CN113784683A - 使用可移动的无菌体积维持部件无菌性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种系统，该系统包括操纵器组件和限定无菌体积的护罩。操纵器组件包括由外部无菌覆盖物覆盖的无菌连杆或非无菌连杆，并且该连杆被接收到护罩的无菌体积中并且从护罩的无菌体积中撤回。护罩的外部可以是非无菌的，而护罩维持其内部无菌体积，使得连杆或外部无菌覆盖物在护罩的无菌体积内移动时维持无菌。然后护罩可以在手术环境中延伸到非无菌场区中，并且当连杆从非无菌场区移动到用于手术的无菌场区时，连杆或外部无菌覆盖物保持无菌。护罩可以是可移动的，它可以机械地支撑操纵器组件，并且它可以被耦接到手术台或与手术台分开的单元。

Description

使用可移动的无菌体积维持部件无菌性的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月22日提交的美国临时申请第62/822,350号的权益，其整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及远程操作手术操纵器系统的无菌护罩。

背景技术

计算机辅助设备通常包括一个或多个可移动操纵器，该操纵器可操作以操纵器械以用于在工作部位处执行任务。计算机辅助设备可以包括用于支撑医疗器械的至少一个可移动操纵器，诸如捕获工作部位图像的图像捕获设备或可被用于在手术工作部位处操纵或治疗组织的手术器械。可移动操纵器可以包括通过一个或多个主动控制关节耦接在一起的互连连杆。操纵器可以包括一个或多个不受主动控制并且顺应主动控制关节的移动的被动关节。主动和被动关节可以被锁定以将可移动操纵器保持在适当位置。

计算机辅助设备可以包括工业和娱乐系统，以及用于诊断、美容、疗法、非手术治疗、手术治疗等程序中的医疗机器人系统。作为具体示例，计算机辅助设备包括微创的计算机辅助的远程操作手术系统(“远程操作手术系统”)，其允许外科医生从床边或远程位置对患者操作。远程操作手术是手术系统的总称，在该系统中，外科医生不是直接用手握住和移动器械的所有部分，而是至少部分地在计算机辅助下使用某种形式的间接或远程控制(例如伺服机构或类似物)来操纵手术器械的移动。用于此类手术系统的手术器械通过微创手术孔口或自然孔口插入以治疗患者体内部位的组织，这通常减少一般与通过开放手术技术接近手术工作部位相关联的创伤。

在手术程序期间，诸如操作室之类的手术环境可以具有无菌场区和非无菌场区。如果无菌对象从无菌场区移动到非无菌场区，则该对象被认为是非无菌的，因为如果将对象重新引入到无菌场区，则存在污染风险。因此，维持从无菌场区移动到非无菌场区然后返回到无菌场区的无菌对象的无菌性将是有利的。更具体地，如果远程操作手术系统设备或设备部件移出为接受手术的患者限定的无菌手术区，然后重新进入无菌手术区而使其不会污染无菌场区，则维持远程操作手术系统设备或设备部件的无菌性将是有利的。

发明内容

本公开的实施例由说明书随附的权利要求概括。

与一些实施例一致，为了在邻近操作台、附接到操作台或是操作台的组成部分的远程操作手术系统的背景下维持无菌性，本公开将典型操作室无菌场区的局部延伸提供到无菌护罩的受保护界限内的一部分非无菌场区，该非无菌场区被添加到远程操作手术系统以接收移进和移出无菌场区的远程操作手术系统的部分。

与一些实施例一致，提供一种系统。该系统包括限定无菌体积的护罩。该系统还包括操纵器组件，该操纵器组件包括滑动地接收在无菌体积内的无菌连杆。连杆包括外部无菌表面或被至少部分地定位在护罩和连杆之间的外部无菌覆盖物覆盖。

与其他实施例一致，一种方法包括将操纵器组件的连杆从由护罩限定的无菌体积延伸到无菌场区，该护罩至少部分地在手术环境的非无菌场区内。连杆包括外部无菌表面或被至少部分地定位在护罩和连杆之间的外部无菌覆盖物覆盖。其他实施例包括记录在一个或多个计算机存储设备上的相应计算机系统、装置和计算机程序，每个都被配置为执行该方法的动作。

应当理解，前述总体描述和以下详细描述两者本质上是示例性和解释性的，并且旨在提供对本公开的理解而不限制本公开的范围。就这一点而言，本公开的附加方面、特征和优点根据以下详细描述对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

图1A是根据一些实施例的计算机辅助远程操作系统的简化图。

图1B是根据一些实施例的安装在支撑基座上的远程操作手术操纵器组件的简化图。

图1C是根据一些实施例的安装在支撑基座上的远程操作手术操纵器组件的简化图。

图2是根据一些实施例的患者坐标空间的透视图，该患者坐标空间包括安装在手术台一侧上的远程操作手术操纵器组件。

图3A是根据一些实施例的安装在手术台一侧上的处于缩回位置的远程操作手术操纵器组件的透视图。

图3B是根据一些实施例的安装在手术台一侧上的处于延伸位置的远程操作手术操纵器组件的透视图。

图4A是根据一些实施例的安装在手术台一侧上的处于缩回位置的远程操作手术操纵器系统沿图3A中的剖面线4A-4A的剖视图。

图4B是根据一些实施例的安装在手术台一侧上的处于延伸位置的远程操作手术操纵器系统沿图3B中的剖面线4B-4B的剖视图。

图5是根据一些实施例的处于延伸位置的远程操作手术操纵器系统的剖视图。

图6是根据一些实施例的耦接到安装在手术台一侧上的运动学臂的远程操作手术操纵器系统的透视图。

图7A是根据一些实施例的耦接到安装在可移动操纵器系统上的运动学臂的远程操作手术操纵器系统的透视图。

图7B是根据一些实施例的耦接到安装在可移动操纵器系统上的运动学臂的远程操作手术操纵器系统的透视图。

图8示出了根据一些实施例的用于将无菌连杆从非无菌场区延伸到无菌场区的方法。

通过参考以下详细描述，可以最好地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，出于说明而非限制本公开的实施例的目的，相似的附图标记用于标识一幅或多幅图中所示的相似元件。

具体实施方式

在以下描述中，具体细节描述了与本公开一致的一些实施例。阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例意在说明而非限制。本领域技术人员可以意识到即使没有具体描述的其它元件也在本公开的范围和精神内。此外，为了避免不必要的重复，与一个实施例相关联示出和描述的一个或多个特征可以被并入其他实施例中，除非另外具体描述或者如果一个或多个特征将使实施例不起作用。在一些情况下，众所周知的方法、程序、部件和电路没有详细描述，以免不必要地混淆实施例的各方面。

此外，选择以描述一个或多个实施例和可选元件或特征的特定词语并不旨在限制本公开。例如，空间相对术语——诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“近侧”、“远侧”和类似术语——可以被用于描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的位置和取向之外，这些空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的设备的不同位置(即，平移放置)和取向(即，旋转放置)。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将在其他元件或特征的“上方”或“上面”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方的位置和取向两者。设备可以以其他方式取向(例如，旋转90度或以其他取向)并且相应地解释本文使用的空间相对叙述词。同样，沿(平移)和围绕(旋转)各个轴线的移动的描述包括各种特殊的设备方位和取向。身体的位置和取向的组合限定身体的姿态。

类似地，除非上下文另有指示，否则几何术语(诸如“平行”和“垂直”)并不旨在要求绝对的数学精度。相反，此类几何术语允许由于制造或等效功能而发生的变化。

此外，除非上下文另有指示，否则单数形式“一”、“一个”和“所述/该”也旨在包括复数形式。并且术语“包括”、“包含”、“由…构成”、“具有”和类似术语指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个更多其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或增加。描述为耦接的部件可以是电或机械地直接耦接，或者它们可以经由一个或多个中间部件间接耦接。助动词“可能”同样暗示特征、步骤、操作、元件或部件是可选的。

