用于传递驱动的手术单
阅读：210发布：2020-09-05
专利汇可以提供用于传递驱动的手术单专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于封裹手术 机器人 的一部分的手术 机器人手 术单，所述手术机器人包括：具有至少一个关节的器械；和包括驱动组件的机器人臂，所述驱动组件被配置成提供机械驱动以选择性地致动所述至少一个关节，所述器械和驱动组件各具有用于将机械驱动从所述驱动组件联接到所述器械的多个 接口 ，所述手术单包括： 覆盖 件，所述覆盖件用于封裹所述手术机器人的驱动组件以在所述驱动组件之上限定无菌边界；和多个接口元件，每个接口元件均被配置成与驱动组件接口和器械接口两者接合以将所述驱动组件联接到所述器械，由此穿过所述手术单传递由所述驱动组件提供的机械驱动以选择性地致动所述器械的所述至少一个关节，所述多个接口元件以空间布置附接至所述覆盖件，使得所述多个接口元件中的每个接口元件均被所述覆盖件的材料与其他多个接口元件中的每个接口元件分开。，下面是用于传递驱动的手术单专利的具体信息内容。
1.一种用于封裹手术机器人的一部分的手术机器人手术单，所述手术机器人包括：包括三个关节的器械；和包括驱动组件的机器人臂，所述驱动组件被配置成提供机械驱动以选择性地致动所述三个关节，所述器械和驱动组件各具有用于将机械驱动从所述驱动组件联接到所述器械的多个接口，所述手术单包括：
覆盖件，所述覆盖件用于封裹所述手术机器人的驱动组件以在所述驱动组件之上限定无菌边界；和
三个接口元件子组，每个接口元件子组均被配置成与驱动组件接口和器械接口两者接合以将所述驱动组件联接到所述器械，由此穿过所述手术单传递由所述驱动组件提供的机械驱动以选择性地致动所述器械的相应关节，所述三个接口元件子组以空间布置附接至所述覆盖件，使得每个接口元件子组均由所述覆盖件的材料与其他接口元件子组中的每个接口元件子组分开。
2.根据权利要求1所述的手术机器人手术单，其中，所述覆盖件的材料是柔性的，由此致使每个接口元件子组相对于其他接口元件子组中的每个接口元件子组未被在空间上固定。
3.根据权利要求1或2所述的手术机器人手术单，其中，所述覆盖件的材料是柔性的，由此允许调节所述接口元件的空间布置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，所述覆盖件的材料是柔性的，由此允许所述接口元件子组之间的相对空间运动，以改变所述接口元件子组的空间布置。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件相对于彼此的空间布置取决于所述覆盖件的配置。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，每个接口元件均包括用于接合驱动组件接口的第一对接表面和用于接合器械接口的第二对接表面。
7.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，每个接口元件均被配置成与驱动组件接口和器械接口以可释放的方式接合。
8.根据权利要求7所述的手术机器人手术单，其中，每个接口元件均被配置成，使得接口元件的第一对接表面被配置成接合驱动组件接口的互补表面，并且使得接口元件的第二对接表面被配置成接合器械接口的互补表面，使得所述接口元件从所述驱动组件接口断开接合与从所述器械接口断开接合相比需要更大的力。
9.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成使得该接口元件的第一对接表面包括被配置成接合驱动组件接口的互补表面的表面特征。
10.根据权利要求6或9所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成使得所述接口元件的第二对接表面包括被配置成接合器械接口的互补表面的表面特征。
11.根据权利要求6、9或10中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成，使得该接口元件的第一对接表面包括被配置成接合驱动组件接口的互补表面的表面特征，并且使得所述接口元件的第二对接表面包括被配置成接合器械接口的互补表面的表面特征。
12.根据权利要求9或11所述的手术机器人手术单，其中，所述第一对接表面的所述表面特征被配置成与驱动组件接口的互补表面配合，由此将所述手术单固定到所述机器人臂。
13.根据权利要求6、9或10所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成，使得所述接口元件的第一对接表面包括被配置成接合驱动组件接口的互补表面且采取多个突起或多个凹部的形式的表面特征，并且使得所述接口元件的第二对接表面包括被配置成接合器械接口的互补表面且采取多个突起或多个凹部的形式的表面特征。
14.根据权利要求13所述的手术机器人手术单，其中，所述至少一个接口元件被配置成使得所述接口元件的第一对接表面包括数量比其第二对接表面上的突起或凹部的对应数量更多的突起或凹部，使得所述接口元件从所述驱动组件接口断开接合与从所述器械接口断开接合相比需要更大的力。
15.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成使得所述接口元件的第一对接表面包括磁性材料，所述第一对接表面被配置成经由磁性吸引来接合驱动组件接口。
16.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成使得所述接口元件的第二对接表面包括磁性材料，所述第二对接表面被配置成经由磁性吸引来接合器械接口。
17.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成，使得所述接口元件的第一对接表面包括磁性材料，所述第一对接表面被配置成经由磁性吸引来接合驱动组件接口，并且使得所述接口元件的第二对接表面包括磁性材料，所述第二对接表面被配置成经由磁性吸引来接合器械接口，所述第一对接表面和所述第二对接表面被配置成使得所述第一对接表面借以接合所述驱动组件接口的磁性吸引比所述第二对接表面借以接合所述器械接口的磁性吸引更强。
18.根据权利要求9所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的所述至少一个接口元件的所述第一对接表面包括导槽，所述导槽被配置成接收形成驱动组件接口的一部分的凸耳。
19.根据权利要求10所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的所述至少一个接口元件的所述第二对接表面包括导槽，所述导槽被配置成接收形成器械接口的一部分的凸耳。
20.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成使得所述接口元件的第一对接表面和第二对接表面能相对于所述覆盖件的周围材料旋转而将来自所述驱动组件的旋转驱动传递到所述器械，以选择性地致动所述器械的至少一个关节，所述至少一个接口元件被配置成使得所述第一对接表面的旋转与所述第二对接表面的旋转耦合。
21.根据权利要求6或20所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成接合所述驱动组件接口和器械接口而将所述驱动组件的线性驱动传递到所述器械，以选择性地致动所述器械的所述至少一个关节。
22.根据权利要求6所述的手术机器人手术单，其中，所述接口元件中的至少一个接口元件被配置成：(i)使得所述接口元件的第一对接表面和第二对接表面能相对于所述覆盖件的周围材料旋转而将来自所述驱动组件的旋转驱动传递到所述器械以致动所述器械的第一关节，所述至少一个接口元件被配置成使得所述第一对接表面的旋转与所述第二对接表面的旋转耦合；并且(ii)使得接合所述驱动组件接口和器械接口而将来自所述驱动组件的线性驱动传递到所述器械以致动所述器械的第二关节。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，每个接口元件均被直接地安装到所述覆盖件。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，每个接口元件均被所述覆盖件的材料保持到位。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，每个接口元件均被推装到所述覆盖件上以将所述接口元件附接至所述覆盖件。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，所述三个接口元件子组包括：接口元件的第一子组，所述第一子组中的每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第一关节；和接口元件的第二子组，所述第二子组中的每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第二关节。
