CN114929084A - 外科工具柄部的机器人操作 - Google Patents

Abstract

一种用于将细长外科工具的近端部分联接到机动机器人外科装置的适配器，该适配器包括：凹部，凹部的形状和尺寸被设定为用于接纳细长外科工具的近端部分；一个或多个运动件，被设置接触近端部分的控制组件并使近端部分的控制组件运动；以及传动联接件，将所述一个或多个运动件联接到机器人外科装置的机动传动件。

Description

外科工具柄部的机器人操作

相关申请

本申请要求于2019年11月28日提交的第62/941,842号美国临时专利申请和于2020年9月24日提交的第63/082,508号美国临时专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用结合于此。

本申请还涉及共同提交、共同未决和共同转让的标题为“用于将医疗工具自动插入和推进到身体管腔的装置(DEVICE FOR AUTOMATICALLY INSERTING AND ADVANCING AMEDICAL TOOL INTO A BODILY LUMEN)”(代理人案卷号83976)的PCT申请，和标题为“用于驱动外科工具运动的模块化机器人系统(MODULAR ROBOTIC SYSTEM FOR DRIVINGMOVEMENT OF SURGICAL TOOLS)”(代理人案卷号84910)的PCT申请，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域和背景技术

本发明在其一些实施例中涉及对外科工具的机动驱动，并且更具体地但不排他地涉及对细长腔内工具的近端柄部部分的机动操作。

美国专利“US10543047”公开了：“一种用于细长构件的机器人器械驱动器包括第一细长构件和被构造为操作第一细长构件的至少一个操作器机构，以及被构造为铰接第一细长构件的至少一个铰接驱动器，该铰接驱动器可定位在病床上和患者进入部位旁边。操作器和铰接驱动器相对于彼此定位的距离小于第一细长构件的可插入长度，固定就位”。

发明内容

根据一些实施例的方面，提供了一种用于将细长外科工具的近端部分联接到机动机器人外科装置的适配器，该适配器包括：

凹部，凹部的形状和尺寸被设置为接纳细长外科工具的近端部分；

一个或多个运动件，设置为接触近端部分的控制组件并使近端部分的控制组件运动；以及

传动联接件，将所述一个或多个运动件联接到机器人外科装置的机动传动件。

在一些实施例中，凹部的轮廓与工具的近端部分的外部轮廓的至少一部分匹配，凹部的尺寸设置成在近端部分位于凹部内时允许近端部分轴向旋转并且限制近端部分的横向运动。

在一些实施例中，所述一个或多个运动件中的每个经由传动联接件独立地驱动。

在一些实施例中，适配器包括壳体，凹部限定在壳体中，并且壳体包括所述一个或多个运动件和传动联接件。

在一些实施例中，其中限定有凹部的适配器的内部至少部分被构造成与工具的近端部分一起旋转。

在一些实施例中，所述一个或多个运动件包括形成在凹部中的凹口，该凹口的形状和尺寸设置成与工具的近端部分的控制组件配合。

在一些实施例中，传动联接件被径向地配置在凹部的外部。

在一些实施例中，近端部分由柄部组成，并且其中，控制组件在运动时至少影响细长外科工具的远端部分。

在一些实施例中，壳体的至少一部分被构造为沿着主体的长度的至少一部分相对于柄部的主体线性滑动。

在一些实施例中，控制组件来自轴向滑动件、锁、可旋转旋钮的组。

在一些实施例中，传动联接件包括连接到导螺杆、销或杆的附接件，该导螺杆、销或杆由机器人装置的机动传动件驱动。

在一些实施例中，壳体包括一个或多个马达，所述一个或多个马达驱动所述一个或多个运动件。

在一些实施例中，壳体被构造为围绕凹部的长轴作为单个单元旋转。

在一些实施例中，凹部和所述一个或多个运动件被构造成在传动联接件保持静止时旋转。

在一些实施例中，壳体包括机械连接件和/或电连接件，该机械连接件和/或电连接件被设置和构造为附接到机器人外科装置的壳体。

在一些实施例中，适配器包括离合器，该离合器使所述一个或多个运动件与传动联接件分离。

在一些实施例中，适配器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造用于指示所述一个或多个运动件的相对位置。

在一些实施例中，所述至少一个传感器包括光学编码器。

根据一些实施例的方面，提供了一种组件，包括：

例如在此所述的适配器，以及细长外科工具，该工具包括由适配器接合的近端部分。

在一些实施例中，近端部分可拆卸地接纳在适配器的凹部内。

在一些实施例中，细长外科工具包括导丝。

在一些实施例中，细长外科工具包括微导管。

根据一些实施例的方面，提供了一种将细长外科工具的近端操作器可操作地联接到机动机器人外科装置的方法，包括：

提供用于控制和导航至少一个细长外科工具的机器人外科装置；

提供适配器，该适配器被构造为用于将细长外科工具的近端操作器的控制组件与机器人外科装置的机动传动件联接；

将操作器的控制组件相对于适配器对准；以及

将适配器联接到机器人外科装置的机动传动件。

在一些实施例中，所述方法包括：驱动机器人外科装置的机动传动件，用于使用适配器使近端操作器的控制组件运动，控制组件引起以下情况中的至少一种：细长外科工具的转动；细长外科工具的远端部分的偏转；细长外科工具的远端部分的硬度和/或尺寸特性的变化。

在一些实施例中，所述运动包括以下情况中的一种或更多种：使操作器的滑动件滑动；使操作器的旋转组件旋转；将柄部作为单个单元旋转。

在一些实施例中，该方法包括从多个可用的适配器中选择能够匹配特定选用工具的操作器的几何形状和功能的适配器。

在一些实施例中，操作器包括工具的近端柄部。

根据一些实施例的方面，提供了一种系统，包括：

机器人装置，被构造成用于操作至少一个细长外科工具，机器人装置包括用于驱动所述至少一个细长外科工具的运动的一个或多个马达；以及

适配器，被构造为可操作地附接到机器人装置，适配器包括：

第一构件，被成形并构造为用于传递由机器人装置的所述一个或多个马达驱动的运动。

第二构件，被成形并构造为接纳或配合到细长外科工具的近端部分的至少一部分上；

其中，由机器人装置的所述一个或多个马达驱动的第一构件和第二构件中的一者或两者的运动引起由适配器接合的近端部分的至少一部分的运动。

在一些实施例中，机器人装置包括控制器，控制器被构造为控制适配器的第一构件和第二构件的运动，以影响细长外科工具的至少远端部分。

在一些实施例中，该系统还包括用于控制控制器的远程界面。

在一些实施例中，适配器包括使近端部分的组件运动的多个运动件，运动件由机器人装置的所述一个或多个马达驱动。

在一些实施例中，运动件包括以下中的一者：安装在工具的近端部分的滑动组件上的安装件、被设置成使工具的近端部分的可旋转组件旋转的齿轮。

根据一些实施例的一个方面，提供了一种用于将细长外科工具的近端柄部联接到机动机器人外科装置的适配器，该适配器包括：

第一几何件，第一几何件的形状和尺寸被设置为接合机器人外科装置的马达或马达传动件；

第二几何件，第二几何件的形状和尺寸被设置为接合细长外科工具的近端柄部的至少一部分；

其中，第一几何件与第二几何件彼此接合，使得几何件中的一者的运动引起另一几何件或被适配器接合的近端柄部的至少一部分中的至少一个的运动。

在一些实施例中，第一几何件和第二几何件是同轴的，并且其中，第一几何件位于第二几何件外围。

在一些实施例中，第二几何件限定至少一个凹部，凹部具有与由适配器接合的近端柄部的外部轮廓的至少一部分匹配的轮廓。

在一些实施例中，凹部的尺寸设置成包围近端柄部的主体的至少一部分，并且配合地接合近端柄部的至少一个组件，近端柄部的至少一个组件一体地安装在近端柄部的主体上。

在一些实施例中，凹部的形状和尺寸被设置成沿着主体的长度的至少一部分相对于柄部的主体线性滑动。

在一些实施例中，第二几何件包括至少一个凹部，用于接纳外科装置的马达传动元件，马达传动元件包括由机器人装置的马达或马达传动件驱动的导螺杆、销或杆。

在一些实施例中，第一几何件和第二几何件中的至少一个被构造为围绕第一几何件和第二几何件的公共轴旋转。

在一些实施例中，第一几何件和第二几何件中的至少一个被构造为轴向滑动。

在一些实施例中，第一几何件和第二几何件彼此联接，并且其中几何件中的一者的运动导致另一几何件的类似运动。

在一些实施例中，几何件之间的联接包括过盈配合联接。

在一些实施例中，几何件之间的联接包括几何件中的一者被另一几何件至少部分包围。

在一些实施例中，第一几何件和第二几何件形成为单个一体单元的相对表面。

在一些实施例中，适配器包括壳体，壳体包括第一几何件和第二几何件，壳体被构造为作为单个单元围绕适配器壳体的长轴旋转。

在一些实施例中，壳体包括机械连接件和/或电连接件，机械连接件和/或电连接件被设置和构造为附接到机器人外科装置的壳体。

除非另有定义，否则在此使用的所有技术术语和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管可以在本发明的实施例的实践或测试中使用与在此描述的那些类似或等同的方法和材料，但是下面描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，以包括定义的专利说明书为准。此外，这些材料、方法和示例仅是说明性的，并且不旨在必然地限制。

