用于手术系统的接口的制作方法

用于手术系统的接口的制作方法
【专利摘要】一种用于手术系统的接口包括器械驱动单元和手术器械。器械驱动单元包括连接毂和可旋转地支撑在连接毂中的至少一个驱动轴。至少一个驱动轴在第一端和具有倾斜端面的第二端之间延伸。手术器械能够可释放地连接至器械驱动单元并且包括连接构件和可旋转地支撑在连接构件中的至少一个从动轴。至少一个从动轴在第一端和第二端之间延伸。第二端具有对应于至少一个驱动轴的倾斜端面的倾斜端面。倾斜端面构造成使得连接构件能够经由第一连接路径和第二连接路径连接于连接毂。
【专利说明】用于手术系统的接口
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年1月31日提交的美国临时专利申请第61/934,228号的权益和 优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
【背景技术】
[0003] 诸如以da Vinciκ手术系统为例的机器人手术系统已经在微创医疗操作中使用。一 些机器人手术系统包括支撑机器人手臂和手术器械或至少一个末端执行器的控制台，手术 器械或至少一个末端执行器包括安装至机器人手臂的手术钳子或抓紧工具。机器人手臂为 手术器械提供了机械动力用于其操作和移动。每个机器人手臂可包括具有机械接口 (interface)的器械驱动单元，该机械接口操作性地连接至手术器械的对应的机械接口。
[0004] 在使用机器人系统之前或期间，选择手术器械并将其连接至每个机器人手臂的器 械驱动单元。为了完成恰当的安装，手术器械的某些连接部件必须对接地接合至器械驱动 单元的对应的连接部件。一旦这些部件对接地连接，那么器械驱动单元能够驱动手术附接 件的致动。然而，手术器械的连接部件相对于器械驱动单元的连接部件的位置和定向通常 是未知的，这使得连接部件彼此对齐困难。
[0005] 因此，在手术器械能够被认为恰当地连接至器械驱动单元之前，手术系统必须使 手术器械的连接部件的位置相对于器械驱动单元的连接部件的位置进行校准。这有时通过 来回转动器械驱动单元的连接部件直到器械驱动单元的连接部件找到手术器械的对应的 连接部件为止来完成。这种将手术器械与器械驱动单元安装的反复试验方法会是困难的、 耗时的且成问题的。
[0006] 所以，需要一种尤其是消除对校准的需求的更为精确且高效的方法来将器械驱动 单元和手术器械连接。

【发明内容】

[0007] 根据本公开的方案，提供了一种用于手术系统的接口。该接口包括器械驱动单元， 其包括连接毂和可旋转地支撑在所述连接毂中的至少一个驱动轴。所述至少一个驱动轴具 有构造为用于连接于电动机的第一端和具有倾斜端面的第二端并在所述第一端和所述第 二端之间延伸。所述接口进一步包括手术器械，其能够可释放地连接至所述器械驱动单元。 所述手术器械包括连接构件和可旋转地支撑在所述连接构件中的至少一个从动轴。所述至 少一个从动轴具有第一端和第二端并且在所述第一端和所述第二端之间延伸。所述第二端 具有对应于所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面的倾斜端面。所述倾 斜端面构造成使得所述手术器械的所述连接构件能够经由第一连接路径和第二连接路径 连接于所述器械驱动单元的所述连接毂。所述第二连接路径相对于所述第一连接路径横向 地定向。
[0008] 在一些实施例中，当所述手术器械的所述连接构件连接至所述器械驱动单元的所 述连接毂时，所述倾斜端面可以彼此接合并且其间的相对转动被限制。
[0009] 在本公开的方案中，所述倾斜端面可以构造成使得在所述器械驱动单元的所述至 少一个驱动轴的所述第二端与所述手术器械的所述至少一个从动轴的所述第二端接合时， 所述手术器械的所述至少一个从动轴可以转动以将所述手术器械的所述至少一个从动轴 的所述倾斜端面定向成与所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面平齐 接合。可以想到，每个倾斜端面可以限定平面，使得当对应的倾斜端面接合时，所述对应的 倾斜端面的所述平面彼此平行。所述倾斜端面可以具有卵形构造。
[0010] 在一些实施例中，所述至少一个驱动轴和所述至少一个从动轴中的一个的所述倾 斜端面可以是凹的，并且所述至少一个驱动轴和所述至少一个从动轴中的另一个可以是凸 的。
[0011] 在本公开的另一方案中，所述连接毂可以包括一对从其延伸的间隔开的相对侧 壁。所述一对侧壁可以包括轴向可平移突起。所述连接构件可以包括限定于其中的、构造为 用于接收所述轴向可平移突起以将所述连接毂和所述连接构件可拆分地固定的腔。
[0012] 在一些实施例中，所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴能够包括以直线形构 造可旋转地支撑在所述连接毂中的多个驱动轴。所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴 可以包括以错列构造可旋转地支撑在所述连接毂中的多个驱动轴。
[0013] 在一些实施例中，所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述第二端可以包 括邻近其倾斜端面布置的径向延伸部。
[0014] 根据本公开的另一方案，提供了一种用于手术系统的接口。所述接口包括器械驱 动单元和手术器械。所述器械驱动单元包括连接毂和可旋转地支撑在所述连接毂中的多个 驱动轴。所述多个驱动轴中的每个均具有构造为用于连接于电动机的第一端和从所述连接 毂垂直地延伸的第二端并在所述第一端和所述第二端之间延伸。所述第二端具有平坦的倾 斜端面。
