与机器人手术系统一起使用的插管组件的制作方法

本申请要求2016年5月26日提交的第62/341,888号美国临时专利申请的权益和优先权，所述临时专利申请的全部内容以全文引用的方式并入本文中。

背景技术：

机器人手术系统已用于微创医疗程序。一些机器人手术系统包含支撑机械臂的控制台和至少一个细长手术器械，所述细长手术器械包含镊子或抓握工具等通过腕部组件安装到机械臂的末端执行器。在医疗程序期间，细长手术器械的部分(例如末端执行器)通常插入到患者的小型切口(通过插管组件)或自然腔道中以使末端执行器定位在患者体内的作业部位处。此外，机器人手术系统可包含第一机械臂和用于支撑细长手术器械的安装结构，以及至少第二机械臂和用于支撑插管组件的安装结构。

电缆从机器人控制台延伸通过机械臂且连接到腕部组件和/或末端执行器。在一些情况下，电缆通过处理系统控制的电机致动，所述处理系统包含用户接口，所述用户接口使外科医生或临床医师能够控制包含机械臂、安装结构和/或末端执行器的机器人手术系统。

通常希望再次使用机器人系统的部分。由此，确保机器人系统的此类可再用部件的无菌性可能较重要。因此，需要在插管组件的插管和与其相关联的安装结构之间提供无菌屏障。还可能希望能够在远侧到近侧的方向上将插管装载到相关联安装结构中，以避免从近侧到远侧不灵便地举起插管并将其装载穿过安装结构。

技术实现要素：

本公开涉及与机器人手术系统一起使用的插管组件。根据本公开的方面，提供一种与机械臂的安装结构一起使用的手术插管组件。所述手术插管组件包含：插管，其配置成用于收纳至少部分地自其穿过的手术器械；附接机构，其配置成以可释放方式接合所述插管；以及屏障，其配置成延伸通过所述安装结构的通道。所述屏障包含：近侧环，其邻近所述安装结构的近侧面定位；远侧环，其邻近所述安装结构的远侧面定位；以及圆柱形部分，在其中限定内腔且在所述近侧环与所述远侧环之间延伸，所述插管配置成用于在远侧到近侧的方向上插入所述内腔内。

所述屏障可配置成在使用期间在插管与安装结构之间提供无菌屏障。

所述手术插管组件还可包含第一密封件，所述第一密封件安置于屏障的内腔内且配置成围绕通过由第一密封件限定的孔插入的手术器械提供气密密封。

所述手术插管组件还可包含第二密封件，所述第二密封件安置于屏障的内腔内且配置成在屏障内腔内不存在手术器械的情况下在屏障内腔内提供气密密封。

第一密封件和第二密封件可由与屏障相同的材料制成。

插管可配置成在近侧到远侧的方向上从屏障的内腔移除。

插管可配置成在远侧到近侧的方向上从内腔移除。

根据本公开的另一方面，提供一种将插管与机械臂的安装结构接合的方法。所述方法包含在远侧到近侧的方向上将插管的一部分插入安装结构的通道内，所述插管提供路径，手术器械可通过所述路径在近侧到远侧的方向上至少部分地插入穿过所述插管以进入患者。

所述方法还可包含在近侧到远侧的方向移除插管与安装结构的接合。

所述方法还可包含将屏障至少部分地插入安装结构的通道内。

所述方法还可包含使附接构件与屏障接合，以及以可移除方式将所述附接构件固定到插管。

所述方法还可包含在远侧到近侧的方向移除插管与安装结构的接合。

附图说明

本文中参考附图描述本公开的实施例，在附图中：

图1a是根据本公开的医疗工作站和操作控制台的示意性图解；

图1b是图1a的医疗工作站的控制装置的电机的示意性透视图；

图2是其上包含安装结构的图1a和1b的医疗工作站的臂的透视图；

图3是包含延伸穿过安装结构的插管组件的图2的臂和安装结构的透视图；

图4是图3的安装结构和插管组件的透视图；以及

图5是图3和4的安装结构和插管组件的横截面图。

具体实施方式

参考各图详细描述当前公开的机器人手术系统和插管组件的实施例，图中相同附图标号在若干视图中的每个视图中标示相同或对应元件。如本文中所使用，术语“远侧”是指系统或组件中离使用者较远的部分，而术语“近侧”是指系统或组件中更接近使用者的部分。

首先参考图1a和1b，医疗工作站总体上示为工作站1，且大体上包含：多个机械臂2、3；控制装置4；以及与控制装置4联接的操作控制台5。操作控制台5包含：显示装置6，其确切地说设置成显示三维图像；以及手动输入装置7、8，外科医生等人(未示出)能够通过所述手动输入装置在第一操作模式下远距离操控机械臂2、3，如所属领域的技术人员原则上已知。

