手术器械致动系统技术方案

描述了用于使用机器人技术的计算机辅助系统的系统和方法。例如，本公开描述了可用于诸如但不限于使用机器人技术的微创计算机辅助式远程操作型手术的各种背景下的系统和方法。本公开描述了用于致动和控制这样的器械的运动的器械和机构。器械和致动器机构可用于医疗操作和非医疗操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】手术器械致动系统版权声明本专利文件的部分公开内容包含受版权保护的材料。版权所有者对专利文件或专利公开中的任一项的复制摹本无异议，就像其出现在专利商标局专利文件或记录中的那样，但除此之外，保留所有版权。相关申请的交叉引用本申请是2018年3月29日提交的美国临时专利申请号62/650,109(其全部内容通过引用并入本文)的非临时申请并且要求其优先权。
本公开涉及可在各种背景下使用的系统和方法，诸如但不限于使用机器人技术的微创计算机辅助式远程操作手术。例如，本公开涉及用于致动和控制这样的器械的运动的器械和机构。器械和致动器机构可用于医疗操作和非医疗操作。
技术介绍
机器人系统和计算机辅助装置通常包括多个机器人臂或可动臂，以操纵用于在工作场地执行任务的器械；以及至少一个机器人臂或可动臂，用于支撑捕获工作场地的图像的图像捕获装置。机器人臂包括通过一个或多个主动控制的关节(joints)耦接在一起的多个链节(links)。在许多实施方式中，可提供多个主动控制的关节。机器人臂还可包括一个或多个被动关节，该被动关节不是主动控制的，而是遵循主动控制的关节的运动的。这样的主动和被动关节可是旋转关节或棱柱关节。然后，可通过关节的位置以及链节的结构和耦接的知识来确定机器人臂的构型。正在开发用于手术的微创远程手术系统，以增加外科医生的灵巧性并允许外科医生从远程位置对患者进行手术。远程手术是手术系统的通用术语，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如，伺服机构等)来操纵手术器械移动，而不是直接用手握住和移动器械。在这样的远程手术系统中，外科医生在远程位置处被提供有手术部位的图像。当在合适的观察器或显示器上典型地观看手术部位的立体和/或三维图像时，外科医生通过操纵主控输入装置，该主控输入装置转而控制手术器械的运动，来对患者执行手术程序。手术器械可被配置以通过小的微创的手术孔插入，以治疗患者体内手术部位处的组织，通常减少与开放手术的进入相关的创伤。这些机器人系统能够以充分的灵巧性，通常是通过使器械的轴在微创孔处枢转、轴向地使轴滑动通过孔、使轴在孔内旋转、和/或类似操作，使手术器械的工作末端或端部执行器移动来执行相当复杂的手术任务。
技术实现思路
以下
技术实现思路
介绍了本专利技术主题的某些方面，以提供基本的理解。本专利技术方面不是本专利技术主题的广泛概述，也不旨在确定关键或重要的元素或描绘本专利技术主题的范围。尽管本
技术实现思路
包含与专利技术主题的各个方面和实施方式有关的信息，但其唯一目的是以一般形式呈现一些方面和实施方式，作为下面更详细描述的序言。本公开提供了用于计算机辅助医疗操作和非医疗操作的系统和方法。例如，本公开提供了用于辅助微创计算机辅助式远程操作手术(在本文中也称为“机器人手术”和“计算机辅助手术”)的系统和方法。例如，本公开提供了用于在各种医疗操作和非医疗操作中致动和控制器械的运动的器械以及系统和机构。一方面，本公开描述了手术器械致动机构。这样的手术器械致动机构包括花键轴和与花键轴滑动地配合的轴环。轴环被配置以响应于花键轴的旋转而将驱动力从花键轴传输到手术器械驱动输入件。这样的手术器械致动机构可任选地包括以下特征中的一个或多个。手术器械致动机构还可包括关于花键轴平移的托架(carriage)。轴环可耦接到托架。轴环的至少部分可响应于花键轴的旋转而相对于托架旋转。托架可被配置以与手术器械可释放地耦接。手术器械致动机构还可包括螺纹耦接到托架的丝杠。手术器械致动机构还可包括被接合以可旋转地驱动花键轴的第一马达，并且可具有被接合以可旋转地驱动丝杠的第二马达。