CN116889432A - 医疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医疗装置。该医疗装置包括轴马达、并联操纵器以及联轴器。轴马达经配置以产生用于操纵手术工具的机械力。并联操纵器包括用于支撑手术工具的端部平台、用于支撑轴马达的基部平台以及联接在端部平台与基部平台之间的多个臂。多个臂经配置以控制端部平台的移动。联轴器具有耦接至手术工具的第一端以及耦接至轴马达的第二端。第一端相对于第二端在一方向上为能摆动的，且联轴器经配置以将机械力传递到手术工具。

Description

医疗装置

本申请是申请日为2022年3月31日、申请号为202210340599.8的发明专利申请“医疗装置”的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及医疗装置，更具体地，尤其涉及一种具有轴马达和并联操纵器的医疗装置，其可通过联轴器以传递轴马达产生的机械力到手术工具，且联轴器耦接至手术工具的一端相对于耦接至轴马达的另一端在一方向上为可摆动的。

背景技术

并联机构能够以多达六个或更多的自由度来定位和定向端部平台。并联机构的端部平台可用于支撑医疗装置，例如诊断装置或手术工具。由于并联机构的端部平台可以做得极小，因此该机构既可以用于通过大的手术开口进行外科手术，也可以用于通过小的手术开口或体孔进行内窥镜手术。

由于端部平台能够高精度、灵巧地进行操纵，因此并联机构特别适合用于通过远程控制进行外科手术。该机构能够调节端部平台的位置，使得该机构适合用于需要精确微动的医疗应用。然而，其具有用于控制安装在端部平台上的手术工具的马达，会在操作期间对端部平台造成额外的重量和力。额外的重量和力可影响响应时间和操作计划的范围/路径的精度。因此，为了提高医疗装置的精度，需要将影响并联操纵器的端部平台的力减到最小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种具有轴马达和并联操纵器的医疗装置，其可通过滑动件和传动轭以传递轴马达产生的机械力到耦接手术工具的接收轭。

本发明所采用的其中一技术方案是提供一种医疗装置，包括轴马达、并联操纵器以及联轴器。轴马达经配置以产生用于操纵手术工具的机械力。并联操纵器包括用于支撑手术工具的端部平台、用于支撑轴马达的基部平台以及联接在端部平台与基部平台之间的多个臂。多个臂经配置以控制端部平台的移动。联轴器具有耦接至手术工具的第一端以及耦接至轴马达的第二端。第一端相对于第二端在一方向上为能摆动的，且联轴器经配置以将机械力传递到手术工具。

优选地，联轴器为万向接头或柔性杆件，且医疗装置还包括接收轭、滑动件以及传动轭。接收轭耦接于手术工具与联轴器的第一端之间。滑动件耦接于轴马达与联轴器的第二端之间。滑动件滑动接合到轴马达，并且经配置以接收机械力。传动轭耦接于联轴器的第一端与接收轭之间，并且经配置以将机械力传递到接收轭。

优选地，滑动件和轴马达能滑动地接合在基部平台的一凹进区域内。

优选地，轴马达产生的机械力通过一驱动轴传递到滑动件，且滑动件被配置成能沿着驱动轴滑动。

优选地，接收轭通过一卡盘耦接手术工具，且卡盘被配置成夹持手术工具。

优选地，接收轭和卡盘能旋转地附接到一本体，且本体经配置以联接端部平台。

优选地，端部平台具有一轴承，且轴承被配置成将滑动件和传动轭能旋转地附接到端部平台。

优选地，传动轭具有至少一突起，并且通过至少一突起传递机械力到接收轭。

优选地，接收轭具有相对应至少一突起的至少一凹槽，并且通过至少一凹槽接收机械力。

优选地，医疗装置还包括耦接多个臂的多个致动器，并且经配置以控制多个臂的运动。基部平台还用于在多个臂与多个致动器之间提供结构支撑，且接收轭和卡盘根据机械力旋转手术工具。

