本申請(qǐng)根據(jù)35USC§119(e)要求2014年9月4日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/045,756和2014年9月4日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/045,802的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，這些申請(qǐng)的內(nèi)容以引用的方式整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明在其一些實(shí)施方案中涉及一種包括至少一個(gè)機(jī)械臂的裝置，并且更具體地但不排他地，涉及包括用于插入體內(nèi)的至少一個(gè)機(jī)械臂的機(jī)械裝置。

背景技術(shù)：

背景技術(shù)包括：Claudio Quaglia等人的題為“用于單端口腹腔鏡的緊湊型機(jī)器人操作器的設(shè)計(jì)(Design of a Compact Robotic Manipulator for Single-Port Laparoscopy)”，J.Mech.Des論文號(hào)：MD-13-1148，136(9)，095001(2014年6月13日)；Taku Komura等人的題為“一種用于具有運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的3D圖的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法(An inverse kinematics method for 3D figures with motion data)”國際計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)報(bào)(CGI'03)；

Hubens等人的題為“在消化外科手術(shù)中使用達(dá)芬奇機(jī)器人系統(tǒng)兩年后我們學(xué)到了什么？(What Have we Learnt after Two Years Working with the Da Vinci Robot System in Digestive Surgery？)”，2004年，Acta chir belg；

Michael Irvine的題為“機(jī)器人輔助腹腔鏡手術(shù)的麻醉(Anaesthesia for Robot-Assisted Laparoscopic Surgery)”，2009年，Cont Edu Anaesth Crit Care and Pain；

Jeong Rim Lee的題為“機(jī)器人手術(shù)的麻醉注意事項(xiàng)(Anesthetic considerations for robotic surgery)”，2014年，韓國麻醉學(xué)期刊；

Teljeur等人的題為“機(jī)器人輔助子宮切除術(shù)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)：成本最小化分析(Economic evaluation of robot-assisted hysterectomy:a cost-minimisation analysis)”，2014，BJOG；

Box等人的題為“快速通訊：機(jī)器人輔助NOTES腎切除術(shù)：初步報(bào)告(Rapid co mmunication：robot-assisted NOTES nephrectomy：initial report)”，2008，J Endourol；

DR.Domigo的題為“當(dāng)前子宮切除術(shù)趨勢(shì)的概述(Overview of current hysterectomy trends”)，2009，產(chǎn)科學(xué)、婦科學(xué)專家評(píng)論；以及

DR.Kho的題為“陰道與腹腔鏡子宮切除術(shù)(Vaginal versus laparoscopic hysterectomy)”，Contemporary OB/GYN Expert Advice，2013。

另外的背景技術(shù)包括美國專利號(hào)US 8224485、美國專利號(hào)US 8347754、美國專利號(hào)US 7833156、美國專利號(hào)US 8518024、國際專利申請(qǐng)公開號(hào)WO2010096580和國際專利申請(qǐng)公開號(hào)WO 2013116869。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括：

支撐段；

第一柔性部段，其從支撐段延伸并終止于聯(lián)接部段；以及

第二柔性部段，其從聯(lián)接部段延伸并終止于工具或用于工具的連接器中；

其中柔性部段中的一個(gè)或多個(gè)的長(zhǎng)軸在單個(gè)彎曲平面中是可彎曲的；

其中第一柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為第一柔性部段的垂直于柔性部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍；

其中第二柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為第二柔性部段的垂直于柔性部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，聯(lián)接部分是第一柔性部段的一部分。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第二柔性部段延伸穿過聯(lián)接部段。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第一柔性部段的長(zhǎng)軸在單個(gè)第一柔性段彎曲平面中可獨(dú)立彎曲；第二柔性部段的長(zhǎng)軸在單個(gè)第二柔性段彎曲平面中可獨(dú)立彎曲。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，至少一個(gè)柔性部段可圍繞對(duì)應(yīng)的柔性部段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，柔性部段可各自圍繞對(duì)應(yīng)的柔性部段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，至少一個(gè)柔性部段可圍繞對(duì)應(yīng)的柔性部段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)，一個(gè)柔性部段相對(duì)于另一柔性部段的旋轉(zhuǎn)從而改變彎曲平面之間的角度。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)可彎曲柔性部段在圍繞每個(gè)對(duì)應(yīng)的彎曲平面的一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上是可彎曲的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，柔性部段的彎曲沿著柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度分布。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，手臂包括第一有效段和第二有效段，其中每個(gè)有效段由手臂的部分形成；

其中第一段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度比第二段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度長(zhǎng)大約10-30％

其中第一段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度是從第一柔性部分的長(zhǎng)軸中點(diǎn)到第二柔性部分的長(zhǎng)軸中點(diǎn)測(cè)量的長(zhǎng)度；

其中第二段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度是從第二柔性部分的長(zhǎng)軸中點(diǎn)到第二柔性部分的遠(yuǎn)端測(cè)量的長(zhǎng)度。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，手臂包括第一有效段和第二有效段，其中每個(gè)有效段由手臂的部分形成；

其中第一段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度比第二段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度長(zhǎng)大約10-30％

其中第一段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度是從支撐段長(zhǎng)軸與第一柔性部分的長(zhǎng)軸之間的交叉點(diǎn)到第一柔性部分長(zhǎng)軸與第二柔性部分長(zhǎng)軸之間的交叉點(diǎn)測(cè)量的長(zhǎng)度；

其中第二段的有效長(zhǎng)軸長(zhǎng)度是從第一柔性部分長(zhǎng)軸與第二柔性部分長(zhǎng)軸之間的交叉點(diǎn)到第二柔性部分的遠(yuǎn)端測(cè)量的長(zhǎng)度。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，裝置包括根據(jù)機(jī)械手臂的第一手臂和第二手臂。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第一手臂支撐段和第二手臂支撐段被聯(lián)接到基部，其中第一手臂支撐段和第二手臂支撐段的長(zhǎng)軸是平行的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，至少一個(gè)柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度是柔性部段的垂直于柔性部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少四倍。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，柔性部段的尺寸和可彎曲使得工具或工具附件與第一柔性部段之間的間距可減小到第一柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的20％或更小。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第一柔性部段可彎曲至少45°。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第二柔性部段可彎曲至少45°。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，裝置包括至少一個(gè)控制部分，其中一個(gè)或多個(gè)控制部分包括至少一個(gè)柔性扭矩傳遞部分；

其中至少一個(gè)柔性部段被聯(lián)接到控制部分的遠(yuǎn)端，控制部分的遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)從而使所述部分旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，系統(tǒng)包括第一控制部分和第二控制部分；其中第一柔性部段被聯(lián)接到第一控制部分的遠(yuǎn)端；其中第二柔性部段被聯(lián)接到第二控制部分的遠(yuǎn)端；其中第二控制部分穿過第一柔性部段的中空部分；其中第二控制部分穿過第二控制部分的中空部分。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第二控制部分包括可彎曲的扭矩傳遞部分；其中扭矩傳遞部分位于第二控制部分的穿過第一柔性部段的部分上。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，可彎曲扭矩傳遞部分包括：通過多個(gè)連接器互連的多個(gè)元件；其中多個(gè)元件可圍繞扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸彎曲；其中連接器足夠堅(jiān)固以在元件之間傳遞扭矩。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)元件包括兩個(gè)或更多個(gè)部分，這些部分在平行于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上可獨(dú)立地彈性壓縮和擴(kuò)張；

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)元件在垂直于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上是剛性的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，至少一個(gè)柔性部段包括多個(gè)聯(lián)接的鏈節(jié)；

其中鏈節(jié)圍繞彎曲平面的樞轉(zhuǎn)使柔性部段彎曲。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，工具具有打開和閉合構(gòu)型。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，工具包括電外科尖端。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第一手臂工具中的一個(gè)包括成像器，其用于收集至少一個(gè)裝置手臂的至少一部分的圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，垂直于部分長(zhǎng)軸的一個(gè)或多個(gè)部分最大范圍是所述部分的長(zhǎng)度的10％或更小。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，裝置包括聯(lián)接到第二柔性部分的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件；

其中第二柔性部分的屈曲由一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件上的張力控制。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件延伸到裝置外部。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件通過穿過一個(gè)或多個(gè)手臂部分的中空部分而延伸到裝置外部。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，工具是抓緊器，其包括：

第一相對(duì)部分；

聯(lián)接到第一相對(duì)部分的第二相對(duì)部分；以及

聯(lián)接到第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分的扭矩元件；

其中在第一方向上將扭矩施加到扭矩元件使扭矩元件朝向第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分移動(dòng)，從而增加所述部分之間的間距；

其中在第二方向上將扭矩施加到扭矩元件使扭矩元件遠(yuǎn)離第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分移動(dòng)，從而減小所述部分之間的間距。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，扭矩元件被聯(lián)接到抓緊器細(xì)長(zhǎng)元件，并且細(xì)長(zhǎng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)將扭矩施加到扭矩元件。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，抓緊器細(xì)長(zhǎng)元件延伸到裝置的外部。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括：

支撐段；

第一柔性部段，其從支撐段延伸并終止于聯(lián)接部段；

第二柔性部段，其從聯(lián)接部段延伸并終止于工具或用于工具的連接器中；以及

控制部分，其包括至少一個(gè)柔性扭矩傳遞部分并且被聯(lián)接到第二柔性部段，控制部分的旋轉(zhuǎn)從而使第二柔性部段旋轉(zhuǎn)；

其中控制部分穿過第一柔性部段的中空部分，柔性扭矩傳遞部分被設(shè)置在第一柔性部分內(nèi)，第一柔性部分的彎曲從而使扭矩傳遞部分彎曲。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，控制部分穿過支撐段的中空部分。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，裝置包括第二控制部分；

其中第一柔性部段被聯(lián)接到第二控制部分的遠(yuǎn)端，第二控制部分的旋轉(zhuǎn)從而使第一柔性部段旋轉(zhuǎn)；

其中第一控制部分穿過第二控制部分的中空部分。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，可彎曲扭矩傳遞部分包括：

通過多個(gè)連接器互連的多個(gè)元件；

其中多個(gè)元件可圍繞扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸彎曲；

其中連接器足夠堅(jiān)固以在元件之間傳遞扭矩。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)元件包括兩個(gè)或更多個(gè)部分，這些部分在平行于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上可獨(dú)立地彈性壓縮和擴(kuò)張；

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)元件在垂直于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上是剛性的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括一部分，所述部分包括

支撐段；

第一柔性部段，其從支撐段延伸并終止于聯(lián)接部段；以及

第二柔性部段，其從聯(lián)接部段延伸；

其中第一柔性部段包括可彎曲的扭矩傳遞部分；

其中第二柔性部段的長(zhǎng)軸在單個(gè)彎曲平面中是可彎曲的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第二柔性部段的長(zhǎng)軸在單個(gè)彎曲平面中可獨(dú)立地彎曲。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第二柔性部段包括多個(gè)聯(lián)接的鏈節(jié)；

其中鏈節(jié)圍繞彎曲平面的樞轉(zhuǎn)使柔性部段彎曲。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，可彎曲扭矩傳遞部分包括：

通過多個(gè)連接器互連的多個(gè)元件；

其中多個(gè)元件可圍繞扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸彎曲；

其中連接器足夠堅(jiān)固以在元件之間傳遞扭矩。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)元件包括兩個(gè)或更多個(gè)部分，這些部分在平行于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上可獨(dú)立地彈性壓縮和擴(kuò)張；

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)元件在垂直于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上是剛性的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種抓緊器，包括：

在關(guān)節(jié)處聯(lián)接的至少兩個(gè)相對(duì)部分；

聯(lián)接到相對(duì)部分的扭矩元件；

其中在第一方向上將扭矩施加到扭矩元件使扭矩元件朝向第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分旋擰，從而增加所述部分之間的間距；

其中在第二方向上將扭矩施加到扭矩元件使扭矩元件遠(yuǎn)離第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分旋擰，從而減小所述部分之間的間距。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，扭矩元件被聯(lián)接到細(xì)長(zhǎng)元件，并且細(xì)長(zhǎng)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)將扭矩施加到扭矩元件。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，細(xì)長(zhǎng)元件延伸到裝置的外部。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，細(xì)長(zhǎng)元件包括一個(gè)或多個(gè)扭矩傳遞部分。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種外科系統(tǒng)，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械手臂，其大小和形狀適于插入體內(nèi)；

一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)，其被聯(lián)接到手臂以用于移動(dòng)手臂的一個(gè)或多個(gè)零部件；以及

處理器，其被配置來：

接收輸入對(duì)象的移動(dòng)的測(cè)量；

基于所測(cè)量的輸入對(duì)象移動(dòng)來產(chǎn)生馬達(dá)控制信號(hào)；以及

將馬達(dá)控制信號(hào)發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)，從而控制至少一個(gè)機(jī)械手臂的移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括：剛性支撐段；剛性第一段，其通過柔性第一連接部段聯(lián)接到支撐段；剛性第二段，其通過柔性第二連接部段聯(lián)接到第一段；其中，至少一個(gè)連接部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為連接部段垂直于連接部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：

至少兩個(gè)機(jī)械手臂，其用于插入到常規(guī)切口中，每個(gè)手臂包括：通過第一連接部段聯(lián)接到支撐段的第一段；通過第二連接部段聯(lián)接到第一段的第二段；并且其中第一段和第二段的尺寸被設(shè)定并且第二連接部段是柔性的，以使得第二段的遠(yuǎn)端與第一連接部段之間的間隔可減小到第一段的長(zhǎng)度的20％或更小。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的機(jī)械裝置，其包括：至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括：剛性支撐段；剛性第一段，其通過柔性第一連接部段聯(lián)接到支撐段；剛性第二段，其通過柔性第二連接部段聯(lián)接到第一段；第三段，其通過柔性第三連接部段聯(lián)接到第二段；其中每個(gè)連接部分可以圍繞連接部分長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種抓緊器，其包括：至少兩個(gè)相對(duì)部分，其在關(guān)節(jié)處聯(lián)接；聯(lián)接到相對(duì)部分的扭矩元件；其中在第一方向上將扭矩施加到扭矩元件使扭矩元件朝向第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分移動(dòng)，從而增加所述部分之間的間距；其中在第二方向上將扭矩施加到扭矩元件使扭矩元件遠(yuǎn)離第一相對(duì)部分和第二相對(duì)部分移動(dòng)，從而減小所述部分之間的間距。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括：

支撐段；

第一柔性部段，其從支撐段延伸并終止于聯(lián)接部段；以及

第二柔性部段，其從聯(lián)接部段延伸并終止于工具或用于工具的連接器中；

其中柔性部段中的一個(gè)或多個(gè)可彎曲至少120°。

其中第一柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為第一柔性部段的垂直于柔性部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍；

其中第二柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為第二柔性部段的垂直于柔性部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械手臂，其包括：

支撐段；

第一柔性部段，其從支撐段延伸并終止于聯(lián)接部段；以及

第二柔性部段，其從聯(lián)接部段延伸并終止于工具或用于工具的連接器中；

其中柔性部段中的一個(gè)或多個(gè)在單個(gè)彎曲平面中；

其中柔性部段中的一個(gè)或多個(gè)可彎曲至少120°。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，每個(gè)柔性部段具有：

柔性部段長(zhǎng)軸長(zhǎng)度；以及

垂直于長(zhǎng)軸的最大柔性部段范圍；

其中柔性部段長(zhǎng)軸長(zhǎng)度中的至少一個(gè)為垂直于柔性部段中的至少一個(gè)的長(zhǎng)軸的最大柔性部段范圍的至少兩倍。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面，提供一種治療方法，其包括：

將機(jī)械手臂插入體內(nèi)，其中手臂包括至少兩個(gè)柔性部分；

在身體內(nèi)使接合的機(jī)械手臂在兩個(gè)或更多個(gè)柔性部段處彎曲以接觸目標(biāo)，以使得在至少一個(gè)三維平面中相鄰的有效段長(zhǎng)軸之間的角度的總和為至少120°，以及

用機(jī)械手臂治療目標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面，提供一種治療方法，其包括：

通過身體內(nèi)的進(jìn)入點(diǎn)將機(jī)械手臂插入體內(nèi)，其中手臂包括至少兩個(gè)柔性部段；

在身體內(nèi)使接合的機(jī)械手臂在兩個(gè)或更多個(gè)柔性部段處彎曲以接觸目標(biāo)，以使得測(cè)量為手臂的部分的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的總和的身體內(nèi)的手臂長(zhǎng)度為目標(biāo)與進(jìn)入點(diǎn)之間的距離的至少兩倍；

用機(jī)械手臂治療目標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供一種子宮切除術(shù)的方法，其包括：

通過陰道腔中的切口將包括至少一個(gè)機(jī)械手臂的裝置插入體內(nèi)；

使至少一個(gè)機(jī)械手臂在身體內(nèi)彎曲約為子宮的最大尺寸的30％，以從子宮外接近子宮；

使用機(jī)械手臂將子宮與周圍組織分離；以及

通過切口移除子宮。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種用于切口的裝置，其包括：

裝置主體，其尺寸和形狀適于在設(shè)置在裝置主體上的切削刃處布置具有組織的期望切口區(qū)域的患者組織；以及

設(shè)置在裝置主體上的出口，所述出口被聯(lián)接到抽吸元件，以用于增加用戶解剖結(jié)構(gòu)與裝置主體之間的壓力

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種子宮操縱器，其包括：

其尺寸和形狀適于插入子宮的部分；

細(xì)長(zhǎng)裝置主體，其被聯(lián)接到所述部分以用于控制相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)裝置主體的部分位置；

其中細(xì)長(zhǎng)裝置主體適于附接到子宮頸的一部分。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種外科系統(tǒng)，其包括：

至少一個(gè)機(jī)械臂；以及

牽開器工具；

其中牽開器工具可遠(yuǎn)離一個(gè)或多個(gè)機(jī)械臂延伸。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種外科系統(tǒng)，其包括：

尺寸和形狀適于插入人體中的外科裝置，其包括至少一個(gè)鉸接手臂，所述手臂包括多個(gè)順序聯(lián)接的外科裝置部分；

輸入裝置，其包括至少一個(gè)鉸接手臂，所述手臂包括多個(gè)順序聯(lián)接的輸入裝置部分；以及

控制器，其控制外科裝置鉸接手臂的一個(gè)或多個(gè)零部件的移動(dòng)；

其中輸入裝置手臂的至少一部分對(duì)應(yīng)于外科裝置手臂的一個(gè)或多個(gè)零部件；

其中控制器基于輸入裝置手臂的至少一個(gè)部分的移動(dòng)來控制裝置手臂的一個(gè)或多個(gè)零部件的移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種用于控制外科裝置的輸入裝置，其包括：

