JP6955518B2 - Robotic surgical assembly and its instrument drive unit - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本出願は、2016年6月3日に出願された米国仮出願第62/345,041号の優先権の利益を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Cross-reference to related applications This application claims the priority benefit of US Provisional Application No. 62 / 345,041 filed June 3, 2016, the entire contents of which are incorporated herein by reference. ..
(背景技術)
ロボット外科用システムは、低侵襲医療処置において使用されてきた。いくつかのロボット外科用システムは、ロボットアームに取り付けられた少なくとも1つのエンドエフェクタ(例えば、鉗子または把持具)を有する外科用ロボットアームおよび外科用器具を支持するコンソールを含む。ロボットアームは、その動作および移動のために外科用器具に機械的な力を提供する。
(Background technology)
Robotic surgical systems have been used in minimally invasive medical procedures. Some robotic surgical systems include a surgical robot arm with at least one end effector (eg, forceps or grip) attached to the robot arm and a console that supports the surgical instrument. The robot arm provides mechanical force to the surgical instrument for its movement and movement.
手動で操作される外科用器具は、大抵の場合、外科用器具の機能を作動させるためのハンドルアセンブリを含んでいた。しかしながら、ロボット外科用システムを使用する場合、エンドエフェクタの機能を作動させるためにハンドルアセンブリは通常存在しない。したがって、ロボット外科用システムとともに各固有の外科用器具を使用するために、器具駆動ユニットが使用されて、選択された外科用器具と接続して外科用器具の動作を駆動する。 Manually operated surgical instruments often included a handle assembly to activate the function of the surgical instrument. However, when using a robotic surgical system, there is usually no handle assembly to activate the function of the end effector. Therefore, in order to use each unique surgical instrument with a robotic surgical system, an instrument drive unit is used to connect with the selected surgical instrument to drive the movement of the surgical instrument.
いくつかのシステムでは、器具駆動ユニットの内部モータパックは、取り付けられた外科用器具の対応する回転をもたらすように回転するように構成されていた。しかしながら、モータパックの回転、ひいては取り付けられた外科用器具の回転は、器具駆動ユニットの内部回路または物理的制約によって制限されていた。さらに、モータパックの回転は、所定の有限の閾値を超えて、器具駆動ユニットの内部回路を損傷させる可能性があった。 In some systems, the internal motor pack of the instrument drive unit was configured to rotate to provide the corresponding rotation of the attached surgical instrument. However, the rotation of the motor pack, and thus the attached surgical instrument, was limited by the internal circuitry or physical constraints of the instrument drive unit. In addition, the rotation of the motor pack could exceed a predetermined finite threshold and damage the internal circuitry of the appliance drive unit.
したがって、モータパックの内部回路からの回転に対するいかなる抵抗も低減しながら、内部回路に損傷を与えることなくモータパックの回転角度を増加させることができる器具駆動ユニットが必要とされている。さらに、器具駆動ユニットの状態に関する手術室のスタッフへのフィードバックを改善する必要がある。 Therefore, there is a need for an instrument drive unit capable of increasing the rotation angle of the motor pack without damaging the internal circuits while reducing any resistance to rotation from the motor pack's internal circuits. In addition, feedback to operating room staff regarding the condition of the instrument drive unit needs to be improved.
本開示の態様によれば、器具駆動ユニットが提供される。器具駆動ユニットは、外科用ロボットアーム、モータアセンブリ、およびフレックススプールアセンブリに結合されるように構成されたハウジングを含む。モータアセンブリは、ハウジング内に回転可能に配置され、外科用器具の機能を達成するように構成されている。フレックススプールアセンブリは、ハウジングに取り付けられた第1のプリント回路基板と、モータアセンブリに回転不能に結合されて電気的に接続されるように構成された第2のプリント回路基板と、第1のフレックス回路とを含む。第1のフレックス回路は、第1のプリント回路基板に接続された第1の端部と、第2のプリント回路基板に接続された第2の端部と、中間部とを有する。中間部は、ハウジングに対するモータアセンブリの回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の第2の端部の動きに影響を与えるように、第2のプリント回路基板の周りに巻回される。 According to aspects of the present disclosure, an instrument drive unit is provided. The instrument drive unit includes a surgical robot arm, a motor assembly, and a housing configured to be coupled to the flex spool assembly. The motor assembly is rotatably located within the housing and is configured to perform the function of the surgical instrument. The flex spool assembly includes a first printed circuit board mounted on the housing, a second printed circuit board configured to be non-rotatably coupled to the motor assembly and electrically connected, and a first flex. Includes circuit. The first flex circuit has a first end connected to a first printed circuit board, a second end connected to a second printed circuit board, and an intermediate portion. The middle portion is wound around the second printed circuit board so that the rotation of the motor assembly with respect to the housing affects the movement of the second end of the first flex circuit along the annular path.
いくつかの実施形態では、フレックススプールアセンブリは、第1のプリント回路基板と連通する第2のフレックス回路を含むことができる。第2のフレックス回路は、第1のフレックス回路の中間部の周りに配置され、環状アレイ内に配置された少なくとも1つの視覚的インジケータを有することができる。少なくとも1つの視覚的インジケータは、ハウジングに対するモータアセンブリの回転位置を示すように構成されることができる。 In some embodiments, the flex spool assembly can include a second flex circuit that communicates with a first printed circuit board. The second flex circuit can have at least one visual indicator placed around the middle of the first flex circuit and placed in an annular array. At least one visual indicator can be configured to indicate the rotational position of the motor assembly with respect to the housing.
ハウジングは、少なくとも1つの視覚的インジケータから放射された光が透光部を通過するように、第2のフレックス回路の周りに配置された透光部を含むことができる。 The housing may include a transmissive portion arranged around a second flex circuit such that light emitted from at least one visual indicator passes through the transmissive portion.
少なくとも1つの視覚的インジケータは、器具、IDU、システム、および/または補助装置の状態を示すように構成されることができる。少なくとも1つの視覚的インジケータはまた、システムと対話している外科医、患者、および手術室のスタッフを含むユーザの状態を示すことができる。 At least one visual indicator can be configured to indicate the status of the instrument, IDU, system, and / or auxiliary device. At least one visual indicator can also indicate the status of the user, including the surgeon, patient, and operating room staff interacting with the system.
器具駆動ユニットは、さらに、モータアセンブリが回転不能に配置されるキャビティを協働して画定する複数の細長いプリント回路基板を含むことができることが想定される。細長いプリント回路基板は、モータアセンブリと電気的に連通していてもよい。第1のプリント回路基板は、電力およびデータを受信するためのコネクタを有してもよく、第2のプリント回路基板は、細長いプリント回路基板の第1のコネクタに接続するように構成されたコネクタを有してもよい。第2のプリント回路基板のコネクタは、第1のプリント回路基板から細長いプリント回路基板に電力を伝送することができる。フレックススプールアセンブリは、さらに、第1のフレックス回路の第2の端部に接続された第3のプリント回路基板を含むことができる。第3のプリント回路基板は、第2のプリント回路基板に隣接して配置され、細長いプリント回路基板の第2のコネクタに接続するように構成されたコネクタを有することができる。第3のプリント回路基板のコネクタは、第1のプリント回路基板から細長いプリント回路基板にデータを伝送することができる。 It is envisioned that the instrument drive unit can further include multiple elongated printed circuit boards that co-define the cavities in which the motor assembly is located non-rotatably. The elongated printed circuit board may be in electrical communication with the motor assembly. The first printed circuit board may have a connector for receiving power and data, and the second printed circuit board is a connector configured to connect to the first connector of the elongated printed circuit board. May have. The connector of the second printed circuit board can transmit power from the first printed circuit board to the elongated printed circuit board. The flex spool assembly can further include a third printed circuit board connected to the second end of the first flex circuit. The third printed circuit board may have a connector that is located adjacent to the second printed circuit board and is configured to connect to a second connector on the elongated printed circuit board. The connector of the third printed circuit board can transmit data from the first printed circuit board to the elongated printed circuit board.