本发明实施例的方法和/或系统的实施可以包括手动地、自动地或其组合地执行或完成所选择的任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施例的实际仪器和设备，可以使用操作系统通过硬件、软件或固件或其组合来实施若干选择的任务。

例如，用于执行根据本发明实施例的选择的任务的硬件可以实施为芯片或电路。作为软件，根据本发明的实施例的所选任务可以实施为由计算机使用任何合适的操作系统执行的多个软件指令。在本发明的示例性实施例中，如在此所述的方法和/或系统的示例性实施例的一个或多个任务由诸如用于执行多个指令的计算平台的数据处理器执行。可选择地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/或用于存储指令和/或数据的非易失性存储器，例如磁硬盘和/或可移动介质。可选择地，还提供网络连接。还可选择地提供显示器和/或诸如键盘或鼠标的用户输入装置。

附图说明

参照附图仅以示例的方式在此对发明的一些实施例进行描述。现在详细地参照附图，要强调的是，所示的细节是示例性的，并且是出于对发明的实施例的说明性讨论的目的。在这点上，对本领域技术人员而言，结合附图进行的描述使如何实施发明的实施例变得明显。

在附图中：

图1A是根据一些实施例的用于将细长外科工具的柄部联接到外科机器人装置并且经由机器人装置操作柄部以影响细长外科工具的远端部分的机构的示意图；

图1B是根据一些实施例的将细长外科工具的柄部联接到机动驱动器的适配器的示意图；

图2是根据一些实施例的用于将细长外科工具的柄部可操作地联接到外科机器人装置的总体方法的流程图；

图3是根据一些实施例的被构造为用于接合和控制细长外科工具的近端部分(例如，柄部)的外科机器人系统的框图；

图4A和图4B是根据一些实施例的相对于患者定位的机器人外科系统的等距视图和侧视图；

图5A和图5B是根据一些实施例的用于将细长外科工具的近端柄部联接到外科机器人装置的适配器的剖视图；

图6A和图6B是根据一些实施例的用于将细长外科工具的近端柄部外科联接到外科机器人装置的适配器的剖视图；

图7A至图7C示意性地示出了根据一些实施例的适配器的可替代构造的示例，其中，适配器接纳细长外科工具的柄部，用于将柄部联接到外科机器人装置；

图8A至图8F示意性地示出了根据一些实施例的细长外科工具的柄部在例如如图7B中所描述的适配器内的各种位置，以及对细长外科工具的远端端部部分的相应生成效果；

图9A至图9D是根据一些实施例的用于接合细长外科工具的近端柄部的示例性机构的等距视图(图9A、图9C)和剖视图(图9B、图9D)；

图10A至图10E示出了根据一些实施例的用于接合如图10A所示的导丝柄部并驱动如图10A所示的导丝柄部的机动运动的机构的第一示例；

图11A至图11E示出了根据一些实施例的用于接合如图11A所示的导丝柄部并驱动如图11A所示的导丝柄部的机动运动的机构的第二示例；

图12A至图12E示出了根据一些实施例的用于接合如图12A所示的导丝的近端部分(其没有近端柄部)并驱动如图12A所示的导丝的近端部分(其没有近端柄部)的机动运动的机构的第三示例；

图13A和图13B示出了根据一些实施例的用于接合和驱动细长外科工具的柄部的机动运动的适配器的壳体；

图14示意性地示出了根据一些实施例的外科机器人装置的被构造为可操作地接合用于联接细长外科工具的近端柄部的适配器的模块；以及

图15示意性地示出了根据一些实施例的“双线”导丝的近端部分的马达接合件。

具体实施方式

本发明在其一些实施例中涉及细长外科工具的机动驱动器，并且更具体地但不排他地涉及细长外科工具的近端部分的机动操作，例如，工具的柄部或工具的其它近端操作件的机动操作。

一些实施例的宽泛方面涉及细长外科工具的近端部分的机器人操作。在一些实施例中，工具近端部分(诸如通常构造成用于手动操作的操作件或柄部)可操作地附接到机器人系统，机器人系统包括用于驱动工具近端部分和/或该部分的选定部件运动的一个或多个马达。

一些实施例的方面涉及细长外科工具(例如，导丝和/或微导管)的近端部分与被构造用于驱动工具的运动的机器人系统之间的接合部。在一些实施例中，接合部是适配器的形式，适配器被成形和构造为可操作地将近端部分联接(或耦接)到机器人系统的一个或多个马达或马达传动元件。

在一些实施例中，适配器被构造为机械地和/或电地接合工具的近端部分。在一些实施例中，适配器包括第一几何件(在此也称为“第一部分”或“第一构件”)和第二几何件(在此也称为“第二部分”或“第二构件”)，第一几何件被成形和构造成用于与机器人系统的被构造成传递机动驱动力的一个或多个元件(诸如螺旋齿轮、杆、齿轮)连接，第二几何件被成形和构造成用于与工具的近端部分接合。

在一些实施例中，第一几何件包括传动联接件，并且第二几何件包括一个或多个运动件，所述一个或多个运动件经由传动联接件驱动并且定位成接触近端部分的控制部分，例如，接触近端部分的控制组件，其在运动时驱动工具。在一些实施例中，运动件包括与工具近端部分的控制组件接触的凹部或凹口(诸如形成在适配器的内壁内)，并且在限定该凹部或凹口的适配器的至少一部分运动时，使控制组件运动。柄部的示例性控制组件可以包括滑动件(例如，其在运动时引起工具末端的偏转)和/或旋钮(例如其在旋转时引起工具围绕工具轴的转动)。

在一些实施例中，第二几何件被成形为与近端部分的外轮廓匹配，例如，与可抓握柄部的至少一部分的外轮廓匹配。例如，第二几何件包括主凹部和凹部的至少一个延伸部，在主凹部中接纳近端柄部的主体，在至少一个延伸部中接纳与柄部主体成一体的柄部组件，例如滑动件、锁、可旋转旋钮等。

在一些实施例中，主凹部由适配器壳体的内壁限定，适配器壳体的内壁被成形并定位成支撑被接纳在凹部中的近端部分的至少一部分。在一些实施例中，凹部的尺寸被设置为与近端部分配合地接合，可选择地，凹部的形状和/或尺寸根据被接合的特定工具的近端部分而定。

在一些实施例中，限定凹部的适配器壳体的内壁被定位成抵消由适配器的运动件施加到近端部分上的力。例如，当柄部的滑动件被适配器的运动件压紧和推动时，凹部处的壁限制柄部的主体的轴向运动。在一些实施例中，凹部的形状和尺寸被设置成提供近端部分围绕长轴的旋转，但防止近端部分在凹部内的轴向运动和/或横向(侧向)运动。在一些实施例中，凹部被成形为仅允许预定量的柄部位置和/或柄部控制组件的预定运动程度，并且限制其它运动。在一些实施例中，适配器的运动件在其运动程度内可选择地被适配器壳体限制。例如，限制轴向滑动程度，限制旋转程度。

在一些实施例中，适配器壳体的至少一部分被构造为相对于接纳在凹部内的近端部分的主体线性滑动。可选择地，壳体的一部分的运动使近端部分控制组件相对于近端部分的主体运动，例如，相对于柄部主体推动或缩回柄部的滑动件。

在一些实施例中，第一几何件和第二几何件是同轴的。在一些实施例中，第一几何件相对于第二(内部)几何件径向向外定位。在一些实施例中，外部几何件的一个或多个壁延伸以至少部分地包围内部几何件，或者反之亦然，使得几何件中的一个几何件的运动引起第二几何件的相应运动。

在一些实施例中，通过在第一几何件和第二几何件之间产生相对运动，使与适配器接合的工具的近端部分处的控制组件相对于近端部分的主体运动。在一些实施例中，运动包括旋转(例如，在第一几何件静止时第二几何件的旋转；当第二几何件静止时第一几何件的旋转；两种几何件的旋转)。在一些实施例中，运动包括内部几何件和外部几何件一者或两者的轴向推进和/或缩回。

在一些实施例中，近端部分(包括一个或多个整体组件)作为单个单元通过适配器运动，例如，围绕近端部分长轴旋转。

在示例中，细长外科工具近端部分包括柄部，柄部具有主体(例如，圆柱形主体)和滑动件，滑动件安装在主体上并被构造成沿柄部主体的至少一部分轴向运动(例如，用于引起工具(例如，导丝)的远端末端部分的偏转)。用于将该柄部可操作地联接到机器人装置的一个或多个马达的适配器可以包括：壳体，柄部的至少一部分接纳在壳体中；内部几何件，与柄部的外部轮廓的至少一部分匹配并且配合地围绕滑动件；以及外部几何件，附接到导螺杆或销，该导螺杆或销从机器人装置延伸并且由机器人装置的一个或多个马达驱动(例如，推进或缩回)。在使用中，导螺杆或销的线性运动带动外部几何件线性地前后运动。由于适配器的外部几何件与适配器的内部几何件连接(诸如经由至少部分外壳和/或过盈配合联接)，所以外部几何件的线性运动导致内部几何件一起运动，从而使滑动件相对于保持静止的柄部的主体滑动。在另一使用示例中，使适配器旋转(使适配器作为整体旋转或仅使内部几何件旋转)以引起柄部作为整体的旋转，从而产生细长工具围绕细长工具的长轴的转动。在另一示例中，柄部包括用于精细转动调节细长工具末端的可旋转旋钮，并且该旋钮由适配器的运动件(例如齿轮)接合，该运动件进而旋转该旋钮。

