防尘套和具有关节的手术机器人臂，所述臂的所述关节可容纳在所述包围体的所述第二区域内。

38.根据权利要求37所述的手术机器人系统，其中，所述关节的机器人臂远端的第一部可容纳在所述包围体的所述第一区域内，所述关节的机器人臂近端的第二部可容纳在所述包围体的所述第三区域内。

39.根据权利要求38所述的手术机器人系统，其中，所述机器人臂的远端部分包括靠近所述关节的第一臂段，而所述机器人臂的近端部分包括靠近所述关节的第二臂段。

40.一种手术机器人系统，其包括根据权利要求21至36中任一项所述的手术机器人臂防尘套和具有关节的手术机器人臂，所述包围体构造为使得所述第二区域与所述关节对准。

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