无菌适配器、转轮联接结构以及手术用器械的联接结构的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是分案申请，原申请的申请日为2010年9月20日，申请号为 201080050214. X，发明名称为"无菌适配器、转轮联接结构以及手术用器械的联接结构"。
技术领域
[0002] 本发明涉及无菌适配器、转轮联接结构以及手术用器械的联接结构。
【背景技术】
[0003] 医学上的手术是指使用医疗器械对皮肤、粘膜或其它组织进行切开、切割或进行 操作而治愈病的行为。特别是，切开手术部位皮肤而对其内部器官等进行治疗、整形或切除 的剖腹手术等，由于出血、副作用、患者痛苦、疤痕等问题，最近使用机器人（robot)的手术 备受欢迎。
[0004] 用于机器人手术中的手术机器人，由主机器人（master)部和从机器人（slave)部 构成，该主机器人部根据医生的操作生成信号并传递，该从机器人接收来自主机器人的信 号并对患者进行手术所需的操作，主机器人部和从机器人部可以以一个综合的机器人形式 实现，或者分别以独立装置构成而配置在手术室内。
[0005] 手术机器人具有用于执行手术的各种动作的机器臂，在机器臂的前端部形成有用 于安装手术用器械（instrument)的器械支架。为了在机器臂上安装手术用器械，通过在器 械支架结合无菌适配器（sterile adapter)，并将手术用器械的外壳嵌入在无菌适配器上， 从而将手术用器械安装在机器臂上。
[0006] 在器械支架上形成有用于将机器人生成的驱动力传递给手术用器械的驱动轮，而 在手术用器械上也形成有用于接收驱动力的驱动轮，在无菌适配器上形成有分别与在器械 支架上形成的驱动轮及在手术用器械上形成的驱动轮匹配的转轮。
[0007] 这些转轮结构彼此匹配地在器械支架上安装无菌适配器，而在无菌适配器上安装 手术用器械，则机器人生成的驱动力通过无菌适配器传递给手术用器械，而与手术用器械 的驱动轮连接的钢丝将驱动力传递给与手术用器械的末端部结合的执行器（Effector)，从 而执行器运行，以实现手术的各种操作。
[0008] 这样的，在手术机器人与其上安装的手术用器械之间介入有无菌适配器，在无菌 适配器上实现了机器臂及手术用器械的连接（coupling)结构。
[0009] 但是，形成在现有的无菌适配器上的转轮结构是无任何弹性的结构，因此存在如 下局限性，为了将无菌适配器安装在机器臂上，需要在器械支架上形成的驱动轮上使用弹 簧加压式弹性结构。
[0010] 此外，在现有的机器臂、无菌适配器及手术用器械上形成的转轮结构，为了精确对 齐转轮而用于检测其是否对齐的结构不完整，而且用于通过各种方法检测是否对齐及对齐 之后传递运作所需力的结构也有局限性。
[0011] 上述的【背景技术】是发明人为了导出本发明而所持有或在导出本发明的过程中学 到的技术信息，不一定是本发明申请之前被一般公众公开的公知技术。
【发明内容】
[0012] 技术问题
[0013] 本发明提供一种能够在机器臂上容易安装手术用器械的无菌适配器。
[0014] 本发明目的在于提供一种利用电、磁、机械特性检测转轮是否对齐，并用于精确对 齐的转轮联接结构及利用该联接结构检测医疗设备是否结合的医疗设备的联接结构。
[0015] 除了本发明提出的问题之外的技术问题可以通过下面的说明易于理解。
[0016] 问题解决方法
[0017] 根据本发明的一实施方式，提供一种无菌适配器（sterile adapter)，设置于形成 在手术机器臂上的器械支架与安装在器械支架上的手术用器械之间，其包括：主体部，具有 与器械支架对置的第一面和与手术用器械对置的第二面；第一转轮，弹性支承在主体部上， 并从第一面露出，而且与形成在器械支架上的第一驱动轮匹配；第二转轮，弹性支承在主体 部上，并从第二面露出，而且与形成在手术用器械上的第二驱动轮匹配。
[0018] 在第一驱动轮上突设有第一突起（或者内陷形成第一凹槽），在第一转轮上形成 有与第一突起相对应的第一凹槽（或者突设有与第一凹槽相对应的第一突起），当无菌适 配器安装在器械支架上而第一突起未插入到第一凹槽中时，第一转轮被第一突起推压从而 从第一面下陷。此时，随着第一驱动轮的旋转，第一突起插入到第一凹槽中且第一转轮通过 弹力恢复到原来的位置，从而使第一转轮与第一驱动轮匹配。