花键轴可以是与手术器械驱动输入件啮合的伸长正齿轮。手术器械致动机构还可包括与伸长正齿轮的端部相邻并具有锥形形状的引入构件。锥形形状的至少部分可对应于伸长正齿轮的横截面形状。伸长正齿轮的端部可在直径上成锥形。轴环可包括与手术器械驱动输入件啮合的锥齿轮。手术器械致动机构还可包括转动驱动马达(rolldrivemotor)。转动驱动马达可驱动整个手术器械致动机构绕其纵向轴线的旋转。另一方面，本公开涉及手术器械致动机构，其包括花键轴、与花键轴滑动地配合的轴环、以及耦接到轴环的锥齿轮。锥齿轮被定位成与手术器械驱动输入件接合，并且被配置以响应于花键轴的旋转而将扭矩从花键轴传输到手术器械驱动输入件。这样的手术器械致动机构可任选地包括以下特征中的一个或多个。花键轴可以是第一花键轴，轴环可以是第一轴环，锥齿轮可以是第一锥齿轮，手术器械驱动输入件可以是第一手术器械驱动输入件，并且手术器械致动机构也可包括：第二花键轴；与第二花键轴滑动地配合的第二轴环；以及耦接到第二轴环的第二锥齿轮。第二锥齿轮可被定位成与第二手术器械驱动输入件接合，并被配置以响应于第二花键轴的旋转而将扭矩从第二花键轴传输到第二手术器械驱动输入件。轴环可包括沿花键轴滑动的滚珠花键轴承或轴套。手术器械致动机构还可包括托架。花键轴可延伸通过托架。托架可沿花键轴平移。手术器械致动机构还可包括丝杠，该丝杠被螺纹耦接到托架，使得丝杠的旋转驱动托架沿花键轴的平移。手术器械致动机构还可包括被接合以可旋转地驱动花键轴的第一马达，以及被接合以可旋转地驱动丝杠的第二马达。轴环的至少部分关于托架可旋转。轴环的至少部分可关于托架固定。托架可包括手术器械固定件。手术器械致动机构还可包括转动驱动马达。转动驱动马达可驱动整个手术器械致动机构绕其纵向轴线的旋转。另一方面，本公开涉及手术器械致动机构，包括：花键轴，被定位成与手术器械的正齿轮驱动输入件啮合；以及轴环，与花键轴滑动地配合。花键轴可响应于花键轴的旋转而将扭矩传输到手术器械的正齿轮驱动输入件。这样的手术器械致动机构可任选地包括以下特征中的一个或多个。花键轴的外围可包括沿花键轴的多个横截面上的齿轮齿。花键轴可包括具有伸长齿宽(facewidth)的正齿轮。轴环可包括与正齿轮啮合的内齿轮。手术器械致动机构还可包括与花键轴的端部邻近并且具有锥形形状的引入构件。锥形形状的至少部分可对应于花键轴的横截面形状。花键轴的端部可在直径上成锥形。花键轴可以是第一花键轴，轴环可以是第一轴环，手术器械的正齿轮驱动输入件可以是手术器械的第一正齿轮驱动输入件，并且手术器械致动机构还可包括：第二花键轴，被定位成与手术器械的第二正齿轮驱动输入件啮合；以及与第二花键轴滑动地配合的第二轴环。第二花键轴可响应于第二花键轴的旋转而将扭矩传输到手术器械的第二正齿轮驱动输入件。手术器械致动机构还可包括托架。花键轴可延伸通过托架。托架可沿花键轴平移。手术器械致动机构还可包括丝杠，该丝杠螺纹地耦接到托架，使得丝杠的旋转驱动托架沿花键轴的平移。手术器械致动机构还可包括被接合以可旋转地驱动花键轴的第一马达，以及被接合以可旋转地驱动丝杠的第二马达。轴环的至少部分可关于托架旋转。轴环的至少部分可关于托架固定。托架可包括手术器械固定件。手术器械致动机构还可包括转动驱动马达。转动驱动马达可驱动整个手术器械致动机构绕其纵向轴线的旋转。另一方面，本公开涉及用于远程手术系统的手术器械。这样的手术器械包括近端部分；器械轴，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.手术器械致动机构，其包括：/n花键轴；和/n轴环，其与所述花键轴滑动地配合并被配置以响应于所述花键轴的旋转而将驱动力从所述花键轴传输到手术器械驱动输入件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 US 62/650,1091.手术器械致动机构，其包括：
花键轴；和
轴环，其与所述花键轴滑动地配合并被配置以响应于所述花键轴的旋转而将驱动力从所述花键轴传输到手术器械驱动输入件。