参考一个实施例、实施方式或应用详细描述的元件可以可选地被包括在没有具体示出或描述的其他实施例、实施方式或应用中，只要可行。例如，如果参考一个实施例详细描述了元件并且没有参考第二实施例描述元件，则该元件仍然可以被要求保护为包括在第二实施例中。因此，为了避免在以下描述中不必要的重复，与一个实施例、实施方式或应用相关联示出和描述的一个或多个元件可以被并入到其他实施例、实施方式或方面中，除非另外具体描述，除非一个或多个元件将使实施例或实施方式无功能，或者除非元件中两个或多个提供相互冲突的功能。

计算机是遵循编程指令以对输入信息执行数学或逻辑功能以产生经处理的输出信息的机器。计算机包括执行数学或逻辑功能的逻辑单元，以及存储编程指令、输入信息和输出信息的存储器。术语“计算机”和相似术语(诸如“处理器”或“控制器”或“控制系统”)是类似的。

尽管本文描述的一些示例涉及手术程序或器械，或医疗程序和医疗器械，但所公开的技术也可选地应用于非医疗程序和非医疗器械。例如，本文描述的器械、系统和方法可以被用于非医疗目的，包括工业用途、通用机器人用途以及感测或操纵非组织工件。其他示例应用涉及美容改进、人体或动物解剖结构成像、从人体或动物解剖结构收集数据以及培训医疗或非医疗人员。附加示例应用包括用于对从人体或动物解剖结构中取出的组织进行手术程序(无需返回人体或动物解剖结构)，以及对人体或动物尸体执行手术程序。此外，这些技术还可被用于手术和非手术医学治疗或诊断程序。

此外，虽然本公开中呈现的一些示例讨论了远程操作机器人系统或远程可操作系统，但是所公开的技术也适用于部分或全部由操作者直接和手动移动的计算机辅助系统。

图1A是根据一些实施例的计算机辅助远程操作系统100的简化图。在一些实施例中，系统100可适用于疗法和诊断程序。虽然本文针对此类程序提供了一些实施例，但对医疗或手术器械以及医疗或手术方法的任何提及都是非限制性的。本文描述的系统、器械和方法可以被用于动物、人类尸体、动物尸体、人体或动物解剖结构的一部分、非手术诊断，以及用于工业系统和通用机器人、通用远程操作或机器人医疗系统。

如图1A所示，系统100通常包括多个操纵器组件102。尽管在图1A的实施例中示出了三个操纵器组件102，但在其他实施例中，更多或更少的操纵器组件可以被使用。操纵器组件的确切数量将取决于医疗程序和操作室内的空间约束以及其他因素。

操纵器组件102被用于在对患者P执行各种程序时操作医疗器械104(例如，手术器械或图像捕获设备)。操纵器组件102可以是远程操作的、非远程操作的或混合远程操作和非远程操作组件，具有可以机动和/或远程操作的选择运动自由度以及可以非机动和/或非远程操作的选择运动自由度。在一些实施例中，操纵器组件102可以被安装在操作台或手术台T附近或邻近，或者操纵器组件102可以被直接安装到台T，或者安装到耦接到台T上的导轨，或者整体地作为台结构的部分。在一些实施例中，操纵器组件102可以被安装到可移动推车(例如，患者侧推车)，如关于下面图7A-图7B更详细地描述的。可移动推车可以与操作室中的台T分开并间隔开，并且可相对于台T独立地移动。在一些实施例中，可移动推车可以停靠或附接到台T。操纵器组件102可以被安装在操作室的天花板、地板和/或墙壁。在采用多个操纵器组件102的实施例中，操纵器组件102中一个或多个可以支撑手术器械，并且操纵器组件中另一个可以支撑图像捕获设备(诸如单视或立体内窥镜)。在这样的实施例中，操纵器组件102中一个或多个可以被安装到任何结构或以如上所述的任何方式安装。例如，一个操纵器组件102可以被安装到台T并且另一个操纵器组件102可以被安装到操纵器平台。

用户控制系统106允许操作者(例如，如图1A示出的外科医生或其他临床医生)查看介入部位并控制操纵器组件102。在一些示例中，用户控制系统106是外科医生控制台，通常与操作台或手术台T位于相同房间中，例如位于患者P所在的台的一侧。然而，应当理解的是，操作者O可以位于与患者P不同的房间或完全不同的建筑物中。即，一个或多个用户控制系统106可以与操纵器组件102并置，或用户控制系统可以被定位在单独的位置。多用户控制系统允许一名以上的操作者以各种组合控制一个或多个远程操作操纵器组件。

用户控制系统106通常包括用于控制操纵器组件102的一个或多个输入设备。输入设备可以包括任意数量的各种设备，诸如操纵杆、轨迹球、数据手套、触发枪、手动控制器、语音识别设备、身体运动或存在传感器和/或类似物。为了向操作者O提供直接控制医疗器械104的强烈感觉，输入设备可以被提供有与相关联的医疗器械104相同的自由度。以这种方式，输入设备向操作者O提供输入设备与医疗器械104为一体的临场感和感知。

操纵器组件102支撑医疗器械104并且可以包括一个或多个非伺服控制连杆的运动学结构(例如，可以手动定位和锁定在适当位置的一个或多个连杆，通常被称为设置结构)、和/或一个或多个伺服控制连杆(例如，可以响应于来自控制系统的命令而被控制的一个或多个连杆)和操纵器。操纵器组件102可以可选地包括多个致动器或马达，多个致动器或马达响应于来自控制系统(例如，控制系统110)的命令而驱动医疗器械104上的输入。致动器可以可选地包括驱动系统，当耦接到医疗器械104时，该驱动系统可以将医疗器械104推进到自然或手术创建的解剖孔口中。其他驱动系统可以在多个自由度上移动医疗器械104的远端，多个自由度可以包括三个线性运动度(例如，沿X、Y、Z笛卡尔轴线的线性运动)和三个旋转运动度(例如，围绕X、Y、Z笛卡尔轴线的旋转)。此外，致动器可以被用于致动医疗器械104的可铰接末端执行器，以用于抓握活检设备和/或类似物的钳口中的组织。致动器位置传感器(诸如解析器、编码器、电位计和其他机构)可以向系统100提供描述马达轴的旋转和取向的传感器数据。该位置传感器数据可以被用于确定由致动器操纵的对象的运动。操纵器组件102可以定位其保持器械104，使得枢轴点出现在器械进入患者体内的入口孔口处。然后操纵器组件102可以操纵其保持器械，使得器械可以围绕枢轴点枢转、插入入口孔口和从入口孔口缩回，并且围绕其轴的轴线旋转。

系统100还包括用于显示手术部位和医疗器械104的图像或表示图的显示系统108。显示系统108和用户控制系统106可以被取向以便操作者O可以通过临场感的感知来控制医疗器械104和用户控制系统106。在一些示例中，显示系统108可以使用来自成像技术的图像数据来呈现在手术前或手术中记录的手术部位的图像，成像技术例如计算机断层摄影术(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光检查、温度记录法、超声、光学相干断层摄影术(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X射线成像和/或类似物。