机械臂2、3中的每个臂包含通过接合件连接的多个构件，以及器械控制单元100或安装结构500。器械控制单元100可例如附接到手术器械10，所述手术器械具有器械驱动组件200，且支撑具有夹钳构件的末端执行器20。安装结构500可配置成以滑动方式接纳例如插管组件600，如下文将更详细地描述。

机械臂2、3可由连接到控制装置4的电驱动器(未示)来驱动。控制装置4(例如计算机)设置成确切地说通过计算机程序来启用驱动器，其方式使得机械臂2、3、器械控制单元100(且因此手术器械10)和安装结构500(且因此插管组件600)根据通过手动输入装置7、8限定的移动来执行所要移动。还可设置控制装置4，其方式使得所述控制装置调节机械臂2、3和/或驱动器的移动。

医疗工作站1配置成用于患者13，患者躺在患者检查台12上待通过手术器械10以微创方式进行治疗。医疗工作站1还可包含多于两个机械臂2、3，额外的机械臂同样连接到控制装置4且通过操作控制台5远距离操控。器械控制单元、手术器械、安装结构和/或插管组件也可附接或联接到额外机械臂。医疗工作站1可包含确切地说联接到控制装置4的数据库14，所述数据库中存储例如来自患者13和/或解剖图谱的手术前数据。

对于医疗工作站1的构造和操作的详细论述，可参考题为“医疗工作站(medicalworkstation)”的第8,828,023号美国专利，所述专利全部内容以引用的方式并入本文中。

控制装置4可控制多个电机(例如“m1”到“m6”)。电机可以是器械控制单元100的部分和/或安置在器械控制单元100的外部。电机“m”(例如位于器械控制单元100外部的电机“m”)可配置成使冠齿轮“cg”(图1b)等旋转，所述冠齿轮连到或以不可旋转方式支撑于至少一些电机“m”的可旋转轴上。在使用时，随着电机“m”被驱动，冠齿轮“cg”的旋转实现手术器械10的器械驱动组件200的操作和/或移动，如下文所论述。进一步设想，至少一个电机“m”以无线方式(例如从控制装置4)接收信号。预期控制装置4协调各个电机(电机1…n)的启用以协调手术器械10和/或插管组件600的操作和/或移动。设想每个电机对应于与器械控制单元100接合的手术器械10的单独自由度。进一步设想，多于一个电机，包含每个电机(电机1…n)，用于每个自由度。可参考共同拥有的2014年10月20日提交的题为“用于机器人手术系统的腕部和夹钳组件(wristandjawassembliesforroboticsurgicalsystems)”的第wo2015/088647号国际专利公开案，其全部内容以引入的方式并入本文中，从中查看对与器械控制单元100一起使用的末端执行器20的构造和操作的说明性实例的详细论述。

现转而参看图2到3，示出支撑安装结构500的机械臂3。设想安装结构500以可移除方式或以固定方式联接到机械臂3。进一步设想，安装结构500的部分(例如近侧壳体510)相对于安装结构500的另一部分(例如远侧壳体520)可旋转，使得安装结构500的至少一部分相对于机械臂3可旋转。如在下文进一步详细论述，安装结构500配置成将插管组件600至少部分地接纳于其中。举例来说，插管组件600的至少一部分可在图3中箭头“a”的大体方向上从远侧方向朝向近侧方向插入通过延伸穿过安装结构500的通道530。

另外，常规进入端口可结合插管组件600使用(例如在使用图1a中的医疗工作站10的实施例中)。在此类使用中，维持机械臂3与进入端口之间的对准，由此无需同时将手术器械10与机械臂3对准以及将手术器械10与进入端口对准。

参考图4和5，示出插管组件600延伸穿过安装结构500。插管组件600包含插管或套管针610、附接构件620、屏障630、第一密封件640和第二密封件650。总的来说，插管组件600配置成向通过患者皮肤中且邻近目标组织的切口插入的手术器械(例如手术器械10)提供通路。另外，举例来说，如在下文进一步详细论述，插管组件600配置成最小化或防止气体和/或流体通过插管组件600在近侧离开患者。

举例来说，插管610是细长中空管，其配置成允许手术器械的细长部分和末端执行器自其穿过且接近患者体内的目标组织。设定插管610的大小和尺寸以插入安装结构500的通道530内。更具体地说，插管610配置成在远侧到近侧的方向上(在图5中箭头“b”的大体方向上)插入安装结构500的通道530中，且插管610可在近侧到远侧的方向上(在图5中箭头“c”的大体方向上)从通道530移除。插管610的外径和安装结构500的通道530内的屏障630(例如远侧圆柱形部分636)的内径可类似地设定大小以在其间实现摩擦接合。