至少一個(gè)鉸接手臂，所述手臂包括多個(gè)順序聯(lián)接的部分；

至少一個(gè)傳感器，其被配置來產(chǎn)生鉸接手臂的至少一部分相對(duì)于鉸接手臂的另一部分的相對(duì)位置的指示；

處理器，其被配置來從感測(cè)的位置產(chǎn)生馬達(dá)控制信號(hào)，以用于控制外科裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種在身體內(nèi)部接合裝置移動(dòng)的方法，其包括：

測(cè)量至少一個(gè)輸入對(duì)象部分的移動(dòng)；

將測(cè)量的輸入對(duì)象部分移動(dòng)映射到接合裝置部分移動(dòng)；

根據(jù)映射的測(cè)量移動(dòng)來移動(dòng)裝置部分。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種用于控制外科裝置的輸入裝置，其包括：

至少一個(gè)鉸接手臂，所述手臂包括多個(gè)順序聯(lián)接的部分；

多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)，每個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)用于防止兩個(gè)順序聯(lián)接的部分之間的相對(duì)移動(dòng)；

至少一個(gè)傳感器，其提供與用戶和輸入裝置的接觸水平有關(guān)的信號(hào)；

處理器，其被配置來：

從信號(hào)檢測(cè)不足水平的接觸；

在檢測(cè)到不足水平的接觸時(shí)發(fā)送指示鎖定多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)的單個(gè)控制信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種外科系統(tǒng)，其包括：

電路，其分析由成像器收集的圖像以提供對(duì)用戶手臂的關(guān)節(jié)的移動(dòng)的測(cè)量；

尺寸和形狀適于插入體內(nèi)的裝置，所述裝置包括第一裝置手臂；

至少一個(gè)控制器，其用于基于所測(cè)量的移動(dòng)來移動(dòng)裝置手臂的關(guān)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種接合機(jī)構(gòu)移動(dòng)的方法，其包括：

同時(shí)測(cè)量用戶手臂移動(dòng)和用戶手指移動(dòng)；

將測(cè)量的用戶手臂移動(dòng)映射到裝置手臂并且將測(cè)量的用戶手指移動(dòng)映射到裝置手臂工具；

根據(jù)映射的移動(dòng)來移動(dòng)裝置手臂；

根據(jù)用戶手指移動(dòng)來致動(dòng)裝置手臂工具；

其中移動(dòng)和致動(dòng)是同時(shí)的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面，提供一種控制包括外科裝置的外科系統(tǒng)的方法，其包括：

測(cè)量至少一個(gè)用戶身體部分的移動(dòng)；

從所測(cè)量的移動(dòng)中檢測(cè)系統(tǒng)控制手勢(shì)外科裝置控制移動(dòng)；

基于檢測(cè)到的外科裝置控制移動(dòng)來控制外科裝置，或者基于與檢測(cè)到的控制手勢(shì)相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變來改變外科系統(tǒng)的狀態(tài)；

其中系統(tǒng)包括用于控制手術(shù)的移動(dòng)的輸入對(duì)象的測(cè)量的移動(dòng)的多個(gè)狀態(tài)。

除非另外定義，否則本文所用的所有技術(shù)和/或科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。盡管與本文所述的方法和材料類似或等同的方法和材料可用于本發(fā)明的實(shí)施方案的實(shí)踐或測(cè)試，但是下文描述示例性方法和/或材料。在沖突的情況下，以專利說明書(包括定義)為準(zhǔn)。此外，材料、方法以及示例僅是說明性的并且不意圖進(jìn)行必要限制。

本發(fā)明的實(shí)施方案的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可涉及手動(dòng)地、自動(dòng)地或其組合地執(zhí)行或完成所選擇的任務(wù)。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法和/或系統(tǒng)的實(shí)施方案的實(shí)際儀器和設(shè)備，通過使用操作系統(tǒng)，若干選擇的任務(wù)可通過硬件、通過軟件或者通過固件或者通過它們的組合來實(shí)現(xiàn)。

例如，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的選擇任務(wù)的硬件可實(shí)現(xiàn)為芯片或電路。作為軟件，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的選擇任務(wù)可實(shí)現(xiàn)為由計(jì)算機(jī)使用任何適合的操作系統(tǒng)執(zhí)行的多個(gè)軟件指令。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，根據(jù)本文所述的方法和/或系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行，例如用于執(zhí)行多個(gè)指令的計(jì)算平臺(tái)?？蛇x地，數(shù)據(jù)處理器包括用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器和/或用于存儲(chǔ)指令和/或數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)裝置，例如磁硬盤和/或可移動(dòng)介質(zhì)。可選地，還提供網(wǎng)絡(luò)連接?？蛇x地還提供顯示器和/或用戶輸入裝置，諸如鍵盤或鼠標(biāo)。

附圖說明

本文僅通過舉例并參考附圖來描述本發(fā)明的一些實(shí)施方案?，F(xiàn)在詳細(xì)地具體參考附圖，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是所示細(xì)節(jié)通過舉例并且用于本發(fā)明實(shí)施方案的說明性討論的目的。在這點(diǎn)上，結(jié)合附圖所進(jìn)行的描述使本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚本發(fā)明的實(shí)施方案可以如何被實(shí)施。

在附圖中：

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂的外科裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖1C至圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的通過關(guān)節(jié)連接的兩個(gè)段的簡(jiǎn)化示意圖；

圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的可能的手臂位置和/或裝置隨時(shí)間的移動(dòng)的圖示；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的手部段的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，其中通過與人上身的簡(jiǎn)化示意圖相比較來示出裝置類人比例；

圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的可能的裝置位置和/或裝置隨時(shí)間的移動(dòng)的圖示；

圖5B至圖5D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂的裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多于兩個(gè)臂的裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的外科系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性框圖；

圖9A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂和攝像機(jī)的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖9B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂和攝像機(jī)的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖9C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括在裝置肩關(guān)節(jié)處彎曲的多個(gè)臂和攝像機(jī)的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖9D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括在裝置肩關(guān)節(jié)處彎曲的多個(gè)臂和攝像機(jī)的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖10A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂和攝像機(jī)的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖10B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于致動(dòng)包括多于兩個(gè)臂的裝置的馬達(dá)單元的一部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖11A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，其中裝置由支撐件保持；

圖11B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，其中裝置由支撐件保持；

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，系統(tǒng)包括具有由支撐件保持并且聯(lián)接到操作表面的兩個(gè)臂的裝置；

圖13是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括通過支撐件聯(lián)接到操作表面的端口的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括端口支撐件和裝置支撐件的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的由支撐件保持的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖16是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的裝置的使用方法的流程圖；

圖17A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的患者體內(nèi)單個(gè)切口的簡(jiǎn)化示意圖；

圖17B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的患者體內(nèi)多個(gè)切口的簡(jiǎn)化示意圖；

圖17C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的患者體內(nèi)切口的簡(jiǎn)化示意圖；

圖18是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的通過執(zhí)行手術(shù)的自然腔道插入的裝置的簡(jiǎn)化示意圖；

圖19是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的臂的簡(jiǎn)化示意圖；

圖20是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的臂的簡(jiǎn)化示意圖，其包括具有可彎曲扭矩傳遞部分的段伸展部2024E；

圖21是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的扭矩傳遞元件的簡(jiǎn)化示意圖；

圖22是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的扭矩傳遞部分伸展模式；

圖23是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有第一鏈節(jié)和第二鏈節(jié)的直的扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖24是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有兩個(gè)鏈節(jié)的彎曲扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖25是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有多個(gè)鏈節(jié)的直的扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖26是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有多個(gè)鏈節(jié)的彎曲扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖27是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括兩個(gè)鏈節(jié)的直關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖28是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括兩個(gè)鏈節(jié)的關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)化示意圖，其中鏈節(jié)圍繞關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)；

圖29是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)鏈節(jié)的關(guān)節(jié)的側(cè)視圖，其中鏈節(jié)圍繞關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

圖30是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)鏈節(jié)的關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，其中多個(gè)鏈節(jié)包括引導(dǎo)環(huán)。

圖31A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的臂的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖31B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的臂的一部分的側(cè)視圖的簡(jiǎn)化示意圖；

圖31C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的臂的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖32是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的示例性臂的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖33A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到橈骨、聯(lián)接到橈骨段伸展部的手持工具的簡(jiǎn)化示意圖；

圖33B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的橈骨伸展部的一部分的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖33C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的橈骨伸展部的一部分的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖34A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括聯(lián)接到肱骨伸展部的肱骨的裝置臂部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖34B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到肱骨伸展部的肱骨的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖35A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到軀干的肩關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖35B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到軀干的肩關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)化示意性截面圖；

圖36A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的閉合的抓緊器手持工具的簡(jiǎn)化示意圖；

圖36B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的打開的抓緊器手持工具的簡(jiǎn)化示意圖；

圖37是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的閉合的抓緊器手持工具的簡(jiǎn)化示意圖；

圖38是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的夾具手持工具的簡(jiǎn)化示意圖。

圖39是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于控制機(jī)械手臂關(guān)節(jié)的致動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖40是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于致動(dòng)包括機(jī)械臂的裝置的馬達(dá)單元的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖41是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括用于向末端執(zhí)行器供電的元件的馬達(dá)單元的一部分的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。

圖42A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性框圖；

圖42B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的控制裝置臂的方法的流程圖；

圖43是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用戶使用輸入裝置來控制外科裝置的照片；

圖44A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的示出外科系統(tǒng)的使用的簡(jiǎn)化示意圖；

圖44B和圖44C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的外科系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖；

圖45A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖45B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的外科裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖45C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖45D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手柄的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖45E是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手柄的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖45F是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括伸展手柄的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖45G是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的輸入裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖46A至圖46C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括不同配置中的輸入裝置段之間的連接的輸入裝置臂的一部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖46D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括處于解鎖配置的鎖定元件的輸入裝置臂連接部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖46E是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括處于鎖定配置的鎖定元件的輸入裝置臂連接部分的一部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖46F是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括鎖定機(jī)構(gòu)的輸入裝置臂連接部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖；

圖47A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的示出用戶和裝置臂的移動(dòng)的一系列攝影圖示；

圖47B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的裝置臂的控制；

圖48是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的示例性系統(tǒng)模式的簡(jiǎn)化示意圖；

圖49A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的打開的用戶手的簡(jiǎn)化示意圖；

圖49B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手持工具的裝置臂的一部分的簡(jiǎn)化示意圖，其中手持工具處于打開位置；

圖49C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的閉合的用戶手的簡(jiǎn)化示意圖；

圖49D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手持工具的裝置臂的一部分的簡(jiǎn)化示意圖，其中手持工具處于閉合位置；并且

圖49E是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的使用測(cè)量的用戶手的位置的裝置手的示例性控制的一系列攝影圖示。

具體實(shí)施方式

綜述

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及用于插入到患者體內(nèi)的直觀可控且柔性的機(jī)械裝置(例如，外科裝置)，其包括一個(gè)或多個(gè)手臂，其中直觀控制與包括具有類人特征的至少一個(gè)手臂的裝置相關(guān)：

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械手臂包括至少兩個(gè)聯(lián)接的柔性部分，并且在一些實(shí)施方案中，第一柔性部分和第二柔性部分的移動(dòng)(例如彎曲和/或旋轉(zhuǎn))是獨(dú)立可控的。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)柔性部分可圍繞對(duì)應(yīng)的柔性部分長(zhǎng)軸獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)柔性部分是獨(dú)立柔性的和可伸展的(可彎曲的)。在一些實(shí)施方案中，圍繞一個(gè)或多個(gè)柔性部分的柔性部分長(zhǎng)軸的屈曲/伸展和旋轉(zhuǎn)可同時(shí)控制。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)柔性部分是單向柔性和可伸展的(可彎曲的)。例如，在一些實(shí)施方案中，柔性部分可以在一個(gè)平面(本文中為“彎曲平面”)中彎曲，例如其中此部分的中心長(zhǎng)軸在一個(gè)平面中彎曲。例如，在一些實(shí)施方案中，柔性部分圍繞一個(gè)或多個(gè)彎曲平面在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上彎曲。例如，在一些實(shí)施方案中，在一些實(shí)施方案中，柔性部分可圍繞單個(gè)彎曲平面在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上彎曲。術(shù)語“單向可彎曲”在本文中是指在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上可彎曲和/或可圍繞單個(gè)彎曲平面彎曲的部分。

在一些實(shí)施方案中，柔性部段的移動(dòng)的自由度與人手臂的關(guān)節(jié)的自由度有關(guān)，例如，第一柔性部分對(duì)應(yīng)于肩關(guān)節(jié)，并且第二柔性部分對(duì)應(yīng)于肘關(guān)節(jié)。

在一些實(shí)施方案中，柔性部分通過第一段(例如，包括聯(lián)接部段)聯(lián)接，第一段在一些實(shí)施方案中是剛性的，第一段例如對(duì)應(yīng)于肱骨。在一些實(shí)施方案中，第一柔性部分(例如在第一柔性部分的近端處)被聯(lián)接到支撐段(例如，對(duì)應(yīng)于軀干)。

在一些實(shí)施方案中，手臂支撐段例如相對(duì)于裝置手臂的段較長(zhǎng)，例如是一個(gè)或多個(gè)段的長(zhǎng)度的2倍、或3倍、或4倍、或5倍、或10倍、或20倍。

在一些實(shí)施方案中，第一柔性部段是多方向可彎曲的，例如可在多于一個(gè)彎曲平面中彎曲(例如，對(duì)應(yīng)于人類肩關(guān)節(jié)移動(dòng)的自由度)。

在一些實(shí)施方案中，柔性部分的屈曲和旋轉(zhuǎn)(例如在一些實(shí)施方案中對(duì)應(yīng)于關(guān)節(jié)處的段的屈曲和旋轉(zhuǎn))是足夠的，以使得柔性部分和/或段的可能位置的范圍至少是人手臂的范圍。

例如，在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的可能位置包括對(duì)應(yīng)的人手臂關(guān)節(jié)的可能位置。例如，在一些實(shí)施方案中，裝置手臂段之間的可能角度的范圍對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)的人手臂段之間的可能角度的范圍。

在一些實(shí)施方案中，每個(gè)裝置臂段是柔性的并且可圍繞關(guān)節(jié)伸展。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)段可圍繞段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)使臂的遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)段的一部分圍繞段的長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)屈曲/伸展和段旋轉(zhuǎn)可以同時(shí)調(diào)節(jié)。

在一些實(shí)施方案中，裝置機(jī)械臂的移動(dòng)的自由度被限制，例如以匹配人手臂的移動(dòng)的自由度的方面。例如，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)柔性部分(例如，每個(gè)柔性部分)是單向可彎曲的。

在機(jī)械臂包括通過柔性部分連接的剛性段的實(shí)施方案中，類似地可以在剛性段與人手臂段(例如肱骨和橈骨)之間以及在柔性部分與人手臂關(guān)節(jié)(例如肩、肘、手腕)之間形成。在一些實(shí)施方案中，段的長(zhǎng)度比(例如中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度)大約是正常人的比例，例如在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)段長(zhǎng)軸長(zhǎng)度之間的比率大約是對(duì)應(yīng)段的正常人類比率。例如，在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂肱骨長(zhǎng)度比橈骨長(zhǎng)度或更低或更高或中間范圍長(zhǎng)約5-40％或10-30％或約20％，或者更長(zhǎng)的百分比。

在一些實(shí)施方案中，裝置手臂段的有效長(zhǎng)度之間的有效長(zhǎng)度和/或比率對(duì)應(yīng)于人手臂段的有效長(zhǎng)度(例如肱骨與橈骨長(zhǎng)度的比率)。

在一些實(shí)施方案中，裝置關(guān)節(jié)較長(zhǎng)，以使得對(duì)應(yīng)于人體部分段(例如，肱骨、橈骨)的裝置臂的一部分包括裝置關(guān)節(jié)的部分。在一些實(shí)施方案中，人類段長(zhǎng)度的比率對(duì)應(yīng)于有效外科裝置段長(zhǎng)度的比率，其中有效段長(zhǎng)度的不同定義在下文描述。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械手臂的不同部分的尺寸之間的一個(gè)或多個(gè)比率大約是對(duì)應(yīng)尺寸的正常人類比率。例如，在一些實(shí)施方案中，裝置的充當(dāng)肱骨的部分的長(zhǎng)度(有效肱骨長(zhǎng)度)與裝置的充當(dāng)橈骨的部分的長(zhǎng)度(有效橈骨長(zhǎng)度)之間的比率為1:1至2:1、或1.1:1至1.5:1、或約1.2:1，或者更低或更高或中間的比例。

在一些實(shí)施方案中，裝置的充當(dāng)肱骨的一部分的長(zhǎng)度與裝置的充當(dāng)肱骨的一部分的長(zhǎng)度的比率在機(jī)械臂移動(dòng)時(shí)保持固定。在一些實(shí)施方案中，裝置的充當(dāng)肱骨的一部分的長(zhǎng)度與裝置的充當(dāng)肱骨的一部分的長(zhǎng)度的比率在機(jī)械臂移動(dòng)時(shí)固定改變。

在一些實(shí)施方案中，有效段長(zhǎng)度之間的比率大約是對(duì)應(yīng)段的正常人類比率。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)機(jī)械臂處于不同構(gòu)型(例如，一個(gè)或多個(gè)柔性部分彎曲)時(shí)，有效段長(zhǎng)度的比率被維持在正常人類比率內(nèi)(和/或在正常人類比率周圍的范圍內(nèi))。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂缺少聯(lián)接柔性部分的一個(gè)或多個(gè)人手臂段(和/或包括與人手臂中的段數(shù)相比一個(gè)或更多個(gè)段)。例如，在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂缺乏腕關(guān)節(jié)。例如，在示例性實(shí)施方案中，第一柔性部分和第二柔性部分被直接聯(lián)接(例如，第一柔性部分的遠(yuǎn)端被直接聯(lián)接到第二柔性部分的近端)。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種包括類人結(jié)構(gòu)特征的機(jī)械臂，其中機(jī)械臂的柔性部分較長(zhǎng)并且與人手臂關(guān)節(jié)以及剛性(例如骨骼)人手臂段的部分(例如肱骨，例如橈骨)相關(guān)聯(lián)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置臂包括設(shè)定大小的橈骨段和肱骨段，以及具有屈曲的肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)，以使得手和/或裝置橈骨的遠(yuǎn)端可以移動(dòng)到接近肩關(guān)節(jié)和/或臂軀干和/或軸向經(jīng)過肩關(guān)節(jié)和/或臂軀干和/或與肩關(guān)節(jié)和/或臂軀干接觸。潛在的好處是能夠接近目標(biāo)(例如用手持工具)靠近軀干。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種柔性裝置，其中裝置的彎曲部分例如是圓形的，其中一個(gè)或多個(gè)彎曲部分的曲率半徑最小為至多15mm、或至多10mm、或至多8mm、或至多5mm。在一些實(shí)施方案中，內(nèi)部骨架(例如，包括如本文的機(jī)械手臂)包括圓形彎曲部分。在一些實(shí)施方案中，覆蓋機(jī)械手臂的覆蓋件或鞘包括圓形彎曲部分。在一些實(shí)施方案中，裝置機(jī)械臂的圓形彎曲部分是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且不僅是由于覆蓋件或鞘(例如保護(hù)覆蓋件)的圓形彎曲部分。在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂具有與在裝置柔性部分處的彎曲相關(guān)聯(lián)的最小橫向伸展。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種包括一個(gè)或多個(gè)鉸接的機(jī)械手臂的裝置，其中一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)(柔性部分)較長(zhǎng)。例如，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)關(guān)節(jié)的彎曲沿著關(guān)節(jié)在關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸的方向上分布。