一些实施例的方面涉及经由机器人系统对细长外科工具的近端部分的操作。在一些实施例中，近端部分由系统的一个或多个控制器控制。可选择地，经由远程控制装置远程控制近端部分。在一些实施例中，机器人系统被另外构造成用于操作工具的从近端部分延伸的较远端部分(例如，用于驱动导丝的相对于近端部分位于远侧的较近端部分)和可选择地附加的工具(例如，微导管、引导导管)。在一些实施例中，工具近端部分的操作(诸如经由适配器的操作)与机器人系统在该工具上执行的其它操作相协调，例如，工具的轴向推进和/或缩回、工具的转动。与工具的更远端部分的操作相协调地控制近端部分的潜在优点可以包括获得或改进对工具的最远端部分的精细控制，例如，获得或改进工具末端运动的精细控制。与工具的更远端部分的操作相协调地控制近端部分的潜在优点可以包括用于执行这种操作的附加支持，例如以下面为例：通过旋转近端部分和在更远端位置处的工具本身两者，而不是仅旋转工具并且使近端部分随工具被动地旋转，或者甚至干扰旋转操作。

一些实施例的方面涉及提供用于接合相应的各种工具近端部分构造的各种适配器构造。在一些实施例中，各种适配器构造以各种单单元适配器的形式提供，或者以各种两部分适配器的形式提供，每个适配器具有不同的内部适配器几何件，其与相同的外部适配器几何件(即，与各种适配器构造共用的外部适配器几何件)连接。无论作为单单元适配器还是作为两部分适配器提供，各种构造中的每种都被构造为在结构和功能上与工具的近端部分匹配。

在一些实施例中，适配器包括多个运动件，每个运动件被成形并构造成接合近端部分组件：例如，运动件被构造成装配在滑动件上的可滑动的安装件；运动件被构造成用于旋转位于近端部分中的旋钮的旋转齿轮。在一些实施例中，运动件与用于保持近端部分并且具有与近端部分的控制组件配合的尺寸和形状的凹部成一体。例如，运动件形成为从接纳近端部分的凹部径向向外延伸的凹口。在示例中，凹部中的凹口的形状和尺寸被设置为配合到柄部的滑动件上。在一些实施例中，适配器将近端部分直接或间接地(诸如经由机械传动)附接到机器人系统的一个或多个马达，马达作为整体驱动运动件和/或适配器部分和/或适配器的运动。附加地或可选择地，适配器包括一个或多个集成的马达。

在一些实施例中，适配器的运动件对近端部分组件的操作被设置为匹配特定于工具近端部分的设计的运动类型和/或程度和/或速度。可选择地，适配器的运动件对近端部分组件的操作(例如，滑动件的推动、旋钮的旋转)以增量和/或被选择成匹配近端部分组件的运动的范围和/或方向和/或程度来执行。

在一些实施例中，近端部分组件的运动相对于这些组件的校准(原始)位置执行，例如，近端部分组件相对于近端部分的主体的位置，近端部分组件可移动地附接至近端部分的主体(例如，沿着柄部主体的纵向延伸的滑动件位置)。可选择地，校准位置特定于近端部分，并且相应地预设定适配器运动件。在一些实施例中，预设定是通过控制一个或多个马达来进行的，所述一个或多个马达驱动适配器的运动件以将运动件定位(可选择地返回)到近端部分组件处于其原始位置的位置。在一些实施例中，返回到原始位置自动发生，诸如在打开和/或关闭系统时，在适配器与近端部分和/或其它接合时。

在一些实施例中，用户(例如，医生、技术人员)将正使用的近端部分的类型输入到系统中，并且相应地设置适配器和/或其运动件的激活参数。附加地或可选择地，系统识别正使用的近端部分的类型(例如，结构)(例如，柄部、扭矩单元)，并且相应地设置激活参数。系统可以使用一个或多个传感器(诸如，接近传感器、磁传感器、编码器等)来识别近端部分的存在(例如，识别到适配器的连接)和/或识别近端部分的类型和/或形状。在一些实施例中，系统使用成像装置识别近端部分的存在和/或类型和/或形状。在一些实施例中，系统使用诸如RFID标签的识别装置来识别近端部分的存在和/或类型和/或形状。

在一些实施例中，适配器被构造成允许适配器运动件的手动操作和/或允许使用近端部分以直接手动操作近端部分组件。

在一些实施例中，适配器包括可拆装的盖，用户可以通过该盖手动地直接接触适配器的运动件和/或近端部分组件。可选择地，如果执行手动操作，则例如通过使马达与运动件和/或从马达向适配器运动件传递力的一个或多个力传动元件分离的离合器的方式来停止适配器运动件的马达驱动。

在一些实施例中，适配器包括用于释放近端部分的快速弹出机构，以提供近端部分的手动操作。

虽然在此关于导丝描述了一些示例，但要注意的是，如所描述的机构和/或方法可以与任何细长外科工具一起使用，例如，微导管、可操作导管、支架取回器和/或任何其它细长工具，其运动和/或机械特性受工具近端部分(诸如工具的柄部)的操作影响。

如在此所提及的，工具“近端部分”或“柄部”可以包括例如工具部分，该工具部分被构造成用于影响和/或控制更远端工具部分(可选择地，工具的远端末端)的运动和/或机械性质(例如，硬度)。例如，在工具的近端部分处的控制组件(例如，滑动件、旋钮)被构造成当驱动时产生工具的远端末端的偏转、工具的远端末端的旋转(例如，转动)。

在一些实施例中，近端部分(在一些实施例中，柄部)包括可抓握或以其它方式手动可接合的部分。可选择地，近端部分通常手动操作(例如，与用户的手和/或手指接合)。在一些实施例中，近端部分位于细长外科工具的最近端处。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，将理解的是，本发明在其应用中不必限于以下描述中所阐述和/或附图和/或示例中所示出的组件和/或方法的构造和布置的细节。本发明能够具有以各种方式实践或实施的其它实施例。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用中不必限于在下面的描述中阐述的或者由示例例示的细节。本发明能够具有以各种方式实践或实施的其它实施例。

示例性适配器联接和运行

现在参照附图，图1A是根据一些实施例的机构101的示意图，该机构101用于将示例性导丝柄部联接到外科机器人装置并且经由机器人装置操作柄部。

在一些实施例中，导丝柄部经由适配器105可操作地联接到机器人装置，例如，联接到机器人装置103的一个或多个马达。

在一些实施例中，适配器105被成形和构造用于接合导丝柄部，以便将柄部可操作地联接到机器人装置的一个或多个马达(和/或马达传动件)。在一些实施例中，适配器包括第一马达接合几何件109和第二柄部接合几何件107，第一马达接合几何件109成形为附接到机器人装置的一个或多个马达(或马达传动件)，第二柄部接合几何件107成形为附接到或接纳导丝柄部。

在一些实施例中，一个或多个马达103由外科机器人装置的控制器111控制。在一些实施例中，控制器与用户界面装置(例如，远程控制装置)通信，并且被编程为从用户界面装置接收指令并且相应地驱动一个或多个马达。

在一些实施例中，在使用中，通过驱动外科装置一个或多个马达或相关联的传动件来执行与适配器接合的导丝柄部的一个或多个组件的操作。在一些实施例中，适配器成形为可操作地接触一个或多个柄部组件，诸如滑动件元件、可旋转旋钮、按钮、可移动锁。在由控制器驱动机器人装置一个或多个马达时，马达接合几何件运动，并由此产生柄部接合几何件的运动，这继而使导丝柄部的组件运动。

在一些实施例中，柄部组件的运动影响导丝113的更远端部分和/或远端末端。例如，柄部组件的运动产生导丝操作，诸如：导丝的转动(即，围绕导丝长轴转动)；导丝的远端部分的偏转；导丝刚度的变化(例如，通过推进或缩回由多条线组成的导丝中的线，例如使双线导丝中的线运动)、工具直径的扩张(例如通过将流体引入工具中，可选择地通过注入)、最初封闭在工具内的结构的展开。

