机器人手术站的制作方法
【专利说明】机器人手术站
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求2013年6月13日提交的美国临时申请61/834504的优先权，该申请以全文引用的方式纳入文本。
技术领域
[0003]本公开总体涉及外科手术机器人，具体涉及机器人手术站。
【背景技术】
[0004]目前，手术室主要按照19世纪前机械化时代前的条件布置。随着腹腔镜手术的引入以及随后与机器人结合，外科手术室结构的新时代正在兴起。
[0005]存在着已知的手术机器人，如由直觉外科手术股份有限公司开发的机器人外科手术系统“达芬奇”。“达芬奇”机器人外科手术系统包括外科手术机器人，外科手术机器人设有与手术器械连接在一起的多个机械臂或末端执行器。机器人放置于手术台边上，由外科医生通过控制站进行远程控制，控制站包括特殊的手柄和踏板，手柄和踏板允许外科医生可选择性地驱动机械臂和外科手术器械。
[0006]本领域中已知的其他机器人外科手术系统，如美国2013/0178870公开的机器人外科手术系统，该系统用于支撑病人和机器人手术机械手。该机器人外科手术系统包括基座、立柱和连接结构，该立柱的第一端与基座连接并向上垂直延伸至相反的第二端，该连接结构连接于该立柱的第二端。病人检查台连接至该连接结构。机器人支撑臂具有与该连接结构连接的第一端。机器人支撑臂可以从第一端垂直向上延伸至第二端。机器人支撑臂可以进一步在病人检查台上方水平延伸以支撑机器人手术机械手。该机器人手术机械手从机器人支撑臂朝向由病人检查台支撑的病人大致向下延伸，从而将机器人手术机械手的末端执行器放置到病人身上的手术部位附近。
[0007]病人检查台可以相对于地面倾斜，从而获得患者内部器官的重力位置，这对于某些外科手术可能是需要的。
[0008]U.S.2013/085510公开了一种类似的机器人手术系统，其中机械手臂和病人检查台被约束在一个立柱上，该立柱又安装在基座上。病人检查台可操作地连接到机器人和关联控制器中。病人的位置可以通过机器人远程控制。控制器可以识别病人相对于手术室和各种机器人组件的位置和方向。这样的系统可以保持病人与手术机器人的一个或多个末端执行器之间固定的参照坐标系，消除由于病人移动产生的系统重新校准需求。
[0009]尽管可提供机器人手术系统，不断增长的改善手术室环境质量的需求仍然存在，尤其是进一步改善和开发机器人手术系统的需求，其中机械手和手术台形成一个单一集成的外科手术站，这是本文公开的实施例的一个目的。
【发明内容】
[0010]本公开涉及到一种机器人手术站，该机器人手术站包括基座、环形结构以及远程控制单元，其中基座配置为固定至地面，病床和多个机械臂分别在对应的第一安装座和第二安装座处被约束在环形结构上，远程控制单元可被外科医生用来给病人实施手术。环形结构可绕着滚动轴线相对于所述基座旋转，所述滚动轴线平行于地面且穿过所述环形结构的中心。
[0011]机器人手术站可绕俯仰轴线相对于基座旋转，该俯仰轴线平行于地面且与所述的滚动轴线垂直。
[0012]环形结构的第一和第二安装座可以有伸缩结构，由此允许调整病床和机械臂之间的相互位置。
[0013]根据本公开的一实施例，机械臂可组装在环形结构的不同位置，以允许外科医生基于具体的手术需求布置机械臂。为达到这一目的，环形结构的第二安装座包含具有中空结构的环形框架，其中电线电缆布置在该中空结构中且并联地连接于多个插座，这些插座配置成允许对应数量的机械臂进行机械和电气装配。
[0014]与已知的机器人手术系统有预先确定数量的机械臂不同的是，根据本公开的一实施例，附连到机器人手术站的环形框架上的机械臂的数量可以变化(也就是“开放平台”)，这取决于外科手术的具体需求。因此，例如对于前列腺，肺部等手术中，可以实现手术台不同且最优化的设置。
[0015]根据本公开的一实施例，第一和第二安装座可围绕与地面、滚动轴线和俯仰轴线垂直的偏航轴线旋转，使得病床和/或机械臂可相对于环形结构旋转，例如，为了简化病人做手术的准备或简化机械臂和相关手术工具的设置。
[0016]根据本公开的另一实施例，病床配置为可拆卸地安装在第一安装座上。由此，病人在进入手术室之前可被安置在病床上并为外科手术做准备，其中外科手术床连接到手术站。此外，可移动的病床允许将病人舒适地带回到病房而不需将他/她转移到另一张床。
[0017]对本领域的技术人员来说，根据本公开的机器人手术站的进一步优势和特点将从如下参考附图的实施例的详细且非限制性的描述中变得更清晰。
[0018]附图简要说明
[0019]图1是根据本发明的机器人手术站的一实施例的立体图。
[0020]图2到图4分别示出了图1的机器人手术站的俯视图，主视图和侧视图。
[0021]图5示出了机器人手术站的主视图，其中环形结构处在默认位置，病床大体上平行于地面。
[0022]图6是出了机器人手术站的主视图，其中环形结构逆时针旋转了 90度。
[0023]图7和图8分别示出了支撑环形结构的立柱的弧形构件的装配图和分解图。
[0024]图9和图10分别示出了支撑环形结构的立柱之一的装配图和分解图。
[0025]图11和图12示出了环形结构绕着俯仰轴线顺时针或逆时针旋转的图。
[0026]图13是示出了环形结构的一部分的细节图，其中第一安装座装配在该部分。
[0027]图14是示出了环形结构的一部分的细节图，其中第二安装座装配在该部分。
[0028]图15是示出了被引导穿过第二安装座和固定到该第二安装座的环形结构的线缆的剖视图。
[0029]图16是示出了被引导穿过弧形构件之一和环形结构的立柱之一的线缆的剖视图。
[0030]图17是分解立体图，示出了病床和各自的安装座及它们的配合装置。
[0031]图18和19分别是示出了与机器人手术站的病床关联的真空系统的俯视图和剖视图。
【具体实施方式】
[0032]本公开的机器人手术台包含基座100、环形结构300，基座100配置为固定在地面上，病床700和多个机器人臂600约束在并可操作地连接于环形结构300。机器人手术站进一步包含一个远程控制单元800，其可被外科医生用来对病人实施外科手术。
[0033]参照图1?4，本文公开的一个实施例中的机器人手术站的基座100包含一对垂直立柱100A和100B，其垂直于地面延伸。每个立柱100A，100B包括弧形构件200A和200B，弧形构件200A和200B沿横向从而立柱伸出。立柱100A和100B被布置成使得弧形构件200A和200B面向彼此。弧形构件200A，200B是中空体，其中环形结构300可滑动安装。环形结构300设有第一安装座400和第二安装座500，第一安装座400配置为支撑病床700，第二安装座500用于支撑框架506，框架506配置用于多个机械臂600的装配。机械臂600可由外科医生从一个远程控制单元800进行控制。第一安装座400和第二安装座500沿着环形结构300的直径方向彼此相对布置。
[0034]图1?4中示出了，第一安装座400和第二安装座500沿垂直方向对齐，也就是它们的轴实质上垂直于地面。这是机器人手术站的默认配置，其中病床700大体上平行于地面。
[0035]根据本公开的一实施例，环形结构300可相对于基座100绕滚动轴线R旋转，该滚动轴线R平行于地面且穿过环形结构300的中心。如图5和图6所示，环形结构300可绕滚动轴线R顺时针或者逆时针旋转90度，从而将病床70