機器人手術的模塊化機械手支架制造技術

機器人手術系統包括安裝基座、多個手術器械以及聯接支架組件。各器械可通過相關微創孔插入病人至所需內部手術位置。聯接支架組件相對基座可移動支承器械。支架一般包括定向平臺、相對基座可移動支承定向平臺的平臺連桿機構以及安裝于定向平臺的多個機械手，其中各機械手可移動支承相關器械。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術一般涉及醫療、手術和/或機器人裝置及系統。在示例性實施例中，本專利技術提供了具有支承和校準機械手的改進結構的微創機器人手術系統，例如在病人體內所需手術位置移動手術器械、內窺鏡或其他圖像捕捉裝置的機械手。
技術介紹
微創醫療技術的目的是要減少診斷或手術過程中無關組織受損，從而減少病人的恢復時間、不適以及有害的副作用。例如，微創手術的影響之ー是手術后住院恢復時間的減少。由于標準開放手術的平均住院時間一般比類似的微創手術平均住院時間長的多，所以増加使用微創技術每年可節約上百萬美元的醫院費用。盡管美國每年進行的許多手術可以微創方式進行，但由于受限于掌握微創手術技術所需的微創手術器械以及額外手術培訓，目前僅部分手術使用了該先進技木。微創機器人手術或遠程手術系統已被開發，以增加外科醫生的技巧并避免傳統微創技術的ー些限制。在遠程手術中，外科醫生使用伺服機構等某種形式的遙控器操縱手術器械的移動，而不是直接手持并移動器械。在遠程手術系統中，手術工作站可為外科醫生提供手術位置的圖像。觀察顯示器上手術位置的ニ維或三維圖像的同時，外科醫生通過操縱主控制裝置對病人執行手術程序，主控制裝置又控制伺服機構手術器械的移動。遠程手術使用的伺服機構通常接收兩個主控制器(外科醫生一只手ー個)的輸入，并包括安裝于手術器械的兩個機器人手臂。手術支承連桿機構見美國專利第6，246，200和6，788，018全文公開所述，其全文結合于此以供參考。盡管新遠程手術系統和裝置已被證實高效且有益，但仍需要進ー步改進?？傮w而言，需要提供改進的微創機器人手術系統。提高機器人手術系統的效率和使用方便的改進技術將是特別有利的。例如，提高機動性、改進手術室的空間應用、提供更快速便捷的裝配、使用中抑制機器人裝置之間的碰撞和/或減少新手術系統的機械復雜性及尺寸將是特別有利的。
技術實現思路
本專利技術基本涉及醫療、手術和/或機器人裝置及系統。在許多實施例中，本專利技術提供了具有支承和校準機械手的改進結構的微創機器人手術系統，例如在病人體內所需手術位置移動手術器械、內窺鏡或其他圖像捕捉裝置的機械手。改進的模塊化機械手支架可提供幾個優點，包括増加機動性、改進手術室的空間應用、更快速便捷的裝配、使用中機器人裝置間的碰撞抑制和/或減少新手術系統的機械復雜性與尺寸。這些優點又提高了該機器人手術系統的效率與使用方便。在本專利技術的第一方面，機器人手術系統包括安裝基座、多個手術器械以及聯接支架組件。各器械可通過相關微創孔插入病人至所需內部手術位置。聯接支架組件相對基座可移動支承器械。支架一般包括定向平臺、相對基座可移動支承定向平臺的平臺連桿機構以及安裝于定向平臺的多個機械手，其中各機械手可移動支承相關器械。安裝基座優選包括天花板支承結構，以允許聯接支架組件從基座基本向下延伸。天花板安裝的聯接支架組件有利于改進手術室的空間應用，特別是清除手術臺附近人員和/或其它手術設備的間隔，并減少地板上的機器人設備和布線。另外，天花板安裝的聯接支架組件減少了手術過程中與其它相鄰機械手碰撞或空間沖突的可能性，并便于機器人手術系統不使用時的存儲。平臺連桿機構優選包括線性導軌、可連于導軌的滑動架車以及近端可旋轉連于架車、遠端可旋轉連于定向平臺的至少ー個支臂。通過允許定向平臺在至少三維中平移并允許定向平臺繞ー軸旋轉，平臺連桿機構有利于增強聯接支架組件的機動性。定向平臺增加的移動范圍允許從病人身體上方更大范圍接近切ロ位置。這在執行如結腸手術、多血管冠狀動脈旁路移植程序、心臟手術、胃旁路術等復雜且過長程序時通過促進機械手手術中快速重新定位至其它手術位置而特別有利。機器人手術系統還包括可連于定向平臺的多個可配置裝配接合支臂。各支臂可移動支承相關機械手，并具有可預配置的可釋放地固定的連桿和接頭。