附图说明

图1示出了根据本公开的一些实施例的医疗装置的立体图。

图2示出了根据本公开的一些实施例的医疗装置的横断面图。

图3示出了根据本公开的一些实施例的医疗装置的分解状态图。

图4A示出了根据本公开的一些实施例的传动轴的平面图。

图4B示出了根据本公开的一些实施例的万向接头的示意图。

图5示出了根据本公开的一些实施例的传动轴的分解状态图。

图6示出了根据本公开的一些实施例的适配器的分解状态图。

图7示出了根据本公开的一些实施例的机器模块的立体图。

图8示出了根据本公开的一些实施例的传动轴、并联操纵器和机器模块的分解状态图。

图9示出了根据本公开的一些实施例的驱动轴和滑动件的横断面图。

图10示出了根据本公开的一些实施例的接收轴和传动轭的立体图。

图11示出了根据本公开的一些实施例的力传感器的横断面图。

图12示出了根据本公开的一些实施例的力传感器的分解状态图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开，附图中示出了本公开的示例性实施例。然而，本公开可以以很多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的示例性实施例。确切地说，这些示例性实施例是为了使得本公开透彻、完整而提供，并且将向本领域的技术人员充分传达本公开的范围。相同的参考数字始终指代相同的元件。

本文使用的术语仅是为了描述具体实施示例的目的，不旨在限制本公开。除非上下文另有明确指示，本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，当本文使用术语“包括(comprise/comprising)”或“包含(include/including)”或“具有(has/having)”时，指定了所陈述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。

图1示出了根据本公开的一些实施例的医疗装置的立体图。图2示出了根据本公开的一些实施例的医疗装置的横断面图。图3示出了根据本公开的一些实施例的医疗装置的分解状态图。在一些实施例中，医疗装置1包括并联操纵器、传动轴12和适配器13。并联操纵器包括端部平台11-1、基部平台11-2以及可操作地联接在端部平台11-1与基部平台11-2之间的多个臂11-3。传动轴12设置在端部平台11-1与基部平台11-2之间。此外，传动轴12由端部平台11-1可旋转地支撑。在一些实施例中，适配器13被配置成夹持手术工具T1，例如钻头、套管针或锯片。在一些实施例中，医疗装置1还包括设置在适配器13与端部平台11-1之间的传感器系统14。传感器系统14被配置成监测由适配器13施加和接收的力。

在一些实施例中，医疗装置1还包括壳体15、手柄16和控制模块17。基部平台11-2机械地附接在壳体15，并且容纳机器模块80，该机器模块80被配置成操纵多个臂11-3的移动，这进而控制端部平台11-1的移动。机器模块80包括用于相应地操纵多个臂11-3的多个致动器以及用于操纵传动轴12的轴马达。手柄16使得用户可以在操作期间握住并操纵医疗装置1。控制模块17使得用户可以触发、停止或调整手术工具T1的动作或执行医疗装置1的其他功能。

可以基于自由度、臂的数量、每个臂中的接头顺序以及致动器的类型对并联操纵器进行分类。在一些实施例中，并联操纵器可以是具有六个自由度(6-DOF)的六自由度并联操纵器。在一些实施例中，多个臂11-3包括六个臂。在一些实施例中，每个臂11-3具有联接至基部平台11-2底下的致动器的第一接头、联接至端部平台11-1的第二接头并具有在第一接头与第二接头之间的第三接头。在一些实施例中，并联操纵器是6-PUS并联操纵器。在一些实施例中，第一接头是棱柱形接头(亦或，线性接头)。在一些实施例中，第二接头是球形接头。在一些实施例中，第三接头是万向接头。其中，万向接头采用两个转动接头形成。

在一些实施例中，医疗装置1还包括第一定位单元18-1和第二定位单元18-2。第一定位单元18-1和第二定位单元18-2相应地包括用于发出电磁信号、声波、热或其他可感知信号的多个标记，以及用于将标记相对于装置本体以特定方向/角度安装的适配器。在一些实施例中，标记和适配器与空间传感器配合使用，以在操作期间实现目标跟踪功能。第二定位单元18-2可以设置在适配器13与端部平台11-1之间的区域中。在一些实施例中，第二定位单元18-2设置在端部平台11-1上。在另一些实施例中，第二定位单元18-2设置在适配器13上。在另一些实施例中，第二定位单元18-2设置在工具T1上。

