CN117770887A - 手术工具及具备该手术工具的手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手术工具及具备该手术工具的手术机器人。本发明的手术工具包括：驱动基座，驱动基座包含驱动装置和第一端子组；无菌隔离板，无菌隔离板能够安装到驱动基座，无菌隔离板包括传动轮和第一接触件；以及器械，器械能够安装到无菌隔离板，其中，在无菌隔离板安装到驱动基座且器械安装到无菌隔离板的情况下，驱动基座的驱动装置被配置成用于驱动传动轮运动，进而带动器械运动，并且手术工具被配置成在无菌隔离板安装到驱动基座时，第一端子组与第一接触件进行电连接，从而识别出无菌隔离板安装完成，使得驱动装置驱动无菌隔离板的传动轮运动，以使传动轮进行归零设置。

Description

手术工具及具备该手术工具的手术机器人

技术领域

本公开涉及一种手术工具以及具备该手术工具的手术机器人。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展以及医学需求的提高，用于辅助实现微创手术的微创手术机器人应运而生并得到了迅速发展，它是集图像系统、控制系统、机构系统等三大系统于一体的现代化医疗设备。机器人微创手术具有很多独特的优点，如较低的组织创伤、较高的手术操作质量、较短的康复时间、更加舒适的手术操作和更强的复杂手术适应能力等。

手术机器人具备控制台、机械臂和手术工具等。手术工具中所使用的器械有其自身的特殊性，需要在微小器械末端的结构空间组成多个自由度旋转轴，需要通过较长的操作杆进行动能的传递，绳索传动在这种情况下具有明显的优势，然而这种结构紧凑传动系统只有相对较少的使用次数，需要系统控制模块对器械进行使用计数，当器械达到其使用次数时，系统控制模块就提示给医护人员进行器械的报废，避免了医疗事故。

此外，由于手术要求无菌环境，因此需要对器械进行消毒，这对于手术机器人来说也没有例外。

发明内容

本发明所要解决的技术问题

现有的手术机器人通常使用NFC、RFID等无线方式来传输器械的使用信息(例如，器械类型、器械使用次数等)。然而，无线通信的稳定性有时候可能并不高，手术室内存在大量各种不同的电子设备和器械，其中不乏各种频段的干扰，这对于无线传输的稳定性有可能产生影响。此外，在远程操作手术机器人的情况下，对于稳定性的要求就更高了。

此外，现有的手术机器人通常在器械达到使用寿命(即、达到规定的使用次数)时对用户发出提示或报警，但仍然存在因用户的疏忽而导致继续使用已达到寿命的器械的情况，这有可能造成器械损坏，进而引发医疗事故。

另一方面，由于需要经常替换器械，因此也要求每次都能方便且准确地更换器械并将其安装到底座上。

另外，在进行器械的消毒时，由于手术机器人系统具有较大结构、复杂的电气元器件系统，因此并不适合直接对其进行整体消毒，这有可能损坏手术机器人的电子元器件。

本发明是为了解决上述各问题而完成的，其目的在于提供一种手术工具以及具备该手术工具的手术机器人，能更稳定地传输器械的使用信息，可以在不影响消毒的情况下方便且准确地安装和更换器械，并且能避免因疏忽而导致再次使用已达到使用次数的器械。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本公开的实施方式，本发明的一个方式所涉及的手术工具包括：驱动基座，所述驱动基座包含驱动装置和第一端子组；无菌隔离板，所述无菌隔离板能够安装到所述驱动基座，所述无菌隔离板包括传动轮和第一接触件；以及器械，所述器械能够安装到所述无菌隔离板，其中，在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座且所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述驱动基座的所述驱动装置被配置成用于驱动所述传动轮运动，进而带动所述器械运动，并且所述手术工具被配置成在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座时，所述第一端子组与所述第一接触件进行电连接，从而识别出所述无菌隔离板安装完成，使得所述驱动装置驱动所述无菌隔离板的所述传动轮运动，以使所述传动轮进行归零设置。

进一步地，所述驱动基座还包括霍尔组件，所述器械还包括磁体，所述手术工具进一步被配置成在所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述器械的所述磁体触发所述驱动基座的所述霍尔组件，从而识别出所述器械已安装完成。

