專利名稱：消毒手術轉接器的制作方法
技術領域：
0005本發(fā)明一般涉及手術機械人系統(tǒng)，且更具體地涉及覆蓋手術 機械人系統(tǒng)的部分的消毒帷簾的一次性消毒轉接器(disposable sterile adaptor )。
背景技術：
0006在機械人輔助或遙控機械人手術中，外科醫(yī)生通常在遠離病 人的位置(如跨過手術室，在與病人不同的房間或完全不同的建筑物內)操作主控制器來遠程控制手術器械在手術點的移動。主控制器通
常包括一個或多個手動輸入裝置，如操縱桿、外骨骼手套(exoskeletal glove)等，這些都連接到帶伺服馬達的手術器械上從而鉸接手術點的 器械。這些伺服馬達通常是機電裝置或手術操縱器(從裝置)的一部 分，該機電裝置或手術操縱器支撐并控制手術器械，這些手術器械直 接導入開放手術點或通過穿刺套管(trocar sleeve)伸入體腔，如病人 腹腔。在手術過程中，手術操縱器提供機械鉸接和對多種手術器械的 控制，所述手術器械如組織抓鉗、針驅動器(needle driver)、電外科灼 術探針等，每種器械為外科醫(yī)生執(zhí)行不同的功能，如持有或驅動針、 抓取血管或者切斷、燒灼或凝固(coagulate)組織。0007當然，通過遙控操縱執(zhí)行遙控機械人手術的這種新方法產(chǎn)生 了很多新的挑戰(zhàn)。 一個這樣的挑戰(zhàn)源自下述事實機電手術操縱器的 一部分將與手術器械直接接觸并鄰近手術點被定位。因此，手術操縱 器可能在手術過程中被污染且通常被丟棄或在手術之間要消毒。從成 本的角度看，優(yōu)選對裝置進行消毒。然而，機器人控制馬達所需的伺 服馬達、傳感器、編碼器、電聯(lián)接件通常不能用如蒸汽、加熱和加壓 或化學制品的傳統(tǒng)方法來消毒，因為系統(tǒng)構件會在消毒過程中被損傷 或破壞。
0008消毒帷簾已經(jīng)用于覆蓋手術操縱器并且還包括孔，轉接器(例 如腕部單元轉接器或套管轉接器)通過這些孔進入消毒區(qū)域。但是， 這不利地需要在每個過程后將轉接器拆下并消毒，并且也很可能通過 帷簾上的孔造成污染。
0009使用遙控機器人手術系統(tǒng)的另一個挑戰(zhàn)是，外科醫(yī)生通常在 手術過程中會使用大量不同的手術器械/工具。因為空間的約束及成本 限制了操縱器臂的數(shù)量，所以在手術中許多這些手術器械被多次從相 同的操縱器臂上拆裝。例如在腹腔鏡手術過程中，因為空間的約束以 及為了避免病人的不必要切口，所以在手術時一般限制進入病人腹內 的進入口的數(shù)量。因此，在手術時通常通過相同的穿刺套筒引入大量 不同的手術器械。同樣，在開放手術室中，在手術點周圍通常沒有足 夠的空間來放置多于一個或兩個的手術操縱器，所以外科醫(yī)生的助手 被迫要經(jīng)常從操縱器臂上移除器械并且把他們更換成其它的手術工 具。
0010因此，需要的是遠程控制在手術點的手術器械實施于病人的 改進的遙控機器人系統(tǒng)和方法。具體地，這些系統(tǒng)和方法應該被配置 成最小化消毒需求從而提高成本效率同時保護系統(tǒng)和手術病人。此外， 這些系統(tǒng)和方法應設計成在手術過程中最小化器械的更換時間和更換 難度。因此，高度需要用于機械人手術并具有改善的效率和成本率的 消毒轉接器和系統(tǒng)。

發(fā)明內容
0011本發(fā)明提供了與消毒帷簾一體的消毒轉接器，該消毒帷簾用
于覆蓋遙控機器人手術系統(tǒng)的部分以便保持在消毒手術區(qū)域和非消毒 機器人系統(tǒng)之間的消毒屏障同時還提供傳輸機械和電子的能量和信號
的接口 (interface)。
0012根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了覆蓋機器人手術系統(tǒng)的非 消毒部分的消毒帷簾，該消毒帷簾包括鄰近供執(zhí)行手術過程的消毒 區(qū)域的外部表面；形成接收機器人手術系統(tǒng)的非消毒部分的空腔的內 表面；以及在機器人手術系統(tǒng)的非消毒操縱器臂和消毒區(qū)域內的手術 器械間進行界分/連接(interfacing)的消毒轉接器。
0013根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，提供了在消毒區(qū)域內執(zhí)行手術過 程的機器人手術系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在非消毒區(qū)域內的操縱器臂；在消 毒區(qū)域內的手術器械；以及覆蓋操縱器臂從而將操縱器臂從消毒區(qū)域 隔開的消毒帷簾，該消毒帷簾包括連接在操縱器臂和手術器械間的消 毒轉接器。
0014根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，提供了將手術器械連接到機器 人手術系統(tǒng)的操縱器臂上的方法，該方法包括提供消毒帷簾，該消 毒帷簾包括鄰近執(zhí)行手術過程的消毒區(qū)域的外部表面、形成接收機器 人手術系統(tǒng)的非消毒部分的空腔的內表面以及連接在非消毒區(qū)域內的 操縱器臂和消毒區(qū)域內的手術器械間的消毒轉接器；將該消毒帷簾定 位在操縱器臂上；將轉接器與操縱器臂的接收部分連接；以及將轉接 器與手術器械耦連。
0015有利地，通過減小帷簾的尺寸同時使其有更好的裝配特性，
本發(fā)明改進了手術器械與操縱器臂的安裝和連接、消毒區(qū)域的穩(wěn)健性， 并且增加了對病人的可視性。通過提供一次性轉接器，可以使用更便 宜的材料從而降低成本，同時增加設備的牢固性和可靠性。
0016本發(fā)明的范圍是由權利要求限定的，權利要求并到本節(jié)中供 參考。通過考慮下面一個或多個實施例的詳細說明，本領域技術人員 可更完整地理解本發(fā)明實施例，并可認識到其中的其他優(yōu)點。下面簡 單說明附圖并參考附圖。


0017圖1是手術室示意圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的遙 控機器人手術系統(tǒng)和方法。
0018圖2是圖1中手術室的放大圖，其示出根據(jù)本發(fā)明連接到手 術臺的一對安裝接頭(mountingjoint)。
0019圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例被消毒帷簾部分覆蓋的機器 人手術操縱器的透視圖。
0020圖3B是圖3A中機器人手術操縱器的透視圖，其中無消毒帷 簾從而示出連接驅動組件和腕部單元及手術工具的多自由度臂。
0021圖4示出圖3A-3B中機器人手術操縱器，包括供察看手術點 的攝像機和內窺鏡。
0022圖5是圖3A-3B中機器人操縱器的局部視圖，其示出臂和腕 部單元之間的機械和電氣聯(lián)接器。
