可变器械预加载机构控制器制造技术

外科手术系统(200)包括对侧隙敏感的外科手术器械(260)，所述侧隙将不利地影响受控制的扭矩和位置到外科手术器械的传送。外科手术器械(260)经由机械接口耦合到外科手术器械操纵器组件(240)中的马达。机械接口和外科手术器械操纵器组件(240)的组合具有低侧隙，例如，小于0.7度。在外科手术器械操纵器组件(240)中控制所述侧隙。从外科手术器械操纵器组件中的驱动输出盘(545)到外科手术器械的从动盘(964)，机械接口具有用于在外科手术中使用的扭矩水平的零侧隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求以下专利申请的优先权和权益：美国专利申请No.61/866,115(ThomasG.Cooper等于2013年8月15日提交的公开为“预加载外科手术器械接口(PreloadedSurgicalInstrumentInterface)”)；美国专利申请No.61/866,117(ToddR.Solomon等于2013年8月15日提交的公开为“可变器械预加载机构控制器(VariableInstrumentPreloadedMechanismController)”)；美国专利申请No.61/866,118(ThomasG.Cooper等于2013年8月15日提交的公开为“通向器械无菌适配器的致动器接口(ActuatorInterfacetoInstrumentSterileAdapter)”)；美国专利申请No.61/866,120(ThomasG.Cooper等于2013年8月15日提交的公开为“器械无菌适配器驱动特征(InstrumentSterileAdapterDriveFeatures)”)；美国专利申请No.61/866,124(RobertE.Holop等于2013年8月15日提交的公开为“器械无菌适配器驱动接口(InstrumentSterileAdapterDriveInterface)”)；和美国专利申请No.61/866,125(ThomasG.Cooper等于2013年8月15日提交的公开为“机器人器械从动元件(RoboticInstrumentDrivenElement)”)，上述申请中的每个以参考的方式全部并入此处。
本专利技术一般涉及外科手术器械和系统，且更特别地，涉及带有低侧隙驱动系统的外科手术器械。
技术介绍
诸如用于微创医疗程序的机器人控制的系统能够包括大且复杂的装备以精确地控制并驱动相对小的工具或器械。(如本文所用的术语“机器人”或“机器人地”等等包括远程操作或远程操作机器人方面。)图1A示出已知的机器人控制的系统100的示例。系统100可为，例如，从直观外科手术公司商购的(达芬奇)外科手术系统的部分，该系统100包括具有多个臂130的患者侧推车110。每个臂130具有对接口140，该对接口140一般包括带有机械接口的驱动系统以用于安装并为器械150的操作提供机械功率。臂130能够在医疗程序过程中用于移动并安置用于该程序的各个医疗器械150。图1B示出已知的器械150的底部视图。器械150一般包括传送或后端机构152、从后端机构152延伸的主管154以及主管154的远端处的功能尖端156。尖端156一般包括医疗工具，诸如能够在医疗程序期间使用的解剖刀、剪刀、镊子或烧灼器械。驱动缆线或肌腱155连接到尖端156并穿过主管154延伸到后端机构152。后端机构152通常在器械150的驱动肌腱和驱动系统140的机械接口的机动化轴线之间提供机械耦合。具体地，齿轮或盘153具有诸如突出部或孔的特征，其位置、尺寸和形状被设定为接合驱动系统140的机械接口上的互补特征。在典型的器械中，盘153的旋转拉动各个肌腱155并致动尖端156中相应的机械链。系统100因此能够控制如安置、定向并操作尖端156所需的驱动肌腱155的移动和拉紧。已知的外科手术系统的进一步的细节例如在2001年8月13日Tierney等提交的题为“外科手术机器人工具、数据架构及用途(SurgicalRoboticTools，DataArchitecture，andUse)”的美国专利No.7,048,745中进行描述，所述专利在此以参考的方式全部并入。系统100的器械150能够通过移除驱动系统140中的一个器械150且然后安装另一器械150以替代移除的器械而相互交换。安装过程一般要求盘153上的特征适当地接合驱动系统140的互补特征。然而，在安装前，患者侧推车110一般不知道器械150上的盘153的取向。进一步地，由于难以对医疗程序之间的复杂装备进行清洁和消毒，因此用于医疗程序的装备，诸如患者侧推车110，常用无菌障碍物(例如，塑料片材盖布)盖上。该无菌障碍物能够包括无菌适配器，其置于对接口140和器械后端152之间。例如，见美国专利No.7,048,745和Anderson等于2006年3月31日提交的题为“无菌外科手术适配器(SterileSurgicalAdaptor)”的美国专利No.7,699,855，描述一些示例性无菌障碍物和适配器系统，所述专利申请在此以参考的方式全部并入。用于器械150的典型的安装过程涉及可能与介入性无菌适配器一起安装后端机构152，不考虑驱动系统140上的盘153的取向。驱动系统140中的驱动马达然后可在安装程序期间来回旋转多次以确保互补特征彼此符合并彼此牢固地接合以用于新安装的器械150的操作。在安置过程期间的某一时刻，驱动马达牢固地接合以旋转各个盘153。然而，正安装的器械150有时可在安装程序期间以不可预测的方式移动，因为驱动马达在不同的且不可预测的时间处正向接合器械150的各个盘153。对于特定应用，这种不可预测的运动是不可接受的。一般而言，器械150周围要求明确的或有限的空间以在安装程序期间适应器械尖端的随意移动。
