偏移遥控中心的操纵器制造技术

本发明专利技术涉及偏移遥控中心的操纵器，并且公开了通常包括偏移遥控中心平行四边形操纵器联动装置的医疗、手术、和/或机器人装置和系统，该平行四边形操纵器联动装置在微创机器人手术过程中限制手术器械的位置。经改进的遥控中心操纵器联动装置有利地扩大了手术器械的运动范围，同时降低了机器人手术系统的总体复杂性、缩小了机器人手术系统的尺寸、减轻了其重量。

The manipulator of a remote control center

The invention relates to the manipulator of the offset remote control center, and discloses the medical, operation, and / or robot devices and systems which usually include the parallel quadrilateral manipulator linkage device of the offset remote control center. The parallelogram manipulator linkage device limits the position of the surgical instruments during the operation of the minimally invasive robot. The improved remote control center manipulator linkage device greatly expands the range of the motion of the surgical instruments, reduces the overall complexity of the robotic operating system, reduces the size of the robotic operating system and reduces its weight.

【技术实现步骤摘要】
偏移遥控中心的操纵器本申请是于2011年7月11日提交的名称为“偏移遥控中心的操纵器”的中国专利申请201110197855.4的分案申请，前述申请是于2005年9月9日提交的名称为“偏移遥控中心的操纵器”的中国专利申请200580032152.9的分案申请。
本专利技术总体上涉及医疗、手术和/或机器人装置和系统。在示例性实施例中，本专利技术提供了在微创机器人手术过程中限制手术器械位置的偏移遥控中心的操纵器。
技术介绍
微创医疗技术的目的是减少在诊断或者手术过程中被破坏的体外组织的数量，从而缩短病人的康复时间、不适以及减少有害的副作用。例如，微创手术的一个作用就是减少手术后的住院康复时间。因为标准手术的平均住院时间通常显著长于模拟微创手术的平均住院时间，所以增加使用微创技术每年可以节约数百万美元的医院成本。尽管每年在美国实施的许多手术潜在地可以采用微创方式，但是由于微创手术器械的限制和掌握这些器械所涉及到的额外手术培训，目前的手术中只有一部分采用了这些有利技术。开发微创机器人手术或者远程手术系统的目的是增加外科医生的灵巧性并且避免传统微创技术的一些局限性。在远程手术中，外科医生使用某种形式的遥控，例如伺服机构等来操作手术器械运动，而不是直接用手拿着并运动器械。在远程手术系统中，可以在手术工作站为外科医生提供手术部位的图象。在观察显示器上手术部位的二维或者三维图象时，外科医生通过操作主控制装置来给病人做手术，主控制装置又控制伺服机械操作的器械的运动。用于远程手术的伺服机构通常会接受两个主控制器的输入(外科医生一手一个)，并且可以包括两个或者两个以上的机械臂，每个机械臂上均安装有手术器械。主控制器与关联的机械臂和器械组件之间的操作通信通常是通过控制系统实现的。该控制系统通常包括至少一个处理器，处理器中继从主控制器到关联的机械臂和器械组件的输入指令，并在例如有力反馈等的情况下中继从器械和臂组件到关联的主控制器的返回指令。机器人手术系统的一个例子是IntuitiveSurgicl,Inc.ofMountainView,CA的DA系统。在机器人手术过程中，可以用多种结构配置来支撑手术部位的手术器械。驱动联动装置或者“从动”装置通常称为机器人手术操纵器，美国专利6,758,843号、6,246,200号和5,800,423号中描述了微创机器人手术过程中用作机器人手术操纵器的示例性联动装置配置，其全部内容以参考的方式并入此处。这些联动装置通常利用平行四边形配置来支撑带有轴的器械。这种操纵器结构可以限制器械的运动，从而器械围绕球形旋转中心作枢轴运动，球形旋转中心沿着刚轴长度方向上的空间中。通过使该旋转中心与内部手术部位的切入点对准(例如，在腹腔镜手术中与套管针或套管)，可以通过使用操纵器联动装置运动轴近端来安全地定位手术器械的终端执行器，而不对腹壁施加危险的作用力。例如在美国专利6,702,805号、6,676,669号、5,855,583号、5,808,665号、5,445,166号和5,184,601号中描述了替代性操纵器结构，其全部内容以参考的方式并入此处。尽管新型远程手术系统和装置已经被证明高效、有利，进一步改进仍然是必要的。一般，提供用于执行微创机器人手术的改进结构和系统是必要的。更具体地，提高这些系统的使用效率和容易度是有利的。例如，在降低系统总体复杂程度、缩小系统尺寸和减轻系统物理重量的同时提高机器人手术操纵器提供的运动范围是十分有利的。
技术实现思路