[0015] 所述手术器械包括板和可旋转地支撑在所述板中的多个从动轴。所述多个从动轴 中的每个均具有从所述板垂直地延伸的第一端和第二端并在所述第一端和所述第二端之 间延伸。所述第二端具有对应于所述器械驱动单元的所述多个驱动轴的所述倾斜端面中的 相应的一个的平坦的倾斜端面。所述倾斜端面构造成使得所述手术器械的所述板能够经由 第一连接路径和第二连接路径连接于所述器械驱动单元的所述连接毂。所述第二连接路径 相对于所述第一连接路径横向地定向。
[0016] 在一些实施例中，每个倾斜端面可限定平面，使得当对应的倾斜端面接合时，所述 对应的倾斜端面的所述平面彼此平行。可以想象，所述倾斜端面可以构造成使得在所述器 械驱动单元的所述多个驱动轴的所述第二端与所述手术器械的所述多个从动轴的所述第 二端接合时，所述多个从动轴可以转动以将所述多个从动轴的所述倾斜端面定向成与所述 多个驱动轴的对应的倾斜端面齐平接合。
[0017] 在一些实施例中，所述器械驱动单元的所述多个驱动轴可以以错列构造可旋转地 支撑在所述连接毂中。
[0018] 根据本公开的另一个方案，提供了一种装配手术系统的方法。所述方法包括提供 器械驱动单元。所述器械驱动单元包括连接毂和可旋转地支撑在所述连接毂中的至少一个 驱动轴。所述至少一个驱动轴具有构造为用于连接于电动机的第一端和第二端并在所述第 一端和所述第二端之间延伸。所述第二端具有倾斜端面。
[0019] 所述方法进一步包括提供手术器械。所述手术器械包括连接构件和可旋转地支撑 在所述连接构件中的至少一个从动轴。手术器械的所述至少一个从动轴具有第一端和第二 端并且在所述第一端和所述第二端之间延伸。所述第二端具有对应于所述器械驱动单元的 所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面的倾斜端面。
[0020] 所述方案进一步包括将所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述倾斜端 面与所述手术器械的所述至少一个从动轴的所述倾斜端面经由第一连接路径和第二连接 路径中的至少一个接合。所述第二连接路径相对于所述第一连接路径横向地定向。
[0021] 在本公开的方案中，经由所述第一连接路径接合所述倾斜端面可以包括:使所述 器械驱动单元和所述手术器械朝向彼此沿着与所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴 和所述手术器械的所述至少一个从动轴相交的竖直轴线平移。在一些实施例中，经由所述 第二连接路径接合所述倾斜端面可以包括使所述器械驱动单元和所述手术器械朝向彼此 沿着水平轴线平移。可以想到，所述水平轴线可以垂直于所述竖直轴线定向。
[0022] 在一些实施例中，所述方法可以进一步包括使所述器械驱动单元的所述至少一个 驱动轴的所述倾斜端面定向成面向第一方向。使所述器械驱动单元和所述手术器械朝向彼 此平移可以包括使所述手术器械朝向所述器械驱动单元在第二方向上沿着所述水平轴线 平移。所述第二方向可以与所述第一方向相反地定向。
[0023] 可以想象，所述倾斜端面能够构造成使得在所述器械驱动单元的所述至少一个驱 动轴的所述第二端与所述手术器械的所述至少一个从动轴的所述第二端接合时，所述至少 一个从动轴可以转动以将所述至少一个从动轴的所述倾斜端面定向成与所述至少一个驱 动轴的所述倾斜端面平齐接合。每个倾斜端面可以限定平面，使得当对应的倾斜端面接合 时，所述对应的倾斜端面的所述平面可以彼此平行。
[0024] 下面将参照附图更为详细地描述本公开的示例性实施例的更多的细节和方案。 [0025]正如本文使用的，术语平行和垂直被理解为包括相对于真实的平行和真实的垂直 多大约+10度或-10度的大致平行和大致垂直的相对构造。
【附图说明】
[0026] 在此参照附图描述本公开的实施例，其中：
[0027] 图1是根据本公开的手术系统的示意图；
[0028] 图2是用于根据本公开的原理的手术系统的接口的一个实施例的呈部分虚像的立 体图；
[0029] 图3是图2中所示的器械驱动单元的连接毂的立体图；
[0030] 图4是图2中所示的手术器械的连接构件的立体图；
[0031] 图5A至图5B是图3中所示的器械驱动单元的连接毂的驱动轴的倾斜端面的侧视图 和图4中所示的手术器械的连接构件的从动轴的倾斜端面的侧视图；
[0032] 图6是图5B中所示的手术器械的连接构件的从动轴的倾斜端面的立体图；
[0033] 图7是图2中所示的接口的经由第一连接路径而被连接的连接毂和连接构件的侧 视图；
[0034] 图8A至图8C是图2中所示的接口的倾斜端面在所述倾斜端面彼此接合时的侧视展 开图；
[0035] 图9是图2中所示的接口的彼此连接的连接毂和连接构件的呈部分虚像的侧视图；
[0036] 图10是图2中所示的接口的沿着第二连接路径而被连接的连接毂和连接构件的呈 部分虚像的立体图；以及
[0037] 图11至图13是根据本公开的接口的替代实施例的渐进侧视图，其图示出接口的端 面沿着竖直连接路径被连接。
【具体实施方式】
[0038] 下面参照附图详细描述当前公开的接口、系统及其方法的实施例，其中相同参考 标号在若干视图的每个中表示相同或对应的元件。正如在此使用的，术语"远侧"指的是手 术器械和/或器械驱动单元的较靠近患者的那部分，而术语"近侧"指的是手术器械和/或器 械驱动单元的较远离患者的那部分。