系统100还包括控制系统110。控制系统110包括至少一个存储器和至少一个计算机处理器(未示出)，用于实现医疗器械104、用户控制系统106和显示系统108之间的控制。控制系统110还包括编程指令(例如，存储指令的非暂时性机器可读介质)以实施根据本文公开的各方面描述的一些或全部方法，包括用于向显示系统108提供信息的指令。虽然控制系统110在图1A的简化示意图中被显示为单个块，但该系统可以包括两个或多个数据处理电路，其中一部分处理可选地在操纵器组件102上执行或邻近操纵器组件102执行，另一部分处理在用户控制系统106和/或类似物处执行。控制系统110的处理器可以执行指令，该指令包括对应于本文公开并在下面更详细描述的流程的指令。可以采用各种集中式或分布式数据处理架构中的任何一种。相似地，编程指令可以被实施为多个单独的程序或子例程，或者它们可以被集成到本文描述的机器人医疗系统的多个其他方面中。在一实施例中，控制系统110支持无线通信协议，诸如蓝牙、IrDA(红外数据通信)、HomeRF(家庭射频)、IEEE802.11、DECT(数字增强无绳通信)和无线遥测。

操纵器组件102的移动可由控制系统110控制，使得安装到操纵器组件102的器械的轴或中间部分被约束为通过微创手术进入部位或其他孔口的安全运动。这种运动可以包括，例如，轴通过孔口部位的轴向插入、轴围绕其轴线的旋转以及轴围绕邻近进入部位的枢轴点的枢转运动。在某些情况下，可能以其他方式撕裂邻近孔口的组织或无意中扩大进入部位的轴的过度侧向运动被抑制。可以使用抑制不正确运动的机械操纵器关节连杆机构或者部分或全部使用数据处理和控制技术在进入部位处操纵器组件102的运动上施加这种约束的一些或全部。在一些实施例中，控制系统110可以从医疗器械104接收力和/或扭矩反馈。响应于反馈，控制系统110可以向用户控制系统106传输信号。在一些示例中，控制系统110可以传输信号，该信号指示操纵器组件102的一个或多个致动器移动医疗器械104。

图1B是根据一些实施例的安装在支撑基座120上的操纵器组件126的简化图。在一些实施例中，操纵器组件126可以在医疗程序中被用作操纵器组件102。操纵器组件126可以被用于计算机辅助远程操作手术程序或用在还涉及传统手动操作的微创手术器械(诸如手动腹腔镜检查)的程序中。

如图所示，患者坐标空间150包括无菌场区152(例如，对应于图2中的无菌场区206)和非无菌场区154(例如，对应于图2中的非无菌场区208)。在一些实施例中，无菌场区152和非无菌场区可以是限定体积。举例来说，操纵器组件126由两个部件128、130组成，它们可以被操作以在患者坐标空间150内移动。在一些实施例中，部件128、130移动与部件之一耦接的器械。如图所示，部件130是远程操作操纵器的示例，并且部件128是支撑部件130的运动学支撑结构(例如，串联运动学臂)的示例。部件128和130两者可选地包括一个或多个连杆或运动学连杆对，连杆或运动学连杆对可以被手动定位并锁定在适当位置和/或可以包括响应于来自控制系统的命令而被驱动的致动器或马达。部件128包括支撑部件130的一个或多个连杆。在医疗程序期间，操纵器组件126中一些或全部在无菌场区152内操作，因此在无菌场区152内操作的部件128和130中一些或全部用无菌盖布覆盖(使它们的外部可接触表面无菌)和/或在手术前灭菌，并且在手术期间必须持续无菌。

操纵器组件126被耦接到护罩124。在一些实施例中，护罩124是刚性构件，诸如如圆柱管、矩形棱柱、五棱柱、六棱柱或任何其他合适的细长和/或凹面形状。在替代实施例中，护罩124是非刚性构件，非刚性构件由例如布、纸、塑料、橡胶、经处理的材料、层压材料、分层材料或任何其他合适的柔性材料制成。支撑结构部件128中一些或全部可以例如通过滑动、折叠或伸缩运动而被接收在护罩124内，这允许部件128变得完全或部分地被接收在护罩124内。在一些实施例中，部件128和130两者中一些或全部被接收在护罩124内。此外，操纵器组件126可以包括作为部件128、130的一部分或附加的若干部件(例如，器械、手柄、附加连杆机构构件等)，并且上面讨论的操纵器组件126的这些其他部件中一些或全部也可以与部件128、130一起被接收在护罩124内。在替代实施例中，上面讨论的操纵器组件126中任何一个或多个部件可以单独地或与操纵器组件126的其余部件组合地接收在护罩124内。

在一些实施例中，接收在护罩124内的操纵器组件126的部件的部分可以是非无菌的。在这样的实施例中，被接收在护罩124内的部件中任何一个或多个本身可以具有外部无菌覆盖物(诸如无菌盖布)、无菌套筒或无菌覆盖物，使得即使进入无菌护罩的部件的底层结构是非无菌的，进入无菌护罩的外表面也保持无菌。例如，非无菌部件的一部分可以被外部无菌覆盖物覆盖以提供无菌的部件外表面。在非无菌部件被覆盖之后，非无菌部件的覆盖部分可以被接收在无菌护罩中，从而在无菌护罩内维持无菌性。然后，当在无菌场区和非无菌场区之间移动时(即，通过在非无菌场区中的无菌护罩内移动)，非无菌部件的覆盖部分可以保持无菌。

如图1B中的实施例所示，护罩124通过支撑构件122被耦接到支撑基座120。支撑基座120可以被安装到手术台或手术台附近，如上文关于操纵器组件102所述。支撑基座120可以是例如，可移动推车(例如，患者侧推车)、运动学臂、夹具、壁挂式操纵器、天花板安装式操纵器、桌面安装式操纵器或任何其他合适的机械支撑机构。在一些实施例中，支撑基座120和支撑构件122在医疗程序的持续时间内位于非无菌场区中。支撑构件122被用于在医疗程序期间移动和保持护罩124的位置和/或取向。这种移动会发生在当操纵器组件126及其部件被接收在护罩124内、部分地被接收在护罩124内或在护罩124外时。

如下面将关于图4A和图4B更详细地讨论的，护罩124在非无菌场区154内提供无菌体积，这使得护罩124内的操纵器组件126的部分能够在无菌场区和非无菌场区之间移动时保持无菌。此外，护罩124使得被外部无菌覆盖物覆盖的非无菌部件的一部分在无菌场区和非无菌场区之间移动时能够保持无菌。

图1C相似于图1B，除了操纵器组件126被耦接到护罩156，护罩156是护罩124的变体。在一些实施例中，护罩156是包括刚性和非刚性区段两者的可再成形构件。例如，护罩156可以是波纹管状凹面形状、手风琴状凹面形状或任何其他合适的凹面和/或细长形状。护罩156在医疗程序期间根据需要延伸或收缩，根据需要延伸以接收如上所述的操纵器组件126中一些或全部，然后随着操纵器组件126中一些或全部的撤回而收缩。在手术程序期间根据需要，延伸和收缩可以是线性的、非线性的或线性和非线性的组合。并且，操纵器组件126的部件被接收在如上文关于护罩124所述的护罩156内。当操纵器组件126的部件中一些或全部从护罩156撤回时，护罩156根据需要扩展和收缩的能力为临床人员在操作台附近(例如，大约在大腿高度处)移动提供更多空间。例如，当更换安装在操纵器上的器械、操作手动手术器械，或以其他方式执行需要直接进入患者的操作时，该附加空间是有利的。

图2是根据一些实施例的患者坐标空间200的透视图，其中远程操作手术操纵器组件202、204被安装在手术台T的一侧。在一些实施例中，操纵器组件202、204在用系统100执行并由控制系统110控制的医疗程序中由操纵器组件102表示。在其他实施例中，操纵器组件202、204由操纵器组件126表示。在一些示例中，操纵器组件202、204可以被用于非远程操作探测程序或用在涉及传统手动操作的手术器械(例如内窥镜)的程序中。虽然仅描绘了两个操纵器组件202、204，但应理解，两个以上(例如，三个、四个、五个、六个和六个以上)或两个以下(即，一个)的操纵器组件可以被包括在一些配置中。