0023圖6是圖3A和圖3B中操縱器的前臂和載架(carriage)的部
分斷面圖。
0024圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的腕部單元的透視圖。0025圖8是機器人操縱器的一部分的側面剖視圖，其示出臂和驅 動組件。
0026圖9A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的消毒帷簾的透視圖，其完 全覆蓋了機器人手術操縱器并且在器械消毒轉接器上安裝有手術器 械。
0027圖9B是沒有消毒帷簾部分的圖9A中手術操縱器、已安裝的 手術器械以及一體的器械消毒轉接器的側視圖。
0028圖IOA是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，沒有手術器械和手術附 件的圖9A中消毒帷簾的透視圖。
0029圖IOB是沒有消毒帷簾的圖IOA中手術操縱器和附加夾具的 透視圖。
0030圖11A-11L是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有一體的器械消 毒轉接器的PSM帷簾的視圖。
0031圖12A、 12B和12C圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的ISA (器械消毒轉接器)相應的頂部透視圖、底部透視圖和截面圖。0032圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的ISA的電觸頭的放大 視圖。
0033圖14A和14B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的ISA盤相應 的放大頂部透視圖和放大底部透視圖。
0034圖15A和15B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的ISA的頂部 牽引板的頂部透視圖和底部透視圖。
0035圖16圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的操縱器的轉接器接收 部分的透視圖。
0036圖17A至17F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例ISA安裝/接合 到轉接器接收部分、手術器械安裝/接合ISA以及將手術器械從ISA上 拆下。
0037通過參考下面詳細描述可最佳地理解本發(fā)明的實施例及它們 的優(yōu)點。應該意識到，相似的標識號用來表示一個或多個圖中相似的 元件。也應該意識到，附圖不必按比例繪制。
具體實施例方式
0038本發(fā)明提供一種對病人執(zhí)行機器人輔助手術過程的多部件系 統(tǒng)和方法，具體地包括開放手術過程、如立體定位術的神經(jīng)外科手術 過程和如腹腔鏡術、關節(jié)內窺鏡術、胸腔鏡術等的內窺鏡手術過程。 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法作為遙控機器人手術系統(tǒng)的部分是特別有用的， 該遙控機器人手術系統(tǒng)允許外科醫(yī)生通過伺服機構從遠離病人的位置 操縱手術器械。為了這個目的，本發(fā)明的操縱器設備或從裝置通常由 運動等效主裝置(kinematically-equivaier.t master)驅動；從而形成具有
力反饋(force reflection)的遠程呈現(xiàn)系統(tǒng)。合適的主從系統(tǒng)的描述可 在1995年8月21日申請的美國專利申請No.08/517，053中找到，為了 所有目的其全部公開內容被并入本文以供參考。
0039參考附圖細節(jié)，其中相似的標識號指示相似的元件，遙控機 器人手術系統(tǒng)2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例被示出的。如圖1所示， 遙控機器人系統(tǒng)2通常包括安裝在手術臺O上或其附近的一個或多個 手術操縱器組件4，以及允許外科醫(yī)生S察看手術點并控制操縱器組件 4的控制組件6。系統(tǒng)2也包括一個或多個觀察器(viewing sc叩e)組 件19和多個手術器械組件20，這些手術器械組件20適于可移除地連 接到操縱器組件4上(如下面詳細討論)。遙控機器人系統(tǒng)2通常包括 至少兩個操縱器組件4并且優(yōu)選地三個操縱器組件4。操縱器組件4的 準確數(shù)目取決于手術過程和手術室內空間約束以及其他因素。如下面 所詳細討論的，組件4之一通常操作觀察器組件19 (如內窺鏡手術過 程)以便察看手術點，同時其他操縱器組件4操作手術器械20以便對 病人P執(zhí)行不同過程。
0040控制組件6可位于外科醫(yī)生的控制臺C上，控制臺C通常和 手術臺O位于同一房間內，以便外科醫(yī)生可對他/她的助手(們)A說 話并直接監(jiān)視手術過程。然而，應該理解外科醫(yī)生S可位于與病人P 不同的房間或完全不同的建筑物內?？刂平M件6通常包括支架8、向外 科醫(yī)生S顯示手術點的圖像的監(jiān)視器10，以及用于控制操縱器組件4 的一個或多個控制器12?？刂破?一個或多個)12可包括多種輸入設 備，如操縱桿、手套、觸發(fā)槍(trigger-gim)、手動操縱控制器、語音 識別設備等。優(yōu)選地，控制器12具有與相關的手術器械組件20相同 的自由度從而向外科醫(yī)生提供遠程呈現(xiàn)或者控制器12與器械20是一 體的感知，以便外科醫(yī)生有強烈的直接控制器械20的感覺。位置、力 和觸覺反饋傳感器(未示出)也可用在器械組件20上，從而在外科醫(yī) 生操作遙控機器人系統(tǒng)時，從手術器械反饋位置、力和觸覺至外科醫(yī) 生的雙手。 一種提供遠程呈現(xiàn)給操作人員的合適系統(tǒng)和方法在1995年 8月21日申請的美國專利申請No.08/517,053中描述，該專利申請先前
已并入本文以供參考。
0041監(jiān)視器10將適當?shù)剡B接到觀察器組件19上，以便手術點的
圖像被提供在外科醫(yī)生手附近的外科醫(yī)生控制臺C上。優(yōu)選地，監(jiān)視