图1B是根据一些实施例的适配器的示意图，该适配器将导丝柄部联接到机动驱动器。

在一些实施例中，适配器151被构造为将导丝153的近端部分(例如，柄部160)联接到外科机器人装置169。

在一些实施例中，适配器151包括壳体150，壳体150限定凹部159，导丝柄部的至少一部分接纳在凹部159中。在一些实施例中，壳体接纳至少一个运动件，诸如运动件161、运动件163，运动件被定位并被构造为机械地接合接纳在凹部内的导丝柄部的一个或多个控制组件。在一些实施例中，运动件被构造为旋转、滑动和/或以其他方式运动以引起柄部组件的相应运动。在一些实施例中，每个运动件独立地联接到传动件。可选地，运动件彼此独立地被激活。

在所示的示例中，运动件161被设置成与柄部的滑动件164接触，使得其在被驱动时使滑动件运动；并且运动件163被设置成与柄部的可旋转旋钮166接触，使得其在被驱动时旋转旋钮。

在一些实施例中，一个或多个运动件的电驱动和/或机械驱动是通过外科机器人装置169的一个或多个马达165和/或马达传动件167进行的。

在一些实施例中，马达传动元件包括导螺杆、杆、齿轮和/或适于将马达运动机械地传递到适配器的一个或多个运动件的任何其它元件。

在一些实施例中，壳体150在凹部159处的内壁成形为与柄部160的轮廓相匹配。可选择地，柄部配合地接纳在凹部内，例如，使得防止柄部在凹部内的横向运动。在一些实施例中，允许柄部在凹部内围绕其轴旋转。

在一些实施例中，壳体的内壁从至少两个面支撑柄部，例如柄部的主体。在一些实施例中，柄部接纳在凹部内，使得壳体的内壁抵消施加在柄部上的力，例如由运动件161、163施加的力。在示例中，运动件161被压紧到滑动件164上，以使滑动件轴向运动，同时柄部的主体保持由壳体的壁在凹部处保持和支撑，使得柄部主体不运动，并且只有滑动件运动。在一些实施例中，适配器151包括一个或多个传感器170，其被构造为测量或以其它方式指示例如：柄部是否已经被接纳在凹部内；一个或多个运动件相对于柄部的位置；柄部组件的位置(例如，滑动件的轴向位置、旋钮的旋转角度)。在一些实施例中，通过感测马达和/或马达传动件的位置来指示运动件的相对位置，所述马达和/或马达传动件驱动运动件(例如，经由对马达旋转计数的计数器)。在一些实施例中，使用编码器(例如光学编码器)感测运动件和/或柄部组件的位置。在示例中，编码器沿着推动柄部滑动件的运动件运动所沿的轴向路径构造，并且被构造为测量轴向运动的程度并可选择地将该距离范围传送到系统控制器。在一些实施例中，一个或多个传感器被集成并且/或者安装在运动件的传动件上，例如，集成并且/或者安装在将运动件联接到装置马达的销或杆上。

在一些实施例中，适配器151包括集成的供电装置162，例如，电池。可选择地，供电装置向运动件和/或适配器的一个或多个传感器供应电力。在示例中，电池仅在使用适配器时被激活。在特定示例中，锌-空气型电池在暴露于空气时被激活，例如，将柄部插入凹部中可以使覆盖电池的滑动件运动，暴露电池以激活电池。

在一些实施例中，导丝153的至少一部分可操作地接纳在机器人装置169内。在一些实施例中，导丝的最近端部分(例如，柄部)接纳在适配器151内；导丝的中间部分接纳在机器人装置169内；并且导丝的远端部分延伸以插入患者体内。

在一些实施例中，机器人装置169被构造为操作导丝，例如，以使导丝转动和/或使导丝轴向运动(即，导丝推进和/或缩回)导丝。

在一些实施例中，机器人装置169包括工具运动元件，诸如轮，其在远离柄部的位置接合导丝，以驱动导丝运动。

在一些实施例中，机器人装置169被构造为接纳并驱动多个细长外科工具(例如，导丝、微导管、引导导管)的运动。

在一些实施例中，经由导丝柄部对导丝的操作(例如如在此所述)与由机器人装置执行的导丝的运动协调(例如同步)。例如，如果导丝的转动经由导丝柄部驱动，则机器人装置的工具运动元件可以被驱动以产生导丝的更远端部分的类似转动，从而潜在地防止导丝的扭曲。在另一示例中，导丝远端末端经由柄部的偏转可以与通过机器人装置的导丝的轴向推进和/或缩回和/或导丝的转动同时执行。在另一示例中，导丝(例如，双线导丝)的硬度可以在导丝的轴向运动和/或转动期间改变(例如，通过将导丝的内螺纹之一拉回)。

在一些实施例中，考虑被保持或接纳在机器人装置内的导丝的更远端部分的布置，执行导丝柄部的操作。例如，由机器人装置保持的导丝可以转向(例如以U形曲率)一次或多次。可选择地，当导丝在两个位置处由机器人装置保持时，例如，在柄部处并且在沿着导丝长度的更远端位置处保持，导丝在这两个位置之间的长度可以根据患者体内的导丝远端部分的推进或缩回而选择性地改变。在一些实施例中，机器人装置的壳体允许导丝在这两个位置之间延伸到壳体外部，以允许中间段增加或减少长度而不受壳体的限制。

例如，机器人装置对诸如导丝的工具的操作如美国临时申请62/941,842(代理人案卷号83238)和/或美国临时申请63/082,508(代理人案卷号83116)中所述，其通过引用包含于此。

用于将工具柄部可操作地联接到机器人系统的示例性方法

图2是根据一些实施例的用于将例如导丝柄部可操作地联接到外科机器人装置的一般方法的流程图。

在一些实施例中，提供了用于操作至少一个细长外科工具的机器人系统(201)。

在一些实施例中，提供用于将细长外科工具的近端部分联接到外科系统的适配器(203)。可选择地，适配器选自具有不同形状和/或尺寸的多个适配器。在一些实施例中，根据工具近端部分的几何形状和/或功能来选择适配器。例如，对于包括可旋转旋钮的工具柄部，选择包括适于旋转旋钮的运动件的适配器。例如，对于包括滑动件的导丝柄部，选择包括适于推进和/或缩回滑动件的运动件的适配器。在一些实施例中，适配器的至少一部分(例如，仅适配器的马达接合部分，或整个适配器)被设置为步骤201中的机器人系统的一部分。

在一些实施例中，适配器被设计成接合具有特定设计的柄部。可选择地，不同的适配器被设计成接合不同形状和/或设计的柄部，例如不同制造商的工具柄部。由于不同的柄部可以具有不同的工具的“中间”(或校准)位置，在一些实施例中，适配器被设计成匹配由柄部指示的中间位置，例如，使得柄部的操作可以相对于具体的中间位置执行。在一些实施例中，适配器包括成形为与柄部的外轮廓匹配的部分。

附加地或可替换地，适配器可以包括至少一个可调节部分，其可以运动、放大、缩小和/或以其它方式改变以接合多于一种的柄部类型或构造。

在一些实施例中，工具的近端部分(例如，柄部)附接到适配器(205)。可选择地，由用户(例如，医生、护士和/或其他临床人员)执行附接。在一些实施例中，附接包括将柄部的至少一部分插入适配器的指定凹部中。附加地或可选择地，适配器被“穿着”或装配到柄部上。

在一些实施例中，适配器连同与其接合的工具柄部一起连接到机器人系统(207)。可替代地，在一些实施例中，适配器被构造为机器人系统的不可分割的部分，并且不需要单独附接到系统。可选择地，在一些实施例中，适配器被预组装到导丝上(例如，到导丝柄部)并且与导丝一起提供。可选择地，用户随后将适配器和导丝的组件连接到系统。在一些实施例中，适配器和导丝预装载有机器人系统。

在一些实施例中，将适配器连接到机器人系统建立了适配器与一个或多个马达的机械联接和/或与机器人系统的马达传动件的机械联接。在一些实施例中，将适配器连接到机器人系统建立了适配器与机器人系统的电联接，例如与系统的电力供电器的电结合。

在一些实施例中，工具的近端部分(例如导丝柄部)然后经由机器人系统操作，以影响工具的运动和/或机械性质(209)。在一些实施例中，控制机器人系统的用户(诸如经由用户界面(可选择地构造为遥控装置)控制机器人的用户)操作工具的近端柄部。

在示例中，用户指示(例如，经由遥控装置指示)偏转工具(例如，导丝)的远端末端。然后，机器人系统的一个或多个马达驱动适配器中的一个或多个运动件的运动，该运动件又接触柄部组件(例如，滑动件)，使滑动件运动以偏转工具的远端末端。在另一示例中，用户指示(例如经由遥控装置指示)转动工具(例如，导丝或可操作导管)。然后，机器人系统的一个或多个马达驱动适配器中的一个或多个运动件的运动，该运动件又接触柄部组件(例如，旋转旋钮)，使旋钮转动以转动工具(诸如，围绕导丝长轴使导丝转动)。在另一示例中，用户指示(例如经由遥控装置指示)改变工具的机械特性，诸如工具的远端部分的硬度。然后，机器人系统的一个或多个马达驱动适配器中的一个或多个运动件的运动，该运动件又接触柄部组件(例如，拉拔器/推进器)，该拉拔器/推进器被构造为推进或缩回双线导丝的线，从而影响导丝的硬度。双线导丝的示例包括具有设置在外线的内腔内的内线的导丝；或包括彼此相邻或穿过主线轮廓的两条线的导丝。在一些实施例中，导丝的远端部分的偏转通过移动螺杆(例如，推进或缩回)来实现。

