CN113974735A - 配置成使用吻合器重新装载的机器人外科手术吻合器组件 - Google Patents

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Abstract

配置成使用吻合器重新装载的机器人外科手术吻合器组件。机器人外科手术组件包括驱动组件和轴组件。驱动组件可拆卸地安装到外科手术机器人并且包括滚动输入、俯仰输入和夹紧/发射输入，这些输入被配置成与外科手术机器人的相应输出驱动地耦连。轴组件安装到驱动组件并被配置成与吻合器重新装载组件可拆卸地耦连，吻合器重新装载组件包括重新装载滚动轴、重新装载俯仰轴和重新装载夹紧/发射轴。轴组件包括滚动轴、俯仰轴和夹紧/发射轴。滚动轴与滚动输入驱动地耦连并且配置成可拆卸地耦连到重新装载滚动轴。俯仰轴与俯仰输入驱动地耦连并配置成可拆卸地耦连到重新装载俯仰轴。夹紧/发射轴与夹紧/发射输入驱动地耦连并配置成可拆卸地耦连到重新装载夹紧/发射轴。

Description

配置成使用吻合器重新装载的机器人外科手术吻合器组件
本申请是申请日为2017年11月2日、名称为“配置成使用吻合器重新装载的机器人外科手术吻合器组件”的中国专利申请2017800676552的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月2日提交的第62/416,454号美国临时申请的权益；完整的公开内容出于所有目的通过引用整体并入本文。
背景技术
微创外科手术技术旨在减少在诊断或外科手术程序期间受损的外部组织的量，从而减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。因此，使用微创外科手术技术可以显著缩短标准外科手术的平均住院时长。此外，通过微创外科手术还可以减少患者恢复时间、患者不适、外科手术副作用和休假时间。
微创外科手术的常见形式是内窥镜检查，并且常见形式的内窥镜检查是腹腔镜检查，腹腔镜检查是腹腔内的微创检查和外科手术。在标准的腹腔镜外科手术中，患者的腹部被充满气体，并且套管衬套穿过小的(大约半英寸或更小)切口以便为腹腔镜器械提供进入端口。
腹腔镜外科手术器械通常包括用于观察外科手术区域的内窥镜(例如，腹腔镜)和用于在外科手术部位处工作的工具。工作工具通常类似于常规(开放)外科手术中使用的工具，除了每个工具的工作端或末端执行器通过延伸管(也称为例如器械轴或主轴)与其手柄分离。末端执行器可以包括例如夹钳、抓紧器、剪刀、吻合器、烧灼工具、线性切割器或针保持器。
为了执行外科手术程序，外科医生将工作工具穿过套管衬套到达内部外科手术部位并从腹部外部操纵它们。外科医生从监视器查看该程序，该监视器显示从内窥镜取得的外科手术部位的图像。类似的内窥镜技术用于例如关节镜检查、后腹腔镜检查、骨盆镜检查、肾镜检查、膀胱镜检查、直肠镜检查、鼻腔镜检查、宫腔镜检查、尿道镜检查等。
正在开发微创远程外科手术机器人系统以在内部外科手术部位上工作时增加外科医生的灵活性，以及允许外科医生从远程方位(无菌区域外)对患者进行操作。在远程外科手术系统中，通常在控制台处为外科医生提供外科手术部位的图像。在合适的查看器(viewer)或显示器上观察外科手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵控制台的主输入或控制装置对患者执行外科手术程序。每个主输入装置控制伺服机械致动/铰接式外科手术器械的运动。在外科手术程序期间，远程外科手术系统可以提供各种外科手术器械或工具的机械致动和控制，该外科手术器械或工具具有响应于主输入装置的操纵为外科医生执行各种功能(例如，保持或驱动针、抓紧血管、解剖组织等)的末端执行器。
外科手术夹紧和切割器械(例如，非机器人线性夹紧、吻合和切割装置，也称为外科手术吻合器；以及电外科手术血管闭合装置)已经用于许多不同的外科手术程序中。例如，外科手术吻合器可以用于切除来自胃肠道的癌组织或异常组织。许多已知的外科手术夹紧和切割装置(包括已知的外科手术吻合器)具有夹紧组织的相对钳口和用于切割夹紧组织的铰接刀。
外科手术吻合器通常被配置成使用可更换一次性吻合器筒(cartridge)。医院可以具有多种不同类型(例如，不同品牌和型号)的外科手术吻合器，包括不同的手持式外科手术吻合器和/或远程外科手术机器人系统外科手术吻合器。然而，每种类型的外科手术吻合器均可以被配置成使用相应类型的吻合器筒，从而导致医院必须存放不同类型的可更换吻合器筒。存放不同类型的可更换吻合器筒导致在用以确保存放适当数量的每种类型的吻合器筒的额外的库存和资源方面的额外费用。
发明内容
可拆卸地安装到外科手术机器人的机器人外科手术组件被配置成使用普通手持式外科手术吻合器的可更换吻合器筒。使用与普通手持式外科手术吻合器相同的可更换吻合器筒的能力可以有助于减少由医院存放的吻合器筒的数量和类型，从而减少相关费用。使用与普通手持式外科手术吻合器相同的吻合器筒还可以减少训练费用并且有助于减少与必须使用不同类型的可更换吻合器筒相关的外科手术错误。