[0039] 首先参照图1，诸如以机器人手术系统为例的手术系统总体上示出为手术系统1并 且主要包括多个机器人手臂2、3;控制装置4;以及联接于控制装置4的操作控制台5。操作控 制台5包括显示装置6，该显示装置6尤其被建立来显示三维图像；以及手动输入装置7、8，例 如外科医生的人员（未示出)借助所述手动输入装置7、8能够在第一操作模式中远程操纵机 器人手臂2、3,该原理对于本领域技术人员而言是已知的。
[0040] 根据在此公开的若干实施例中的任意一个实施例，正如将在下面更详细地描述 的，每个机器人手臂2、3均包括通过接头连接的多个构件，以及例如支撑末端执行器(未示 出）的手术器械400的连接构件402可以附接至的器械驱动单元200。
[0041] 机器人手臂2、3可以由连接至控制装置4的电气驱动器(未示出）驱动。控制装置4 (例如，计算机)被建立以尤其借助计算机程序来以如下这种方式触发驱动器:机器人手臂 2、3,它们的器械驱动单元200及因此手术器械400(包括末端执行器)根据借助手动输入装 置7、8限定的运动来执行期望的运动。控制装置4还可以被以调节机器人手臂2、3和/或驱动 器的运动的这种方式来建立。
[0042] 手术系统1被配置为用于躺在患者检查台12上、待借助末端执行器以微创方式治 疗的患者13。手术系统1还可以包括两个以上的机器人手臂2、3,另外的机器人手臂类似地 连接至控制装置4并借助操作控制台5来远程操纵。手术器械400 (包括末端执行器)也可以 被附接至另外的机器人手臂。
[0043] 可以参考2011年11月3日提交的、名称为"Medical Workstation(医疗工作站)" 的、公开号为2012/0116416的美国专利，其全部内容通过引用合并于此，用于详细讨论手术 系统1的结构和操作。
[0044] 控制装置4可控制多个电动机（电动机1……η)，其中每个电动机配置成使延伸穿 过每个机器人手臂至手术器械400的末端执行器的线缆(未示出）缠绕或释放一定长度。在 使用中，当线缆缠绕和释放时，线缆引起手术器械400的每个末端执行器的操作和/或运动。 可以想到，控制装置4协调多个电动机（电动机1……η)的触发以协调缠绕或释放的相应线 缆的长度，以便协调相应末端执行器的操作和/或运动。在实施例中，每个电动机均能够构 造成致动驱动杆或杠杆臂以引起手术器械400的每个末端执行器的操作和/或运动。在一些 情况下，两根以上的线缆或单根线缆的两个端部可以通过单个电动机缠绕或释放。例如，在 一些情况下，两根线缆或两个线缆端部可以沿相反方向联接至单个电动机，以便当电动机 被沿第一方向触发时，一根线缆缠绕而另一根线缆释放。其他线缆构造可以在不同实施例 中使用。
[0045]转向图2至图10,用于手术系统1的接口 100将机器人手臂2和/或3的器械驱动单元 200的连接毂202与具有末端执行器(未示出）的手术器械400的连接构件402连接。接口 100 建立在器械驱动单元200与手术器械400之间。器械驱动单元200布置有机器人手臂2和/或3 的远侧端并且构造成致动手术器械400的运动和末端执行器(未示出）的多种关节式运动。 [0046]器械驱动单元200包括连接毂202,其构造为用于接收手术器械400的连接构件402 并与其选择性固定。连接毂202包括基部204,其具有一对相反侧面206、208和一对相反平坦 侧面210、212。在一些实施例中，基部204被多样性地构造，诸如以椭圆形、长方形、三角形、 弓形、矩形、正方形、锥形和/或多边形。基部204包括第一平坦表面214和第二平坦表面216。 多个孔220、222、224、226延伸穿过基部204的平坦表面214、216。每个孔220、222、224、226构 造为用于布置轴承，诸如以球轴承228为例，上述轴承均构造成可旋转地支撑相应的驱动轴 260、262、264、266，正如本文在下面描述的。正如在所图示出的实施例中所示，孔220、222、 224、226以交错构造彼此间隔开。在一些实施例中，孔220、222、224、226以对称构造或任意 其他构造对齐。
[0047] 器械驱动单元200的连接毂202包括从其延伸出的一对间隔开的相对侧壁230、 240。具体地，侧壁230、240-体地形成或整体地连接于基部204的平坦侧面210、212并且从 平坦侧面210、212垂直地延伸。期望地，侧壁230、240可彼此平行。侧壁230在第一端232和第 二端234之间延伸并且侧壁240在第一端242和第二端244之间延伸。基部204和侧壁230、240 限定了空间或腔"S"，其具有介于其间的宽度"W"（图7)。限定在侧壁230、240之间的空间或 腔"S"的宽度"W"基本上等于手术器械400的连接构件402的宽度，使得连接构件402能够基 本齐平地安置在器械驱动单元200的连接毂202的侧壁230、240之间，如下文所描述的。 [0048] 继续参照图2,侧壁230的第一端232和第二端234以及侧壁240的第一端242和第二 端244均包括限定平坦面或平台252的横向台阶250。平坦面或平台252在与基部204平行的 平面上延伸，以便手术器械400的连接构件402在安置于器械驱动单元200的连接毂202的平 坦面或平台252上时平行于基部204。进一步地，手术器械400的连接构件402从基部204的第 一表面214提升或间隔了与台阶250的高度相等的高度"h"，如图2中所示的。