器具駆動ユニットは、さらに、モータアセンブリに回転不能に結合された環状部材を含むことができることが想定される。環状部材は、その周りに巻回された第1のフレックス回路の中間部を有することができる。環状部材は、環状部材の回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の第2の端部の動きを行うように、第1のフレックス回路の第2の端部に固定されてもよい。器具駆動ユニットは、第1のフレックス回路の第2の端部に固定された一対の弾性捕捉部材を含むことができる。捕捉部材は、それぞれ、溝を画定することができる。環状部材は、環状部材の反時計回りまたは時計回りの回転が第1のフレックス回路の第2の端部の対応する動きをもたらすように、捕捉部材の各溝内に受けられるように構成された第1および第2の端部を有してもよい。 It is envisioned that the instrument drive unit can further include an annular member that is non-rotatably coupled to the motor assembly. The annular member can have an intermediate portion of a first flex circuit wound around it. The annular member may be fixed to the second end of the first flex circuit so that the rotation of the annular member causes the movement of the second end of the first flex circuit along the annular path. The instrument drive unit can include a pair of elastic capture members fixed to the second end of the first flex circuit. Each catching member can define a groove. The annular member is configured to be received in each groove of the capture member such that a counterclockwise or clockwise rotation of the annular member results in a corresponding movement of the second end of the first flex circuit. It may have first and second ends.
いくつかの実施形態では、器具駆動ユニットは、フレックススプールアセンブリに隣接してハウジング内に配置されたファンを含むことができる。 In some embodiments, the appliance drive unit can include a fan located in the housing adjacent to the flex spool assembly.
ハウジングに対するモータアセンブリの第1の方向への回転は、第1のフレックス回路の中間部の直径を減少させることができることが想定される。ハウジングに対するモータアセンブリの第2の方向への回転は、中間部の直径を増加させることができる。 It is envisioned that rotation of the motor assembly in the first direction with respect to the housing can reduce the diameter of the middle part of the first flex circuit. Rotation of the motor assembly in the second direction with respect to the housing can increase the diameter of the middle part.
本開示の別の態様によれば、外科用ロボットアームとともに使用するための外科用アセンブリが提供される。外科用アセンブリは、器具駆動ユニットと、キャリッジとを含む。器具駆動ユニットは、外科用ロボットアーム、モータアセンブリ、およびフレックススプールアセンブリに結合されるように構成されたハウジングを含む。モータアセンブリは、ハウジング内に回転可能に配置され、外科用器具の機能を達成するように構成されている。フレックススプールアセンブリは、ハウジングに取り付けられた第1のプリント回路基板と、モータアセンブリに回転不能に結合されて電気的に接続されるように構成された第2のプリント回路基板と、第1のフレックス回路とを含む。第1のフレックス回路は、第1のプリント回路基板に接続された第1の端部と、第2のプリント回路基板に接続された第2の端部と、中間部とを有する。中間部は、ハウジングに対するモータアセンブリの回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の第2の端部の動きに影響を与えるように、第2のプリント回路基板の周りに巻回される。 According to another aspect of the present disclosure, a surgical assembly for use with a surgical robotic arm is provided. The surgical assembly includes an instrument drive unit and a carriage. The instrument drive unit includes a surgical robot arm, a motor assembly, and a housing configured to be coupled to the flex spool assembly. The motor assembly is rotatably located within the housing and is configured to perform the function of the surgical instrument. The flex spool assembly includes a first printed circuit board mounted on the housing, a second printed circuit board configured to be non-rotatably coupled to the motor assembly and electrically connected, and a first flex. Includes circuit. The first flex circuit has a first end connected to a first printed circuit board, a second end connected to a second printed circuit board, and an intermediate portion. The middle portion is wound around the second printed circuit board so that the rotation of the motor assembly with respect to the housing affects the movement of the second end of the first flex circuit along the annular path.
キャリッジは、外科用ロボットアームと移動可能に係合するために構成された第1の面と、器具駆動ユニットのハウジングを回転不能に支持するために構成された第2の面とを含む。キャリッジは、第1のプリント回路基板と電気的に連通し且つモータアセンブリの回転を行うように構成されたモータを含む。 The carriage includes a first surface configured to movably engage the surgical robot arm and a second surface configured to non-rotatably support the housing of the instrument drive unit. The carriage includes a motor configured to electrically communicate with the first printed circuit board and rotate the motor assembly.
いくつかの実施形態では、キャリッジのモータの作動は、モータアセンブリをハウジングに対して回転させることができる。 In some embodiments, the actuation of the carriage motor can rotate the motor assembly relative to the housing.
本開示の例示的な実施形態のさらなる詳細および態様は、添付の図面を参照して以下により詳細に記載される。 Further details and aspects of the exemplary embodiments of the present disclosure will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
本明細書で使用する場合、平行および垂直という用語は、真の平行および真の垂直から約+または−10度まで略平行なおよび略垂直な相対的構成を含むと理解される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
ロボット外科用システムとともに使用するための器具駆動ユニットであって、
外科用ロボットアームに結合されるように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に支持され、外科用器具の機能を達成するように構成されたモータアセンブリと、
フレックススプールアセンブリであって、
前記ハウジングに取り付けられた第1のプリント回路基板と、
前記モータアセンブリに回転不能に結合され且つ電気的に接続されるように構成された第2のプリント回路基板と、
前記第1のプリント回路基板に接続された第1の端部と、前記第2のプリント回路基板に接続された第2の端部と、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の前記第2の端部の動きをもたらすように前記第2のプリント回路基板の周りに巻回された中間部とを有する第1のフレックス回路と、を含むフレックススプールアセンブリとを備える器具駆動ユニット。
(項目2)
前記フレックススプールアセンブリが、前記第1のプリント回路基板と連通し且つ前記第1のフレックス回路の前記中間部の周りに配置され、少なくとも1つの視覚的インジケータを有する第2のフレックス回路を含む、項目1に記載の器具駆動ユニット。
(項目3)
前記少なくとも1つの視覚的インジケータが、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの回転位置を示すように構成されている、項目2に記載の器具駆動ユニット。
(項目4)
前記ハウジングが、前記視覚的インジケータから放射された光が透光部を通過するように前記第2フレックス回路の周りに配置された透光部を有する、項目2に記載の器具駆動ユニット。
(項目5)
さらに、前記モータアセンブリを回転不能に受け入れるように構成されたキャビティを協働して画定する複数の細長いプリント回路基板を備え、前記複数の細長いプリント回路基板のうちの少なくとも1つが、前記モータアセンブリと電気的に連通している、項目1に記載の器具駆動ユニット。
(項目6)
前記第1のプリント回路基板が、電力またはデータの少なくとも一方を受信するためのコネクタを有し、前記第2のプリント回路基板が、前記第1のプリント回路基板から前記複数の細長いプリント回路基板のうちの少なくとも1つに電力またはデータの少なくとも1つを伝送するように、前記複数の細長いプリント回路基板の第1のコネクタに接続するように構成されたコネクタを有する、項目5に記載の器具駆動ユニット。
(項目7)
前記フレックススプールアセンブリが、前記第1のフレックス回路の前記第2の端部に接続され且つ前記第2のプリント回路基板に隣接して配置された第3のプリント回路基板を備え、前記第3のプリント回路基板が、前記複数の細長いプリント回路基板のうちの第2のコネクタに接続して、前記データを前記第1のプリント回路基板から前記複数の細長いプリント回路基板のうちの少なくとも1つに伝送するように構成されたコネクタを有する、項目6に記載の器具駆動ユニット。
(項目8)
さらに、前記モータアセンブリに回転不能に結合され且つ前記第1のフレックス回路の前記中間部がその周りに巻回された環状部材を備え、前記環状部材の回転が前記環状経路に沿った前記第1のフレックス回路の前記第2の端部の動きをもたらすように、前記環状部材が前記第1のフレックス回路の前記第2の端部に固定される、項目1に記載の器具駆動ユニット。