进一步地，所述驱动基座还包括第二端子组，所述无菌隔离板还包括第二接触件，所述器械还包括第三端子组，在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座时，所述第二端子组与所述第二接触件进行电连接，并且在所述器械安装到所述无菌隔离板时，所述第三端子组与所述第二接触件进行电连接，从而所述第二端子组、所述第二接触件以及所述第三端子组形成电通路。

进一步地，所述器械还包括加密计数组件，所述第三端子组设置在所述加密计数组件上，所述加密计数组件存储有身份识别信息和/或计数信息，所述身份识别信息和/或计数信息通过所述电通路传输给所述驱动基座。

进一步地，所述器械具有锁止机构，所述手术工具被配置成响应于基于所述计数信息得到的所述器械的使用次数超过阈值的情况，通过所述锁止机构自动将所述器械锁止。

进一步地，所述第一端子组设置在所述霍尔组件上。

进一步地，所述第一端子组包括2根弹簧针，所述第二端子组包括2根弹簧针，所述第三端子组包括2根弹簧针。

进一步地，所述第一接触件包括1个金属触点，所述第二接触件包括2个金属触点。

进一步地，所述第二接触件至少部分地设置在所述无菌隔离板的第一表面和相对的第二表面上。

本发明的另一方式所涉及的手术工具包括：驱动基座，所述驱动基座包含驱动装置和霍尔组件；无菌隔离板，所述无菌隔离板能够安装到所述驱动基座，所述无菌隔离板包括传动轮；以及器械，所述器械能够安装到所述无菌隔离板，所述器械包括磁体，其中，在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座且所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述驱动基座的所述驱动装置被配置成用于驱动所述传动轮运动，进而带动所述器械运动，并且在所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述器械的所述磁体触发所述驱动基座的所述霍尔组件，从而识别出所述器械已安装完成。

本发明的一个方式所涉及的手术机器人包括：如上所述的手术工具；机械臂，所述手术工具能够安装到所述机械臂的末端；以及控制台，所述控制台被配置成用于控制所述机械臂的运动，进而控制所述手术工具的运动。

发明的效果

根据本发明所涉及的手术工具以及具备该手术工具的手术机器人，能更稳定地传输器械的使用信息，可以在不影响消毒的情况下方便且准确地安装和更换器械，并且能避免因疏忽而导致再次使用已达到使用次数的器械。

附图说明

通过结合附图对于本公开的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本公开，在附图中：

图1是示出本发明实施方式所涉及的手术工具的示意图。

图2是本发明实施方式所涉及的驱动基座的示意图。

图3是本发明实施方式所涉及的驱动基座的前端部分的放大示意图。

图4是本发明实施方式所涉及的驱动基座的前端部分的立体图。

图5是本发明实施方式所涉及的驱动基座的前端部分的立体图。

图6是本发明实施方式所涉及的无菌隔离板的示意图。

图7是本发明实施方式所涉及的无菌隔离板的示意图。

图8是本发明实施方式所涉及的器械的示意图。

图9是本发明实施方式所涉及的器械的前端放大示意图。

标号说明：100手术工具、10驱动基座、20无菌隔离板、30器械、11第一端子组、12第二端子组、13霍尔组件、21第一接触件、22第二接触件、23传动轮、31第三端子组、32加密计数组件。

具体实施方式

以下将描述本公开的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本公开公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

在本公开中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。在本公开中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

下面，参照附图对本发明的实施方式所涉及的手术工具以及具备该手术工具的手术机器人进行详细说明。

手术机器人一般具备控制台、机械臂和手术工具等。手术工具能够安装到机械臂的末端。控制台用于控制机械臂的运动，进而控制手术工具的运动。手术工具用于进行手术。具体而言，控制台包含各种控制部以及控制装置，用于对手术机器人进行整体控制，机械臂则按照控制台的指示进行各种动作(例如，多轴旋转动作等)，从而进行手术。

图1是示出本发明实施方式所涉及的手术工具100的示意图。

如图1所示，手术工具100具备驱动基座10、无菌隔离板20和器械30。驱动基座10能安装在手术机器人所具备的机械臂上，利用绳索传动来驱动手术工具100。无菌隔离板20能安装到驱动基座10，其起到无菌隔离的作用，并具备传动轮来驱动器械30，以起到传动的作用。器械30能安装到无菌隔离板20，其作为手术工具100的重要组件，在手术中直接与患者的患处接触，通过其前端的各种动作来进行手术。实际工作时，器械30安装到无菌隔离板20，无菌隔离板20安装到驱动基座10，组装完成后，三者成为一个整体。