技术实现思路
外科手术系统包括对侧隙敏感的外科手术器械，所述侧隙将不利地影响受控制的扭矩和位置到外科手术器械的传送。外科手术器械经由机械接口耦合到外科手术器械操纵器组件中的马达。机械接口和外科手术器械操纵器组件的组合具有低侧隙，例如，小于0.7度。机械接口使外科手术器械操纵器组件中的驱动接口耦合到外科手术器械的从动接口。在一方面，机械接口具有用于在外科手术中使用的扭矩水平的零侧隙。因此，装置包括外科手术器械操纵器组件。外科手术器械操纵器组件包括驱动单元和驱动输出组件。驱动输出组件耦合到驱动单元。驱动输出组件包括耦合到驱动单元的低侧隙耦合器。驱动输出盘耦合到低侧隙耦合器。一部分外科手术器械操纵器组件侧隙在驱动单元和驱动输出盘到低侧隙耦合器的耦合中。在一方面，驱动输出盘是带有远端表面的圆柱形主体。第一对齐元件从远端表面延伸。第二对齐元件也从远端表面延伸。第一对齐元件与第二对齐元件分离。当驱动输出盘和装置中的另一组件的盘配对时，第一和第二对齐元件的组合将驱动输出盘定向到所述盘。在一方面，第一对齐元件是销，且第二对齐元件是突片。在这方面，驱动输出盘的远端表面具有中心和圆周边缘。多个驱动凸爪从远端表面延伸。每个驱动凸爪包括距离中心第一距离安置的第一边缘表面，和大约邻近圆周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：预加载轨道；和预加载组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上，且所述预加载组件被配置为耦合到外科手术设备组件，其中如果所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的第一位置处，所述预加载组件被配置为施加与第一力成比例的力到所述外科手术设备组件，且其中如果所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的第二位置处，所述预加载组件被配置为施加与第二力成比例的力到所述外科手术设备组件，且其中所述第二力大于所述第一力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.15 US 61/866,1171.一种装置，其包括：
预加载轨道；和
预加载组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上，且所述预加载组件被配置为耦合到
外科手术设备组件，
其中如果所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的第一位置处，所述预加载组件被
配置为施加与第一力成比例的力到所述外科手术设备组件，且
其中如果所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的第二位置处，所述预加载组件被
配置为施加与第二力成比例的力到所述外科手术设备组件，且
其中所述第二力大于所述第一力。
2.根据权利要求1所述的装置，所述预加载组件进一步包括：
凸轮从动件组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上；和
包括第一端和第二端的臂，所述第一端被配置为耦合到所述外科手术设备组件，且所
述第二端耦合到所述凸轮从动件组件；
其中如果所述凸轮从动件组件安置在所述预加载轨道上的所述第一位置处，所述臂被
配置为从所述凸轮从动件组件传输与所述第一力成比例的所述力到所述外科手术设备组
件；且
其中如果所述凸轮从动件组件安置在所述预加载轨道上的所述第二位置处，所述臂被
配置为从所述凸轮从动件组件传输与所述第二力成比例的所述力到所述外科手术设备组
件。
3.根据权利要求2所述的装置，所述凸轮从动件组件进一步包括：
具有第一端和第二端的主体，所述第二端可旋转地耦合到所述臂；和
可旋转地耦合到所述主体的所述第一端的轮子，所述轮子被配置为骑在所述预加载轨
道上。
4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
插入组件，其包括所述预加载轨道。
5.根据权利要求1所述的装置，所述外科手术设备组件进一步包括：
外壳；和
可移动地安装在所述外壳中的马达组。
6.根据权利要求5所述的装置，所述预加载组件进一步包括：
凸轮从动件组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上；和
包括第一端和第二端的臂，所述第一端被配置为耦合到所述马达组，且所述第二端耦
合到所述凸轮从动件组件；
其中如果所述凸轮从动件组件安置在所述预加载轨道上的所述第一位置处，所述臂被
配置为从所述凸轮从动件组件传输与所述第一力成比例的力到所述马达组；且
其中如果所述凸轮从动件组件安置在所述预加载轨道上的所述第二位置处，所述臂被
配置为从所述凸轮从动件组件传输与所述第二力成比例的力到所述马达组。
7.根据权利要求6所述的装置，所述凸轮从动件组件进一步包括：
轮子，其被配置为骑在所述预加载轨道上；和
主体，其可旋转地耦合到所述外壳，所述主体具有第一端和第二端，所述主体的所述第
二端可旋转地耦合到所述臂的所述第二端，所述主体的所述第一端可旋转地耦合到所述轮
子。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