(項目9)
さらに、前記第1のフレックス回路の前記第2の端部に固定され且つその中に溝を画定する一対の弾性捕捉部材を備え、前記環状部材が、前記環状部材の回転が前記第1のフレックス回路の前記第2の端部の対応する動きをもたらすように、前記一対の捕捉部材の各溝内に受け入れられるように構成された第1および第2の端部を有する、項目8に記載の器具駆動ユニット。
(項目10)
さらに、前記フレックススプールアセンブリに隣接して前記ハウジング内に配置されたファンを備える、項目1に記載の器具駆動ユニット。
(項目11)
前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの第1の方向への回転が、前記第1のフレックス回路の前記中間部の直径を減少させ、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの第2の方向への回転が、前記中間部の直径を増加させる、項目1に記載の器具駆動ユニット。
(項目12)
外科用ロボットアームとともに使用するための外科用アセンブリであって、
器具駆動ユニットであって、
前記外科用ロボットアームに結合されたハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に支持され、外科用器具の機能を達成するように構成されたモータアセンブリと、
フレックススプールアセンブリであって、
前記ハウジングに取り付けられた第1のプリント回路基板と、
前記モータアセンブリに回転不能に結合され且つ電気的に接続されるように構成された第2のプリント回路基板と、
前記第1のプリント回路基板に接続された第1の端部と、前記第2のプリント回路基板に接続された第2の端部と、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の前記第2の端部の動きをもたらすように前記第2のプリント回路基板の周りに巻回された中間部とを有する第1のフレックス回路と、を含むフレックススプールアセンブリと、
前記外科用ロボットアームと移動可能に係合するために構成された第1の面と、前記器具駆動ユニットの前記ハウジングを回転不能に支持するために構成された第2の面とを含み、前記第1のプリント回路基板と電気的に連通し且つ前記モータアセンブリの回転をもたらすように構成されたモータを含むキャリッジと、を備える外科用アセンブリ。
(項目13)
前記器具駆動ユニットの前記フレックススプールアセンブリが、前記第1のプリント回路基板と連通し且つ前記第1のフレックス回路の前記中間部の周りに配置された第2のフレックス回路を含み、前記第2のフレックス回路が、環状アレイで配置された少なくとも1つの視覚的インジケータを有する、項目12に記載の外科用アセンブリ。
(項目14)
前記第2のフレックス回路の前記少なくとも1つの視覚的インジケータが、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの回転位置を示すように構成されている、項目13に記載の外科用アセンブリ。
(項目15)
前記ハウジングが、前記少なくとも1つの視覚的インジケータから放射された光が透光部を通過するように、前記第2のフレックス回路の周りに配置された透光部を有する、項目13に記載の外科用アセンブリ。
(項目16)
前記器具駆動ユニットが、前記モータアセンブリを回転不能に受け入れるように構成されたキャビティを協働して画定する複数の細長いプリント回路基板を含み、前記複数の細長いプリント回路基板のうちの少なくとも1つが、前記モータアセンブリと電気的に連通している、項目12に記載の外科用アセンブリ。
(項目17)
前記フレックススプールアセンブリの前記第1のプリント回路基板が、電力またはデータの少なくとも1つを受信するためのコネクタを有し、前記第2のプリント回路基板が、前記第1のプリント回路基板から前記複数の細長いプリント回路基板のうちの少なくとも1つに電力またはデータの少なくとも1つを伝送するように、前記複数の細長いプリント回路基板の第1のコネクタに接続するように構成されたコネクタを有する、項目16に記載の外科用アセンブリ。
(項目18)
前記器具駆動ユニットの前記フレックススプールアセンブリが、前記第1のフレックス回路の前記第2の端部に接続され且つ前記第2のプリント回路基板に隣接して配置された第3のプリント回路基板を含み、前記第3のプリント回路基板が、前記複数の細長いプリント回路基板の第2のコネクタに接続して、前記第1のプリント回路基板から前記複数の細長いプリント回路基板のうちの少なくとも1つに前記データを伝送するように構成されたコネクタを有する、項目17に記載の外科用アセンブリ。
(項目19)
前記器具駆動ユニットが、前記モータアセンブリに回転不能に結合され且つその周りに巻回された前記第1のフレックス回路の前記中間部を有する環状部材を含み、前記環状部材の回転が前記環状経路に沿った前記第1のフレックス回路の前記第2の端部の動きをもたらすように、前記環状部材が前記第1のフレックス回路の前記第2の端部に固定される、項目12に記載の外科用アセンブリ。
(項目20)
前記器具駆動ユニットが、前記第1のフレックス回路の前記第2の端部に固定され且つ内部に溝を画定する一対の弾性捕捉部材を含み、前記環状部材の反時計回りまたは時計回りの回転が前記第1のフレックス回路の前記第2の端部の対応する動きをもたらすように、前記環状部材が前記一対の捕捉部材の各溝に受け入れられように構成された第1のおよび第2の端部を有する、項目19に記載の外科用アセンブリ。
(項目21)
前記器具駆動ユニットが、前記フレックススプールアセンブリに隣接して前記ハウジング内に配置されたファンを含む、項目12に記載の外科用アセンブリ。
(項目22)
前記キャリッジの前記モータの作動が前記ハウジングに対して前記モータアセンブリを回転させ、前記モータアセンブリの第1の方向への回転が前記第1のフレックス回路の前記中間部の直径を減少させ、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの第2の方向への回転が前記中間部の直径を増加させる、項目12に記載の外科用アセンブリ。
As used herein, the terms parallel and vertical are understood to include substantially parallel and substantially vertical relative configurations from true parallel and true vertical to about + or -10 degrees.
The present invention provides, for example,:
(Item 1)
An instrument drive unit for use with robotic surgical systems
With a housing configured to be coupled to a surgical robot arm,
With a motor assembly rotatably supported within the housing and configured to perform the function of a surgical instrument.
Flex spool assembly
The first printed circuit board attached to the housing and
A second printed circuit board configured to be non-rotatably coupled and electrically connected to the motor assembly.
The rotation of the motor assembly with respect to the first end connected to the first printed circuit board, the second end connected to the second printed circuit board, and the housing along an annular path. A flex spool assembly comprising a first flex circuit having an intermediate portion wound around the second printed circuit board to provide movement of the second end of the first flex circuit. Equipment drive unit equipped with.
(Item 2)
An item comprising a second flex circuit in which the flex spool assembly communicates with the first printed circuit board and is located around the middle portion of the first flex circuit and has at least one visual indicator. The appliance drive unit according to 1.
(Item 3)
The appliance drive unit of item 2, wherein the at least one visual indicator is configured to indicate a rotational position of the motor assembly with respect to the housing.
(Item 4)
The appliance drive unit according to item 2, wherein the housing has a translucent portion arranged around the second flex circuit so that light emitted from the visual indicator passes through the transmissive portion.
(Item 5)
Further, a plurality of elongated printed circuit boards for cooperatingly defining cavities configured to accept the motor assembly in a non-rotatable manner are provided, and at least one of the plurality of elongated printed circuit boards is the motor assembly and the plurality of elongated printed circuit boards. The appliance drive unit according to
(Item 6)
The first printed circuit board has a connector for receiving at least one of power and data, and the second printed circuit board is from the first printed circuit board to the plurality of elongated printed circuit boards. 5. The appliance drive according to item 5, wherein the appliance drive has a connector configured to connect to a first connector on the plurality of elongated printed circuit boards so as to transmit at least one of power or data to at least one of them. unit.
(Item 7)
The flex spool assembly comprises a third printed circuit board connected to the second end of the first flex circuit and located adjacent to the second printed circuit board. The printed circuit board is connected to a second connector of the plurality of elongated printed circuit boards to transmit the data from the first printed circuit board to at least one of the plurality of elongated printed circuit boards.