在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度例如相對(duì)于關(guān)節(jié)的垂直于關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸的最大范圍較長(zhǎng)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)段長(zhǎng)度長(zhǎng)軸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，并且/或者和人類關(guān)節(jié)與段長(zhǎng)度比率相比較長(zhǎng)，和/或相對(duì)于機(jī)械臂的剛性段較長(zhǎng)。

在一些實(shí)施方案中，長(zhǎng)柔性部分包括此部分的中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，其為柔性部段的垂直于此部分長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍或1.5-5倍、或2-4倍、或至少4倍。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種包括聯(lián)接元件鏈的關(guān)節(jié)，其中關(guān)節(jié)的彎曲是通過單獨(dú)元件的樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)元件圍繞元件彎曲平面樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)元件(例如，所有元件)的彎曲軸線是共面的。在一些實(shí)施方案中，元件圍繞彎曲軸線在一個(gè)方向上樞轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及機(jī)械臂的一部分圍繞部分長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)，其中旋轉(zhuǎn)是聯(lián)接到此部分并且遠(yuǎn)離此部分伸展的部件的旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，臂的細(xì)長(zhǎng)部分(例如段、柔性部分)具有主中心軸線(其中主軸線是具有最大范圍的裝置的中心(例如對(duì)稱)軸線)，其中主軸線在本文被稱為“長(zhǎng)軸”或“中心長(zhǎng)軸”或“縱軸”或“中心縱軸”。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及細(xì)的機(jī)械手臂的致動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，機(jī)械手臂的一個(gè)或多個(gè)零部件通過旋轉(zhuǎn)聯(lián)接到手臂并且遠(yuǎn)離手臂伸展的部分而旋轉(zhuǎn)。例如，在一些實(shí)施方案中，插入患者體內(nèi)的機(jī)械手臂的部分通過延伸到患者體外的部分的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)(例如使用患者外部的馬達(dá))。在一些實(shí)施方案中，順序連接的部分由延伸穿過其他部分內(nèi)的中空部分的部分而旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，缺少位于機(jī)械手臂內(nèi)的馬達(dá)有助于細(xì)的機(jī)械手臂。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置系統(tǒng)包括馬達(dá)單元，所述馬達(dá)單元包括多個(gè)馬達(dá)，其用于驅(qū)動(dòng)包括至少一個(gè)機(jī)械手臂的外科裝置的多個(gè)零部件(例如，多于一個(gè)馬達(dá)被用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂的不同部分)。在一些實(shí)施方案中，機(jī)械手臂被插入患者體內(nèi)，而馬達(dá)單元保持在患者體外。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂的每個(gè)段通過位于段外部的部件而圍繞段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂的一個(gè)或多個(gè)部分通過聯(lián)接到此部分的伸展部(本文中也稱為“控制部分”)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，其中伸展部在此部分和/或臂外延伸。

在一些實(shí)施方案中，伸展部包括一個(gè)或多個(gè)柔性扭矩傳遞部分，當(dāng)此部分彎曲時(shí)，此扭矩傳遞部分能夠沿著扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸傳遞扭矩，潛在的好處是當(dāng)一個(gè)或多個(gè)臂關(guān)節(jié)屈曲和/或伸展時(shí)，遠(yuǎn)程地(例如從臂外)旋轉(zhuǎn)部分的能力。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)伸展部是嵌套的，其中伸展部穿過一個(gè)或多個(gè)臂元件(例如，通過其中空部分)，例如穿過一個(gè)或多個(gè)其他伸展部和/或一個(gè)或多個(gè)段和/或一個(gè)或多個(gè)連接部分。嵌套伸展部的潛在益處是機(jī)械臂和/或形成臂的外部形狀的段的緊湊性。

在一些實(shí)施方案中，伸展部(控制部分)的柔性扭矩傳遞部分穿過裝置的中空部分并且與裝置的柔性部分對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，柔性部分是單向可彎曲的。在一些實(shí)施方案中，外柔性部分的彎曲導(dǎo)致扭矩傳遞部分彎曲。在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分的長(zhǎng)軸在可能的彎曲平面中不受約束。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及通過改變聯(lián)接到部分的細(xì)長(zhǎng)元件上的張力來控制機(jī)械手臂的一部分的屈曲/伸展，其中在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接到裝置手臂的外表面。在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件延伸到裝置外部(例如，當(dāng)裝置在患者體內(nèi)時(shí)延伸到患者體外，例如延伸到由患者體外的馬達(dá)單元致動(dòng)的地方)。在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)中空裝置部分的內(nèi)表面。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種包括第一端和第二端的可彎曲扭矩傳遞部分，其中當(dāng)此部分彎曲時(shí)，此部分將施加到第一端的扭矩傳遞到第二端。

在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分包括通過多個(gè)連接器互連的多個(gè)元件。在一些實(shí)施方案中，連接器足夠堅(jiān)固以在元件之間傳遞扭矩。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)元件(或者在示例性實(shí)施方案中，每個(gè)元件)包括兩個(gè)或更多個(gè)部分，其中這些部分在平行于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的方向上可獨(dú)立地彈性壓縮和擴(kuò)張。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種用于洞眼手術(shù)的外科系統(tǒng)，其包括具有用于插入體內(nèi)的至少一個(gè)手臂的機(jī)械裝置，其中所述裝置包括(例如，如本文所述的)類人結(jié)構(gòu)特征。在一些實(shí)施方案中，裝置由未插入體內(nèi)的馬達(dá)單元致動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)或多個(gè)成像裝置，以用于利用機(jī)械手臂插入體內(nèi)。可選地，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)外部成像裝置(例如MRI、CT、超聲)。可選地，在顯示器上向用戶顯示從一個(gè)或多個(gè)裝置收集的圖像?？蛇x地，在顯示器上向用戶顯示(例如，來自一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和/或裝置傳感器、來自數(shù)據(jù)庫的)附加數(shù)據(jù)和/或處理的收集數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施方案中，向用戶顯示的數(shù)據(jù)包括可選地在顯示之前處理的圖像和/或測(cè)量，例如內(nèi)部裝置測(cè)量(例如，來自一個(gè)或多個(gè)裝置傳感器，例如與裝置一起插入和/或安裝在裝置臂上)。

在一些實(shí)施方案中，可選地顯示的圖像(例如視頻圖像)由安裝在裝置上或與裝置一起插入的攝像機(jī)收集，可選地在與臂相關(guān)的模擬人眼到臂定位的位置處?？蛇x地，在使用裝置期間改變攝像機(jī)的位置，例如攝像機(jī)靠近裝置手的移動(dòng)，以提供近距離視圖(例如手術(shù))。

在一些實(shí)施方案中，在向用戶顯示之前重新定向圖像，例如將圖像定向?yàn)橛脩舻闹庇^方向。例如，在一些實(shí)施方案中，從第一視點(diǎn)(例如，通過內(nèi)部攝像機(jī))收集的圖像被定向到身體上方的用戶視點(diǎn)。例如，在一些實(shí)施方案中，兩組或更多組圖像被定向成在相同的取向上(例如，圖像疊加)，例如諸如來自內(nèi)部攝像機(jī)和/或內(nèi)部超聲和/或外部超聲的先前收集的圖像(例如，CT、MRI)和實(shí)時(shí)圖像。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面涉及機(jī)械裝置手臂的致動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)齒輪以相同的速度和方向被驅(qū)動(dòng)，以提供旋轉(zhuǎn)而沒有裝置手臂柔性部分的彎曲。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)齒輪以不同的速度和/或方向被驅(qū)動(dòng)，以提供裝置手臂柔性部分的彎曲。

例如，在一些實(shí)施方案中，第一齒輪和螺旋機(jī)構(gòu)被聯(lián)接到中心軸。一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接在柔性部分與螺旋機(jī)構(gòu)之間，在細(xì)長(zhǎng)元件不旋轉(zhuǎn)的情況下螺旋機(jī)構(gòu)的這種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)元件沿著軸的長(zhǎng)軸橫向移動(dòng)，從而產(chǎn)生柔性部分的屈曲或伸展。在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接到第二齒輪。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝积X輪和第二齒輪以相同的方向和速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，柔性部分旋轉(zhuǎn)并且柔性部分不改變屈曲/伸展。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝积X輪保持靜止時(shí)，第二齒輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生柔性部分的屈曲/伸展，但是不旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝积X輪和第二齒輪差速旋轉(zhuǎn)(例如在不同方向和/或在不同速度下的相同方向和/或第一齒輪旋轉(zhuǎn)而第二齒輪保持靜止)時(shí)，柔性部分旋轉(zhuǎn)并且彎曲(屈曲/伸展)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)齒輪由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)柔性部分由包括兩個(gè)齒輪的上述機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。

在示例性實(shí)施方案中，裝置通過單個(gè)切口而插入體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，裝置被插入自然腔道(例如陰道，直腸，口腔和/或鼻孔)中。可選地，裝置被通過自然腔道中的一個(gè)或多個(gè)切口而插入。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂具有小的橫向尺寸，以使得在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)臂被通過小切口插入體內(nèi)和/或插入狹窄的自然腔道(例如陰道)中并且/或者被插入狹窄通道(例如自然腔道，例如食道內(nèi)的通道)中。

可選地，在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)零部件包括電外科尖端，例如單極電外科尖端、雙極電外科尖端。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)附加部件或工具(例如，工作隧洞、抽吸工具、沖洗工具、充氣工具)可選地通過單個(gè)切口與機(jī)械臂一起插入。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及包括多于一個(gè)可彎曲部分的機(jī)械手臂，其中至少一個(gè)部分的彎曲通過改變聯(lián)接到此部分的細(xì)長(zhǎng)元件的張力來控制，并且其中至少一個(gè)其他部分的彎曲是通過向聯(lián)接到此部分的細(xì)長(zhǎng)元件施加扭矩(例如螺旋機(jī)構(gòu))來控制。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種抓緊器，其中元件(例如通過馬達(dá))的用于控制抓緊器的致動(dòng)的移動(dòng)通過至少一段(例如至少在橈骨處對(duì)抓緊器的控制)與抓緊器分離。在一些實(shí)施方案中，抓緊器是通過聯(lián)接到抓緊器的抓緊器伸展部的旋轉(zhuǎn)而致動(dòng)。

在示例性實(shí)施方案中，抓緊器致動(dòng)被控制在臂的外部，例如在與抓緊器聯(lián)接的機(jī)械臂的軀干中，例如在裝置外部。

在一些實(shí)施方案中，抓緊器伸展部包括一個(gè)或多個(gè)抓緊器扭矩傳遞部分(例如，如本文件中別處所描述的)。

在一些實(shí)施方案中，抓緊器伸展部遠(yuǎn)離抓緊器延伸穿過一個(gè)或多個(gè)段和/或連接部段和/或扭矩傳遞部分中的一個(gè)或多個(gè)中空部分。

在一些實(shí)施方案中，抓緊器的致動(dòng)是通過螺旋機(jī)構(gòu)，其中抓緊器致動(dòng)是通過轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接到抓緊器并遠(yuǎn)離抓緊器延伸的抓緊器伸展部(例如細(xì)長(zhǎng)元件)。在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件的連續(xù)旋轉(zhuǎn)周期性地打開和閉合抓緊器。在一些實(shí)施方案中，在第一方向(例如順時(shí)針)上旋轉(zhuǎn)細(xì)長(zhǎng)元件會(huì)閉合抓緊器，并且在第二方向(例如逆時(shí)針)上旋轉(zhuǎn)細(xì)長(zhǎng)元件會(huì)打開抓緊器。與通過拉動(dòng)/釋放延伸穿過至少一個(gè)段的細(xì)長(zhǎng)元件來控制的抓緊器致動(dòng)相比，通過螺旋機(jī)構(gòu)的抓緊器致動(dòng)的潛在益處在于，保持在抓緊器相對(duì)部分之間的對(duì)象上的抓緊器不受彎曲和/或細(xì)長(zhǎng)元件行進(jìn)通過的裝置臂的移動(dòng)的影響。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手臂柔性部分是可彎曲的，并且/或者段的尺寸被設(shè)定成使得手臂的遠(yuǎn)端(可選地包括末端執(zhí)行器的長(zhǎng)度)可定位在手臂支撐段處。在一些實(shí)施方案中，支撐段是管狀的。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械手臂是可彎曲的，以使得手臂相對(duì)于手臂支撐段可彎曲180°或更多。

在一些實(shí)施方案中，柔性部分包括多個(gè)元件(例如，如本文所述的鏈節(jié))。在一些實(shí)施方案中，術(shù)語柔性部分是指使用單個(gè)控制和/或作為單個(gè)單元彎曲的部分。

在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案之前，應(yīng)理解的是本發(fā)明并不必須將其應(yīng)用局限于在以下描述中闡述的和/或在附圖和/或示例中展示的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和部件布置和/或方法中。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施方案或者以各種方式實(shí)踐或執(zhí)行。

在一些實(shí)施方案中，使用方法和/或設(shè)備和/或系統(tǒng)(例如，關(guān)于控制)來控制本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)和/或方法，例如關(guān)于圖42A至圖49E所示和/或所描述的和/或用于如本文所述的治療中。

其他控制技術(shù)可以與本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)一起使用，并且本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)可以用于其他治療。

綜述—示例性控制

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣義方面涉及使用一個(gè)或多個(gè)輸入對(duì)象的所測(cè)量的移動(dòng)來控制外科裝置，其中外科裝置和一個(gè)或多個(gè)輸入對(duì)象包括連接部分的順序結(jié)構(gòu)，其中輸入對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)控制外科裝置的順序?qū)?yīng)部分的移動(dòng)。

例如，在一些實(shí)施方案中，輸入對(duì)象關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)于外科裝置的柔性部分，例如，每個(gè)輸入對(duì)象關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)于外科裝置的單個(gè)柔性部分。

在一些實(shí)施方案中，輸入對(duì)象包括用戶身體部分，例如其中測(cè)量的用戶手臂的移動(dòng)控制外科裝置手臂的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，輸入對(duì)象包括由用戶(例如手動(dòng)地)移動(dòng)的輸入裝置。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括輸入裝置手臂，其中輸入裝置手臂的移動(dòng)控制對(duì)應(yīng)的外科裝置手臂的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，通過用戶身體的測(cè)量移動(dòng)并且通過用戶控制的輸入裝置的移動(dòng)來控制外科裝置。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及一種直觀可控的外科系統(tǒng)。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括具有與外科裝置的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)的輸入對(duì)象，其中輸入對(duì)象的移動(dòng)控制外科裝置的移動(dòng)：

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置段對(duì)(例如，兩個(gè)相鄰的輸入裝置段)的有效段長(zhǎng)度之間的比率與對(duì)應(yīng)的外科裝置段對(duì)之間的有效段長(zhǎng)度比率基本上相同。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置的每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分具有輸入裝置的對(duì)應(yīng)部分。在一些實(shí)施方案中，外科裝置臂和輸入裝置臂包括通過連接部分聯(lián)接的段。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂至少包括關(guān)節(jié)和/或段的數(shù)量，作為對(duì)應(yīng)的鉸接外科裝置臂。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置和外科裝置包括相同數(shù)量的段和/或相同數(shù)量的連接部分。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分具有與外科裝置的對(duì)應(yīng)部分相同的自由度。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置部分可以彎曲大約與對(duì)應(yīng)的外科裝置部分相同的量。例如，可圍繞外科裝置部分長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)的外科裝置部分對(duì)應(yīng)于可圍繞輸入裝置部分長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)的輸入裝置部分。

潛在地，輸入對(duì)象和外科裝置的類似結(jié)構(gòu)提供對(duì)外科裝置的直觀控制。

綜述—示例性輸入裝置運(yùn)動(dòng)控制

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及一種用于控制外科裝置的輸入裝置，其中輸入裝置和外科裝置都具有包括連接部分的順序結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)零部件(例如手臂)，其中輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)控制外科裝置的順序?qū)?yīng)部分的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置和/或外科裝置的順序結(jié)構(gòu)包括通過連接部分(例如樞轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和/或柔性部段)連接的段(例如剛性部分)。

在一些實(shí)施方案中，外科和/或輸入裝置的部分的順序聯(lián)接是線性順序聯(lián)接，其中例如，此部分的中心縱向軸線在聯(lián)接部分處共線。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置手臂包括通過關(guān)節(jié)順序地聯(lián)接的段。在一些實(shí)施方案中，外科裝置手臂包括順序聯(lián)接的柔性部分，可選地通過外科裝置段聯(lián)接。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置段圍繞關(guān)節(jié)的移動(dòng)自由度與對(duì)應(yīng)的外科裝置柔性部分的移動(dòng)自由度大約相同。例如，在一些實(shí)施方案中，柔性外科裝置部分可彎曲與通過對(duì)應(yīng)于柔性外科裝置部分的關(guān)節(jié)聯(lián)接的兩個(gè)輸入裝置段之間的角度相同的角度。

在一些實(shí)施方案中，通過關(guān)節(jié)聯(lián)接的輸入裝置段的長(zhǎng)軸之間的角度控制對(duì)應(yīng)的外科裝置柔性部分的角度。其中，例如在柔性部分端部處的柔性部分的長(zhǎng)軸切線之間限定外科裝置柔性部分的角度。其中，例如外科裝置柔性部分的角度被定義為有效段長(zhǎng)軸(例如，其中本文描述的有效段軸線)之間的角度。

在示例性實(shí)施方案中，輸入裝置包括更多的角形狀和/或具有比外科裝置的相對(duì)橫向范圍更大的相對(duì)橫向范圍的形狀。例如，在示例性實(shí)施方案中，輸入裝置連接部分是剛性段之間的樞軸連接部，而外科裝置連接部分是較長(zhǎng)的可彎曲部分(例如，如本文件題為“示例性長(zhǎng)關(guān)節(jié)”的部分中所描述的)。在一些實(shí)施方案中，連接輸入裝置的部段的樞軸點(diǎn)不設(shè)置在有效輸入裝置手臂之間的交叉點(diǎn)處，從而例如潛在地減小輸入裝置與外科裝置結(jié)構(gòu)之間的差異。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置橈骨與輸入裝置肱骨之間的角度控制外科裝置橈骨與外科裝置肱骨之間的角度，其中輸入裝置橈骨和肱骨的有效長(zhǎng)度之間的比率與外科裝置橈骨和肱骨的有效長(zhǎng)度之間的比率基本上相同。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置移動(dòng)是縮放的用戶手部移動(dòng)。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶通過選擇抓握輸入裝置段的位置來選擇用戶手移動(dòng)到輸入裝置(和外科裝置)移動(dòng)的縮放。