27.根据权利要求26所述的手术机器人手术单，其中，所述三个接口元件子组包括接口元件的第三子组，所述第三子组中的每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第三关节。
28.根据权利要求27所述的手术机器人手术单，其中，所述手术单包括各由所述覆盖件形成的第一容器、第二容器和第三容器，每个容器均被配置成接收从所述器械的近侧部分突出的相应凸耳，所述手术单被配置成使得：接口元件的所述第一子组附接至所述第一容器，接口元件的所述第二子组附接至所述第二容器，并且接口元件的所述第三子组附接至所述第三容器。
29.根据权利要求28所述的手术机器人手术单，其中，接口元件的所述第一子组被配置成接合位于第一凸耳上的相应器械接口，接口元件的所述第二子组被配置成接合位于第二凸耳上的相应器械接口，并且接口元件的所述第三子组被配置成接合位于第三凸耳上的相应器械接口。
30.根据权利要求1至27中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，所述手术单包括容器，所述容器由所述覆盖件形成并被配置成接收从所述器械的近侧部分突出的凸耳，所述容器使所附接的至少一个接口元件被配置成接合驱动组件接口和位于所述凸耳上的器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第一关节。
31.根据权利要求1至27中的任一项所述的手术机器人手术单，其中，所述手术单包括各由所述覆盖件形成的第一容器、第二容器和第三容器，每个容器均被配置成接收从所述器械的近侧部分突出的相应凸耳，每个容器均使所附接的至少一个接口元件被配置成接合驱动组件接口和位于相应凸耳上的器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的相应关节。
32.一种用于执行机器人手术的手术机器人系统，该机器人系统包括：
手术机器人，所述手术机器人包括：包括三个关节的器械；和包括驱动组件的机器人臂，所述驱动组件被配置成提供机械驱动以选择性地致动所述三个关节，所述器械和驱动组件各具有用于将机械驱动从所述驱动组件联接到所述器械的多个接口；和手术机器人手术单，所述手术机器人手术单包括：
覆盖件，所述覆盖件封裹所述手术机器人的驱动组件以在所述驱动组件之上限定无菌边界；和
三个接口元件子组，每个接口元件子组均与驱动组件接口和器械接口两者接合以将所述驱动组件联接到所述器械，由此穿过所述手术单传递由所述驱动组件提供的机械驱动以选择性地致动所述器械的相应关节，所述三个接口元件子组以空间布置附接至所述覆盖件，使得每个接口元件子组均由所述覆盖件的材料与其他接口元件子组中的每个接口元件子组分开。
33.一种基本上如本文中参考附图4至附图8描述的手术机器人手术单。
用于传递驱动的手术单
背景技术
[0002] 图1示出了用于执行机器人手术的典型手术机器人。手术机器人101包括机器人臂103，机器人臂103的一端附接至手术器械105。手术器械能操作地进入患者体内来执行手术。机器人臂包括一个或更多个关节107，臂可以围绕关节107被铰接以控制手术器械的运动和/或位置。机器人臂103被手术单109围裹，以在手术器械(必须是无菌的)和机器人臂(可以不是无菌的)之间提供无菌边界。手术单在机器人臂和臂所在的无菌区域(例如手术室)之间提供边界。
[0003] 手术器械可具有一个或更多个运动自由度。例如，器械可包括腕关节和/或远端执行器(诸如夹持器或钳口)。腕关节和末端执行器可能能够被铰接以使机器人能够执行外科手术的某些步骤。这些铰接件可被由一个或更多个马达提供动力的驱动组件机械驱动。通常期望将驱动组件容纳在机器人臂内，而非容纳在器械中。这是因为手术器械遭受灭菌，这可能损坏驱动组件。另外，从器械去除驱动组件降低了器械的成本，如果器械被设计成在每次外科手术之后更换，则这是期望的。
[0004] 因此，如果驱动组件被容纳在机器人臂内，则机械驱动需要穿过手术单连接或联接到器械。这样做的一种方式是通过使用接口板。这样的接口板通常包括保持多个可移动接口元件的一个或更多个板(例如，前板和背板)。这些接口元件联接到驱动组件和器械以将由驱动组件提供的机械驱动传递到器械，以便驱动器械的铰接件。接口板可例如通过穿透手术单并且将板插入到所创建的开口中而内置到手术单中。然后，手术单可以放置在机器人臂之上，并且接口板连接到驱动组件。然后，器械可以连接到接口板，从而保持无菌边界。
[0005] 接口板的问题在于，由于其相对复杂性和零件数量，制造起来(与手术单比较)可能相对昂贵。因为板还可包含多个对接元件，所以板也可能相当笨重，使得更难以以空间有效的方式封裹和储存手术单。
[0006] 因此，需要有一种改进的手术单。
发明内容
[0007] 根据本公开的一个方面，提供了一种用于封裹手术机器人的一部分的手术机器人手术单，所述手术机器人包括：具有至少一个关节的器械；和包括驱动组件的机器人臂，所述驱动组件被配置成提供机械驱动以选择性地致动所述至少一个关节，所述器械和驱动组件各具有用于将机械驱动从所述驱动组件联接到所述器械的多个接口，所述手术单包括覆盖件，所述覆盖件用于封裹所述手术机器人的驱动组件以在所述驱动组件之上限定无菌边界；和多个接口元件子组，每个接口元件子组均被配置成与驱动组件接口和器械接口两者接合以将所述驱动组件联接到所述器械，由此穿过所述手术单传递由所述驱动组件提供的机械驱动以选择性地致动所述器械的相应关节，所述多个接口元件子组以空间布置附接至所述覆盖件，使得所述多个接口元件子组中的每个接口元件子组均由所述覆盖件的材料与其他多个接口元件子组中的每个接口元件子组分开。
[0008] 所述覆盖件的材料可以是柔性的，由此致使所述多个接口元件中的每个接口元件相对于其他接口元件中的每个接口元件未被在空间上固定。
[0009] 所述覆盖件的材料可以是柔性的，由此允许调节所述接口元件的空间布置。
[0010] 所述覆盖件的材料可以是柔性的，由此允许所述多个接口元件之间的相对空间运动改变接口元件的空间布置。
[0011] 所述接口元件相对于彼此的空间布置可取决于所述覆盖件的配置。
[0012] 每个接口元件均可包括用于接合驱动组件接口的第一对接表面和用于接合器械接口的第二对接表面。
[0013] 所述多个接口元件中的每个接口元件均可被配置成与驱动组件接口和器械接口以可释放的方式接合。
[0014] 每个接口元件均可被配置成，使得接口元件的第一对接表面被配置成接合驱动组件接口的互补表面，并且使得接口元件的第二对接表面被配置成接合器械接口的互补表面，使得所述接口元件从所述驱动组件接口断开接合与从所述器械接口断开接合相比需要更大的力。
[0015] 所述多个接口元件中的至少一个可被配置成使得所述接口元件的第一对接表面包括被配置成接合驱动组件接口的互补表面的表面特征。
[0016] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成使得所述接口元件的第二对接表面包括被配置成接合器械接口的互补表面的表面特征。
[0017] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成，使得所述接口元件的第一对接表面包括被配置成接合驱动组件接口的互补表面的表面特征，并且使得所述接口元件的第二对接表面包括被配置成接合器械接口的互补表面的表面特征。
[0018] 所述第一对接表面的所述表面特征可被配置成与驱动组件接口的互补表面配合，由此将所述手术单固定到所述机器人臂。
[0019] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成，使得所述接口元件的第一对接表面包括被配置成接合驱动组件接口的互补表面且采取多个突起或多个凹部的形式的表面特征，并且使得所述接口元件的第二对接表面包括被配置成接合器械接口的互补表面且采取多个突起或多个凹部的形式的表面特征。
[0020] 所述至少一个接口元件可被配置成使得所述接口元件的第一对接表面包括数量比其第二对接表面上的突起或凹部的对应数量更多的突起或凹部，使得所述接口元件从所述驱动组件接口断开接合与从所述器械接口断开接合相比需要更大的力
[0021] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成使得所述接口元件的第一对接表面包括磁性材料，所述第一对接表面接口元件被配置成经由磁性吸引来接合驱动组件接口。
[0022] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成使得所述接口元件的第二对接表面包括磁性材料，所述第二对接表面被配置成经由磁性吸引来接合器械接口。