本专利技术大体上涉及医疗、手术和/或机器人装置和系统。具体地，本专利技术涉及经改进的遥控中心操纵器，在微创机器人手术过程中，该遥控中心操纵器被用来支撑手术器械并且提供球形旋转中心，球形旋转中心位于器械的所需位置并且远离任何轴承或者机械支撑件。该遥控中心操纵器限制器械，使其围绕固定的旋转中心运动，优选与对病人身体的进入切口一致,例如病人的腹壁。在示例性实施例中，本专利技术提供了在微创机器人手术过程中限制手术器械位置的偏移遥控中心平行四边形操纵器联动装置。该经改进的遥控中心操纵器在降低机器人手术系统的总体难度、缩小系统尺寸、减轻系统物理重量的同时有利地扩大了器械沿着第一轴线和第二轴线的运动范围。这些优点又提高了机器人手术系统的效率，并且使机器人手术系统的使用更加便利。在本专利技术的第一方面，提供了用于限制手术器械位置的遥控中心操纵器。可以在微创机器人手术过程中与器械支架耦合的手术器械包括延长轴。该轴具有远端工作端，其被配置从而通过体壁的切口插入病人的体腔。该遥控中心操纵器包括具有安装底座的连接联动组件，安装底座与平行四边形联动装置旋转耦合，从而围绕第一轴线旋转。平行四边形联动装置底座通过多个连杆和接头与器械支架耦合。这些连杆和接头构成平行四边形，从而当器械被安装在器械支架上并且轴至少以1个自由度运动时相对于旋转中心限制延长轴。第一轴线和与平行四边形联动装置底座相邻的平行四边形的第一边在旋转中心处与轴交叉。重要的是，平行四边形的第一边成角度地偏离第一轴线。平行四边形的第一边成角度地偏离第一轴线，角度至少为2度，优选为10度。大体上，平行四边形的第一边成角度地偏离第一轴线，角度范围大约是2度到45度，优选大约2度到大约35度。平行四边形的第一边有时可以在第一轴线下延伸，通常平行四边形的至少一条边在第一轴线下延伸。操纵器提供经改进的沿着第一轴线大于±90度的轴运动范围，优选沿着第一轴线的大于±95度的轴运动范围。具体地，悬挂式平行四边形联动装置底座提供沿着第一轴线的±168度的轴运动范围，其中第一轴线有时称为摇摆轴线。偏移连接联动装置有利地提供经改进的沿着第二轴线的大于±55度的轴运动范围，优选沿着第二轴线大于±60度的范围。通常偏移连接联动装置以±75度的范围提供沿着第二轴线的经改进的轴运动，其中第二轴线有时称为俯仰轴线。优选至少一个连杆成角度弯曲，从而为另一连杆提供空隙，使其位于弯曲的连杆上。该空隙阻止联动装置之间的碰撞，从而进一步允许经改进的俯仰运动范围。例如，连杆可以成大约22度的角度弯曲。操纵器不能以至少1个自由度平衡。同样地，制动系统可以与连接联动装置耦合。制动系统可释放地抑制至少一个接头的连接。优选地多个连杆和接头包括至少一个滑轮和至少一个与该滑轮耦合的柔性元件，滑轮经配置以便限制相对于旋转中心的轴运动。在一个实施例中，多个连杆和接头包括具有六个滑轮和四条带的联动装置。这些连杆和接头由伺服机构驱动。多个连杆和平行四边形联动装置底座可以在不同的平面偏移，从而降低联动装置之间碰撞的概率。然而，多个连杆和器械支架可以设置在同一平面。通常，连接联动装置被配置以便限制相对于旋转中心的轴运动。同样地，当轴以至少1个自由度做枢轴运动时，轴通过旋转中心基本保持对准。优选旋转中心与内部手术部位切入点对准，例如在腹腔镜手术过程中与腹壁上的套管针和套管对准。同样地，可以通过使用偏移遥控中心机器人操纵器运动轴的近端来安全地定位手术器械的终端执行器，而不对腹壁施加危险的作用力。在本专利技术的另一方面，提供了用来限制手术器械位置的遥控中心操纵器。在微创机器人手术过程中能够与器械支架耦合的手术器械包括延长轴。该轴的远端工作终端被配置，从而通过体壁上的切口插入病人的体腔。遥控中心操纵器包括具有安装底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遥控中心操纵器，其用来在微创机器人手术过程中，限制与器械支架耦合的手术器械的位置，所述手术器械包括延长轴，该轴具有远端工作终端，该远端工作终端经配置从而通过体壁的切口插入病人的体腔，该遥控中心操纵器包括：连接联动装置，其具有与平行四边形联动装置底座旋转耦合的安装底座以围绕第一轴线旋转，该平行四边形联动装置底座通过多个连杆和接头与所述器械支架耦合，所述连杆和接头构成平行四边形，从而当所述器械被安装在所述器械支架上并且所述延长轴以至少一个自由度运动时相对于旋转中心限制所述器械的所述延长轴，其中所述第一轴线和与所述平行四边形联动装置底座相邻的所述平行四边形的第一边在所述旋转中心处与所述轴相交，且所述平行四边形的所述第一边成角度地偏离所述第一轴线。

【技术特征摘要】
2004.09.30 US 10/957,0771.一种遥控中心操纵器，其用来在微创机器人手术过程中，限制与器械支架耦合的手术器械的位置，所述手术器械包括延长轴，该轴具有远端工作终端，该远端工作终端经配置从而通过体壁的切口插入病人的体腔，该遥控中心操纵器包括：连接联动装置，其具有与平行四边形联动装置底座旋转耦合的安装底座以围绕第一轴线旋转，该平行四边形联动装置底座通过多个连杆和接头与所述器械支架耦合，所述连杆和接头构成平行四边形，从而当所述器械被安装在所述器械支架上并且所述延长轴以至少一个自由度运动时相对于旋转中心限制所述器械的所述延长轴，其中所述第一轴线和与所述平行四边形联动装置底座相邻的所述平行四边形的第一边在所述旋转中心处与所述轴相交，且所述平行四边形的所述第一边成角度地偏离所述第一轴线。2.如权利要求1所述的操纵器，其中所述平行四边形的所述第一边成角度地偏离...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·库珀，T·所罗门，
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