图4A示出了根据本公开的一些实施例的传动轴的平面图。图4B示出了根据本公开的一些实施例的万向接头的示意图。在一些实施例中，传动轴40由端部平台可旋转地支撑并且滑动地接合到基部平台。在一些实施例中，传动轴40包括配置成将机械力传递至手术工具(即，图1中的手术工具T1)的传动轭41、连接至传动轭41的第一杆件44、连接至第一杆件44的第二杆件45、连接于第一杆件44与第二杆件45之间的万向接头46(universaljoint)以及连接至第二杆件45的滑动件43。在一些实施例中，万向接头46(包含接头内的连接轴)都是由结构强度较佳的实心金属所制成，使得其与由金属弹簧管所构成的柔性杆件相比，可具有较佳的使用寿命。万向接头46在结构上适应所施加的力，并且当力被移除时返回到原始结构。万向接头46足够硬以承受和传递来自轴马达的机械力。在一个示例性实施例中，万向接头46包括连接至第一杆件44的第一连接件46-1、连接至第一连接件46-1的第二连接件46-2以及连接于第二连接件46-2与第二杆件45之间的第三连接件46-3。如图4B所示，第一连接件46-1通过第一连接轴S1和第二连接轴S2枢接于第二连接件46-2，且第一连接件46-1相对于第二连接件46-2分别在第一方向D1和第二方向D2上为可摆动的。另外，第二连接件46-2通过第三连接轴S3和第四连接轴S4枢接于第三连接件46-3，且第二连接件46-2相对于第三连接件46-3分别在第一方向D1和第二方向D2上为可摆动的。具体地，第一连接件46-1以第一连接轴S1为中心而相对于第二连接件46-2在第一方向D1上转动，并以第二连接轴S2为中心而相对于第二连接件46-2在第二方向D2上转动。另外，第二连接件46-2以第三连接轴S3为中心而相对于第三连接件46-3在第一方向D1上转动，并以第四连接轴S4为中心而相对于第三连接件46-3在第二方向D2上转动。由于传动轴40是可旋转的，因此第一方向D1和第二方向D2皆不为固定方向，只要第一方向D1和第二方向D2对应的平面垂直。

在一些实施例中，万向接头46还可包括连接于第一连接件46-1与第二连接件46-2之间的第四连接件46-4以及连接于第二连接件46-2与第三连接件46-3之间的第五连接件46-5。如图4B所示，第一连接件46-1以第一连接轴S1为中心可转动的枢接于第四连接件46-4，且第二连接件46-2以第二连接轴S2为中心可转动的枢接于第四连接件46-4。另外，第二连接件46-2以第三连接轴S3为中心可转动的枢接于第五连接件46-5，且第三连接件46-3以第四连接轴S4为中心可转动的枢接于第五连接件46-5。在一些实施例中，第四连接件46-4可设置有第一穿孔及第二穿孔，第一连接件46-1邻近第四连接件46-4的一端设置有一对第一枢耳46-11，第一连接轴S1穿过该对第一枢耳46-11与第一穿孔以使第一连接件46-1以第一连接轴S1为中心可转动的枢接于第四连接件46-4。另外，第二连接件46-2邻近第四连接件46-4的一端设置有一对第二枢耳46-21，第二连接轴S2穿过该对第二枢耳46-21与第二穿孔以使第二连接件46-2以第二连接轴S2为中心可转动的枢接于第四连接件46-4。相对地，第五连接件46-5可设置有第三穿孔及第四穿孔，第二连接件46-2邻近第五连接件46-5的一端设置有一对第三枢耳46-22，第三连接轴S3穿过该对第三枢耳46-22与第三穿孔以使第二连接件46-2以第三连接轴S3为中心可转动的枢接于第五连接件46-5。另外，第三连接件46-3邻近第五连接件46-5的一端设置有一对第四枢耳46-31，第四连接轴S4穿过该对第四枢耳46-31与第四穿孔以使第三连接件46-3以第四连接轴S4为中心可转动的枢接于第五连接件46-5。在一些实施例中，万向接头46的两端固定点为止附螺丝锁附迫紧实心金属轴的铣销平面，使得在长期使用下，该铣销平面不会发生因结构变形而造成紧固力不足的缺陷。在一些实施例中，端部平台和基部平台之间的最大距离大于第一杆件44、万向接头46和第二杆件45的总和长度，并且端部平台和基部平台之间的最小距离与第一杆件44、万向接头46和第二杆件45的总和长度基本相同。这样，当不使用医疗装置时，万向接头不会受到压力。

