機(jī)器人手術(shù)站的制作方法
【專利說明】機(jī)器人手術(shù)站
[0001]相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年6月13日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/834504的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)以全文引用的方式納入文本。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體涉及外科手術(shù)機(jī)器人，具體涉及機(jī)器人手術(shù)站。
【背景技術(shù)】
[0004]目前，手術(shù)室主要按照19世紀(jì)前機(jī)械化時(shí)代前的條件布置。隨著腹腔鏡手術(shù)的引入以及隨后與機(jī)器人結(jié)合，外科手術(shù)室結(jié)構(gòu)的新時(shí)代正在興起。
[0005]存在著已知的手術(shù)機(jī)器人，如由直覺外科手術(shù)股份有限公司開發(fā)的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)“達(dá)芬奇”?！斑_(dá)芬奇”機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)包括外科手術(shù)機(jī)器人，外科手術(shù)機(jī)器人設(shè)有與手術(shù)器械連接在一起的多個(gè)機(jī)械臂或末端執(zhí)行器。機(jī)器人放置于手術(shù)臺(tái)邊上，由外科醫(yī)生通過控制站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，控制站包括特殊的手柄和踏板，手柄和踏板允許外科醫(yī)生可選擇性地驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂和外科手術(shù)器械。
[0006]本領(lǐng)域中已知的其他機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)，如美國2013/0178870公開的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于支撐病人和機(jī)器人手術(shù)機(jī)械手。該機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)包括基座、立柱和連接結(jié)構(gòu)，該立柱的第一端與基座連接并向上垂直延伸至相反的第二端，該連接結(jié)構(gòu)連接于該立柱的第二端。病人檢查臺(tái)連接至該連接結(jié)構(gòu)。機(jī)器人支撐臂具有與該連接結(jié)構(gòu)連接的第一端。機(jī)器人支撐臂可以從第一端垂直向上延伸至第二端。機(jī)器人支撐臂可以進(jìn)一步在病人檢查臺(tái)上方水平延伸以支撐機(jī)器人手術(shù)機(jī)械手。該機(jī)器人手術(shù)機(jī)械手從機(jī)器人支撐臂朝向由病人檢查臺(tái)支撐的病人大致向下延伸，從而將機(jī)器人手術(shù)機(jī)械手的末端執(zhí)行器放置到病人身上的手術(shù)部位附近。
[0007]病人檢查臺(tái)可以相對(duì)于地面傾斜，從而獲得患者內(nèi)部器官的重力位置，這對(duì)于某些外科手術(shù)可能是需要的。
[0008]U.S.2013/085510公開了一種類似的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，其中機(jī)械手臂和病人檢查臺(tái)被約束在一個(gè)立柱上，該立柱又安裝在基座上。病人檢查臺(tái)可操作地連接到機(jī)器人和關(guān)聯(lián)控制器中。病人的位置可以通過機(jī)器人遠(yuǎn)程控制。控制器可以識(shí)別病人相對(duì)于手術(shù)室和各種機(jī)器人組件的位置和方向。這樣的系統(tǒng)可以保持病人與手術(shù)機(jī)器人的一個(gè)或多個(gè)末端執(zhí)行器之間固定的參照坐標(biāo)系，消除由于病人移動(dòng)產(chǎn)生的系統(tǒng)重新校準(zhǔn)需求。
[0009]盡管可提供機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，不斷增長(zhǎng)的改善手術(shù)室環(huán)境質(zhì)量的需求仍然存在，尤其是進(jìn)一步改善和開發(fā)機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的需求，其中機(jī)械手和手術(shù)臺(tái)形成一個(gè)單一集成的外科手術(shù)站，這是本文公開的實(shí)施例的一個(gè)目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開涉及到一種機(jī)器人手術(shù)站，該機(jī)器人手術(shù)站包括基座、環(huán)形結(jié)構(gòu)以及遠(yuǎn)程控制單元，其中基座配置為固定至地面，病床和多個(gè)機(jī)械臂分別在對(duì)應(yīng)的第一安裝座和第二安裝座處被約束在環(huán)形結(jié)構(gòu)上，遠(yuǎn)程控制單元可被外科醫(yī)生用來給病人實(shí)施手術(shù)。環(huán)形結(jié)構(gòu)可繞著滾動(dòng)軸線相對(duì)于所述基座旋轉(zhuǎn)，所述滾動(dòng)軸線平行于地面且穿過所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的中心。
[0011]機(jī)器人手術(shù)站可繞俯仰軸線相對(duì)于基座旋轉(zhuǎn)，該俯仰軸線平行于地面且與所述的滾動(dòng)軸線垂直。
[0012]環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一和第二安裝座可以有伸縮結(jié)構(gòu)，由此允許調(diào)整病床和機(jī)械臂之間的相互位置。
[0013]根據(jù)本公開的一實(shí)施例，機(jī)械臂可組裝在環(huán)形結(jié)構(gòu)的不同位置，以允許外科醫(yī)生基于具體的手術(shù)需求布置機(jī)械臂。為達(dá)到這一目的，環(huán)形結(jié)構(gòu)的第二安裝座包含具有中空結(jié)構(gòu)的環(huán)形框架，其中電線電纜布置在該中空結(jié)構(gòu)中且并聯(lián)地連接于多個(gè)插座，這些插座配置成允許對(duì)應(yīng)數(shù)量的機(jī)械臂進(jìn)行機(jī)械和電氣裝配。