在一些实施例中，柄部组件运动的程度和/或速度(例如，旋钮的旋转程度；衬垫滑动件运动的距离)根据由系统接合的特定柄部类型来设置。例如，由机器人系统进行的滑动件的机动运动被控制，以在针对特定柄部确定的距离范围内使滑动件推进和/或缩回。例如，由机器人系统进行的旋转旋钮的机动运动被控制，以按照适于特定旋钮的旋转速度和/或旋转程度来旋转旋钮。在一些实施例中，被构造为接合特定柄部类型的适配器包括和/或预设有用于以与柄部组件的特定运动匹配的方式驱动适配器运动件的马达驱动参数。例如，设定马达驱动参数以控制运动的速度、运动的方向、运动的程度或范围。

示例性机器人系统

图3是根据一些实施例的被构造用于接合和控制例如导丝的近端部分(例如柄部)的外科机器人系统的框图。

在一些实施例中，机器人系统301适于在手术室中使用。可选择地，一个或多个系统组件(诸如控制组件、成像组件)与系统的其余部分物理分离，并且可以远程使用。

在一些实施例中，系统301被构造为接纳一个或多个外科工具(例如导丝、微导管、引导导管、中间导管和/或其他细长和/或腔内外科工具)并驱动工具的运动。

在一些实施例中，该系统被构造为驱动接纳在其中的工具的线性运动(例如推进和/或缩回)，和/或驱动接纳在其中的工具的旋转运动(例如轴向旋转)。在一些实施例中，同时驱动线性运动和旋转运动。

在一些实施例中，系统301包括机器人装置303，机器人装置303包括以下组件中的一个或多个：

·一个或多个驱动器，诸如一个或多个马达305，以及可选择地相关的马达的传动件。

·工具运动元件317(诸如，轮)，被构造为可操作地接触由系统接纳的工具以使工具运动(例如，使工具推进、缩回、旋转)。

·控制器307，被构造为从通用控制单元309接收操作信号并且/或者发送操作信号到通用控制单元309。通用控制单元309可以被构造为远程控制装置、控制台、物理地附接到系统基座的控制单元或其组合。在一些实施例中，控制器307被构造为协调由机器人系统接纳和操作的工具的操作(例如，线性运动、旋转)。

·供电装置311，包括例如用于主电源的电池和/或连接装置。

·感测装置315，例如，一个或多个传感器，被构造用于检测例如：是否已经插入了工具；工具的相对位置；工具运动元件(例如，轮)的位置；工具运动元件的实际运动(例如，经由对轮转动数计数的计数器)；用于与其它系统传感器通信和/或用于其它测量和/或指示的传感器。在一些实施例中，传感器被构造用于检测马达状态，例如，马达位置、马达转速。可使用各种类型的传感器，诸如光学传感器、压力传感器、测力传感器、速度传感器、用于检测电流的传感器、流量传感器、位置传感器(例如光学、磁性、电位置传感器)。

·存储器313，其存储例例如：与工具运动有关的参数，诸如，运动速度、旋转、平移、角度、偏转角；由一个或多个系统传感器获得的指示，诸如，作用在工具上的力的测量、工具的硬度；与患者身体相关并由插入的工具感测的参数(例如，心率、血压、温度、氧合水平和/或其它感测的参数)。

在一些实施例中，系统301包括集成成像模块319。可选择地，系统被构造为可操作地附接到现有成像模块(例如，与之通信)。成像模块可以包括例如X射线荧光透视、CT、锥束CT、CT荧光透视、MRI、超声或任何其它合适的成像模块。

在一些实施例中，系统301包括用于相对于患者和/或相对于手术床放置装置303的安装件321。在一些实施例中，安装件包括或被构造成附接到可调节的固定装置。可选择地，系统相对于患者(例如，相对于身体入口的位置)和/或相对于床的高度和/或角度和/或距离是可调节的。

在一些实施例中，可选择地作为装置303的一部分，系统301包括或被构造成接合适配器323，用于可操作地接合工具的近端部分，例如，柄部。

在一些实施例中，适配器限定了一个或多个马达305与柄部的一个或多个组件之间的机械接合，所述一个或多个马达305和柄部的一个或多个组件使工具运动。例如，适配器将一个或多个马达或相关传动件与以下组件连接：与柄部的滑动件和/或旋钮组件连接，滑动件在滑动时使工具末端偏转；与柄部的旋钮组件连接，旋钮组件在旋转时使工具转动；和/或与其它柄部部件连接。附加地或可选择地，适配器本身包括用于驱动柄部组件的运动的一个或多个集成的马达。

在一些实施例中，在附接到系统时，适配器可以经由系统控制器来驱动，例如，经由由用户控制的远程控制装置来驱动。附加地或可选择地，适配器可以被直接控制，例如，通过由用户手动接合来直接控制。附加地或可选择地，柄部可以从适配器移除，并且可选择地被手动地控制。

在一些实施例中，适配器包括一个或多个传感器。可选择地，传感器被构造用于测量和/或指示以下内容中的一个或多个：工具柄部是否已经被适配器接合；柄部组件(诸如，滑动件或旋转旋钮)的相对位置(例如，相对于它们的校准位置或中间位置的位置)；适配器的部分(诸如，内部和外部几何件)的相对位置；适配器部分和/或柄部部分的运动速度；柄部作为整体的运动速度(例如，旋转速度)，例如，通过适配器作为整体的旋转和/或适配器的内部几何件的旋转。

机器人系统的示例性定位

图4A和图4B是根据一些实施例的相对于患者定位的机器人外科系统的等距视图和侧视图。

在一些实施例中，机器人系统401相对于患者403定位，可选择地，相对于患者中的外科手术身体入口点定位。入口点可以选自但不限于患者的腹股沟(即，股动脉)、手臂(即，桡动脉)或颈部(即，颈静脉)。

在一些实施例中，系统401安装在刚性固定装置405上。在一些实施例中，固定装置安置和/或约束于患者身体。附加地或可选择地，固定装置附接到手术床。

在一些实施例中，固定装置405可调节以控制系统401的一个或多个定位参数，例如：高度、角度(例如，插入身体入口点的角度)和距患者的距离(例如，距入口点的距离)。可选择地，固定装置405包括导轨，系统401可在导轨上滑动以朝向患者推进和/或从患者缩回。

在一些实施例中，固定装置405可手动调节，例如，经由多个可调节旋钮407来手动调节。

相对小且紧凑的系统的潜在优点可以包括：系统可以被定位成相对靠近患者(例如，身体入口点)，例如，定位在距入口点的小于2cm、3cm、5cm、10cm的距离或者中等、更长或更短距离处。

在一些实施例中，系统401是紧凑的并且占据相对较小的体积(例如，小于2000cm³、2500cm³、3500cm³、5000cm³、9000cm³的体积或者中等、较大或较小的体积)，使得能够将系统放置在接近患者的位置(诸如，接近身体中的外科手术入口点)。可选择地，根据外科手术入口点将系统直接安装在患者身上，例如，组装在患者的腿部或手臂上。在一些实施例中，该系统足够小，以便不干扰其它手术室设备，诸如在操作期间使用的成像模块。可选择地，该系统仅具有最小占用空间或不具有地板占用空间和/或天花板占用空间。

在一些实施例中，系统与手术床和/或患者的附接可以使用绳、带、刚性安装件和/或其它连接装置来实施。在一些实施例中，使用相对于床垫和/或床的轨道和/或地板稳定的支架来实施与床的附接。然后，该系统可以安装在支架上，例如通过卡扣配合机构、磁性装置、绳(例如，Velcro)和/或其它来附接。在一些实施例中，支架是可调节的，以便能够在各种尺寸的患者和/或不同床高等情况下使用。在一些实施例中，当设置系统的位置时，选择系统相对于患者的高度、进入身体的角度、对准中的一个或多个。可以相对于患者身体或其部分(例如，相对于外科手术入口点)和/或相对于手术床和/或相对于其他手术室设备(例如，相对于成像模块)来限定系统位置。

示例性通用适配器结构

图5A和图5B是根据一些实施例的用于将导丝近端柄部联接到外科机器人装置的适配器的剖视图。图5A是沿着适配器的短(宽度)轴的剖视图；图5B是沿着适配器的长(长度)轴的剖视图。

在一些实施例中，适配器501限定：内部几何件503，内部几何件503被成形和构造为用于与工具的近端柄部(例如，导丝柄部)连接；以及外部几何件505，外部几何件505被成形并构造成用于与机器人装置连接。