在一些实施例中，在操作医疗装置期间，当端部平台与基部平台之间处于最小距离时，只有第一杆件44、万向接头46和第二杆件45暴露在端部平台与基部平台之间。在另一些实施例中，在操作医疗装置期间，当端部平台和基部平台之间处于最小距离时，第一杆件44、万向接头46、第二杆件45和滑动件的一部分暴露在端部平台与基部平台之间。换言之，当端部平台与基部平台之间处于最小距离时，滑动件相对于基部平台基本上是平坦的。

另一方面，当端部平台与基部平台之间的距离大于最小距离时，滑动件的一部分暴露在端部平台与基部平台之间。当端部平台与基部平台之间处于最大距离时，滑动件与驱动轴之间的重叠量不小于5mm。然而，在另一些实施例中，在端部平台与基部平台之间处于最大距离时，滑动件与驱动轴之间的重叠量可以小于5mm。换言之，滑动件与驱动轴之间的最小重叠量不超过5mm。在操作过程中，可能会向万向接头46施加力，导致第一连接件46-1和第二连接件46-2摆动，而在移除施加的力时变回第一连接件46-1和第二连接件46-2不摆动的原形。

在一些实施例中，当端部平台与基部平台之间处于最小距离时，滑动件相对于基部平台基本上是平坦的。此外，第一杆件44、万向接头46和第二杆件45的总和长度与端部平台与基部平台之间的最小距离基本相同。在另一些实施例中，当端部平台与基部平台之间处于最小距离时，滑动件从基部平台伸出。此外，第一杆件44、万向接头46和第二杆件45的总和长度小于端部平台与基部平台之间的最小距离。在另一些实施例中，当端部平台与基部平台之间处于最小距离时，滑动件从基部平台凹入。此外，第一杆件44、万向接头46和第二杆件45的总和长度大于端部平台与基部平台之间的最小距离。但是，在端部平台与基部平台之间处于最小距离期间，万向接头46处于正常状态。在一些实施例中，万向接头46的正常状态是万向接头46处于相对不受力的状态。因此，万向接头46在正常状态下保持其原始形状(即，第一连接件46-1和第二连接件46-2无摆动)。

在一个示例性实施例中，传动轴40的长度L40基本上为11.5cm(即11.495cm)。在一个示例性实施例中，第一杆件44、万向接头46和第二杆件45的总和长度L42基本上为5.5cm(即5.475cm)。在一个示例性实施例中，第一杆件44、第二杆件45的直径D42均基本上为0.38cm。在一个示例性实施例中，滑动件43的直径D43基本上为1cm。在一个示例性实施例中，滑动件43的长度L43基本上为3cm(即2.995cm)。在一个示例性实施例中，传动轭41的加宽部的直径D41基本上为1.3cm。然而，上述尺寸仅是示例，并且不应被用来限制本公开的范围。

图5示出了根据本公开的一些实施例的传动轴的分解状态图。在一些实施例中，第一杆件44、万向接头46和第二杆件45可统称为万向接头传动轴42，且为了方便以下说明，图5将万向接头传动轴42简化为杆来表示。传动轭41和滑动件43相应地具有通孔，万向接头传动轴42插入其中。为了将万向接头传动轴42物理性地附接到传动轭41和滑动件43，相应地使用销41-21、41-22、43-21和43-22。销41-21和41-22用于将万向接头传动轴42的一端按到或压到传动轭41的通孔的内表面。在一些实施例中，销41-21和41-22彼此正交地设置。销43-21和43-22用于将万向接头传动轴42的另一端按到或压到滑动件43的通孔的内表面。在一些实施例中，销43-21和43-22彼此正交地设置。因此，销41-21、41-22、43-21和43-22的正交定位确保在操作过程中万向接头传动轴42牢固地固定到传动轭41和滑动件43上。

在使用由金属弹簧管所构成的柔性杆件连接于传动轭41与滑动件43之间的情况下，因为弹簧疲劳寿命较低，所以柔性杆件可为弹簧线缠绕多束金属细线所组成。另外，因为柔性杆件在使用上会须维持弯曲状态，所以其刚性不能够太大。然而，柔性杆件的弹簧线的直径尺寸会影响到其刚性的大小，所以在需要柔性杆件有弹性功能可弯曲的条件下，就须采用直径较小的弹簧线，但直径较小的弹簧线则使用寿命不长。另外，传动轴12可将马达输出的旋转扭力传递至手术工具T1上，但柔性杆件在旋转过程中会因弹簧线的金属表面互相摩擦而产生金属粉尘，因此增加了损坏平台内部的风险。本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的医疗装置1，可使用万向接头46连接于传动轭41与滑动件43之间，万向接头46可配合端部平台进行多方位运动，以实现六个自由度的运动能力，亦可解决使用由金属弹簧管所构成的柔性杆件会有使用寿命较差的问题。另外，万向接头46在旋转过程中不易摩擦生尘，因此可降低损坏平台内部的风险。

