CN219501163U - 机器人医疗系统 - Google Patents

Abstract

一种机器人医疗系统，包括：柱，所述柱基本上竖直并联接到基部；机器人驱动器，所述机器人驱动器具有用于接收所述柱的插座；以及至少一个渐缩接口，所述至少一个渐缩接口成形和取向成与所述插座接合，以防止所述机器人驱动器围绕至少一个轴线旋转。

Description

机器人医疗系统

技术领域

本实用新型总体上涉及机器人医疗手术系统的领域，并且特别是涉及机器人医疗系统。

背景技术

导管和其他细长医疗装置(EMD)可用于诊断和治疗各种血管系统疾病的微创医疗手术，包括神经血管介入(NVI)(也称为神经介入手术)、经皮冠状动脉介入(PCI)和外周血管介入(PVI)。这些手术通常涉及使导丝引导通过脉管系统，并经由导丝推进导管以提供治疗。导管插入术手术首先使用标准经皮技术通过引入器护套进入适当的血管，诸如动脉或静脉。通过引入器护套，护套或引导导管然后通过诊断导丝推进到主要位置，诸如用于NVI的颈内动脉、用于PCI的冠状动脉口或用于PVI的股浅动脉。然后将适用于脉管系统的导丝引导通过护套或引导导管到达脉管系统中的目标位置。在某些情况下，诸如在曲折的解剖结构中，支撑导管或微导管插在导丝上以帮助引导导丝。医师或操作者可以使用成像系统(例如，荧光镜)来通过造影剂注射获得影像(cine)，并选择固定框架用作路线图，以将导丝或导管引导到目标位置，例如病变。在医师递送导丝或导管时还获得对比度增强的图像，以便医师可以验证装置是否沿着正确的路径移动到目标位置。在使用透视观察解剖结构时，医师操纵导丝或导管的近端以将远侧尖端引导到朝向病变或目标解剖位置的适当血管中，并避免推进到侧枝中。

已经开发了基于机器人导管的手术系统，其可用于帮助医师执行导管插入手术，诸如例如NVI、PCI和PVI。NVI手术的示例包括动脉瘤的弹簧圈栓塞、动静脉畸形的液体栓塞和急性缺血性中风情况下大血管闭塞的机械血栓切除术。在NVI手术中，医师使用机器人系统通过控制神经血管导丝和微导管的操纵来获得目标病变通路，以提供治疗来恢复正常血流。目标通路由护套或引导导管实现，但也可能需要中间导管以用于更远的区域或为微导管和导丝提供足够的支撑。根据病变和治疗的类型，导丝的远侧尖端被引导进入或经过病变。为了治疗动脉瘤，将微导管推进到病变中并移除导丝，并通过微导管将若干栓塞线圈展开到动脉瘤中并用于阻止血液流入动脉瘤。为了治疗动静脉畸形，经由微导管将液体栓塞注入畸形部位。可以通过抽吸和/或使用支架取回器来实现机械血栓切除术以治疗血管闭塞。根据凝块的位置，抽吸可以通过抽吸导管进行，也可以通过微导管用于较小的动脉。一旦抽吸导管位于病变处，就会施加负压以通过导管去除凝块。可替代地，可以通过微导管展开支架取回器来去除凝块。一旦凝块整合到支架取回器中，通过将支架取回器和微导管(或中间导管)缩回引导导管中来取回凝块。

在PCI中，医师使用机器人系统通过操纵冠状动脉导丝来获得病变通路，以提供治疗并恢复正常血流。通过将引导导管安置在冠状动脉口中，可以实现通路。导丝的远侧尖端被引导经过病变，并且对于复杂的解剖结构，可以使用微导管为导丝提供足够的支撑。通过在病变处递送和展开支架或球囊来恢复血流。病变可能需要在支架植入之前进行准备，通过递送用于预扩张病变的球囊，或通过使用例如激光或旋转斑块切除术导管和导丝上的球囊进行斑块切除术。可以通过使用成像导管或分数流量储备(FFR)测量来执行诊断成像和生理测量以确定适当的治疗。

在PVI中，医师使用机器人系统提供治疗并使用类似于NVI的技术恢复血流。导丝的远侧尖端被引导经过病变，并且对于复杂的解剖结构，可以使用微导管为导丝提供足够的支撑。通过向病变递送和展开支架或球囊来恢复血流。与PCI一样，也可以使用病变准备和诊断成像。

当需要在导管或导丝的远端处提供支撑时，例如，在弯曲或钙化的脉管系统中引导以到达远侧解剖位置或横穿硬质病变时，使用线上(OTW)导管或同轴系统。OTW导管具有用于延伸导管全部长度的导丝的管腔。这提供了相对稳定的系统，因为导丝被沿整个长度支撑。然而，与快速更换导管相比，该系统有一些缺陷，包括更高的摩擦力和更长的总长度(参见下文)。通常要移除或更换OTW导管，同时保持留置导丝的位置，导丝的暴露长度(患者体外)必须比OTW导管长。300cm长的导丝通常足以达到此目的，并且通常被称为更换长度导丝。由于导丝的长度，需要两名操作者来移除或更换OTW导管。如果使用在本领域中称为三轴系统的三重同轴，这会变得更加具有挑战性(也已知使用四重同轴导管)。然而，由于其稳定性，OTW系统经常用于NVI和PVI手术。另一方面，PCI手术通常使用快速更换(或单轨)导管。快速更换导管中的导丝管腔仅穿过导管的远侧区段，称为单轨或快速更换(RX)区段。使用RX系统，操作者可以相互平行地操纵介入装置(与OTW系统相反，OTW系统中的装置以串行配置进行操纵)，并且导丝的暴露长度只需略长于导管的RX区段。快速更换长度的导丝通常为180-200cm长。鉴于导丝和单轨长度较短，RX导管可由单个操作者更换。然而，当需要更多的远侧支撑时，RX导管通常是不够的。

