用于机器人远程手术应用的手动腹腔镜手术器械的装置制造方法及图纸

一种用于机器人手术中适配手动式外科手术器械(201)的工具适配装置(200)，包括：一连接接口(231)，用于将所述工具适配装置(200)连至机器人手术臂远端；和一工具操控机构(232)，用于夹持所述手动式外科手术器械(201)并操控所述手动式外科手术器械(201)的动作自由度。所述工具操控机构(232)可通过所述机器人手术臂加以控制。

A device for manual laparoscopic operation for robotic remote surgery

A method for robotic surgery in adapting manual surgical instruments (201) tool adapter (200), includes a connection interface (231), for the tool adapter (200) connected to the robot arm and a tool for remote operation; control mechanism (232), used to clip with the manual surgical instruments (201) and the manual manipulation of surgical instruments (201) the degree of freedom of motion. The tool manipulating mechanism (232) can be controlled by the robotic operating arm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人远程手术应用的手动腹腔镜手术器械的装置
本公开主要涉及机器人远程手术系统，特别涉及连接到机器人远程手术系统用于抓持和操控腹腔镜工具的组件，具体涉及一种有助于连接和操纵机器人远程手术系统手术臂的手动式腹腔镜工具的工具适配装置。
技术介绍
机器人远程手术系统能在将创伤降至最低的情况下进行远程手术。该系统包括主从机器人。主机器人为外科医生和从机器人之间的接口。外科医生保持符合人体工学的坐姿或站姿，使用主机器人操作和控制从机器人。主机器人接收外科医生的指令和动作并进行缩放，然后消除震颤，并将其转至从机器人，进而作用在手术部位。因此，这种手术精度更高，对病人的创伤更小。实际上，这种机器人远程手术系统将人类知识和决策能力与机器人先进技术特点结合，为远程手术提供施术能力，并通过提高外科医生的熟练度改善手术效果。从机器人位于病人一侧，包括由外科医生控制的若干外科和内窥镜机械臂。机器人手术臂具有多种动作自由度，为手术提供充足工作空间和可操作性。机器人手术臂通常在末端执行器上结合特殊手术器械，以便在手术中与组织相互作用。而使用一体化、专门设计的手术器械将增加利用机器人远程手术系统实施手术的成本。现有机器人远程手术系统产生的高额成本主要是由于维护成本高，以及必须使用单一用途或有限用途的机器人装置。因此，有必要提供改进的机器人远程手术系统、方法和技术，以达到轻松更换单一用途或有限用途部件，进而降低维护成本的目的。更有必要提出可使机器人远程手术系统与可轻松获取且成本更低的、非专门设计的手术器械配合使用的设计和方法。因此，本领域亟需一种便于在机器人手术臂上连接和操纵相对便宜的手动腹腔镜手术器械的工具适配装置。
技术实现思路
下述简要
技术实现思路
并不包括本申请的所有特征及方面，也不暗示本申请必须包括本
技术实现思路
所讨论的所有特征及方面。总的来说，本申请描述了一种用于机器人手术应用的适配手动式外科手术器械的工具适配装置，包括：一连接接口，用于将工具适配装置连接到机器人手术臂远端；以及一工具操控机构，用于夹持手动式外科手术器械并操控手动式外科手术器械的动作自由度，以达到在手术中与组织相互作用的目的。一方面，工具操控机构可通过机器人手术臂加以控制。另外，本申请还描述了一种用于机器人手术应用的适配手动式外科手术器械的方法，包括以下步骤：将工具适配装置连接至机器人手术臂远端；将手动式腹腔镜外科手术工具置于工具适配装置内。一方面，工具适配装置可操控手动式腹腔镜外科手术器械的动作自由度，以达到在手术中与组织相互作用的目的。上述总体方面可能包含一个或多个以下特征。手动式外科手术器械选自由下列器械组成的机械组：非铰接式腹腔镜器械、带把手式腕关节铰接器械、无把手式腕关节铰接器械及任何子单元组合或器械组合。