2.根据权利要求1所述的手术器械致动机构，其还包括关于所述花键轴平移的托架。


3.根据权利要求2所述的手术器械致动机构，其中所述轴环被耦接到所述托架。


4.根据权利要求3所述的手术器械致动机构，其中所述轴环的至少部分响应于所述花键轴的旋转而相对于所述托架旋转。


5.根据权利要求2所述的手术器械致动机构，其中所述托架被配置以与手术器械可释放地耦接。


6.根据权利要求2所述的手术器械致动机构，其还包括螺纹耦接到所述托架的丝杠。


7.根据权利要求6所述的手术器械致动机构，其还包括：
被接合以可旋转地驱动所述花键轴的第一马达；和
被接合以可旋转地驱动所述丝杠的第二马达。


8.根据权利要求1所述的手术器械致动机构，其中所述花键轴是与所述手术器械驱动输入件啮合的伸长正齿轮。


9.根据权利要求8所述的手术器械致动机构，其还包括与所述伸长正齿轮的端部相邻并具有锥形形状的引入构件，所述锥形形状的至少部分对应于所述伸长正齿轮的横截面形状。


10.根据权利要求8所述的手术器械致动机构，其中所述伸长正齿轮的端部在直径上成锥形。


11.根据权利要求1所述的手术器械致动机构，其中所述轴环包括与所述手术器械驱动输入件啮合的锥齿轮。


12.根据权利要求1所述的手术器械致动机构，其还包括转动驱动马达，并且其中所述转动驱动马达驱动整个所述手术器械致动机构绕其纵向轴线的旋转。


13.手术器械致动机构，其包括：
花键轴；
与所述花键轴滑动地配合的轴环；和
耦接到所述轴环的锥齿轮，所述锥齿轮被定位成与手术器械驱动输入件接合，并且被配置以响应于所述花键轴的旋转而将扭矩从所述花键轴传输到所述手术器械驱动输入件。


14.根据权利要求13所述的手术器械致动机构，其中：
所述花键轴是第一花键轴，
所述轴环是第一轴环，
所述锥齿轮是第一锥齿轮，
所述手术器械驱动输入件是第一手术器械驱动输入件，
并且其中所述手术器械致动机构还包括：
第二花键轴；
与所述第二花键轴滑动地配合的第二轴环；和
耦接到所述第二轴环的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮被定位成与第二手术器械驱动输入件接合，并且被配置以响应于所述第二花键轴的旋转而将扭矩从所述第二花键轴传输到所述第二手术器械驱动输入件。


15.根据权利要求13所述的手术器械致动机构，其中所述轴环包括沿所述花键轴滑动的滚珠花键轴承或轴套。


16.根据权利要求13所述的手术器械致动机构，其还包括托架，其中所述花键轴延伸通过所述托架，并且其中所述托架可沿所述花键轴平移。


17.根据权利要求16所述的手术器械致动机构，其还包括丝杠，所述丝杠被螺纹耦接到所述托架，使得所述丝杠的旋转驱动所述托架沿所述花键轴的平移。


18.根据权利要求17所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·H·戈麦斯，A·C·沃特伯里，J·R·斯蒂格，A·萨达卡，
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