实用新型内容

根据一种实施方式，机器人医疗系统包括基本上竖直并联接到基部的柱；具有用于接收柱的插座的机器人驱动器；以及至少一个渐缩接口，该接口成形和取向成与插座接合以防止机器人驱动器围绕至少一个轴线旋转。

在一种实施方式中，渐缩接口包括至少两个渐缩键。

在一种实施方式中，柱基本上是圆柱形的，并且渐缩键定位成沿着柱的圆周以约180度间隔地定位。

在一种实施方式中，插座包括渐缩腔体，其成形和定位成接收渐缩键并导致柱和机器人驱动器的物理接合。

在一种实施方式中，柱包括至少一个插入接口以便于将柱插入到插座中。

在一种实施方式中，柱是圆柱体，并且插入接口包括沿着柱的长度的至少一个圆柱形部分，该圆柱形部分被构造为接合插座的内部衬套。

在一种实施方式中，至少一个圆柱形部分包括沿柱的长度间隔开的多个圆柱形部分。

在一种实施方式中，多个圆柱形部分沿柱的长度具有逐渐减小的直径。

在一种实施方式中，插入接口包括在柱的终端处的凸形尖端。

在一种实施方式中，每个渐缩键从柱的锥形部分延伸到柱的基部部分的外周边。

在一种实施方式中，柱具有选自圆形、椭圆形或多边形中的一个的横截面形状。

在一种实施方式中，渐缩键包括倾斜表面和非倾斜表面，其中，倾斜表面不垂直于基部并且非倾斜表面基本上垂直于基部。

在一种实施方式中，机器人医疗系统包括联接到基部的定位系统，该定位系统包括基本上竖直的柱。T机器人驱动器具有用于接收柱的插座。柱包括至少两个渐缩键以接合插座，该渐缩键定位在柱的底端处并且以相反的方式取向以防止机器人驱动器围绕至少一个轴线旋转。

在一种实施方式中，插座包括用于接收渐缩键以导致柱和插座的物理接合的渐缩腔体。

在一种实施方式中，柱包括至少一个插入接口以便于将柱插入到插座中。

在一种实施方式中，插入接口包括沿柱的长度的至少一个圆柱形部分，该圆柱形部分被构造为接合设置在插座中的内部衬套。

在一种实施方式中，插入接口包括在柱的终端处的凸形尖端。

在一种实施方式中，渐缩键包括倾斜表面和非倾斜表面，其中，倾斜表面不垂直于基部并且非倾斜表面基本上垂直于基部。

在一种实施方式中，机器人医疗系统包括联接到基部的定位系统。定位系统包括基本上竖直的柱，该柱包括设置在柱的顶部部分的接收部。机器人驱动器具有用于接合柱的接收部的附接接口并且接收部包括渐缩接口并且附接接口包括构造成接合接收部的渐缩接口的渐缩钩。