例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括用于縮放用戶手部移動(dòng)的手柄(可選地可伸展)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括從外科裝置的部分放大的一個(gè)或多個(gè)部分(例如，輸入裝置的一部分是外科裝置的放大部分)，這意味著較大的用戶手移動(dòng)轉(zhuǎn)變成較小的外科裝置移動(dòng)，從而潛在地有助于用戶(例如手)移動(dòng)來精細(xì)地控制外科裝置。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置和外科裝置的對(duì)應(yīng)部分具有不同數(shù)量的段和/或連接部分。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置段控制外科裝置的多于一個(gè)部分(例如若干段)的移動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括通過連接部分(例如樞軸)連接的兩個(gè)段(例如，剛性段)，其控制外科裝置的包括多于一個(gè)兩部分和/或多于一個(gè)連接部分的部分。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括由控制外科裝置的一部分的連接部分(例如樞軸)連接的兩個(gè)段(例如剛性段)，此連接部分控制外科裝置的包括伸展的柔性部分(例如，包括內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)的外科裝置)的部分。在一些實(shí)施方案中，其中多個(gè)輸入裝置部分控制不同數(shù)量的外科裝置部分，映射包括識(shí)別有效段，例如其中有效輸入裝置段包括與對(duì)應(yīng)的外科裝置段不同數(shù)量的輸入裝置部分。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置包括一個(gè)或多個(gè)伸展部分(例如，在長(zhǎng)軸長(zhǎng)度上增加的一個(gè)或多個(gè)段和/或關(guān)節(jié))。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括對(duì)應(yīng)的可伸展部分，其伸展范圍控制對(duì)應(yīng)的外科裝置部分的伸展范圍。

在一些實(shí)施方案中，用戶手動(dòng)移動(dòng)輸入裝置的部分以控制外科裝置的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，用戶例如使用一只手同時(shí)控制裝置的多于一個(gè)零部件的位置。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括兩個(gè)手臂(本文中也稱為“臂”)，并且用戶用一只手控制每個(gè)手臂。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括由通過關(guān)節(jié)互連的剛性部分構(gòu)造的一個(gè)或多個(gè)臂。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置具有少量的可自由移動(dòng)的段。例如，小于10個(gè)或小于5個(gè)、或小于4個(gè)可同時(shí)自由移動(dòng)的段。潛在地，少量的可自由移動(dòng)的段有助于用戶控制每個(gè)段的位置和/或移動(dòng)，例如，用單個(gè)用戶手抓住段。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂具有與人體臂類似的結(jié)構(gòu)和/或移動(dòng)自由度，從而潛在地對(duì)于人類用戶直觀地手動(dòng)控制段的移動(dòng)和/或定位。

在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)相鄰輸入裝置段的長(zhǎng)軸之間的角度控制兩個(gè)對(duì)應(yīng)的相鄰?fù)饪蒲b置段的長(zhǎng)軸之間的角度。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置段的旋轉(zhuǎn)控制對(duì)應(yīng)的外科裝置段的旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種輸入裝置，其中當(dāng)用戶通過移動(dòng)輸入裝置來控制外科裝置時(shí)，聯(lián)接裝置的段的關(guān)節(jié)具有足夠低的摩擦力，以使得輸入裝置可易于被用戶移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置抵抗不是由用戶開始的移動(dòng)，輸入裝置例如包括一個(gè)或多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)。例如，通過輸入裝置的不期望的移動(dòng)來潛在地防止外科裝置的意外移動(dòng)。在本發(fā)明的一些示例性實(shí)施方案中，輸入裝置具有低阻力關(guān)節(jié)并且包括能夠選擇性地鎖定關(guān)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)元件。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種包括一個(gè)或多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)的輸入裝置，其中當(dāng)處于鎖定構(gòu)型時(shí)，鎖定機(jī)構(gòu)防止段在關(guān)節(jié)處的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)輸入裝置不在使用中時(shí)，裝置被(例如自動(dòng)地)鎖定就位，例如防止外科裝置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置鎖定機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)元件(例如帶齒元件)，其與聯(lián)接到輸入裝置(例如在輸入裝置關(guān)節(jié)處)的部分的關(guān)節(jié)的齒輪互鎖在適當(dāng)位置。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置鎖定機(jī)構(gòu)包括將輸入裝置的部分摩擦地保持在適當(dāng)位置的元件。

在本文件中，其中使用術(shù)語“裝置”而沒有修飾語，此術(shù)語是指包括一個(gè)或多個(gè)鉸接手臂的外科裝置。

在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)部分通過由用戶移動(dòng)的對(duì)象(例如，化身，本文中也稱為“輸入裝置”)的所測(cè)量移動(dòng)來控制。在一些實(shí)施方案中，由用戶操縱的化身是裝置(例如裝置臂)的至少一部分的(可選地小型化)表示。例如，一個(gè)或多個(gè)裝置部分(例如，關(guān)節(jié))由對(duì)應(yīng)的化身部分(例如關(guān)節(jié))的位置和/或移動(dòng)來控制。

在一些實(shí)施方案中，使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)來測(cè)量化身的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，化身的移動(dòng)是使用例如安裝在化身上和/或化身中的一個(gè)或多個(gè)傳感器來測(cè)量的。

在一些實(shí)施方案中，用戶相對(duì)于用戶解剖結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)部分的模型來定位裝置化身，例如，用戶移動(dòng)化身以對(duì)解剖模型執(zhí)行治療，并且裝置對(duì)患者的對(duì)應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)執(zhí)行治療。

綜述—示例性外科裝置工具控制

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及外科裝置工具(例如，聯(lián)接到外科裝置手臂的遠(yuǎn)端的末端執(zhí)行器)的控制。例如，控制包括兩個(gè)或更多個(gè)相對(duì)部分(例如夾具)的外科裝置工具的打開和/或閉合。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括一個(gè)或多個(gè)用戶接口，例如用于控制外科裝置末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施方案中，外科裝置末端執(zhí)行器由位于輸入裝置上的按鈕控制。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括例如外科裝置末端執(zhí)行器的表示，以使得用戶可以通過查看輸入裝置來查看外科末端執(zhí)行器的配置。

在一些實(shí)施方案中，通過用戶手的映射移動(dòng)和/或手腕移動(dòng)和/或用戶持有的工具的移動(dòng)來控制一個(gè)或多個(gè)裝置手持工具。在一些實(shí)施方案中，裝置臂包括在腕關(guān)節(jié)處聯(lián)接到橈骨段的一個(gè)或多個(gè)手持工具。在示例性實(shí)施方案中，每個(gè)裝置臂包括手持工具。

在一些實(shí)施方案中，裝置手持工具包括多于一個(gè)零部件并且具有打開和閉合構(gòu)型，其中將零部件的遠(yuǎn)端分離會(huì)打開工具，并且將零部件的遠(yuǎn)端合在一起會(huì)閉合工具(例如，具有兩個(gè)或更多個(gè)相對(duì)部分的剪刀、抓緊器)。在一些實(shí)施方案中，通過用戶手、“用戶工具致動(dòng)”的打開和閉合來控制裝置工具、“工具致動(dòng)”的打開和閉合。

在一些實(shí)施方案中，裝置工具由表示工具、由用戶保持和/或移動(dòng)的“工具化身”的對(duì)象的測(cè)量的移動(dòng)來控制。例如，在一些實(shí)施方案中，包括剪刀工具的裝置由持有一把剪刀的用戶控制，例如通過打開和閉合化身剪刀“化身致動(dòng)”來控制裝置剪刀(工具致動(dòng))的打開和閉合。在一些實(shí)施方案中，工具化身未附接到支撐元件。在一些實(shí)施方案中，工具化身被聯(lián)接到輸入裝置。在一些實(shí)施方案中，工具化身的旋轉(zhuǎn)控制機(jī)械臂的自動(dòng)(例如，機(jī)器人控制的)移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，通過測(cè)量用戶手指位置(例如，使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)和/或安裝在用戶手上的一個(gè)或多個(gè)傳感器)來控制裝置手和/或手持工具的旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，通過測(cè)量工具化身的取向(例如，使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)和/或使用可選地安裝在化身上的一個(gè)或多個(gè)傳感器)來控制手的旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，根據(jù)同步的用戶臂移動(dòng)和用戶工具致動(dòng)和/或化身工具致動(dòng)，可選地對(duì)于多于一個(gè)臂和/或多于一個(gè)裝置手持工具，裝置臂移動(dòng)和裝置工具致動(dòng)是同步的(例如同時(shí)發(fā)生)。在一些實(shí)施方案中，用戶移動(dòng)的同時(shí)測(cè)量控制裝置臂移動(dòng)和工具致動(dòng)(例如，裝置的打開和閉合)。

綜述—示例性用戶身體運(yùn)動(dòng)控制

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及對(duì)關(guān)節(jié)機(jī)械裝置的控制，其中一個(gè)或多個(gè)裝置部分的移動(dòng)由對(duì)應(yīng)的用戶身體部分的所測(cè)量的映射移動(dòng)來控制(例如，裝置肘關(guān)節(jié)的移動(dòng)由用戶肘關(guān)節(jié)的測(cè)量的映射移動(dòng)來控制)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)裝置關(guān)節(jié)由對(duì)應(yīng)的用戶臂關(guān)節(jié)的測(cè)量的移動(dòng)來控制。

在一些實(shí)施方案中，通過對(duì)應(yīng)的用戶臂部分的測(cè)量移動(dòng)和/或?qū)?yīng)輸入裝置的測(cè)量移動(dòng)來控制一個(gè)或多個(gè)裝置臂部分，并且使用機(jī)器人技術(shù)(例如，逆運(yùn)動(dòng)學(xué))來控制剩余裝置部分。例如，在一些實(shí)施方案中，裝置臂被伸開，并且(例如為了向用戶提供舒適的工作臂位置)用戶肱骨段在用戶側(cè)保持向下。用戶手、橈骨和手腕位置控制裝置手的移動(dòng)，橈骨和手腕位置以及肘和肩的位置和移動(dòng)由逆運(yùn)動(dòng)學(xué)來控制。

在一些實(shí)施方案中，在3D空間中例如用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)來測(cè)量一個(gè)或多個(gè)用戶身體部分(例如，段關(guān)節(jié)和/或段)的位置和/或移動(dòng)。例如，從所捕獲的圖像(例如，視頻圖像)中提取用戶段(例如手臂)關(guān)節(jié)的相對(duì)位置和/或移動(dòng)。可替代地或此外，測(cè)量值由附接到用戶的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器收集。在一些實(shí)施方案中，運(yùn)動(dòng)傳感器被附接到待測(cè)量的每個(gè)用戶段和/或關(guān)節(jié)。

在一些實(shí)施方案中，從測(cè)量的用戶關(guān)節(jié)移動(dòng)計(jì)算兩個(gè)用戶臂段之間的一個(gè)或多個(gè)變化的角度。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)所測(cè)量的變化角度來移動(dòng)對(duì)應(yīng)的裝置臂段。在一些實(shí)施方案中，通過測(cè)量值對(duì)用戶骨架(例如，包括關(guān)節(jié)位置和段位置)進(jìn)行建模。在一些實(shí)施方案中，建模的骨架用于控制外科裝置手臂。

在一些實(shí)施方案中，控制是相對(duì)于裝置的一個(gè)或多個(gè)部分，例如如果裝置和用戶起始角度與用戶臂不同、如果裝置具有與用戶臂不同的解剖結(jié)構(gòu)(例如，不同的段比率)，那么此裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)的用戶角度變化來改變兩個(gè)段之間的角度。在一些實(shí)施方案中，裝置角度改變大約相同的度數(shù)。在一些實(shí)施方案中，裝置角度改變縮放的度數(shù)。

潛在地，使用測(cè)量的用戶移動(dòng)的裝置控制提供以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：物理上舒適的用戶移動(dòng)，并且/或者用戶控制移動(dòng)是直觀的和/或容易學(xué)習(xí)的，從而例如導(dǎo)致低量的誤差移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，用戶使用用戶腿部運(yùn)動(dòng)來控制一個(gè)或多個(gè)裝置段。

綜述—示例性系統(tǒng)模式

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一方面涉及系統(tǒng)在模式之間的轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)施方案中，通過檢測(cè)用戶手勢(shì)來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶通過用戶執(zhí)行手勢(shì)(例如抬起用戶腿)將系統(tǒng)從其中測(cè)量的用戶移動(dòng)被外科裝置模仿的模式轉(zhuǎn)換成其中模仿停止的暫停模式。

在一些實(shí)施方案中，裝置(例如在單次治療期間)以多于一種模式操作。在一些實(shí)施方案中，使用這種模式將裝置移動(dòng)到位置中，其中每個(gè)裝置部分由對(duì)應(yīng)的用戶身體部分的移動(dòng)來控制，并且隨后例如一旦裝置手就位以例如對(duì)組織動(dòng)手術(shù)，那么用戶就改變例如由用戶移動(dòng)(例如，如上所述)控制的較少裝置部分的控制模式，以例如縮小移動(dòng)來進(jìn)行精細(xì)工作。

在一些實(shí)施方案中，一些用戶身體移動(dòng)和/或手勢(shì)被用于控制外科裝置的移動(dòng)，并且其他用戶身體移動(dòng)和/或手勢(shì)被用于改變系統(tǒng)的模式。

綜述—總體

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)外科裝置—用戶臂對(duì)或外科裝置—輸入裝置臂對(duì)(例如在用裝置進(jìn)行治療之前)被初始化，其中外科裝置臂位置(例如，段之間的角度)與用戶和/或輸入臂位置(例如，在初始化期間移動(dòng)的裝置臂和/或用戶臂)對(duì)準(zhǔn)。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置(例如外科裝置臂)的一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)與用戶和/或輸入裝置臂的一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)基本上同時(shí)?？商娲兀谝恍?shí)施方案中，裝置(例如裝置臂)的移動(dòng)被延遲，例如，用戶進(jìn)行移動(dòng)(例如，與用戶的身體和/或與輸入裝置一起)，隨后可選地授權(quán)移動(dòng)以用于控制裝置的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)部分以用戶控制的相同速度(例如，用戶身體的移動(dòng)和/或輸入裝置的用戶移動(dòng))移動(dòng)?？商娲?，在一些實(shí)施方案中，裝置以不同的、可選地用戶定義的速度(例如更慢地)移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，用戶選擇一個(gè)或多個(gè)定時(shí)選項(xiàng)。例如，在精細(xì)工作期間，用戶選擇其中用戶移動(dòng)被減慢和/或延遲以控制裝置移動(dòng)的模式。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置包括兩個(gè)或更多個(gè)臂。在一些實(shí)施方案中，通過映射兩個(gè)用戶臂和/或兩個(gè)輸入裝置臂的移動(dòng)來控制兩個(gè)外科裝置臂的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)外科裝置臂的移動(dòng)根據(jù)兩個(gè)用戶臂和/或兩個(gè)輸入裝置臂的同步移動(dòng)而同步。裝置臂的同步控制的潛在益處是兩個(gè)或更多個(gè)裝置臂一起工作的能力，例如以保持和/或拉伸組織并且同時(shí)切割組織，以將組織的一部分抓握在一起(例如，以使對(duì)象從一個(gè)手持工具到另一個(gè)手持工具經(jīng)過)。

在一些實(shí)施方案中，用戶選擇將要通過輸入對(duì)象手臂的映射移動(dòng)(例如，如上所述使用用戶移動(dòng)和/或輸入裝置移動(dòng)的控制)來控制的裝置手臂。在一些實(shí)施方案中，用戶選擇外科裝置手臂并選擇用戶和/或輸入裝置手臂，并且所選擇的外科裝置手臂由所選用戶和/或輸入裝置手臂的映射移動(dòng)來控制。在一些實(shí)施方案中，裝置包括多于兩個(gè)臂，并且用戶選擇兩個(gè)裝置臂，其中第一裝置臂由第一用戶臂和/或第一輸入裝置臂的映射移動(dòng)來控制，并且第二裝置臂由第二用戶臂和/或第二輸入裝置臂的映射測(cè)量的移動(dòng)來控制。在一些實(shí)施方案中，未選擇的臂保持靜止并且/或者以不同的控制方法(例如，使用用戶腿部運(yùn)動(dòng)，由第二用戶控制，例如通過機(jī)器人自動(dòng)地控制)來移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置移動(dòng)和用戶身體移動(dòng)都用于控制外科裝置，例如第一外科裝置手臂由輸入裝置臂的用戶移動(dòng)來控制，并且第二外科裝置手臂由用戶身體的部分的測(cè)量的移動(dòng)來控制。

可選地，(例如，如本文所述的)系統(tǒng)自動(dòng)分配用戶臂外科裝置臂對(duì)(和/或輸入裝置—外科裝置臂對(duì))，以用于外科裝置的控制，其中分配是基于例如外科裝置臂的位置(例如，在一些實(shí)施方案中，用戶不指定哪個(gè)用戶和/或輸入臂將要控制哪個(gè)外科裝置臂)。

在一些實(shí)施方案中，用戶通過暫停一個(gè)或多個(gè)選定的外科裝置臂的控制(例如，通過映射輸入對(duì)象移動(dòng)對(duì)外科裝置臂的移動(dòng)的控制)并且重新選擇(如本文所述地選擇)一個(gè)或多個(gè)外科裝置臂來改變所選擇的手術(shù)臂。在一些實(shí)施方案中，用戶暫停并重新選擇臂以通過左用戶臂切換第一裝置臂的控制，并且控制第二裝置臂以利用用戶右臂控制第二裝置臂，并且通過用戶左臂控制第二裝置臂。

在一些實(shí)施方案中，用戶將初始外科裝置臂暫停在期望位置(例如，將用戶解剖結(jié)構(gòu)保持在適當(dāng)位置)，并選擇另一個(gè)外科裝置臂(例如第三臂)以用于繼續(xù)雙臂移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，通過向用戶(例如，在屏幕上)顯示的視覺反饋來輔助用戶控制，例如可選地關(guān)于實(shí)時(shí)成像和/或先前成像的患者解剖結(jié)構(gòu)來顯示描述外科裝置的至少一部分的配置的數(shù)據(jù)(例如，圖像)。在一些實(shí)施方案中，外科裝置和/或解剖圖像是視頻圖像和/或?qū)崟r(shí)超聲圖像和/或CT圖像和/或MRI圖像。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種用于洞眼手術(shù)的外科系統(tǒng)，其包括具有用于插入體內(nèi)的至少一個(gè)手臂的機(jī)械裝置，其中控制器根據(jù)用戶手臂的對(duì)應(yīng)部分的測(cè)量的移動(dòng)(由例如攝像機(jī)的測(cè)量裝置所測(cè)量)來控制手臂的一個(gè)或多個(gè)零部件的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)或多個(gè)成像裝置，以用于利用機(jī)械臂插入體內(nèi)?？蛇x地，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)外部成像裝置(例如MRI、CT、超聲)?？蛇x地，在顯示器上向用戶顯示從一個(gè)或多個(gè)裝置收集的圖像?？蛇x地，在顯示器上向用戶顯示(例如，來自一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和/或裝置傳感器、來自數(shù)據(jù)庫的)附加數(shù)據(jù)和/或處理的收集數(shù)據(jù)。