因此，在一个方面，机器人外科手术组件包括可拆卸地安装到外科手术机器人的驱动组件和安装到驱动组件的轴组件。驱动组件包括底盘；滚动输入，其被配置成与外科手术机器人的滚动输出驱动地耦连；俯仰输入，其被配置成与外科手术机器人的俯仰输出驱动地耦连，以及夹紧/发射(fire)输入，其被配置成与外科手术机器人的夹紧/发射输出驱动地耦连。轴组件沿轴心线是细长的，并被配置成与吻合器重新装载(reload)组件可拆卸地耦连，该吻合器重新装载组件包括：末端执行器，其可操作以夹紧并吻合组织；重新装载滚动轴，末端执行器可枢转地安装到该重新装载滚动轴；重新装载俯仰轴，其沿轴心线可平移以使末端执行器相对于重新装载滚动轴重新定向；以及重新装载夹紧/发射轴，其与末端执行器驱动地耦连并且沿轴心线可平移以致动末端执行器夹紧并吻合组织。轴组件包括滚动轴、俯仰轴和夹紧/发射轴。滚动轴与驱动组件驱动地耦连，使得滚动输入的旋转使滚动轴围绕轴心线旋转。滚动轴具有近侧部分，该近侧部分被配置成可拆卸地耦连到重新装载滚动轴。俯仰轴与驱动组件驱动地耦连，使得俯仰输入的旋转使俯仰轴沿轴心线平移。俯仰轴具有近侧部分，该近侧部分被配置成可拆卸地耦连到重新装载俯仰轴。夹紧/发射轴与驱动组件驱动地耦连，使得夹紧/发射输入的旋转使夹紧/发射轴沿轴心线平移。夹紧/发射轴具有近侧部分，该近侧部分被配置成可拆卸地耦连到重新装载夹紧/发射轴。
在机器人外科手术组件的许多实施例中，滚动轴、俯仰轴和夹紧/发射轴与轴心线同轴。例如，滚动轴可以具有沿轴心线延伸的滚动轴管腔。俯仰轴可以被容纳在滚动轴管腔中并且被约束为随滚动轴一起围绕轴心线旋转。俯仰轴可以具有沿轴心线延伸的俯仰轴管腔。夹紧/发射轴可以被容纳在俯仰轴管腔中并且被约束为随滚动轴一起围绕轴心线旋转。
在机器人外科手术组件的许多实施例中，驱动组件包括被约束为围绕轴心线旋转的输出齿轮。例如，驱动组件可以包括与滚动输入驱动地耦连的滚动输出齿轮。滚动输出齿轮可以附接到滚动轴并且被约束为围绕轴心线旋转。驱动组件可以包括俯仰输出齿轮，该俯仰输出齿轮与俯仰输入驱动地耦连并被约束为围绕轴心线旋转。俯仰输出齿轮可以通过螺纹接口与俯仰轴驱动地耦连，该螺纹接口将俯仰输出齿轮的旋转转换成俯仰轴沿轴心线的平移。驱动组件可以包括夹紧/发射输出齿轮，该夹紧/发射输出齿轮与夹紧/发射输入驱动地耦连并且被约束为围绕轴心线旋转。夹紧/发射输出齿轮可以通过螺纹接口与夹紧/发射轴驱动地耦连，该螺纹接口将夹紧/发射输出齿轮的旋转转换成夹紧/发射轴沿轴心线的平移。
在机器人外科手术组件的许多实施例中，驱动组件包括输出轴承，该输出轴承被配置成将输出齿轮约束为围绕轴心线旋转。例如，驱动组件可以包括轴轴承(shaftbearing)，该轴轴承具有与底盘接合的外圈和与滚动输出齿轮接合的内圈。轴轴承可以被配置成将滚动输出齿轮约束为围绕轴心线旋转。驱动组件可以包括滚动输出齿轮轴承，该滚动输出齿轮轴承具有与滚动输出齿轮接合的外圈和与俯仰输出齿轮接合的内圈。滚动输出齿轮轴承可以被配置成将俯仰输出齿轮约束为围绕轴心线旋转。驱动组件可以包括俯仰输出齿轮轴承，其具有与俯仰输出齿轮接合的外圈和与夹紧/发射输出齿轮接合的内圈。俯仰输出齿轮滚轮轴承可以被配置成将夹紧/发射输出齿轮约束为围绕轴心线旋转。驱动组件可以包括上底盘和夹紧/发射输出齿轮轴承，该上底盘由底盘支撑，该夹紧/发射输出齿轮轴承具有与上底盘接合的内圈和与夹紧/发射输出齿轮接合的外圈。上底盘可以可拆卸地安装到底盘。
在包括输出齿轮的机器人外科手术组件的实施例中，输出齿轮与滚动输入、俯仰输入和夹紧/发射输入驱动地耦连。例如，驱动组件可以包括：(a)夹紧/发射输入轴，其与夹紧/发射输入旋转地耦连；(b)夹紧/发射输入齿轮，其与夹紧/发射输入轴旋转地耦连，夹紧/发射输入齿轮具有的外齿轮齿驱动地啮合夹紧/发射输出齿轮的外齿轮齿；以及(c)夹紧/发射输入轴轴承，每个夹紧/发射输入轴轴承具有与底盘接合的外圈和与夹紧/发射输入轴接合的内圈。驱动组件可以包括：(a)俯仰输入轴，其与俯仰输入旋转地耦连；(b)俯仰输入齿轮，其与俯仰输入轴旋转地耦连，该俯仰输入齿轮具有的外齿轮齿驱动地啮合俯仰输出齿轮的外齿轮齿；以及(c)俯仰输入轴轴承，每个俯仰输入轴轴承具有与底盘接合的外圈和与俯仰输入轴接合的内圈。驱动组件可以包括：(a)滚动输入轴，其与滚动输入旋转地耦连；(b)滚动输入轴轴承，每个滚动输入轴轴承具有与底盘接合的外圈和与滚动输入轴接合的内圈；(c)滚动输入齿轮，其与滚动输入轴旋转地耦连；(d)空转齿轮，其具有的外齿由滚动输入齿轮的外齿驱动啮合并驱动地啮合所述滚动输出齿轮的外齿。
在另一方面，提供了一种致动吻合器重新装载组件的机器人外科手术方法。该方法包括将机器人外科手术组件的驱动组件可拆卸地安装到外科手术机器人，以便：(a)将外科手术机器人的滚动输出与驱动组件的滚动输入接合；(b)将外科手术机器人的俯仰输出与驱动组件的俯仰输入接合；以及(c)将外科手术机器人的夹紧/发射输出与驱动组件的夹紧/发射输入接合。该方法还包括将吻合器重新装载组件可拆卸地安装到机器人外科手术组件的轴组件的远端，以便：(a)将机器人外科手术组件的滚动轴与吻合器重新装载组件的滚动轴接合；(b)将机器人外科手术组件的俯仰轴与吻合器重新装载组件的俯仰轴接合；以及(c)将机器人外科手术组件的夹紧/发射轴与吻合器重新装载组件的夹紧/发射轴接合。通过旋转外科手术机器人的滚动输出而致动滚动轴驱动机构，从而旋转轴组件的滚动轴，该滚动轴驱动机构将轴组件的滚动轴与驱动组件的滚动输入驱动地耦连。通过旋转外科手术机器人的俯仰输出而致动俯仰轴驱动机构，从而使轴组件的俯仰轴相对于吻合器重新装载组件平移，该俯仰轴驱动机构将轴组件的俯仰轴与驱动组件的俯仰输入驱动地耦连。通过旋转外科手术机器人的俯仰输出而致动俯仰轴驱动机构，从而使轴组件的夹紧/发射轴相对于吻合器重新装载组件平移，该俯仰轴驱动机构将轴组件的夹紧/发射轴与驱动组件的俯仰输入驱动地耦连。