在一些实施例中，传动轭41包括突起41-1，该突起被配置成将机械力传递到适配器(即，图1中的适配器13)的接收轴。突起41-1被配置成在操作期间与适配器的接收轴的接触最少，以防止在适配器上产生噪声(noise)(也就是说，避免在适配器上产生不需要的力和力矩的输入)。

如图5所示，端部平台50包括第一轴承51和第二轴承52。在一些实施例中，端部平台50还包括垫圈53和保持环54。在一些实施例中，第一轴承51和第二轴承52是凸缘轴承，其中，轴承的外圈上的延伸部或唇部被设计成帮助轴承的安装和定位。在一些实施例中，第一轴承51的凸缘定位在端部平台50的背离基部平台的表面上(即，定位在图3中的端部平台11-1和适配器13之间)。在一些实施例中，第二轴承52的凸缘定位在端部平台50的面向基部平台的表面上(即，定位在图3中的端部平台11-1和基部平台11-2之间)。

在一些实施例中，保持环54径向安装在传动轭41的凹槽41-4上。保持环54可以是C形环。在一些实施例中，垫圈53设置在保持环54和第二轴承52之间，以防止第二轴承52磨损。此外，垫圈53用于填充传动轭41的凸缘41-3与保持环54之间的间隙。在一些实施例中，通过使用保持环54基本上去除了凸缘41-3、端部平台50、垫圈53、第一轴承51和第二轴承52之间的间隙。轴承51和52可以被夹在传动轭41的凸缘41-3和保持环54之间。因此，传动轭41的凸缘41-3和保持环54用于帮助传动轭41的安装和定位。

图6示出了根据本公开的一些实施例的适配器的分解状态图。在一些实施例中，适配器包括本体以及设置在本体内并由本体可旋转地支撑的接收轴66。本体包括基座61和机械地附接到基座61的盖62。接收轴66设置在基座61和盖62之间。在一些实施例中，接收轴66包括接收轭66-1和与接收轭66-1相对的卡盘66-2。卡盘66-2被配置成夹持手术工具(即，图1中的手术工具T1)。卡盘66-2与盖62的通孔对准，手术工具可以插入该通孔中。接收轭66-1暴露在适配器的外部。这样，接收轭66-1可以接收来自传动轴的机械力。接收轭66-1与传动轴之间的接触被设计成尽可能最少，以防止产生噪声。在一些实施例中，在接收轭66-1上形成凹槽(未示出)，该凹槽与传动轴的突起(即图5中的突起41-1)互补，以接收机械力。

在一些实施例中，适配器还包括第一轴承63和第二轴承64。在一些实施例中，第一轴承63和第二轴承64是凸缘轴承，其中轴承的外圈上的延伸部或唇部被设计成帮助轴承的安装和定位。在一些实施例中，第一轴承63的凸缘定位在基座61的面向盖62的表面上。在一些实施例中，第二轴承64的凸缘定位在基座61的背离盖62的表面上。

在一些实施例中，适配器还包括保持环65。在一些实施例中，保持环65径向安装在接收轴66的凹槽66-3上。保持环65可以是C形环。在一些实施例中，接收轭66-1的直径大于卡盘66-2的直径。这样，接收轭66-1的直径比第一轴承63和第二轴承64的内圈宽。第一轴承63和第二轴承64可以被夹在接收轭66-1与保持环65之间。因此，接收轭66-1和保持环65用于帮助接收轴66的安装和定位。

图7示出了根据本公开的一些实施例的机器模块的立体图。在一些实施例中，机器模块80机械地附接到并联操纵器的基部平台70。在一些实施例中，机器模块80包括：多个致动器81，所述致动器被配置成控制并联操纵器的多个臂(即，图1中的臂11-3)的运动；以及轴马达82，该轴马达被配置成产生用于操纵手术工具(即图1中的手术工具T1)的机械力。