[0049] 侧壁230的第一端232和第二端234以及侧壁240的第一端242和第二端244均包括 轴向可平移突起254,其构造用于接收在连接构件402的腔454中以将连接毂202和连接构件 402彼此可拆分地固定。每个突起254与平坦面或平台252中相应的一个重叠。突起254包括 主体部256,其能够被拉动以使突起254相对于相应的侧壁230、240轴向平移并自连接构件 402的腔454离开。突起254包括偏置构件（未示出）以弹性地偏置突起254来从相应的侧壁 230、240突出并进入到连接毂202的空间或腔"S"中。
[0050]在使用时，当将手术器械400的连接构件402安置在空间或腔"S"内时，连接构件 402接合突起254以克服每个突起254的弹性偏置。突起254被引起轴向地平移到它们相应的 侧壁230、240中并且自空间S离开。当连接构件402安置在阶梯250的平坦面252上时，突起 254由于其弹簧偏置而返回延伸到侧壁230、240外并进入到连接构件402的腔454内以将器 械驱动单元200的连接毂202与手术器械400的连接构件402固定。可以想到，连接毂202可以 经由多种连接机构而与连接构件402固定以抑制和/或防止在竖直方向上的相对运动。
[0051 ] 如上所述，器械驱动单元200包括多个驱动轴，诸如以第一驱动轴260、第二驱动轴 262、第三驱动轴264和第四驱动轴266为例。在一些实施例中，器械驱动单元200包括多于或 少于四个的驱动轴。驱动轴260、262、264、266在连接毂202中分别可旋转地支撑在孔220、 222、224、226中。驱动轴260、262、264、266具有大致圆柱形构造并且可以是非套管形的 (non-cannulated)。在一些实施例中，驱动轴260、262、264、266的全部或部分被可替代地构 造，诸如以正方形、矩形、椭圆形、长方形、锥形、多边形、非圆形、具有厚壁的套管形、管形 和/或圆锥形为例。驱动轴260、262、264、266以错列构造可旋转地支撑在连接毂202中。在一 些实施例中，驱动轴260、262、264、266沿着纵向轴线间隔开，使得驱动轴260、262、264、266 以直线形构造可旋转地支撑在连接毂202中。
[0052] 如至少在图2、图3和图5A中示出的，每个驱动轴260、262、264、266在第一端270和 第二端272之间延伸，并且限定沿着其的相应纵向轴线"XI"。第一端270构造为用于连接于 驱动驱动轴260、262、264、266在孔220、222、224、226内的旋转运动的电动机（电动机1…… η)。第二端272从基部204的第一平坦表面214大致垂直地延伸并进入到空间或腔"S"。
[0053] 每个驱动轴260、262、264、266的第二端272包括具有卵形构造的倾斜端面280。在 一些实施例中，倾斜端面280被多样性地构造，诸如以椭圆形、长方形、正方形、锥形、带纹理 的、表面粗糙的、滚花的、凸的、凹的、锥形、多边形的和/或波状的。器械驱动单元200的驱动 轴260、262、264、266的倾斜端面280构造为用于接合手术器械400的从动轴460、462、464、 466的对应的倾斜端面480以在其间传递转矩，正如本文在下面描述的。倾斜端面280限定相 对于驱动轴260、262、264、266的纵向轴线"XI"的角度"α"，正如在图5Α中示出的。在一些实 施例中，角度V'可以接近30度至60度。在一个实例中，角度V'可以接近45度。倾斜端面280 具有比直径"D1"大的长度"L1"。
[0054] 每个倾斜端面280可以限定平面，使得当手术器械400的从动轴460、462、464、466 的对应的倾斜端面接合器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266的相应的倾斜端面280 时，对应的倾斜端面280、480的平面彼此平行，正如本文在下面描述的。在其他实例中，每个 倾斜端面280可限定具有曲线、峰、谷和其他非平坦区域的波纹状表面。在这种实例中，手术 器械400的轴460、462、464、466的波纹状端面可以定形成在如本文所述地将手术器械400联 接至驱动单元200期间接合并对接于驱动单元200的轴260、262、264、266的对应的波纹状端 面。
[0055] 器械驱动单元200的每个驱动轴260、262、264、266的第二端272进一步包括邻近其 倾斜端面280布置的径向延伸部或凸缘282。凸缘282接合于基部204的第一平坦表面214以 维持倾斜端面280从孔220、222、224、226突出并在空间或腔"S"内。
[0056] 正如上面简洁地描述的，接口 100建立在手术器械400和器械驱动单元200之间，手 术器械400和器械驱动单元200被可释放地彼此连接。手术器械400的远侧端构造用于可拆 分地接合于末端执行器(未示出）。手术器械400包括连接构件402和被可旋转地支撑在连接 构件402中的相应的第一从动轴460、第二从动轴462、第三从动轴464和第四从动轴466。 [0057]如图2和图4中所示，连接构件402被构造为矩形板。然而，可以想到，连接构件402 被多样性地构造，诸如以椭圆形、长方形、三角形、正方形、锥形和/或多边形为例。连接构件 402包括对应于连接毂202的基部204的侧面206、208的一对相反侧面406、408。连接构件402 还包括对应于连接毂202的基部204的平坦侧面210、212的一对相反平坦侧面410、412。在手 术器械400的连接构件402与器械驱动单元200的连接毂202接合时，连接构件402的平坦侧 面410、412与连接毂202的侧壁230、240平行对齐。连接毂202的侧壁230、240和台阶250的平 坦面252充当用于使连接构件402滑动和/或下降到空间或腔"S"内从而与连接毂202固定的 引导件。