(Item 8)
Further, the first is provided with an annular member that is non-rotatably coupled to the motor assembly and in which the intermediate portion of the first flex circuit is wound around the annular member, the rotation of the annular member along the annular path. The appliance drive unit according to
(Item 9)
Further, a pair of elastic trapping members fixed to the second end of the first flex circuit and defining a groove therein are provided, and the annular member is such that the rotation of the annular member is the rotation of the first flex. Item 8. Instrument drive unit.
(Item 10)
The appliance drive unit of
(Item 11)
Rotation of the motor assembly with respect to the housing in the first direction reduces the diameter of the intermediate portion of the first flex circuit, and rotation of the motor assembly with respect to the housing in the second direction is intermediate. The appliance drive unit according to
(Item 12)
A surgical assembly for use with a surgical robot arm
It is an instrument drive unit
A housing coupled to the surgical robot arm and
With a motor assembly rotatably supported within the housing and configured to perform the function of a surgical instrument.
Flex spool assembly
The first printed circuit board attached to the housing and
A second printed circuit board configured to be non-rotatably coupled and electrically connected to the motor assembly.
The rotation of the motor assembly with respect to the first end connected to the first printed circuit board, the second end connected to the second printed circuit board, and the housing along an annular path. A flex spool assembly comprising a first flex circuit having an intermediate portion wound around the second printed circuit board to provide movement of the second end of the first flex circuit. ,
A first surface configured to movably engage the surgical robot arm and a second surface configured to non-rotatably support the housing of the instrument drive unit, said. A surgical assembly comprising a carriage comprising a motor configured to electrically communicate with a first printed circuit board and provide rotation of the motor assembly.
(Item 13)
The flex spool assembly of the instrument drive unit comprises a second flex circuit that communicates with the first printed circuit board and is located around the middle portion of the first flex circuit. The surgical assembly of item 12, wherein the flex circuit has at least one visual indicator arranged in an annular array.
(Item 14)
13. The surgical assembly according to item 13, wherein the at least one visual indicator of the second flex circuit is configured to indicate the rotational position of the motor assembly with respect to the housing.
(Item 15)
13. The surgery of item 13, wherein the housing has a translucent portion arranged around the second flex circuit such that light emitted from the at least one visual indicator passes through the transmissive portion. For assembly.
(Item 16)
The instrument drive unit comprises a plurality of elongated printed circuit boards that jointly define a cavity configured to accept the motor assembly non-rotatably, and at least one of the plurality of elongated printed circuit boards. The surgical assembly according to item 12, which is electrically connected to the motor assembly.
(Item 17)
The first printed circuit board of the flex spool assembly has a connector for receiving at least one of power or data, and the second printed circuit board is from the first printed circuit board. The item having a connector configured to connect to a first connector of the plurality of elongated printed circuit boards so as to transmit at least one of power or data to at least one of the elongated printed circuit boards of the. 16. The surgical assembly according to 16.
(Item 18)
The flex spool assembly of the appliance drive unit includes a third printed circuit board connected to the second end of the first flex circuit and located adjacent to the second printed circuit board. The third printed circuit board is connected to the second connector of the plurality of elongated printed circuit boards, and the first printed circuit board is connected to at least one of the plurality of elongated printed circuit boards. 17. The surgical assembly according to item 17, which has a connector configured to carry data.
(Item 19)
The instrument drive unit includes an annular member having the intermediate portion of the first flex circuit that is non-rotatably coupled to and wound around the motor assembly, the rotation of the annular member into the annular path. 12. The surgery of item 12, wherein the annular member is secured to the second end of the first flex circuit so as to provide movement of the second end of the first flex circuit along. For assembly.
(Item 20)
The instrument drive unit comprises a pair of elastic trapping members fixed to the second end of the first flex circuit and internally grooved to allow counterclockwise or clockwise rotation of the annular member. The first and second ends configured such that the annular member is received in each groove of the pair of capture members so as to provide the corresponding movement of the second end of the first flex circuit. 19. The surgical assembly according to item 19, which has a portion.
(Item 21)
12. The surgical assembly of item 12, wherein the instrument drive unit comprises a fan placed in the housing adjacent to the flex spool assembly.
(Item 22)
The actuation of the motor of the carriage causes the motor assembly to rotate relative to the housing, and rotation of the motor assembly in the first direction reduces the diameter of the intermediate portion of the first flex circuit, the housing. 12. The surgical assembly according to item 12, wherein rotation of the motor assembly in a second direction with respect to the motor assembly increases the diameter of the intermediate portion.
本開示の実施形態は、添付の図面を参照して本明細書で説明される。
IDUホルダ、器具駆動ユニット、及び外科用器具を含む本明細書に開示されたロボット外科用アセンブリ、ならびにそのような外科用アセンブリを製造および使用する方法の実施形態が図面を参照して詳細に説明され、同様の参照符号は、いくつかのビューのそれぞれにおいて同一または対応する要素を指定する。本明細書で使用する場合、用語「先端」は、IDUホルダ、器具駆動ユニット、および/または外科用器具の患者に近い部分を指し、用語「基端」は、IDUホルダ、器具駆動ユニット、および/または外科用器具の患者から遠い部分を指す。 Robotic surgical assemblies disclosed herein, including IDU holders, instrument drive units, and surgical instruments, and embodiments of methods of manufacturing and using such surgical assemblies are described in detail with reference to the drawings. A similar reference code specifies the same or corresponding element in each of several views. As used herein, the term "tip" refers to the IDU holder, instrument drive unit, and / or surgical instrument closer to the patient, and the term "base" refers to the IDU holder, instrument drive unit, and / or surgical instrument. / Or refers to the part of the surgical instrument far from the patient.
以下で詳細に説明するように、取り付けられた外科用器具の様々な動作を駆動する器具駆動ユニットが提供される。器具駆動ユニットは、電力及び通信(例えば、電気信号の形態で)を器具駆動ユニットの様々な構成要素および取り付けられた外科用器具に伝送するフレックススプールプリント回路基板アセンブリ(本明細書では「フレックススプールアセンブリ」と呼ばれることがある)を含む。フレックススプールアセンブリは、特に、(例えば、通信および電力信号に対する)比較的低い摩擦損失を有する器具駆動ユニットのハウジングに対して器具駆動ユニットのモータアセンブリの回転の度合いを高めるとともに、長期使用後であっても(例えば、器具駆動ユニットの内部構成要素に対する)損傷を制限することができる。 Instrument drive units are provided that drive various movements of the attached surgical instrument, as described in detail below. The instrument drive unit is a flex spool printed circuit board assembly that transmits power and communications (eg, in the form of electrical signals) to various components of the instrument drive unit and attached surgical instruments (in the present specification, "flex spool". Includes (sometimes called "assembly"). The flex spool assembly increases the degree of rotation of the instrument drive unit motor assembly, especially with respect to the instrument drive unit housing with relatively low friction loss (eg for communication and power signals), and is after long-term use. Even the damage (eg to the internal components of the instrument drive unit) can be limited.