继续参考图4和5，附接构件620是包含延伸自其穿过的纵向腔622且包含其中的近侧凹槽624的环状圆柱管。如图5中所示，插管610设定大小和尺寸以延伸通过附接构件620的纵向腔622。更具体地说，本公开设想，插管610以固定方式附接到附接构件620，以摩擦方式与附接构件620接合，或以机械方式紧固或能够紧固到附接构件620。例如，设想附接构件620利用机械结构接合插管610，所述机械结构例如定位螺钉629(如图5中所示)、分离搭扣(未明确示出)、设计成响应于预定量的力而断裂的肋条(未明确示出)、卡口型连接等。进一步设想，附接构件620与插管610之间的接合允许插管610在远侧到近侧的方向上(在图5中箭头“b”的大体方向上)从安装结构500移除，使得插管610可在远侧到近侧的方向或近侧到远侧的方向上从安装结构500移除。例如，可例如通过松开定位螺钉629而从插管610移除附接构件620，且可迫使插管610向近侧通过屏障630内的内腔631且不与患者13接近。

另外，插管组件600可完全没有附接构件620。在此类实施例中，插管610直接接合屏障630(例如其间的螺纹连接)，且插管610相对于屏障630的远侧到近侧分离可能不可行。

尤其参考图5，示出屏障630。举例来说，屏障630可由聚乙烯、尼龙、聚丙烯、乙缩醛、abs、聚碳酸酯、聚砜、peek、radel、硅等制成，且配置成最小化或防止安装结构500、器械控制单元100、手术器械10等因在使用期间与插管610接触的体液所致的污染。屏障630限定内腔631，且包含近侧环632、近侧圆柱形部分634、远侧圆柱形部分636和远侧环638。近侧环632与安装结构500的近侧面540相邻定位或与所述近侧面接触。近侧圆柱形部分634从近侧环632向远侧延伸，且定位于安装结构500的通道530内(例如近侧壳体510的通道530内)。远侧圆柱形部分636从近侧圆柱形部分634向远侧延伸，延伸通过通道530，且向安装结构500的远侧面542的远侧延伸。远侧环638与安装结构500的远侧面542相邻定位或与所述远侧面接触，且径向包围远侧圆柱形部分636的一部分。远侧环638可附连到远侧圆柱形部分636，或可相对于远侧圆柱形部分636纵向移动。举例来说，远侧环638可从屏障630的其余部分移除。如图5中所示，可包含至少一个o形环639(例如集成到屏障630中)以帮助确保插管610与屏障630之间的牢固接合而几乎没有“游隙”。

此外，可利用快速连接机构来实现或促进插管610、附接构件620和/或屏障630之间的机械接合。举例来说，附接构件620可在近侧凹槽624上包含螺纹，其啮合远侧圆柱形部分636(例如远侧圆柱形部分636的向远侧环638的远侧延伸的部分)上的对应螺纹。还可在附接构件620与屏障630之间利用卡口型、扭转型或搭扣型连接。

参考图5，第一密封件640安置于屏障630的近侧环632内。第一密封件640，例如隔膜密封件或器械密封件，配置为例如在近侧环632上径向居中的孔或开口。第一密封件640配置成在手术器械(例如手术器械10)延伸通过孔641第一密封件640时维持位于第一密封件640远侧的区域与位于第一密封件640近侧的区域之间的不透流体和/或气密密封(例如以防止或最小化能够在手术程序期间从患者逸出的注气气体量)。设想第一密封件640由与屏障630相同的材料形成(例如，直接邻近孔641的材料由与屏障630相同的材料制成)，或所述第一密封件640包含附接到屏障630的不同材料(例如一次性塑料或可重复使用材料)。

继续参考图5，示出安置于安装结构500的近侧壳体510内的第二密封件650。第二密封件650，例如鸭嘴状密封件，在屏障630的近侧圆柱形部分634内径向居中。第二密封件650配置成在不存在自其插入通过的手术器械的情况下维持位于第一密封件640远侧的区域与位于第一密封件640近侧的区域之间的不透流体和/或气密密封(例如以防止或最小化能够在手术器械插入通过插管610之前和/或在从插管610移除手术器械之后从患者逸出的注气气体量)。设想第二密封件650由与屏障630相同的材料制成或由不同材料制成。

本公开还包含将插管610与机械臂3的安装结构500接合的方法。举例来说，方法包含在远侧到近侧的方向上将插管610的一部分插入安装结构500内。举例来说，方法还包含在近侧到远侧的方向和/或远侧到近侧的方向移除插管610与安装结构500的接合、将屏障630至少部分地插入安装结构500的通道530内、使附接构件620与屏障630接合以及以可移除方式将附接构件620固定到插管610。

插管组件600和安装结构500的使用还可使护士或助手能够在外科医生注意力集中于手术器械10的末端执行器20相对于目标组织的精确位置时插入手术器械10(由于使用安装结构500促进了对准)。此过程可产生更快的器械插入，且可帮助防止无意中使邻近组织与末端执行器20接触。

应理解，可对本文公开的实施例作出各种修改。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅作为各种实施例的范例。所属领域的技术人员将设想在本文所附的权利要求书的范围和精神内的其它修改。