[0058]连接构件402的平坦侧面410、412均包括限定在其中的一对腔454,其构造用于接 收连接毂202的轴向可平移突起254。平坦侧面410上的腔454以与侧壁240的突起254彼此间 隔开的距离相等的距离彼此间隔开。平坦侧面412上的腔454以与侧壁230的突起254彼此间 隔开的距离相等的距离彼此间隔开。通过这种方式，突起254能够被插入到连接构件402的 相应的腔454内以将连接毂202和连接构件402可拆分地固定。可以想到，连接毂202能够经 由多种连接机构来与连接构件402固定以抑制和/或防止在竖直方向上的相对运动。
[0059] 连接构件402包括第一平坦表面414以及相反的第二平坦表面416。多个孔420、 422、424、426延伸穿过连接构件402的平坦表面414、416。每个孔420、422、424、426均构造用 于布置轴承，诸如以球轴承428为例，上述轴承均构造成可旋转地支撑手术器械400的相应 的从动轴460、462、464、466，正如本文在下面描述的。在一些实施例中，轴承能够被多样化 地构造，诸如以衬套轴承或推力轴承为例。在一些实施例中，孔420、422、424、426可以不包 括轴承。正如在所图示出的实施例中示出的，与连接毂202的孔220、222、224、226类似，孔 420、422、424、426以错列构造彼此间隔开。当连接构件402安置在连接毂202的台阶250上并 且连接毂202的突起254与连接构件402的相应的腔454对齐时，连接构件402的孔420、422、 424、426分别与连接毂202的孔220、222、224、226同轴。在一些实施例中，孔420、422、424、 426以对称构造或任意其他构造对齐。
[0060]如上所提到的，手术器械400包括多个从动轴，诸如分别类似于上面关于器械驱动 单元200描述的驱动轴260、262、264、266的第一从动轴460、第二从动轴462、第三从动轴464 和第四从动轴466。在一些实施例中，手术器械400可以包括多于或少于四个的从动轴。从动 轴460、462、464、466在连接构件402中分别被可旋转地支撑在孔420、422、424、426内。从动 轴460、462、464、466具有大致圆柱形构造并且可以是非套管形的或具有相对厚的壁的套管 形的。在一些实施例中，从动轴460、462、464、466被可替代地构造，诸如以本文描述的那些 替代方案为例。从动轴460、462、464、466以错列构造可旋转地支撑在连接构件402中。在一 个实施例中，从动轴460、462、464、466可以直线形构造可旋转地支撑在连接构件402中。 [0061 ] 从动轴460、462、464、466均在第一端470和第二端472之间延伸，并且限定沿着其 的相应的纵向轴线"X2"，如在图5B中所示的。第一端470构造用于连接于末端执行器。从动 轴460、462、464、466的第一端470具有关于其布置的球轴承428。第二端472从连接构件402 的第二平坦表面416大致垂直地延伸。正如在上面提到的，轴承可以被多样地构造，诸如以 衬套轴承或推力轴承为例。还可以想到，孔420、422、424、426可以不包括轴承。
[0062] 与本文在上面描述的器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266的倾斜端面280 类似或互补，每个从动轴460、462、464、466的第二端472包括倾斜端面480。连接构件402的 从动轴460、462、464、466的倾斜端面480构造为用于接合于器械驱动单元200的驱动轴260、 262、264、266的倾斜端面280以接收来自其的转矩。在一些实施例中，驱动轴260、262、264、 266和/或从动轴460、462、464、466包括互锁部件以进一步限制和/或防止其间的相对转动， 从而增强转矩的传递并抑制在其间发生打滑。可以想到，能够包括多种互锁部件，诸如以弹 键锁、对接件、卡扣配合件、干涉配合件、摩擦配合件和/或带纹理的、表面粗糙的或滚花的 倾斜端面280、480。
[0063]倾斜端面480限定相对于从动轴460、462、464、466的纵向轴线12"的角度"汉'，其 可与器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266的倾斜端面280的角度"€("相等。倾斜端面 480具有比从动轴460、462、464、466的直径"D2"大的长度"L2"。驱动轴260、262、264、266的 倾斜端面280的角度V'与从动轴460、462、464、466的倾斜端面480的角度"汉'提供用于在倾 斜端面280和倾斜端面480接合（即，抵接)时抑制和/或防止器械驱动单元200的驱动轴260、 262、264、266与手术附接件400的从动轴460、462、464、466之间的相对转动。
[0064] 每个倾斜端面480限定了平面，使得当驱动轴260、262、264、266的对应的倾斜端面 280接合至该平面时，对应的倾斜端面280、480的平面彼此平行。在驱动轴260、262、264、266 的倾斜端面280与对应的从动轴460、462、464、466的倾斜端面480接合时，驱动轴260、262、 264、266与从动轴460、462、464、466同轴对齐并且器械驱动单元200和手术附接件400被限 制在竖直方向上相对于彼此移动。