插入组件，其包括所述预加载轨道；
其中所述外科手术设备组件进一步包括：
贴附到所述插入组件的外壳；和
可移动地安装在所述外壳中的马达组；且
其中所述预加载组件进一步包括：
凸轮从动件组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上；和
包括第一端和第二端的臂，所述第一端被配置为耦合到所述马达组，且所述第二端耦
合到所述凸轮从动件组件；
其中如果所述凸轮从动件组件安置在所述预加载轨道上的所述第一位置处，所述臂被
配置为从所述凸轮从动件组件传输与所述第一力成比例的力到所述马达组；且
其中如果所述凸轮从动件组件安置在所述预加载轨道上的所述第二位置处，所述臂被
配置为从所述凸轮从动件组件传输与所述第二力成比例的力到所述马达组。
9.根据权利要求8所述的装置，所述凸轮从动件组件进一步包括：
轮子，其被配置为骑在所述预加载轨道上；和
可旋转地耦合到所述外壳的主体，所述主体具有第一端和第二端，所述主体的所述第
二端可旋转地耦合到所述臂的所述第二端，所述主体的所述第一端可旋转地耦合到所述轮
子。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
插入组件，其包括所述预加载轨道，其中所述插入组件包括远端，且
其中所述外科手术设备组件进一步包括：
外科手术器械操纵器组件，其连接到所述插入组件的所述远端，其中所述外科手术器
械操纵器组件耦合到所述预加载组件。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述外科手术器械操纵器组件进一步包括驱动
输出盘，所述驱动输出盘被配置为接收所述第一力和所述第二力。
12.根据权利要求10所述的装置，所述外科手术设备组件进一步包括：
安装在所述外科手术器械操纵器组件上的无菌适配器，其中所述无菌适配器包括耦合
到所述驱动输出盘的中间盘；且
其中如果所述第二力被施加到所述驱动输出盘且所述驱动输出盘被配对到所述中间
盘，所述中间盘和所述驱动输出盘之间的所述耦合包括零侧隙。
13.根据权利要求1所述的装置，
所述外科手术设备组件包括外壳、可移动地安装在所述外壳中的马达组、和耦合到所
述外壳的销；且
所述预加载组件进一步包括：
凸轮从动件组件，其包括轮子和主体，所述轮子被配置为骑在所述预加载轨道上，所述
主体被配置为可旋转地耦合到所述销，所述主体具有第一端和第二端，所述主体的所述第
二端可旋转地耦合到所述马达组，且所述主体的所述第一端可旋转地耦合到所述轮子。
14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括：
包括第一端和第二端的预加载接合臂，所述预加载接合臂的所述第一端可旋转地耦合
到所述销；和
滚动销，其安装在所述预加载接合臂的所述第二端中。
15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括：
预加载释放杠杆，其包括第一端和第二端，所述预加载释放杠杆的所述第一端能够耦
合到所述滚动销并且从所述滚动销去耦；和
预加载释放按钮，其耦合到所述预加载释放杠杆的所述第二端。
16.根据权利要求1所述的装置，所述预加载组件进一步包括预加载重置机构，所述预
加载重置机构被配置为将所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的所述第一位置处。
17.根据权利要求1所述的装置：
所述预加载轨道能够移动；
所述预加载轨道包括斜坡、远侧部分和预加载接合脊，所述远侧部分在所述斜坡的远
侧，且所述预加载接合脊从所述远侧部分延伸；且
所述预加载组件进一步包括：
凸轮从动组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上，所述凸轮从动组件可旋转地耦合
到枢转销；
预加载接合臂，其包括第一端和第二端，所述预加载接合臂的所述第一端可旋转地耦
合到所述枢转销，所述预加载接合臂的所述第二端包括预加载接合表面；和
滚动销，其安装在所述预加载接合臂的所述第二端中。
18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括：
包括第一端和第二端的预加载释放杠杆，所述预加载释放杠杆的所述第一端能够耦合
到所述滚动销并且从所述滚动销去耦，
其中如果移动所述预加载轨道，所述预加载接合脊接触所述预加载接合臂的所述预加
载接合表面并移动所述预加载接合臂和所述凸轮从动件组件，直到所述预加载释放杠杆的
所述第一端接合所述滚动销。
19.一种装置，其包括：
预加载轨道；和
预加载组件，其被配置为骑在所述预加载轨道上，所述预加载组件被配置为耦合到外
科手术设备组件，如果所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的第一位置处，所述预加
载组件被配置为施加第一力到所述外科手术设备组件，所述预加载组件包括预加载重置机
构，所述预加载重置机构被配置为将所述预加载组件安置在所述预加载轨道上的所述第一
位置处。
20.一种装置，其包括：
外科手术器械操纵器组件，其包括外壳和马达组，所述马达组可移动地安装在所述外
壳中；
插入组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·所罗门，A·K·麦克格罗甘，T·G·库珀，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US