用于机器人外科系统的无菌适配器控制系统和通信接口技术方案

一般来讲，本发明专利技术提供了可用于确定系统的工具驱动器、无菌适配器以及外科工具之间的附接状态的用于机器人外科系统的系统。所述系统可包括用于产生对应于所述附接状态的附接数据的传感器。所述附接状态可用于控制所述工具驱动器和所述外科工具的操作。在一些变型中，操作者可使用所述工具驱动器、所述无菌适配器和所述外科工具中的一者或多者视觉输出所述附接状态中的一者或多者。在一些变型中，所述工具驱动器和所述外科工具可包括电子通信设备，当所述外科工具附接到所述无菌适配器和所述工具驱动器时，所述电子通信设备能被紧密配置在一起。置在一起。置在一起。

【技术实现步骤摘要】
用于机器人外科系统的无菌适配器控制系统和通信接口
[0001]相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,957，以及2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,965，以及2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,974，以及2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,981的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。


[0002]本专利技术整体涉及机器人外科系统，包括但不限于用于在机器人外科系统的部分周围形成无菌屏障的无菌适配器。
[0003]专利技术背景微创手术(MIS)诸如腹腔镜手术涉及旨在减少外科手术期间组织损伤的技术。例如，腹腔镜式手术通常涉及在患者体内（例如，在腹部）形成许多小切口，并且通过切口将一个或多个工具和至少一个相机引入至患者体内。然后通过使用引入的工具和由相机提供的可视化辅助来执行外科手术。一般来讲，微创手术提供多种益处，诸如减少患者瘢痕、减轻患者疼痛、缩短患者恢复期并且减少与患者恢复相关的医疗费用。
[0004]微创手术可以使用非机器人或机器人系统来执行。传统的机器人系统可以包括基于来自操作者的命令操纵工具的机器人臂，可以在减少对外科医生的需求的同时提供微创手术的许多益处。这种机器人系统的控制可能需要用户（例如，外科医生或其他操作者）经由一个或多个用户接口设备进行控制输入，所述一个或多个用户接口设备将用户的操纵或命令转化为对机器人系统的控制。例如，响应于用户命令，当外科工具定位在患者的手术区域时，具有一个或多个电机的工具驱动器可以致动外科工具的一个或多个自由度。
[0005]与传统的外科手术类似，在机器人微创手术期间，在手术部位保持无菌环境非常重要。然而，通常使用传统的消毒方法诸如加热，事实上无法对工具驱动器的各种部件（例如，马达、编码器、传感器等）和机器人外科系统的其他方面进行消毒。保持无菌性的一种解决方案是在工具驱动器（以及可能出现在手术区域中的其他系统部件诸如机器人臂等）和外科工具之间提供无菌屏障，由此为工具驱动器提供“非灭菌”侧，并且为外科工具提供“无菌”侧。但是，无菌屏障通常不应该干扰工具驱动器如何驱动外科工具。此外，由于在整个外科手术中，工具驱动器可能需要致动不同的外科工具，因此无菌屏障可促进外科工具在工具驱动器上的简易且有效的交换或调换，而不使无菌屏障的作用减弱。将外科工具适当接合和附接到工具驱动器可以有助于形成无菌屏障。因此，可能需要提供与用于机器人手术的无菌适配器相关的附加系统、设备和方法。