在一些实施例中，内部几何件503限定主凹部507，柄部(即，柄部的主体，未示出)被接纳在主凹部507中。可选择地，设置一个或多个横向凹部(诸如，凹部509)以接纳特定结构的柄部。例如，凹部509的形状和尺寸被设置为配合地接纳导丝柄部的滑动件。在该示例中，主凹部507沿着其宽度限定圆形截面轮廓(形成圆柱形内腔，如图5B中所示)，但也可以考虑其它凹部轮廓，例如，正方形截面轮廓、矩形轮廓、三角形轮廓、椭圆形轮廓、任意轮廓和/或被成形为与由接合器接合的工具柄部的外部轮廓匹配的其它轮廓。在一些实施例中，主凹部507的形状和/或尺寸允许适配器相对于接纳在其中的柄部主体轴向滑动。可选择地，主凹部的尺寸设置成使得在柄部主体的最外壁和主凹部的最内壁之间提供一径向距离，例如，至少0.1mm、1mm、5mm、10mm或中等、更长或更短的距离。

在一些实施例中，外部几何件505限定用于联接到机器人装置的一个或多个特征。例如，外部几何件包括凹部511，从机器人装置(诸如，从机器人装置的壳体)突出的导螺杆513(或销，和/或任何其它细长元件)接纳在凹部511中。

在一些实施例中，内部几何件被构造为相对于外部几何件运动，或者反之亦然。可选择地，两个几何件作为单个单元一起运动。

在一些实施例中，运动包括旋转(例如，在外部几何件是静止时内部几何件的旋转；在内部几何件静止时外部几何件的旋转；两种几何件的旋转)。在一些实施例中，运动包括内部几何件和外部几何件中一者或两者的轴向推进和/或缩回。

在这里所示的示例中，仅内部几何件503被构造为随着柄部的旋转而旋转，诸如导致导丝的转动，同时外部几何件505保持静止。在一些实施例中，柄部(未示出)被旋转(例如，通过从机器人装置延伸并旋转至少内部几何件的销或导螺杆来旋转)，与作为柄部的一部分的滑动件一起旋转。由于滑动件配合地接纳在内部几何件的凹部509内，因此柄部的旋转引起内部几何件连同其一起旋转，或者反之亦然。在一些实施例中，工具的更远端的旋转使得柄部在适配器内旋转，或者与适配器一起旋转。

在一些实施例中，外部几何件505轴向运动(例如，通过接纳在凹部511内的杆或销的轴向运动)。当外部几何件轴向运动时，它带动内部几何件与其一起轴向运动。进而，滑动件相对于接纳在主凹部507内的柄部的主体推进或缩回。

在一些实施例中，内部几何件至少部分地包封在外部几何件内，例如，如图5B中所示：外部几何件的侧壁517延伸以至少部分地覆盖内部几何件。附加地或可选择地，内部几何件的部分延伸以覆盖外部几何件的部分。附加地或可选择地，过盈配合联接件(例如，相应的突起和凹部)在两个几何件之间联接。在一些实施例中，两个几何件之间的联接被构造为提供以下情况中的一种或多种：内部几何件的旋转将同时使外部几何件旋转；外部几何件的旋转将同时使内部几何件旋转；外部几何件的轴向运动将同时使内部几何件沿轴向运动。

在一些实施例中，柄部通过将柄部主体滑动(例如旋入)到适配器的主凹部中而插入到适配器中。可选择地，柄部手动地安置在适配器的凹部内。附加地或可选择地，适配器包括运动部分和/或可分离部分(例如，可彼此连接的多个独立部分)，并且被构造为安装在柄部之上或柄部上。附加地或可选择地，适配器包括盖(例如，盖子)，该盖可以运动以允许工具柄部插入到其指定的凹部中。

图6A和图6B是根据一些实施例的用于将例如导丝近端柄部联接到外科机器人装置的适配器的剖视图。

在该示例中，整个适配器601(包括内部几何件603和外部几何件605两者)被构造为在适配器被旋转时与接纳在其内的导丝柄部一起旋转。

在所示的适配器结构中，外部几何件605经由销607附接到机器人装置。周向槽609沿着外部几何件限定以接纳销607，而不管适配器的当前旋转取向如何。在使用中，这种联接确保在适配器的所有旋转位置中，销保持适配器与机器人装置的附接。

图7A至图7C示意性地示出了根据一些实施例的适配器的替代构造的示例，其中，适配器接纳有导丝柄部，用于将柄部联接到外科机器人装置。

在图7A中，根据一些实施例，适配器壳体701与保持在其内的柄部703一起旋转。柄部的滑动件705接纳在适配器壳体中的指定凹部707内。在一些实施例中，适配器的运动件709被构造为使适配器壳体相对于柄部轴向运动，从而产生滑动件相对于柄部(即，相对于柄部706的主体)的轴向运动。

在图7B中，在适配器壳体711保持静止时，仅柄部703旋转。允许柄部的滑动件705与柄部一起在指定的周向槽713内旋转。

在图7C中，适配器715包括集成的马达717。在使用中，马达驱动运动件719的轴向平移，运动件719进而使滑动件705轴向运动。如进一步示出的，适配器715旋转(与马达717和运动件719一起)以使柄部703作为整体(即，包括柄部的主体和滑动件)旋转。

通常，当柄部主体旋转时，滑动件将与柄部主体一起旋转。在一些实施例中，旋转滑动件将推动适配器的内部几何件的壁，并使内部几何件与柄部一起旋转。可选择地，内部几何件将推动滑动件壁，使得柄部与其一起旋转。

在一些实施例中，内部几何件的旋转将进一步导致外部几何件的旋转(例如，由于过盈联接和/或内部几何件被外部几何件包围，或者反之亦然)，并且两个几何件将一起旋转。

图8A至图8F示意性地示出了根据一些实施例的在例如如图7B中所描述的适配器内的导丝柄部的各种位置，以及对导丝的远端端部部分的相应生成效果。

这些图中所示的适配器例如如图7B所描述。

在图8A中，柄部703旋转，同时允许滑动件705在指定的周向槽713内旋转。柄部的旋转产生导丝(或导丝整体)的更远端部分801的转动，如图8B中所示。

在图8C中，适配器壳体711相对于柄部703沿近端方向(参见箭头712)运动(例如推动)，向近端推动滑动件705。滑动件的轴向运动引起导丝的更远端部分801的偏转，例如，如图8D中所示的导丝的远端末端的偏转。在一些实施例中，当适配器壳体沿相反方向(向远端)运动时，滑动件被向远端推动，导致导丝末端向相反侧偏转。

在图8E中，柄部703在向近端推动适配器壳体711(其向近端推动滑动件705)之后的旋转引起导丝在导丝末端偏转同时转动，如图8F中所示。

图9A和图9B是根据一些实施例的用于接合导丝的近端柄部的示例性机构的等距视图(图9A)和剖视图(图9B)。

在一些实施例中，机器人装置901被构造为可操作地接合由机器人装置操作的工具(例如，导丝)的近端柄部903。

在一些实施例中，装置的一个或多个延伸部(诸如导螺杆905或销907)可选择地经由适配器909向外突出以接合工具柄部。在所示的示例中，导螺杆905接纳在限定在适配器的外部几何件911中的凹部910内。在一些实施例中，如所示，内部几何件限定凹部913，柄部的滑动件915配合地接纳在凹部913中。在使用中，导螺杆905被构造为朝向和/或远离装置轴向地运动(可选择地，旋转螺杆以引起其推进/缩回)，从而拉动外部几何件911与其一起运动。使外部几何件911沿轴向运动又将带动内部几何件一起运动，从而使滑动件915相对于柄部903的主体917轴向运动。

在一些实施例中，销907联接到柄部主体917以旋转柄部主体。在一些实施例中，销907是柄部的一体部分。在这样的实施例中，销可以联接到马达，该马达通过诸如卡扣配合、压配合、过盈配合等的机械附接来驱动其旋转。可选择地，销907是适配器的一体部分。可选择地，销907是机器人装置的一体部分。在使用中，销的旋转使柄部主体和附接的滑动件一起旋转，并且滑动件引起适配器的内部几何件919的旋转。

在一些实施例中，用于将轴向和/或旋转运动传递到适配器和/或直接传递到柄部的导螺杆和/或销和/或其它元件的运动由接纳在机器人装置901内的一个或多个马达(未示出)驱动。

图9C和图9D是根据一些实施例的用于接合导丝的近端柄部的另一示例性机构的等距视图(图9C)和剖视图(图9D)。

在该示例性构造中，适配器外部几何件931包括可分离的部分933、935，所述可分离的部分933、935可以装配到适配器内部几何件939和随后的工具柄部936上，并且然后例如经由卡扣连接937彼此连接。

如该示例中进一步示出的，在一些实施例中，适配器的内部几何件939的部分(例如，内部几何件的近端面和远端表，如图所示)延伸为至少部分覆盖或包围外部几何件941的部分，例如，如图9C中所示。

如该示例中进一步示出的，在一些实施例中，从柄部936延伸的导丝938被机器人装置943接纳。可选择地，导丝的至少一部分被插入微导管945的管腔中，微导管945也延伸穿过机器人装置以通过其来操作。