最初に図1を参照すると、例えばロボット外科用システム1などの外科用システムは、外科用ロボットアーム2、3の摺動レール40に取り外し可能に結合された器具駆動ユニット(以下、「IDU」)110を一般に含むロボット外科用アセンブリ100、およびIDU110に動作可能に結合された電気機械式外科用器具300を有する複数の外科用ロボットアーム2、3と、制御装置4と、制御装置4に結合された操作コンソール5とを一般に含む。
First, referring to FIG. 1, a surgical system such as the robot
操作コンソール5は、当業者にとって原理的に公知のように、特に3次元画像を表示するように設定された表示装置6と、例えば外科医などの人間(図示せず)がロボットアーム2、3を第1の動作モードで遠隔操作することができる手動入力装置7、8とを含む。各ロボットアーム2、3は、ジョイントを介して接続された複数の部材から構成されていてもよい。ロボットアーム2、3は、制御装置4に接続された電気駆動装置(図示せず)によって駆動されることができる。制御装置4(例えば、コンピュータ)は、ロボットアーム2、3、取り付けられたロボット外科用アセンブリ100、ひいては電気機械式外科用器具300(電気機械式エンドエフェクタ(図示せず)を含む)が手動入力装置7、8によって定義される動作に応じて所望の動作を実行するように、特にコンピュータプログラムによって駆動部を作動させるように設定されることができる。制御装置4はまた、ロボットアーム2、3の動きを調整するように設定されることもできる。
As is known to those skilled in the art in principle, the operation console 5 includes a
ロボット外科用システム1は、外科用器具、例えば電気機械式外科用器具300によって最小侵襲的に処置されるように外科用テーブル「ST」上に横たわる患者「P」上で使用するように構成されている。実施形態では、ロボットアーム2、3は、外科用テーブル「ST」ではなく、ロボットアームカート(図示せず)に結合されてもよい。ロボット外科用システム1はまた、3つ以上のロボットアーム2、3を含んでもよく、同様に、追加のロボットアームが制御装置4に接続され、操作コンソール5によって遠隔操作可能である。外科用器具、例えば電気機械式外科用器具300(電気機械式エンドエフェクタを含む)もまた、追加のロボットアームに取り付けられてもよい。
The robotic
制御装置4は、複数のモータ、例えばモータ(モータ1)を制御することができる。各モータは、ロボットアーム2,3の複数の方向への移動を駆動するように構成されている。さらに、制御装置4は、外科用器具300の様々な動作を駆動するロボット外科用アセンブリ100のIDU110のモータアセンブリ114(図3および図5B)を制御することができる。さらに、制御装置4は、例えば、以下で詳細に説明するように、IDU110のモータアセンブリ114(図3および図5B)およびひいては電気機械式外科用器具300の相対的回転を駆動するように構成された外科用アセンブリ100の器具駆動ユニット(「IDU」)ホルダ102のキャニスタモータ「M」(図3)などの回転モータの動作を制御することができる。実施形態では、IDU110の各モータ「M1−M4」は、電気機械式外科用器具300の動作および/または動きを行うために、駆動ロッド/ケーブルまたはレバーアームを作動させるように構成されることができる。
The control device 4 can control a plurality of motors, for example, a motor (motor 1). Each motor is configured to drive the movement of the
ロボット外科用システムの構成および動作の詳細な説明については、2011年11月3日に出願された「医療ワークステーション」という名称の米国特許第8,828,023号明細書を参照することができ、その全体の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。 For a detailed description of the configuration and operation of the robotic surgical system, see US Pat. No. 8,828,023, entitled "Medical Workstation," filed November 3, 2011. , The entire contents of which are incorporated herein by reference.
図1〜図3を参照すると、ロボットアーム2または3に結合されるように構成された外科用システム1の外科用アセンブリ100は、一般に、IDUホルダ102、IDU110、および電気機械式外科用器具300を含む。上記で簡単に述べたように、IDU110は、そのモータから電気機械式外科用器具300の被駆動部材(図示せず)に電力および作動力を伝送し、電気機械式外科用器具300のエンドエフェクタの構成要素の動き、例えば、ナイフブレード(図示せず)の動きおよび/またはエンドエフェクタのジョー部材の閉鎖および開放、ステープラの作動または発射、および/または電気外科用エネルギベースの器具の起動または発射などを最終的に駆動する。IDU110のモータアセンブリ114(図3および図5B)は、IDUホルダ102に支持されたモータ「M」によって回転され、その回転運動を電気機械式外科用器具300に伝達する。
Referring to FIGS. 1 to 3, the
図2および図3を参照すると、外科用アセンブリ100のIDUホルダ102は、IDU110のモータアセンブリ114(図3および図5B)の回転を作動させるとともに、ロボットアーム2のレール40に沿ってIDU110を軸方向に並進させるように機能する。IDUホルダ102は、背面部材またはキャリッジ104と、キャリッジ104の先端107から横方向に(例えば、垂直に)延在する外側部材または外側ハウジング106とを含む。いくつかの実施形態では、ハウジング106は、キャリッジ104に対して様々な角度で且つキャリッジ104の様々な部分から延びていてもよい。キャリッジ104は、第1の面108aと、第1の面108aに対向する第2の面108bとを有する。キャリッジ104の第1の面108aは、ロボットアーム2のレール40(図1)に取り外し可能に接続可能であり、IDUホルダ102がロボットアーム2のレール40に沿って摺動または並進することを可能にする。キャリッジ104の第2の面108bは、IDU110のハウジング112などを支持するように構成されている。
Referring to FIGS. 2 and 3, the IDU holder 102 of the
IDUホルダ102のキャリッジ104は、例えばキャニスタモータ「M」などのモータを支持または収容する。モータ「M」は、制御装置4(図1)からの制御および電力を受信し、IDU110の内部モータアセンブリ114を最終的に回転させる。キャリッジ104は、キャリッジ104のモータ「M」の動作を制御するために、キャリッジ104のモータ「M」と電気的に通信するプリント回路基板109を含む。キャリッジ104は、さらに、モータ「M」から先端方向に延在するベルトまたは歯車駆動機構111を含む。駆動機構111は、IDU110のモータアセンブリ114と動作可能にインターフェース接続して、キャリッジ104のモータ「M」の作動時にモータアセンブリ114を回転させるように構成されている。
The
引き続き図2および図3を参照すると、IDU110のハウジング112は、IDU110およびキャリッジ104の内部構成要素を覆い、被覆し、および保護するように、IDUホルダ102のキャリッジ104の第2の面108bに係合している。IDU110のハウジング112は、一般に円筒形の構成を有することができるが、いくつかの実施形態では、ハウジング112は、例えば、四角形、三角形、細長形、湾曲形、半円筒形などの様々な構成をとることができる。上述したように、ハウジング112は、IDU110の構成要素に電力およびデータを伝送するために、モータアセンブリ114およびフレックススプールアセンブリ200を含むIDU110の様々な構成要素を保護または遮蔽する。ハウジング112はまた、IDU110の内部構成要素が取り付けられるプラットフォーム116を提供する。
Continuing with reference to FIGS. 2 and 3, the
IDU110は、その上部に配置されたファン150を含み、フレックススプールアセンブリ200の上方に配置される。ファン150は、調整可能な電力をファン150に供給するために、コネクタ(明示せず)を介してフレックススプールアセンブリ200に接続される。ハウジング112の頂部112aは、空気がIDU110から伝達することを可能にするために複数の通気孔またはスリット152を画定することができる。ファン150は、フレックススプールアセンブリ200を介して且つスリット152を介してハウジング112の頂部112aから空気を引き出して、その動作中に電子機器を冷却し、IDU110を介して負圧を維持するように構成されている。フレックススプールアセンブリ200は、IDU110内の温度に基づいてファン150に供給される電力量を調整するように構成されている。ファン150の速度を制御して冷却速度を調整するために、フレックススプールアセンブリ200および/または集積回路120に関連する速度コントローラ(図示せず)が設けられることができる。例えば、速度制御装置は、ファン150に供給される電流を調整してその速度を調整することができる。
The
図2〜図6を参照すると、IDU110は、それぞれ内部に回転可能に配置された集積回路120およびモータアセンブリ114を含む。いくつかの実施形態では、IDU110は、IDU110によって画定された長手軸に対して垂直または横方向のモータアセンブリ114および/または集積回路120に向けられた負荷を補償するように構成されたブラケットおよび/またはストップを含むことができる。集積回路120は、上部剛性プリント回路基板またはネクサス122と、上部プリント回路基板122から垂直に延在する4つの細長い剛性プリント回路基板124a、124b、126a、126bとを含む。上部プリント回路基板122は、フレックススプールアセンブリ200の第1および第2の雌電気コネクタ214a、216aに結合するための第1および第2の雄電気コネクタ128、130を有する。