器IO在顯示器18上顯示顛倒的圖像，顯示器18被定向以便外科醫(yī)生 感覺他或她在直接向下觀看手術點。為了該目的，手術器械20的圖像 看起來基本位于操作員手所處的位置，即使觀察點(即，內窺鏡或察 看攝像機)可能不在圖像的察看點。此外，實時圖像優(yōu)選地轉換為透 視圖，以便操作員可操縱末端受動器和手動控制，如同察看基本真實 呈現(xiàn)的工作空間。通過真實呈現(xiàn)，意味著圖像的呈現(xiàn)是模擬物理操縱 手術器械20的操作員觀察點的真實透視圖像。因此，控制器(未示出) 轉換手術器械20的坐標至被觀察位置，以便透視圖像是一個人能看到 攝像機或內窺鏡是否直接位于手術器械20后面的圖像。提供該虛擬圖 像的合適坐標轉換系統(tǒng)在1994年5月5日申請的美國專利申請 No.08/239,086，即現(xiàn)在的美國專利No.5，631,973中公開，為了所有目 的其全部公開內容被并入本文以供參考。
0042如圖1所示，伺服機構16被提供來傳遞控制器12的機械運 動至操縱器組件4。伺服機構16可獨立于操縱器組件4或與其一體。 伺服機構16通常將來自手術器械20的力和扭矩提供至手動操作控制 器12。此外，伺服機構16將包括安全監(jiān)視控制器(未示出)，該安全 監(jiān)視控制器可響應識別的條件(如對病人施加過度的力、操縱器組件4 的失控等)而凍結或至少約束所有機器人運動。伺服機構優(yōu)選地具有 3dB截止頻率為至少10hz的伺服帶寬以便系統(tǒng)可快速并準確地響應外 科醫(yī)生的快速手動運動。為了有效操作該系統(tǒng)，操縱器組件4具有相 對低的慣性，且驅動馬達170 (參看圖8)具有相對低傳動比的齒輪或 滑輪聯(lián)接件。任何合適的傳統(tǒng)或專用的伺服機構均可用來實施本發(fā)明， 其中它們的合力和合扭矩反饋特別優(yōu)選用于系統(tǒng)的遠程呈現(xiàn)操作。
0043參考圖7，每個手術器械組件20都包括腕部單元22和可移除 地連接到腕部單元22的手術工具24 (圖3A和3B)。如下面所詳細討 論的，每個腕部22通常包括細長軸56，該細長軸56具有近端蓋58和 可轉動連接到手術工具24的遠端腕部60。每個腕部單元22基本相同， 并且根據(jù)手術過程的要求，具有連接到其上的不同或同樣的手術工具 24?？商鎿Q地，腕部單元22可以具有專門腕部60，這些專門腕部60 被設計用于個別手術工具24，以便腕部單元22可與傳統(tǒng)工具24 —起
使用。如圖1所示，器械組件20通常組裝在工作臺T上或其他鄰近手 術臺o的合適支架上。根據(jù)本發(fā)明的一種方法(下面說明)，腕部單元 22和它們關聯(lián)的手術工具24可在手術過程中通過連接和分離腕部單元 軸56與操縱器組件4而被快速更換。
0044參考圖2，每個操縱器組件4優(yōu)選地通過安裝接頭30安裝在 手術臺O上。安裝接頭30為組件4提供多個自由度(優(yōu)選至少5個)， 并且他們包括制動器(未示出)從而組件4可以固定在相對病人的合 適位置和方向。接頭30安裝在托座(receptacle) 32上以便將接頭30 安裝到手術臺O上，并用于連接每個操縱器組件4至伺服機構16。此 外，托座32可連接接頭30至其他系統(tǒng)，如RF電源、吸灌
(suction-irrigation)系統(tǒng)等。托座32包括可滑動地沿手術臺O的外軌 36設置的安裝臂34。操縱器組件4也可以同其他機構被設置在手術臺 O上。例如，系統(tǒng)可包括支架系統(tǒng)(連接到手術室的天花板或墻壁上)， 該支架系統(tǒng)移動或支承一個或多個操縱器組件4在病人上方。
0045參考圖3-8，下面進一步詳細描述操縱器組件4。操縱器組件 4是三部件設備，其包括非消毒驅動和控制部件、可消毒末端受動器或 手術工具(即，手術器械組件20)，以及中間連接器部件。中間連接器 包括機械元件，這些機械元件用于連接手術工具24與驅動和控制部件， 并用于傳遞驅動部件的運動至手術工具24。如圖3B所示，驅動和控 制部件通常包括驅動組件40和連接到安裝托架(bracket) 44的多自由 度機器人臂42，其適于安裝到安裝接頭30 (圖2)上。優(yōu)選地，驅動 組件40和機器人臂42繞X軸可轉動地連接到托架44， X軸延伸通過 球形旋轉(spherical rotation) 45的遠中心(參看圖8，下面進一步詳 細討論)。操縱器組件4進一步包括固定到臂42的遠端48的前臂組件 46，以及腕部單元轉接件52，該腕部單元轉接件52連接到前臂組件 46上用以安裝腕部單元22和手術工具24至操縱器組件4。
0046對于內窺鏡手術過程，操縱器組件4另外包括套管轉接件64， 該套管轉接件64連接到前臂46下部用以安裝套管66至操縱器組件4。 可替換地，套管66可以是內置在前臂組件46內(即，不可移除)的 一體套管(未示出)。套管66可包括安裝到套管66內的環(huán)形軸承上的 力感測元件(未示出)，如應變儀或力感測電阻器。力感測軸承在手術
過程中支撐手術工具24，允許該工具通過軸承的中央孔軸向旋轉和移 動。此外，軸承傳遞手術工具24施加的橫向力至力感測元件，該力感 測元件連接到伺服機構16以傳遞這些力至一個(或多個)控制器12。 以該方式，可在無來自作用于套管66的力干擾下，如包圍手術切口的 組織或作用在操縱器組件4上重力和慣性力，檢測作用在手術工具24 上的力。這促進在機器人系統(tǒng)中使用操縱器組件4，因為外科醫(yī)生將直 接感測反作用于手術工具24上的力。
0047如圖3A所示，操縱器組件4進一步包括尺寸適于基本覆蓋整 個操縱器組件4的消毒帷簾70。帷簾70有一對孔72、 74，其尺寸被 制成并配置成使得腕部單元轉接件52和套管轉接件64可以延伸穿過 孔72、 74從而安裝腕部單元22和套管66至操縱器組件4。消毒帷簾 70包括一種材料，該材料被配置成有效地隔離開操縱器組件4與手術 點，以便組件4的大部分部件(即臂42、驅動組件40和前臂組件46) 不必在手術過程之前或之后消毒。
0048如圖3A所示，腕部單元轉接件52和套管轉接件64延伸通過 帷簾70的孔72、 74，以便前臂組件46和操縱器組件4的剩余部分在 手術過程中保持被遮蔽在病人之外。在一個實施例中，腕部單元轉接 件52和套管轉接件64被制造成可再用部件，這些部件將被消毒因為 它們都延伸入手術點的消毒區(qū)。腕部單元和套管轉接件52、 64可通過 常規(guī)方法消毒，即蒸汽、加熱和加壓、化學消毒等。再參考圖3B，腕 部單元轉接件52包括開口 80以接收腕部單元22的軸56。如下面的詳 細討論，軸56可被橫向推動通過開口 80并插配到轉接件52中，這樣 腕部單元轉接件52的非暴露部分保持消毒狀態(tài)(即保持在相對消毒區(qū) 的帷簾70的消毒側)。腕部單元轉接件52也可包括栓件(未示出)以 固定腕部單元22于其中。類似地，套管轉接件64包括開口 82以供插 配套管66在其中，以便轉接件64的未暴露部分在手術過程中保持消 毒狀態(tài)。
0049如圖4所示，腕部單元轉接件52也可被配置成接收觀察器100 以便觀察手術點。對于內窺鏡手術過程，觀察器ioo可以是傳統(tǒng)的內 窺鏡，其通常包括剛性、細長管子102，該管子102包括透鏡系統(tǒng)(未 示出)和在管子102近端的攝像機安裝座104。小型視頻攝像機106優(yōu)