技术实现思路

[0006]本文描述了用于确定工具驱动器、无菌适配器和外科工具之间的一个或多个附接状态的系统、设备和方法，用于控制机器人外科系统以帮助无菌适配器适当地接合到系统并形成无菌屏障。这些系统和方法还可以用于传达无菌屏障的状态和机器人外科系统的操
作，以帮助操作者和/或其他用户有效地理解系统的附接和接合状态。这里描述的系统和方法可以用于指导操作者执行无菌适配器和外科工具的接合，而不是例如依赖于操作者手动确认无菌适配器、外科工具和工具驱动器之间的适当附接。
[0007]一般来讲，本文描述的用于机器人外科系统的系统和方法可以使用配置为联接至无菌适配器和外科工具的工具驱动器。该工具驱动器可包括至少一个无菌适配器传感器和外科工具传感器，至少一个无菌适配器传感器和外科工具传感器被配置为产生对应于工具驱动器、无菌适配器和外科工具的一个或多个之间的附接状态（例如，存在、接合、附接、脱离接合、分离、不存在等）的至少一个传感器信号。控制器可联接到工具驱动器，并且控制器可包括处理器和存储器。在一些变型中，控制器可以被配置为接收至少一个传感器信号并使用该传感器信号产生附接数据。附接数据可以包括工具驱动器、无菌适配器和外科工具之间的至少一个附接状态。可以使用附接数据控制工具驱动程序。基于从传感器信号产生的附接数据，系统可以自动执行形成无菌屏障的一个或多个步骤。例如，通过确保遵循将无菌适配器和外科工具接合到工具驱动器上的适当附接顺序，这些特征可以在形成无菌屏障时改进外科工具的切换过程并减少操作者的错误。在一些变型中，当已确定工具驱动器、无菌适配器和外科工具之间完全附接时，可以由工具驱动器致动外科工具；或者当未感测到并且/或者未适当附接一个或多个系统部件时，可禁止工具驱动器致动外科工具。
[0008]在一些变型中，机器人外科系统可包括工具驱动器，该工具驱动器包括配置为经由无菌适配器附接到外科工具的第一壳体。第一壳体可包括从第一壳体的表面延伸并且被配置为偏离表面的至少一个突出部。该突出部可以包括至少一个第一外科工具传感器，该第一外科工具传感器被配置为产生包括工具驱动器和外科工具之间的至少一个附接状态的传感器信号。至少一个可旋转输出驱动可以由第一壳体支撑，并且被配置为通过无菌适配器将扭矩传递至外科工具的输入驱动。
[0009]在一些变型中，第一外科工具传感器可以包括接近传感器，该接近传感器包括联接到突出部的第一端的磁体，以及联接到突出部的第二端的磁场换能器。突出部可以设置在一对可旋转输出驱动之间。第一壳体可以包括以两侧对称的方式排列的多个突出部。该突出部可以包括柔顺材料。该突出部可以包括螺旋弹簧和片簧中的至少一个。第二外科工具传感器可以设置在第一壳体的远端。在这些变型中的一些中，第二外科工具传感器可以包括包含磁场换能器的接近传感器。
[0010]在一些变型中，外科工具可以包括被配置为附接至无菌适配器的第二壳体。第二壳体可以包括包含磁性突出部的无菌适配器接合特征部。至少一个输入驱动可以由第二壳体支撑并且配置为接收从工具驱动器的输出驱动通过无菌适配器传递的扭矩。端部执行器可以从第二壳体延伸并且可操作地联接到输入驱动。在这些变型中的一些中，磁性突出部可以包括第一锥形表面和与第一锥形表面相对的第二锥形表面。在这些变型中的一些中，外科工具的远侧端部可以包括无菌适配器接合特征部。
[0011]在一些变型中，用于机器人外科系统中的工具驱动器可以包括被配置为联接至无菌适配器的壳体。壳体可以包括无菌适配器接合特征部和无菌适配器传感器，该无菌适配器接合特征部可与无菌适配器上的相应工具驱动器接合特征部配合，该无菌适配器传感器被配置为当工具驱动器接合特征部与其相应的无菌适配器接合特征部配合时产生传感器信号。至少一个可旋转输出驱动可以由壳体支撑，并且被配置为通过无菌适配器将扭矩传
递至外科工具的输入驱动。
[0012]在一些变型中，壳体的远侧端部可以包括无菌适配器接合特征部和无菌适配器传感器。无菌适配器接合特征部可以包括凹陷部和突出部中的一个或多个。无菌适配器传感器可以被配置为当工具驱动器接合特征部接触无菌适配器传感器时产生传感器信号。
[0013]在一些变型中，工具驱动器、无菌适配器和外科工具中的一个或多个可以包括各自的壳体，每个壳体包括光学波导，所述光学波导被配置为在视觉上将工具驱动器、无菌适配器和外科工具之间的附接状态传递给操作者。此外，工具驱动器可以包括联接到光学波导的照明源，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人外科的系统，包括：工具驱动器，所述工具驱动器包括：第一壳体，所述第一壳体被配置为经由无菌适配器附接到外科工具；至少一个输出驱动，所述至少一个输出驱动联接到对应的可旋转输出驱动盘，其中，每个输出驱动由所述第一壳体支撑，所述输出驱动被配置为通过所述无菌适配器将扭矩传递到所述外科工具的输入驱动；以及第一电子通信设备，所述第一电子通信设备被配置为与所述外科工具无线通信并且被大致设置在所述输出驱动盘的平面中。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述外科工具包括：第二壳体，所述第二壳体被配置为联接到所述无菌适配器，所述第二壳体包括突出部和被配置为与所述工具驱动器无线通信的第二电子通信设备，所述第二电子通信设备设置在所述突出部中；以及端部执行器，所述端部执行器从所述第二壳体延伸并且操作地联接到所述输入驱动，其中，所述输入驱动由所述第二壳体支撑并且被配置为接收从所述工...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：威博外科公司，
类型：发明
国别省市：