[0023] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成，使得所述接口元件的第一对接表面包括磁性材料，所述第一对接表面被配置成经由磁性吸引来接合驱动组件接口，并且使得所述接口元件的第二对接表面包括磁性材料，所述第二对接表面被配置成经由磁性吸引来接合器械接口，所述第一对接表面和第二对接表面被配置成使得所述第一对接表面借以接合所述驱动组件接口的磁性吸引比所述第二对接表面借以接合所述器械接口的磁性吸引更强。
[0024] 所述多个接口元件中的所述至少一个接口元件的所述第一对接表面可包括导槽，所述导槽被配置成接收形成驱动组件接口的一部分的凸耳。
[0025] 所述多个接口元件中的所述至少一个接口元件的所述第二对接表面可包括导槽，所述导槽被配置成接收形成器械接口的一部分的凸耳。
[0026] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成使得所述接口元件的第一对接表面和第二对接表面能相对于所述覆盖件的周围材料旋转而将来自所述驱动组件的旋转驱动传递到所述器械，以选择性地致动所述器械的所述至少一个关节，所述至少一个接口元件被配置成使得所述第一对接表面的旋转与所述第二对接表面的旋转耦合。
[0027] 所述多个接口元件中的至少一个对接元件可被配置成接合所述驱动组件接口和器械接口而将所述驱动组件的线性驱动传递到所述器械，以选择性地致动所述器械的所述至少一个关节。
[0028] 所述多个接口元件中的至少一个接口元件可被配置成：(i)使得所述接口元件的第一对接表面和第二对接表面能相对于所述覆盖件的周围材料旋转而将来自所述驱动组件的旋转驱动传递到所述器械以致动所述器械的第一关节，所述至少一个接口元件被配置成使得所述第一对接表面的旋转与所述第二对接表面的旋转耦合；并且(ii)使得接合所述驱动组件接口和器械接口而将来自所述驱动组件的线性驱动传递到所述器械以致动所述器械的第二关节。
[0029] 每个接口元件均可被直接地安装到所述覆盖件。
[0030] 每个接口元件均可被所述覆盖件的材料保持到位。
[0031] 每个接口元件均可被推装到所述覆盖件上以将所述元件附接至所述覆盖件。
[0032] 所述多个接口元件可包括：接口元件的第一子组，所述第一子组中的每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第一关节；和接口元件的第二子组，所述第二子组中的每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第二关节。
[0033] 所述多个接口元件可包括接口元件的第三子组，所述第三子组中的每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第三关节。
[0034] 所述手术单可包括各由所述覆盖件形成的第一容器、第二容器和第三容器，每个容器均被配置成接收从所述器械的近侧部分突出的相应凸耳，所述手术单被配置成使得，接口元件的所述第一子组附接至所述第一容器，接口元件的所述第二子组附接至所述第二容器，并且接口元件的所述第三子组附接至所述第三容器。
[0035] 接口元件的所述第一子组可被配置成接合位于第一凸耳上的相应器械接口，接口元件的所述第二子组被配置成接合位于第二凸耳上的相应器械接口，并且接口元件的所述第三子组被配置成接合位于第三凸耳上的相应器械接口。
[0036] 所述手术单可包括容器，所述容器由所述覆盖件形成并被配置成接收从所述器械的近侧部分突出的凸耳，所述容器使所附接的至少一个接口元件被配置成接合驱动组件接口和位于所述凸耳上的器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的第一关节。
[0037] 所述手术单可包括各由所述覆盖件形成的第一容器、第二容器和第三容器，每个容器均被配置成接收从所述器械的近侧部分突出的相应凸耳，每个容器均使所附接的至少一个接口元件被配置成接合驱动组件接口和位于相应凸耳上的器械接口，由此穿过所述手术单传递机械驱动以致动所述器械的相应关节。
[0038] 根据本公开的第二方面，提供了一种用于执行机器人手术的手术机器人系统，该机器人系统包括：手术机器人，所述手术机器人包括：具有至少一个关节的器械；和包括驱动组件的机器人臂，所述驱动组件被配置成提供机械驱动以选择性地致动所述至少一个关节，所述器械和驱动组件各具有用于将机械驱动从所述驱动组件联接到所述器械的多个接口；和手术机器人手术单，所述手术机器人手术单包括：覆盖件，所述覆盖件封裹所述手术机器人的驱动组件以在所述驱动组件之上限定无菌边界；和多个接口元件，每个接口元件均与驱动组件接口和器械接口两者接合以将所述驱动组件联接到所述器械，由此穿过所述手术单传递由所述驱动组件提供的机械驱动以选择性地致动所述器械的所述至少一个关节，所述多个接口元件以空间布置附接至所述覆盖件，使得所述多个接口元件中的每个接口元件均被所述覆盖件的材料与其他多个接口元件中的每个接口元件分离。附图说明
[0039] 现在，将参考附图通过举例的方式描述本发明。在图中：
[0040] 图1示出了设立起来执行机器人手术的手术机器人。
[0041] 图2示出了设立起来执行机器人手术的手术机器人，其包括具有多个运动自由度的器械。
[0042] 图3示出了由关节连接到一起的手术器械的两区段。
[0043] 图4示出了穿过手术单联接到手术器械的机器人臂驱动组件的侧视图，使得驱动组件的运动可以穿过手术单传递以致动器械关节。
[0044] 图5示出了平面配置中的手术单的示例，其包括穿过手术单将机器人臂联接到器械的多个对接元件。
[0045] 图6示出了对接元件的几个示例。
[0046] 图7示出了手术单的示例，其包括用于接收机器人臂驱动组件的部件或手术器械的容器。
[0047] 图8示出了包括多个容器的手术单的示例。
[0048] 图9示出了用于联接到器械的机器人臂的远端。
[0049] 图10示出了与储存配置和操作配置中的手术单的覆盖件附接的引导结构。
[0050] 图11示出了附接有引导结构的机器人臂的远端。
[0051] 图12示出了具有用于以可滑动的方式接合机器人臂的表面特征的引导结构的示例。
[0052] 图13示出了储存配置和操作配置中的引导结构的一部分，其包括用于将结构固定到其操作配置中的互锁接口。
[0053] 图14示出了引导结构的另选示例。
具体实施方式
[0054] 图2示出了用于执行手术的手术机器人200的示例。机器人包括基部201、机器人臂203和手术器械205。机器人臂的近端附接至基部。器械以可释放的方式附接至机器人臂的远端。基部可用于在使用期间将机器人固定到合适的锚固点。例如，基部可用于将机器人固定到手术室的地板，或者固定到天花板。机器人臂可包括整体以207表示的多个铰接件。铰接件允许机器人臂在执行外科手术的操作人员的控制下移向一系列的位置和取向。
[0055] 手术单225包括覆盖件227，覆盖件227封裹或围裹机器人臂以在其上限定无菌边界。覆盖件可以是柔性的，以允许一定程度的顺应性以使之适用于不同尺寸和形状的一系列机器人臂。例如，覆盖件可由诸如聚酯、聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯(PTFE)之类的材料制成。手术单用于在机器人手术期间限定无菌环境。优选地，手术单外部的环境(包括器械205)在外科手术期间是无菌的。由于机器人臂的尺寸并且因为机器人臂包含不能经受灭菌的部件(诸如马达和驱动组件)，所以为机器人臂灭菌通常是困难而不切实际的。因此，手术单用于封裹机器人臂并且保持无菌手术环境。
[0056] 器械可以可释放的方式连接到机器人臂。这允许器械从臂去除，使得器械可在外科手术之间的时期灭菌或更换。还允许诸如技术人员和外科医生等人员在手术期间更换器械。器械穿过手术单225连接到机器人臂(将在下面更详细地描述)，使得可以保持无菌边界。
[0057] 器械205包括：轴209，轴209的近端附接至机器人臂；和腕构件211，腕构件211附接至轴的远端。腕的另一端附接至末端执行器213。由关节215将腕附接至轴，关节215允许腕相对于轴围绕大致横向于轴的细长范围的轴线A-A'枢转(“俯仰关节”)。器械可被配置成使得腕可以另外围绕横向于关节215的轴线和轴的细长范围两者的第二轴线枢转，并且围绕沿着轴的纵向范围的第三轴线旋转。因此，腕可具有三个自由度。末端执行器包括由相应关节217和219附接至腕的一对夹持器221和223，从而使每个钳口能够相对于腕围绕大致横向于腕的纵向范围的轴线独立地枢转。