如图所示，患者坐标空间200包括无菌场区206和非无菌场区208。这些场区通常由一个或多个边界分开，该边界参考操作室装备(诸如操作台T)被方便地识别和限定。操作台T包括顶部表面T1(例如，患者P所在的表面)、多个侧表面T2以及底部表面T3。装备导轨209沿侧表面之一附接到台T。在一些实施例中，无菌场区206包括操作台T上方的患者坐标空间200的一部分。例如，无菌场区206的下边界可以是与操作台T的顶部表面T1重合、平行或基本平行的水平面。在其他示例中，无菌场区206的下边界可以是与操作台T的底部表面T3、导轨209的顶部表面、导轨209的底部表面、或根据特定手术程序需要的所规定的任何其他合适的平面重合、平行或基本平行的水平面。在一些实施例中，无菌场区206的上边界是患者坐标空间200(例如，操作室)的天花板。在各种其他实施例中，无菌场区206由包括非水平边界的其他边界限定。熟悉手术的人都知道，台表面可能会在手术期间被移动，台的表面可能相对于地板的平面成角度，因此在操作程序期间一个或多个无菌场区边界可能会随着台表面移动而动态变化。并且，台部件提供方便的参考来限定无菌场区，尽管可以使用其他物理参考，诸如由邻近无菌台和工作表面的顶部表面形成的平面。

在一些实施例中，非无菌场区208包括在操作台T的顶部表面Tl下方的空间200的一部分。例如，非无菌场区208的上边界可以是与操作台T的顶部表面T1重合、平行或基本平行的水平面。在其他示例中，非无菌场区208的上边界可以是与操作台T的底部表面T3、操作台T的顶部表面T1和底部表面T3之间的水平面、导轨209的顶部表面、导轨209的底部表面或任何其他合适的水平面重合、平行或基本平行的水平面。在一些实施例中，非无菌场区208的下边界是患者坐标空间200(例如，操作室)的地板。在各种其他实施例中，非无菌场区208可以由包括非水平边界的其他边界限定。

在替代实施例中，无菌场区206和非无菌场区208的边界是相对于侧台而被限定的，侧台可能存在于操作室中并保持操纵器组件202的部件(例如，直到部件在医疗程序中被需要)。在其他示例中，侧台可以保持一个或多个附加操纵器组件(例如，操纵器组件204)。无菌场区206和非无菌场区208的边界也可以相对于操作室中保持、承载、触碰和/或运输用于医疗程序的无菌对象的任何其他结构而被限定。

在一些实施例中，台T可以在手术期间被移动或重新配置。例如，在一些实施例中，工作台T可以围绕各种轴线成角度或倾斜、升高、降低、枢转、旋转和诸如此类。在一些情况下，台T的这种移动被集成为远程操作手术操纵器系统的一部分，该远程操作手术操纵器系统包括远程操作手术操纵器组件202和204并且由系统控制。在替代实施例中，台T的不同区段独立于其他区段而铰接。例如，台T的顶部部分T4可以围绕各种轴线倾斜，而台T的底部部分T5保持在未倾斜的定位。在其他示例中，台T的底部部分T5围绕轴线倾斜而台T的顶部部分T4未倾斜。台T包括两个、三个、四个或任何其他合适数量的独立地铰接的区段。因此，无菌场区206和非无菌场区208的边界由一个或多个平面节段限定，该一个或多个平面节段与台T的一个或多个相应的铰接区段相对应。

操纵器组件202可以被操作以在空间200内移动器械211，并且操纵器组件204可以被操作以在空间200内移动器械213。

操纵器组件202包括操纵器210和支撑结构216。操纵器210可以包括一个或多个驱动系统、器械接口、无菌适配器或任何其他合适的部件。支撑结构216包括在空间中支撑操纵器210的一个或多个连杆，诸如连杆214。支撑结构216基本上相似于图1B中的部件128。操纵器组件204包括操纵器220和支撑结构226。操纵器220可以包括一个或多个驱动系统、器械接口、无菌适配器或任何其他合适的部件。支撑结构226包括在空间中支撑操纵器220的一个或多个连杆，诸如连杆224。支撑结构226基本上相似于图1B中的部件128。器械211被耦接到操纵器210，并且器械213被耦接到操纵器220。在一些实施例中，操纵器210、220是例如包括驱动机构的系统(未示出，例如马达)的独立单元。

在一些实施例中，操纵器210可以被操作以在一个或多个自由度(DOF)上整体地移动器械211。此外，操纵器210可以可选地被操作以在一个或多个DOF上移动器械211的一个或多个部件。在几个示例中，操纵器210可以包括至少一个关节对/连结对(jointed pair)或连杆(即，运动学对)，并且关节可以是机动的。在一些实施例中，操纵器(例如，操纵器210)中的一些但不是全部的运动学对可以是机动的。操作者(例如，外科医生)控制操纵器210以执行手术。操纵器220被相似地配置用于器械213的操作。

操纵器210被可移动地耦接到包括连杆214的支撑结构216，并且操纵器220被可移动地耦接到包括连杆224的支撑结构226。在一些实施例中，支撑结构216可以包括在空间中支撑操纵器210的一个或多个连杆。连杆通常是可移动的，使得操纵器210可以被置于空间中的各种位置。支撑结构216中的两个连杆之间的关节可以是机动的或非机动的。在一些示例中，支撑结构216包括一个或多个可以是远程操作的马达。然而，当操作者移动输入设备(例如，用户控制系统106的一个或多个输入设备)以执行手术时，支撑结构216的(一个或多个)马达通常不被操作。在一些实施例中，支撑结构216的关节可以由操作者控制，或者支撑结构216的关节可以由另一合适的人(诸如操作室技术人员)来控制。支撑结构226相似地被配置用于操纵器220的支撑。

操纵器210和/或操纵器220的部件中任何一个或多个可以是远程操作的。因此，至少操纵器210和/或操纵器220是远程操作部件。在医疗程序期间，器械211、213；操纵器210、220；以及支撑结构216、226在无菌场区206内操作。这些部件在用于医疗程序之前被灭菌并且在医疗程序期间维持无菌性以防止无菌场区206的污染。可替代地，器械211、213；操纵器210、220；和/或支撑结构216、226中一个或多个可以被它们自己的无菌盖布、套筒或覆盖物覆盖以确保它们的外表面是无菌的，即使这些部件的底层结构可能不是无菌的。

操纵器组件202通过耦接构件218和夹具230耦接到台T。在一些实施例中，耦接构件218是关节(例如，球窝关节、球形球窝关节、棱柱关节、万向节和类似物)。操纵器组件204通过耦接构件228和夹具233耦接到台T。护罩212被耦接到耦接构件218，并且护罩222被耦接到耦接构件228。每个护罩212、222基本上相似于图1B中的护罩124。如下文将更详细地描述的，无菌连杆214被滑动地接收在护罩212内，并且无菌连杆224被滑动地接收在护罩222内以保持每个连杆的无菌性。在一些实施例中，连杆214、224可以是非无菌的并且被外部无菌覆盖物覆盖。在这样的实施例中，非无菌连杆214、224和它们相应的外部无菌覆盖物可以被滑动地接收在护罩212、222内以保持外部无菌覆盖物的无菌性。