[0019] 在第二转轮上突设有第二突起（或者内陷形成第二凹槽），在第二驱动轮上形成 有与第二突起相对应的第二凹槽（或者突设有与第二凹槽相对应的第二突起），当将手术 用器械安装在无菌适配器上而第二突起未插入到第二凹槽中时，第二转轮被第二突起推压 从而从第二面下陷。此时，随着第二转轮的旋转，第二突起插入到第二凹槽中且第二转轮通 过弹力恢复到原来的位置，从而使第二转轮与第二驱动轮匹配。
[0020] 主体部可以包括：第一板材，对应于第一面；第二板材，对应于第二面，且以能够 从第一板材分离或接近的方式结合于第一板材。
[0021] 可以在第二板材的两侧部上突设有导轨（guide rail)，用于规定手术用器械的移 动路径，以便以滑动方式安装手术用器械。可以在手术用器械的端部上内陷地形成有对齐 凹槽，而在第二板材的一端部上突设有对齐突起，以便与对齐凹槽匹配从而使手术用器械 对齐于规定位置。可以在第二板材的另一端部上突设有挡块（stopper)，以便限制被安装的 手术用器械向其安装方向的反方向移动。
[0022] 将第二板材从第一板材分离的状态下安装手术用器械，之后使第二板材接近于第 一板材并使第二转轮从第二板材突出，从而能够使第二转轮与第二驱动轮匹配。
[0023] 在第二板材上突设有面向第一面的固定突起，在第一板材上穿设有用于收容固定 突起的贯穿孔，随着第一板材和第二板材彼此接近，固定突起可贯通贯穿孔并从第一面突 出。
[0024] 手术机器臂被无菌帘（sterile drape)覆盖，在无菌帘上可穿设有开口，该开口对 应于安装在器械支架上的无菌适配器的位置。通过将无菌适配器安装在器械支架上，从第 一面突出的固定突起可对开口的外周部施压，从而使无菌帘紧贴器械支架。在器械支架的 周边上与开口的外周部对应地附着有密封材料，密封材料可被突出的固定突起施压而发生 变形。
[0025] 可以在开口的外周部上形成有用于附着无菌适配器的粘接部，还可以标有表示无 菌适配器的附着位置的标记。
[0026] 另外，根据本发明的另一实施方式，提供一种无菌适配器，设置于器械支架与安装 在器械支架上且具有用于进行电手术（Electrosurgery)的第一触点的手术用器械之间， 其包括：主体部，用于安装手术用器械；第二触点，与第一触点连接以便向手术用器械提供 电源。
[0027] 手术用器械以滑动方式安装在主体部上，而在主体部的手术用器械安装方向的端 部上可突设有用于安装手术用器械的突出部。第一触点可以形成在手术用器械的与突出部 对置的面上，而第二触点形成在突出部上。
[0028] 根据本发明的另一实施方式，提供一种转轮联接结构，用于联接在手术机器人的 机器臂上形成的器械支架与安装在器械支架上的手术用器械，其包括：驱动轮，从手术机器 臂接收驱动力而驱动；从动轮，与驱动轮匹配；匹配检测部，与驱动轮或从动轮结合，通过 检测驱动轮与从动轮匹配时发生的电变化检测匹配情况。
[0029] 在此，匹配检测部可以包括：光源；改变单元，使从光源射出的光发生变化；光检 测单元，检测驱动轮与从动轮匹配时通过改变单元改变的光。
[0030] 在此，驱动轮可以具有多个第一触点，而从动轮具有与驱动轮匹配时与第一触点 连接且其间连接有规定电阻的多个第二触点，匹配检测部可以与第一触点连接，通过测量 驱动轮与从动轮匹配时的电阻值检测匹配情况。
[0031] 此外，从动轮可以包括：第一从动轮，具有多个第二触点，该第二触点在与驱动轮 在一面上匹配时与第一触点连接且其间连接有第一电阻；第二从动轮，与第一从动轮的另 一面结合，具有与第二触点连接的多个第三触点；第三从动轮，具有多个第四触点，该第四 触点在与第二从动轮在一面上匹配时与第三触点连接且其间连接有第二电阻。
[0032] 在此，匹配检测部可以通过检测第一电阻和第二电阻的合成电阻值检测匹配情 况，在驱动轮上可以突设有突起，而在从动轮上形成有与突起相对应的凹槽，第一触点形成 在突起上，而第二触点形成在凹槽中。
[0033] 此外，驱动轮由导体形成，突起可以包括：第一突起，与导体连接；第二突起，与导 体绝缘。