[0058] 将理解到，在此示出的铰接件是示例，并且手术器械可包括任何数量的关节。所述一个或更多个关节可包括俯仰关节、滚子关节(围绕大致沿着器械的范围的轴线旋转)，或者其组合。此外，末端执行器不需要包括一对夹持器，而是可包括诸如刀片或烧灼器之类的手术工具。
[0059] 机器人臂包括驱动组件229，驱动组件229用于选择性地致动器械的关节(例如用于使腕构件211和/或末端执行器的夹持器枢转)。驱动组件可被配置成机械驱动这些关节。驱动组件可被容纳在机器人臂内。这是期望的，因为减小了器械的成本和尺寸，这在器械为一次性的情况下可能是特别重要的。驱动组件可由产生线性和/或旋转运动的一个或更多个马达或伺服机构提供动力。驱动组件能够彼此单独而独立地致动每个器械关节。也就是说，驱动组件可以选择性地致动关节。驱动组件能够同时致动多个关节。
[0060] 图3说明了器械关节可由机器人臂的驱动组件驱动的一种方式。图3示出了腕构件211和器械轴209之间的铰接件。轴209的远端包括两个对置臂301a和301b，其与轴的主体一起形成U形夹303。杆或轴305在大致横向于其纵向范围的方向上横跨轴侧向地延伸并且穿过两臂301a、301b。杆限定关节215的轴线(由虚线A-A'表示)。带轮307安装到杆上。带轮可固定地安装到杆，或者与杆成一体，使得杆和带轮围绕轴线A-A'一起旋转。在这种情况下，杆可在轴承上安装到U形夹以允许杆相对于U形夹旋转。另选地，带轮可安装在杆上以在杆固定地固定到U形夹的情况下允许在带轮和杆之间相对旋转。形成腕构件211的一部分的一对第二对置臂309a、309b刚性地固定到带轮。为了清楚起见，从该图中省略了腕构件的其余部分和末端执行器。例如，腕构件可包括可以固定到对置臂309a、309b的壳体或外壳。
[0061] 线缆或驱动带311被卷起或环绕在带轮307之上。也就是说，线缆与带轮接触并且沿着其圆周的一部分延伸。线缆可安置在带轮上的沟道内，以减少线缆相对于带轮的侧向运动。使线缆环绕在带轮之上形成了两个线缆区段，表示为313a和313b，每个线缆区段均从带轮的对置两侧朝向轴的近端延伸。
[0062] 为了致动关节215以致使腕相对于器械枢转，带轮的区段313a和313b经历往复运动。例如，如果区段313a朝向轴的近端向下拉(由箭头D1表示)，则腕在箭头P1的方向上围绕轴线A-A'枢转。另选地，如果区段313b向下拉到轴的近端(由箭头D2表示)，则腕在箭头P2(与方向P1相反)的方向上围绕轴线A-A'枢转。
[0063] 虽然图3仅示出了腕关节215，但是将理解到，器械的其他关节可以类似的方式(例如关节217和219)进行驱动。每个器械关节均可由其自己的带轮驱动。每个带轮均可具有其自己的线缆。因此，器械可具有用于致动每个关节的分离的线缆。例如，具有腕关节和两个可单独控制的末端执行器的器械可包括三个带轮和三条线缆。
[0064] 将理解到，代替环绕在带轮之上的单个线缆311，可以使用各固定到带轮的对置两侧的两条单独的线缆。在这种情况下，两个线缆区段313a、313b将对应于两条不同的线缆。因此，在该布置中，每个关节均可由一带轮和一对线缆驱动，因此器械可包括用于每个关节的一对驱动线缆。
[0065] 驱动组件操作以通过致使器械内的适当线缆经历往复运动来致动器械的选定关节。驱动组件可被配置成通过驱动器械内的适当带轮来致动选定关节或选定的多个关节。因为驱动组件和手术器械被手术单225分离，所以驱动组件所产生的机械驱动需要穿过手术单联接或连接到器械。图4是驱动组件可以穿过手术单联接到器械的一种方式的示例。
[0066] 图4示出了总体以401表示的驱动组件和总体以403表示的手术器械，两者在横截面中示出为由虚线标记指示。为了清楚起见，该图省略了器械的壳体或外壳。驱动组件401被容纳在诸如图2所示的机器人臂203之类的机器人臂(未示出)内。
[0067] 手术器械和驱动组件被手术单407分开并且封裹驱动组件以在其上限定无菌边界。器械包括凸耳409，并包括由驱动线缆415驱动的带轮411和413。线缆415固定地附接至凸耳，使得凸耳的运动致使线缆的对应运动。凸耳可位于器械的近端处，以使器械能够连接到机器人臂。例如，带轮411和413可被容纳在器械的轴内。器械进一步包括带轮417。带轮417可被容纳在器械的不同区段内，例如被容纳在腕内。带轮411可位于器械轴的近端处，并且带轮413位于远端处，以限定器械关节。例如，带轮413可对应于图3中示出的带轮307。因此，带轮413可限定器械的腕关节。器械可进一步包括附接至腕的远端的末端执行器(未示出)。
[0069] 驱动组件包括凹窝419，凹窝419被配置成接收器械的凸耳。凹窝形成托架421的一部分。托架固定到支撑基部423，支撑基部423包括从中穿过延伸的孔425。驱动组件进一步包括线性致动器，如箭头427指示的，线性致动器使托架双向线性地移位。在该示例中，线性致动器包括由马达431提供动力的丝杠429。丝杠上的螺纹与孔中的对应螺纹配合，使得丝杠的旋转致使支撑基部线性运动，从而致使托架线性运动。因此，支撑基部充当丝杠螺母。丝杠的旋转可以由马达431控制。
[0070] 手术单407包括覆盖件433以及多个接口元件435和437。在该示例中，手术单包括两个接口元件。接口元件固定到空间布置中的覆盖件，使得每个接口元件均通过覆盖件的材料与其他接口元件空间地分离。也就是说，每个接口元件均被覆盖件的材料保持或固定到位，而不是这多个元件被共同的塑料板保持。
[0071] 手术单的接口元件被配置成与驱动组件接口和器械接口两者接合。每个接口元件均可包括用于接合驱动组件接口的第一对接表面，并包括用于接合器械接口的第二接口元件。第一对接表面和第二对接表面可以是对置表面。第一对接表面和第二对接表面可位于覆盖件的对置两侧上。驱动组件接口是驱动组件的当手术单固定到驱动组件时面向接口元件的部分。在该示例中，驱动组件接口是凹窝439和441的面向内部的表面。类似地，器械接口是器械的当器械穿过手术单联接到驱动组件时面向对接元件的部分。在该示例中，器械接口是凸耳的两个子部分443和445。
[0072] 另选地，驱动组件接口和/或器械接口可以是接合接口元件的特定部件(例如螺柱)。第一对接表面可被配置成接合驱动组件接口的互补表面，并且第二对接表面可被配置成接合器械接口的互补表面。这样可有助于牢固的接合。在该示例中，器械接口不具有互补表面，而是凸耳的外表面的面向接口元件435和437的两个部分。下面将更详细地描述接口元件的各种示例。
[0073] 通过接合驱动组件和器械两者的接口，接口元件使驱动组件能够穿过手术单联接到器械。这使得由驱动组件提供的机械驱动能够穿过手术单传递到器械，以致动器械关节中的一个或更多个。例如，丝杠429的旋转可致使托架在箭头L1表示的线性方向上移动。该线性运动经由手术单的接口元件从托架421传递到器械接口409，因此致使凸耳的对应运动。凸耳的这种运动在逆时针方向上驱动器械线缆415以及带轮411和413。在该方向上驱动带轮413会驱动器械关节并且致使腕相对于轴在方向P1上枢转。类似地，使丝杠旋转以在方向L2上驱动托架会致使腕在方向P2上枢转。
[0074] 接口元件作为覆盖件的加强元件或结构。这是有利的，因为驱动组件的运动使手术单潜在地遭受较大的位移和剪切力(这否则会损坏覆盖件的材料)。然而，因为组件经由接口元件联接到器械，所以驱动力经由接口元件传输，从而防止损坏覆盖件。防止覆盖件的损坏或断裂可能是特别重要的，因为这有助于在外科手术期间保持无菌屏障。
[0075] 覆盖件的材料可适当地是柔性的，或是能变形的。覆盖件可具有一定程度的弹性。例如，材料可以是聚乙烯。因为手术单的每个接口元件通过覆盖件的材料与其他接口元件中的每个在空间上分开，允许覆盖件的柔性或顺应性或可变形性的量允许调节元件的相对空间布置。也就是说，每个接口元件相对于其他接口元件中的每个未被在空间上固定。如此，接口元件的空间布置可取决于覆盖件的配置或布置。
[0076] 例如，如果在将手术单固定到驱动组件接口时覆盖件被拉伸、折叠或扭曲，则接口元件可相对于彼此在空间上移动，由此改变其空间布置。作为另一示例，接口元件可在手术单处于平面配置时具有第一空间布置，并且在手术单被折叠或者处于以某种方式变形的平面布置时具有不同的第二空间布置。这是有利的，因为可允许手术单装配到各种不同的机器人臂和器械。例如，每种类型的手术机器人臂可具有不同的驱动组件，如此驱动组件接口和器械接口的布局或配置可变化。然而，因为手术单的接口元件的空间布置是可变的，所以可操纵手术单以覆盖一系列不同的驱动组件。这对接口元件被保持在刚性塑料板中的现有技术系统而言可能是不可行的。
[0077] 在另选示例中，器械可包括位于其近端处的多个凸耳。例如，器械可包括三个凸耳。每个凸耳均可机械联接到相应的器械关节。凸耳可以由驱动组件选择性地驱动，由此选择性地致动器械关节。手术单可包括配置成接合位于这些凸耳的每个上的器械接口的接口元件。