[0065] 在一个实施例中，驱动轴260、262、264、266的倾斜端面280可以是凹的，并且从动 轴460、462、464、466的倾斜端面280可以是凸的，反之亦然。在一些实施例中，倾斜端面280、 480被多样性地构造，诸如以椭圆形、长方形、平面形、波纹形、正方形、矩形、三角形、多边形 和/或锥形为例。
[0066] 在一些实施例中，每个倾斜端面280、480的周缘290、490是成圆形的、带斜面的或 成直角的。
[0067]倾斜端面280、480构造成使得手术器械400的连接构件402是可经由第一连接路径 "ΡΓ (如图7中所示)和第二连接路径"P2"（如图10中所示)连接于器械驱动单元200的连接 毂202的。第一连接路径"ΡΓ相对于第二连接路径"P2"横向地定向。在所图示出的实施例 中，第一连接路径"ΡΓ大致垂直于第二连接路径"P2"定向。第一连接路径"ΡΓ沿着平行于 驱动轴260、262、264、266的纵向轴线11"和从动轴460、462、464、466的纵向轴线12"的轴 线延伸。第二连接路径"P2"沿着平行于连接毂202的侧壁230、240限定的纵向轴线并在所述 纵向轴线之间延伸的轴线延伸，或者是沿着分别垂直于驱动轴260、262、264、266的纵向轴 线"ΧΓ和从动轴460、462、464、466的纵向轴线12"延伸的轴线延伸。
[0068]在操作时，手术器械400和器械驱动单元200经由第一连接路径"ΡΓ或第二连接路 径"P2"彼此连接，如上所述的。为将手术器械400经由第一连接路径"ΡΓ接合至器械驱动单 元200,手术器械400和器械驱动单元200沿着第一连接路径"ΡΓ朝向彼此平移，如图7中所 示的。例如，手术器械400的连接构件402能够沿着第一连接路径"ΡΓ朝向器械驱动单元200 的连接毂202平移以将手术器械400的从动轴460、462、464、466的第二端472接合于器械驱 动单元200的驱动轴260、262、264、266的第二端272。倾斜端面280、480构造成使得从动轴 460、462、464、466的倾斜端面480能够连接至器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266 的倾斜端面280，而不管它们分别关于纵向轴线"X2"和"ΧΓ的相对定向如何。
[0069]倾斜端面280、480的成角度构造和沿着第一连接路径"ΡΓ持续施加在手术器械 400上的力引起从动轴460、462、464、466相对于器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、 266转动，如图8A中所示。由倾斜端面280施加在倾斜端面480上的垂直于倾斜端面280定向 的反作用力驱动倾斜端面480相对于其转动。
[0070] 手术器械400的从动轴460、462、464、466继续转动，如图88中所示的，直到从动轴 260、262、264、266的倾斜端面480定向成与器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266的 倾斜端面280齐平接合或抵接，如图8C中所示。在手术器械400的倾斜端面480与器械驱动单 元200的倾斜端面280齐平接合或抵接时，如图8C和图9中所示，限制和/或防止了驱动轴 260、262、264、266和从动轴460、462、464、466之间的相对转动。通过这种方式，器械驱动单 元200的驱动轴260、262、264、266的转动能够将转矩"1'"传送至手术器械400的从动轴460、 462、464、466以致动手术器械400的末端执行器(未不出）的功能。
[0071] 为了将手术器械400经由第二连接路径"P2"连接至器械驱动单元200，驱动轴260、 262、264、266可以错列构造布置在器械驱动单元200内，使得驱动轴260、262、264、266不会 相互阻碍。器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266的倾斜端面280定向成面对由图10 中的箭头"A"标示的第一方向。手术器械400的连接构件402在由图10中的箭头"B"标示的第 二方向上沿着第二连接路径"P2"朝向器械驱动单元200的连接毂202平移以将手术器械400 的从动轴460、462、464、466的第二端472与器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266的 第二端270接合或抵接。
[0072]倾斜端面280、480的成角度构造和在由箭头"B"标示的方向上沿着第二连接路径 "P2"持续施加在手术器械400上的力引起从动轴460、462、464、466相对于器械驱动单元200 的驱动轴260、262、264、266转动。手术器械400的从动轴460、462、464、466继续转动，直到从 动轴460、462、464、466的倾斜端面480定向成与器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、 266的倾斜端面280齐平接合或抵接。在手术器械400的倾斜端面480与器械驱动单元200的 倾斜端面280齐平接合或抵接时，限制和/或防止了驱动轴260、262、264、266和从动轴460、 462、464、466之间的相对转动。通过这种方式，器械驱动单元200的驱动轴260、262、264、266 的转动能够将转矩"T"传送至手术器械400的从动轴460、462、464、466以致动手术器械400 的末端执行器(未示出）的功能。