在一种实施方式中，接收部进一步包括与渐缩接口正交地设置的渐缩腔体，并且其中，附接接口包括用于插入渐缩腔体中的渐缩突起。

在一种实施方式中，渐缩接口和渐缩钩的接合防止机器人驱动器的偏转移动，并且渐缩腔体和渐缩突起的接合防止机器人驱动器的俯仰移动。

附图说明

结合附图，从以下详细描述中将更充分地理解本实用新型，其中，附图标记指代相似的部分，其中：

图1是根据实施例的示例性的基于导管的手术系统的透视图；

图2是根据实施例的示例性的基于导管的手术系统的示意框图；

图3是图1的示例性的基于导管的手术系统的侧视图，为清楚起见去除了某些部件；

图4是根据实施例的用于机器人驱动器的示例性定位系统的透视图；

图5是示例性的基于导管的手术系统的透视图，其中机器人驱动器附接到定位系统；

图6是图示了根据实施例的定位系统的示例性柱和用于附接到柱的示例性机器人驱动器的透视图；

图7是用于附接图6的机器人驱动器的定位系统的示例性柱的详细图示；

图8是图示了机器人驱动器附接到图6和图7的定位系统的详细分解视图；

图9A、图10A和图11A图示了根据实施例的用于附接到示例性定位系统的示例性机器人驱动器的安装；

图9B、图10B和图11B分别是图9A、图10A和图11A的横截面视图；

图12是图示了根据实施例的定位系统的示例性柱和用于附接到柱的示例性机器人驱动器的透视图；

图13是图示了将机器人驱动器附接到图12的定位系统的详细视图；

图14是沿图13的14-14截取的图13的附接的横截面视图；

图15是图13的附接并沿图14的15-15截取的横截面视图；

图16A是根据实施例的用于安装示例性机器人驱动器以附接到示例性定位系统的一个透视图中的柱；

图16B是图16A的柱的另一透视图；以及

图17是接收图16A的柱的插座。

具体实施方式

图1是根据实施例的示例性的基于导管的手术系统10的透视图。基于导管的手术系统10可用于执行基于导管的医疗手术，例如经皮介入手术，诸如经皮冠状动脉介入(PCI)(例如，治疗STEMI)、神经血管介入手术(NVI)(例如，以治疗紧急大血管闭塞(ELVO))、外周脉管介入手术(PVI)(例如，用于严重肢体缺血(CLI)等)。基于导管的医疗手术可包括诊断导管插入手术，在此期间使用一根或多根导管或其他细长医疗装置(EMD)来帮助诊断患者的疾病。例如，在基于导管的诊断手术的一个实施例期间，通过导管将造影剂注射到一根或多根动脉上，并拍摄患者脉管系统的图像。基于导管的医疗手术还可以包括基于导管的治疗手术(例如，血管成形术、支架放置、外周脉管疾病的治疗、凝块去除、动脉静脉畸形治疗、动脉瘤的治疗等)，在此期间导管(或其他EMD)用于治疗疾病。治疗手术可以通过包括附属装置54(如图2所示)，诸如例如脉管内超声(IVUS)、光学相干断层扫描(OCT)、分数流量储备(FFR)等来增强。然而应该注意，本领域技术人员将认识到，可以基于待执行的手术的类型来选择某些特定的经皮介入装置或部件(例如，导丝的类型、导管的类型等)。基于导管的手术系统10可以执行任何数量的基于导管的医疗手术，只需稍作调整以适应在手术中使用的特定经皮介入装置。

基于导管的手术系统10包括床边单元20和控制站(未示出)以及其他元件。床边单元20包括邻近患者12定位的机器人驱动器24和定位系统22。患者12支撑在患者台18上。定位系统22用于定位和支撑机器人驱动器24。定位系统22可以是例如机器人臂、铰接臂、保持器等。定位系统22的一端可以附接到例如患者台18(如图1所示)、基部或推车上。定位系统22的另一端附接到机器人驱动器24。可以将定位系统22移开(连同机器人驱动器24)以允许将患者12放置在患者台18上。一旦患者12被定位在患者台18上，定位系统22可用于将机器人驱动器24相对于患者12就位或定位以进行手术。在一个实施例中，患者台18由固定在地板和/或地面上的基座17可操作地支撑。患者台18能够相对于基座17以多个自由度移动，例如滚动、俯仰和偏转。床边单元20还可以包括控件和显示器46(如图2所示)。例如，控件和显示器可以位于机器人驱动器24的壳体上。

通常，机器人驱动器24可以配备有适当的经皮介入装置和附件48(如图2所示)(例如，导丝、各种类型的导管，包括球囊导管、支架递送系统、支架取回器、栓塞线圈、液体栓塞、抽吸泵、递送造影剂的装置、药物、止血阀适配器、注射器、旋塞阀、充气装置等)，以允许用户或操作者经由机器人系统通过操作各种控件(诸如位于控制站处的控件和输入部)执行基于导管的医疗手术。床边单元20，特别是机器人驱动器24，可以包括任何数量和/或组合的部件，以向床边单元20提供本文所述的功能。机器人驱动器24包括安装到轨道或线性构件的多个装置模块32a-d。每个装置模块32a-d可用于驱动EMD，诸如导管或导丝。例如，机器人驱动器24可用于将导丝自动送入诊断导管中并送入患者12的动脉中的引导导管中。一种或多种装置，诸如EMD，在插入点16处经由例如引入器护套进入患者12的身体(例如，血管)。

床边单元20与控制站(未示出)通信，从而允许由控制站的用户输入生成的信号以无线方式或经由硬连线传输到床边单元20以控制床边单元20的各种功能。如下所讨论的，控制站26可以包括控制计算系统34(如图2所示)或通过控制计算系统34联接到床边单元20。床边单元20还可以向控制站、控制计算系统34(如图2所示)或两者提供反馈信号(例如，负载、速度、操作条件、警告信号、错误代码等)。控制计算系统34和基于导管的手术系统10的各种部件之间的通信可以经由通信链路提供，该通信链路可以是无线连接、电缆连接或能够允许在部件之间发生通信的任何其他方式。控制站或其他类似的控制系统可以位于本地站点(例如，图2所示的本地控制站38)或远程站点(例如，图2所示的远程控制站和计算机系统42)。导管手术系统10可以由本地站点处的控制站操作、由远程站点处的控制站操作或由本地控制站和远程控制站同时操作。在本地站点处，用户或操作者和控制站位于与患者12和床边单元20同一房间或相邻房间。如本文所用，本地站点是床边单元20和患者12或受试者(例如动物或尸体)的位置，并且远程站点是用户或操作者以及用于远程控制床边单元20的控制站的位置。例如，远程站点处的控制站(和控制计算系统)和本地站点处的床边单元20和/或控制计算系统可以使用通信系统和服务器36(图2所示)通过互联网进行通信。在实施例中，远程站点和本地(患者)站点彼此远离，例如，在同一建筑物中的不同房间、同一城市中的不同建筑物、不同城市或远程站点不能在本地站点处物理访问床边单元20和/或患者12的其他不同位置。