[0078] 现在将描述可如何将手术单固定到机器人臂的示例。当手术机器人准备好进行手术时，将器械从机器人臂拆卸。然后，将手术单407放置在机器人臂之上以覆盖臂，包括驱动组件在内。手术单通过使手术单的接口元件与驱动组件接口接合而被装配到机器人臂上的合适位置中。例如，接口元件可被卡扣装配、推装或开槽到合适的位置中，使得接口元件被固定到驱动组件接口。一旦手术单在臂之上被装配到位，将将器械联接到驱动组件以使器械相对于机器人臂固定。通过使手术单的接口元件与器械接口接合而将器械装配到合适的位置中。在该示例中，这涉及到将器械的凸耳放置到驱动组件的凹窝中。接口元件可被配置成牢固地接合器械接口。因此，除将驱动传递到器械之外，接口元件可以另外操作成将手术单固定到机器人臂。这是有利的，因为使得手术单能够固定到臂而无需手术单中的分离板执行该功能，从而减少了手术单的部件数量。例如，每个接口元件均可包括突起，突起可以被位于器械接口上的相应槽缝接收。
[0079] 接口元件可适当地被配置成以可释放的方式接合器械接口和驱动组件接口，使得手术单可以从器械和机器人臂两者拆卸。接口元件可被配置成使得它们可以从驱动组件接口和器械接口彼此单独而独立地拆卸。例如，可期望在外科手术期间更换器械。在这种情况下，器械可以从手术单拆卸同时仍留下手术单附接至机器人臂。在手术结束时，手术单也可以从机器人臂拆卸，使得手术单可以被丢弃或重新灭菌。下面将更详细地讨论能够与器械接口和驱动组件接口接合的接口元件的特征。
[0080] 图5示出了平面布置中的手术单501的示例。手术单包括覆盖件503和多个接口元件505。每个接口元件均被配置成接合驱动组件接口和器械接口两者，以穿过手术单将由驱动组件提供的机械驱动传递到器械而致动器械的至少一个关节。
[0081] 接口元件被固定到空间布置中的覆盖件，使得每个接口元件均被覆盖件的材料与其他接口元件中的每个在空间上分开。如上所述，覆盖件可以是柔性的，或是能变形的，或是柔韧的，使得接口元件相对于彼此未被在空间上固定。示出的接口元件用于接合联接到单个器械的单个机器人臂的一个或更多个驱动组件接口。也就是说，被覆盖件的材料在空间上分开的接口元件被配置成接合驱动组件接口和器械接口以将一个机器人臂的驱动组件联接到一个器械，由此传递来自驱动组件的运动以致动器械的一个或更多个关节。提及“一个器械”并不意味着手术单不能供一系列不同的器械使用，而是一组接口元件用于在机器人臂和器械之间一对一地联接(与一组接口元件用于同时将多个机器人臂联接到多个器械相反)。然而，手术单可被配置成包括多组接口元件，每组均用于将机器人臂联接到器械。这样的手术单可适用于包括多个机器人臂的手术机器人。
[0082] 手术单501可适于联接驱动组件和包括三个关节的器械之间的运动。例如，所述多个接口元件可被视为包括元件的三个子组(表示为505a、505b、505c)。每个接口元件子组均可以被配置成接合驱动组件接口和器械接口以将驱动组件联接到器械，由此传递驱动组件的运动以致动器械的相应关节。在这种情况下，子组505a可以用于传递运动以致动第一器械关节；子组505b可以用于传递运动以致动第二器械关节；并且子组505c可以用于传递运动以致动第三器械关节。参考图4，例如，接口元件的每个接口元件子组均可被配置成与相应器械的凸耳接合。当然，这只是一个示例，并且手术单可包括任何合适数量的接口元件将来自驱动组件的运动传递到器械以致动任何合适数量的关节。
[0083] 接口元件可在制造手术单期间粘附、固定、附接或安装到覆盖件。例如，接口元件可结合、热成型或夹紧到材料覆盖件。接口元件可在覆盖件热固化之前被推入或夹紧到覆盖件上。
[0084] 接口元件可采取螺柱的形式。螺柱可采取各种形式，例如螺柱可以是盘、按钮或板。螺柱可由金属或适当硬的塑料(诸如PVC、聚丙烯、丙烯酸等)制成。图6示出了接口元件的各种示例。
[0085] 图6示出了一系列接口元件601、603、605、607、609和611。每个接口元件均被示出为被包围覆盖件材料613的区域保持。每个接口元件均包括第一对接表面(分别表示为615、617、619、621、623和625)和第二对接表面(分别仅针对元件609和611示出并且表示为627和
629)。第一对接表面用于接合驱动组件接口和器械接口中的一者，并且第二对接表面用于接合驱动组件接口和器械接口中的另一者。
629)。第一对接表面用于接合驱动组件接口和器械接口中的一者，并且第二对接表面用于接合驱动组件接口和器械接口中的另一者。
[0086] 接口元件可被配置成接合驱动组件和器械的接口，以穿过手术单传递线性运动，例如如图4所示。如此，接口元件可被覆盖件的材料牢固地保持到位。也就是说，元件可例如使用一种上述方法固定地固定或安装到覆盖件材料。这样的对接元件的示例示出为601。元件601可采取简单的塑料螺柱或盘的形式。该接口元件的优点是，制造是相对简单而便宜的。
[0087] 另选地，接口元件可被配置成接合驱动组件和器械的接口，以穿过手术单传递旋转运动。在这种情况下，驱动组件接口和器械接口可采取旋转元件(诸如线轴或绞盘)的形式。驱动组件接口可由诸如马达之类的旋转致动器驱动。器械线轴可附接至配置成驱动带轮(诸如带轮413或307)的驱动线缆。器械线轴的旋转会致使带轮经由驱动线缆的动作来旋转，从而致动器械中的关节。接口元件可被配置成使得第一对接表面和第二对接表面被配置成相对于周围的覆盖件材料613旋转。元件可被配置成使得一个对接表面的旋转会致使另一个对接表面的对应旋转。
[0088] 在操作中，驱动组件可致使驱动组件接口中的一个或更多个旋转。这种旋转致使每个接合元件的对接表面也旋转。对接表面的旋转被传递到接合的器械接口，由此致使接合的器械接口也旋转。因此，驱动组件的旋转运动可以穿过手术单传递到器械。
[0089] 旋转的接口元件的一个示例总体示出为609和611。接口元件609包括第一对接表面623和第二对接表面627。每个表面均安装在延伸穿过安装板633的轴631上。轴被配置成以可旋转的方式固定到安装板，以允许它们之间的相对旋转。安装板被固定到覆盖件613的材料或者被覆盖件613的材料保持。因此，一个对接表面的旋转会致使另一个对接表面的对应旋转。
[0090] 旋转的接口元件的另选示例示出为611。接口元件包括形成滚筒635的一部分的第一对接表面625和第二对接表面629。滚筒以可旋转的方式安装在外壳或框架637内。外壳被固定到覆盖件613的材料，或者被覆盖件613的材料保持。
[0091] 接口元件可适当地被配置成将来自驱动组件的线性运动和旋转运动两者传递到器械。因此，接口元件可被配置成使得其第一对接表面和第二对接表面可以相对于周围的覆盖件材料旋转，以在与驱动组件接口和器械接口接合时将旋转驱动传递到器械，并且还利用此接合传递来自驱动组件的线性驱动。接口元件可传递旋转驱动以致动第一器械关节并且传递线性驱动以致动第二器械关节。因此，接口元件能够传递运动来致动两个关节。
[0092] 在这种情况下，驱动组件可包括线性致动器和旋转致动器两者。线性致动器可致使经由例如参考图4描述的接口元件来传递线性运动。该线性运动驱动器械内的线缆，又驱动带轮致动器械关节中的一个。旋转致动器可致使接口元件的对接表面旋转。这致使器械接口的对应旋转，其驱动第二线缆又致动第二器械关节。因此，器械接口被配置成经历线性运动和旋转运动两者。线性运动驱动器械中的第一线缆和带轮(从而致动第一关节)，并且旋转运动器械中的驱动第二线缆和带轮(从而致动第二关节)。器械接口可以采取以可旋转的方式安装到凸耳的线轴或绞盘的形式，能够经历线性运动。驱动组件接口可以采取以可旋转的方式安装到由线性致动器驱动的托架的线轴或绞盘的形式。
[0093] 将接口元件配置成传递线性运动和旋转运动两者是有利的，因为可减少固定到手术单覆盖件所需的接口元件的数量。这是因为多条线缆(因此，多个器械关节)可通过单个接口元件进行驱动。
[0094] 接口元件的对接表面可包括协助接口元件接合驱动组件接口和器械接口的表面特征。表面特征可被配置成与驱动组件接口和器械接口上的互补表面特征对接、配合或连接。表面特征可被配置成用器械接口和驱动组件接口快速地保持接口元件。不过，表面特征可使对接元件能够响应于合适的手动力与驱动组件接口和器械接口两者断开接合。比如，手动力可以是这样的，其防止响应于意外敲击等致使的微小力而移走接口元件。(使得手术单和/或器械在手术期间不会被意外地去除)，但不会太强以防止手术单从机器人臂和/或器械手动拆卸。
[0095] 对接元件的表面特征可与驱动组件接口和器械接口上的互补特征配合而形成推装或卡扣装配。这样的表面特征的一个示例示出为603。
[0096] 元件603的第一对接表面617包括大致横向于对接表面的平面延伸的多个突起647。突起被配置成与驱动组件接口和器械接口中的对应沟道或凹部配合。突起可被推装或卡扣装配到合适的位置中。在该示例中，突起被示出为采取凸耳的形式，然而将理解，突起可采取其他形式，例如脊。另选地，对接表面可包括配置成与驱动组件接口和器械接口上的对应突起配合的沟道或凹部。接口元件可包括一个对接表面上的突起和另一个对接表面上的凹部/沟道。