Referring to FIGS. 2-6, the
細長いプリント回路基板124a、124b、126a、126bは、互いに平行であり、IDU110の長手軸に沿って配置されている。細長いプリント回路基板124a、124b、126a、126bは、互いに対向する第1の対の細長いプリント回路基板124a、124bと、互いに対向する第2の対の細長いプリント回路基板126a、126bとを含む。細長いプリント回路基板124a、124b、126a、126bは、協働して矩形構成を形成し、その中にモータアセンブリ114の摺動可能な受け入れ用に構成されたキャビティ132を画定する。集積回路300の回路基板124a、124b、126a、126bおよびネクサス122は、例えば、並んで結合された第1、第2、第3および第4の回路基板124a、124b、126a、126bなどの任意数の構造的組み合わせで構成されてもよく、第1、第2、第3または第4の回路基板124a、124b、126a、126bのうちの1つは、さらに、ネクサス122の第1、第2、第3または第4の面の一方側に結合されることが理解されるべきである。いくつかの実施形態では、集積回路300は、細長いプリント回路基板124a、124b、126a、126bを相互におよび/またはネクサス122に相互接続するために使用される様々なコネクタ、フレックスケーブル、またはワイヤを有することができる。
The elongated printed
第1の対の細長いプリント回路基板124a、124bは、以下に詳細に説明するように、ネクサス122と電気的に連通する第1の端部と、モータアセンブリ114と電気的に連通してプリント回路アセンブリ200からモータアセンブリ114へ電力を伝達する第2の端部とを有する。第2の対の細長いプリント回路基板126a、126bは、ネクサス122と電気的に連通する第1の端部と、IDU110および/または外科用器具300の様々な電気的構成要素と電気的に連通して通信信号および/または電力をIDU110および外科用器具300の様々な電気的構成要素に伝送する先端とを有する。
The first pair of elongated printed
IDU110の電気的構成要素は、これらに限定されるものではないが、トランスデューサ、エンコーダ、ジャイロスコープ、磁力計、遠位限界センサ、圧力センサ、ねじりセンサ、ロードセル、光学センサ、位置センサ、熱センサ、照明素子、カメラ、スピーカ、可聴放射コンポーネント、モータコントローラ、LEDコンポーネント、マイクロプロセッサ、感知抵抗器、加速度計、位置限界を監視、制限および制御するためのスイッチなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、これらの電気的構成要素のそれぞれは、IDU110のフレックススプールアセンブリ200(図7〜図10)に一体化されてもよい。
The electrical components of the
IDU110のモータアセンブリ114は、集積回路120のキャビティ132内に回転不能に配置される。モータアセンブリ114は、それぞれが非円形横断プロファイル(例えば、略D字形など)を有する駆動軸138、140(モータ「M1−M4」のうちの2つのモータの駆動軸のみが示されている)を有する例えばキャニスタモータなどの4つのモータ「M1−M4」を含むことができる。4つのモータ「M1−M4」は、各駆動軸138、140が全て互いに平行であり且つ全てが共通の方向に延在するように矩形の形態に配置されている。モータアセンブリ114のモータ「M1−M4」が作動されると、モータ「M1−M4」の各駆動軸138、140の回転は、外科用器具300の様々な機能を作動させるために各駆動伝達軸を介して外科用器具300の駆動アセンブリのギヤまたはカプラに伝達される。
The
図2〜図10を参照すると、特に図6〜図10を参照すると、IDU110のフレックススプールアセンブリ200は、制御装置4(図1)からIDU110の集積回路120へ電力および情報(例えば、IDU110および外科用器具300の特定の機能の作動を指示する信号)を伝送するように構成されている。フレックススプールアセンブリ200は、一般に、第1のフレックス回路210および第2のフレックス回路220を含む。第1のフレックス回路210は、制御装置4と、IDU110および/または外科用器具300の複数の電気的構成要素(例えば、モータ、様々なセンサ、トランスデューサなど)とを電気的に相互接続するように構成されている。
With reference to FIGS. 2-10, especially with reference to FIGS. 6-10, the
フレックススプールアセンブリ200の第1のフレックス回路210は、IDU110のハウジング112のプラットフォーム116上に配置され、第1の端部210aと、第2の端部210bと、第1および第2の端部210a、210bを相互接続する中間部またはコイル部210cとを有する。中間部210cは、それ自体の周りに巻回されて複数の同心層を形成する。第1のフレックス回路210の中間部210cの同心層は、それらの間に間隙を画定するように互いに半径方向に離間されている。第1のフレックス回路210の中間部210cの同心層間の間隙は、中間部210cがその中心に向かって収縮し、次いでその元の拡張位置に再び膨張することを可能にする。第1のフレックス回路210は、第1のフレックス回路210がIDU110によって画定される長手軸に沿って僅かに移動することを可能にするのに十分なクリアランスを備えることが想定される。
The
第1のフレックス回路210の第1の端部210aは、中間部210cから接線方向に延在し、中間部210cの外側に配置される。第1のフレックス回路210の第2の端部210bは、中間部210cの最内層211(図8を参照)から半径方向内側に延在している。以下で詳細に説明するように、IDU110のハウジング112に対するIDU110のモータアセンブリ114の回転は、環状経路「P」(図8)に沿った第1のフレックス回路210の第2の端部210bの動きをもたらし、それによって第1のフレックス回路210の中間部210cを収縮または拡張する。
The
第1のフレックス回路210は、中間部210cの収縮および/または膨張に対して低い抵抗を示し、極めて低いねじり抵抗を有し、高い熱抵抗(例えば、約280℃よりも大きい)、UL V−0フレームレートを有し、および/または有害物質の制限(ROHS)に準拠した材料または材料のハイブリッドから製造される。第1のフレックス回路210は、高延性銅クラッドラミネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、および/またはポリイミドフィルムKapton(商標)から製造されることができる。第1のフレックス回路210は、1つ以上の層、例えば、約6層から形成されることができる。いくつかの実施形態では、第1のフレックス回路210の下端は、経時的および使用による摩耗を考慮または低減するために、潤滑性コーティング、例えば、本明細書に開示された潤滑性コーティングのいずれかを有することができる。追加的または代替的に、プラットフォーム116は、フレックススプールアセンブリ200の摩耗を低減するための潤滑性コーティングを有してもよい。いくつかの実施形態では、第1のフレックス回路210は、巻回構造として予め形成されてもよい。第1のフレックス回路210は、純粋なフレックス回路またはリジッドフレックス回路であってもよい。
The
第1のフレックス回路210は、例えば、エラストマ、エポキシまたはプラスチックなどの任意の適切な材料から製造された1つ以上の機械的突起またはストップ(明示せず)を組み込むか、またはその上に配置されることができる。いくつかの実施形態では、第1のフレックス回路210の内面および/または外面は、第1のフレックス回路210の摩耗を低減するために、高硬度または低摩擦コーティングまたは材料を有してもよい。第1のフレックス回路210の様々な部分は、第1のフレックス回路210の冷却のための空気の通過を容易にするために孔または開口を画定することができる。フレックススプールアセンブリ200は、診断ポート、様々なセンサ、アクチュエータ、外部装置への接続用のコネクタ、マイクロコントローラ、イーサネット(登録商標)接続などを組み込むことができることが想定される。
The
図5A〜図9を参照すると、IDU110は、さらに、モータアセンブリ114から第1のフレックス回路210に回転運動を伝達するためのスピンドルアセンブリ230を含む。スピンドルアセンブリ230は、外側環状部材232と、内側環状部材またはリング部材234とを含む。外側環状部材232は、留め具236を介してモータアセンブリ114の基端部に固定される。内側環状部材234は、留め具238を介して外側環状部材232に固定され、外側環状部材234がプラットフォーム116に対して回転するように、プラットフォーム116に対して回転可能である。実施形態では、スピンドルアセンブリ230の外側および内側環状部材232、234は、単一の一体構造であってもよい。摩擦が制限されたプラットフォームに対してスピンドルアセンブリ230が回転するように、潤滑性コーティングがスピンドルアセンブリ230に接触するプラットフォーム116またはプラットフォーム116の表面に接触するスピンドルアセンブリ230の表面に塗布されることができる。したがって、潤滑性コーティングは、例えば、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、アセタール、またはポリテトラフルオロエチレンなどの任意の適切な材料を含むことができる。
With reference to FIGS. 5A-9, the
スピンドルアセンブリ230の内側環状部材234は、第1のフレックス回路210の中間部210c内に同心に配置される。内側環状部材234は、第1の端部234aおよび第2の端部234bを有するC型クランプの形態である。内側環状部材234の第1および第2の端部234a、234bは、互いに向かい合っており、それぞれ、嵌合部、例えば雄嵌合部または突起240a、240bを有する。突起240a、240bは、第1のフレックス回路210の各捕捉部材218a、218bに固定されるように構成されている。
The inner