可選地，在一些實(shí)施方案中，多于一個(gè)用戶例如同時(shí)控制外科裝置。在一些實(shí)施方案中，不同的用戶可選地使用不同類型的控制來控制外科裝置的不同部分。例如，在一些實(shí)施方案中，第一用戶使用輸入裝置控制外科裝置的部分，并且第二用戶利用測(cè)量的用戶身體移動(dòng)來控制外科裝置的部分。在一些實(shí)施方案中，多用戶控制是順序的，其中例如第一用戶的控制移動(dòng)以及隨后第二用戶的移動(dòng)通過外科裝置執(zhí)行。可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，多用戶控制移動(dòng)通過外科裝置同時(shí)執(zhí)行

在一些實(shí)施方案中，輸入對(duì)象部分與外科裝置部分之間的映射使用段長(zhǎng)度。在一些實(shí)施方案中，映射使用有效長(zhǎng)度，例如如使用用于外科裝置有效段和/或有效段長(zhǎng)度的(例如，如本文件所述的)方法限定的。在一些實(shí)施方案中，有效長(zhǎng)度針對(duì)輸入對(duì)象的不同配置(例如，彎曲角度)而改變。在一些實(shí)施方案中，有效輸入裝置段被使用一種技術(shù)來定義，并且這些有效輸入裝置段和/或這些有效輸入裝置段之間的關(guān)系(例如，有效段之間的角度)被映射，以控制對(duì)應(yīng)的外科裝置段和/或有效段，其中使用相同或不同的技術(shù)來定義外科裝置有效段。

在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)有效輸入裝置段(有效段，例如如關(guān)于圖5A至圖5D所述地定義的有效段)之間的角度被用于控制對(duì)應(yīng)的有效外科裝置段的彎曲。例如，在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)相鄰輸入裝置段之間的測(cè)量角度(也稱為連接段的關(guān)節(jié)的角度)被用于生成控制信號(hào)，以用于致動(dòng)對(duì)應(yīng)于輸入裝置段的柔性部分，例如柔性部分(圍繞柔性部分長(zhǎng)軸)的彎曲和/或旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置部分對(duì)應(yīng)于外科裝置部分，其中基于輸入裝置部分的測(cè)量位置和/或相對(duì)(例如，相對(duì)于其他輸入裝置部分)位置來致動(dòng)外科裝置部分。

在一些實(shí)施方案中，如在本文件中描述的用于控制的控制技術(shù)和/或設(shè)備由如圖中描述的裝置和/或系統(tǒng)和/或方法執(zhí)行，并且/或者用于如本文所述的治療中。

可以使用如本文所述的控制技術(shù)和/或用于控制的設(shè)備來控制其他裝置和/或系統(tǒng)和/或裝置(例如本領(lǐng)域的外科裝置)。

綜述—示例性治療

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及一種用于插入體內(nèi)的外科裝置，其包括至少一個(gè)機(jī)械手臂，其中手臂足夠柔性，以使得此裝置能夠彎曲以從不同的方向到機(jī)械手臂的插入方向接近目標(biāo)。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置手臂包括至少兩個(gè)柔性部分，其中在一些實(shí)施方案中，至少一個(gè)部分可彎曲(屈曲/伸展)至少120°、或至少90°、或至少100°、或至少140°、或至少160°、或至少180°、或至少190°、或至少200°、或至少210°、或者更低或更高或中間的角度。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)柔性手臂段的彎曲具有至少180°的組合角度。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)柔性部分最大可彎曲400°、350°、300°或270°。在一些實(shí)施方案中，手臂最大可彎曲400°、350°、300°或270°。

在一些實(shí)施方案中，裝置手臂柔性部分較長(zhǎng)，其中至少一個(gè)柔性部段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為柔性部段的垂直于柔性部段長(zhǎng)軸的最大范圍的至少兩倍、或至少1.5倍、或至少3倍、或至少4倍、或至少5倍、或至少8倍或至少10倍。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種包括用于插入體內(nèi)的至少一個(gè)手臂的外科裝置，其中手臂包括柔性部分，其是可單向彎曲的并且是高度可彎曲的(例如，屈曲和/或伸展的可能大的角度)。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置手臂包括至少兩個(gè)獨(dú)立單向可彎曲的柔性部分，其中在一些實(shí)施方案中，至少一個(gè)部分可彎曲(屈曲/伸展)至少120°、或至少90°至180°、或至少100°至120°、或者更低或更高或中間的角度。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)柔性手臂段的彎曲具有至少180°的組合角度。其中，例如第一柔性部段的端部處的長(zhǎng)軸切線之間的第一角度與第一柔性部段的端部處的長(zhǎng)軸切線之間的第二角度之和為至少180°。其中，例如相鄰段對(duì)的長(zhǎng)軸之間的第一角度和不同段對(duì)的長(zhǎng)軸之間的第二角度之和為至少180°。其中相鄰的段對(duì)被定義為由柔性部段直接聯(lián)接的段。

在一些實(shí)施方案中，每個(gè)柔性部分可圍繞柔性部分長(zhǎng)軸獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的廣泛方面涉及一種治療方法(例如內(nèi)窺鏡手術(shù))，其中包括至少一個(gè)接合的機(jī)械手臂的裝置可選地被通過切口插入身體(例如患者)中，其中手臂在身體內(nèi)彎曲以接近并治療目標(biāo)(例如，身體器官)。在一些實(shí)施方案中，手臂在體內(nèi)彎曲的能力被用于補(bǔ)償插入方向亞最佳性。

在一些實(shí)施方案中，柔性手臂部分的彎曲使得裝置接觸和/或接近目標(biāo)的方向不同于裝置進(jìn)入身體的方向(例如，在至少一個(gè)3D平面中比其至少大或小90°)。

在一些實(shí)施方案中，柔性手臂部分的彎曲是當(dāng)至少兩個(gè)關(guān)節(jié)角度各自大于0°時(shí)，其中關(guān)節(jié)角度被測(cè)量為聯(lián)接的裝置段(和/或有效段)長(zhǎng)軸之間的角度。在一些實(shí)施方案中，手臂的彎曲使得所有手臂關(guān)節(jié)角度的總和大于0°、10°或更大、45°或更大、或90°或更大、或180°或更大、或360°或更大。

在一些實(shí)施方案中，手臂的彎曲使得裝置進(jìn)入身體的方向與將目標(biāo)連接到切口的直線的方向不同(例如，大于或小于至少10°、大于或小于至少45°、至少大于或等于90°)。

在一些實(shí)施方案中，包括一個(gè)或多個(gè)手臂的裝置通過圍繞障礙物彎曲來接近目標(biāo)。例如，一個(gè)或多個(gè)手臂在遠(yuǎn)離插入點(diǎn)與目標(biāo)之間的直線(例如，沒有穿過目標(biāo)的路徑)彎曲的路徑中彎曲，例如其中障礙物在裝置的插入點(diǎn)與目標(biāo)之間。在一些實(shí)施方案中，裝置包括多于一個(gè)手臂。在一些實(shí)施方案中，裝置手臂從相同方向接近目標(biāo)，在一些實(shí)施方案中，裝置手臂從不同方向接近目標(biāo)，例如具有高達(dá)20°、20°或更大、或45°或更大、或90°或更大、或180°或更大、或270°或更大的接近方向差異。

在一些實(shí)施方案中，目標(biāo)是器官的一部分，并且障礙物是器官的不同部分。例如，在一些實(shí)施方案中，目標(biāo)區(qū)域在器官的后方，并且此裝置通過器官前方的切口而插入。當(dāng)裝置被引入時(shí)，裝置的一個(gè)或多個(gè)零部件圍繞器官彎曲，以在器官的后方接近目標(biāo)、“擁抱”器官，例如裝置接觸和/或環(huán)繞器官圓周的10-100％或20-90％、或50-90％、或更低或更高或中間范圍或百分比。

在一些實(shí)施方案中，包括一個(gè)或多個(gè)手臂的裝置在身體內(nèi)的彎曲將要接近障礙物下方(例如，身體內(nèi)更深處)的目標(biāo)，其中在目標(biāo)與身體表面(例如皮膚表面)之間繪制的最短直線穿過障礙物。例如，在一些實(shí)施方案中，胸腔是障礙物(例如，胸腔下的器官的障礙物)，并且通過將裝置通過腹部切口插入來執(zhí)行胸部手術(shù)。在示例性實(shí)施方案中，插入到腹部切口中的裝置沿循肋骨下方的路徑，從肋骨下方的位置彎曲以接近胸腔內(nèi)的目標(biāo)。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械裝置被從基本上不從上方的方向插入到患者體內(nèi)，例如，其中裝置相對(duì)于垂直線的插入角大于75°、或大于90°、75°至175°(其中超過90°的角度對(duì)應(yīng)于當(dāng)患者處于仰臥或俯臥位時(shí)從患者下方的方向插入的角度)。在一些實(shí)施方案中，機(jī)械裝置被橫向插入患者體內(nèi)，例如在患者雙腿之間，例如通過骨盆出口插入患者體內(nèi)。

在一些實(shí)施方案中，圖像指導(dǎo)執(zhí)行治療的用戶。例如，通過與機(jī)械裝置一起插入的攝像機(jī)來獲取圖像。在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)被安裝在可彎曲機(jī)械手臂上(例如，在其遠(yuǎn)端)，其中例如攝像機(jī)結(jié)構(gòu)和/或柔性如上文所述地用于機(jī)械裝置手臂。在一些實(shí)施方案中，通過其他成像方法(例如MRI、CT、超聲等)收集的圖像(例如，先前獲得的圖像)被用于指導(dǎo)治療。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種治療方法，其中患者體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)機(jī)械裝置手臂沿循長(zhǎng)路徑，其中手臂在體內(nèi)的長(zhǎng)度(例如，測(cè)量手臂在體內(nèi)的部分的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的總和)與目標(biāo)和裝置進(jìn)入體內(nèi)的插入點(diǎn)(本文稱為“進(jìn)入點(diǎn)”)之間的距離相比是較長(zhǎng)的。在一些實(shí)施方案中，裝置手臂在身體內(nèi)的長(zhǎng)度為目標(biāo)與進(jìn)入點(diǎn)之間的直線距離的至少1.2倍、或至少1.5倍、或至少兩倍、或至少三倍、或至少四倍、或至少5倍。長(zhǎng)路徑的潛在益處是對(duì)于給定進(jìn)入點(diǎn)(例如切口)訪問寬范圍的期望目標(biāo)。長(zhǎng)路徑的潛在益處是對(duì)于給定目標(biāo)，在大范圍的進(jìn)入點(diǎn)處插入裝置的能力。

在一些實(shí)施方案中，裝置包括多于一個(gè)手臂，其中手臂一起接近并治療目標(biāo)。在示例性實(shí)施方案中，裝置包括兩個(gè)手臂，其中可選地，兩個(gè)手臂彎曲以接近并治療目標(biāo)。

裝置在身體內(nèi)彎曲的潛在益處是在從期望方向治療目標(biāo)時(shí)，在期望的進(jìn)入點(diǎn)處和/或以期望的插入角度插入裝置的能力。在一些實(shí)施方案中，對(duì)于給定的插入角度和/或?qū)τ诮o定的進(jìn)入點(diǎn)，寬范圍的治療角度(裝置手臂接近目標(biāo)的角度)是可用的。

在一些實(shí)施方案中，治療(例如外科手術(shù))是通過從高于目標(biāo)的方向接近目標(biāo)(例如如通常在腹腔鏡手術(shù)中的情況)，而裝置的插入是通過位于目標(biāo)下方的自然腔道。

例如，在示例性實(shí)施方案中，裝置通過陰道插入體內(nèi)(切口在子宮下方)，并且在體內(nèi)彎曲以從下部方向(例如，標(biāo)準(zhǔn)腹腔鏡方向，例如比標(biāo)準(zhǔn)腹腔鏡方向更直接撞擊目標(biāo)區(qū)域的方向，例如在基本上后下的方向上)進(jìn)入子宮的頂部(上部部分)處的目標(biāo)區(qū)域。通過陰道中的切口從下方接近子宮的潛在益處是使用已建立的腹腔鏡手術(shù)技術(shù)進(jìn)行操作的能力，但是通過陰道中的切口，這潛在地比腹部切口的侵入性更小

在一些實(shí)施方案中，裝置的彎曲通過當(dāng)裝置插入身體時(shí)使柔性裝置部分彎曲而發(fā)生，例如，在插入時(shí)彎曲的段和/或在插入連續(xù)段時(shí)彎曲的先前插入的段。在一些實(shí)施方案中，直的裝置被插入體內(nèi)，并且一旦裝置被插入，其就會(huì)例如通過致動(dòng)裝置部分和/或在裝置與身體內(nèi)的患者組織之間的摩擦下而彎曲。在一些實(shí)施方案中，具有一個(gè)或多個(gè)折疊部分的裝置被插入體內(nèi)并且彎曲以展開。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種通過陰道進(jìn)行子宮切除術(shù)的方法。在一些實(shí)施方案中，裝置通過在陰道中形成的切口而插入。在示例性實(shí)施方案中，將裝置通過陰道后穹窿中的切口而插入道格拉斯陷凹中。在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)部分圍繞子宮彎曲，以在子宮區(qū)域(例如子宮、陰道、子宮頸、子宮周圍的組織、輸卵管、卵巢)上進(jìn)行外科手術(shù)。在一些實(shí)施方案中，例如當(dāng)裝置在遠(yuǎn)離子宮的方向上通過后穹窿進(jìn)入時(shí)，裝置的一個(gè)或多個(gè)部分彎曲以從子宮的外部進(jìn)入子宮。在一些實(shí)施方案中，裝置在子宮底部處進(jìn)入腹腔，更靠近子宮頸而不是子宮底并且彎曲，以從至少部分下方向和/或從外腹部皮膚表面(例如肚臍)上的點(diǎn)到子宮的直線的方向(例如腹腔鏡方向)來接近子宮。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置肩部被定位成更靠近子宮頸而不是子宮底。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置肩部被定位成更靠近子宮底而不是子宮頸。

在一些實(shí)施方案中，使用氣腹針來形成后穹窿中的切口，隨后通過氣腹針可選地使腹腔充氣。在一些實(shí)施方案中，在插入裝置之前，切口被擴(kuò)大和/或擴(kuò)張。在一些實(shí)施方案中，使用套管針產(chǎn)生后穹窿中的切口。

在一些實(shí)施方案中，插入陰道中的端口密封腹腔和/或?yàn)橥饪蒲b置(例如通過端口插入)和/或子宮操縱器(例如通過端口插入)提供支撐。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，端口被放置在切口中，從而密封切口和/或?yàn)檠b置提供支撐?？蛇x地，端口被聯(lián)接到子宮頸，例如為端口提供支持?？蛇x地，端口被聯(lián)接到子宮操縱器。

可選地，子宮操作器用于婦科手術(shù)(例如子宮切除術(shù)手術(shù))。在一些實(shí)施方案中，子宮操縱器被固定，同時(shí)允許進(jìn)入陰道后穹窿。可選地，在一些實(shí)施方案中，裝置通過聯(lián)接到端口而被支撐，端口例如被聯(lián)接到子宮頸。可選地，端口被聯(lián)接到子宮操縱器。通過聯(lián)接到子宮頸的端口來支撐裝置的潛在益處是通過薄組織層中的切口進(jìn)入腹腔的能力，其中此層例如無法向端口(例如，陰道后穹窿中的切口)提供足夠的支撐。

在一些實(shí)施方案中，在從陰道后穹窿中的陰道腔形成切口之前，將腹腔充氣。潛在的益處是，通常充氣增加器官之間的分離，從而潛在地降低導(dǎo)致對(duì)其他組織(例如直腸)損傷的切割的風(fēng)險(xiǎn)。在一些實(shí)施方案中，最初在腹部(例如臍帶切口)中形成切口，通過此切口(例如用二氧化碳)使腹部充氣。

在一些實(shí)施方案中，通過輸卵管中的內(nèi)部切口進(jìn)行腹部的充氣。在一些實(shí)施方案中，包括內(nèi)腔和切削刃的裝置被從子宮插入輸卵管中。在一些實(shí)施方案中，切削刃刺穿輸卵管到腹腔中。隨后通過插入穿過裝置內(nèi)腔的氣體來使腹腔充氣。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)在輸卵管中形成切口時(shí)，包括內(nèi)腔的裝置使用例如如上所述的抽吸和壓力反饋。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及一種端口，其被聯(lián)接到患者身體的一部分，包括機(jī)械臂的裝置通過此端口而插入。在一些實(shí)施方案中，端口被插入和/或聯(lián)接到自然腔道(例如陰道)。在一些實(shí)施方案中，子宮操縱器和/或其他可選工具被通過端口插入患者體內(nèi)。潛在地，端口防止和/或減少穿過其而插入的工具(例如支撐部分)相對(duì)于患者的移動(dòng)。可選地，在一些實(shí)施方案中，端口被聯(lián)接到系統(tǒng)的一部分，例如患者支撐表面。

在一些實(shí)施方案中，治療(例如子宮切除術(shù))包括將端口插入自然腔道和/或?qū)⒍丝诼?lián)接到自然腔道，并且隨后通過端口將一個(gè)或多個(gè)機(jī)械裝置手臂插入患者體內(nèi)。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及形成切口，其中例如通過(例如使用抽吸)增加待切割的組織與切削刃之間的壓力來使組織朝向切削刃(例如，將組織帶到包括切削刃的元件)。在一些實(shí)施方案中，一旦形成切口，切削刃與組織之間的壓力就會(huì)減小，從而防止進(jìn)一步的切割。在一些實(shí)施方案中，一旦壓力的測(cè)量減小指示已形成切口，那么(例如通過停止所施加的抽吸)進(jìn)一步減小壓力。

在一些實(shí)施方案中，用于切口的裝置的尺寸和形狀被設(shè)定成使得包括切削刃的裝置端部與待切割的身體組織之間的增加的壓力使得組織與裝置接觸。

例如，在一些實(shí)施方案中，使用包括具有凹部(例如入口和/或中空和/或凹陷和/或杯形)的切削刃的裝置來在陰道后穹窿中形成切口，凹部的尺寸被設(shè)定成使得子宮頸配合到凹部中，并且凹陷中的壓力的增加使后穹窿接觸凹部的邊緣。在一些實(shí)施方案中，凹部的邊緣包括可以選的鋒利的切削刃。在一些實(shí)施方案中，凹部被放置在子宮頸上，其中鋒利的邊緣部分位于陰道后穹窿處。將杯和/或組織放在一起，直到切削刃在陰道后穹窿中形成切口。潛在的益處是對(duì)切口的位置和/或范圍的控制(例如，使用不同深度的凹部和/或不同長(zhǎng)度的切削刃)。