[0097] 接口元件605包括采取导槽639的形式的表面特征。导槽被配置成经由位于槽缝的一端处的开口641接收销或凸耳。销可成形为使得一旦处于槽缝中，销就防止在横向于槽缝的方向上移动。因此，销仅可以经由开口进入或离开导槽。销/凸耳可附接至驱动组件接口和器械接口。因此，为了将接口元件附接至驱动组件接口，用户可以使元件的一个对接表面619上的槽缝滑过驱动组件上的销。器械接口上的销可以滑入接口元件的对置对接表面上的导槽。因此，槽缝和销可以将接口元件与驱动组件接口和器械接口快速地保持在一起。另选地，每个对接表面均可包括用于接收超过一个销/凸耳的超过一个导槽。还将理解到，对接元件可另选地包括销/凸耳，并且槽缝可位于驱动组件接口和器械接口上。接口元件可包括一个对接表面上的槽缝和另一个对接表面上的销/凸耳。
[0098] 不是(例如使用表面特征)将接口元件机械地配合到驱动组件接口和器械接口，接口元件可替代地使用磁性连接来接合这些接口。在磁性连接的情况下，对接元件的对接表面可由磁性材料制成或者包括磁性材料。器械接口和/或驱动组件接口也可以是磁性的或电磁的，具有与接口元件相反的极性。另选地，仅一个对接表面可包括磁性材料。也就是说，接口元件可被配置成使得其一个对接表面经由磁性连接来接合器械接口和驱动组件接口中的一者，而其另一个对接表面经由机械连接来接合器械接口和驱动组件接口中的另一者。
[0099] 接口元件可被配置成使得与驱动组件接口的互补表面配合的对接表面以及与器械接口的互补表面配合的对接表面被配置成使得与将接口元件从驱动组件断开接合相比从器械断开接合需要更大的手动力。因此，接口元件可比器械接口更牢固地附接或接合至驱动组件接口。也就是说，对接表面可被配置成使得手动断开器械接口和接口元件的接合会留下与驱动组件接口接合的接口元件。这是有利的，因为使得用户(例如护士或技术人员)能够从手术单上拆卸手术器械，同时留下手术单附接至机器人臂。因此，可以在外科手术期间在机器人臂之上保持无菌边界的同时更换器械。
[0100] 用于使接口元件更牢固地附接至驱动组件(相比于器械)的一种方式是使对接元件的两个对接表面具有不同的表面特征。也就是说，与器械接口配合的表面可具有不同于与驱动组件接口配合的表面的特征。
[0101] 例如，如果表面特征采取突起(例如凸耳和/或脊)的形式，则与驱动组件接口配合的对接表面可具有比与器械接口配合的对接表面数量更多的突起。这可能意味着，接口元件更牢固地附接至驱动组件接口(相比于器械接口)。另选地，如果接口元件经由磁性连接而接合驱动组件接口，则接口元件可被配置成使得对接表面和驱动组件接口之间的磁性连接比对接表面和器械接口之间的磁性连接更大或更强。
[0102] 另选地，接口元件可采取环带或环的形式。环可以呈现各种形状，例如可呈圆形或卵形。环可呈现菱形的形状。这样的接口元件的一个示例被示出为607。接口元件607包括界定或圈定或限定内部窗口645的环带643。环带可通过推装使得环带穿透环带内部区域中的覆盖件而安装到材料覆盖件。因此，窗口可以是限定穿过覆盖件表面的通道的开口。环带可以接合驱动组件接口和器械接口以将驱动组件联接到器械。例如，环带可与位于驱动组件接口和器械接口上的互补表面(诸如圆形沟道)接合或配合。
[0103] 开口645可用于接收或引导线缆，使线缆从驱动组件穿过手术单抵达器械。例如，线缆可以是为附接至器械轴远端的工具供电的电力线缆。线缆可以从机器人臂经过开口延伸到器械。因此，当手术机器人被设立起来执行外科手术时，开口645允许线缆穿过手术单连接到手术器械。这是有利的，因为允许机器人臂和器械之间的电连接，而无需线缆在将处于无菌环境的情况下沿着手术单外部放置。
[0104] 环带或环可被配置成接合驱动组件接口和器械接口，使得这些接口中的一者或两者基本上密封或封闭开口。例如参照图4，器械的凸耳409可与接口元件435和437的环带基本上齐平，使得相应开口基本上闭合。然而，开口不一定必须完全闭合，因为由手术单形成的无菌边界不需要是密闭的。
[0105] 在上述示例中，手术单被描述为形成在能由用户操纵以覆盖机器人臂的平面配置中。
[0106] 在另选示例中，手术单可制造成更适于附接至器械和/或驱动组件的形状或配置。这样的手术单的一个示例示出在图7中。
[0107] 图7示出了包括覆盖件703的手术单701，覆盖件703用于封裹包括机器人臂驱动组件的机器人臂。为了清楚起见，仅示出覆盖件的一部分。手术单进一步包括容器705，容器705由覆盖件的材料形成。覆盖件材料可以是柔性的，如上所述。如此，覆盖件可包括与容器成一体的片状或平面部分711。容器包括侧壁713，侧壁713在大致横向于覆盖件平面的方向上延伸。容器进一步包括基部715，基部715大致平行于覆盖件的平面部分并且与侧壁成一体。
[0108] 在该示例中，容器是大致立方体的形状，但是将理解到，这只是一个示例并且容器的形状完全能由手术单的制造商配置。例如，容器可以是方形立方体或柱形形状。
[0109] 接口元件707和709固定到容器，每个接口元件均被配置成与驱动组件接口和器械接口两者接合。接口元件通过覆盖件的材料彼此在空间上分离，如前所述。在该示例中，接口元件被固定到容器的对置两侧，特别是固定到容器的对置侧壁。接口元件可以是本文中描述的任何类型。每个接口元件均可以是相同的类型，或者是不同的类型。
[0110] 容器形成覆盖件的一部分。容器可在制造手术单期间形成，并且可在接口元件被附接之前或之后形成。例如，可通过使手术单/覆盖件在适当成形的模具之上热成型而形成容器。如此，容器可以是手术单的永久特征。这并不是说覆盖件不是柔性的/能变形的，而是说容器是手术单的固有特征，而不是仅仅用户操纵覆盖件形成的。
[0111] 容器可被配置成接收或容纳器械的部件和/或驱动组件以使其相应的接口能够接合接口元件707和709。容器可被配置成接收手术器械的一部分并且配合机器人臂驱动组件的一部分或者被机器人臂驱动组件的一部分接收。另选地，容器可被配置成接收驱动组件的一部分并且配合器械的一部分或者被器械的一部分接收。例如，再次参照图4，容器可被配置成接收器械的凸耳409并且被驱动组件的托架421接收。因此，容器安置在托架内以使接口元件707、709能够接合驱动组件接口(由此，将手术单附接至机器人臂)。然后，将器械的凸耳装配在容器705内以使接口元件能够进一步接合器械接口，由此将器械联接到驱动组件。
[0112] 使容器形成在覆盖件内可使得接口元件能够接合驱动组件和器械的相应接口，而无需使手术单基本上扭曲或变形。这可能有利于减小施加在覆盖件上的应力，因此减少了手术单在使用期间损坏的可能性。当为进行外科手术而设立起机器人臂时，还可使用户能够更容易地定位驱动组件接口和器械接口。
[0113] 在该示例中，手术单包括附接至容器的两个接口元件。这仅是一个示例并且将理解到，手术单可包括任何合适数量的接口元件。例如，手术单可包括一组接口元件(例如，两个、三个或更多个元件)，这些接口元件中的第一子组被配置成接合相应的驱动组件接口和器械接口以传递驱动组件的运动而致动第一器械关节，并且这些元件中的第二子组被配置成接合相应的驱动组件接口和器械接口以传递驱动组件的运动而致动第二器械关节。一般而言，手术单可包括多个接口元件，形成元件的N个子组，用于传递驱动组件的运动而驱动相应的第N器械关节。
[0114] 在另选示例中，手术单可包括由覆盖件形成的多个容器。这样的手术单的一个示例示出在图8中。在该示例中，手术单801包括由覆盖件809形成的三个容器803、805和807。手术单包括多个接口元件811、813、815、817、819和821。接口元件811和813附接至容器803；
接口元件815和817附接至容器805；并且接口元件819和821附接至容器807。
接口元件815和817附接至容器805；并且接口元件819和821附接至容器807。
[0115] 附接至第一容器的每个接口元件均用于接合驱动组件和器械的相应接口，以传递来自驱动组件的运动而致动第一器械关节。附接至第二容器的每个接口元件均用于接合驱动组件和器械的相应接口以传递来自驱动组件的运动而致动第二器械关节。类似地，附接至第三容器的每个接口元件均用于接合驱动组件和器械的相应接口以传递来自驱动组件的运动而致动第三器械关节。因此，手术单的接口元件的第一子组附接至第一容器以传递机械驱动而致动第一关节，手术单的接口元件的第二子组附接至第二容器以传递机械驱动而致动第二关节，并且手术单的接口元件的第三子组附接至第三容器以传递机械驱动而致动第三关节。
[0116] 例如，器械可包括三个凸耳，每个凸耳均被配置成响应于驱动组件的运动被选择性地驱动以致动相应的器械关节。每个凸耳均可具有与图4所示类似的形式。第一容器被配置成接收这些凸耳中的第一凸耳，第二容器被配置成接收这些凸耳中的第二凸耳，并且第三容器被配置成接收这些凸耳中的第三凸耳。虽然图8仅示出三个容器，但是将理解到，手术单可包括任何合适数量的容器。