選地固定到攝像機安裝座104并連接到視頻監(jiān)視器10以提供該過程的 視頻圖像。優(yōu)選地，觀察器100具有遠端(未示出)，其被配置成允許 相對管子102橫向或成角度觀察。觀察器也可具有可引導尖端，可通 過操縱在管子102近端的致動器而偏轉或旋轉該可引導尖端。這類觀 察器可從伊利諾伊州Deerfield的Baxter Healthcare公司或加利福尼亞 州Menlo Park的Origin Medsystems公司購買。
0050如圖4所示，觀察器100進一步包括觀察器轉接件110以連 接觀察器100至腕部單元轉接件52。觀察器轉接件110是可消毒的、 環(huán)氧乙炔(ETO)和可高壓加熱滅菌，且它包括多個運動饋通器(motion feed-through)(未示出)以將驅動組件40的運動傳遞至觀察器100。 在優(yōu)選構型中，運動包括傾斜(pitch)和搖擺(yaw)運動、繞Z軸的 旋轉和沿Z軸的移動。
0051現(xiàn)參考圖5和6，前臂組件46將在下面更詳細地說明。如圖 5所示，前臂組件46包括固定到臂42的殼體120和可滑動地連接到殼 體120的可移動載架122。載架122可滑動地安裝腕部單元轉接件52 至殼體120以便在Z方向上移動腕部單元轉接件52和腕部單元20。此 外，載架122限定大量開口 123以傳遞來自前臂組件46的運動和電信 號至腕部單元轉接件52。如圖6所示，多個可旋轉軸124安裝在殼體 120內以便通過開口 123將來自臂42的運動傳遞至腕部單元轉接件52 和腕部單元22。旋轉軸124優(yōu)選地為腕部單元22提供至少四個啟由度， 包括手術工具24繞腕部單元22的腕部60的搖擺和傾斜運動、腕部單 元22繞Z軸的旋轉和工具24的致動。如果需要，該系統(tǒng)也可被配置 成提供更多或更少的自由度。工具24的致動可包括多種運動，如張開 和關閉夾鉗(jaw)、抓鉗或剪刀，應用夾子或搭扣(staple)等。腕部 單元22和工具24在Z方向的運動通過一對載架纜線驅動器126被提 供，載架纜線驅動器126在前臂殼體120每端的可旋轉滑輪128、 129 之間延伸。纜線驅動器126用來在Z方向上相對前臂殼體120移動載 架122和腕部單元22。
0052如圖6所示，臂42的遠端48包括一個聯(lián)接組件130，該聯(lián)接 組件130具有多個運動饋通器132以將來自臂42的運動傳遞至前臂組 件46。此外，聯(lián)接組件130包括大量電連接器(未示出)以傳遞來自
臂42的電信號至腕部單元22。類似地，腕部單元轉接件52包括多個 運動饋通器(未示出)和多個電聯(lián)接件(未示出)以傳遞運動并發(fā)送 電信號至腕部單元22和從腕部單元22接收電信號(如在手術點和控 制器12之間發(fā)送和接收力及扭矩反饋信號)。聯(lián)接組件130和腕部單 元轉接件52的任一側的部件均具有有限的運動范圍。通常，這個運動 范圍是至少一個回轉(revolution),并且優(yōu)選地大于一個回轉。當前臂 組件46機械連接到聯(lián)接組件130且腕部單元轉接件52機械連接到前 臂46時，這些運動范圍彼此對齊。
0053下面參考圖7詳細說明腕部單元22。如圖所示，腕部單元22 包括空心軸56，其具有固定到其近端的蓋58和固定到其遠端的腕部 60。腕部60包括一個聯(lián)接件(未示出)以便可移除地連接多種手術工 具24至軸56。軸56可旋轉地連接到蓋58以便提供軸56和工具24繞 軸56的縱軸(即Z軸)的旋轉。蓋58容納傳遞腕部單元轉接件52的 運動至軸56內驅動纜線(未示出)的機構(未示出)。這些驅動纜線 適于連接到軸56內的驅動滑輪上從而繞腕部60轉動工具24，并啟動 工具24上的末端受動器140。腕部60也可由其他機構操作，如差動齒 輪、推桿等。
0054工具24可移除地連接到腕部單元22的腕部60。工具24將優(yōu) 選地包括末端受動器65 (圖3A和3B)，其具有觸覺傳感器陣列(未 示出)以提供觸覺反饋給外科醫(yī)生。工具24可包括多種鉸接工具，如 夾鉗、剪刀、抓鉗、持針器、微解剖器、搭扣安裝器、釘釘器、吸灌 工具、夾子安裝器，它們具有由線連接、偏心凸輪、推桿或其他機構 驅動的末端受動器。此外，工具24可包括非鉸接器械，如切割刀片、 探針、灌注器、導液管或吸孔(suction orifice)?？商鎿Q地，工具24可 包括電外科探針(dectrosurgical probe)來消融、切除、切割或凝固組 織。在后面的實施例中，腕部單元22將包括導電元件，例如連接到延 伸通過軸56到工具24的引線或桿的近端香蕉插頭。
0055下面參考圖4和8進一步詳細說明本發(fā)明的驅動和控制部件 的特定構型(即機器人臂42和驅動組件40)。如上所述，臂42和驅動 組件40可繞從安裝托架44延伸的一對插銷150被旋轉地連接。臂42 優(yōu)選地包括細長的基本剛性體152，該剛性體152具有連接到前臂組件
48的遠端48和轉動連接到驅動組件40和托架44以便繞傾斜軸和搖擺 軸或X軸和Y軸旋轉的近端154 (注意Y軸垂直于頁面并延伸通過點 45，參看圖8)。臂40可具有其他構型，如肘臂(elbowarm)(類似于 人手臂)、棱柱臂(prismatic arm)(可直向延伸)等。固定的搖擺馬達 156安裝在安裝托架44上以便繞X軸旋轉臂42和驅動組件40。驅動 組件40也包括傾斜馬達158，該傾斜馬達158被連接到臂42以便繞Y 軸旋轉臂。 一對基本剛性聯(lián)動元件160、 124從托架44延伸到機器人 臂42從而繞Y軸轉動地連接臂42至托架44。 一個聯(lián)動元件160被轉 動地連接到臂42，另一個聯(lián)動元件124被轉動地連接到平行于臂42延 伸的第三聯(lián)動元件164。優(yōu)選地，機器人臂42是溝槽形剛性元件，其 至少部分容納第三聯(lián)動元件164。聯(lián)動元件160、 124和164以及臂42 形成平行四邊形聯(lián)動裝置，其中這些構件以平行四邊形的形式連接到 一起，以便僅在構件形成的平面內相對運動。0056固定在臂42的遠端48的腕部單元22的Z軸與上述平行四邊 形聯(lián)動裝置的x軸交叉。腕部單元22具有繞圖8中標號45指示位置 的球形旋轉的遠中心。因此，腕部單元22的遠端可繞其自身軸或X和 Y軸旋轉，同時旋轉45的遠中心保持在同一位置。遠中心定位裝置更 完整的描述可在1995年7月20申請的美國專利申請No.08/504，301， 即現(xiàn)在的美國專利No.5，931,832中找到，該專利的全部內容并入本文 以供參考。應該注意，臂42和驅動組件40可與上面所述并在圖8中 示出的裝置以外的多種定位裝置一起使用，如立體定位器、固定萬向 節(jié)等。