图3A更详细地示出了操纵器组件202的实施例。在一些实施例中，操纵器组件202通过夹具230(其可以是操作台夹具)耦接到台T的导轨209。夹具包括夹具主体205和连杆207。夹具主体205可以沿导轨209平移以允许操纵器组件202的位置相对于台T和患者P移动。在一些实施例中，夹具230包括锁231，该锁231被接合以将操纵器组件202固定地耦接到导轨209并防止沿导轨209平移。可替代地，锁231可以在夹具230和导轨209之间被定位在耦接构件218中或任何其他合适的位置中。在一些示例中，操作者O或助手可以手动接合锁231。在整个手术程序中根据需要接合和/或脱离锁231。在替代实施例中，夹具230可以直接耦接到操作台T、操作台T的支撑基座或操作台T的任何其他合适的部件。

在图3A的实施例中，操纵器组件202通过耦接构件218耦接到夹具230。在一些实施例中，耦接构件218是关节(例如，球窝关节、球形球窝关节、棱柱关节、万向节和类似物)。在耦接构件218是万向节的实施例中，万向节可以包括一个或多个自由度(DOF)，该一个或多个自由度可以相交也可以不相交。护罩212被耦接到耦接构件218。连杆214由耦接构件218支撑并且延伸通过耦接构件218并进入护罩212中。因此耦接构件218提供用于护罩212相对于台T的平移自由度。在一些实施例中，耦接构件218包括三个旋转自由度，这允许护罩212围绕耦接构件218的一个或多个轴线旋转。例如，护罩212可以在俯仰、滚转和/或偏航自由度上围绕耦接构件218的轴线移动。在一些情况下，连杆214可以在护罩212内独立旋转。在其他情况下，护罩212和连杆214被键合以允许相对的平移移动并防止相对的旋转运动(这将在下面关于图4A更详细地讨论)。在一些实施例中，连杆207和护罩212或连杆207和耦接构件218形成与耦接构件的运动学对。运动学对可以具有一个或多个自由度，该一个或多个自由度允许护罩212围绕与为操纵器210提供足够的运动范围以将器械211放置和取向在允许器械212通过患者P中的指定进入点插入所需的自由度一样多的自由度旋转。在一些示例中，护罩212相对于连杆207围绕X或Z轴线旋转。

如图3B所示，护罩212在多个自由度上可移动，其中可以包括平移自由度。例如，护罩212可以沿轴线L线性平移。护罩212也可以经由耦接构件218围绕X、Y和Z轴线旋转。护罩212也可以沿Y轴线平移。旋转范围可能会与耦接构件218干涉而受到限制。例如，当围绕X轴线和Z轴线枢转时，护罩212和连杆214可能会遇到耦接构件218的侧壁，从而将枢转运动限制到小于180°。在替代实施例中，耦接构件218的平移和旋转自由度可以分布在具有一个或多个自由度的多个关节之间。

在一些实施例中，锁定机构232锁定耦接构件218以防止护罩212和连杆214围绕X、Y或Z轴线中一个或多个旋转。在各种实施例中，锁定机构232可以被耦接到夹具230、护罩212和/或连杆214。在其他实施例中，锁定机构232是耦接构件218本身的部件。操作者O或助手可以手动接合锁定机构232以锁定耦接构件218的旋转自由度。

连杆214被滑动地接收在护罩212内并且可以相对于护罩212沿Y轴线平移。在一些示例中，连杆214被滑动地接收在护罩212的近侧部分内。如图3A所示，连杆214缩回到护罩212中，并且如图3B所示，连杆214从护罩212延伸。在一些实施例中，连杆214相对于护罩212的平移可以被手动执行或者可以响应于来自控制系统的命令被远程操纵。在图3A的实施例中，随着连杆214缩回到护罩212内，连杆214被包含在由护罩212的壁243的内表面246界定的内通道241的无菌体积240内(见图4A)。在护罩212被固定的程序期间，护罩212提供无菌场区206的静态延伸以用于连杆214的非永久性进入。在一些实施例中，护罩212是刚性圆柱形管。在其他实施例中，护罩212可以是另一种类型的刚性结构，诸如直角棱柱、五棱柱、六棱柱或任何其他合适的细长和/或凹面形状。在更进一步的实施例中，护罩212是非刚性护罩(例如，护罩212由布、纸、柔性聚合物、橡胶、经处理的材料、压层材料、分层材料或任何其他合适的柔性材料制成)。在一些实施例中，连杆214是圆柱形构件，其可以是具有壁244的管或实心轴。在其他示例中，连杆214可以具有矩形、五边形、六边形或任何其他合适的横截面形状。连杆214的横截面形状可以与护罩的内通道241的横截面形状基本相同。在一些实施例中，连杆214的外直径略小于护罩212的内通道241的直径以允许紧密配合。

如图3B所示，连杆214可以包括壁244中的凹槽215。细长突起247从护罩212的内表面246延伸以与凹槽215接合。当连杆214在护罩212内延伸和/或缩回时，细长突起247在凹槽215内平移。凹槽215与对应的细长突起247的耦接防止连杆214独立于护罩212旋转。换言之，凹槽215和细长突起247耦接连杆214和护罩212的旋转运动，使得连杆214或护罩212围绕Y轴线的受命令或被动旋转致使耦接部件同样绕Y轴线旋转。

虽然图3B的实施例示出了连杆214的壁244中的一个凹槽215，应当理解，多于一个凹槽(例如，两个凹槽、三个凹槽或三个以上的凹槽)可以被包括在连杆214的壁244中。在一些实施例中，凹槽可以围绕连杆214的壁244等距间隔开。例如，如果有两个凹槽，它们可以围绕连杆214的壁244的圆周间隔180度。如果有三个凹槽，它们每个可以围绕连杆214的壁244的圆周间隔120度。如果有三个以上的凹槽，它们可以相似地围绕连杆214的壁244的圆周等距间隔开。同样地，可以有一个以上来自连杆214的内表面246的突起以对应于相同数量的凹槽。

在替代实施例中，凹槽215基本上沿无菌连杆214的整个长度延伸。这减少了连杆214的总重量，并因此减少了操纵器组件202的总重量。重量的减少允许手术程序期间操纵器组件202的更有效的操作。重量的减少还减少了操纵器组件202的某些部件和/或关节上的负载，这可以减少所需的维修量并且可以延长操纵器组件202的寿命。在其他实施例中，凹槽215沿小于连杆214的基本上整个长度的一部分(例如，长度的三分之二、长度的一半、长度的三分之一，或小于连杆214的基本上全部整个长度的任何其他长度)延伸。这可以减少制造成本，因为在连杆214的外壁中形成凹槽215可能需要更少的机械加工和更少的时间。在一些替代实施例中，可以省略突起和凹槽而允许连杆214在护罩212内围绕Y轴线旋转。

在一些示例中，护罩212是直管。例如，护罩212的外表面242可以基本上垂直于操作台T的顶部表面T1。因此，在一些实施例中，无菌连杆214可以沿直路径缩回到护罩212中。在其他示例中，护罩212可以具有弯曲管。在这样的示例中，无菌连杆214可以是具有与护罩212相同或基本相似的曲率的相应弯曲的实心或管状构件。因此，在一些实施例中，无菌连杆214可以沿弯曲路径缩回到护罩212中。在替代实施例中，护罩212既不是直的也不是弯曲的，诸如在非限制性示例中，当护罩212不是刚性的并且由柔性材料制成时。在这样的实施例中，无菌连杆214可以沿任意的未限定的路径缩回到护罩212中。