[0117] 本文中描述了包括多个接口元件的手术单的各种示例。将理解到，手术单上的多个接口元件不一定必须都是相同的。也就是说，接口元件可各具有相同的类型(例如，上述类型中的一种)，但不必如此。将理解到，固定到覆盖件的每个接口元件的类型是完全能配置的。因此，例如，手术单可包括：包括表面特征的一个或更多个接口元件，如元件603和/或605；以及能够旋转的一个或更多个接口元件，诸如元件609和/或611。接口元件也可以具有不同的第一对接表面和第二对接表面。因此，例如，接口元件可具有磁性的一个对接表面，以及具有导槽的一个对接表面。
[0118] 上文描述参考器械接口和驱动组件接口。器械接口指的是器械的在接口元件接合器械时面向接口元件的部分。器械接口可以是器械的在元件接合器械时与接口元件一致的表面或部分。类似地，驱动组件接口指的是驱动组件的在接口元件接合驱动组件时面向接口元件的部分。器械接口和/或驱动组件接口可包括互补表面，互补表面与所接合的接口元件的表面互补。另选地，器械接口和/或驱动组件接口可具有未被特别设计成与接口元件配合的表面。器械接口和/或驱动组件接口可以是与较大表面成一体或者形成较大表面的一部分的表面。在这种情况下，器械接口和/或驱动组件接口指的是面向接口元件的此表面的子部分或一部分。
[0119] 手术单可另外包括引导结构，引导结构用于协助用户相对于机器人臂正确地定位手术单，使得接口元件可以接合驱动组件接口。引导结构可不接合驱动组件或器械接口中的任一者。也就是说，引导结构不用来提供从驱动组件向器械的驱动，而是用来更容易地使用户能够定位手术单使得对接元件可以接合驱动组件接口。这对手术单是有利的，接口元件被与背板相对的手术单材料保持。对于这样的手术单，由于接口元件与手术单的整体尺寸比较具有相对较小的尺寸，可能难以容易地定位手术单。在描述引导结构可以如何连接到机器人臂之前，将首先描述臂的远端的一个示例。
[0120] 图9示出了形成手术机器人的一部分的机器人臂901的远端。例如，该臂可类似于图2中示出的机器人臂203。该臂包括安装块903，安装块903被配置成附接至手术器械915。为了清楚起见，手术器械在此示出为从机器人臂拆卸。与机器人臂比较，另外未按比例示出手术器械。手术器械包括位于其近端处的壳体917，并包括位于其远端处的末端执行器919(在此示出为一对夹持器)。细长轴921在壳体和末端执行器之间延伸。
[0121] 安装块903包括端接面907。端接面的平面可大致横向于臂或安装块的纵向范围。端接面可以是机器人臂的最远端点。端接面可限定机器人臂的端部。安装块进一步包括平面的表面913，表面913沿着臂的纵向范围延伸。表面913可大致横向于端接面907。表面913可被配置成与附接至器械的近端的器械壳体917配合或连接。安装块限定沟槽或谷905。沟槽在机器人臂的终端处具有开口或嘴923。沟槽为U形横截面。沟槽旨在接收器械的近端。在外科手术中使用机器人期间，机器人臂被手术单覆盖。手术单的覆盖件安置在安装块和沟槽之上。手术单操作以在机器人臂之上限定无菌边界。
[0122] 机器人臂包括用于穿过手术单向器械供应驱动的驱动组件。驱动组件可被容纳在机器人臂内。在该示例中，驱动组件包括从沟槽的侧壁突出的托架909。托架可附接至线性致动器(未示出)，线性致动器可以沿着臂的纵向范围(如箭头911指示)双向驱动托架。托架可被配置成接收如参考图4描述的定位在器械近端处的凸耳。例如，凸耳可定位在壳体917内，使得当壳体与安装块的表面913对接时，器械凸耳可以被驱动组件的托架接收。当凸耳被托架接收时，托架的线性运动致使凸耳对应运动以将驱动传递到手术器械。机器人臂可包括用于向器械供应驱动以选择性地致动器械关节的多个托架(例如，三个)，如上所述。
[0123] 手术单的引导结构可被配置成附接至机器人臂903的安装块。当引导结构附接至安装块时，手术单的接口元件定位成靠近驱动组件接口。这协助用户能够将接口元件连接到驱动组件。
[0124] 图10示出了附接至手术单1021(仅示出其一部分)的覆盖件的引导结构1001的一个示例。引导结构被示出为处于总体以1017表示的储存配置和总体以1019表示的操作配置两者中。引导结构能在储存配置和操作配置之间变形。引导结构可以是能例如由护士或外科医生手动变形的。当手术单将被储存时(例如在制造之后，和/或在销售之前)，引导结构可放置到其储存配置中。当在外科手术中未被使用时，手术单可储存起来。手术单可由手术机器人的操作人员或手术单的供应商储存。在储存配置中，引导结构可以是平坦的，或是平面的。这使手术单能够被平坦地包装，或者折叠成平坦的配置。这是有利的，因为允许更高效地封裹手术单。例如，可允许手术单用减少的封裹量封裹以待出售。
[0125] 在其操作配置中，引导结构被配置成附接至机器人臂以将手术单的接口元件相对于驱动组件的接口定位而与其接合。在其操作配置中，引导结构可处于折叠布置中，示出为1019。这可协助在机器人臂之上牢固地封裹手术单，这将在下面更详细地描述。
[0126] 引导结构包括第一区段1013和第二区段1015。第一区段和第二区段相对于彼此铰接以在其储存配置和操作配置之间使结构变形。例如，第一区段和第二区段可铰接地或枢转地连接到彼此。当结构1001处于其储存配置中时，第一区段和第二区段是共面的。这样导致引导结构是平坦的或平面的。“平面的”可意味着两区段之间的角度小于例如15度，或小于10度，或小于5度，等。当处于其储存配置中时，引导结构可呈现小度数的曲率或偏转。当结构1001处于其操作配置中时，第一区段和第二区段不占据相同的平面且不相对于彼此平行。第一区段和第二区段之间的角度可例如大于45度。第一区段和第二区段之间的角度可大于60度。在该示例中，第一区段和第二区段横向于或垂直于彼此。“横向”可意味着两区段之间的角度大于例如70度、80度或85度。
[0127] 第一区段和第二区段中的每者均具有周界，周界限定分别表示为1003a和1003b的外侧壁。第一区段进一步包括两个对置表面1005a和1007a，并且第二区段进一步包括两个对置表面1005b和1007b。
[0128] 引导结构可附接至覆盖件1021，使得结构从覆盖件的单个表面或侧面突出。结构可附接至覆盖件的面向机器人臂的侧面或表面。也就是说，结构可附接至覆盖件的与非无菌环境对接的表面。该表面被表示为1025。结构可以许多方式附接至覆盖件，例如可夹紧、模塑、粘附、热成型或热封到其上。引导结构可在制造手术单期间附接至覆盖件。引导结构可在附接接口元件之前或之后进行附接。
[0129] 结构1001附接至覆盖件以形成闭环结构。也就是说，引导结构被成形为闭环。该环可以是非平面的(例如当结构处于其操作配置中时)。当处于其储存配置中时，引导结构可成形为环或环带。引导结构可呈现菱形的形状。
[0130] 引导结构围绕接口元件1009，或者把接口元件1009围起来。因此，接口元件1009定位在由该引导结构限定的边界内。引导结构进一步围绕或圈定覆盖件的材料(在这种情况下，围绕表示为1011的覆盖件的区域或子部分)。也就是说，覆盖件的一部分定位在由该引导结构限定的边界内。该部分是由引导结构形成的闭环的内部。因此，引导结构描出了附接有接口元件的覆盖件1011的子部分。
[0131] 包围的接口元件可由图7和图8所示的一个或更多个容器附接至覆盖件。在这种情况下，引导结构包围或围绕一个或更多个容器(因而，包围或围绕接口元件)。引导结构对着覆盖件的包括一个或更多个容器的一部分或子部分。当处于其储存配置中在平面图中观察时，接口元件(和容器，如果存在的话)定位在环状结构的内部。
[0132] 当处于其操作配置中时，引导结构1001被配置成将接口元件1009相对于驱动组件接口(形成机器人臂驱动组件的一部分)定位。这样做，引导结构被配置成附接至机器人臂以将接口元件相对于驱动组件接口定位。引导结构1001的第一区段和第二区段可以均连接到器械臂上的安装块。两区段可连接到机器人臂安装块的相应表面(例如表面907和913)。
[0133] 图11示出了引导结构1001可以如何附接至机器人臂901的示例。机器人臂的安装块以虚线示出，指示其正被手术单(为了清楚起见，仅示出其一部分)覆盖。类似地，出于说明起见，在此仅示出手术单的单个接口元件。可以看出，当引导结构附接至机器人臂时，接口元件被定位成靠近机器人臂驱动组件的托架909。然后，用户可以通过将接口元件操纵到合适的位置中使接口元件与机器人臂驱动组件接合。这可因手术单覆盖件的柔性而被允许，如上所述。