[0073] 从动轴460、462、464、466的倾斜端面480能够连接至器械驱动单元200的驱动轴 260、262、264、266的倾斜端面280，而不管倾斜端面480相对于倾斜端面280关于轴向轴线 "ΧΓ和"X2"的定向如何。
[0074]在手术器械400的倾斜端面480与器械驱动单元200的倾斜端面280(经由第一连接 路径"ΡΓ或第二连接路径"P2"）齐平连接时，连接构件402被接收在连接毂202的空间或腔 "S"内并安置在台阶250的平坦面或平台252上。连接毂202的突起254接合连接构件402的腔 454以将连接构件402与连接毂202固定，以便抑制和/或防止连接构件402相对于连接毂202 的竖直运动（即，沿着第一连接路径"ΡΓ的运动）和/或水平运动（即，沿着第二连接路径 "P2"的运动）。进一步地，将连接构件402固定于连接毂202限制和/或防止倾斜端面480相对 于倾斜端面280滑动。
[0075] 在一个实施例中，如图11至图13中所示，驱动轴260、262、264、266的第二端272和 从动轴460、462、464、466的第二端472分别被可替代地构造。第二端272、472均包括分别类 似于上述的倾斜端面280、480的第一倾斜端面580、680,以及第二倾斜端面581、681。第一倾 斜端面580、680相对于对应的第二倾斜端面581、681轴向地间隔开并且通过竖直定向表面 583、683互连。倾斜端面580、581从表面583以钝角延伸，并且倾斜端面680、681从表面683以 钝角延伸。可以想到，表面583、683可具有平坦构造。
[0076]应当理解，可对本文公开的实施例进行多种修改。例如，尽管在本文公开的凸轮滑 轮已经被示出并且被描述为连接至钳夹的近侧端，但可以想到并在本公开的范围内的是， 凸轮滑轮操作性地连接于钳夹的远侧部。因此，上述的描述不应当理解为限定，而是仅仅作 为多种实施例的范例。本领域技术人员将想到在附属权利要求的范围和精神内的其他修 改。
【主权项】
1. 一种用于手术系统的接口，包括： 器械驱动单元，其包括： 连接毂；以及 至少一个驱动轴，其可旋转地支撑在所述连接毂中，所述至少一个驱动轴具有构造为 用于连接于电动机的第一端和具有倾斜端面的第二端并在所述第一端和所述第二端之间 延伸；以及 手术器械，其能够可释放地连接至所述器械驱动单元，所述手术器械包括： 连接构件；以及 至少一个从动轴，其可旋转地支撑在所述连接构件中，所述至少一个从动轴具有第一 端和第二端并且在所述第一端和所述第二端之间延伸，所述第二端具有对应于所述器械驱 动单元的所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面的倾斜端面， 其中，所述倾斜端面构造成使得所述手术器械的所述连接构件能够经由第一连接路径 和第二连接路径连接于所述器械驱动单元的所述连接毂，所述第二连接路径相对于所述第 一连接路径横向地定向。2. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，当所述手术器械的所述连接构件 连接至所述器械驱动单元的所述连接毂时，所述倾斜端面彼此接合并且其间的相对转动被 限制。3. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述倾斜端面构造成使得在所述 器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述第二端与所述手术器械的所述至少一个从动 轴的所述第二端接合时，所述手术器械的所述至少一个从动轴转动以将所述手术器械的所 述至少一个从动轴的所述倾斜端面定向成与所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的 所述倾斜端面平齐接合。4. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，每个倾斜端面限定平面，使得当 对应的倾斜端面接合时，所述对应的倾斜端面的所述平面彼此平行。5. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述倾斜端面具有卵形构造。6. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述连接构件包括一对相反平坦 侧面和一对相反弓形侧面。7. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述连接毂包括一对从其延伸的 间隔开的相对侧壁。8. 根据权利要求7所述的用于手术系统的接口，其中，所述一对侧壁包括轴向可平移突 起，并且所述连接构件包括限定于其中的、构造为用于接收所述轴向可平移突起以将所述 连接毂和所述连接构件可拆分地固定的腔。9. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述器械驱动单元的所述至少一 个驱动轴包括以直线形构造可旋转地支撑在所述连接毂中的多个驱动轴。10. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述器械驱动单元的所述至少 一个驱动轴包括以错列构造可旋转地支撑在所述连接毂中的多个驱动轴。11. 