在致动吻合器重新装载组件的机器人外科手术方法的许多实施例中，旋转轴组件的滚动轴包括旋转与滚动输入驱动地耦连并且附接到滚动轴的滚动输出齿轮。例如，旋转滚动输出齿轮可以包括：(a)旋转与滚动输入旋转地耦连的滚动输入轴，(b)旋转与滚动输入轴旋转地耦连的滚动输入齿轮，(c)将滚动输入齿轮的外齿轮齿与滚动空转齿轮的外齿轮齿接合，以及(d)将滚动空转齿轮的外齿轮齿与滚动输出齿轮的外齿轮齿接合。旋转滚动输出齿轮可以包括：(a)将轴轴承的外圈与驱动组件的底盘接合，(b)将轴轴承的内圈与滚动输出齿轮接合，以及(c)使轴轴承的内圈随滚动输出齿轮一起旋转。
在致动吻合器重新装载组件的机器人外科手术方法的许多实施例中，平移轴组件的俯仰轴包括：(a)旋转与俯仰输入驱动地耦连的俯仰输出齿轮，以及(b)经由俯仰轴和俯仰输出齿轮之间的螺纹接口，从俯仰输出齿轮的旋转产生俯仰轴的平移。例如，旋转俯仰输出齿轮可以包括：(a)旋转与俯仰输入旋转地耦连的俯仰输入轴，(b)旋转与俯仰输入轴旋转地耦连的俯仰输入齿轮，以及(c)将俯仰输入齿轮的外齿轮齿与俯仰输出齿轮的外齿轮齿接合。旋转俯仰输出齿轮可以包括：(a)将滚动输出齿轮轴承的外圈与滚动输出齿轮接合，(b)将滚动输出齿轮轴承的内圈与俯仰输出齿轮接合，(c)使滚动输出齿轮轴承的内圈随俯仰输出齿轮一起旋转，以及(d)使滚动输出齿轮轴承的外圈随滚动输出齿轮一起旋转。
在致动吻合器重新装载组件的机器人外科手术方法的许多实施例中，平移轴组件的夹紧/发射轴包括：旋转与夹紧/发射输入驱动地耦连的夹紧/发射输出齿轮，以及(b)经由夹紧/发射轴与夹紧/发射输出齿轮之间的螺纹接口，从夹紧/发射输出齿轮的旋转产生夹紧/发射轴的平移。例如，旋转夹紧/发射输出齿轮可以包括：(a)旋转与夹紧/发射输入旋转地耦连的夹紧/发射输入轴，(b)旋转与夹紧/发射输入轴旋转地耦连的夹紧/发射输入齿轮，和(c)将夹紧/发射输入齿轮的外齿轮齿与夹紧/发射输出齿轮的外齿轮齿接合。旋转夹紧/发射输出齿轮可以包括：(a)将俯仰输出齿轮轴承的外圈与俯仰输出齿轮接合，(b)将俯仰输出齿轮轴承的内圈与夹紧/发射输出齿轮接合，(c)使俯仰输出齿轮轴承的内圈随夹紧/发射输出齿轮一起旋转，以及(d)使俯仰输出齿轮轴承的外圈随俯仰输出齿轮一起旋转。旋转夹紧/发射输出齿轮可以包括：(a)将夹紧/发射输出齿轮轴承的外圈与夹紧/发射输出齿轮接合，(b)将夹紧/发射输出齿轮轴承的内圈与由驱动组件的底盘支撑的驱动组件的上底盘接合，以及(c)使夹紧/发射输出齿轮轴承的外圈随夹紧/发射输出齿轮一起旋转。
为了更全面地理解本发明的本质和优点，应该参考随后的详细描述和附图。根据下面的附图和详细描述，本发明的其他方面、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据许多实施例的用于执行外科手术的微创机器人外科手术系统的平面视图。
图2是根据许多实施例的用于机器人外科手术系统的外科医生的控制台的视图。
图3是根据许多实施例的机器人外科手术系统电子推车的视图。
图4示意性地示出了根据许多实施例的机器人外科手术系统。
图5是根据许多实施例的机器人外科手术系统的患者侧推车(外科手术机器人)的前视图。
图6是根据许多实施例的机器人外科手术工具的视图，该机器人外科手术工具包括可拆卸吻合器重新装载部分。
图7是根据许多实施例的微创机器人外科手术系统的简化示意图，该系统包括外科手术机器人、安装到外科手术机器人的外科手术吻合器基座组件，以及安装到外科手术吻合器基座组件的外科手术吻合器重新装载。
图8是根据许多实施例的安装到外科手术机器人的外科手术吻合器基座组件和安装到外科手术吻合器基座组件的外科手术吻合器重新装载的侧视图。
图9是根据许多实施例的图8的外科手术吻合器基座组件和外科手术吻合器重新装载的侧视图，示出了与外科手术吻合器基座组件分离的外科手术吻合器重新装载。
图10是根据许多实施例的图8的外科手术吻合器基座组件的远端和外科手术吻合器重新装载的近端的简化示意性侧视图，示出了与外科手术吻合器基座组件分离的外科手术吻合器重新装载。
图11和图12示出了根据许多实施例的图8的外科手术吻合器基座组件的驱动组件的部件。
图13A和图13B示出了根据许多实施例的图8的外科手术吻合器基座组件的驱动组件中用于产生夹紧/发射轴的平移的部件。
图14A和图14B示出了根据许多实施例的图8的外科手术吻合器基座组件的驱动组件中用于产生俯仰轴的平移的部件。
图15A、图15B和图16示出了根据许多实施例的图8的外科手术吻合器基座组件的驱动组件中用于产生滚动轴的旋转的部件。
图17是根据许多实施例的穿过图8的外科手术吻合器基座的输出齿轮组件的横截面视图。
具体实施方式
在以下描述中，将描述本发明的各种实施例。出于解释的目的，阐述了具体配置和细节以便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，可以在没有具体细节的情况下实践本发明。此外，可以省略或简化公知的特征，以免模糊所描述的实施例。
微创机器人外科手术