控制站通常包括一个或多个输入模块28，其被配置为接收用户输入以操作基于导管的手术系统10的各种部件或系统。在所示实施例中，控制站允许用户或操作者控制床边单元20以执行基于导管的医疗手术。例如，输入模块28可以被配置为使床边单元20使用与机器人驱动器24连接的经皮介入装置(例如EMD)执行各种任务(例如，推进、缩回或旋转导丝，推进、缩回或旋转导管，使位于导管上的球囊充气或放气，定位和/或展开支架，定位和/或展开支架取回器，定位和/或展开线圈，将造影剂注入导管中，将液体栓塞注入导管中，将药物或盐水注入导管中，在导管上抽吸，或执行任何其他可能作为基于导管的医疗手术的一部分执行的功能)。机器人驱动器24包括各种驱动机构以导致包括经皮介入装置的床边单元20的部件的移动(例如，轴向和旋转移动)。

在一个实施例中，输入模块28可以包括一个或多个触摸屏、操纵杆、滚轮和/或按钮。除了输入模块28之外，控制站26还可以使用额外的用户控件44(如图2所示)，诸如脚踏开关和用于语音命令的麦克风等。输入模块28可以被配置为推进、缩回或旋转各种部件和经皮介入装置，诸如例如导丝，以及一个或多个导管或微导管。按钮可以包括例如紧急停止按钮、倍增器按钮、装置选择按钮和自动移动按钮。当按下紧急停止按钮时，床边单元20的功率(例如，电功率)被切断或移除。当处于速度控制模式时，倍增器按钮用于增加或减小相关部件响应于输入模块28的操纵而移动的速度。当处于位置控制模式时，倍增器按钮会更改输入距离和输出指令距离之间的映射。装置选择按钮允许用户或操作者选择装载到机器人驱动器24中的哪些经皮介入装置由输入模块28控制。自动移动按钮用于启用基于导管的手术系统10可以在经皮介入装置上执行的算法移动，而无需来自用户或操作者11的直接命令。在一个实施例中，输入模块28可以包括一个或多个显示在触摸屏(其可以是或也可以不是显示器的一部分)上的控件或图标(未示出)，当被激活时，该控件或图标会导致基于导管的手术系统10的部件的操作。输入模块28还可以包括球囊或支架控件，其被配置为使球囊充气或放气和/或展开支架。每个输入模块28可以包括一个或多个按钮、滚轮、操纵杆、触摸屏等，其可以用于控制该控件所专用的一个或多个特定部件。此外，一个或多个触摸屏可以显示与输入模块28的各个部分或与基于导管的手术系统10的各个部件相关的一个或多个图标(未示出)。

基于导管的手术系统10还包括成像系统14。成像系统14可以是可以与基于导管的医疗手术(例如，非数字X射线、数字X射线、CT、MRI、超声等)结合使用的任何医疗成像系统。在示例性实施例中，成像系统14是与控制站通信的数字X射线成像装置。在一个实施例中，成像系统14可以包括C形臂(如图1所示)，该C形臂允许成像系统14部分或完全围绕患者12旋转，以便在相对于患者12的不同角度位置处获得图像(例如，矢状视图、尾端视图、前后视图等)。在一个实施例中，成像系统14是荧光透视系统，包括具有X射线源13和检测器15的C形臂，检测器15也称为图像增强器。

成像系统14可以被配置为在手术期间拍摄患者12的适当区域的X射线图像。例如，成像系统14可以被配置为拍摄头部的一个或多个X射线图像以诊断神经血管状况。成像系统14还可以被配置为在基于导管的医疗手术期间拍摄一个或多个X射线图像(例如，实时图像)，以帮助控制站26的用户或操作者11在手术期间正确定位导丝、引导导管、微导管、支架取回器、线圈、支架、球囊等。一个或多个图像可以显示在显示器30上。例如，可以在显示器上显示图像以允许用户或操作者将引导导管或导丝准确地移动到适当的位置。

为了明确方向，引入了具有X、Y和Z轴的直角坐标系。正X轴取向在纵向(轴向)远侧方向上，即，在从近端到远端的方向上，换句话说，从近侧方向到远侧方向。Y轴和Z轴位于X轴的横向平面内，正Z轴向上取向，即与重力相反的方向，并且Y轴由右手定则自动确定。

图2是根据示例性实施例的基于导管的手术系统10的框图。导管手术系统10可以包括控制计算系统34。控制计算系统34在物理上可以例如是控制站的一部分。控制计算系统34通常可以是适合于为基于导管的手术系统10提供本文所述的各种功能的电子控制单元。例如，控制计算系统34可以是嵌入式系统、专用电路、用本文描述的功能编程的通用系统等。控制计算系统34与床边单元20、通信系统和服务器36(例如，互联网、防火墙、云服务器、会话管理器、医院网络等)、本地控制站38、附加通信系统40(例如，远程呈现系统)、远程控制站和计算系统42、以及患者传感器56(例如，心电图(ECG)装置、脑电图(EEG)装置、血压监测器、温度监测器、心率监测器、呼吸监测器等)通信。控制计算系统还与成像系统14、患者台18、附加医疗系统50、造影剂注射系统52和附属装置54(例如，IVUS、OCT、FFR等)通信。床边单元20包括机器人驱动器24、定位系统22并且可以包括附加的控件和显示器46。如上所述，附加控件和显示器可以位于机器人驱动器24的壳体上。介入装置和附件48(例如，导丝、导管等)与床边系统20连接。在实施例中，介入装置和附件48可以包括专用装置(例如，IVUS导管、OCT导管、FFR金属丝、用于造影的诊断导管等)，其连接到它们各自的附属装置54，即IVUS系统、OCT系统和FFR系统等。