[0034] 此外，可以在驱动轮上形成有凹槽，而在从动轮上突设有对应于凹槽的突起，第一 触点形成在凹槽中，而第二触点形成在突起上。
[0035] 在此，从动轮由导体形成，突起可以包括：第一突起，与导体连接；第二突起，与导 体绝缘。
[0036] 根据本发明的另一实施方式，提供一种转轮联接结构，用于联接在手术机器人的 机器臂上形成的器械支架与安装在器械支架上的手术用器械，其还包括：驱动轮，从手术机 器臂接收驱动力而驱动，在一面上形成有多个第一凹凸；从动轮，具有多个第二凹凸，在与 驱动轮匹配时该第二凹凸对应地结合于第一凹凸；磁铁，与从动轮的一侧结合，并按规定方 向排列；磁性传感器，通过检测磁铁的排列方向从而检测对齐情况。
[0037] 本实施例中还可以包括存储单元，与从动轮的一侧结合，用于存储磁铁的排列误 差信息，存储单元可以是RFID (射频识别电子标签），此外，在本实施例中还可以包括接收 来自RFID的磁铁排列误差信息的RFID读写器，手术机器人在操作手术用器械时可以参考 排列误差信息修正误差。
[0038] 在此，第一凹凸及第二凹凸可以是扇状的凹凸，或者第一凹凸及第二凹凸可以是 圆锥体、椭圆锥体及角锥体中的任一形状，此时，第一凹凸及第二凹凸的底面抵接于邻接的 凹凸底面，当驱动轮与从动轮匹配时，驱动轮或从动轮以一面的法线为轴旋转，以便第一凹 凸插入到第二凹凸中。
[0039] 此外，磁性传感器可分别位于与第一凹凸邻接的位置，磁性传感器的数量与第一 凹凸的凹凸数量相同或者相差小于等于2,磁铁位于第二凹凸上，磁铁的数量少于磁性传感 器的数量。
[0040] 根据本发明的另一实施方式，提供一种转轮联接结构，用于联接在手术机器人的 机器臂上形成的器械支架与安装在器械支架上的手术用器械，其包括：本体部；驱动轮，弹 性支承在本体部上，且在一面上形成有向一方向延伸的凹槽；从动轮，形成有与驱动轮匹配 时对应于凹槽的突起；引导单元，形成在本体部上，当从动轮向一方向移动时用于使突起沿 着一方向对齐。
[0041] 在此，引导单元可以突出地形成在露出驱动轮的本体部上，且具有宽度与从动轮 的移动方向相对应地变窄的漏斗形状。
[0042] 此外，突起可以延伸形成在从动轮的一部分上，当从动轮向一方向移动时，突起受 到来自引导单元的偏心旋转力。
[0043] 此外，本实施例中还可以包括：磁铁，按规定方向排列，并在从动轮和驱动轮匹配 的面上与突起邻接结合；磁性传感器，通过检测磁铁的排列方向，从而检测对齐情况。
[0044] 在此，在作为不同于从动轮和驱动轮匹配的面的另一面上，可以形成有与突起的 延伸方向呈规定角度延伸的第二凹槽，还可以包括在从动轮的另一面上与第二凹槽邻接结 合并沿规定方向排列的第二磁铁。
[0045] 根据本发明的另一实施方式，引导单元可以是在露出驱动轮的本体部上突出形成 的多个销状，突起延伸形成在从动轮的一部分上，当从动轮向一方向移动时，突起可受到来 自引导单元的偏心旋转力，以便突起经过多个销状的引导单元。
[0046] 根据本发明的另一实施方式，可提供包含驱动轮的器械支架，适用所述转轮联接 结构，且形成在手术机器臂上；可提供包含从动轮的手术用器械，适用所述转轮联接结构， 且安装在器械支架上。
[0047] 另外，根据本发明的另一实施方式，提供一种无菌适配器，适用所述转轮联接结 构，其包括：主体部，具有与器械支架对置的第一面和与手术用器械对置的第二面；第一转 轮，弹性支承在主体部上，并从第一面露出，且与形成在器械支架上的驱动轮匹配；第二转 轮，弹性支承在主体部上，并从第二面露出，且与形成在手术用器械上的从动轮匹配。
[0048] 根据本发明的另一实施方式，提供一种医疗设备的联接结构，其包括结合检测部， 通过检测适配器与手术用器械结合时发生的电变化，检测结合情况，该适配器设置于在所 述机器臂上形成的器械支架与安装在器械支架上的手术用器械之间。
[0049] 结合检测部可以包括：光源；改变单元，使从光源射出的光发生变化；光检测单 元，用于检测适配器与手术用器械结合时通过改变单元改变的光。
[0050] 此外，适配器可具有多个第三触点，而手术用器械具有多个第四触点，该第四触点 在与适配器结