0057再參考圖8，驅動組件40進一步包括多個連接到臂42并隨其 旋轉的驅動馬達170。傾斜和搖擺馬達156、 158控制臂42 (和驅動馬 達170)繞X軸和Y軸的運動，且驅動馬達170控制腕部單元22和手 術工具24的運動。優(yōu)選地，至少五個驅動馬達170連接到臂42以便 為腕部單元22提供至少五個自由度。驅動馬達170優(yōu)選地包括響應伺 服機構16的編碼器(未示出)以及傳輸力和扭矩反饋至外科醫(yī)生S的 力傳感器(未示出)。如上所述，五個自由度優(yōu)選地包括載架122和腕 部單元22在Z方向的運動、腕部單元22繞Z軸的旋轉、手術工具24 繞腕部60的傾斜和搖擺運動，以及工具24的致動。0058如圖所示，纜線172從每個馬達170延伸出環(huán)繞馬達驅動滑 輪174、臂42內的惰輪176并沿著相對大的罐式絞盤機(pot capstan) 178，從而最小化摩擦扭矩對纜線172的影響。每個纜線172延伸繞過 臂42遠端48的另一個惰輪180，繞過聯(lián)接件驅動滑輪182并返回到馬 達170。纜線172優(yōu)選地張緊并錨定在馬達驅動滑輪174和聯(lián)接件驅動 滑輪182上。如圖8所示，聯(lián)接件驅動滑輪182經(jīng)多條纜線186連接 至聯(lián)接組件130內多個較小的滑輪184，以便傳遞馬達170的運動至腕 部單元轉接件52。
0059下面參考圖1-8說明根據(jù)本發(fā)明對病人執(zhí)行手術過程的一種方 法。如圖2所示，安裝接頭30固定到托座32上，托座32通過沿軌道 36的滑動安裝臂34被固定到手術臺O。然后，每個操縱器組件4固定 到它的相應的安裝接頭30上并鉸接到相對病人P的適當位置和方向。 然后托座32連接到伺服機構16和手術過程中可能需要的其他系統(tǒng)， 如RF電源、吸/灌系統(tǒng)等。在病人已經(jīng)麻醉前、麻醉過程中或麻醉后， 消毒帷簾70設置在操縱器組件4上(圖3A)。為了準備手術過程，操 縱器組件4可在以帷簾70覆蓋它們之前被化學清洗或不被化學清洗。 腕部單元轉接件52、套管轉接件64和觀察器轉接件110被咬合到操縱 器組件4的前臂組件46上(參看圖3B和5)。當然，觀察器轉接件110 和腕部單元轉接件52的數(shù)目和相對位置取決于具體手術過程(如，對 于開放手術過程可能不要求套管轉接件64)。
0060在手術過程中，通過橫向推動每個相應的腕部單元軸56穿過 腕部單元轉接件52的開口 80，手術器械組件20被連接到它們相應的 操縱器組件4。每個腕部單元22將具有適當?shù)淖R別裝置(未示出)從 而快速并容易地指示連接到腕部單元22的工具24的類型。當外科醫(yī) 生希望改變手術工具24時，他或她操縱一個(或多個)控制器12以 便載架122移到沿前臂組件46移動的頂部或近端位置(參考圖3B)。 在該位置，手術工具24在套管66內，或在幵放手術過程中，手術工 具24從手術點移開。然后一名(或多名)助手A向上拉動腕部蓋58 從而釋放栓件(未示出)，因而允許腕部單元22進一步向上滑動并滑 出套管66。然后一名(或多名)助手A可橫向拉動腕部單元22從而 與腕部單元轉接件52分開。當腕部單元22不再與轉接件52連接時，
控制機構認為該系統(tǒng)處于"工具更換模式"，且如果外科醫(yī)生沒有移動載架122至近端位置則控制機構將其驅動至近端位置。0061為了連接另一個手術器械組件20至操縱器組件4， 一名(或 多名)助手A從工作臺T抓取另一個組件20，橫向推動腕部單元軸56 至腕部單元轉接件52的開口 80中，然后向下移動腕部單元22以便手 術工具24駐留在套管66中(參考圖1和圖3B)。腕部單元22的這個 向下運動自動匹配電聯(lián)接件以及腕部蓋58和腕部單元轉接件52內的 運動饋通器(未示出)。系統(tǒng)可包括控制機構，其被配置成鎖定載架122 在頂部或近端位置處移動，例如通過啟動制動器(未示出)，直到聯(lián)接 件匹配且腕部單元22不再向下移動。此刻，外科醫(yī)生S可繼續(xù)手術過 程。0062本發(fā)明的系統(tǒng)和方法優(yōu)選地包括計算腕部單元22與腕部單元 轉接件52分離和連接次數(shù)的機構。以該方式，制造商可限制腕部單元 22被使用的次數(shù)。在特定構型中，集成電路芯片(未示出)裝在腕部 蓋58內。電路芯片計算腕部單元22連接到腕部單元轉接件52的次數(shù)， 如20次，并在外科醫(yī)生控制臺C上顯示警告。然后控制系統(tǒng)通過減小 其傳遞的負載或增加明顯的后沖或空轉(backlash)來降低系統(tǒng)的性能。
0063現(xiàn)參考圖9A-9B和IOA-IOB，示出了根據(jù)另一實施例的機器 人手術系統(tǒng)200，其包括由消毒帷簾270完全覆蓋的機械人手術操縱器 204。本發(fā)明提供與消毒帷簾一體的消毒轉接器，該消毒帷簾用于覆蓋 遙控機器人手術系統(tǒng)的若干部分，以便在消毒手術區(qū)和非消毒機器人 系統(tǒng)之間保持一個消毒屏障同時還提供在手術器械和機器人系統(tǒng)之間 傳遞機械和電子能量及信號的接口。有利地，本發(fā)明允許用戶多次且 方便地安裝并移除系統(tǒng)上的手術器械同時保持在消毒手術器械和非消 毒機器人系統(tǒng)之間的消毒屏障。0064圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例安裝在與消毒帷簾270 一體的器械消毒轉接器(ISA) 300上的手術器械250。 ISA300依次可 操作地被連接到操縱器204的轉接器接收部分500 (例如，在前臂246 上)。圖9B是沒有消毒帷簾部分(除去所示的ISA300)的圖9A的機 器人手術操縱器的側視圖，從而示出連接驅動組件與ISA300的多自由 度臂、可操作連接的手術工具或器械250、手術副夾具264以及可操作 連接的手術附件266。圖10A和10B示出了沒有手術器械250和手術 附件266的ISA 300 (與消毒帷簾270 —體)和副夾具264，圖10B中 沒有消毒帷簾270。在一個實施例中，ISA 300可以通過薄膜膠粘材料 被永久地固定在消毒帷簾上，使用膠粘薄膜將其脈沖加熱密封和/或固 定在消毒帷簾上。
0065系統(tǒng)200和上面圖l-8中圖示并描述的系統(tǒng)相似，只不過轉接 器(例如，腕部轉接器或套管轉接器)不延伸經(jīng)過帷簾270的孔來接 合消毒區(qū)域內的手術器械。代替地，ISA300與消毒帷簾270—體，并 且帷簾270的一部分有效地將副夾具264與手術消毒區(qū)域隔離以便在 手術中操縱器204基本被帷簾270完全覆蓋。在一個實施例中，帷簾 是完全一次性的。有利地，在手術過程前或后，不需要消毒或替換ISA 300和副夾具264，因此節(jié)約了成本，并且因為基本被消毒帷簾完全覆 蓋，所以系統(tǒng)200更好地與消毒區(qū)域隔離，從而允許了系統(tǒng)器械更好 的隔離以及對病人更好的保護。