[0134] 第一区段1013附接至表面913，并且第二区段1015附接至表面907。第一区段和第二区段可钩在机器人臂上的合适位置中。另选地，第一区段和第二区段可推装、卡扣装配或夹紧到机器人臂上的合适位置中。结构可经由表面1005a、1005b连接到机器人臂。因此，表面1005a、1005b可被称为机器人-臂-接口表面。例如，表面1005a、1005b可包括表面特征(例如，脊和/或凸耳)，表面特征被配置成接合机器人臂的表面907和913上的互补特征(例如沟道)。另选地，表面1005a、1005b可包括沟道或凹部，所述沟道或凹部被配置成与安装块903上的脊/凸耳接合。
[0135] 另选地，引导结构可被配置成以可滑动的方式接合机器人臂。引导结构可被配置成使得第一区段和第二区段中的一者被配置成以可滑动的方式接合臂上的互补表面。第一区段和第二区段中的另一者可被推装或夹紧到机器人臂。例如，第一区段可被配置成以可滑动的方式接合沿着沟槽905的周界延伸的沟道(在图9中指示为925)。沟道可定位在沟槽的侧壁中。沟道可在平行于安装块的表面913的方向上延伸。
[0136] 引导结构可在处于其操作配置中时能弹性变形，使得由其周界限定的形状是能变形的。结构可在结构可以以可滑动的方式接合沟道的压缩配置和结构不能接合沟道的展开配置之间是能变形的。展开配置可使结构的直径大于沟槽905的宽度。结构可偏置到其展开配置。第一区段和第二区段中的任一者或两者可以是能弹性变形的。
[0137] 为了以可滑动的方式使结构1001与机器人臂接合，用户可将第一区段1013的对置臂挤压在一起，以将第一区段变形成压缩配置，在压缩配置中，第一区段可以装配到沟道925内。然后，第一区段可以开槽到沟道内。一旦结构被装配到沟道内，朝向展开配置的弹性偏置就将结构牢固地保持在沟道内。
[0138] 引导结构可包括从第一区段的外侧壁突出的表面特征，表面特征被配置成以可滑动的方式接合沟道。这样的表面特征的示例示出在图12中。引导结构1201和1203中的每者均包括第一区段(分别表示为1205，1207)和第二区段(分别表示为1209和1211)。结构被示出为处于其储存配置中。在这些图中，为了清楚起见，省略了手术单覆盖件。
[0139] 第一区段1205的外侧壁1213具有采取多个凸耳1215的形式的表面特征。凸耳在横向于外侧壁的方向上延伸。当引导结构附接至机器人臂时，凸耳被接收在位于机器人臂上的沟道(例如，沟道925)内。凸耳可用来引导销以协助用户将结构正确地附接到机器人臂。
[0140] 第一区段1207的外侧壁1217具有采取肋1219的形式的表面特征。肋1219在外侧壁周围周向地延伸。当引导结构附接至机器人臂时，肋被接收在位于机器人臂上的沟道(例如，沟道925)内。另选地，引导结构可包括配置成接合机器人臂上的相应沟道的多个肋。
[0141] 另选地，引导结构可被配置成使得第二区段被配置成以可滑动的方式接合沿着沟槽周向地延伸的沟道(在图9中指示为927)。沟道可定位成靠近沟槽的嘴。沟道可在平行于端接表面907的方向上延伸。在这种情况下，第一区段可被配置成推装或夹紧到机器人臂上。如此，第二区段可包括从其外侧壁1003b突出的表面特征。这些表面特征可采取如上文参考图12描述的凸耳或肋的形式。另选地，引导结构可在其侧壁上包括表面特征，表面特征采取配置成接合突入沟槽905的突起的沟道或凹部的形式。
[0142] 在上述示例中，第一区段和第二区段中的每者均被配置成接合机器人臂的相应表面。使引导结构接合机器人臂的多个表面是有利的，因为使得手术单能够更牢固地封裹机器人臂。对于引导结构1001，第一区段附接至机器人臂以协助用户能够使手术单的对接元件与驱动组件更容易地接合。第二区段1015附接至机器人臂907的端接面(或者安置在沟道927内)，以协助操纵手术单来封裹臂。虽然手术单可以在机器人臂的终端部分之上操纵而不经由第二区段附接，但是这样的手术单可不那么牢固地保持到机器人臂。
[0143] 引导结构的第一区段和第二区段可被配置成当结构处于其操作配置中时互锁或连接到一起。第一区段和第二区段可被配置成夹紧在一起以将引导结构牢固地保持在其操作配置中。图13示出了第一区段和第二区段如何可锁定到一起的示例。
[0144] 图13示出了处于其储存配置(指示为1303)中以及处于其操作配置(指示为1305)中的引导结构1301的侧视图。仅示出了居中于第一区段和第二区段(分别为1307和1309)之间的枢转连接上的结构的一部分。为了清楚起见，省略了引导结构的其余部分和手术单。
[0145] 第一区段和第二区段各包括分别指示为1311和1313的互锁接口。互锁接口被配置成当引导结构处于其操作配置中时彼此接合，以将第一元件和第二元件固定到一起。当引导结构处于其储存配置中时，互锁接口不彼此接合。当结构处于其储存配置中时，互锁接口可横向于彼此。
[0146] 在该示例中，互锁接口被配置成推装或卡扣装配到一起。互锁接口1311包括采取蘑菇头的形式的突起，突起被配置成与形成互锁接口1313的一部分的凹部互锁或配合。将理解到，在此示出的突起仅仅是一个示例并且互锁接口可以是能够锁定到一起的任何合适的互补表面。
[0147] 互锁接口可被配置成以可释放的方式锁定。也就是说，第一区段和第二区段可基于合适的手动力能从操作配置变形成储存配置。合适的手动力可低到足以使接口能够由用户手动解锁，但高到足以使接口将不会无意地解锁，例如用户在外科手术期间意外地敲击引导结构所致。
[0148] 虽然图13仅示出了一对互锁接口，但是将理解到，引导结构可包括位于结构的对置侧面上的第二对互锁接口。第一对互锁接口和第二对互锁接口可位于枢转轴线上或者靠近枢转轴线，结构在其储存配置和操作配置之间变形时围绕枢转轴线枢转。
[0149] 在另选示例中，引导结构可被配置成使得当处于其储存配置中时，第一区段和第二区段平行但不是平面的。第一区段和第二区段可例如处于堆叠布置中。也就是说，当结构处于储存配置中时，第一区段和第二区段中的一者往回折叠到第一区段和第二区段中的另一者上。因此，当结构处于其储存配置中时，第一区段和第二区段可一致。与第一区段和第二区段平行且是平面的示例比较，这样减小了处于储存配置中的引导结构的表面积，可使手术单容易地折叠以进行储存和包装。
[0150] 在上述示例中，引导结构包括能相对于彼此枢转的第一区段和第二区段。另选地，引导结构可包括形成闭环结构的单个区段。该区段可以是弹性的或柔性的，以允许结构在其储存配置和操作配置之间变形。结构可在其储存配置和操作配置之间弹性地变形，使得结构朝向其储存配置(区段是平面的或平坦的或水平的)偏置。这样的引导结构可包括如上述示例中用于附接至机器人臂的表面特征。此外，虽然在上述示例中引导结构包围多个手术单接口元件，但是将理解到，引导结构可以同样很好地用于将单个接口元件相对于驱动组件定位。因此，引导结构可包围单个接口元件。
[0151] 图14示出了引导结构1401的另选示例。引导结构1401是附接至手术单1403的覆盖件的环箍结构。为了清楚起见，仅示出了覆盖件的一部分。引导结构成形为开环。也就是说，该引导结构不会形成如上述示例中的闭环。该引导结构可以是弧形或月牙形结构。该引导结构可成形为半圆形。该引导结构可类似于上述引导结构的第一区段。
[0152] 环箍结构具有限定外侧壁1409的周界。该引导结构进一步包括对置表面1411和1413。引导结构可仅经由一个对置表面(在该示例中为表面1411)附接至覆盖件。引导结构可附接至覆盖件1415的与非无菌环境对接的侧面。另一个对置表面(1413)可用于将结构附接至机器人臂。如此，表面1413可被称为机器人-臂-接口表面。
[0153] 环箍结构包围覆盖件材料和固定到覆盖件的多个接口元件1405。也就是说，手术单的接口元件定位在环箍结构的边界内的覆盖件上。例如当结构在平面图中观察时，接口元件位于环箍结构的内部。因此，环箍结构圈定手术单覆盖件1407的包含接口元件的子部分或一部分。环箍结构可对着覆盖件1407的固装有多个接口元件的部分。环箍结构可包围包括如上参考图8所述的一个或更多个容器的覆盖件材料。因此，环箍结构可对着形成一个或更多个容器的覆盖件材料。
[0154] 引导结构相对于多个接口元件定位，使得当结构附接至机器人臂时，多个接口元件相对于驱动组件的接口定位以与其接合。因此，当引导结构附接至机器人臂时，接口元件位于或定位成靠近驱动组件接口。引导结构可被配置成根据参考图11至图12描述的任何示例附接至机器人臂。例如，结构可以可滑动的方式接合定位在机器人臂上的互补表面(例如沟道925或927)。在这种情况下，外侧壁1409可具有配置成接合机器人臂上的互补表面的表面特征。另选地，结构可包括机器人-臂-接口表面1413上的表面特征，以使结构能够被推装、卡扣装配或夹紧到机器人臂上。
[0155] 虽然示出为开环结构，但是引导结构1401可另选地成形为闭环。因此，该引导结构可采取环带或环的形式。该引导结构可以是刚性的。也就是说，该引导结构可具有单个配置并且在储存配置和操作配置之间不能变形。另选地，该引导结构可包围单个接口元件和覆盖件材料。
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