在一些實(shí)施方案中，組織和凹部通過抽吸而放在一起?？蛇x地，抽吸壓力的降低被用來確定已成功地形成切口。使用抽吸的潛在益處是利用最小的力和/或?qū)η懈畹乃俣群?或力的控制來進(jìn)行切割，從而例如降低損傷直腸的風(fēng)險(xiǎn)。

在一些實(shí)施方案中，通過包括插入輸卵管中的切削刃的裝置來在輸卵管中形成切口。在一些實(shí)施方案中，切削刃與輸卵管之間的壓力減小，從而使管塌縮，以使管的一部分與切削刃相接觸。

本發(fā)明的一些實(shí)施方案的一個(gè)方面涉及例如通過推動(dòng)和/或保持患者解剖結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離外科區(qū)域和/或與外科區(qū)域屏蔽來保護(hù)用戶組織。在一些實(shí)施方案中，包括機(jī)械臂(例如如本文所述)的系統(tǒng)包括牽開器工具(例如如本文所述)。

在一些實(shí)施方案中，工具被安裝在支撐件上，并且包括機(jī)械臂的裝置被安裝在支撐件上。

在一些實(shí)施方案中，工具可以遠(yuǎn)離一個(gè)或多個(gè)機(jī)械臂(例如，在一個(gè)或多個(gè)方向上)伸展，其中工具通過擴(kuò)張而伸展和/或(例如通過馬達(dá))被推動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械裝置臂和工具由同一個(gè)馬達(dá)單元致動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，牽開器工具被聯(lián)接到機(jī)械臂，并且/或者機(jī)械臂包括牽開器工具末端執(zhí)行器。

在一些實(shí)施方案中，插入到患者體內(nèi)的工具包括可擴(kuò)張部分。在一些實(shí)施方案中，工具被插入、擴(kuò)張并且用于推動(dòng)和/或保持用戶組織遠(yuǎn)離患者身體的正在進(jìn)行手術(shù)的部分。例如，在一些實(shí)施方案中，例如在子宮切除術(shù)期間，通過工具將腸遠(yuǎn)離子宮推開。在一些實(shí)施方案中，工具被插入相同的插入方向和/或通過與包括機(jī)械臂的裝置相同的切口而插入。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械臂以不同的角度插入和/或插入到不同的深度和/或通過不同的切口而插入。例如，有助于通過多于一個(gè)機(jī)械手臂(可選地從不同方向)來接近目標(biāo)。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置機(jī)械手臂的至少一部分用覆蓋件覆蓋，例如無菌覆蓋件，從而例如在裝置臂與患者之間提供無菌分離。例如，電絕緣覆蓋件。

在一些實(shí)施方案中，本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)和/或方法被用于胸部治療(例如甲狀腺切除術(shù))。

在一些實(shí)施方案中，本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)和/或方法被用于脾切除術(shù)。

在一些實(shí)施方案中，本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)和/或方法被用于生殖手術(shù)(例如不孕不育治療、絕育術(shù))。

在一些實(shí)施方案中，本文件中描述的裝置和/或系統(tǒng)和/或方法被用于盆底重建手術(shù)。

在一些實(shí)施方案中，通過例如通過表面腹部切口和/或通過骨盆出口(例如通過天然生殖和/或排泄口)將裝置臂插入腹部并且使臂彎曲以接近目標(biāo)來執(zhí)行對(duì)腹部目標(biāo)的治療。

在一些實(shí)施方案中，通過將一個(gè)或多個(gè)裝置臂從胸腔上方或下方的切口插入胸腔下方來對(duì)胸部目標(biāo)執(zhí)行治療，其中裝置臂被彎曲以接近目標(biāo)。在一些實(shí)施方案中，例如如本文所述，一個(gè)或多個(gè)裝置臂被插入在相鄰的肋骨之間。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置臂包括通過柔性連接部段(本文中也稱為“關(guān)節(jié)”)聯(lián)接的至少兩個(gè)剛性段的鏈。在一些實(shí)施方案中，至少兩個(gè)剛性段較長(zhǎng)，其中例如一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)剛性段的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度是所述段的垂直于所述長(zhǎng)軸的最大范圍的至少1.5倍、或至少兩倍、或至少三倍、或至少5倍、或至少10倍或中間值。例如，與較大數(shù)量的較短部分相比，長(zhǎng)剛性部分的潛在益處是移動(dòng)和/或控制誤差減小，因?yàn)橐苿?dòng)和/或控制誤差是每個(gè)關(guān)節(jié)的誤差移動(dòng)的總和。

在一些實(shí)施方案中，剛性(和/或由剛性段形成)的裝置和/或裝置手臂長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的比例較高，例如20％或更多、40％或更多、60％或更多、或者80％或更多。在一些實(shí)施方案中，剛性段長(zhǎng)軸長(zhǎng)度之和的比例與總裝置和/或手臂長(zhǎng)軸長(zhǎng)度相比更大，例如20％或更多、40％或更多、60％或更多、或者80％或更多。

在一些實(shí)施方案中，一種治療方法包括插入包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手臂(例如，如本文所述)和一個(gè)或多個(gè)腹腔鏡工具的裝置。在一些實(shí)施方案中，通過一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手臂和腹腔鏡工具同時(shí)和/或順序地治療目標(biāo)。

具有臂的示例性裝置

現(xiàn)在參考附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂的裝置100(例如，外科裝置)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，裝置包括第一臂104和第二臂102。

在一些實(shí)施方案中，每個(gè)臂104、106包括通過第一連接部段108、110聯(lián)接到第一段112、114的支撐段102、103，其中第一段112、114被通過第二連接部段120、122聯(lián)接到第二段116、118，并且第三段124、126被通過第三連接部段128、130聯(lián)接到第二段116、118。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)支撐段102、103是剛性的。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)支撐段102、103是柔性的或者包括柔性部分。

在一些實(shí)施方案中，支撐段102、103被例如通過覆蓋件102a聯(lián)接。在一些實(shí)施方案中，支撐段僅在軀干長(zhǎng)度的一部分處聯(lián)接或者不聯(lián)接：圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂104、106的裝置100的簡(jiǎn)化示意圖。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)臂包括類人結(jié)構(gòu)。為了清楚起見，在本文件的一些部分中，裝置段和連接部段被通過解剖名稱來指代：支撐段102、103也稱為第一軀干102和第二軀干，第一連接部段108、110也稱為第一肩關(guān)節(jié)108、第二肩關(guān)節(jié)110，第一段112、114也稱為第一肱骨112和第二肱骨114，第二連接部段120、122也稱為第一肘關(guān)節(jié)120和第二肘關(guān)節(jié)122，第二段116、118也稱為第一橈骨116和第二橈骨118，并且第三段124和126也稱為第一手持工具124和第二手持工具126。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)連接部段包括鉸鏈。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)連接部段是柔性的并且/或者包括柔性部分。在示例性實(shí)施方案中，例如如下面更詳細(xì)描述的，裝置臂包括肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)，其中關(guān)節(jié)的彎曲在關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸的方向沿關(guān)節(jié)分布。

在一些實(shí)施方案中，軀干102、103靠近在一起，例如第一軀干102的長(zhǎng)軸和第二軀干103的長(zhǎng)軸彼此在5mm或3mm或1mm內(nèi)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置段具有大致圓柱形的外部形狀(例如橈骨、肱骨)。在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)具有圓形長(zhǎng)軸橫截面。可替代地，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置段和/或關(guān)節(jié)具有非圓形橫截面外形，例如橢圓形、正方形、矩形、不規(guī)則形狀。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂包括一個(gè)或多個(gè)短的和/或可調(diào)節(jié)的段。在一些實(shí)施方案中，柔性部分被直接連接。

圖1C至圖1D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖1C示出示例性實(shí)施方案，其中肱骨段212較短，例如此段包括1-50mm、或1-35mm、或10-20mm、或大約10mm或更低或更高或者中間范圍或長(zhǎng)度的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度J。

在一些實(shí)施方案中，用戶選擇包括期望的段長(zhǎng)度的臂，其中例如基于患者解剖結(jié)構(gòu)和/或?qū)⒁獔?zhí)行的過程來進(jìn)行選擇。例如，在一些實(shí)施方案中，當(dāng)治療孩子時(shí)，用戶選擇具有一個(gè)或多個(gè)較短段的一個(gè)或多個(gè)臂(例如，如圖1C所示)。例如，在一些實(shí)施方案中，在治療肥胖患者時(shí)，用戶選擇具有一個(gè)或多個(gè)較長(zhǎng)段的臂，例如具有長(zhǎng)肱骨段的標(biāo)準(zhǔn)臂(例如，如圖1D所示)(例如，10-100mm、或20-35mm、或10-20mm，或更低或更高或者中間范圍或長(zhǎng)度的肱骨段長(zhǎng)度J')。

在一些實(shí)施方案中，裝置包括具有不同結(jié)構(gòu)化臂(例如不同的段長(zhǎng)度，例如不同的臂尺寸)的套件。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段長(zhǎng)度例如在治療期間和/或在裝置的設(shè)置期間是可調(diào)節(jié)的。例如，在一些實(shí)施方案中，圖1C所示的臂是可調(diào)節(jié)的，(例如通過肱骨段212的伸縮)可調(diào)節(jié)到圖1D所示的構(gòu)型。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段的伸展和/或回縮通過連接到相對(duì)于機(jī)械臂的其他部分移動(dòng)的段(例如段伸展)的部分來實(shí)現(xiàn)。例如，在一些實(shí)施方案中，(例如，通過位于例如圖40的馬達(dá)單元4000的馬達(dá)單元中的馬達(dá))移動(dòng)段伸展部(例如圖33B的伸展部3316E)，以增加段(例如圖33B的段3316)的長(zhǎng)度。在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)使用螺旋機(jī)構(gòu)來移動(dòng)段伸展部(例如，類似于用于致動(dòng)夾具的螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋機(jī)構(gòu)，例如如關(guān)于圖36A至圖36B所描述的)。

示例性移動(dòng)自由、示例性移動(dòng)人之自由

在一些實(shí)施方案中，裝置手臂具有至少人體臂的移動(dòng)自由。通常，人類手臂(例如，臂、腿)的段通過來自近端段關(guān)節(jié)的屈曲和伸展以及圍繞近端段關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。例如，人的橈骨屈曲并在肘部處伸展并且圍繞肘部旋轉(zhuǎn)。

本文中的術(shù)語近端關(guān)節(jié)是指最少遠(yuǎn)離段所聯(lián)接到的軀干的關(guān)節(jié)，例如手近端關(guān)節(jié)是手腕，橈骨近端關(guān)節(jié)是肘關(guān)節(jié)，肱骨近端關(guān)節(jié)是肩關(guān)節(jié)。

術(shù)語近端段在本文中是指最少遠(yuǎn)離段(例如，通過近端段關(guān)節(jié))所聯(lián)接到的軀干的關(guān)段。例如，手近端段是橈骨，橈骨近端段是肱骨，肱骨近端段是軀干。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)是可單向彎曲和可伸展的。在一些實(shí)施方案中，圍繞段近端關(guān)節(jié)的段旋轉(zhuǎn)是通過圍繞近端段長(zhǎng)軸的近端段的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。例如，手圍繞腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)是通過圍繞橈骨長(zhǎng)軸的橈骨的旋轉(zhuǎn)。

通常，人類臂的移動(dòng)自由包括對(duì)旋轉(zhuǎn)和屈曲角度的限制?？蛇x地，在一些實(shí)施方案中，裝置例如在一個(gè)或多個(gè)控制模式期間被限制于人類自由的移動(dòng)。

圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂204的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

在一些實(shí)施方案中，臂204的每個(gè)段可圍繞段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。例如，在一些實(shí)施方案中，軀干202可圍繞軀干長(zhǎng)軸202L旋轉(zhuǎn)202R。例如，在一些實(shí)施方案中，肱骨212可圍繞肱骨長(zhǎng)軸212L旋轉(zhuǎn)212R。例如，在一些實(shí)施方案中，橈骨216可圍繞橈骨長(zhǎng)軸216L旋轉(zhuǎn)216R。

圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的手部段224的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，手部段324可圍繞手長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段可在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)(例如圍繞段長(zhǎng)軸順時(shí)針和逆時(shí)針地旋轉(zhuǎn))?？商娲?，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段可僅在一個(gè)方向上圍繞段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

重新參見圖2A，在一些實(shí)施方案中，例如類似于人類站立和/或蹲伏和/或跳躍的能力，裝置在平行于軀干長(zhǎng)軸202L的方向上是可移動(dòng)的232。

在一些實(shí)施方案中，每個(gè)段屈曲并且在段近端關(guān)節(jié)處伸展。例如，在一些實(shí)施方案中，橈骨216屈曲并且在肘關(guān)節(jié)220處伸展。例如，在一些實(shí)施方案中，肱骨212屈曲并且在肩關(guān)節(jié)208處伸展。參考圖3，例如，在一些實(shí)施方案中，手持工具324屈曲并且在手腕328處伸展。

在一些實(shí)施方案中，段在關(guān)節(jié)處的屈曲和伸展被測(cè)量為關(guān)節(jié)彎曲通過的角度。在一些實(shí)施方案中，段的屈曲和伸展被測(cè)量為屈曲段的長(zhǎng)軸與近端段到屈曲段的長(zhǎng)軸之間的角度。例如，屈曲橈骨長(zhǎng)軸與肱骨長(zhǎng)軸之間的角度。

在示例性實(shí)施方案中，柔性部分(例如肘關(guān)節(jié)220、肱骨212)均勻地彎曲，例如其中當(dāng)部分彎曲時(shí)，曲率半徑沿著柔性部分的彎曲是恒定的。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)柔性部分包括在具有不同尺寸的鏈節(jié)之間具有不同曲率半徑的子部分(例如，其中形成柔性部分的多個(gè)鏈節(jié)的堆疊由具有不同尺寸(例如不同長(zhǎng)度)和/或間隙(例如，圖27的間隙2799)的鏈節(jié)組成)。

圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的通過關(guān)節(jié)220連接的兩個(gè)段212、216的簡(jiǎn)化示意圖。圖2B示出作為第一段長(zhǎng)軸216L與第二段長(zhǎng)軸212L之間的角度θ的段216的屈曲的測(cè)量。

在一些實(shí)施方案中，θ大于180°，這是由于例如足夠的關(guān)節(jié)長(zhǎng)度(例如，關(guān)節(jié)的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度比兩個(gè)段的雙組合直徑/橫截面最大長(zhǎng)度更長(zhǎng))以及關(guān)節(jié)屈曲和/或伸展的能力。

圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的可能的手臂位置和/或裝置隨時(shí)間的移動(dòng)的圖示。圖2C示出示例性裝置手臂的潛在柔性，包括180°和更大的關(guān)節(jié)彎曲的示例性角度。

重新參見圖2A，在一些實(shí)施方案中，肱骨212在肩關(guān)節(jié)208處屈曲和伸展209(在本文中也稱為肩部屈曲)，達(dá)到至少45度、或者達(dá)到至少90度、或者達(dá)到至少180度。在一些實(shí)施方案中，肩部屈曲大于180°。在一些實(shí)施方案中，肩部屈曲達(dá)到250°，或者達(dá)到300°。在示例性實(shí)施方案中，肩部屈曲為約200°。

在一些實(shí)施方案中，橈骨216屈曲并從肘關(guān)節(jié)220(本文也稱為肘部屈曲)伸展達(dá)到至少45°、或達(dá)到至少90°，或達(dá)到至少180°。在一些實(shí)施方案中，肩部屈曲大于180°。在一些實(shí)施方案中，肩部屈曲達(dá)到250°，或者達(dá)到300°。在示例性實(shí)施方案中，肘部屈曲約為200°。

現(xiàn)在參考圖3，在一些實(shí)施方案中，手部段324(例如手持工具)在腕關(guān)節(jié)328處屈曲并伸展329b。在一些實(shí)施方案中，手部段324可以例如在對(duì)應(yīng)于人類橈骨和/或尺骨偏離的移動(dòng)中在垂直于橈骨長(zhǎng)軸329a的平面中(例如在包括剪刀刀片325a、325b的平面中)圍繞腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，手部段324的屈曲和伸展是圍繞垂直于橈骨316L的長(zhǎng)軸的軸線329b。在一些實(shí)施方案中，橈骨和/或尺骨偏離圍繞軸線329c。

在一些實(shí)施方案中，手部段224、324從腕關(guān)節(jié)228、328屈曲并伸展(本文也稱為腕部屈曲)達(dá)到至少45°、或達(dá)到至少60°、或達(dá)到至少90°、或達(dá)到至少180°。在示例性實(shí)施方案中，腕部屈曲為90°(例如±45°)。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂包括比人類臂更少的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性(例如更少的部分)和/或更少的移動(dòng)自由。

例如，在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂不包括腕關(guān)節(jié)。例如，在一些實(shí)施方案中，末端執(zhí)行器的屈曲和伸展由對(duì)應(yīng)于肘關(guān)節(jié)的柔性部段所控制。例如，在一些實(shí)施方案中，末端執(zhí)行器被聯(lián)接到剛性部分(例如對(duì)應(yīng)于橈骨)，并且末端執(zhí)行器和剛性部分的屈曲由連接到剛性部分的柔性部段所控制。

現(xiàn)在重新參見圖1C，在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂104c包括被聯(lián)接到第二段116的末端執(zhí)行器124，其中聯(lián)接是剛性聯(lián)接(例如沒有第三連接部段，例如沒有腕關(guān)節(jié))。在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂104c包括被聯(lián)接到柔性第一部分108的支撐段102，其中柔性第一部分108被聯(lián)接到柔性第二部分116。

在一些實(shí)施方案中，末端執(zhí)行器124和第二段116是一件式和/或被剛性連接。

在一些實(shí)施方案中，末端執(zhí)行器124可獨(dú)立于第二段116旋轉(zhuǎn)，例如末端執(zhí)行器124可圍繞末端執(zhí)行器長(zhǎng)軸124L旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，手部段(例如圖1A和圖1B的124、126，圖2A的224，圖3的324)包括手持工具。在一些實(shí)施方案中，手持工具包括剪刀(例如圖1A的124、圖2A的224、圖3的324)。手持工具在下面更詳細(xì)地描述。