现在参考附图，其中相同的附图标记在若干视图中表示相同的零件，图1是微创机器人外科手术(MIRS)系统10的平面视图，该系统通常用于对躺在手术台14上的患者12执行微创诊断或外科手术程序。该系统可以包括外科医生的控制台16，其用于供外科医生18在程序期间使用。一个或多个助理20也可以参与该程序。MIRS系统10还可以包括患者侧推车22(外科手术机器人)和电子推车24。患者侧推车22可以在外科医生18通过控制台16观察外科手术部位时操纵至少一个可拆卸地耦连的工具组件26(下文中简称为“工具”)穿过患者12的身体中的微创切口。外科手术部位的图像可以通过内窥镜28(例如立体内窥镜)获得，该内窥镜28可以由患者侧推车22操纵以定向内窥镜28。电子推车24可以用于处理外科手术部位的图像，以便随后通过外科医生的控制台16显示给外科医生18。一次使用的外科手术工具26的数量通常取决于诊断或外科手术程序以及手术室内的空间限制以及其他因素。如果需要在程序期间改变正在使用的一个或多个工具26，则助手20可以从患者侧推车22移除工具26，并且用来自手术室中的托盘30的另一工具26替换它。
图2是外科医生的控制台16的透视图。外科医生的控制台16包括左眼显示器32和右眼显示器34，左眼显示器32和右眼显示器34用于向外科医生18呈现外科手术部位的协调立体视图，并能够实现深度感知。控制台16还包括一个或多个输入控制装置36，其进而使患者侧推车22(图1中所示)操纵一个或多个工具。输入控制装置36可以提供与其相关联的工具26(图1中所示)相同的自由度，以向外科医生提供远程呈现，或者输入控制装置36与工具26成一体的感知，使得外科医生具有直接控制工具26的强烈感觉。为此，可以采用位置、力和触觉反馈传感器(未示出)以通过输入控制装置36将来自工具26的位置、力和触感传递回外科医生的手。
外科医生的控制台16通常与患者位于同一房间，以便外科医生可以直接监视该程序，必要时可以实际存在，并且直接与助理通话而不是通过电话或其他通信介质。然而，外科医生可以位于不同的房间、完全不同的建筑物或允许远程外科手术过程的患者的其他远程方位。
图3是电子推车24的透视图。电子推车24可以与内窥镜28耦连，并且可以包括处理器以处理捕获的图像以便随后显示，例如在外科医生的控制台上或者在本地和/或远程定位的另一个合适的显示器上显示给外科医生。例如，在使用立体内窥镜的情况下，电子推车24可以处理捕获的图像以向外科医生呈现外科手术部位的经协调的立体图像。这种协调可以包括相对的图像之间的对准，并且可以包括调整立体内窥镜的立体工作距离。作为另一示例，图像处理可以包括使用先前确定的相机校准参数来补偿图像捕获装置的成像误差，例如光学像差。
图4示意性地示出了机器人外科手术系统10。如上所述，外科医生的控制台16可以由外科医生用于在微创程序期间控制患者侧推车22(外科手术机器人)。患者侧推车22可以使用诸如立体内窥镜的成像装置来捕获程序部位的图像并将捕获的图像输出到电子推车24。如上所述，电子推车24可以在任何随后显示之前以各种方式处理所捕获的图像。例如，电子推车24可以在通过外科医生的控制台16向外科医生显示组合图像之前用虚拟控制接口覆盖捕获的图像。患者侧推车22可以输出捕获的图像以用于在电子推车24外部进行处理。例如，患者侧推车22可以将捕获的图像输出到处理器38，处理器38可以用于处理捕获的图像。图像还可以通过电子推车24和处理器38的组合来处理，电子推车24和处理器38可以耦连在一起以联合地、顺序地和/或其组合来处理捕获的图像。一个或多个单独的显示器40还可以与处理器38和/或电子推车24耦连，以用于图像(例如程序部位的图像，或其他相关图像)的本地和/或远程显示。
图5和图6分别示出了患者侧推车22和外科手术工具100。外科手术工具100是外科手术工具26的示例。所示的患者侧推车22提供三个外科手术工具26和成像装置28(例如用于捕获程序部位的图像的立体内窥镜)的操纵。由具有多个机器人关节的机器人机构提供操纵。成像装置28和外科手术工具26可以被定位并操纵穿过患者的切口，使得将运动远程中心维持在切口处以最小化切口的尺寸。外科手术部位的图像可以包括在外科手术工具26定位在成像装置28的视野内时外科手术工具26的远端的图像。
配置成使用手持式吻合器重新装载的机器人外科手术工具
外科手术工具100包括机器人外科手术组件102和可更换吻合器重新装载200，其与外科手术组件102可拆卸地耦连。在许多实施例中，吻合器重新装载200被配置成与现有的手持式外科手术吻合器一起使用。
机器人外科手术组件102被配置成可拆卸地安装到外科手术机器人(例如，患者侧推车22)，以用于利用吻合器重新装载200来夹紧、吻合和切割组织。外科手术组件102被配置成安装到患者侧推车22的器械保持器。外科手术组件102包括近侧驱动组件104和轴组件106，轴组件106安装到驱动组件104并沿轴心线108从驱动组件104向远侧延伸。驱动组件包括：底盘110、滚动输入构件112、俯仰输入构件114，以及夹紧/发射输入构件116，该滚动输入构件112安装到底盘110并且可通过患者侧推车22的相应滚动输出构件相对于底盘110旋转，该俯仰输入构件114安装到底盘110并且可通过患者侧推车22的相应俯仰输出构件相对于底盘110旋转，该夹紧/发射输入构件116安装到底盘110并且可通过患者侧推车22的相应夹紧/发射输出构件相对于底盘110旋转。
吻合器重新装载200是一次性使用的可更换组件，其可拆卸地安装到轴组件106。吻合器重新装载200包括近侧轴组件202和吻合器末端执行器204。近侧轴组件202可拆卸地安装到轴组件106的远端。末端执行器204可枢转地附接到近侧轴组件202的远端。末端执行器204包括上钳口206和吻合器筒组件208。吻合器筒组件208相对于上钳口206可枢转地安装，并且可以从打开位置致动到闭合位置以夹紧吻合器筒组件208和上钳口206之间的组织。吻合器筒组件208包括致动输入，该致动输入可向远侧平移以闭合吻合器筒208，从而夹紧吻合器筒208和上钳口206之间的组织，以便从吻合器筒组件208展开吻合件，并切割吻合的组织。展开的吻合件穿过夹紧在吻合器筒208和上钳口206之间的组织，并与上钳口206的砧表面(anvil surface)接触，上钳口206的砧表面形成吻合件的端部，以将吻合件保持在吻合的组织中。