在各种实施例中，控制计算系统34被配置为基于用户与(例如，诸如本地控制站38或远程控制站42的控制站的)输入模块28的交互和/或基于可访问控制计算系统34的信息生成控制信号，从而可以使用基于导管的手术系统10执行医疗手术。本地控制站38包括一个或多个显示器30、一个或多个输入模块28和附加的用户控件44。远程控制站和计算系统42可以包括与本地控制站38类似的部件。远程控制站42和本地控制站38可以是不同的，并且可以基于它们所需的功能进行定制。附加的用户控件44可以包括例如一个或多个脚输入控件。脚输入控件可以被配置为允许用户选择成像系统14的功能，诸如打开和关闭X射线以及滚动浏览不同的存储图像。在另一个实施例中，脚输入装置可以被配置为允许用户选择哪些装置被映射到输入模块28中包括的滚轮。可以采用额外的通信系统40(例如，音频会议、视频会议、远程呈现等)来帮助操作者与患者、医务人员(例如，血管套件人员)和/或床边附近的设备进行交互。

基于导管的手术系统10可以被连接或配置为包括未明确示出的任何其他系统和/或装置。例如，基于导管的手术系统10可以包括图像处理引擎、数据存储和存档系统、自动球囊和/或支架充气系统、药物注射系统、药物跟踪和/或记录系统、用户日志、加密系统、限制进入或使用基于导管的手术系统10的系统等。

如所提到的，控制计算系统34与床边单元20通信，床边单元20包括机器人驱动器24、定位系统22并且可以包括附加的控件和显示器46，并且可以向床边单元20提供控制信号以控制用于驱动经皮介入装置(例如导丝、导管等)的马达和驱动机构的操作。各种驱动机构可以作为机器人驱动器24的一部分提供。

现在参考图3，图3示出了图1的示例性的基于导管的手术系统10的侧视图，其中为清楚起见移除了某些部件(例如，患者、C形臂)。如上文参考图1所述，患者台18被支撑在基座17上，并且机器人驱动器24通过定位系统22安装到患者台。定位系统22允许相对于患者台18操纵机器人驱动器24。在这方面，定位系统22牢固地安装到患者台18并且包括各种接头和连杆/臂以允许操纵，如下文参考图4所述。

图4是根据实施例的用于机器人驱动器的示例性定位系统22的透视图。定位系统22包括安装布置结构60以将定位系统22牢固地安装到患者台18。安装布置结构60包括接合机构，以将第一接合构件与第一纵向轨道接合并且将第二接合构件与患者台18的第二纵向轨道接合，以将定位系统可移除地固定到患者台18。

定位系统22包括各种节段和接头联接器以允许机器人驱动器24根据需要定位，例如相对于患者定位。定位系统22包括联接到安装布置结构60的第一旋转接头70。第一旋转接头70允许第一臂72或连杆围绕旋转轴线旋转。在所示的示例中，安装布置结构60处于基本上水平的平面(例如，患者台18的平面)中，并且旋转轴线基本上竖直并且穿过第一旋转接头70的中心延伸。第一旋转接头70可以包括允许用户控制第一旋转接头70的旋转的电路。

在所示的示例中，第一臂72基本上水平，其中第一端联接到第一旋转接头70。第一臂72的第二端联接到第二旋转接头74。此外，第二旋转接头74也联接到第二臂76的第一端。因此，第二旋转接头74允许第二臂76相对于第一臂72旋转。与第一旋转接头70一样，第二旋转接头74允许围绕穿过第二旋转接头74中心延伸的基本上竖直的轴线旋转。此外，第二旋转接头74可以包括允许用户控制第二旋转接头74旋转的电路。

在所示的示例中，第二臂76的第二端联接到第三旋转接头78。第三旋转接头78包括柱80以允许将机器人驱动器24安装到定位系统22。因此，第三旋转接头78允许机器人驱动器24相对于第二臂76旋转。第三旋转接头78允许围绕穿过第三旋转接头78中心延伸的基本上竖直的轴线旋转。此外，第三旋转接头78可以包括允许用户控制第三旋转接头78旋转的电路。

在一个示例中，第二臂76包括4臂连杆机构，其可以允许第三旋转接头78相对于第二旋转接头74的受限竖直移动。在这方面，4臂连杆机构可以允许第三旋转接头78的竖直移动，同时保持第三旋转接头78和柱80的基本上竖直的取向。

图5是基于导管的手术系统10的透视图，其中机器人驱动器24附接到定位系统22。在各种示例中，机器人驱动器24以安全的方式安装到定位系统22上并且不使用任何特定或专用工具。此外，希望机器人驱动器24与定位系统22的连接是刚性的，具有最小的反冲或没有反冲。在这方面，在所有六个自由度中都需要连接的刚度。六个自由度包括沿图5所示坐标系的三个轴线的平移或围绕其的旋转。X轴与机器人驱动器的长度纵向对齐，Y轴是垂直于X轴的水平轴线，Z轴竖直对齐。如本文所用，“滚动”是指机器人驱动器24围绕X轴的旋转，“俯仰”是指机器人驱动器24围绕Y轴的旋转，并且“偏转”是指机器人驱动器24围绕Z轴的旋转。