手动式外科手术器械的自由度包括抓取、滚动、俯仰和偏转。根据部分实施方式，工具操控机构可包括：一第一操作机构，用于操控手动式外科手术器械的抓取自由度，该手动式外科手术器械套筒和末端执行器内配备活动操作电缆。第一操作机构可用于使手动式外科手术器械的操作电缆在套筒内沿套筒纵轴线做线性轴向动作，由此操控末端执行器的抓取自由度；第二操作机构用于操控手动式外科手术器械的滚动自由度，其中第二操作机构用于使套筒绕套筒纵轴线旋转，由此操控末端执行器的滚动自由度。根据其它实施方式，工具操控机构可进一步包括一第三操作机构，用于操控手动式外科手术器械的俯仰自由度和偏转自由度，该手动式外科手术器械有腕关节，用于操控末端执行器的俯仰自由度和偏转自由度。第三操作机构用于使手动式外科手术器械腕关节绕俯仰轴线和偏转轴线旋转，并操控末端执行器的俯仰自由度和偏转自由度。根据一种实施方式，第一操作机构可包括一与手动式外科手术器械的操作电缆连接的线性操作机构，用于使手动式外科手术器械的操作电缆在套筒内沿套筒纵轴线做线性轴向动作，由此操控末端执行器的抓取自由度。线性操作机构可选自由下列机构组成的机构组：滚珠螺杆机构、螺母螺杆机构、电磁线性操作器、齿条齿轮机构、电缆机构、电动伸缩机构、气动或液压伸缩机构。根据另一种实施方式，线性操作机构可包括一与滚珠螺杆组件连接的旋转操作器。根据一种实施方式，第二操作机构可包括一与手动式外科手术器械套筒连接的旋转操作机构，该旋转操作机构用于使套筒绕套筒纵轴线旋转，由此控制末端执行器的滚动自由度。旋转操作机构通过联接机构与外科手术器械套筒连接，其中联接机构选自由下列机构组成的机构组：齿轮机构、链轮机构或皮带带轮机构。根据另一种实施方式，旋转操作机构可通过皮带带轮联接机构与外科手术器械套筒连接。根据一种实施方式，第三操作机构可包括一与球面机构连接的操作机构，该球面机构与手动式外科手术器械的把手连接，所述操作机构用于通过球面机构绕相对于手动式外科手术器械套筒的俯仰轴线和偏转轴线旋转手动式外科手术器械把手，由此操控末端执行器的俯仰自由度和偏转自由度。操作机构可包括两个旋转操作器。根据另一种实施方式，第三操作机构可包括一与并行机构连接的操作机构，该并行机构与手动式外科手术器械腕关节连接，所述操作机构可用于通过并行机构绕俯仰轴线和偏转轴线旋转手动式外科手术器械腕关节，由此操控末端执行器的俯仰自由度和偏转自由度。根据部分实施方式，工具操控机构可进一步包括一用于将握力反馈给外科医生的力感测器。附图说明本说明书结尾的权利要求书特别指出并明确要求保护被视为构成本申请应用的主题，可以相信，通过以下结合附图的描述，可以更好地理解所述应用。附图中相同的参考数字表示相同的结构和其他组件，其中：图1A为简单非铰接式腹腔镜手术器械示例。图1B为手动腕关节铰接腹腔镜手术器械示例。图2A为根据本申请各方面内容，为机器人手术系统连接、操控简单手动非铰接式腹腔镜手术器械的装置的透视图。图2B为机器人手术系统连接、操控简单手动非铰接式腹腔镜手术器械的装置(如图2A所示)的滚动操作机构的透视图。图2C为机器人手术系统连接、操控简单手动非铰接式腹腔镜手术器械的装置(如图2A所示)的滚动操作机构的分解图。图2D为机器人手术系统连接、操控简单手动非铰接式腹腔镜手术器械的装置(如图2A所示)的抓取操作机构的透视图。图2E为机器人手术系统连接、操控简单手动非铰接式腹腔镜手术器械的装置(如图2A所示)的抓取操作机构的截面图。图3A为根据本申请教示内容，为机器人手术系统连接、操控手动腕关节铰接腹腔镜手术器械的装置的透视图。图3B为如图3A所示装置无手动式外科手术器械时的透视图。图3C为机器人手术系统连接、操控手动腕关节铰接腹腔镜手术器械的装置(如图3A所示)的抓取操作机构的透视图。图3D为如图3A所示装置的球面机构的透视图。图3E为如图3A所示装置的球面机构的分解图。图3F为如图3A所示装置的连接接口的透视图。图3G为滚动抓持构件的透视图。图4A为根据本申请教示内容，为机器人手术系统连接、操控手动无把手式腕关节铰接腹腔镜手术器械的装置的透视图。图4B为机器人手术系统连接、操控手动无把手式腕关节铰接腹腔镜手术器械的装置(如图4A所示)的抓取操作机构的透视图。图4C为如图4A所示装置的并行机构的透视图。具体实施方式在下文详细描述中，通过举例的方式阐述了许多具体细节，以提供对本申请各特征、概念和方面的更透彻了解。