图7是微创机器人外科手术(MIRS)系统10的实施例的部件的简化示意图。机器人外科手术系统10的所示部件包括外科手术机器人22、安装到外科手术机器人22的外科手术吻合器基座组件102、安装到外科手术吻合器基座组件102的外科手术吻合器重新装载200、电子装置推车24和外科手术控制台16。
外科手术机器人22包括马达单元和器械保持器42，外科手术吻合器基座组件102可拆卸地安装到该马达单元和器械保持器42。马达单元和器械保持器42可操作以可控制地致动外科手术吻合器基座组件102，从而可控地致动外科手术吻合器重新装载200。马达单元和器械保持器42包括滚动马达44、与滚动马达44驱动地耦连的滚动输出46、俯仰马达48、与俯仰马达48驱动地耦连的俯仰输出50、夹紧/发射马达52，以及与夹紧/发射马达52驱动地耦连的夹紧/发射输出54。可以可控地操作滚动马达44以可控制地使滚动输出46相对于马达单元和器械保持器42旋转。类似地，可以可控制地操作俯仰马达48以可控制地使俯仰输出50相对于马达单元和器械保持器42旋转，并且可以可控制地操作夹紧/发射马达52以可控制地使夹紧/发射输出54相对于马达单元和器械保持器42旋转。
外科手术吻合器基座组件102被配置成响应于外科手术吻合器基座组件102通过马达单元和器械保持器42的致动而致动外科手术吻合器重新装载200。基座组件102包括滚动输入112、滚动驱动组件118、基座滚动轴120、俯仰输入114、俯仰驱动组件122、基座俯仰轴124、夹紧/发射输入116、夹紧/发射驱动组件126和基座夹紧/发射轴128。当底座组件102安装到马达单元和器械保持器42时，滚动输入112与滚动输出46驱动地耦连，使得滚动输出46的旋转产生滚动输入112的匹配旋转，俯仰输入114与俯仰输出50驱动地耦连，使得俯仰输出50的旋转产生俯仰输入114的匹配旋转，并且夹紧/发射输入116与夹紧/发射输出54驱动地耦连，使得夹紧/发射输出54的旋转产生夹紧/发射输入116的匹配旋转。基座滚动轴120经由滚动驱动组件118与滚动输入112驱动地耦连，使得滚动输入112的旋转产生基座滚动轴120围绕轴心线108的相应旋转。基座俯仰轴124通过俯仰驱动组件122与俯仰输入114驱动地耦连，使得俯仰输入114的旋转产生基座俯仰轴124沿轴心线108的相应平移。基座夹紧/发射轴128通过夹紧/发射驱动组件126与夹紧/发射输入116驱动地耦连，使得夹紧/发射输入116的旋转产生基座夹紧/发射轴128沿轴心线108的相应平移。
外科手术吻合器重新装载200包括重新装载滚动轴210、重新装载俯仰轴212、重新装载俯仰驱动组件214、重新装载夹紧/发射轴216、重新装载夹紧/发射驱动组件218和吻合器末端执行器204。当吻合器重新装载200被安装到基座组件102时，重新装载滚动轴210耦连到基座滚动轴120，使得重新装载滚动轴210随基座滚动轴120一起围绕轴心线108旋转，重新装载俯仰轴212与基座俯仰轴124耦连，使得重新装载俯仰轴212随基座俯仰轴124一起沿轴心线108平移，并且重新装载夹紧/发射轴216与基座夹紧/发射轴128耦连，使得重新装载夹紧/发射轴216随基座夹紧/发射轴128一起沿轴心线108平移。吻合器末端执行器204可以可枢转地安装到重新装载滚动轴210。吻合器末端执行器204通过重新装载俯仰驱动组件214与重新装载俯仰轴212驱动地耦连，使得重新装载俯仰轴212沿轴心线108的平移使吻合器末端执行器204相对于重新装载滚动轴210重新定向。吻合器末端执行器204还通过重新装载夹紧/发射组件218与重新装载夹紧/发射轴216驱动地耦连，使得重新装载夹紧/发射轴216沿轴心线108的平移可以用于致动吻合器筒组件208，以夹紧吻合器筒组件208和上钳口206之间的组织，以便从吻合器筒组件208展开吻合件，并切割吻合的组织。
图8示出了外科手术工具100的侧视图，其中驱动组件104安装到马达单元和器械保持器42。在所示的配置中，马达单元和器械保持器42可操作以可控制地旋转滚动输出46、俯仰输出50和夹紧/发射输出54，以可控制地致动外科手术基座组件102，从而可控地铰接/致动吻合器重新装载200。
图9是外科手术吻合器基座组件102和外科手术吻合器重新装载200的侧视图，其示出了与外科手术吻合器基座组件102分离的外科手术吻合器重新装载200。如关于图10更详细地讨论的，基座组件102包括远侧部分130，远侧部分130被配置成接收吻合器重新装载200的近侧部分220并且与吻合器重新装载200的近侧部分220驱动地耦连。