用于不同类型的工具柄部的示例性适配器结构

在图10至图12的以下描述中，图中所描述的组件的参考标号在该组件最容易被看到的地方标出。

图10A至图10E示出了根据一些实施例的用于接合例如如图10A所示的导丝柄部并驱动例如如图10A所示的导丝柄部的机动运动的机构的第一示例。

图10A示出了工具柄部(例如，导丝柄部)1001，该工具柄部1001具有：基本上矩形(例如箱形)的主体1003；滑动件1005，其沿着柄部主体的长度的至少一部分线性运动(以使导丝的远端末端1009偏转)；以及竖直定向的可旋转旋钮1010，其被旋转(以引起导丝1009的末端部分的精细转动调节)。

在一些实施例中，为了将柄部可操作地联接到机器人装置，提供适配器1011。在一些实施例中，适配器包括外部壳体1013和多个运动件，这些运动件被构造为接合柄部组件(诸如滑动件和旋转旋钮)以使它们运动。在一些实施例中，运动件包括滑动件接合运动件1015，该滑动件接合运动件1015直接配合在滑动件1005上，并且在运动时被构造为使滑动件与其一起运动(例如，推进或缩回)。在一些实施例中，运动件包括旋钮接合齿轮1017，当旋转时，旋钮接合齿轮1017被定位且构造为使旋钮1010旋转。

在一些实施例中，滑动件接合运动件1015的运动由马达1019驱动。在一些实施例中，旋钮接合齿轮1017的旋转由马达齿轮1021驱动。在一些实施例中，适配器作为整体的旋转(以通过将柄部作为单件旋转而引起导丝的转动)通过由马达1025驱动的齿轮1023来驱动。可选择地，齿轮1023在外部联接到适配器壳体1013。

在一些实施例中，诸如1015的运动件被构造成由用户直接手动接合。例如，在装置故障、医疗紧急情况和/或当需要特定手动操作(例如，用于微调工具末端)时，可以执行手动接合。可选择地，适配器中的运动件联接到离合器机构，该离合器机构在手动驱动时将运动件从与其相关的传动件释放。在所示的示例中，运动件1015上的按钮1020在被推动时例如通过释放将运动件1015联接到销1022的一组紧扣腿1024来使运动件1015脱离其传动件(滑动销1022)。一旦运动件与其传动件分离，它可以被手动移动(例如，滑动)以使柄部滑动件1005运动。

图11A至图11E示出了用于接合如图11A中所示的导丝柄部并驱动如图11A中所示的导丝柄部的机动运动的机构的第二示例，。

图11A示出了工具柄部(例如，导丝柄部)1101，该工具柄部1101具有：主体1103的；水平定向的可旋转旋钮1110，其被旋转(以引起导丝1109的末端部分的偏转)；以及锁1105，其例如通过干扰旋钮1110的旋转将导丝末端锁定在期望的偏转位置。

在一些实施例中，为了将柄部可操作地联接到机器人装置，提供适配器1111。在一些实施例中，适配器包括外部壳体1113和构造成接合柄部组件(诸如锁和旋转旋钮)的多个运动件。在一些实施例中，运动件包括锁接合运动件1115，该锁接合运动件1115直接配合在锁上，并且在运动时被构造为使锁1105运动(例如推进或缩回、向下推动)。

在一些实施例中，运动件包括旋钮接合齿轮1117，旋钮接合齿轮1117被定位和构造为在旋转时使旋钮1110旋转。

在一些实施例中，锁定接合运动件1115的运动由马达1119驱动。在一些实施例中，旋钮接合齿轮1117的旋转由马达齿轮1121驱动。

在一些实施例中，适配器作为整体的旋转(以通过将柄部作为单件旋转而引起导丝的转动)通过由马达1125驱动的齿轮1123来驱动。可选择地，齿轮1123在外部联接到适配器壳体1113。

图12A至图12E示出了根据一些实施例的用于接合如图12A所示的导丝的近端部分(其不具有近端柄部)并驱动如图12A所示的导丝的近端部分(其不具有近端柄部)的机动运动的机构的第三示例。

图12A示出了导丝的近端部分，其包括两个抓持器1201、1203。在一些实施例中，每个抓持器保持构成双线导丝1204的线的近端部分。例如，抓持器1201保持第一线，并且抓持器1203保持第二线。在使用中，抓持器相对于彼此的平移引起一根线相对于另一根线的牵拉，从而在导丝的远端部分产生偏转。

在一些实施例中，为了将双线导丝可操作地联接到机器人装置，提供适配器1205。在该示例中，适配器包括运动件1207，运动件1207至少覆盖抓持器1201并且被构造为使抓持器1201相对于抓持器1203运动(例如，轴向滑动)，从而引起导丝的远端末端的偏转。可选择地，运动件1207的运动由马达1209驱动。

在一些实施例中，适配器作为整体的旋转(以通过将柄部作为单件旋转而引起导丝的转动)通过由马达1225驱动的齿轮1223来驱动。可选择地，齿轮1223在外部联接到适配器壳体1213。

图13A和图13B示出了根据一些实施例的用于接合导丝柄部并驱动导丝柄部的机动运动的适配器的壳体。

在一些实施例中，适配器构成独立单元，其可以安装在机器人装置上和/或邻近机器人装置安置。在一些实施例中，适配器本身接纳一个或多个马达和/或控制器，用于经由适配器的一个或多个运动件来执行对工具柄部的操作。附加地或可选择地，适配器机械地和/或电连接到机器人系统，并且适配器的一个或多个运动件的驱动是由机器人装置的一个或多个马达来进行的。

在所示的示例中，适配器壳体1301包括一个或多个电连接器，诸如连接器1303、1305。可选择地，电连接器根据机器人装置(未示出)的对应电连接的位置来设置和定位。

在一些实施例中，适配器壳体限定一个或多个机械连接器。例如，如所示出的，附接腿1307从壳体延伸以安装到机器人装置的壳体上和/或接纳在机器人装置的壳体内。

在一些实施例中，适配器壳体包括导管或开口1309，从柄部延伸的工具(例如，导丝)穿过导管或开口1309。

在一些实施例中，适配器壳体的尺寸根据与适配器接合的柄部的尺寸来确定。例如，壳体的长度1311可以在例如2cm至20cm之间；壳体的宽度1313可以在例如0.5cm至10cm之间；壳体的高度(厚度)1315可以在例如0.5cm至10cm之间。所列出的示例性尺寸可以适用于接纳长为约1.5至20cm、宽为约0.4cm至10cm宽、高为约0.4cm至10cm的柄部的适配器。

图14示意性地示出了根据一些实施例的外科机器人装置的模块1400，其被构造为可操作地接合用于联接导丝的近端柄部的适配器。

在一些实施例中，机器人装置包括用于连接到适配器的机械和/或电联接件。例如，诸如齿轮1401和/或旋钮1403的至少一部分的一个或多个突起相对于机器人装置的壳体1407向外延伸以接合适配器。在一些实施例中，提供电连接器1405以将适配器电连接到机器人装置。

图15示意性地示出了根据一些实施例的“双线”导丝1501的近端部分的马达接合。

在一些实施例中，导丝的多条线(参见1503、1505)(例如2、3、4、6条线或者中等、更高或更低数量)可以在其近端端部接合到一个或多个马达以及/或者由马达驱动的马达传动件和/或运动件，例如齿轮1507。在使用中，连接到线的齿轮1507的旋转可以拉动线，例如，缩短线的有效长度。任选地，一对线中缩短的线对导丝进行拉动，从而使导丝远端部分沿拉动的线的方向偏转。

在一些实施例中，多线导丝可以包括彼此相邻布置的线(例如，并排布置，可选择地在导丝的近端和/或远端处连接)和/或同轴布置的线，例如位于外部线的管腔内的内部线。

线的操作(例如通过拉动和/或推进双线布置的线)可以使导丝偏转和/或影响导丝远端部分的硬度，例如，如果内部线从外部线的管腔向近端拉动，从而潜在地影响导丝的硬度。

术语“包括”、“包含”、“拥有”、“具有”及其变型意指“包括但不限于”。

术语“由……组成”意指“包括并限于”。

术语“基本上由……组成”意指组合物、方法或结构可包括附加的成分、步骤和/或部分，但仅在附加的成分、步骤和/或部分不会实质性地改变所要求保护的组合物、方法或结构的基本的和新颖的特性时。

如本文所使用的，除非上下文另有明确的指示，否则单数形式“一个(者/种)”和“所述(该)”包括复数引用。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括它们的混合物。贯穿本申请，本发明的各种实施例可以范围形式呈现。应当理解的是，范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，并且不应当被解释为对本发明的范围的不灵活的限制。因此，范围的描述应当被认为已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的个别数值。例如，对诸从1至6的范围的描述应当被认为已经具体公开了诸如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等的子范围，以及该范围内的单个数字，例如1、2、3、4、5和6。不管范围的宽度如何，这都适用。

无论此处何时指示数值范围，其意指包括指示范围内的任何引用数字(分数或积分)。“范围在”第一指示数字与第二指示数字之间“之间”和“范围从”第一指示数字“至”第二指示数字的表述在本文中可互换地使用，并且意指包括第一指示数字和第二指示数字以及它们之间的所有分数和整数。