根据权利要求1所述的用于手术系统的接口，其中，所述器械驱动单元的所述至少 一个驱动轴的所述第二端包括邻近其倾斜端面布置的径向延伸部。12. -种用于手术系统的接口，包括： 器械驱动单元，其包括： 连接毂；以及 多个驱动轴，其可旋转地支撑在所述连接毂中，所述多个驱动轴中的每个均具有构造 为用于连接于电动机的第一端和从所述连接毂垂直地延伸的第二端并在所述第一端和所 述第二端之间延伸，所述第二端具有平坦的倾斜端面;以及 手术器械，其包括： 板；以及 多个从动轴，其可旋转地支撑在所述板中，所述多个从动轴中的每个均具有从所述板 垂直地延伸的第一端和第二端并在所述第一端和所述第二端之间延伸，所述第二端具有对 应于所述器械驱动单元的所述多个驱动轴的所述倾斜端面中的相应的一个的平坦的倾斜 端面， 其中，所述倾斜端面构造成使得所述手术器械的所述板能够经由第一连接路径和第二 连接路径连接于所述器械驱动单元的所述连接毂，所述第二连接路径相对于所述第一连接 路径横向地定向。13. 根据权利要求12所述的用于手术系统的接口，其中，每个倾斜端面限定平面，使得 当对应的倾斜端面接合时，所述对应的倾斜端面的所述平面彼此平行并且其间的相对转动 被限制。14. 根据权利要求12所述的用于手术系统的接口，其中，所述倾斜端面构造成使得在所 述器械驱动单元的所述多个驱动轴的所述第二端与所述手术器械的所述多个从动轴的所 述第二端接合时，所述多个从动轴转动以将所述多个从动轴的所述倾斜端面定向成与所述 多个驱动轴的对应的倾斜端面齐平接合。15. 根据权利要求12所述的用于手术系统的接口，其中，所述器械驱动单元的所述多个 驱动轴以错列构造可旋转地支撑在所述连接毂中。16. -种装配手术系统的方法，所述方法包括： 提供器械驱动单元，其包括： 连接毂；以及 至少一个驱动轴，其可旋转地支撑在所述连接毂中，所述至少一个驱动轴具有构造为 用于连接于电动机的第一端和第二端并在所述第一端和所述第二端之间延伸，所述第二端 具有倾斜端面； 提供手术器械，其包括： 连接构件；以及 至少一个从动轴，其可旋转地支撑在所述连接构件中，所述手术器械的所述至少一个 从动轴具有第一端和第二端并且在所述第一端和所述第二端之间延伸，所述第二端具有对 应于所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面的倾斜端面;以及 将所述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面与所述手术器械的所述 至少一个从动轴的所述倾斜端面经由第一连接路径和第二连接路径中的至少一个接合，所 述第二连接路径相对于所述第一连接路径横向地定向。17. 根据权利要求16所述的装配手术系统的方法，其中，经由所述第一连接路径接合所 述倾斜端面包括:使所述器械驱动单元和所述手术器械朝向彼此沿着与所述器械驱动单元 的所述至少一个驱动轴和所述手术器械的所述至少一个从动轴相交的竖直轴线平移;并且 其中，经由所述第二连接路径接合所述倾斜端面包括:使所述器械驱动单元和所述手 术器械朝向彼此沿着水平轴线平移，所述水平轴线垂直于所述竖直轴线定向。18. 根据权利要求17所述的装配手术系统的方法，进一步包括使所述器械驱动单元的 所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面定向成面向第一方向， 其中，使所述器械驱动单元和所述手术器械朝向彼此平移包括使所述手术器械朝向所 述器械驱动单元在第二方向上沿着所述水平轴线平移，所述第二方向与所述第一方向相反 地定向。19. 根据权利要求16所述的装配手术系统的方法，其中，所述倾斜端面构造成使得在所 述器械驱动单元的所述至少一个驱动轴的所述第二端与所述手术器械的所述至少一个从 动轴的所述第二端接合时，所述至少一个从动轴转动以将所述至少一个从动轴的所述倾斜 端面定向成与所述至少一个驱动轴的所述倾斜端面平齐接合。20. 根据权利要求16所述的装配手术系统的方法，其中，每个倾斜端面限定平面，使得 当对应的倾斜端面接合时，所述对应的倾斜端面的所述平面彼此平行并且其间的相对转动 被限制。21. -种手术系统接口，包括： 可旋转驱动轴，其联接至机器人手臂，所述驱动轴具有倾斜端面； 手术器械，其包括具有与所述驱动轴的倾斜端面对接的倾斜端面的可旋转器械轴，其 中，所述驱动轴的所述倾斜端面和所述器械轴的所述倾斜端面定形成当所述驱动轴与所述 器械轴接合并且所述器械轴的所述倾斜端面和所述驱动轴的所述倾斜端面不对齐时使所 述器械轴和所述驱动轴中的至少一个转动到对齐。22. 根据权利要求21所述的手术系统接口，其中，所述器械轴的所述倾斜端面和所述驱 动轴的所述倾斜端面定轮廓成当所述驱动轴与所述器械轴接合并且所述器械轴的所述倾 斜端面和所述驱动轴的所述倾斜端面不对齐时使所述器械轴和所述驱动轴中的至少一个 转动到对齐。23. -种方法，包括： 将手术器械附接至与机器人手臂联接的驱动单元； 将手术器械的可旋转器械轴的倾斜端面与所述驱动单元的可旋转驱动轴的倾斜端面 接合； 在所述接合期间当所述器械轴的所述倾斜端面与所述驱动轴的所述倾斜端面不对齐 时转动所述器械轴和所述驱动轴中的至少一个;以及 持续所述转动直到所述器械轴的所述倾斜端面与所述驱动轴的所述倾斜端面以单一 定向对齐的方式彼此接合。
【文档编号】A61B34/30GK105916461SQ201480073374
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年11月7日
【发明人】海门·卡帕迪亚
【申请人】柯惠Lp公司