在一些實(shí)施方案中，裝置包括至少兩個(gè)柔性部分，其中每個(gè)柔性部分可彎曲至少120°。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)柔性部分可一起彎曲達(dá)到180°。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)柔性部分可一起彎曲超過180°。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或兩個(gè)或更多個(gè)裝置柔性部分中的每一個(gè)可彎曲180°或更多。在示例性實(shí)施方案中，組合屈曲提供裝置的360°或更大的總彎曲。例如，裝置關(guān)節(jié)被彎曲成使得裝置在空間中形成圓形和/或圈形，例如如圖2C所示。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)臂段能夠以超過人類自由的移動(dòng)來移動(dòng)：例如，在示例性實(shí)施方案中，圍繞肱骨長(zhǎng)軸的肱骨旋轉(zhuǎn)和/或圍繞橈骨長(zhǎng)軸的橈骨旋轉(zhuǎn)和/或圍繞肱骨長(zhǎng)軸的手旋轉(zhuǎn)。

示例性裝置靈活性

在一些實(shí)施方案中，裝置例如在患者體內(nèi)是高度靈活的。潛在的益處是例如裝置在患者體內(nèi)的路徑和/或移動(dòng)的靈活性(例如減少組織損傷)和/或以期望的方式(例如切口的位置、形成切口的角度)來執(zhí)行外科手術(shù)的能力。

如前所述，在一些實(shí)施方案中，每個(gè)段(和/或有效段)相對(duì)于相鄰段的角度例如通過段圍繞聯(lián)接關(guān)節(jié)的屈曲/伸展是可調(diào)節(jié)的?？蛇x地，每個(gè)段是柔性的/可伸展的，并且可圍繞段近端關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)段，段屈曲高達(dá)180°或更多，并且段圍繞近端段關(guān)節(jié)可旋轉(zhuǎn)高達(dá)180°或更多：在一些實(shí)施方案中，段遠(yuǎn)端的可能位置形成圍繞段近端關(guān)節(jié)的圓柱體。潛在的益處是裝置在空間中的可能位置的寬范圍。

手到軀干的示例性距離，手臂橈骨之間的角度

在一些實(shí)施方案中，裝置是柔性的，以使得裝置的一只或多只手的位置和/或裝置的橈骨的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端可以基本上位于軀干和/或肩關(guān)節(jié)處。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)軀干靠近在一起(例如彼此在10mm內(nèi)、5mm或3mm或1mm內(nèi))時(shí)，多于一個(gè)手和/或橈骨的遠(yuǎn)端可以基本上定位在軀干和/或肩關(guān)節(jié)處。潛在的益處是(例如，使用一個(gè)或多個(gè)手持工具)接近靠近軀干的目標(biāo)的能力。

在一些實(shí)施方案中，橈骨的遠(yuǎn)端與肩關(guān)節(jié)之間的間隔可以減小到肱骨或橈骨的長(zhǎng)度的40％、或20％、或10％、或5％、或1％。在一些實(shí)施方案中，橈骨的遠(yuǎn)端與軀干之間的間隔可以減小到肱骨或橈骨的長(zhǎng)度的40％、或20％、或10％、或5％、或1％。

在一些實(shí)施方案中，第一臂橈骨長(zhǎng)軸與第二臂橈骨長(zhǎng)軸之間的角度(本文中為“橈骨角”)在基本上為零(臂在軀干前方平行伸出)到中間角度(例如其中手在軀干的前方并且在一起)以及高達(dá)180°(例如，其中肘部向外并且手在一起)之間可調(diào)節(jié)。

平行橈骨(以及其他低橈骨角度，例如小于20°)的潛在益處是裝置在具有受限接近的區(qū)域上交互(例如操作)的能力，例如在一些實(shí)施方案中，裝置通過狹窄通道接近目標(biāo)。臂橈骨(例如超過45°)之間較大角度的潛在益處是臂(例如臂手)接近軀干附近的目標(biāo)的能力。

示例性長(zhǎng)裝置

在一些實(shí)施方案中，身體內(nèi)的裝置的潛在長(zhǎng)度(例如，包括手軸向長(zhǎng)度、橈骨軸向長(zhǎng)度、肱骨軸向長(zhǎng)度和軀干軸向長(zhǎng)度的長(zhǎng)度)較長(zhǎng)。

在一些實(shí)施方案中，人體內(nèi)的裝置相對(duì)于人體內(nèi)的裝置的最深范圍的潛在長(zhǎng)度較長(zhǎng)。在一些實(shí)施方案中，肱骨段的長(zhǎng)度為20-100mm、或40-80mm、或50-70mm、或約60mm。在一些實(shí)施方案中，橈骨段的長(zhǎng)度為10-90mm、或20-70mm、或30-60mm、或約50mm。

例如，在一些實(shí)施方案中，裝置彎曲和/或折疊的能力意味著裝置在患者體內(nèi)可選地與插入身體的最大深度相比(最大深度，例如測(cè)量為從皮膚表面和/或切口部位到裝置的一部分的最長(zhǎng)直線路徑)行進(jìn)較長(zhǎng)路徑。

示例性長(zhǎng)關(guān)節(jié)

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)在軸向方向上較長(zhǎng)。例如，在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)段長(zhǎng)度較長(zhǎng)。例如，在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)段最大橫截面尺寸(例如，段直徑)較長(zhǎng)。

在一些實(shí)施方案中，裝置關(guān)節(jié)相對(duì)于人體解剖關(guān)節(jié)長(zhǎng)度(例如，相對(duì)于段長(zhǎng)度和/或直徑)較長(zhǎng)。

在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為關(guān)節(jié)的最大橫截面范圍(例如關(guān)節(jié)直徑)的至少1.5倍、或2倍、或3倍、或5倍。

長(zhǎng)關(guān)節(jié)的潛在益處是增加了可能的屈曲和/或伸展，例如，在一些實(shí)施方案中，長(zhǎng)關(guān)節(jié)意味著通過彼此接觸的段不會(huì)防止屈曲和/或伸展。

包括一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)關(guān)節(jié)(例如，與具有樞轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和/或鉸鏈的裝置相反)的裝置的潛在益處是能夠在裝置的較小橫向范圍的情況下使裝置彎曲。另一潛在益處是關(guān)節(jié)的更圓和/或更不鋒利的曲線，例如，潛在地減小侵入性和/或?qū)M織的損害。例如，參考圖5A，具有大曲率半徑(例如，在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的最小曲率半徑是2-15mm、或4-12mm、或6-10mm或中間值)的長(zhǎng)關(guān)節(jié)和/或關(guān)節(jié)具有較小的橫向范圍。例如，較小的橫向范圍與長(zhǎng)關(guān)節(jié)的中點(diǎn)與有效段長(zhǎng)軸的交點(diǎn)之間的長(zhǎng)度L相關(guān)聯(lián)，此長(zhǎng)度為例如當(dāng)關(guān)節(jié)彎曲45°或更多時(shí)關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端的手臂的有效長(zhǎng)度(例如，手臂長(zhǎng)度B')的5-50％、或10-40％、或更低或更高或中間范圍或百分比。

示例性結(jié)構(gòu)、尺寸

在一些實(shí)施方案中，軀干厚度(例如直徑)和/或肩關(guān)節(jié)厚度(例如直徑)為1mm-20mm、或3mm-15mm、或5mm-10mm或中間值。在示例性實(shí)施方案中，軀干直徑和/或肩關(guān)節(jié)直徑為大約8mm。

在一些實(shí)施方案中，肱骨的厚度(例如直徑)和/或肘關(guān)節(jié)厚度(例如直徑)為1mm-15mm、或2mm-10mm、或4mm-8mm或中間值。在示例性實(shí)施方案中，肱骨的厚度(例如直徑)和/或肘關(guān)節(jié)厚度(例如直徑)約為6mm。

在一些實(shí)施方案中，橈骨厚度(例如直徑)和/或肩關(guān)節(jié)厚度(例如直徑)為0.5mm-10mm、或1mm-6mm、或3mm-4mm或中間值。在示例性實(shí)施方案中，橈骨厚度(例如直徑)和/或腕關(guān)節(jié)厚度(例如直徑)為約3-4mm。

在一些實(shí)施方案中，肱骨段的中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為20-100mm、或40-80mm、或50-70mm、或約60mm或中間值。在一些實(shí)施方案中，橈骨段的中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為10-90mm、或20-70mm、或30-60mm、或中間值或約50mm。

在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的最小曲率半徑為2-15mm、或4-12mm、或6-10mm或中間值。

在示例性實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的最小曲率半徑為約10mm。在另一示例性實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的最小曲率半徑為6mm。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段是細(xì)的。在一些實(shí)施方案中，細(xì)的段具有垂直于長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的約20％或更短、或長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的10％或更短、或長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的8％或更短、或長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的6％或更短或中間值的段長(zhǎng)軸的最大范圍。細(xì)的裝置的潛在益處是裝置在體內(nèi)的侵入性降低，例如，與具有相同長(zhǎng)度的更寬裝置相比，裝置移位和/或損傷較少的組織。

圖4B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂404的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在示例性實(shí)施方案中，

在一些實(shí)施方案中，支撐段和肩關(guān)節(jié)具有大致相同的厚度和/或橫截面形狀和/或尺寸。在一些實(shí)施方案中，肩關(guān)節(jié)和肱骨段具有大致相同的厚度和/或橫截面形狀和/或尺寸。在一些實(shí)施方案中，肘關(guān)節(jié)和橈骨段具有大約相同的厚度和/或橫截面形狀和/或尺寸。

在一些實(shí)施方案中，肘關(guān)節(jié)和/或橈骨段的厚度(例如，圖4B的尺寸C)為1-20mm、或3-15mm、或7-11mm、或約9mm、或更低或更高或中間范圍或厚度。在示例性實(shí)施方案中，尺寸C為9mm。

在示例性實(shí)施方案中，支撐段厚度(例如直徑)、尺寸D為8mm。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂的包括肩關(guān)節(jié)、肱骨段、肘關(guān)節(jié)和包括末端執(zhí)行器的長(zhǎng)度的橈骨段的部分的中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度E為50-200mm、或80-150mm、或90-120mm、或約110mm、或更低或更高或中間范圍或長(zhǎng)度。在示例性實(shí)施方案中，長(zhǎng)度E為111.7mm。

在一些實(shí)施方案中，包括兩個(gè)或更多個(gè)機(jī)械手臂的裝置的兩個(gè)支撐段(軀干段)被配置(例如附接到基座)，以使得手臂支撐段的長(zhǎng)軸基本上平行(例如在5°或10°或20°內(nèi)平行)。在一些實(shí)施方案中，手臂支撐段的長(zhǎng)軸被配置在不同方向上。

與人類臂的示例性結(jié)構(gòu)差異和相似性

在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)段具有類似于人類段長(zhǎng)度比的長(zhǎng)度比。圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的裝置400的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，其中通過與人上身401的簡(jiǎn)化示意圖相比較來示出裝置類人比例。在一些實(shí)施方案中，裝置和/或臂的兩個(gè)尺寸之間的比率基本上類似于等效平均人類比率。例如，在一些實(shí)施方案中，肱骨段中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度比橈骨段中心長(zhǎng)軸長(zhǎng)度長(zhǎng)約20％。在一些實(shí)施方案中，肱骨段長(zhǎng)軸長(zhǎng)度比橈骨長(zhǎng)度長(zhǎng)約15％或約長(zhǎng)25％。

在一些實(shí)施方案中，沿著柔性部段的中點(diǎn)之間的中心長(zhǎng)軸測(cè)量有效段長(zhǎng)度，或者如果段是最遠(yuǎn)端段，那么沿著段的遠(yuǎn)端與將段的近端附接到臂的柔性部段的中點(diǎn)之間的中心長(zhǎng)軸測(cè)量有效段長(zhǎng)度。

在一些實(shí)施方案中，裝置缺少一個(gè)或多個(gè)段(例如，完全由柔性部分組成)。在一些實(shí)施方案中，有效段長(zhǎng)度，在一些實(shí)施方案中，被沿著柔性部分中點(diǎn)之間的中心長(zhǎng)軸(或者在一些實(shí)施方案中，作為直線的長(zhǎng)度)來測(cè)量。在一些實(shí)施方案中，對(duì)于最遠(yuǎn)端柔性部分，有效段長(zhǎng)度被沿著最遠(yuǎn)端柔性部分的遠(yuǎn)端到被聯(lián)接到最遠(yuǎn)端柔性部分的近端的柔性部分中點(diǎn)之間的中心長(zhǎng)軸(或者在一些實(shí)施方案中，作為直線的長(zhǎng)度)來測(cè)量。

在一些實(shí)施方案中，有效段長(zhǎng)度被測(cè)量為在相鄰段的中心點(diǎn)處與長(zhǎng)軸相切的軸的延伸(或者在沒有段的情況下，與柔性部分所連接的柔性部分的長(zhǎng)軸相切的軸的延伸)的交叉點(diǎn)之間的直線的長(zhǎng)度。在一些實(shí)施方案中，其中最遠(yuǎn)端有效段的有效段長(zhǎng)度被測(cè)量為在相鄰段的中心點(diǎn)處與長(zhǎng)軸相切的軸的長(zhǎng)軸延伸(或者在沒有段的情況下，與柔性部分所連接的柔性部分的長(zhǎng)軸相切的軸的延伸)的交點(diǎn)到最遠(yuǎn)端段的遠(yuǎn)端(或者在沒有最遠(yuǎn)端段的情況下，裝置遠(yuǎn)端終止于柔性部分和/或末端執(zhí)行器中，到最遠(yuǎn)端柔性部分的遠(yuǎn)端)之間的直線的長(zhǎng)度。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段有效長(zhǎng)度比與平均類人段長(zhǎng)度比大約相同。例如，重新參見圖4B，在一些實(shí)施方案中，有效橈骨長(zhǎng)度為A，并且有效肱骨長(zhǎng)度為B，其中長(zhǎng)軸長(zhǎng)度A與B的比率大約為人類橈骨與肱骨長(zhǎng)度的比率(例如約1:1.2)。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)裝置臂處于不同構(gòu)型(例如，不同柔性部分的不同彎曲程度)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)有效段長(zhǎng)度比保持在類似于對(duì)應(yīng)的人類段比率的范圍內(nèi)。

圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的可能的裝置位置和/或裝置隨時(shí)間的移動(dòng)的圖示。例如，臂構(gòu)型504示出這種配置，其中當(dāng)裝置臂是直的時(shí)，有效段長(zhǎng)度A'、B'都從其長(zhǎng)度增加。有效段長(zhǎng)度從段的中心部分的延伸的中心長(zhǎng)軸之間的交叉點(diǎn)測(cè)量，并且在最遠(yuǎn)端段的情況下(例如有效長(zhǎng)度A')，從段的遠(yuǎn)端到交叉點(diǎn)測(cè)量。

在一些實(shí)施方案中，增加關(guān)節(jié)處的彎曲會(huì)增加單獨(dú)的有效段長(zhǎng)度。例如，有效長(zhǎng)度B”小于有效長(zhǎng)度B'。然而，有效長(zhǎng)度之間的比率，例如有效肱部長(zhǎng)度與有效橈骨長(zhǎng)度之間的比率最大范圍上從當(dāng)臂處于一個(gè)關(guān)節(jié)彎曲并且另一關(guān)節(jié)是直的直線位置時(shí)的比率改變。例如，當(dāng)裝置臂在肩關(guān)節(jié)處彎曲并且在肘關(guān)節(jié)處筆直時(shí)，肱骨有效長(zhǎng)度從當(dāng)臂處于直線位置時(shí)的肱骨長(zhǎng)度增加，而橈骨有效長(zhǎng)度從當(dāng)臂處于直線位置時(shí)的橈骨長(zhǎng)度保持不變。

圖5B至圖5D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

可替代地，有效手臂被認(rèn)為是連接柔性部段的中心點(diǎn)(縱向和/或徑向)的直線。圖5B和圖5C示出有效手臂，其中具有長(zhǎng)度C'的第一有效段是連接肩中點(diǎn)591和肘中點(diǎn)593的直線，并且具有長(zhǎng)度D'的第二有效段是連接手腕中點(diǎn)595和肘中點(diǎn)593的直線。

在示例性實(shí)施方案中，長(zhǎng)度A(圖4B)為36.2mm，并且長(zhǎng)度B為44mm(圖4B)。在示例性實(shí)施方案中，長(zhǎng)度C'(圖5B)為48mm，長(zhǎng)度D'(圖5B)為40mm，長(zhǎng)度C”(圖5B)為44mm，并且長(zhǎng)度D”(圖5B)為36.6mm，并且第一有效段長(zhǎng)度與第二有效段長(zhǎng)度的比率保持大約相同，(例如，當(dāng)肩關(guān)節(jié)保持靜止時(shí)，對(duì)于肘關(guān)節(jié)的不同彎曲角度)大約為1.2。

可替代地，有效手臂被認(rèn)為是沿著臂的部分的中心縱向長(zhǎng)軸來測(cè)量，其中第一段有效長(zhǎng)度是沿著從手腕中點(diǎn)到肘中點(diǎn)測(cè)量的縱向長(zhǎng)軸測(cè)量的(例如圖5D所示的長(zhǎng)度E+F)，并且第二段有效長(zhǎng)度是沿著從手腕中點(diǎn)到肘中點(diǎn)測(cè)量的縱向長(zhǎng)軸(例如，圖5D所示的長(zhǎng)度G+H)測(cè)量的。在示例性實(shí)施方案中，長(zhǎng)度E為31.3mm，長(zhǎng)度F為18.3mm，長(zhǎng)度G為18.3mm，并且長(zhǎng)度H為23mm。

現(xiàn)在重新參見圖4A，在一些實(shí)施方案中，裝置比人體解剖結(jié)構(gòu)更細(xì)。例如，在一些實(shí)施方案中，裝置段軸向長(zhǎng)度相對(duì)于最大裝置段橫截面面積的比率大于平均人體解剖比例，例如，大于1.5倍、或大于2倍、或大于4倍、或大于10倍。

細(xì)的裝置的潛在益處是通過最小范圍地移位組織和/或以最小的組織損傷來接近內(nèi)部身體目標(biāo)的能力。例如，在一些實(shí)施方案中，插入裝置所需的切口尺寸較小。在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)臂并且切口尺寸是或小于17mm、或小于15mm、或小于10mm、或約8mm。在一些實(shí)施方案中，裝置包括多于一個(gè)臂，并且切口尺寸是或小于30mm、或小于20mm、或約16mm。

在一些實(shí)施方案中，裝置具有相對(duì)于裝置段長(zhǎng)度的比平均人肩部更窄的肩部，例如如在接近第一軀干的肱骨的第一臂端與接近第二軀干的肱骨的第二臂端之間測(cè)量的最大裝置肩部相對(duì)于肱骨長(zhǎng)度更小，小于平均人類比的75％、或小于50％、或小于25％。

在一些實(shí)施方案中，例如相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)臂段長(zhǎng)度的軀干長(zhǎng)度比人軀干長(zhǎng)度更長(zhǎng)。長(zhǎng)軀干的潛在益處是能夠?qū)⒀b置插入患者體內(nèi)以到達(dá)更大范圍的所需深度。