图10是外科手术吻合器基座组件102的远侧部分130和吻合器重新装载200的近侧部分220的简化示意性侧视图。基座组件102的远侧部分130包括基座滚动轴120的远侧部分132、基座俯仰轴124的远侧部分134，以及基座夹紧/发射轴128的远侧部分136。吻合器重新装载200的近侧部分220包括重新装载滚动轴210的近侧部分222、重新装载俯仰轴212的近侧部分224，以及重新装载夹紧/发射轴216的近侧部分226。在所示实施例中，基座滚动轴120的近侧部分132包括突出特征138，该突出特征138被配置成插入重新装载滚动轴210中的槽228中，以将重新装载滚动轴210旋转地连结到基座滚动轴120。在许多实施例中，保持机构防止吻合器重新装载200与基座组件102的意外分离。在所示的实施例中，基座俯仰轴124的远侧部分134包括弹簧装载的耦连特征140，该弹簧装载的耦连特征140被配置成被接收在重新装载俯仰轴212的近侧部分224中的成形槽230中并啮合该成形槽230，以将重新装载俯仰轴212约束为随基座俯仰轴124一起沿轴心线108平移。以类似的方式，在所示实施例中，基座夹紧/发射轴128的远侧部分136包括耦连特征142，该耦连特征142被配置成啮合重新装载夹紧/发射轴216的耦连特征232，以将重新装载夹紧/发射轴216约束为随基座夹紧/发射轴128一起沿轴心线108平移。
图11和图12示出了驱动组件100的部件，驱动组件100用于将基座滚动轴120与滚动输入112驱动地耦连，将基座俯仰轴124与俯仰输入114驱动地耦连，并且将基座夹紧/发射轴128与夹紧/发射输入116驱动地耦连。驱动组件104包括底盘110、滚动输出齿轮144、俯仰输出齿轮146、夹紧/发射输出齿轮148、滚动输入轴150、滚动输入齿轮152、滚动空转齿轮154、俯仰输入轴156、俯仰输入齿轮158、夹紧/发射输入轴160和夹紧/发射输入齿轮162。如本文更详细描述的，滚动输出齿轮144、俯仰输出齿轮146和夹紧/发射输出齿轮148同轴安装以围绕轴心线108旋转。滚动输出齿轮144旋转地连结到基座滚动轴120，使得通过旋转滚动输出齿轮144而旋转基座滚动轴120。基座俯仰轴124通过螺纹与俯仰输出齿轮146接合，使得通过俯仰输出齿轮146的旋转使基座俯仰轴124沿轴心线108平移。基座夹紧/发射轴128通过螺纹与夹紧/发射输出齿轮148接合，使得通过夹紧/发射输出齿轮148的旋转使底座夹紧/发射轴128沿轴心线108平移。滚动输入齿轮152安装到并旋转地连结到滚动输入轴150，滚动输入轴150旋转地连结到滚动输入112。滚动输入齿轮152包括外齿轮齿，该外齿轮齿与滚动空转齿轮154的外齿轮齿啮合，以响应于滚动输入112的旋转而使滚动空转齿轮154旋转。滚动空转齿轮154的外齿啮合滚动输出齿轮144的外齿轮齿，以响应于滚动空转齿轮154的旋转而使滚动输出齿轮144旋转。俯仰输入齿轮154安装到并旋转地连结到俯仰输入轴156，俯仰输入轴156旋转地连结到俯仰输入114。俯仰输入齿轮158包括外齿轮齿，该外齿轮齿与俯仰输出齿轮146的外齿轮齿啮合，以响应于俯仰输入齿轮158的旋转而使俯仰输出齿轮146旋转。夹紧/发射输入齿轮162安装到并旋转地连结到夹紧/发射输入轴160，夹紧/发射输入轴160旋转地连结到夹紧/发射输入116。夹紧/发射输入齿轮162包括外齿轮齿，该外齿轮齿与夹紧/发射输出齿轮148的外齿轮齿啮合，以响应于夹紧/发射输入齿轮162的旋转使夹紧/发射输出齿轮148旋转。
图13A和图13B示出了外科手术吻合器基座组件102的驱动组件104中用于产生基座夹紧/发射轴128的平移的部件。在所示实施例中，夹紧/发射输入116和夹紧/发射输入轴160形成整体部件。在图13A中，夹紧/发射输入116、夹紧/发射输入轴160、夹紧/发射输入齿轮162、夹紧/发射输出齿轮148和基座夹紧/发射轴128被隔离示出，以更好地示出如何通过夹紧/发射输入116的旋转产生基座夹紧/发射轴128沿轴心线108的平移。具体地，夹紧/发射输入116相对于底盘110的旋转使夹紧/发射输入轴160相对于底盘110旋转，夹紧/发射输入轴160的旋转使夹紧/发射输入齿轮162相对于底盘110旋转，夹紧/发射输入齿轮162的旋转使夹紧/发射输出齿轮148相对于底盘110旋转。在许多实施例中，基座夹紧/发射轴128被约束为随基座滚动轴120一起旋转，使得夹紧/发射输出齿轮148的旋转产生夹紧/发射输出齿轮148相对于基座夹紧/发射轴128的旋转，而不存在基座滚动轴120和夹紧/发射输出齿轮148的匹配旋转。夹紧/发射输出齿轮148和基座夹紧/发射轴128通过夹紧/发射螺纹接口164接合。夹紧/发射输出齿轮148相对于基座夹紧/发射轴128的旋转通过夹紧/发射螺纹接口164产生基座夹紧/发射轴128沿轴心线108的平移。
图14A和图14B示出了外科手术吻合器基座组件102的驱动组件104中用于产生基座俯仰轴124的平移的部件。在图13A中，俯仰输入114、俯仰输入轴156、俯仰输入齿轮158、俯仰输出齿轮146和基座俯仰轴124被隔离示出，以更好地示出如何通过俯仰输入114的旋转产生基座俯仰轴124沿轴心线108的平移。具体地，俯仰输入114相对于底盘110的旋转使俯仰输入轴156相对于底盘110旋转，俯仰输入轴156的旋转使俯仰输入齿轮158相对于底盘110旋转，俯仰输入齿轮158的旋转使俯仰输出齿轮146相对于底盘110旋转。在许多实施例中，基座俯仰轴124被约束为随基座滚动轴120一起旋转，使得俯仰输出齿轮146的旋转产生俯仰输出齿轮146相对于基座俯仰轴124的旋转，而不存在基座滚动轴120和俯仰输出齿轮146的匹配旋转。俯仰输出齿轮146和基座俯仰轴124通过俯仰螺纹接口166接合。俯仰输出齿轮146相对于基座俯仰轴124的旋转通过俯仰螺纹接口166产生基座俯仰轴124沿轴心线108的平移。