在本文所述的各种示例中，机器人驱动器设置有用于接收定位系统22的柱80的插座90，如图6中更清楚地图示的。如上所述，柱80基本上是竖直的并且联接到诸如定位系统22或患者台18的基部。因此，在将机器人驱动器24定位到定位系统22上时，机器人驱动器24的插座90在其中接收柱80。机器人驱动器24的重量提供了足够的向下力以将机器人驱动器24固定到定位系统22上以防止在竖直方向(即，沿Z轴)上的任何平移。机器人驱动器可以等于或约222N(或约50磅)。臂上的柱和驱动器上的插座的位置有助于保持液体在插座外。然而，在一种实施方式中也可以想到，柱位于机器人驱动器24上并且插座位于臂上。

图7和图8提供了定位系统22的示例性柱80的详细图示和图示了机器人驱动器24的插座90附接到定位系统22的插座90的详细分解视图。在各种示例中，柱80设置有至少一个渐缩接口以接合插座90。渐缩接口被取向成防止机器人驱动器24围绕至少一个轴线旋转。此外，渐缩键还在竖直方向(Z轴)上受到约束。在图7和图8所示的示例中，柱80设置有一组渐缩接口或键82a、82b，以接合机器人驱动器24的插座90。该柱具有顶端和底端。底端与基部相邻，并且顶端与底端相对。渐缩键82a、82b定位在柱80的底端处并且以相反的方式取向以防止机器人驱动器围绕至少一个轴线旋转。在所示的示例中，渐缩键82a、82b位于柱80的相对侧，或沿柱80的圆周相隔约180度。在其他示例中，渐缩键82a、82b可以定位在除了约180度之外的位置处，但间隔得足够大，使得渐缩键82a、82b的渐缩防止机器人驱动器的旋转。参考图7，图16A和图16B，第一渐缩键82a包括倾斜表面232c和非倾斜表面232g，并且第二渐缩键82b包括倾斜表面232d和非倾斜表面232f。倾斜表面和非倾斜表面从基部沿柱的长度向上延伸。键可以附接到基部或柱。倾斜表面232c和232d具有不垂直于基部部分或基部部分234a的上表面的倾斜部。非倾斜表面垂直于或基本上垂直于地平面和/或基部部分或基部部分的上表面。渐缩键82和82b各自具有从基部的上表面沿平行于柱80的纵向轴线的方向延伸的高度。渐缩键82和82b的高度和宽度足以抵抗围绕竖直或纵向轴线的柱施加到插座236的扭矩，以确保插座236不会分别爬上渐缩键82和82b的倾斜表面232c和232d。渐缩键82和82b的几何形状也可以应用于本文所述的柱80和柱110。在图8所示的实施例中，渐缩键82a、82b具有相同的形状并且处于相同的取向，彼此相隔180度。类似地，对应的渐缩腔体92具有相同的形状并且处于相同的取向，彼此相隔180度，对应于渐缩键82a、82b的位置。在图7和图8的示例中，渐缩键82a、82b的组包括两个键。在其他示例中，键的数量可以不是两个。例如，可以提供额外的渐缩键以增加对机器人驱动器旋转的阻力。在一种实施方式中，单个键具有两个相对的渐缩表面。

选择渐缩键82a、82b的渐缩角度以防止机器人驱动器旋转。在这方面，渐缩键82a、82b的渐缩应该足够陡峭，使得机器人驱动器的重量防止驱动器爬上渐缩键82a、82b的陡度。另一方面，渐缩键82a、82b的渐缩的陡度应该被限制以允许机器人驱动器的安装和移除而没有过多的阻力。

机器人驱动器24的插座90设置有用于接收渐缩键82a、82b的渐缩腔体92，以导致柱和机器人驱动器的物理接合。在这方面，柱80的渐缩键82a、82b和插座90的对应渐缩腔体92被定位成彼此接合并且将机器人驱动器24取向在X-Y平面中相对于定位系统22的期望取向。在各种示例中，渐缩键82a、82b的尺寸足够大以至少允许腔体92的渐缩表面与渐缩键82a、82b进行牢固接触。

此外，柱80的渐缩键82a、82b以及插座90的对应腔体92形成为面向相同方向并且因此相对于彼此旋转。在这方面，渐缩键82a、82b沿柱80的圆周在相对的旋转方向上的渐缩防止或最小化围绕Z轴的旋转或偏转。

在图7和图8的示例中，柱80包括至少一个插入接口，以便于将柱80插入插座90中。在这方面，柱80设置有圆柱形部分84a、84b。圆柱形部分84a、84b沿柱80的竖直长度形成。在图7和图8所示的示例中，柱80设置有两个圆柱形部分84a、84b，它们沿柱80的竖直长度间隔开。

对应地，插座90设置有内部衬套94a、94b，它们沿插座90的腔体的竖直长度定位。在图8的示例中，衬套被示为单独的衬套，其定位在插座90的各个区域中以对应于柱80的圆柱形部分84a、84b的位置。在其他示例中，多个衬套94a、94b可以形成为插座内的单个集成件的一部分。单个集成件可以提供具有最小不连续性或突出部的更光滑的表面。当柱80被接收在插座90中时，圆柱形部分84a、84b接合对应的衬套94a、94b。衬套94a、94b的尺寸设计成牢固地装配在圆柱形部分84a、84b周围，从而防止机器人驱动器24的X-Y平面内相对于定位系统22的任何侧向移动。此外，圆柱形部分84a、84b沿柱80的竖直长度与衬套94a、94b和插座90的腔体的牢固配合最小化或防止机器人驱动器24相对于定位系统22围绕X轴(滚动)和Y轴(俯仰)旋转。