在一些实施例中，护罩212是可重复使用的并且能够经受住高压灭菌器中的处理以在每个程序后重新灭菌。

图4A是沿图3A中的剖面线4A-4A的连杆214的剖视图，并且护罩212处于缩回配置。图4B是沿图3B中的剖面线4B-4B的连杆214的剖视图，并且护罩212处于延伸位置。如图4A和图4B所示，护罩212的一部分被定位在非无菌场区208内。如前所述，护罩212的内表面246界定内通道241，内通道241限定无菌体积240。因此，无菌体积240的一部分在非无菌场区208内延伸但由于护罩212而保持无菌。因为无菌体积240由护罩212的内表面246限定，所以无菌体积240随着护罩212平移和/或旋转。更具体地，当护罩212沿台T的导轨209平移和/或围绕耦接构件218的一个或多个轴线X、Y、Z旋转时，无菌体积240也沿操作台T的导轨209平移和/或围绕耦接构件218的一个或多个轴线旋转。因此，可滑动、可枢转和/或以其他方式可移动的无菌体积240被定位在非无菌场区208内并可在非无菌场区208内移动。在护罩212是管的示例中，护罩管可以包括限定无菌体积240的实心侧壁。

经灭菌的连杆214可以缩回到护罩212内，如图4A所示。当连杆214缩回到护罩212内时，连杆214的大部分被定位在护罩212内并因此被定位在无菌体积240内。在这样的实施例中，连杆214在无菌体积240内的部分保持无菌。因此，连杆214在无菌体积240内的部分是无菌的，即使连杆214的该部分也在非无菌场区208内。因此，护罩212创建分隔非无菌场区208和无菌场区206的保护性无菌性屏障。连杆214不在护罩212内(并且因此不在无菌体积240内)的部分也是无菌的，因为它被定位在无菌场区206内。因此，在一些实施例中，尽管移入和移出非无菌场区208，连杆214的整体在手术程序被执行之前、期间和/或之后保持无菌。

在替代实施例中，操纵器组件202的部件中一些或全部(例如，操纵器210、支撑结构216、器械211和/或操纵器组件202的任何其他部件)可以被定位在或缩回到护罩212内。因此，在一些实施例中，尽管在无菌场区206和非无菌场区208之间行进，但在手术程序被执行之前、期间和/或之后，操纵器组件202的整体保持无菌。此外，在操纵器组件202包括由外部无菌覆盖物覆盖的非无菌部件的实施例中，尽管在无菌场区206和非无菌场区208之间行进，外部无菌覆盖物在手术程序被执行之前、期间和/或之后保持无菌。在各种实施例中，耦接构件218限定从无菌场区到已由无菌护罩延伸到非无菌场区中的无菌场区区域的孔口。在一些实施例中，耦接构件可以是结构元件，该结构元件可以在无菌场区和非无菌场区之间的接口处支撑孔口，以便允许操纵器的结构在手术程序所需的移动期间滑动地移入和移出无菌护罩。

如图4A和图4B所示，可选地在一些实施例中，护罩212的端部252可以向非无菌场区208敞开。开口端252可以促进护罩212更容易的清洁。此外，开口端252可以帮助避免将空气截留在护罩212内部。图4A和图4B附加地示出了耦接到无菌连杆214的端部部分254的夹头(collet)250。夹头250在无菌体积240和非无菌场区208之间创建密封。在一些示例中，夹头250创建气密密封。在其他示例中，夹头250创建密封，该密封可以允许来自非无菌场区208的空气进入无菌体积240但防止对象(诸如手术装置、手术器械、电缆、盖布、推车、人腿(例如，操作者的腿)、人的手指(例如，操作者的手指)和/或操作室内的任何其他对象)进入无菌体积240。在一些实施例中，夹头250和护罩212协作以防止任何对象意外地碰撞、接触或以其他方式干扰无菌连杆214。这可以有助于在手术程序被执行之前、期间和/或之后维持无菌连杆214的无菌性。可替代地，护罩212的远侧部分可以是闭合的。在这样的实施例中，无菌连杆214包括外部无菌表面。在一些实施例中，连杆214是非无菌的并且被外部无菌覆盖物覆盖，并且夹头250和护罩212协作以帮助维持外部无菌覆盖物的无菌性。

经灭菌的连杆214(或非无菌的被覆盖连杆)可以从护罩212延伸到护罩212外部的位置，如图4B所示。当连杆214从护罩212延伸时，连杆214的大部分被定位在无菌场区206内，而无菌连杆214的端部部分254保持在由护罩212的内表面246限定的无菌体积240内。如图4B的实施例所示，随着连杆214从护罩212延伸，无菌体积240的总体尺寸减小。例如，随着连杆214从护罩212延伸，夹头250沿Y轴线平移。随着夹头250沿Y轴线朝向无菌场区206平移，无菌体积240的总体尺寸减小。随着连杆214缩回到护罩212中(如图4A所示)，夹头250沿Y轴线朝向非无菌场区208平移，并且无菌体积240的总体尺寸增加。

在连杆214和护罩212的所有延伸、缩回和旋转期间，连杆214的整体(或在一些实施例中的外部无菌覆盖物)保持在无菌体积240和/或无菌场区206中。因此，在手术程序被执行之前、期间和/或之后，无菌连杆214的整体(或在一些实施例中的外部无菌覆盖物)保持无菌。在各种替代实施例中，护罩212的整个长度可以被定位在非无菌场区208中。可替代地，护罩212的一部分可以延伸到例如台T的顶部表面T1的平面上方并且进入无菌场区206。

图5是处于延伸配置的连杆214和护罩212的剖视图，其中护罩212包括可选的端盖352。端盖352可以被置于护罩212的端部252上以在无菌体积240和非无菌场区208之间创建进一步的屏障。端盖352可以延伸到内通道241中或者可以配合在护罩212外部的周围(例如，护罩212的外表面242的周围)。端盖352可以以多种方式耦接到护罩212，诸如挤压配合、卡扣配合、粘合剂连接、焊接连接、螺纹连接或任何其他合适的耦接。

图6是根据一些实施例的耦接到运动学臂410的操纵器组件400的透视图，该运动学臂410安装在台T的一侧上。操纵器组件400基本上相似于操纵器组件202。操纵器组件400的连杆414基本上相似于连杆214，耦接构件418基本上相似于耦接构件218，并且护罩412基本上相似于护罩212。运动学臂410在端部420处被耦接到台T。到台T的耦接可以是直接的、经由台上的导轨(例如，导轨209)、经由夹具(例如，夹具230)，或其他类型的合适连接。运动学臂410在端部422处被耦接到耦接构件418。在替代实施例中，端部422可以被直接耦接到护罩412或连杆414。在一些实施例中，运动学臂410和护罩412形成具有关节的运动学对，该关节具有允许护罩412相对于耦接构件418围绕X或Z轴线旋转的一个或多个自由度。在其他实施例中，运动学臂410和耦接构件418形成具有关节的运动学对，该关节具有允许护罩412相对于耦接构件418围绕X或Z轴线旋转的一个或多个自由度。

在一些实施例中，运动学臂410可以被手动操纵以调整操纵器组件400的位置。在其他实施例中，运动学臂410可以由远程操作控制来远程操纵。例如，运动学臂410的移动可以由控制系统110(见图1A)控制。操作者O可以操纵用户控制系统106(参见图1A)，然后用户控制系统106经由控制系统110操纵运动学臂410。运动学臂410移动护罩412并因此以手术程序所需任何方式移动操纵器组件400。例如，运动学臂410可以上升、下降、横向平移、旋转和/或在任何其他方向上移动操纵器组件400。当运动学臂410操纵护罩412时，连杆414保持在无菌体积(例如，无菌体积240)和/或无菌场区(例如，无菌场区206)内。因此，在手术程序被执行之前、期间和/或之后，连杆414的整体保持无菌。