图2是本发明实施方式所涉及的驱动基座10的示意图。图3是本发明实施方式所涉及的驱动基座10的前端部分的放大示意图。图4是本发明实施方式所涉及的驱动基座10的前端部分的立体图。图5是本发明实施方式所涉及的驱动基座10的前端部分的立体图。下面，参照图2至图5对本发明实施方式所涉及的驱动基座10的具体结构进行说明。

如图2至图5所示，驱动基座10具备第一端子组11、第二端子组12和霍尔组件13。霍尔组件13位于驱动基座10的前端部的背面侧。第一端子组11和第二端子组12安装在霍尔组件13上，位于驱动基座10的前端部的正面侧，并且用于与无菌隔离板20进行连接。此外，驱动基座还具备未图示的驱动装置，该驱动装置被配置成用于驱动传动轮运动，进而带动器械运动。本发明的实施方式中，作为一个示例，驱动装置可以是电动机等。

本发明实施方式中，第一端子组11包括2根POGO pin(以下称为弹簧针)，第二端子组12包括2根POGO pin(以下称为弹簧针)。POGO pin是一种应用于手机等电子产品的精密连接器，广泛应用于各种电子产品，起到电源连接和信号传输的作用。根据图4可知，第一端子组11的2根弹簧针相距较近，第二端子组12的2根弹簧针相距较远。

图6是本发明实施方式所涉及的无菌隔离板20的示意图。图7是本发明实施方式所涉及的无菌隔离板20的示意图。下面，参照图6和图7对本发明实施方式所涉及的无菌隔离板20的具体结构进行说明。

如图6所示，无菌隔离板20具备第一接触件21、第二接触件22和传动轮23。

第一接触件21为1个椭圆形的金属触点，第二接触件22为2个圆形的金属触点，第二接触件至少部分地设置在无菌隔离板20的第一表面和相对的第二表面上。传动轮23设有3个，与后述的器械30相匹配，用于将手术工具100的驱动力传递到后述的器械30。

在将无菌隔离板20安装到驱动基座10时，驱动基座10的第一端子组11与无菌隔离板20的第一接触件21电连接，驱动基座10的第二端子组12与无菌隔离板20的第二接触件22电连接。

具体而言，在将无菌隔离板20安装到驱动基座10时，第一端子组11的2个弹簧针与第一接触件21(即、1个椭圆形的金属触点)进行电连接，从而形成电通路。通过第一端子组11与第一接触件21的电连接，从无菌隔离板20向手术机器人的控制台发出安装完成的信号，用户通过接收该信号，从而可以确认无菌隔离板20已经安装到位。

在确认了无菌隔离板20已经安装到驱动基座10的情况下，驱动基座10的未图示驱动装置驱动无菌隔离板20上的传动轮23运动，从而使传动轮23进行归零设置。

图8是本发明实施方式所涉及的器械30的示意图。图9是本发明实施方式所涉及的器械30的前端放大示意图。

实际工作时，器械30安装到无菌隔离板20，其包括第三端子组31、磁体以及加密计数组件32。

本实施方式中，第三端子组31包括2根POGO pin(以下称为弹簧针)，且设置在加密计数组件32上。

加密计数组件32具有未图示的芯片和存储器，其存储有身份识别信息和/或计数信息。

在无菌隔离板20正确安装到驱动基座10、且归零设置完成后，将器械30安装到无菌隔离板20。该情况下，器械30的第三端子组31与无菌隔离板20的第二接触件22进行电连接，并经由无菌隔离板20的第二接触件22与驱动基座10的第二端子组12进行电连接，从而形成电通路。此时，由器械30的磁体触发驱动基座10的霍尔组件13，发出一个器械安装完成的信号。具体而言，当器械30安装到位后，磁体距离霍尔组件13的距离在规定范围以内(本实施方式中，10mm范围内)，从而触发霍尔组件13，霍尔组件13上发生电平转换，在手术机器人的控制台所具备的MCU(微控制单元)检测到该电平转换的情况下，表示该器械已经安装成功。因此，用户通过接收该信号，从而能识别出器械30已安装完成。