为了便于将柱80插入插座90中，圆柱形部分84a、84b沿柱的长度具有逐渐变小的直径。在这方面，从柱底部算起的第一圆柱形部分84a具有比第二圆柱形部分84b更大的直径。因此，在插入期间，第二圆柱形部分84b无阻力地经过对应于第一圆柱形部分84a的衬套94a。使用具有足够公差的多个圆柱形部分提供稳定性和抵抗围绕X轴(滚动)和围绕Y轴(俯仰)旋转的阻力。

各种实施例可以包括定位系统22和机器人驱动器24之间的电连接。在该实施例中，电引脚和插座将集成到柱80和配合插座90中，并且在进行机械连接时，将同时进行电连接。

图9A、图10A和图11A图示了根据另一个实施例的用于附接到示例性定位系统的示例性机器人驱动器的安装，并且图9B、图10B和图11B分别是图9A、图10A和图11A的横截面视图。图9A-图11B图示了定位系统的柱110被插入机器人驱动器的插座120中的附接100。图9A-图11B的柱110和插座120分别类似于上面参考图5-图8描述的柱80和插座90。在这方面，柱110在柱110的底部设有渐缩接口或键112a、112b。如上所述，渐缩键112a、112b定位在柱的相对侧(即，相隔约180度)并且取向在相同方向(即，相对旋转)。插座120设有腔体122以在其中接收渐缩键112a、112b。柱110的渐缩键112a、112b和插座120的腔体122的接合最小化或防止机器人驱动器相对于定位系统围绕Z轴的(偏转)旋转。

此外，柱110设有圆柱形部分114a、114b。对应地，插座120设置有衬套124a、124b，这些衬套124a、124b沿插座120的腔体的竖直长度定位。当柱110如图11B所示被接收在插座120中时，圆柱形部分114a、114b接合对应的衬套124a、124b。圆柱形部分114a、114b与衬套124a、124b的接合防止机器人驱动器的X-Y平面内相对于定位系统的任何侧向移动。此外，圆柱形部分114a、114b沿柱110的竖直长度与衬套124a、124b和插座120的腔体的牢固配合最小化或防止机器人驱动器相对于定位系统围绕X轴(滚动)和Y轴(俯仰)旋转。

在图9A-图11B所示的示例中，柱110在柱110的顶端处设置有呈凸形尖端116形式的插入接口，该插入接口可以位于或靠近柱的顶端。凸形尖端116便于将柱110插入插座120的腔体中。如图10A和图10B所示，凸形尖端116可用作将柱110插入插座120中的引导件。此外，凸形尖端116的使用防止柱110的顶部卡在插座120的特征件上，从而确保柱110插入到插座120中以确保插座120和柱110的接合。在图9A-图11B所示的示例中，凸形尖端116是球形尖端。在其他示例中，凸形尖端116可以具有多种凸形形式中的任何一种。柱和插座的设计使得当柱和插座交接时，可以通过相对于彼此手动移动柱和插座来调整偏转方向的错位，直到插座正确地设置在柱上。这是通过插座底部的平坦部分实现的。

参考图16A、图16B和图17，该图图示了根据实施例的基部(例如，定位系统)的柱和机器人驱动器204的另一示例性附接。在一种实施方式中，柱230包括圆柱形基部部分234a、过渡圆柱形部分234b、截头圆锥部分234c和顶部圆柱形部分234d。在该实施方式中，第一渐缩接口或键232a和第二渐缩接口或键232b与基部部分234a一体地形成并且在过渡圆柱形部分234b的外周边和基部部分234a的外周边之间延伸整个距离。换句话说，分别从柱230的纵向轴线测量的渐缩键232a和232b的径向外表面与基部部分234a的径向外周边相邻。在一种实施方式中，渐缩键232a和232b与基部部分234a、过渡圆柱形部分234b、截头圆锥部分234c和顶部圆柱形部分234d一体地形成。在一种实施方式中，渐缩键232a和232b、基部部分234a、过渡圆柱形部分234b、截头圆渐缩部分234c和顶部圆柱形部分234d具有硬黑色阳极化表面。

第一渐缩键232a包括倾斜表面232c和基本上竖直的表面232g，并且第二渐缩键232b包括倾斜表面232d和基本上竖直的表面232f。倾斜表面232c和232d具有不垂直于基部部分234a的上表面的倾斜部。渐缩键232a和232b各自具有从基部部分234a的上表面沿平行于柱230的纵向轴线的方向延伸的高度。渐缩键232a包括上表面232h，并且渐缩键232b包括上表面232i。渐缩键232a和232b的高度和宽度足以抵抗围绕竖直或纵向轴线的柱施加到插座236的扭矩，以确保插座236不会分别爬上渐缩键232a和232ab的倾斜表面232c和232d。渐缩键232a和232b的几何形状也可以应用于本文所述的柱80和柱110。圆柱形接口的轴向长度足够短，以至于单个接口永远不会对俯仰或滚动力矩做出反应，它们总是必须在2个不同的圆柱形区段之间做出反应。如果单个圆柱形接口可以对这些力矩做出反应，则点负载将非常高，并且那么加载和移除驱动器将非常困难。