图7A是根据一些实施例的耦接到运动学臂510的操纵器组件500的透视图，该运动学臂510安装在操纵器平台520上。在一些实施例中，操纵器平台520是患者侧推车或其他可移动单元。如图7A的实施例所示，操纵器平台520具有轮522。因此，在一些实施例中，操纵器平台520可以根据需要在手术程序被执行之前、期间和/或之后围绕手术环境移动以便将操纵器组件500定位在期望位置。在各种其他示例中，操纵器平台520不包括轮。在各种实施例中，操纵器平台520可以被安装在操作台或手术台T附近或邻近，或者操纵器平台520可以被安装或对接到台T或被安装或对接到耦接到台T的导轨，或是台结构整体的部分。操纵器组件500基本上相似于操纵器组件202。操纵器组件500的连杆514基本上相似于连杆214，耦接构件518基本上相似于耦接构件218，并且护罩512基本上相似于护罩212。运动学臂510在端部532处被耦接到操纵器平台520。在一些实施例中，运动学臂510的端部532被耦接到操纵器平台520的手柄524。运动学臂510在端部534处被耦接到耦接构件518。在替代实施例中，端部534被直接耦接到护罩512或连杆514。在一些实施例中，运动学臂510和护罩512形成具有关节的运动学对，该关节具有允许护罩512相对于耦接构件518围绕X或Z轴线旋转的一个或多个自由度。在其他实施例中，运动学臂510和耦接构件518形成具有关节的运动学对，该关节具有一个或多个允许护罩512相对于耦接构件518围绕X或Z轴线旋转的自由度。在一些实施例中，操纵器组件500可以具有一个或多个经灭菌的部件和/或一个或多个非无菌部件。非无菌部件可以由外部无菌覆盖物覆盖。例如，在一些实施例中，连杆514和运动学臂510可以是由外部无菌覆盖物覆盖的非无菌部件。在一些实施例中，多个操纵器组件500可以被耦接到操纵器平台520。操纵器组件500中每一个可以由耦接到操纵器平台520的单独的运动学臂510支撑，并且操纵器组件500中每一个可以被耦接到单独的护罩512。在一些实施例中，共用运动学臂510可以被用于支撑多个操纵器组件500。

在一些实施例中，运动学臂510可以被手动操纵以调整操纵器组件500的位置。在其他实施例中，运动学臂510可以由远程操作控制来远程操纵。例如，运动学臂510的移动可以由控制系统110(见图1A)控制。操作者O可以操纵用户控制系统106(参见图1A)，然后用户控制系统106经由控制系统110操纵运动学臂510。运动学臂510可以移动护罩512并且因此以手术程序所需的任何方式移动操纵器组件500。例如，运动学臂510可以上升、下降、横向平移、旋转和/或在任何其他方向上移动操纵器组件500。当运动学臂510操纵护罩512时，连杆514保持在无菌体积(例如，无菌体积240)和/或无菌场区(例如，无菌场区206)内。因此，在手术程序被执行之前、期间和/或之后，连杆514的整体保持无菌。在一些实施例中，护罩512可以被定位在操纵器平台520内部。例如，在一些实施例中，操纵器平台520可以包括至少部分地容纳护罩512的内部腔室。在一些实施例中，操纵器平台520的内部腔室可以完全容纳护罩512。在具有耦接到操纵器平台520的多个操纵器组件500的实施例中，内部腔室可以容纳多个护罩512和/或操纵器平台520可以具有多个腔室以分开容纳护罩512。

在替代实施例中，运动学臂510的端部532可以被耦接到天花板安装式操纵器、壁挂式操纵器或被耦接到手术环境中的另一个部件。

图7B是根据一些实施例的耦接到运动学臂510的操纵器组件500的透视图，该运动学臂510安装在操纵器平台520上。在图7B的实施例中，操纵器组件500被外部无菌覆盖物700覆盖并且操纵器组件500可以是非无菌的。在各种实施例中，外部无菌覆盖物700可以是无菌盖布、无菌套筒或无菌覆盖物。外部无菌覆盖物700被接收在从操纵器平台520的一部分延伸的无菌护罩720中。无菌护罩720在护罩720中限定无菌体积。操纵器组件500的致动部分730可以可滑动地平移进出无菌护罩720，同时维持外部无菌覆盖物700的无菌性。无菌护罩720可以通过孔口710保持在适当位置，该孔口710可以是运动学臂510的一部分。在一些实施例中，无菌护罩720可以至少部分地延伸到操纵器平台520中(例如，在操纵器平台520的内部腔室中)。在一些实施例中，无菌护罩720可以由外部无菌覆盖物的倒置部分形成。例如，外部无菌覆盖物700可以被置于操纵器组件500正上方，然后向回折叠(即，倒置)在已经被外部无菌覆盖物700覆盖的操纵器组件500的下部部分的上方以形成无菌护罩720。然后无菌体积被限定为无菌护罩720的倒置部分内部的空间(即，由运动学臂510支撑的孔口710内部的可接近体积)。在替代实施例中，孔口710可以在无菌场区内被直接附接到操作台而不是被附接到运动学臂510，或者孔口710可以经由运动学臂510附接到操作台，而运动学臂510又可以被附接到非无菌场区中操作台的一部分而不是操纵器平台520。在这两个替代实施例中，无菌护罩720和孔口710的功能与孔口710被附接到运动学臂510并且运动学臂510被附接到操纵器平台520的实施例保持相同。

虽然以上实施例是在医疗或手术程序的背景下讨论的，但应当理解，系统、器械和方法也可被用于非医疗目的。例如，系统、器械和方法可以被用于非手术诊断、工业系统、通用机器人系统和通用远程操作系统。

图8根据一些实施例示出了用于将无菌连杆或被覆盖的非无菌连杆从非无菌场区延伸到无菌场区的方法600。方法600被示出为一组操作或流程602至606，并继续参考图1A-图7B来描述。流程602至606将参考无菌连杆来描述，然而，在替代实施例中，该连杆可以是被外部无菌覆盖物覆盖的非无菌连杆。在方法600的所有实施例中，所示出的流程602至606并非全部都可以被执行。另外，图6中未明确示出的一个或多个流程也可以被包括在流程602至606之前、之后、之间或作为流程602至606的一部分。在一些实施例中，可以至少部分地以存储在非暂时性、有形、机器可读介质上的可执行代码的形式来实施流程602至606中一个或多个，该可执行代码在由一个或多个处理器(例如，控制系统的处理器)运行时，可以致使一个或多个处理器执行流程中一个或多个。在一个或多个实施例中，流程602至606可以由控制系统110执行。

在流程602处，操纵器组件的无菌连杆(例如，连杆214)被定位在由护罩(例如，护罩212)限定的无菌体积内。护罩至少部分地在非无菌场区内。非无菌场区可以是非无菌场区208。在一些实施例中，无菌连杆214可以完全缩回到无菌体积240内。在其他实施例中，无菌连杆214可以基本上但不完全缩回到无菌体积240。还是在其他实施例中，支撑结构216的所有部件可以基本上但不完全缩回到无菌体积内。

在流程604处，操纵器组件的无菌连杆从护罩延伸。在一些实施例中，操作者可以手动地从护罩212延伸无菌连杆214，或者护罩212可以响应于来自控制系统的命令而被远程操纵。

在流程606处，无菌连杆被定位在护罩外部的无菌场区中。例如，从护罩212延伸的无菌连杆214被定位在无菌场区206中。

在一些实施例中，流程602至606可以被颠倒，同时维持无菌连杆214的无菌性。例如，无菌连杆214可以被最初定位在护罩外部的无菌场区中(流程606)。然后无菌连杆214可以被定位在由护罩限定的无菌体积内(流程602)，并且连杆214可以被延伸到护罩中。

在一些实施例中，方法600还可以包括通过将护罩212从非无菌场区208内的第一位置移动到第二位置来移动无菌体积240的流程。在一些实施例中，方法600可以还包括将护罩212锁定在第二位置的流程。在一些实施例中，操作者可以将护罩212手动锁定在期望位置和/或取向，例如完全延伸的位置。例如，定位在耦接构件218之中、之上或附近的锁定机构可以接合护罩212并且防止护罩212移动和/或旋转。在其他示例中，锁定机构可以接合无菌连杆214并防止无菌连杆214移动和/或旋转。