0066包括上述驅動組件40、臂42、前臂組件46、腕部轉接器52、 腕部22和工具24 (具有相同或相似的功能)的相同或相似的操縱器組 件4可以被用于系統(tǒng)200并且與ISA 300和副夾具264 —同使用，這里 省略了對于相同或相似零件的重復描述。然而，圖9A-9B和10A-10B 圖示了不同的驅動組件240、臂242、前臂組件246和接口 252來驅動 帶軸256和末端受動器265的工具224。例如美國專利6,331,181、 6,491,701和6,770,081描述了驅動組件240、臂242、前臂246和其它 可適用零件的實施例，為了所有目的其全部內容(包括其中作為參考 涉及的公開內容)被并入本文作為參考。
0067例如在美國專利6,331,181、 6,491,701和6,770,081中也描述 了可適用手術器械250、接口 252、轉接器、工具或附件的實施例，為 了所有目的其全部公開(包括其中作為參考涉及的公開內容)被并入 本文作為參考。應該注意到，根據(jù)本發(fā)明，不同手術器械可被使用， 包括但不限于具有末端受動器的鉸接工具以及非鉸接工具，這些鉸接 工具如夾鉗、剪刀、抓鉗、持針器、微解剖器、搭扣安裝器、釘釘器、 吸灌工具和夾子安裝器等，這些非鉸接工具如切割刀片、烙術探針、 灌注器、導液管和吸孔等。這些手術器械可從加利福尼亞的Sunnyvale
的Intuitive Surgical公司購買。
0068現(xiàn)在參考圖11A-11M,其示出病人側操縱器(patient side manipulator, PSM)帷簾包400，該PSM帷簾包400包括PSM帷簾404， 該PSM帷簾404是消毒帷簾70的一部分(己參考圖3A在上面說明)。 PSM帷簾404可以是與消毒帷簾70的連接的或斷開的部件。圖11A 示出PSM帷簾包400，該PSM帷簾包400包括PSM帷簾袋402，且 PSM帷簾404折疊在PSM帷簾袋402中。PSM帷簾被設計成在非消 毒PSM臂和手術過程中消毒區(qū)之間建立消毒屏障。PSM帷簾404包括 永久地固定在帷簾上的一體器械消毒轉接件406 (instrument sterile adaptor, ISA),其中完整組件包括用來嚙合手術工具的ISA。有利地， PSM帷簾的各種特征有助于覆蓋和安裝過程。
0069圖11B示出從袋402中移除的PSM帷簾404。圖11C示出永 久安裝在靠近PSM帷簾404閉合端的PSM帷簾404上的ISA406的例 子。圖11D示出開口條408和折疊襟翼410，其中開口條408限定折 疊PSM帷簾中的主孔。圖11E示出打開的襟翼410，圖11F示出完全 打開的PSM帷簾404。 PSM帷簾404被打包以便折疊的帷簾最初可設 置在PSM臂上，且然后通過首先將前舌狀件設置在PSM臂的托架上， 接著擺動消毒轉接件的另一端直到其嚙合PSM臂上的栓件，從而永久 安裝的ISA406被固定到PSM臂上。通過使用開口條408， PSM帷簾 404保持在其初始位置，這些開口條408允許在以必須的力拉動時通過 撕扯而控制打開帷簾。通過將手放置在一體翻邊412中(圖11G)并 沿PSM臂拉動帷簾，用戶可以沿PSM臂的長度拉動帷簾。
0070圖11G1和圖11G2示出在PSM帷簾404開口端的一體翻邊 412，翻邊412的邊緣包括藍帶411。在沿PSM臂拉動PSM帷簾時，
消毒擦洗護士可能將他或她的手伸入翻邊，并通過使用該翻邊，用戶 可確保在沿PSM臂工作時他們的手不接觸非消毒物品。藍帶411作為 帷簾上指示消毒和非消毒端的物理標記。通過該標記非消毒人員可在 輔助消毒擦洗護士時知道拉動非消毒側。
0071圖11H示出帷簾上的綁帶414，這些綁帶414用來幫助控制 帷簾并減小帷簾視覺尺寸(即，減小展開的帷簾占據(jù)的體積或空間)。 一個綁帶靠近套管安裝區(qū)，另一個綁帶靠近PSM臂的"鏈節(jié)3"，還有
一個綁帶沿"裝配臂"(如圖4和5的臂件42)， PSM臂安裝在該裝配 臂上。
0072圖11I示出沿插入軸的條416和套管安裝袋418?？刹捎玫奶?管安裝袋在2005年9月30申請的共同未決的美國專利申請—(代理 人案號M-15932 US)中公開，其內容先前并入本文以供參考。若干條 416是在插入軸區(qū)中帷簾上的可延展條。這些條416固定到消毒轉接件 和套管安裝區(qū)之間的帷簾上。 一旦帷簾安裝在PSM臂上，用戶可改變 可延展條416的形狀從而幫助將過多的帷簾材料折起來。通過能夠將 過多的帷簾材料折起來并固定，帷簾可接近匹配PSM臂的形狀。有利 地，這減小系統(tǒng)的視覺尺寸并使得外科醫(yī)生或其他用戶(們)能夠更 好的觀察病人及其周圍環(huán)境。條416也是可充分延展從而能夠展開使 得系統(tǒng)可以實現(xiàn)最大范圍的運動而無需撕開帷簾。
0073圖11J示出在條416被用戶彎回之前，PSM臂417的一部分 上的PSM帷簾404和在適當位置的消毒轉接件406。圖11K示出條416， 此時條416已被用戶彎回，以便PSM帷簾404更接近地匹配PSM臂 的形狀，從而減小系統(tǒng)的尺寸。圖11L示出條416的另一個視圖，這 些條416足夠柔軟從而可張開供最大范圍的運動，并可由用戶在手術 過程中按照需要再塑形。
0074.上述帷簾400優(yōu)選地包括足夠剛性和強度的材料，從而允許 適當?shù)卦O置在PSM臂上并且抗撕扯，即使是在不同方向內施加周期載 荷的情況下，但是優(yōu)選地不包括足夠柔性以致允許隨操縱器臂的活動 部件移動的材料。帷簾400可包括多種耐用材料，且在一個例子中包 括聚乙烯、聚亞安酯、聚碳酸酯或它們的混合物。在一個實施例中， 帷簾400可以真空形成為單個帷簾的一部分或分開的帷簾，這些分開 的帷簾可由粘合劑、加熱、RF焊接或其他方法被固定到主消毒帷簾70 上。在另一個實施例中，帷簾400可用作斷開的帷簾(但可能彼此靠 近或交疊)從而覆蓋手術機器人系統(tǒng)的不同部分。
0075ISA 300、轉接器接收部分500以及在ISA 300和轉接器接收 部分500之間和在手術器械250和ISA 300之間的安裝/嚙合將在下面 更詳細地描述。
0076參考圖12A、 12B和12C，分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施
例的ISA300的頂部透視圖、底部透視圖和截面圖。ISA300包括殼體 302、盤304、頂部牽引板306、殼體302的器械止動件308、殼體302 的軌道件301、觸頭310和底部牽引板312。頂部牽引板306和底部牽 引板312形成了相對殼體302移動的牽引板組件313。盤304卡位在牽 引板組件313的內部并且相對該組件移動。