特に、第1のフレックス回路210は、第1のフレックス回路210の第2の端部210bの対向する側面に固定された一対の弾性捕捉部材218a、218bを有する。捕捉部材218a、218bは、それぞれ、その中に各雌嵌合部または溝224a、224bを画定するようにC字状である。捕捉部材218a、218bの溝224a、224bは、内側環状部材234の回転(例えば、反時計回りまたは時計回りの回転)が環状経路「P」に沿った第1のフレックス回路210の第2の端部210bの対応する動きをもたらすように、内側環状部材234の各突起240a、240bを受け入れる。
In particular, the
引き続き図2〜図10を参照すると、特に図7〜図10を参照すると、フレックススプールアセンブリ200は、第1のプリント回路基板212と、第2のプリント回路基板214と、第3のプリント回路基板216とを含む。第1、第2、および第3のプリント回路基板212、214、216は、フレックス回路ではなく剛性回路基板である。いくつかの実施形態では、第1、第2および第3のプリント回路基板212、214、216は、フレックス回路であってもよく、および/または第1のフレックス回路210とモノリシックに形成されてもよい。第1のプリント回路基板212は、第1のプリント回路基板212がIDU110に対して固定されるように、IDUホルダ102のプリント回路基板109に接続される。第1のプリント回路基板212は、第1のフレックス回路210の第1の端部210aに接続され、電力およびデータを第1のフレックス回路210に伝送する。第1のプリント回路基板212は、IDUホルダ102のプリント回路基板109の対応する雄電気コネクタ(明示せず)に結合されるように構成された電気コネクタ、例えば雌コネクタ212aを有する。いくつかの実施形態では、雌コネクタ212aの代わりにワイヤが使用されてもよい。開示された電気コネクタのいずれも、ゼロ挿入力(「ZIF」)コネクタであってもよいことが想定される。
With reference to FIGS. 2 to 10 and particularly with reference to FIGS. 7 to 10, the
フレックススプールアセンブリ200の第2および第3のプリント回路基板214、216は、第1のフレックス回路210の中間部210c内にそれぞれ配置され、第1のフレックス回路210の第2の端部210bにそれぞれ接続される。第2のプリント回路基板214は、第1のプリント回路基板212からIDU110のモータアセンブリ114に電力を伝送するように構成されている。第2のプリント回路基板214は、集積回路120の第1の雄電気コネクタ128に結合されるように構成された電気コネクタ、例えば雌コネクタ214aを有する。第3のプリント回路基板216は、第2のプリント回路基板214に隣接して配置され、第1のプリント回路基板212からIDU110および/または外科用器具300の様々な構成要素にデータを伝送するように構成されている。第3のプリント回路基板216は、集積回路120の第2の雄電気コネクタ130に結合されるように構成された電気コネクタ、例えば雌コネクタ216aを有する。雌および雄コネクタ214a、216aは、例えば40ピンコネクタなどのピン/位置コネクタであってもよい。
The second and third printed
引き続き図7〜図10を参照すると、フレックススプールアセンブリ200の第2のフレックス回路220は、第1のフレックス回路210を取り囲むU字状の中間部220cを画定するように、第1のプリント回路基板212の第1の端部に接続された第1の端部220aと、第1のプリント回路基板212の第2の端部に隣接して配置された第2の端部220bとを有する。第2のフレックス回路220の第1および第2の端部220a、220bは、IDU110のプラットフォーム116に固定される。
Continuing with reference to FIGS. 7-10, the
第2のフレックス回路220は、例えば、LED、LCDなどの1つ以上の視覚的インジケータ222を有する。視覚的インジケータ222は、U字状の中間部220cの外面上に環状アレイで配置されている。いくつかの実施形態では、視覚的インジケータ222は、線形アレイまたは任意の他の適切なパターンで配置されることができる。視覚的インジケータ222は、同一平面上にあるか、またはIDU110のハウジングカバーの透光部117(図2)と位置合わせされている。このようにして、視覚的インジケータ222から放射された光は、IDU110の外部から視認することができる。いくつかの実施形態では、透光部117は、完全に透明であってもよい。
The
第2のフレックス回路220は、IDU110の状態または複数の状態に関連する情報を第1のプリント回路基板212から受信する。IDU110の1つの状態は、IDU110に対して、モータアセンブリ114の回転位置、したがって取り付けられた外科用器具300の回転位置とすることができる。そのため、第2のフレックス回路220の視覚的インジケータ222は、外科用器具300の回転位置の視覚的表示を提供するために、IDU110および/または制御装置4(図1)の集積回路120によって作動または照射されることができる。第2のフレックス回路220の視覚的インジケータ222は、モータアセンブリ114のある程度の回転に釣り合った順番で作動させることができる。例えば、IDU110に対するモータアセンブリ114の回転の各閾値について、視覚的インジケータ222の別の光を作動させることができる。モータアセンブリ114の完全な回転は、視覚的インジケータ222の全てが作動されることによって示されることができる。
The
いくつかの実施形態では、視覚的インジケータ222は、IDU110および/または外科用器具300の様々な状態を示すために色および/または強度を変化させてもよい。いくつかの実施形態では、視覚的インジケータ222は、外科用システム1の任意の構成要素の状態を示すように構成されてもよい。
In some embodiments, the
動作中、内部に配置されたモータアセンブリ114を有するIDU110の集積回路120は、IDU110のフレックススプールアセンブリ200に電気機械的に結合される。特に、集積回路120の第1および第2の雄電気コネクタ128、130は、フレックススプールアセンブリ200の第1のフレックス回路210の各第1および第2の雌電気コネクタ214a、216aと嵌合する。集積回路120をフレックススプールアセンブリ200と電気機械的に結合すると、電力およびデータは、フレックススプールアセンブリ200を介して制御装置4から集積回路120およびモータアセンブリ114に伝送されることができる。
During operation, the
集積回路120をフレックススプールアセンブリ200に電気機械的に結合した後、外科用システム1の外科医操作手動入力装置7、8は、IDUホルダ102のモータ「M」を作動させて、外科部位内の特定の位置において外科用器具300を配向するように外科用器具300の回転を最終的にもたらすことができる。特に、外科用システム1の手動入力装置7、8の作動は、外科用システム1の制御装置4から、キャリッジ104のプリント回路基板109に信号を送信するフレックススプールアセンブリ200の第1のプリント回路基板212に信号を送信する。キャリッジ104のプリント回路基板109は、IDUホルダ102のモータ「M」に信号を送信してモータ「M」を作動させる。IDUホルダ102のモータ「M」の作動は、IDUホルダ102の駆動機構111とのモータアセンブリ114の動作可能な接続に起因して、IDU110のハウジング112に対するIDU110のモータアセンブリ114の回転を駆動する。外科用器具300の基端302がIDU110のモータアセンブリ114に回転不能に連結されると、IDU110のモータアセンブリ114の回転は、その長手軸周りの外科用器具300の回転をもたらす。
After electromechanically coupling the
外科用器具300の回転を引き起こすモータアセンブリ114の回転に加えて、モータアセンブリ114の回転は、スピンドルアセンブリ230の外側環状部材232がモータアセンブリ114の基端部114aに固定されるのに起因してIDU110のスピンドルアセンブリ230の外側環状部材232を回転させる。フレックススプールアセンブリ200の第1のフレックス回路210の第2の端部210bに固定されたスピンドルアセンブリ230の内側環状部材234に起因して、第1のフレックス回路210の第2の端部210bは、スピンドルアセンブリ230の回転に応答してIDU110によって画定される中心長手軸の周りにおいて環状経路「P」(図8)に沿って移動する。
In addition to the rotation of the
第1のフレックス回路210の第2の端部210bが環状経路「P」に沿って移動すると、第1のフレックス回路210の中間部210cは、それ自体の周りに収縮し、それによって中間部210cの外径を減少させ、第1のフレックス回路210の中間部210cの個々のコイル間の間隔を減少させる。モータアセンブリ114の回転は、例えば約270度まで、または第1のフレックス回路210の中間部210cがそれ以上安全に収縮されることができなくなるまで継続される。いくつかの実施形態では、モータアセンブリ114は、270度以上、例えば約360度以上回転させることができる。回転の程度は、第1のフレックス回路の長さ、より具体的には、第1のフレックス回路210の中間部210cのコイルの数に依存する。
As the
プラットフォーム116は、さらに、そこから下方に突出するハードストップ121を含み、IDU110は、さらに、プラットフォーム116とIDU110の外側環状部材232との間に配置されたリング123を含む。リング123は、H字状の横断面形状を有し、その上下位置に配置されたストップ121(図5B)を有する。プラットフォーム116のハードストップ121は、モータアセンブリ114が閾値回転量を達成すると、モータアセンブリ114の回転を止めるように構成されている。特に、モータアセンブリ114がプラットフォーム116に対して回転すると、モータアセンブリ114の外側環状部材232から上方に延在する突起またはハードストップ121は、リング123の下部に配置されたハードストップ(図示せず)と係合してリング123を回転させる。モータアセンブリ114の継続的な回転は、モータアセンブリ114がそれ以上回転するのを防止するように、リング123の上部に配置されたハードストップ121をプラットフォーム116のハードストップ121に係合させる。
The