图15A、图15B和图16示出了外科手术吻合器基座组件102的驱动组件104中用于产生基座滚动轴120的旋转的部件。在图15A中，滚动输入112、滚动输入轴150、滚动输入齿轮152、滚动空转齿轮154、滚动输出齿轮144和基座滚动轴120被隔离示出，以更好地说明如何通过滚动输入112的旋转来产生基座滚动轴120围绕轴心线108的旋转。具体地，滚动输入112相对于底盘110的旋转使滚动输入轴150相对于底盘110旋转，滚动输入轴150的旋转使滚动输入齿轮152相对于底盘110旋转，滚动输入齿轮152的旋转使得滚动空转齿轮154相对于底盘110旋转，滚动空转齿轮154的旋转使滚动输出齿轮144相对于底盘110旋转，滚动输出齿轮144的旋转使基座滚动轴120相对于底盘110旋转。
图17是通过输出齿轮144、146、148的横截面视图，其说明了滚轮轴承，该滚轮轴承用于将输出齿轮144、146、148安装到底盘110并将输出齿轮144、146、148的旋转约束为围绕轴心线108旋转。用于安装输出齿轮144、146、148的滚轮轴承包括轴轴承168、滚动输出齿轮轴承170、俯仰输出齿轮轴承172和夹紧/发射输出齿轮轴承174。轴轴承168安装到底盘110，使得轴轴承168的外圈接合底盘110。滚动输出齿轮144安装到轴轴承168，使得轴轴承168的内圈与滚动输出齿轮144接合。滚动输出齿轮轴承170安装在滚动输出齿轮144的凹槽内，使得滚动输出齿轮轴承170的外圈与滚动输出齿轮144接合。俯仰输出齿轮146被安装到滚动输出齿轮轴承170，使得滚动输出齿轮轴承170的内圈与俯仰输出齿轮146接合。俯仰输出齿轮轴承172安装在俯仰输出齿轮146的凹槽内，使得俯仰输出齿轮轴承172的外圈与俯仰输出齿轮146接合。夹紧/发射输出齿轮148安装到俯仰输出齿轮轴承172，使得俯仰输出齿轮轴承172的内圈与夹紧/发射输出齿轮148接合。夹紧/发射输出齿轮轴承174安装在夹紧/发射输出齿轮148的凹槽内，使得夹紧/发射输出齿轮轴承174的外圈与夹紧/发射输出齿轮148接合。虽然图17中未示出，但夹紧/发射齿轮轴承174的内圈与上底盘接合，该上底盘与底盘110耦连并为输出齿轮144、146、148提供额外的支撑。
其他变化在本发明的精神内。因此，尽管本发明易于进行各种修改和替换构造，但是其某些示出的实施例在附图中示出并且已在上面详细描述。然而，应该理解的是，无意将本发明限制于所公开的一种或多种特定形式，相反，其目的是涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造和等同物，如所附权利要求中所限定的。
术语“力”应被解释为包括力和扭矩(特别是在随附权利要求的上下文中)，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。在描述本发明的上下文中(特别是在随附权利要求的上下文中)使用术语“一”和“一个”和“该/所述”以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。术语“连接”应被解释为部分或全部包含在内、附接或结合在一起，即使存在某些干预。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的描述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如/例如”)的使用仅旨在更好地示出本发明的实施例，并且不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的要素对于本发明的实践是必不可少的。
本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述后，那些优选实施例的变化对于本领域普通技术人员来说可以变得显而易见。发明人期望技术人员适当地采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式实践。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元件的所有可能变型的任何组合。
本文引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)均通过引用并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指示通过引用并入并且在本文中对其完整阐述。

Claims (10)

1.一种机器人外科手术组件，包括：
驱动组件，其可拆卸地安装到外科手术机器人，所述驱动组件包括：
底盘；
滚动输入，其被配置成与所述外科手术机器人的滚动输出驱动地耦连；
俯仰输入，其被配置成与所述外科手术机器人的俯仰输出驱动地耦连；以及
夹紧/发射输入，其被配置成与所述外科手术机器人的夹紧/发射输出驱动地耦连；以及
轴组件，其安装到所述驱动组件；所述轴组件沿轴心线是细长的并且被配置成与吻合器重新装载组件可拆卸地耦连，所述吻合器重新装载组件包括末端执行器、重新装载滚动轴、重新装载俯仰轴以及重新装载夹紧/发射轴，所述末端执行器可操作以夹紧并吻合组织，所述末端执行器可枢转地安装到所述重新装载滚动轴，所述重新装载俯仰轴沿所述轴心线可平移以相对于所述重新装载滚动轴重新定向所述末端执行器，并且所述重新装载夹紧/发射轴与所述末端执行器驱动地耦连并且沿所述轴心线可平移以致动所述末端执行器夹紧并吻合组织；所述轴组件包括：