0077圖13圖示了在一個實施例中被夾物模制在殼體內的觸頭310 的局部放大圖。
0078圖14A和14B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的盤304相應 的頂部放大透視圖和底部放大透視圖，其包括在盤304的底座上的齒 314、在盤304體內用于接收手術器械250的銷253的孔316 (如圖 17D-17E)、在盤304底部用于接收彈簧加載輸入端504的銷505的孔 317 (如圖16)以及將盤304移出死區(qū)的突舌315。在這個實施例中， ISA300包括四個盤304，其中每個盤304包括四個齒314和兩個孔316。 在一個實施例中，四個齒314以90度分開。應該注意到，在其它實施 例中，更多或更少的盤、齒和槽是可能的，但是必須可操作地將轉接 器接收部分連接到操縱器和手術器械上。
0079圖15A和15B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的頂部牽引板 306的頂部和底部透視圖。頂部牽引板306包括嚙合牽引板和牽引板組 件的桿318以及配合盤304的齒314的齒319，其取決于相對位置。如 所示，頂部牽引板306包括用于四個盤304的四個孔洞307。
0080圖16圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的操縱器204 (例如 PSM)的轉接器接收部分500的透視圖。轉接器接收部分500包括用 以隔絕電觸頭510的套罩502、有銷505的彈簧加載輸入端504、彈簧 鎖銷506和將ISA300保持在適當位置的托架508。在這個實施例中， 轉接器接收部分500包括四個彈簧加載輸入端504和四個彈簧鎖銷 506，其中每個彈簧加載輸入端具有兩個銷505。
0081現(xiàn)在參考圖17A至17F，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的 ISA 300與轉接器接收部分500的安裝/嚙合、手術器械250與ISA 300 的安裝/嚙合以及手術器械250從ISA300上的移除。
0082圖17A圖示了安裝并嚙合在操縱器204的轉接器接收部分500 上的ISA 300。 ISA觸頭310被連接到操縱器觸頭510上，盤304與彈
簧加載輸入端504嚙合，底部牽引板312與彈簧鎖銷506嚙合，而器 械定位件308配合托架508。當將器械安裝到ISA上時，如果用戶錯過 了軌道301，則器械止動件308使得器械停止(為了病人的安全)。當 安裝時，在頂部牽引板306上的桿318使器械完全停止。在安裝前， 彈簧加載輸入端504和彈簧鎖銷506在他們的完全伸長位置，并且ISA 的盤304可自由旋轉到牽引板組件內的任意位置。在一個實施例中， 為了將ISA 300安裝到轉接器接收部分500上，用戶將ISA殼體的前 部放入托架內，并且向下回轉其后端，因此嚙合栓件5U。
0083在這個已安裝但預嚙合的位置，盤304被彈簧加載輸入端504 向上壓向頂部牽引板306，而牽引板組件313被彈簧加載輸入端504和 彈簧鎖銷506向上壓。在每個盤的位置(牽引板306的孔洞307)，在 牽引板306上有一個齒319來嚙合盤304的齒314。齒的構造有多種功 能，其中一個功能是將盤304推出"死區(qū)"，該死區(qū)是個有角度的定向， 此時盤304底部內的孔317處在不能和彈簧加載輸入端504的銷505 配合的位置，因為其不能在整個360度內旋轉。齒構造的另一個功能 是在消毒轉接器接合序列期間防止盤304旋轉超過90度。
0084在接合序列期間，當彈簧加載輸入端504被激活從而經(jīng)過銷 505和盤304的底部表面之間的摩擦和與突舌315的接觸來傳遞盤304 的運動時，盤齒314嚙合牽引板齒319。當彈簧加載輸入端504相對盤 304旋轉時，四個齒314的存在阻止了盤304的這個旋轉運動，并且銷 505可以與盤304的孔317對齊。當盤304底部上的孔317對齊彈簧加 載輸入端504的銷505時，盤304落在彈簧加載輸入端504上。在這 點上，當盤304下落時頂部牽引板306的齒319除去了盤304的齒314， 因此允許盤304相對于牽引板306自由旋轉過360度。當盤304嚙合 在彈簧加載輸入端504上時，ISA 300嚙合轉接器接收部分500。
0085在一個實施例中，接合序列發(fā)生在ISA 300安裝到轉接器接收 部分500上之后的幾毫秒內。當ISA300被向下回轉到其位置時，電觸 頭310接合電觸頭510 (例如，銷)，以便在操縱器204上的兩個最初 開路被閉合，這激活了ISA接合序列。應該注意到，在殼體302內的 插物模制觸頭310可以有多個電路徑(通路)來接合轉接器接收部分 500上的觸頭并且也用于通過器械電觸頭255與手術器械250連通(圖
17C)。
0086圖17B示出了部分安裝的手術器械250，圖17C示出了完全 安裝并且接合ISA300的手術器械250。最初，當用戶將手術器械250 安裝在ISA300上時，當頂部牽引板306被器械250壓向下接合中心桿 318時牽引板組件313被向下推向轉接器接收部分500。在器械250和 ISA300電接合之前，桿318上的斜面接合器械250底部的斜面，并且 當兩個斜面對齊時由于彈簧加載輸入端和彈簧鎖銷的彈簧力，器械被 拉入其固有位置。當器械被拉入其固有位置時，牽引板組件313開始 上升進入手術器械，并且以基本相同的運動，器械250的電觸頭255 開始和ISA 300的電觸頭310接觸。當器械250被安裝在ISA 300上時， 頂部牽引板306壓向器械的底部，并且桿318在器械殼體內的空隙槽 內。在器械接合之前，因為器械上的輸入端沒有接合盤304頂部的孔 316，所以盤304和彈簧加載輸入端504被壓離器械。
0087圖17D和17E圖示了盤304和器械250的接合序列。圖17D 中，盤304沒有接合器械250直到盤304旋轉到與器械盤251對齊， 其最初在一個任意位置。如前面關于ISA 300和轉接器接收部分500 間的接合序列所提及的，當器械的電觸頭接合ISA 300的電觸頭時，ISA 上的常開電路被閉合，這就激活器械的接合序列。彈簧加載輸入端504 和盤304與組件一起旋轉直到盤304的孔316接合器械盤215的銷253 。 當孔和銷對齊時，盤304和彈簧加載輸入端504可以向上運動。圖17E 示出了器械盤251，其具有接合ISA盤304的孔316的銷253。在這點 上，器械250被認為與ISA300接合。應該注意到，ISA300上的其它 觸頭可以在手術系統(tǒng)和器械RTI板之間傳遞電信號。