参考图17，插座236包括接收柱230的腔体。插座236包括第一键接收部分238a和第二键接收部分238b，每个键接收部分都具有在安装位置分别与渐缩键倾斜表面232c和232d对齐的倾斜表面。在一种实施方式中，第一键接收部分238a和第二键接收部分238b由铜材料形成。

现在参考图12-图15，图示了根据实施例的基部(例如，定位系统)的柱202和机器人驱动器204的另一示例性附接200。图12是图示了示例性柱202和用于将机器人驱动器204附接到柱202的机器人驱动器204的示例性附接接口220的透视图。图13示出了机器人驱动器204附接到柱202的附接200。

附接接口220形成为用于在其中接收基本上竖直的柱202的至少一部分的插座。柱202设置有渐缩接口212以接合附接接口220。在这方面，附接接口220设置有渐缩钩222以接合柱的渐缩接口212。渐缩接口212被取向成防止机器人驱动器204围绕至少一个轴线旋转。

附接接口220的渐缩钩222形成在附接接口220的顶部部分处。柱202的渐缩接口212形成在设置在柱202的顶表面上的接收部210中。如图13所示，在将机器人驱动器204附接到柱202时，附接接口220的渐缩钩222定位在柱202的渐缩接口212上方和周围，如在图14中提供的横截面视图中更清楚地图示。

形成在接收部210中的渐缩接口212向下渐缩。因此，当对应的渐缩钩222定位到接收部210上时，渐缩钩222的渐缩表面接合渐缩接口212的渐缩表面。这种渐缩的接合与机器人驱动器重量的向下力一起防止了机器人驱动器的竖直移动(沿Z轴)。

示例性柱202的接收部210进一步包括在接收部210的竖直平面内的渐缩腔体214。渐缩腔体214形成在接收部面向机器人驱动器204的一侧上。对应地，机器人驱动器204的附接接口220在附接接口220的侧表面上设置有渐缩突起224。渐缩突起224形成在附接接口220的面向接收部210的侧表面上，并且因此定位成由接收部210的渐缩腔体214接收，如图13和图15的横截面视图所示。渐缩腔体214和渐缩突起224的接合最小化或防止机器人驱动器围绕Y轴的(俯仰)旋转。

渐缩突起224和渐缩腔体214的渐缩正交于渐缩钩222和渐缩接口212的渐缩。特别地，当渐缩钩222和渐缩接口212在竖直平面(X-Z平面)中向下渐缩时，渐缩突起224和渐缩腔体214在水平平面(X-Y平面)中渐缩。渐缩突起224与渐缩腔体214的接合最小化或防止机器人驱动器围绕Z轴的(偏转)旋转。钩222与突起接口212的接合以及渐缩突起224与渐缩腔体214的接合的组合最小化或防止机器人驱动器24围绕X轴的(滚动)旋转。因此，各种渐缩表面的接合的组合在所需的六个自由度中提供了附接的刚度。需注意，下部渐缩接口依靠驱动器质量的滚动力矩来保持其牢固接合。

该书面描述使用示例来公开本实用新型，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够制造和使用本实用新型。本实用新型的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例旨在包含在权利要求的范围内。根据替代实施例，任何过程或方法步骤的次序和顺序可以改变或重新排序。

在不脱离本实用新型的精神的情况下，可以对本实用新型进行许多其他的改变和修改。这些和其他变化的范围将在所附权利要求中变得显而易见。

Claims (12)

1.一种机器人医疗系统，包括：

柱，所述柱基本上竖直并联接到基部；

机器人驱动器，所述机器人驱动器具有用于接收所述柱的插座；以及

至少一个渐缩接口，所述至少一个渐缩接口成形和取向成与所述插座接合，以防止所述机器人驱动器围绕至少一个轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中，所述渐缩接口包括至少两个渐缩键。

3.根据权利要求2所述的机器人医疗系统，其中，所述柱基本上是圆柱形的，并且所述渐缩键沿着所述柱的圆周以约180度间隔地定位。

4.根据权利要求2所述的机器人医疗系统，其中，所述插座包括渐缩腔体，所述渐缩腔体成形和定位成接收所述渐缩键并导致所述柱和所述机器人驱动器的物理接合。

5.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中，所述柱包括至少一个插入接口，以便于将所述柱插入到所述插座中。

6.根据权利要求5所述的机器人医疗系统，其中，所述柱是圆柱体，并且所述插入接口包括沿着所述柱的长度的至少一个圆柱形部分，所述圆柱形部分被构造为接合所述插座的内部衬套。

7.根据权利要求6所述的机器人医疗系统，其中，所述至少一个圆柱形部分包括沿所述柱的长度间隔开的多个圆柱形部分。

8.根据权利要求7所述的机器人医疗系统，其中，所述多个圆柱形部分沿所述柱的长度具有逐渐减小的直径。

9.根据权利要求5所述的机器人医疗系统，其中，所述插入接口包括在所述柱的终端处的凸形尖端。

10.根据权利要求2所述的机器人医疗系统，其中，每个渐缩键从所述柱的圆锥部分延伸到所述柱的基部部分的外周边。

11.根据权利要求1所述的机器人医疗系统，其中，所述柱具有选自圆形、椭圆形或多边形中的一个的横截面形状。

12.根据权利要求2所述的机器人医疗系统，其中，所述渐缩键包括倾斜表面和非倾斜表面，其中，所述倾斜表面不垂直于所述基部并且所述非倾斜表面基本上垂直于所述基部。