在一些实施例中，如图7所示，基部平台70包括臂基座71和被臂基座71围绕的轴基座72。臂基座71用于在并联操纵器的多个臂与机器模块80的致动器81之间提供结构支撑。轴基座72用于为轴马达82提供结构支撑。在一些实施例中，传动轴40设置在轴基座72的凹进区域内。轴马达82的一部分可以暴露在轴基座72的凹进区域中。传动轴40和轴马达82可以滑动地接合在轴基座72的凹进区域内。

图8示出了根据本公开的一些实施例的传动轴、并联操纵器和机器模块的分解状态图。机器模块的轴马达92联接到并联操纵器的轴基座91。在一些实施例中，轴马达92的转子92-1插入到轴基座91的凹进区域中。驱动轴94附接到转子92-1并且被配置成沿与转子92-1相同的方向移动。传动轴的滑动件93滑动接合到轴马达92。在一些实施例中，滑动件93滑动接合到驱动轴94，其中由轴马达产生的机械力通过驱动轴94传递到滑动件93。滑动件93具有插口，并且驱动轴94的截面形状轮廓在结构上与插口的截面形状轮廓互补。插口被配置成沿着驱动轴94滑动。驱动轴与滑动件之间的关系的进一步图解和相关说明应在图9中应公开。

在一些实施例中，在轴基座91的凹进区域内放置圆筒95。当组装医疗装置时，圆筒95围绕滑动件93，而滑动件93围绕驱动轴94。圆筒95、滑动件93和驱动轴94依次装配在彼此内。

在一些实施例中，为了减少滑动件93与驱动轴94之间的摩擦，滑动件93和驱动轴94的材料彼此不同。驱动轴94的杨氏模量与滑动件93的杨氏模量不同。在一些实施例中，滑动件93的材料是钢，而驱动轴94的材料是铜。在一些实施例中，滑动件93和驱动轴94的材料是抗摩擦金属聚合物。

在一些实施例中，为了减少滑动件93与驱动轴94之间的摩擦，在驱动轴94的外表面上涂覆润滑剂。在一些实施例中，在滑动件93的内表面上涂覆润滑剂。润滑剂可以包括碳粉、润滑油等中的至少一种。

在一些实施例中，为了减少滑动件93与圆筒95之间的摩擦，滑动件93和圆筒95的材料彼此不同。滑动件93的杨氏模量与圆筒95的杨氏模量不同。在一些实施例中，滑动件93的材料是钢，而圆筒95的材料是铜。在一些实施例中，滑动件93和圆筒95的材料是抗摩擦金属聚合物。

在一些实施例中，为了减少滑动件93与圆筒95之间的摩擦，在滑动件93的外表面上涂覆润滑剂。在一些实施例中，在圆筒95的内表面上涂覆润滑剂。润滑剂可以包括碳粉、润滑油等中的至少一种。

图9示出了根据本公开的一些实施例的驱动轴和滑动件的横断面图。提供了滑动件21和驱动轴22的代表性图示，以帮助描述它们之间的滑动接合。滑动件21具有插口21-1。驱动轴的表面22-1的截面形状轮廓在结构上与插口21-1的截面形状轮廓互补。插口21-1被配置成在操作医疗装置期间在需要时沿着驱动轴22滑动。在另一些实施例中，在操作期间在驱动轴22和滑动件21之间需要重叠量，以确保在它们之间传递机械力。在操作期间驱动轴22与滑动件21之间的重叠量不小于5mm，以确保在它们之间传递机械力。在另一些实施例中，驱动轴22与滑动件21之间的最小重叠量不大于5mm。在另一些实施例中，驱动轴22与滑动件21之间的最小重叠量的范围在0mm至5mm之间。在另一些实施例中，驱动轴22与滑动件21之间的最小重叠量的范围在5mm至100mm之间。在一些实施例中，插口21-1的深度L1大于驱动轴22的高度L2。在另一些实施例中，插口21-1的深度L1与驱动轴22的高度L2基本相同。

在一些实施例中，插口21-1和驱动轴22的表面22-1的截面形状轮廓是多边形的形状轮廓。驱动轴22具有彼此相交的多个小平面以形成成角度的交叉部。在一些实施例中，两个小平面之间的交叉部是圆形的或弯曲的以防止在插入期间造成损坏。插口21-1是夹持驱动轴22的面的封闭开口。驱动轴22的小平面之间的角度提供夹持以驱动滑动件21。