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机器人手术应用中适配手动式外科手术器械的工具适配装置，所述装置包括：一用于将所述工具适配装置连接到机器人手术臂远端的连接接口；以及一工具操控机构，用于夹持所述手动式外科手术器械并操控所述手动式外科手术器械的动作自由度，以便在手术中与组织相互作用；其中，所述工具操控机构通过所述机器人手术臂加以控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.23 US 62/258,588;2016.05.11 US 15/151,8691.一种用于机器人手术应用中适配手动式外科手术器械的工具适配装置，所述装置包括：一用于将所述工具适配装置连接到机器人手术臂远端的连接接口；以及一工具操控机构，用于夹持所述手动式外科手术器械并操控所述手动式外科手术器械的动作自由度，以便在手术中与组织相互作用；其中，所述工具操控机构通过所述机器人手术臂加以控制。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述手动式外科手术器械选自由下列器械组成的器械组：非铰接式腹腔镜器械、带把手式腕关节铰接器械和无把手式腕关节铰接器械。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述手动式外科手术器械的所述动作自由度包括抓取、滚动、俯仰和偏转。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述手动式外科手术器械的所述动作自由度至少包括下列动作组中的两种动作：抓取、滚动、俯仰和偏转。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工具操控机构用于夹持一手动式外科手术器械，所述手动式外科手术器械具有抓取自由度和滚动自由度，并具有一套筒，所述套筒具有纵轴线和远端，以及位于可旋转套筒远端的一末端执行器，所述套筒内配备活动操作电缆，所述操控电缆一端与所述执行器相连，其中，所述工具操控机构包括：一操作机构，用于操控所述手动式外科手术器械的抓取自由度，其中，所述操作机构用于使所述手动式外科手术器械的操作电缆在所述套筒内沿套筒纵轴线做线性轴向动作，由此操控所述末端执行器的抓取自由度。6.根据权利要求5所述的装置，其中，第一操作机构包括：一与所述手动式外科手术器械的操作电缆连接的线性操作机构，用于使所述手动式外科手术器械的操作电缆在所述套筒内沿套筒纵轴线做线性轴向动作，由此操控所述末端执行器的抓取自由度。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述线性操作机构选自由下列机构组成的机构组：滚珠螺杆机构、螺母螺杆机构、电磁线性操作器、齿条齿轮机构、电缆机构、电动伸缩机构及气动和液压伸缩机构。8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述线性操作机构包括一与滚珠螺杆组件连接的旋转操作器。9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述操作机构为第一操作机构，其中，所述装置进一步由一第二操作机构组成，所述第二操作机构用于操控所述手动式外科手术器械的滚动自由度，其中第二操作机构用于使套筒绕套筒纵轴线旋转，由此操控所述末端执行器的滚动自由度。10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第二操作机构包括：与所述手动式外科手术器械套筒连接的旋转操作机构，所述旋转操作机构用于使套筒绕套筒纵轴线旋转，由此操控所述末端执行器的滚动自由度。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述旋转操作机构通过联接机构与所述外科手术器械套筒连接，其中所述联接机构选自由下列机构组成的机构组：齿轮机构、链轮机构和皮带带轮机构。12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述旋转操作机构通过一皮带带轮联接机构与所述外科手术器械的套筒连接。13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述工具操控机构进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：法尔扎姆·法拉曼德，阿里礼萨·米尔巴盖里，赛义德·巴扎迪普尔，阿里礼萨·阿拉姆达尔，夏扎德·汉尼费夫，赛义德莫森·哈德姆，穆罕默德迈赫迪·莫拉迪，
申请(专利权)人：法尔扎姆·法拉曼德，
类型：发明
国别省市：伊朗,IR