0088當器械被完全安裝時，其被沿其殼體三點支撐在合適位置。 其中兩個點沿器械的側面在軌道軌道件301上，第三個點沿器械的前 部中心在中心限制突舌309上。有利地，通過將器械限制在三個位置，
器械不會被過多約束并且安裝和移除變得簡單。0089圖17F示出了器械250 (未示出)從ISA300上的移除。當用 戶希望移除器械時，擠壓任一側的杠桿，并且器械從ISA中被拉出。 器械上的杠桿作用于頂部牽引板的中心桿318，其依次將牽引板向下推 離器械。當牽引板遠離后，盤304脫離器械的銷從而移除器械。
0090有利地，通過減小帷簾的尺寸同時使其有更好的裝配特性， 本發(fā)明的帷簾提供了手術器械和操縱器臂之間改進的安裝和連接、消 毒區(qū)域的改進的穩(wěn)健性，并且增加了對病人的可視性。
0091上述實施例說明但不限制本發(fā)明。也可以理解的是，根據(jù)本 發(fā)明的原理，可以有多種修改和變化。例如，銷、槽、盤和齒的數(shù)量 可以改變，但必須考慮ISA、操縱器臂和手術器械之間的可操作連接。 因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種覆蓋機器人手術系統(tǒng)的非消毒部分的消毒帷簾，所述消毒帷簾包括外表面，該外表面鄰近執(zhí)行手術過程的消毒區(qū)域；內表面，該內表面形成用于接收所述機器人手術系統(tǒng)的所述非消毒部分的空腔；以及消毒轉接器，其用于連接所述機器人手術系統(tǒng)的非消毒操縱器臂和所述消毒區(qū)域內的手術器械。
2. 如權利要求1所述的消毒帷簾，其中所述帷簾由從包含聚乙烯、 聚亞安酯和聚碳酸酯的組中選擇的材料形成。
3. 如權利要求1所述的消毒帷簾，其中所述帷簾是更大帷簾的真 空形成部分或獨立模制的部分。
4. 如權利要求1所述的消毒帷簾，其中所述手術器械選自由帶末 端受動器的鉸接工具和非鉸接工具組成的組，所述鉸接工具如夾鉗、剪 刀、抓鉗、持針器、微解剖器、搭扣安裝器、釘釘器、吸灌工具和夾子 安裝器，所述非鉸接工具如切割刀片、烙術探針、灌注器、導液管和吸 孔。
5. 如權利要求1所述的消毒帷簾，其中所述消毒轉接器包括電觸 頭，所述電觸頭用于接合所述操縱器臂上的電觸頭以及所述手術器械上 的電觸頭。
6. 如權利要求5所述的消毒帷簾，其中所述所述消毒帷簾的所述 電觸頭是插物模制在所述消毒帷簾的殼體內的。
7. 如權利要求1所述的消毒帷簾，其中所述消毒轉接器包括帶孔 洞和齒的盤，該盤用于嚙合所述操縱器臂和所述消毒器械。
8. 如權利要求1所述的消毒帷簾，其中所述操縱器臂包括轉接器 接收部分，該轉接器接收部分具有用于接合所述轉接器的彈簧加載輸入一iu順。
9. 一種在消毒區(qū)域內執(zhí)行過程的機器人手術系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括在非消毒區(qū)域內的操縱器臂； 在所述消毒區(qū)域內的手術器械；和消毒帷簾，其覆蓋所述操縱器臂從而將所述操縱器臂與所述消毒區(qū) 域隔離開，所述消毒帷簾包括一個用于在所述操縱器臂和所述手術器械 間連接的消毒轉接器。
10. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述操縱器臂是病人側操縱器 臂或內窺鏡攝像機操縱器臂。
11. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述帷簾由從包含聚乙烯、聚 亞安酯和聚碳酸酯的組中選擇的材料形成。
12. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述手術器械選自由帶末端受 動器的鉸接工具和非鉸接工具組成的組，所述鉸接工具如夾鉗、剪刀、 抓鉗、持針器、微解剖器、搭扣安裝器、釘釘器、吸灌工具和夾子安裝 器，所述非鉸接工具如切割刀片、烙術探針、灌注器、導液管和吸孔。
13. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述消毒轉接器包括電觸頭，該電觸頭用于接合所述操縱器臂上的電觸頭以及所述手術器械上的電觸 頭。
14. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述所述消毒帷簾的所述電 觸頭是插物模制在所述消毒帷簾的殼體內的。
15. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述消毒轉接器包括帶孔洞和 齒的盤，該盤用于嚙合所述操縱器臂和所述消毒器械。
16. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述操縱器臂包括轉接器接收 部分，該轉接器接收部分具有用于接合所述轉接器的彈簧加載輸入端。
17. —種將手術器械連接到機器人手術系統(tǒng)的操縱器臂上的方法， 該方法包括提供消毒帷簾，該消毒帷簾包括外表面，該外表面鄰近執(zhí)行手術過程的消毒區(qū)域； 內表面，該內表面形成用于接收所述機器人手術系統(tǒng)的非消毒部 分的空腔；以及消毒轉接器，其用于連接所述非消毒區(qū)域中的操縱器臂和所述消 毒區(qū)域內的手術器械； 將所述消毒帷簾放置在所述操縱器臂上； 連接所述轉接器與所述操縱器臂的接收部分；以及 連接所述轉接器與所述手術器械。
18. 如權利要求17所述的方法，其中所述手術器械選自由帶末端 受動器的鉸接工具和非鉸接工具組成的組，所述鉸接工具如夾鉗、剪刀、 抓鉗、持針器、微解剖器、搭扣安裝器、釘釘器、吸灌工具和夾子安裝 器，所述非鉸接工具如切割刀片、烙術探針、灌注器、導液管和吸孔。
19. 如權利要求17所述的方法，其中連接所述轉接器與所述操縱 器臂的接收部分包括將所述轉接器安裝在所述操縱器臂的所述接收部分 之上并且將所述轉接器的盤與所述操縱器臂的所述接收部分的彈簧加載 輸入端接合。
20. 如權利要求17所述的方法，其中連接所述轉接器與所述手術 器械包括將所述器械安裝在所述轉接器上并且將所述轉接器的盤與所述 器械的銷接合。
21. 如權利要求17所述的方法，進一步包括用所述消毒帷簾完全 覆蓋所述操縱器臂。
全文摘要
具有一體的消毒轉接器的消毒帷簾、遙控機器人手術系統(tǒng)及其使用方法被提供用于覆蓋遙控機器人手術系統(tǒng)的部分，以便在消毒手術區(qū)和非消毒機器人系統(tǒng)之間保持一個消毒屏障同時還提供一個接口來傳遞機械和電子能量及信號。
文檔編號A61B17/00GK101340848SQ200680047788
公開日2009年1月7日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權日2005年12月20日
發(fā)明者B·舍納, J·奧爾班, M·普林德維爾, R·德文根佐, S·C·安德森, T·庫珀, W·伯班克 申請人:直觀外科手術公司