在另一些实施例中，驱动轴和滑动件具有用于传递机械力的不同结构。驱动轴具有突起。滑动件具有对应于突起的凹槽。在组装好的医疗装置中，驱动轴的突起插入滑动件的凹槽中。凹槽的高度足以使得在操作期间滑动件滑离驱动轴时，突起留在凹槽内。突起被配置成沿着相应的凹槽滑动。此外，驱动轴被配置成在运动时通过与滑动件的凹槽内侧壁相切的驱动轴的突起侧壁将机械力传递至滑动件。

在一些实施例中，驱动轴具有沿彼此相反的方向延伸的两个突起。滑动件具有与驱动轴的两个突起互补的两个凹槽。在一些实施例中，驱动轴具有狗骨式驱动接头(dogbone drive joint)，并且滑动件是驱动杯(drive cup)。

图10示出了根据本公开的一些实施例的接收轴和传动轭的立体图。在一些实施例中，传动轴的传动轭102具有至少一个突起102-1。该至少一个突起102-1从传动轭102的本体102-2延伸。在一些实施例中，突起102-1是圆柱形的。接收轴101具有接收轭101-1。接收轭101-1具有在结构上与传动轭102的该至少一个突起102-1互补的凹槽101-2。在组装医疗装置时，将本体102-2的顶部插入接收轭101-1的凹进区域中。在操作期间，传动轭102被配置成通过与凹槽101-2的内侧壁相切的突起102-1的侧壁将机械力传递至接收轭101-1。这样，在操作期间接收轭101-1与传动轭102之间的接触最小，以防止传动轭102产生多余的噪声。

在一些实施例中，传动轭102具有两个突起102-1。突起102-1从传动轭102的侧壁沿彼此相反的方向延伸。两个突起102-1彼此间隔180°。接收轭101-1具有与两个突起102-1互补的两个凹槽101-2。以与两个突起102-1相同的方式，两个凹槽101-2彼此相对设置。在一些实施例中，传动轭102是狗骨式驱动接头，并且接收轭101-1是驱动杯。

在操作期间，把来自传动轴的噪声尽可能地减到最小，从而在监测手术工具的运动时不会引发问题。在一些实施例中，可以使用传感器系统来监测手术工具。图11示出了根据本公开的一些实施例的力传感器的横断面图。

图12示出了根据本公开的一些实施例的力传感器的分解状态图。在一些实施例中，传感器系统110设置在端部平台130与适配器120之间。传感器系统110被配置成测量适配器120的力。传感器系统110具有通孔，由轴承122可旋转地支撑的接收轴121和由轴承131可旋转地支撑的传动轴140在该通孔中会合。

在一些实施例中，传感器系统110包括力中继器111和机械地联接到力中继器111的力传感器112。力中继器111可拆卸地联接到适配器120。在一些实施例中，力中继器111具有与适配器120的凹槽和突起互锁的凹槽和突起。

在一些实施例中，力传感器112机械地附接到力中继器111和端部平台130，并且配置成将施加到适配器120的力转换成电信号。在一些实施例中，力传感器112利用在力传感器112的通孔的外围周围嵌入的紧固件113机械地附接到力中继器111和端部平台130。在一些实施例中，在力传感器112的前表面和后表面上形成多个孔，以相应地容纳用于力中继器111和端部平台130的紧固件113。在一些实施例中，力中继器111的紧固件113与端部平台130的紧固件113交错。在一些实施例中，用于力中继器111的紧固件113不与用于端部平台130的紧固件113对准，并且不与它们在投影上重叠。

在一些实施例中，力传感器112是环形称重传感器(也称作负载垫圈或通孔称重传感器)。力传感器112将诸如张力、压缩、压力或转矩等力转换成电信号。在一些实施例中，施加到力传感器112的力与电信号的变化成比例。

在一些实施例中，除了预定力和预定转矩之外，施加到适配器120的力还包括在操作期间测量的力偏差和转矩偏差。力偏差表示在操作期间当设置在接收轴121上的手术工具与诸如骨骼的目标物体接触并对其施加力时，在接收轴方向上的影响。转矩偏差表示在操作期间当设置在接收轴121上的手术工具与诸如骨骼的目标物体接触并对其施加力时，在接收轴的运动上的影响。