在一些实施例中，方法600还可以包括将护罩212可拆卸地夹紧到操作台的步骤。在一些实施例中，护罩212可以经由夹具230可拆卸地耦接到操作台T。在一些实施例中，护罩212可以被可拆卸地耦接到操作台T。在其他实施例中，方法600可以进一步包括将操纵器组件的无菌连杆214锁定在护罩212外部的位置的步骤。

本公开的实施例中的一个或多个元件可以在软件中实施以在计算机系统(例如控制处理系统)的处理器上执行。当在软件中实施时，本公开的实施例的元件本质上是执行必要任务的代码段。程序或代码段可以被存储在处理器可读存储介质或设备中，可以通过体现为传输介质或通信链路上的载波的计算机数据信号来下载。处理器可读存储设备可以包括任何可以存储信息的介质，包括光学介质、半导体介质和磁介质。处理器可读存储设备示例包括电子电路；半导体设备、半导体存储器设备、只读存储器(ROM)、闪存、可擦除可编程只读存储器(EPROM)；软盘、CD-ROM、光盘、硬盘或其他存储设备。代码段可以经由计算机网络(诸如互联网、内联网等)下载。

注意，所呈现的流程和显示可能与任何特定的计算机或其他装置没有固有的相关性，并且各种系统可以与根据本文教导的程序一起使用。上面讨论的各种系统所需的结构将作为权利要求中的元素出现。另外，本发明实施例不参考任何特定的编程语言来描述。应当理解，多种编程语言可以被用于实施如本文所述的本公开的教导。

虽然已经在附图中描述和显示了本公开的某些示例性实施例，但应当理解，这些实施例仅是对广泛发明的说明而不是限制，并且由于本领域的普通技术人员可以想到各种其他修改，因此本公开的实施例不限制于所展示和描述的特定配置和布置。

Claims (33)

1.一种系统，其包括：

护罩，所述护罩限定无菌体积；以及

操纵器组件，所述操纵器组件包括滑动地接收在所述无菌体积内的连杆，其中所述连杆包括外部无菌表面或被至少部分地被定位在所述护罩和所述连杆之间的外部无菌覆盖物覆盖。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述连杆是无菌的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述连杆是非无菌的并且被所述外部无菌覆盖物覆盖，所述外部无菌覆盖物是无菌盖布、无菌套管或无菌覆盖物。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述护罩由所述外部无菌覆盖物的倒置部分形成。

5.根据权利要求1所述的系统，其中由所述护罩创建的所述无菌体积的至少一部分延伸到手术环境中的非无菌场区中。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述非无菌场区被限定在由操作台的所述顶部表面限定的平面下方。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括：

运动学对，所述运动学对包括所述护罩和第二连杆，所述第二连杆耦接在具有至少一个旋转自由度的耦接构件处。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括：

操纵器平台，所述操纵器平台与所述操作台分开并支撑所述操纵器组件，其中所述护罩从所述操纵器组件的一部分延伸到所述操纵器平台的外部。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括：

操纵器平台，操纵器平台与所述操作台分开并支撑所述操纵器组件，其中所述护罩至少部分地被定位在所述操纵器平台的内部腔室的内部。

10.根据权利要求8或9所述的系统，还包括耦接到所述操纵器平台的多个操纵器组件。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括：

操作台，所述操作台包括顶部表面，其中：

用于手术的无菌场区被限定在所述操作台的顶部表面上方，并且非无菌场区被限定在所述操作台的所述顶部表面下方；

所述护罩被耦接到所述操作台，并且所述护罩的所述无菌体积的至少一部分延伸到所述非无菌场区中；以及

所述操纵器组件的所述连杆从所述护罩的所述无菌体积延伸到所述无菌场区中。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述操纵器组件还包括远程操作手术操纵器。

13.根据权利要求1所述的系统，还包括：

夹具，

其中所述护罩被耦接到所述夹具，使得当所述夹具被耦接到操作台时，所述护罩的所述无菌体积的至少一部分在所述操作台的顶部表面下方延伸，并且所述操纵器组件的所述连杆在所述操作台的所述顶部表面上方延伸。

14.根据权利要求1所述的系统，其中：

用于手术的无菌场区和非无菌场区被限定；

所述护罩的所述无菌体积的至少一部分延伸到所述非无菌场区中；以及

所述操纵器组件的所述连杆延伸到所述无菌场区中。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述护罩的至少一部分是直的，使得所述操纵器组件的所述连杆沿直路径被滑动地接收在所述无菌体积内。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述护罩的至少一部分是弯曲的，使得所述操纵器组件的所述连杆沿弯曲路径被滑动地接收在所述无菌体积内。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述护罩包括管，所述管包括限定所述护罩的所述无菌体积的实心侧壁。

18.根据权利要求1所述的系统，还包括：

操作台夹具；

其中所述护罩在具有一个或多个旋转自由度的耦接构件处被耦接到所述操作台夹具。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述耦接构件包括球形关节。

20.根据权利要求18所述的系统，还包括：

锁定机构，所述锁定机构锁定所述耦接构件的所述一个或多个旋转自由度。

21.根据权利要求18所述的系统，其中：

所述护罩的至少一部分延伸到非无菌场区中；以及

所述耦接构件的旋转在所述非无菌场区内移动所述护罩的所述无菌体积的至少一部分。

22.根据权利要求1所述的系统，还包括：

操作台夹具，

其中所述护罩在具有一个或多个平移自由度的耦接构件处被耦接到所述操作台夹具，所述一个或多个平移自由度与由在所述护罩的所述无菌体积内滑动的所述操纵器组件的所述连杆限定的自由度分开。

23.根据权利要求22所述的系统，还包括：

锁定机构，所述锁定机构锁定所述耦接构件的所述一个或多个平移自由度。

24.根据权利要求22所述的系统，其中：

所述护罩的至少一部分延伸到非无菌场区中；以及

所述耦接构件的平移在所述非无菌场区内移动所述护罩的所述无菌体积的至少一部分。

25.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述操纵器组件的所述连杆在所述护罩的近侧部分处被滑动地接收在所述护罩的所述无菌体积内；以及

所述护罩的远侧部分是闭合的。

26.根据权利要求1所述的系统，其中所述护罩是刚性的。

27.根据权利要求1所述的系统，其中所述护罩是非刚性的。

28.根据权利要求1所述的系统，其中所述护罩的至少一部分是刚性的并且所述护罩的至少另一部分是非刚性的。

29.一种方法，其包括：

将操纵器组件的连杆从由护罩限定的无菌体积延伸到无菌场区，所述护罩至少部分地在手术环境的非无菌场区内，其中所述连杆包括外部无菌表面或被至少部分地定位在所述护罩和所述连杆之间的外部无菌覆盖物覆盖。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括：

将所述护罩从所述非无菌场区内的第一位置移动到所述非无菌场区中的第二位置；以及

将所述护罩锁定在所述第二位置处。

31.根据权利要求29所述的方法，还包括：

可拆卸地将所述护罩夹紧在操作台上。

32.根据权利要求29所述的方法，还包括：

将所述操纵器组件的所述连杆从相对于所述护罩的第一位置滑动到相对于所述护罩的第二位置；以及

将所述操纵器组件的所述连杆锁定在所述第二位置处。

33.根据权利要求29所述的方法，还包括：

用所述外部无菌覆盖物覆盖所述连杆；以及

倒置所述外部无菌覆盖物的一部分以形成所述护罩。

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