滚动轴，其与所述驱动组件驱动地耦连，使得所述滚动输入的旋转使所述滚动轴围绕所述轴心线旋转，所述滚动轴具有近侧部分，所述滚动轴的近侧部分被配置成可拆卸地耦连到所述重新装载滚动轴；
俯仰轴，其与所述驱动组件驱动地耦连，使得所述俯仰输入的旋转沿所述轴心线平移所述俯仰轴，所述俯仰轴具有近侧部分，所述俯仰轴的近侧部分被配置成可拆卸地耦连到所述重新装载俯仰轴；以及
夹紧/发射轴，其与所述驱动组件驱动地耦连，使得所述夹紧/发射输入的旋转使所述夹紧/发射轴沿所述轴心线平移，所述夹紧/发射轴具有近侧部分，所述夹紧/发射轴的近侧部分被配置成可拆卸地耦连到所述重新装载夹紧/发射轴。
2.根据权利要求1所述的机器人外科手术组件，其中：
所述滚动轴具有沿所述轴心线延伸的滚动轴管腔；
所述俯仰轴被容纳在所述滚动轴管腔内，并被约束为随所述滚动轴一起围绕所述轴心线旋转；
所述俯仰轴具有沿所述轴心线延伸的俯仰轴管腔；并且
所述夹紧/发射轴被容纳在所述俯仰轴管腔内，并被约束为随所述滚动轴一起围绕所述轴心线旋转。
3.根据权利要求2所述的机器人外科手术组件，其中所述驱动组件包括：
滚动输出齿轮，其与所述滚动输入驱动地耦连，所述滚动输出齿轮附接到所述滚动轴并被约束为围绕所述轴心线旋转；
俯仰输出齿轮，其与所述俯仰输入驱动地耦连并被约束为围绕所述轴心线旋转，所述俯仰输出齿轮通过螺纹接口与所述俯仰轴驱动地耦连，所述螺纹接口将所述俯仰输出齿轮的旋转转换成所述俯仰轴沿所述轴心线的平移；以及
夹紧/发射输出齿轮，其与所述夹紧/发射输入驱动地耦连并被约束为围绕所述轴心线旋转，所述夹紧/发射输出齿轮通过螺纹接口与所述夹紧/发射轴驱动地耦连，所述螺纹接口将所述夹紧/发射输出齿轮的旋转转换成所述夹紧/发射轴沿所述轴心线的平移。
4.根据权利要求3所述的机器人外科手术组件，其中所述驱动组件包括：
轴轴承，其具有与所述底盘接合的外圈和与所述滚动输出齿轮接合的内圈，所述轴轴承将所述滚动输出齿轮约束为围绕所述轴心线旋转；
滚动输出齿轮轴承，其具有与所述滚动输出齿轮接合的外圈和与所述俯仰输出齿轮接合的内圈，所述滚动输出齿轮轴承将所述俯仰输出齿轮约束为围绕所述轴心线旋转；以及
俯仰输出齿轮轴承，其具有与所述俯仰输出齿轮接合的外圈和与所述夹紧/发射输出齿轮接合的内圈，所述俯仰输出齿轮滚轮轴承将所述夹紧/发射输出齿轮约束为围绕所述旋转轴旋转。
5.根据权利要求4所述的机器人外科手术组件，其中所述驱动组件包括：
由所述底盘支撑的上底盘；以及
夹紧/发射输出齿轮轴承，其具有与所述上底盘接合的内圈和与所述夹紧/发射输出齿轮接合的外圈。
6.根据权利要求5所述的机器人外科手术组件，其中所述上底盘可拆卸地安装到所述底盘。
7.根据权利要求3所述的机器人外科手术组件，其中所述驱动组件包括：
夹紧/发射输入轴，其与所述夹紧/发射输入旋转地耦连；
夹紧/发射输入齿轮，其与所述夹紧/发射输入轴旋转地耦连，所述夹紧/发射输入齿轮具有的外齿轮齿驱动地啮合所述夹紧/发射输出齿轮的外齿轮齿；以及
夹紧/发射输入轴轴承，每个所述夹紧/发射输入轴轴承具有与所述底盘接合的外圈和与所述夹紧/发射输入轴接合的内圈。
8.根据权利要求3所述的机器人外科手术组件，其中所述驱动组件包括：
俯仰输入轴，其与所述俯仰输入旋转地耦连；
俯仰输入齿轮，其与所述俯仰输入轴旋转地耦连，所述俯仰输入齿轮具有的外齿轮齿驱动地啮合所述俯仰输出齿轮的外齿轮齿；以及
俯仰输入轴轴承，每个所述俯仰输入轴轴承具有与所述底盘接合的外圈和与所述俯仰输入轴接合的内圈。
9.根据权利要求3所述的机器人外科手术组件，其中所述驱动组件包括：
滚动输入轴，其与所述滚动输入旋转地耦连；
滚动输入轴轴承，每个所述滚动输入轴轴承具有与所述底盘接合的外圈和与所述滚动输入轴接合的内圈；
滚动输入齿轮，其与所述滚动输入轴旋转地耦连；以及
空转齿轮，其具有的外齿被所述滚动输入齿轮的外齿驱动地啮合，并且所述空转齿轮的外齿驱动地啮合所述滚动输出齿轮的外齿。
10.一种致动吻合器重新装载组件的机器人外科手术方法，所述方法包括：
将机器人外科手术组件的驱动组件可拆卸地安装到外科手术机器人，以便：
将所述外科手术机器人的滚动输出与所述驱动组件的滚动输入接合；
将所述外科手术机器人的俯仰输出与所述驱动组件的俯仰输入接合；以及
将所述外科手术机器人的夹紧/发射输出与所述驱动组件的夹紧/发射输入接合；
将吻合器重新装载组件可拆卸地安装到所述机器人外科手术组件的轴组件的远端，以便：
将所述机器人外科手术组件的滚动轴与所述吻合器重新装载组件的滚动轴接合；
将所述机器人外科手术组件的俯仰轴与所述吻合器重新装载组件的俯仰轴接合；以及
将所述机器人外科手术组件的夹紧/发射轴与所述吻合器重新装载组件的夹紧/发射轴接合；
通过旋转所述外科手术机器人的所述滚动输出而致动滚动轴驱动机构，从而旋转所述轴组件的所述滚动轴，所述滚动轴驱动机构将所述轴组件的所述滚动轴与所述驱动组件的所述滚动输入驱动地耦连；
通过旋转所述外科手术机器人的所述俯仰输出而致动俯仰轴驱动机构，从而使所述轴组件的所述俯仰轴相对于所述吻合器重新装载组件平移，所述俯仰轴驱动机构将所述轴组件的所述俯仰轴与所述驱动组件的所述俯仰输入驱动地耦连；以及
通过旋转所述外科手术机器人的所述俯仰输出而致动俯仰轴驱动机构，从而使所述轴组件的所述夹紧/发射轴相对于所述吻合器重新装载组件平移，所述俯仰轴驱动机构将所述轴组件的所述夹紧/发射轴与所述驱动组件的所述俯仰输入驱动地耦连。
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