[0014]與已知的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)有預(yù)先確定數(shù)量的機(jī)械臂不同的是，根據(jù)本公開的一實(shí)施例，附連到機(jī)器人手術(shù)站的環(huán)形框架上的機(jī)械臂的數(shù)量可以變化(也就是“開放平臺(tái)”)，這取決于外科手術(shù)的具體需求。因此，例如對(duì)于前列腺，肺部等手術(shù)中，可以實(shí)現(xiàn)手術(shù)臺(tái)不同且最優(yōu)化的設(shè)置。
[0015]根據(jù)本公開的一實(shí)施例，第一和第二安裝座可圍繞與地面、滾動(dòng)軸線和俯仰軸線垂直的偏航軸線旋轉(zhuǎn)，使得病床和/或機(jī)械臂可相對(duì)于環(huán)形結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，例如，為了簡(jiǎn)化病人做手術(shù)的準(zhǔn)備或簡(jiǎn)化機(jī)械臂和相關(guān)手術(shù)工具的設(shè)置。
[0016]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，病床配置為可拆卸地安裝在第一安裝座上。由此，病人在進(jìn)入手術(shù)室之前可被安置在病床上并為外科手術(shù)做準(zhǔn)備，其中外科手術(shù)床連接到手術(shù)站。此外，可移動(dòng)的病床允許將病人舒適地帶回到病房而不需將他/她轉(zhuǎn)移到另一張床。
[0017]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，根據(jù)本公開的機(jī)器人手術(shù)站的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)將從如下參考附圖的實(shí)施例的詳細(xì)且非限制性的描述中變得更清晰。
[0018]附圖簡(jiǎn)要說明
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人手術(shù)站的一實(shí)施例的立體圖。
[0020]圖2到圖4分別示出了圖1的機(jī)器人手術(shù)站的俯視圖，主視圖和側(cè)視圖。
[0021]圖5示出了機(jī)器人手術(shù)站的主視圖，其中環(huán)形結(jié)構(gòu)處在默認(rèn)位置，病床大體上平行于地面。
[0022]圖6是出了機(jī)器人手術(shù)站的主視圖，其中環(huán)形結(jié)構(gòu)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了 90度。
[0023]圖7和圖8分別示出了支撐環(huán)形結(jié)構(gòu)的立柱的弧形構(gòu)件的裝配圖和分解圖。
[0024]圖9和圖10分別示出了支撐環(huán)形結(jié)構(gòu)的立柱之一的裝配圖和分解圖。
[0025]圖11和圖12示出了環(huán)形結(jié)構(gòu)繞著俯仰軸線順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的圖。
[0026]圖13是示出了環(huán)形結(jié)構(gòu)的一部分的細(xì)節(jié)圖，其中第一安裝座裝配在該部分。
[0027]圖14是示出了環(huán)形結(jié)構(gòu)的一部分的細(xì)節(jié)圖，其中第二安裝座裝配在該部分。
[0028]圖15是示出了被引導(dǎo)穿過第二安裝座和固定到該第二安裝座的環(huán)形結(jié)構(gòu)的線纜的剖視圖。
[0029]圖16是示出了被引導(dǎo)穿過弧形構(gòu)件之一和環(huán)形結(jié)構(gòu)的立柱之一的線纜的剖視圖。
[0030]圖17是分解立體圖，示出了病床和各自的安裝座及它們的配合裝置。
[0031]圖18和19分別是示出了與機(jī)器人手術(shù)站的病床關(guān)聯(lián)的真空系統(tǒng)的俯視圖和剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本公開的機(jī)器人手術(shù)臺(tái)包含基座100、環(huán)形結(jié)構(gòu)300，基座100配置為固定在地面上，病床700和多個(gè)機(jī)器人臂600約束在并可操作地連接于環(huán)形結(jié)構(gòu)300。機(jī)器人手術(shù)站進(jìn)一步包含一個(gè)遠(yuǎn)程控制單元800，其可被外科醫(yī)生用來對(duì)病人實(shí)施外科手術(shù)。
[0033]參照?qǐng)D1?4，本文公開的一個(gè)實(shí)施例中的機(jī)器人手術(shù)站的基座100包含一對(duì)垂直立柱100A和100B，其垂直于地面延伸。每個(gè)立柱100A，100B包括弧形構(gòu)件200A和200B，弧形構(gòu)件200A和200B沿橫向從而立柱伸出。立柱100A和100B被布置成使得弧形構(gòu)件200A和200B面向彼此?；⌒螛?gòu)件200A，200B是中空體，其中環(huán)形結(jié)構(gòu)300可滑動(dòng)安裝。環(huán)形結(jié)構(gòu)300設(shè)有第一安裝座400和第二安裝座500，第一安裝座400配置為支撐病床700，第二安裝座500用于支撐框架506，框架506配置用于多個(gè)機(jī)械臂600的裝配。機(jī)械臂600可由外科醫(yī)生從一個(gè)遠(yuǎn)程控制單元800進(jìn)行控制。第一安裝座400和第二安裝座500沿著環(huán)形結(jié)構(gòu)300的直徑方向彼此相對(duì)布置。
[0034]圖1?4中示出了，第一安裝座400和第二安裝座500沿垂直方向?qū)R，也就是它們的軸實(shí)質(zhì)上垂直于地面。這是機(jī)器人手術(shù)站的默認(rèn)配置，其中病床700大體上平行于地面。
[0035]根據(jù)本公開的一實(shí)施例，環(huán)形結(jié)構(gòu)300可相對(duì)于基座100繞滾動(dòng)軸線R旋轉(zhuǎn)，該滾動(dòng)軸線R平行于地面且穿過環(huán)形結(jié)構(gòu)300的中心。如圖5和圖6所示，環(huán)形結(jié)構(gòu)300可繞滾動(dòng)軸線R順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，從而將病床70