在許多實施例中，定向平臺上安裝有三個或三個以上的機械手，通常為四個或四個以上的機械手，各機械手與獨立切ロ位置相關。四個或四個以上的切ロ位置各自直徑約為7-15毫米，可被看作點，通常位于腹部或靠近胸腔中肋骨的腹壁中點位置。定向平臺優選包括可旋轉連于多個支臂的四個軸轂，以及可連于平臺連桿機構的第五軸轂，其中第五軸轂與樞軸點對齊，優選與內窺鏡切ロ位置重合。第五軸轂允許定向平臺繞內窺鏡機械手樞軸點旋轉，使得多個裝配支臂指向將進行手術程序的方向。一般來說，定向平臺支承可移動支承器械機械手的三個裝配接合支臂和可移動支承圖像捕捉裝置機械手的一個裝配接合支臂。使用定向平臺來支承可獨立定位的裝配支臂及其相關機械手有利于獲得機械復雜性較低、相對較小且較為緊湊的機械手支架結構。例如，單個定向平臺由于避免了獨立配置各裝配支臂導致的延遲與復雜性使得裝配更快捷便利。因僅有四自由度而簡化了各裝配接合支臂。一般，各支臂允許可固定連桿和接頭在一維中平移，并允許可固定連桿和接頭繞兩個或三個軸旋轉。至少ー裝配接合支臂包括至少ー個延伸于相鄰兩個可固定旋轉接頭間的平衡、可固定、接合平行四邊形連桿機構結構。接合平行四邊形結構允許在大致豎直方向上移動，相鄰旋轉接頭允許繞縱軸轉動。系統還可包括連于聯接支架組件的制動系統。制動系統可釋放抑制在至少基本固定結構中先前配置的可固定連桿與接頭的聯接。制動系統被偏壓至固定結構，并包括釋放可固定連桿與接頭至可固定連桿與接頭可聯接的可重新定位結構的制動釋放傳動器。系統還可包括連接多個可固定連桿和接頭至伺服機構的接頭傳感器系統。傳感器系統產生接頭結構信號。伺服機構包括計算機，接頭傳感器系統發射接頭結構信號至計算機。計算機使用接頭結構信號計算相對安裝基座與器械所附參照坐標系間坐標系變換。至少ー機械手機械受限使得機械手基座與水平面成固定角。裝配接合支臂支承的至少ー機械手與水平面成角度偏移，角度處于40度至約60度角范圍內，處于約45度至約50度范圍較佳。裝配接合輔助支臂支承的至少ー機械手與水平面成角度偏移，角度處于O度至約20度角范圍內，約15度較佳。裝配接合中心支臂支承的至少ー機械手與水平面成角度偏移，角度處于40度至約90度角范圍內，處于約65度至約75度范圍較佳。 至少ー機械手優選包括限制器械繞空間中樞軸點的球面轉動的偏移遠心連桿機構，其中裝配接合支臂的可固定連桿和接頭的傳動可移動樞軸點。令人^(訝地是，由于偏移遠心機械手提供的運動范圍的増大，裝配支臂可被簡化(如僅有四自由度)。這使得裝配接合支臂的預配置減少，系統平臺更加簡化。這樣，較少或沒有專門培訓的手術室人員可快速安排并為手術準備機器人系統?？蓽p少裝配支臂機械復雜性的示例性偏移遠心機械手見美國專利申請第10/957，077號進ー步詳述。在一實施例中，偏移遠心機械手一般包括聯接連桿機構組件，具有機械手基座、平行四邊形連桿機構基座、多個驅動連桿和接頭以及器械架。機械手基座可旋轉連于平行四邊形連桿機構基座以繞第一軸旋轉。平行四邊形連桿機構基座通過多個驅動連桿和接頭連于器械架。驅動連桿和接頭形成平行四邊形，器械被安裝于器械架且軸至少ー自由度移動時，可相對樞軸點限制器械的長軸。與平行四邊形連桿機構基座相鄰的平行四邊形第一軸和第一側與軸在樞軸點處相交，平行四邊形的第一側與第一軸成角度偏移。在本專利技術的另一方面，提供了用于機器人手術系統的模塊化機械手支架。系統包括安裝基座、多個手術器械以及具有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，包括：平臺連桿機構，所述平臺連桿機構包括線性軸線和可沿所述線性軸線滑動的架車；旋轉聯接至所述架車的定向平臺；多個裝配支臂，每個裝配支臂包括近端、遠端和由可釋放的固定接頭聯接的連桿，每個支臂在其近端處被旋轉聯接至定向平臺；以及機器人機械手，所述機器人機械手被聯接至每個裝配支臂的所述遠端。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T·庫珀，S·J·布魯門克蘭斯，G·S·古薩特，D·羅莎，
申請(專利權)人：直觀外科手術操作公司，
類型：發明
國別省市：