モータアセンブリ114が約270度回転した後、IDUホルダ102の駆動機構111は、モータアセンブリ114の回転方向を反転させて、モータアセンブリ114をその開始位置に戻すように作動することができる。モータアセンブリ114がその開始位置に向かって逆方向に回転されると、第1のフレックス回路210の中間部210cは、モータアセンブリ114の回転に対する抵抗を提供することなく中間部210cの外径を拡張するように巻き戻す。
After the
IDU110のハウジング112に対するIDU110のモータアセンブリ114の回転中、モータアセンブリ114の回転量または回転角度に関する情報は、フレックススプールアセンブリ200の第2のフレックス回路220に伝送されることができる。第2のフレックス回路220上に配置された視覚的インジケータ222の環状アレイは、モータアセンブリ114が回転する量に基づいて順次照明することができる。例えば、モータアセンブリ114がその開始位置に対して90度の回転を達成する場合、視覚的インジケータ222の最も外側の光のみが照明されてもよいのに対して、モータアセンブリ114がその開始位置に対して270度の回転を達成する場合、全ての視覚的インジケータ222が照明されてもよい。そのため、視覚的インジケータ222は、モータアセンブリ114およびひいては外科用器具300がどれだけ回転したかの指示を外科医に与える。
During the rotation of the
本明細書で開示された実施形態に様々な変更がされてもよいことが理解される。したがって、上記の説明は、限定として解釈されるべきではなく、単に様々な実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付される特許請求の範囲の範囲及び趣旨内で他の変更を想定する。 It is understood that various modifications may be made to the embodiments disclosed herein. Therefore, the above description should not be construed as a limitation, but merely as an example of various embodiments. Those skilled in the art envision other changes within the scope and intent of the claims attached herein.
Claims (22)
外科用ロボットアームに結合されるように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に支持され、外科用器具の機能を達成するように構成されたモータアセンブリと、
フレックススプールアセンブリであって、
前記ハウジングに取り付けられた第1のプリント回路基板と、
前記モータアセンブリに回転不能に結合され且つ電気的に接続されるように構成された第2のプリント回路基板と、
前記第1のプリント回路基板に接続された第1の端部と、前記第2のプリント回路基板に接続された第2の端部と、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の前記第2の端部の動きをもたらすように前記第2のプリント回路基板の周りに巻回された中間部とを有する第1のフレックス回路と、を含むフレックススプールアセンブリとを備える器具駆動ユニット。 An instrument drive unit for use with robotic surgical systems
With a housing configured to be coupled to a surgical robot arm,
With a motor assembly rotatably supported within the housing and configured to perform the function of a surgical instrument.
Flex spool assembly
The first printed circuit board attached to the housing and
A second printed circuit board configured to be non-rotatably coupled and electrically connected to the motor assembly.
The rotation of the motor assembly with respect to the first end connected to the first printed circuit board, the second end connected to the second printed circuit board, and the housing along an annular path. A flex spool assembly comprising a first flex circuit having an intermediate portion wound around the second printed circuit board to provide movement of the second end of the first flex circuit. Equipment drive unit equipped with.
器具駆動ユニットであって、
前記外科用ロボットアームに結合されたハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に支持され、外科用器具の機能を達成するように構成されたモータアセンブリと、
フレックススプールアセンブリであって、
前記ハウジングに取り付けられた第1のプリント回路基板と、
前記モータアセンブリに回転不能に結合され且つ電気的に接続されるように構成された第2のプリント回路基板と、
前記第1のプリント回路基板に接続された第1の端部と、前記第2のプリント回路基板に接続された第2の端部と、前記ハウジングに対する前記モータアセンブリの回転が環状経路に沿った第1のフレックス回路の前記第2の端部の動きをもたらすように前記第2のプリント回路基板の周りに巻回された中間部とを有する第1のフレックス回路と、を含むフレックススプールアセンブリと、
前記外科用ロボットアームと移動可能に係合するために構成された第1の面と、前記器具駆動ユニットの前記ハウジングを回転不能に支持するために構成された第2の面とを含み、前記第1のプリント回路基板と電気的に連通し且つ前記モータアセンブリの回転をもたらすように構成されたモータを含むキャリッジと、を備える外科用アセンブリ。 A surgical assembly for use with a surgical robot arm
It is an instrument drive unit
A housing coupled to the surgical robot arm and
With a motor assembly rotatably supported within the housing and configured to perform the function of a surgical instrument.
Flex spool assembly
The first printed circuit board attached to the housing and
A second printed circuit board configured to be non-rotatably coupled and electrically connected to the motor assembly.
The rotation of the motor assembly with respect to the first end connected to the first printed circuit board, the second end connected to the second printed circuit board, and the housing along an annular path. A flex spool assembly comprising a first flex circuit having an intermediate portion wound around the second printed circuit board to provide movement of the second end of the first flex circuit. ,
A first surface configured to movably engage the surgical robot arm and a second surface configured to non-rotatably support the housing of the instrument drive unit, said. A surgical assembly comprising a carriage comprising a motor configured to electrically communicate with a first printed circuit board and provide rotation of the motor assembly.
The actuation of the motor of the carriage causes the motor assembly to rotate relative to the housing, and rotation of the motor assembly in the first direction reduces the diameter of the intermediate portion of the first flex circuit, the housing. 12. The surgical assembly according to claim 12, wherein rotation of the motor assembly in a second direction with respect to the motor assembly increases the diameter of the intermediate portion.
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