与此同时，第三端子组31的两个弹簧针、无菌隔离板20的第二接触件22(即、2个圆形的金属触点)以及驱动基座10的第二端子组12(即、2个弹簧针)进行电连接从而形成电通路，此时，能通过器械30的加密计数组件32来发送身份识别信息和计数信息。通过身份识别信息，能方便地确认该器械是哪种器械、用于哪种手术等。通过计数信息，能确认器械的使用次数，可以在超过使用次数的情况下发出警告信息，提醒用户及时更换新的器械。上述身份识别信息和/或计数信息通过电通路传输给驱动基座10。

此外，器械30具有锁止机构(未图示)，在基于器械使用计数信息得到的器械的使用次数超过阈值的情况下，通过锁止机构自动将器械锁止。

以下，对本发明实施方式的效果进行说明。

(1)驱动基座10、无菌隔离板20和器械30通过POGO pin(弹簧针)进行有线连接，与传统的NFC、RFID等无线连接的方式相比可以更稳定、可靠地确认各部件的安装情况，而不易受到手术室内各种各样的电子设备和器械所产生的噪声的干扰。

(2)在无菌隔离板20安装到驱动基座10后，使驱动基座10的驱动装置驱动无菌隔离板20上的具有归零功能的传动轮23运动，使传动轮23进行归零设置，从而方便器械安装，因此在器械安装到无菌隔离板20的情况下，无需进行过多调整就能立即安装到位，并立即投入使用，这有助于提升工作效率和用户体验。另一方面，由于需要经常替换器械，因此每次都能方便且准确地更换器械并将其安装到位。

(3)驱动基座10、无菌隔离板20和器械30通过POGO pin(弹簧针)进行有线连接，因此在供电的同时能进行数据通信，能通过器械30所具备的加密计数组件传输器械的识别信息、器械的使用次数等，用户可以方便地确认所使用的器械的型号、使用次数等。

(4)器械30具备锁止机构，在基于器械使用计数信息得到的器械的使用次数超过阈值的情况下，通过锁止机构自动将器械锁止。由此，能避免因疏忽而导致再次使用已达到使用次数的器械。

(5)由于具备无菌隔离板20，因此无需对整个手术工具100进行消毒，每次使用时替换上新的无菌隔离板20即可，可以在不影响消毒的情况下方便且准确地安装和更换器械。

应当理解，上述说明是示意性的而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其各方面)可以彼此结合起来使用。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定的状况或材料适应于本发明各个实施例的教导。虽然本文所述的材料的尺寸和类型用来限定本发明各个实施例的参数，但是各个实施例并不意味着是限制性的，而是示例性的实施例。在阅读上述说明的情况下，许多其它实施例对于本领域技术人员而言是明显的。因此，本发明的各个实施例的范围应当参考所附权利要求，以及这些权利要求所要求保护的等同形式的全部范围来确定。

Claims (18)

1.一种手术工具，其特征在于，包括：

驱动基座，所述驱动基座包含驱动装置和第一端子组；

无菌隔离板，所述无菌隔离板能够安装到所述驱动基座，所述无菌隔离板包括传动轮和第一接触件；以及

器械，所述器械能够安装到所述无菌隔离板，

其中，在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座且所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述驱动基座的所述驱动装置被配置成用于驱动所述传动轮运动，进而带动所述器械运动，并且

所述手术工具被配置成在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座时，所述第一端子组与所述第一接触件进行电连接，从而识别出所述无菌隔离板安装完成，使得所述驱动装置驱动所述无菌隔离板的所述传动轮运动，以使所述传动轮进行归零设置。

2.如权利要求1所述的手术工具，其特征在于，

所述驱动基座还包括霍尔组件，

所述器械还包括磁体，

所述手术工具进一步被配置成在所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述器械的所述磁体触发所述驱动基座的所述霍尔组件，从而识别出所述器械已安装完成。