在一些实施例中，传感器系统110用于在操作期间控制手术工具的位置和方向/角度。在一些实施例中，传感器系统信号连接至控制器。在操作期间，由控制器接收具有预定范围、预定路径或其组合的操作计划。传感器系统测量力偏差、转矩偏差或其组合。力偏差和转矩偏差是与操作计划的预定范围(即，预定力和预定转矩)的偏差。基于力偏差和转矩偏差来调节手术工具的方向/角度和位置。通过控制使并联操纵器移动的致动器来调节手术工具的方向/角度和位置。通过控制来自轴马达的机械力来调节手术工具的运动。在一些实施例中，传动轴可能在传感器系统上引起噪声。因此，在一些实施例中，低通滤波器进一步电联接至传感器系统以去除噪声。

因此，本公开的一个方面提供了一种医疗装置，该医疗装置包括：并联操纵器，该并联操纵器具有端部平台和机械地联接到端部平台的基部平台；适配器，该适配器具有可拆卸地联接至端部平台的本体和由本体可旋转地支撑的接收轴，该接收轴具有接收轭；由端部平台可旋转地支撑的传动轴，该传动轴具有配置成将机械力传递至接收轭的传动轭、连接至传动轭的第一杆件、连接至第一杆件的第二杆件、连接于第一杆件与第二杆件之间的万向接头、和连接至第二杆件的滑动件；以及轴马达，该轴马达被配置成产生机械力以驱动传动轴，该轴马达具有可滑动地接合到滑动件的驱动轴。

本领域的技术人员将容易看出，在保持本发明的教导的同时，可以对装置和方法进行很多修改和变化。因此，以上公开内容应被解释为仅由所附权利要求的界限来限定。

Claims (10)

1.一种医疗装置，其特征在于，所述医疗装置包括：

一轴马达，经配置以产生用于操纵一手术工具的一机械力；

一并联操纵器包括：

一端部平台，用于支撑所述手术工具；

一基部平台，用于支撑所述轴马达；以及

多个臂，联接在所述端部平台与所述基部平台之间，并且经配置以控制所述端部平台的移动；以及

一联轴器，具有耦接至所述手术工具的一第一端以及耦接至所述轴马达的一第二端，其中，所述第一端相对于所述第二端在一方向上为能摆动的，且所述联轴器经配置以将所述机械力传递到所述手术工具。

2.根据权利要求1所述的医疗装置，其特征在于，所述联轴器为一万向接头或一柔性杆件，且所述医疗装置还包括：

一接收轭，耦接于所述手术工具与所述联轴器的所述第一端之间；

一滑动件，耦接于所述轴马达与所述联轴器的所述第二端之间，其中，所述滑动件滑动接合到所述轴马达，并且经配置以接收所述机械力；以及

一传动轭，耦接于所述联轴器的所述第一端与所述接收轭之间，并且经配置以将所述机械力传递到所述接收轭。

3.根据权利要求2所述的医疗装置，其特征在于，所述滑动件和所述轴马达能滑动地接合在所述基部平台的一凹进区域内。

4.根据权利要求2所述的医疗装置，其特征在于，所述轴马达产生的所述机械力通过一驱动轴传递到所述滑动件，且所述滑动件被配置成能沿着所述驱动轴滑动。

5.根据权利要求2所述的医疗装置，其特征在于，所述接收轭通过一卡盘耦接所述手术工具，且所述卡盘被配置成夹持所述手术工具。

6.根据权利要求5所述的医疗装置，其特征在于，所述接收轭和所述卡盘能旋转地附接到一本体，且所述本体经配置以联接所述端部平台。

7.根据权利要求2所述的医疗装置，其特征在于，所述端部平台具有一轴承，且所述轴承被配置成将所述滑动件和所述传动轭能旋转地附接到所述端部平台。

8.根据权利要求2所述的医疗装置，其特征在于，所述传动轭具有至少一突起，并且通过所述至少一突起传递所述机械力到所述接收轭。

9.根据权利要求8所述的医疗装置，其特征在于，所述接收轭具有相对应所述至少一突起的至少一凹槽，并且通过所述至少一凹槽接收所述机械力。

10.根据权利要求5所述的医疗装置，其特征在于，所述医疗装置还包括：

多个致动器，耦接多个所述臂，并且经配置以控制多个所述臂的运动，其中，所述基部平台还用于在多个所述臂与多个所述致动器之间提供结构支撑，且所述接收轭和所述卡盘根据所述机械力旋转所述手术工具。