如在此所使用的，术语“方法”是指用于完成给定任务的方式、手段、技术和程序，包括但不限于对化学、药理学、生物学、生物化学和医学领域的从业人员已知的方式、手段、技术和程序，或者化学、药理学、生物学、生物化学和医学领域的从业人员容易从已知的方式、手段、技术和程序进行开发的那些方式、手段、技术和程序。

如在此所使用的，术语“治疗”包括消除、实质上抑制、延缓或逆转病症的进展、实质上改善病症的临床或美学症状或实质上防止病症的临床或美学症状的出现。

应当理解的是，为了清楚起见，在单独实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合地提供。相反，为了简明起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独提供，或者以任何合适的子组合提供，或者以本发明的任何其它描述的实施例中的合适的方式提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应被认为是这些实施例的必要特征，除非该实施例在没有这些元件的情况下不起作用。

尽管已经结合本发明的具体实施例描述了本发明，但清楚的是，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员来说将是明显的。因此，意欲包含落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有此类替代、修改和变化。

申请人的意图是，本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用全部并入说明书中，如同每一单独的出版物、专利或专利申请在被引用时被具体地和单独地注意到其通过引用并入本文。此外，本申请中任何参考的引用或标识不应解释为承认此类参考可作为本发明的现有技术。就使用章节标题而言，它们不应被理解为必然限制。此外，本申请的任何一个或多个优先权文件的全部内容通过引用结合于此。

Claims (46)

1.一种用于将细长外科工具的近端部分联接到机动的机器人外科装置的适配器，所述适配器包括：

凹部，凹部的形状和尺寸被设置为接纳细长外科工具的近端部分；

一个或多个运动件，设置为接触近端部分的控制组件并使近端部分的控制组件运动；以及

传动联接件，将所述一个或多个运动件联接到机器人外科装置的机动传动件。

2.根据权利要求1所述的适配器，其中，凹部的轮廓与工具的近端部分的外部轮廓的至少一部分匹配，凹部的尺寸设置成在近端部分位于凹部内时允许近端部分的轴向旋转并且限制近端部分的横向运动。

3.根据权利要求1或2所述的适配器，其中，所述一个或多个运动件中的每个经由传动联接件独立地驱动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的适配器，包括壳体，凹部限定在壳体中，并且壳体包括所述一个或多个运动件和传动联接件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的适配器，其中，其中限定有凹部的适配器的至少内部部分被构造成与工具的近端部分一起旋转。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的适配器，其中，所述一个或多个运动件包括形成在凹部中的凹口，凹口的形状和尺寸设置成配合到工具的近端部分的控制组件上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的适配器，其中，传动联接件被径向配置在凹部的外部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的适配器，其中，近端部分由柄部组成，并且其中，控制组件在运动时至少影响细长外科工具的远端部分。

9.根据权利要求4所述的适配器，其中，壳体的至少一部分被构造为相对于柄部的主体沿着主体的长度的至少一部分线性滑动。

10.根据权利要求4所述的适配器，其中，控制组件来自轴向滑动件、锁、可旋转旋钮的组。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的适配器，其中，传动联接件包括连接到丝杠、销或杆的附接件，丝杠、销或杆由机器人装置的机动传动件驱动。

12.根据权利要求4所述的适配器，其中，壳体包括一个或多个马达，所述一个或多个马达驱动所述一个或多个运动件。

13.根据权利要求4所述的适配器，其中，壳体被构造为围绕凹部的长轴作为单个单元旋转。

14.根据权利要求1所述的适配器，其中，凹部和所述一个或多个运动件被构造成在传动联接件保持静止时旋转。

15.根据权利要求4所述的适配器，其中，壳体包括机械连接件和/或电连接件，机械连接件和/或电连接件被设置和构造为附接到机器人外科装置的壳体。

16.根据权利要求1所述的适配器，包括离合器，离合器使所述一个或多个运动件与传动联接件分离。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的适配器，包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造用于指示所述一个或多个运动件的相对位置。

18.根据权利要求17所述的适配器，其中，所述至少一个传感器包括光学编码器。

19.一种组件，包括：

根据权利要求1所述的适配器；

细长外科工具，包括由适配器接合的近端部分。

20.根据权利要求19所述的组件，其中，近端部分可拆卸地接纳在适配器的凹部内。

21.根据权利要求19所述的组件，其中，细长外科工具包括导丝。

22.根据权利要求19所述的组件，其中，细长外科工具包括微导管。

23.一种将细长外科工具的近端操作器可操作地联接到机动机器人外科装置的方法，包括：

提供用于控制和导航至少一个细长外科工具的机器人外科装置；

提供适配器，适配器被构造为用于将细长外科工具的近端操作器的控制组件与机器人外科装置的机动传动件联接；

将操作器的控制组件相对于适配器对准；以及

将适配器联接到机器人外科装置的机动传动件。

24.根据权利要求23所述的方法，包括：驱动机器人外科装置的机动传动件，用于使用适配器使近端操作器的控制组件运动，控制组件引起以下情况中的至少一种：细长外科工具的转动；细长外科工具的远端部分的偏转；细长外科工具的远端部分的硬度和/或尺寸特性的变化。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述运动包括以下情况中的一种或更多种：使操作器的滑动件组件滑动；使操作器的旋转组件旋转；将柄部作为单个单元旋转。

26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，包括从多个可用的适配器中选择用于匹配被选择使用的工具的特定操作器的几何形状和功能的适配器。

27.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中，操作器包括工具的近端柄部。

28.一种系统，包括：

机器人装置，被构造成用于操作至少一个细长外科工具，机器人装置包括用于驱动所述至少一个细长外科工具的运动的一个或多个马达；以及

适配器，被构造为可操作地附接到机器人装置，适配器包括：

第一构件，被成形并构造为用于传递由机器人装置的所述一个或多个马达驱动的运动；

第二构件，被成形并构造为接纳或配合到细长外科工具的近端部分的至少一部分上；

其中，由机器人装置的所述一个或多个马达驱动的第一构件和第二构件中的一者或两者的运动引起由适配器接合的近端部分的至少一部分的运动。

29.根据权利要求28所述的系统，其中，机器人装置包括控制器，控制器被构造为控制适配器的第一构件和第二构件的运动，以影响细长外科工具的至少远端部分。

30.根据权利要求29所述的系统，还包括用于控制控制器的远程界面。

31.根据权利要求28所述的系统，其中，适配器包括使近端部分的组件运动的多个运动件，运动件由机器人装置的所述一个或多个马达驱动。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，运动件包括以下中的一者：安装在工具的近端部分的滑动组件上的安装件、被设置成使工具的近端部分的可旋转组件旋转的齿轮。

33.一种用于将细长外科工具的近端柄部联接到机动机器人外科装置的适配器，适配器包括：

第一几何件，第一几何件的形状和尺寸被设置为接合机器人外科装置的马达或马达传动件；

第二几何件，第二几何件的形状和尺寸被设置为接合细长外科工具的近端柄部的至少一部分；

其中，第一几何件与第二几何件彼此连接，使得几何件中的一者的运动引起另一几何件或被适配器接合的近端柄部的至少一部分中的至少一个的运动。

34.根据权利要求33所述的适配器，其中，第一几何件和第二几何件是同轴的，并且其中，第一几何件位于第二几何件外围。

35.根据权利要求33或34所述的适配器，其中，第二几何件限定至少一个凹部，凹部具有与由适配器接合的近端柄部的外部轮廓的至少一部分匹配的轮廓。

36.根据权利要求35所述的适配器，其中，凹部的尺寸设置成包围近端柄部的主体的至少一部分，并且配合地接合近端柄部的至少一个组件，近端柄部的至少一个组件一体地安装在近端柄部的主体上。

37.根据权利要求36所述的适配器，其中，凹部的形状和尺寸被设置成沿着主体的长度的至少一部分相对于柄部的主体线性滑动。

38.根据权利要求33所述的适配器，其中，第二几何件包括至少一个凹部，用于接纳外科装置的马达传动元件，马达传动元件包括由机器人装置的马达或马达传动件驱动的导螺杆、销或杆。

39.根据权利要求33所述的适配器，其中，第一几何件和第二几何件中的至少一个被构造为围绕第一几何件和第二几何件的公共轴旋转。

40.根据权利要求33所述的适配器，其中，第一几何件和第二几何件中的至少一个被构造为轴向滑动。

41.根据权利要求33所述的适配器，其中，第一几何件和第二几何件彼此联接，并且其中几何件中的一者的运动导致另一几何件的类似运动。

42.根据权利要求41所述的适配器，其中，几何件之间的联接包括过盈配合联接。

43.根据权利要求41所述的适配器，其中，几何件之间的联接包括几何件中的一者被另一几何件至少部分包围。

44.根据权利要求33所述的适配器，其中，第一几何件和第二几何件形成为单个一体单元的相对表面。

45.根据权利要求33所述的适配器，还包括壳体，壳体包括第一几何件和第二几何件，壳体被构造为作为单个单元围绕适配器壳体的长轴旋转。

46.根据权利要求45所述的适配器，其中，壳体包括机械连接件和/或电连接件，机械连接件和/或电连接件被设置和构造为附接到机器人外科装置的壳体。

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