3.如权利要求1所述的手术工具，其特征在于，

所述驱动基座还包括第二端子组，

所述无菌隔离板还包括第二接触件，

所述器械还包括第三端子组，

在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座时，所述第二端子组与所述第二接触件进行电连接，并且在所述器械安装到所述无菌隔离板时，所述第三端子组与所述第二接触件进行电连接，从而所述第二端子组、所述第二接触件以及所述第三端子组形成电通路。

4.如权利要求3所述的手术工具，其特征在于，

所述器械还包括加密计数组件，所述第三端子组设置在所述加密计数组件上，

所述加密计数组件存储有身份识别信息和/或计数信息，所述身份识别信息和/或计数信息通过所述电通路传输给所述驱动基座。

5.如权利要求4所述的手术工具，其特征在于，

所述器械具有锁止机构，

所述手术工具被配置成响应于基于所述计数信息得到的所述器械的使用次数超过阈值的情况，通过所述锁止机构自动将所述器械锁止。

6.如权利要求2所述的手术工具，其特征在于，所述第一端子组设置在所述霍尔组件上。

7.如权利要求3所述的手术工具，其特征在于，

所述第一端子组包括2根弹簧针，所述第二端子组包括2根弹簧针，所述第三端子组包括2根弹簧针。

8.如权利要求3所述的手术工具，其特征在于，

所述第一接触件包括1个金属触点，所述第二接触件包括2个金属触点。

9.如权利要求3所述的手术工具，其特征在于，

所述第二接触件至少部分地设置在所述无菌隔离板的第一表面和相对的第二表面上。

10.一种手术工具，其特征在于，包括：

驱动基座，所述驱动基座包含驱动装置和霍尔组件；

无菌隔离板，所述无菌隔离板能够安装到所述驱动基座，所述无菌隔离板包括传动轮；以及

器械，所述器械能够安装到所述无菌隔离板，所述器械包括磁体，

其中，在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座且所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述驱动基座的所述驱动装置被配置成用于驱动所述传动轮运动，进而带动所述器械运动，并且

在所述器械安装到所述无菌隔离板的情况下，所述器械的所述磁体触发所述驱动基座的所述霍尔组件，从而识别出所述器械已安装完成。

11.如权利要求10所述的手术工具，其特征在于，

所述驱动基座还包括第一端子组，

所述无菌隔离板还包括第一接触件，

所述手术工具被配置成在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座时，所述第一端子组与所述第一接触件进行电连接，从而识别出所述无菌隔离板安装完成，使得所述驱动装置驱动所述无菌隔离板的所述传动轮运动，以使所述传动轮进行归零设置。

12.如权利要求10所述的手术工具，其特征在于，

所述驱动基座还包括第二端子组，

所述无菌隔离板还包括第二接触件，

所述器械还包括第三端子组，

在所述无菌隔离板安装到所述驱动基座时，所述第二端子组与所述第二接触件进行电连接，并且在所述器械安装到所述无菌隔离板时，所述第三端子组与所述第二接触件进行电连接，从而所述第二端子组、所述第二接触件以及所述第三端子组形成电通路。

13.如权利要求12所述的手术工具，其特征在于，

所述器械还包括加密计数组件，所述第三端子组设置在所述加密计数组件上，

所述加密计数组件存储有身份识别信息和/或计数信息，所述身份识别信息和/或计数信息通过所述电通路传输给所述驱动基座。

14.如权利要求13所述的手术工具，其特征在于，

所述器械具有锁止机构，

所述手术工具被配置成响应于基于所述计数信息得到的所述器械的使用次数超过阈值的情况，通过所述锁止机构自动将所述器械锁止。

15.如权利要求11所述的手术工具，其特征在于，

所述第一端子组包括2根弹簧针，所述第一接触件包括1个金属触点。

16.如权利要求12所述的手术工具，其特征在于，

所述第二端子组包括2根弹簧针，所述第三端子组包括2根弹簧针，所述第二接触件包括2个金属触点。

17.如权利要求12所述的手术工具，其特征在于，

所述第二接触件至少部分地设置在所述无菌隔离板的第一表面和相对的第二表面上。

18.一种手术机器人，其特征在于，包括：

如权利要求1至17中任一项所述的手术工具；

机械臂，所述手术工具能够安装到所述机械臂的末端；以及

控制台，所述控制台被配置成用于控制所述机械臂的运动，进而控制所述手术工具的运动。