示例性臂構(gòu)型

在一些實(shí)施方案中，臂具有不同的幾何形狀和/或特征。例如，在一些實(shí)施方案中，不同的臂具有不同的手持工具：重新參見圖1，第一臂104具有剪刀手持工具124，并且第二臂106具有夾具手持工具126。手持工具將在下面更詳細(xì)地描述。

在一些實(shí)施方案中，不同的臂具有不同的段和/或關(guān)節(jié)幾何形狀。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂的裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，第一臂604具有比第二臂肩關(guān)節(jié)610更長(zhǎng)的肩關(guān)節(jié)608。可選地，在一些實(shí)施方案中，對(duì)于不同的臂，段尺寸和/或鉸鏈尺寸和/或移動(dòng)自由是不同的。

示例性數(shù)量的臂

在一些實(shí)施方案中，裝置包括兩個(gè)臂。在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)臂。在一些實(shí)施方案中，裝置包括多于兩個(gè)臂。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多于兩個(gè)臂的裝置700的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，裝置700包括第一臂704、第二臂706和第三臂705。

可選地，一個(gè)或多個(gè)臂具有不同的手持工具。在一些實(shí)施方案中，第一臂704具有剪刀手持工具724，并且第二臂706和第三臂705具有夾具手持工具726、725。下面更詳細(xì)地描述手持工具。

可選地，兩個(gè)或更多個(gè)軀干彼此聯(lián)接。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置機(jī)械手臂大于一個(gè)或多個(gè)其他手臂。在一些實(shí)施方案中，裝置包括三個(gè)機(jī)械臂并且具有大約相同尺寸的第一臂和第二臂，例如段長(zhǎng)軸長(zhǎng)度和/或關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，和/或垂直于段長(zhǎng)軸的最大段范圍，和/或垂直于關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸的最大關(guān)節(jié)范圍。在示例性實(shí)施方案中，第三臂大于第一臂和第二臂。

在一些實(shí)施方案中，較大的臂具有一個(gè)或多個(gè)部分尺寸(其中尺寸包括段長(zhǎng)軸，關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸，垂直于段長(zhǎng)軸的段最大范圍和垂直于關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸的關(guān)節(jié)最大范圍)比對(duì)應(yīng)的第一和/或第二臂段尺寸大1.5倍、或大2倍、或大5倍、或大10倍。較大臂的潛在益處是例如臂施加更大力(例如施加到組織)的能力和/或臂接觸組織的更大表面積的能力。

在一些實(shí)施方案中，較大的臂(例如較大的第三臂)包括用于控制臂的移動(dòng)的附加細(xì)長(zhǎng)元件(例如，如下所述)。例如，在一些實(shí)施方案中，較大的臂包括兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件、或多于兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件、或四個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件。在一些實(shí)施方案中，第三臂包括比第一臂和第二臂更少的關(guān)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，第三臂被用于保持和/或推動(dòng)和/或重新定位患者解剖結(jié)構(gòu)，例如以提供對(duì)目標(biāo)區(qū)域的訪問和/或增加目標(biāo)區(qū)域上的張力。

在一些實(shí)施方案中，通過模擬腿部移動(dòng)來控制第三臂。在一些實(shí)施方案中，通過模擬第一用戶腿部的移動(dòng)來控制第三臂，并且通過模擬第二用戶腿部的移動(dòng)來控制第四臂。

示例性附加工具

可選地，在一些實(shí)施方案中，裝置700包括一個(gè)或多個(gè)附加部件，其中此部件被例如聯(lián)接到機(jī)械手臂。在一些實(shí)施方案中，將部件插入體內(nèi)，可選地插入與一個(gè)或多個(gè)機(jī)械裝置手臂相同的切口中，例如此部件是附加工具。

在一些實(shí)施方案中，裝置700包括工作隧洞740。在一些實(shí)施方案中，工作隧洞由裝置臂內(nèi)的開口和中空部分形成。在一些實(shí)施方案中，工作隧洞是單獨(dú)的部件。在一些實(shí)施方案中，工作隧洞740提供對(duì)臂的位置的訪問，例如用于傳送縫合線。

在一些實(shí)施方案中，裝置700包括用于抽吸和/或沖洗的管742?？蛇x地，管742被插入穿過工作隧洞740。在一些實(shí)施方案中，抽吸管被用于在手術(shù)期間抽取流體(例如，血液)，如在外科領(lǐng)域中已知的。

在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)或多個(gè)成像裝置(例如，攝像機(jī)、超聲裝置)，例如用于從患者體內(nèi)提供圖像。內(nèi)部攝像機(jī)在下面更詳細(xì)地描述。

在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，例如以提供關(guān)于裝置內(nèi)和/或患者體內(nèi)的狀況的信息，所述傳感器例如溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、壓力傳感器。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器被用于向用戶提供力反饋。

在一些實(shí)施方案中，軀干和可選的附加工具并且被緊密地定位和/或聯(lián)接在一起，例如彼此在20mm、或10mm或5mm內(nèi)，潛在的益處是將裝置插入小切口和/或小自然腔道中。

在一些實(shí)施方案中，使用附加工具來保持和/或推動(dòng)用戶組織，例如以保持組織遠(yuǎn)離切割，以向?qū)⒁磺懈畹慕M織提供張力。可選地，用于保持組織的手持工具包括擴(kuò)張部分，其表面可以通過一個(gè)或多個(gè)部分展開和/或充氣和/或滑過其他部分(例如扇形結(jié)構(gòu))而擴(kuò)張。

示例性系統(tǒng)

在一些實(shí)施方案中，包括多個(gè)臂的裝置是外科和/或治療系統(tǒng)的一部分。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)850的簡(jiǎn)化示意性框圖。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括用戶控制852，用戶通過此控制852引導(dǎo)包括多個(gè)臂的裝置800。

在一些實(shí)施方案中，裝置800包括一個(gè)或多個(gè)成像裝置856。

在一些實(shí)施方案中，裝置800包括裝置控制器855，例如馬達(dá)(例如用于控制臂段的移動(dòng))。

可選地，裝置控制的一個(gè)或多個(gè)零部件在裝置外部?？蛇x地，裝置控制的一個(gè)或多個(gè)零部件是手動(dòng)的，例如其中用戶直接控制移動(dòng)(例如通過將裝置插入和/或提取到體內(nèi)，例如通過拉動(dòng)一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件，例如通過旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)段伸展部)。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)850包括一個(gè)或多個(gè)成像裝置858，例如外部成像裝置(例如，超聲波)。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括顯示器854，例如以向用戶顯示信息和/或圖像。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)850包括數(shù)據(jù)庫860，例如用于存儲(chǔ)由成像裝置856、858采集的圖像。

可選地，系統(tǒng)850包括一個(gè)或多個(gè)處理應(yīng)用。在一些實(shí)施方案中，裝置控制是自動(dòng)的，其中處理應(yīng)用例如控制馬達(dá)和/或致動(dòng)器移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，成像裝置856和/或成像裝置858和/或數(shù)據(jù)庫860和/或顯示器854中的一個(gè)或多個(gè)包括處理應(yīng)用。在一些實(shí)施方案中，單個(gè)處理應(yīng)用控制多于一個(gè)系統(tǒng)元件。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶控制852和顯示器854是單個(gè)單元(例如，計(jì)算機(jī)和/或觸摸屏)的一部分。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)850的一個(gè)或多個(gè)部分在不同的位置處。例如，在一些實(shí)施方案中，裝置800在第一位置，并且用戶控制852和顯示器854在第二位置。例如，有助于患者由外科醫(yī)生在不同位置進(jìn)行操作，例如在不同的房間和/或數(shù)公里之外。

示例性外科裝置控制系統(tǒng)

在一些實(shí)施方案中，使用輸入裝置來控制外科裝置(例如，外科系統(tǒng)的移動(dòng))。可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，通過測(cè)量的用戶身體移動(dòng)來控制外科系統(tǒng)。

圖42A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的控制系統(tǒng)4250的簡(jiǎn)化示意性框圖。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)4250包括輸入裝置4200ip，其中輸入裝置4200ip包括一個(gè)或多個(gè)傳感器4210。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)傳感器4210基于輸入裝置的位置產(chǎn)生輸出(例如，傳感器在本文件的其他地方更詳細(xì)地描述)。

可選地，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置4200ip包括一個(gè)或多個(gè)用戶接口4212，例如一個(gè)或多個(gè)按鈕和/或觸摸屏(例如安裝到輸入裝置臂)。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，用戶接口被安裝到輸入裝置的另一部分，例如安裝在外科裝置支撐件上和/或安裝在另一位置(例如病床)上。

可選地，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置4200ip包括例如用于處理和/或存儲(chǔ)由傳感器4210和/或用戶接口產(chǎn)生的信號(hào)的內(nèi)部處理器和/或存儲(chǔ)器(未示出)。

作為輸入裝置4200ip的替代或補(bǔ)充，在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)4250包括用戶移動(dòng)檢測(cè)設(shè)備4256。在一些實(shí)施方案中，設(shè)備4256包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器4758。在示例性實(shí)施方案中，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器4758是一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器4758包括用于從收集的圖像檢測(cè)用戶身體部分位置和/或移動(dòng)的內(nèi)部處理器，并且內(nèi)部處理器將檢測(cè)到的身體部分位置發(fā)送到處理器4716。在一些實(shí)施方案中，傳感器4758將原始圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器4216。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)4250包括處理器4216，其從輸入裝置4200ip(和/或用戶運(yùn)動(dòng)檢測(cè)設(shè)備4256)接收信號(hào)，并且基于接收到的信號(hào)產(chǎn)生控制一個(gè)或多個(gè)外科裝置馬達(dá)4214的控制信號(hào)。

在一些實(shí)施方案中，例如在生成控制信號(hào)時(shí)，對(duì)通過處理器從輸入裝置接收的信號(hào)(例如，如下面“示例性濾波”部分中所描述的)進(jìn)行濾波。

可選地，在一些實(shí)施方案中，處理器4216與顯示器4254通信。例如，在示例性實(shí)施方案中，顯示器例如基于從輸入裝置4200ip和/或外科裝置馬達(dá)4214接收的信號(hào)來顯示輸入裝置和/或外科裝置的圖形表示。

示例性控制方法

在一些實(shí)施方案中，裝置手的移動(dòng)和取向通過用戶手的移動(dòng)和/或輸入裝置的移動(dòng)以及裝置的其他部分的移動(dòng)來控制，通過機(jī)器人來控制，例如通過如本領(lǐng)域已知的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)來控制，其中逆運(yùn)動(dòng)學(xué)涉及在一些身體段在3D空間中的給定運(yùn)動(dòng)的情況下計(jì)算身體段的關(guān)節(jié)角度。

在一些實(shí)施方案中，使用機(jī)器人控制裝置的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的移動(dòng)和/或位置，例如逆運(yùn)動(dòng)學(xué)可選地具有移動(dòng)約束。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)(和/或段)的移動(dòng)由對(duì)應(yīng)的用戶關(guān)節(jié)的測(cè)量的映射移動(dòng)和/或?qū)?yīng)的輸入裝置關(guān)節(jié)的測(cè)量的移動(dòng)來控制，其中一個(gè)或多個(gè)其他關(guān)節(jié)被例如通過機(jī)器人自動(dòng)地控制。用戶控制一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的潛在益處是用戶控制裝置的路徑，從而例如避免障礙物(例如避免對(duì)例如器官的障礙物的損害)。

在一些實(shí)施方案中，裝置臂末端執(zhí)行器(例如手持工具)的移動(dòng)通過對(duì)應(yīng)的用戶身體部分的測(cè)量的映射移動(dòng)和/或?qū)?yīng)的輸入裝置部分(例如，用戶腕關(guān)節(jié)和/或手位置和/或橈骨遠(yuǎn)端)的測(cè)量的映射移動(dòng)來控制，并且一個(gè)或多個(gè)其他關(guān)節(jié)的移動(dòng)被例如通過機(jī)器人自動(dòng)地控制。

在一些實(shí)施方案中，用戶在期望的路徑(例如，身體內(nèi))上(例如在障礙物周圍)對(duì)裝置進(jìn)行導(dǎo)航(例如，由所顯示的圖像輔助)。當(dāng)用戶指定關(guān)節(jié)的路徑和/或移動(dòng)時(shí)，在一些實(shí)施方案中，裝置的運(yùn)動(dòng)比使用機(jī)器人控制的裝置的效率更低(例如，速度更慢，路徑長(zhǎng)度更長(zhǎng))，其中例如，自動(dòng)地計(jì)算和/或優(yōu)化末端執(zhí)行器在期望位置中的位置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置臂的控制是半機(jī)器人化的，其中用戶身體部分的測(cè)量移動(dòng)和/或輸入裝置的測(cè)量移動(dòng)被用作機(jī)器人計(jì)算的起點(diǎn)，其中(例如使用逆運(yùn)動(dòng)學(xué))計(jì)算裝置的位置和/移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，在映射測(cè)量的用戶身體移動(dòng)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)裝置部分的位置在用戶身體位置的30％內(nèi)或20％內(nèi)或10％內(nèi)。

圖42B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的控制裝置臂的方法的流程圖。

在4302處，可選地，初始化(例如匹配)外科裝置和/或用戶臂和/或輸入裝置臂的位置。在一些實(shí)施方案中，在4302處，初始化外科裝置臂位置(例如，段長(zhǎng)軸之間的角度)和用戶臂位置。

在4304處，測(cè)量用戶關(guān)節(jié)移動(dòng)和/或輸入裝置移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，一旦裝置臂和用戶臂(和/或輸入裝置臂)大致在相同位置(例如，在一些實(shí)施方案中，只有在用戶裝置臂位置之間的差異高于公差時(shí)才需要匹配)，那么在4304處，測(cè)量至少一個(gè)用戶臂的位置。

在4306處，處理所測(cè)量的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，處理包括將測(cè)量的輸入對(duì)象移動(dòng)映射到外科裝置關(guān)節(jié)移動(dòng)，例如其中用戶身體移動(dòng)被例如使用用戶解剖結(jié)構(gòu)到關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)的映射來用于控制裝置。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置移動(dòng)到外科裝置移動(dòng)的映射包括將有效輸入裝置段之間的角度映射到有效外科裝置段之間的角度。先前描述的是有效外科裝置段的不同描述，在不同的實(shí)施方案中，在本文件中描述的確定和/或測(cè)量有效外科裝置段的每種方法被用于將輸入裝置移動(dòng)映射到外科裝置移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，輸入對(duì)象裝置部分的映射中點(diǎn)(例如關(guān)節(jié)的中點(diǎn))被用于控制外科裝置(例如，通過將輸入對(duì)象裝置關(guān)節(jié)中點(diǎn)的移動(dòng)映射到外科裝置關(guān)節(jié)中點(diǎn))。

在一些實(shí)施方案中，映射包括對(duì)輸入對(duì)象結(jié)構(gòu)與外科裝置結(jié)構(gòu)之間的差異的校正。

可選地，在一些實(shí)施方案中，處理包括對(duì)測(cè)量的移動(dòng)進(jìn)行過濾(例如，以移除不允許的移動(dòng))。在一些實(shí)施方案中，處理包括根據(jù)控制模式的處理，例如關(guān)于圖48所描述的控制模式(例如，在定時(shí)模式中引入時(shí)間延遲)。

在4308處，根據(jù)處理的期望裝置移動(dòng)來移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)外科裝置臂。

包括輸入裝置的示例性外科系統(tǒng)

在一些實(shí)施方案中，外科系統(tǒng)包括可通過輸入裝置的移動(dòng)來控制的外科裝置。在一些實(shí)施方案中，(例如在腹腔鏡手術(shù)期間)將外科裝置插入患者體內(nèi)。

圖43是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用戶4464使用輸入裝置4400ip來控制外科裝置4400的照片。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括輸入裝置第一臂4404ip和輸入裝置第二臂4406ip。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括少于或多于兩個(gè)臂，例如一個(gè)臂、三個(gè)臂、2至6個(gè)臂。

在一些實(shí)施方案中，每個(gè)輸入裝置臂控制對(duì)應(yīng)的外科裝置臂的移動(dòng)，例如輸入裝置第一臂4404ip控制外科裝置第一臂4404ip，并且輸入裝置第二臂4406ip控制外科裝置第二臂4406。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂被用于控制外科裝置的另一部分，例如插入有外科裝置的成像器。在一些實(shí)施方案中，多于一個(gè)臂被用來控制外科裝置的單個(gè)部分(例如臂)。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置包括第一手術(shù)臂4404和第二手術(shù)臂4406。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括第一輸入裝置臂和第二輸入裝置臂，其中例如第一輸入裝置臂4404ip的移動(dòng)控制第一手術(shù)臂的移動(dòng)并且/或者第二輸入裝置臂的移動(dòng)控制第二手術(shù)臂4406ip的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，用戶例如通過用用戶的手抓住和/或引導(dǎo)輸入裝置的一部分來手動(dòng)地移動(dòng)輸入裝置。在一些實(shí)施方案中，用戶用用戶的手和/或臂引導(dǎo)輸入裝置臂的多于一個(gè)部分。例如，如圖43所示，用戶4464通過用用戶的手4464h抓住和/或引導(dǎo)輸入裝置橈骨4424ip來控制輸入裝置臂橈骨，同時(shí)用用戶的手腕和/或臂4464w引導(dǎo)輸入裝置肱骨4416ip。

在示例性實(shí)施方案中，用戶抓握每只手中的一個(gè)輸入裝置臂的一部分。例如，如圖43所示，用戶通過抓握和/或引導(dǎo)輸入裝置橈骨來移動(dòng)每個(gè)輸入裝置臂4404ip、4406ip。

圖43是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用戶4464使用輸入裝置4400ip來控制外科裝置4400的照片。

在一些實(shí)施方案中，如前所述，外科系統(tǒng)使用測(cè)量的用戶身體移動(dòng)來控制外科裝置。

圖44A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的示出外科系統(tǒng)的使用的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，(例如，通過切口4562)已插入患者4560體內(nèi)的裝置4500的移動(dòng)通過模仿用戶4564的移動(dòng)來控制。

例如，如先前關(guān)于圖42A所述，在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)傳感器被安裝在顯示器上(其中顯示器的示例性功能例如在本文件的其他地方進(jìn)行描述)。

外科系統(tǒng)的部分的示例性定位

圖44B和圖44C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的外科系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，需治療(例如進(jìn)行手術(shù))的患者4760至少部分地由患者支撐表面4780(例如外科手術(shù)臺(tái)和/或病床，術(shù)語患者支撐表面在本文中也可互換地稱為“床”)支撐。在一些實(shí)施方案中，可選地安裝到床4780的外科裝置4700被用于對(duì)患者4760進(jìn)行治療(例如，對(duì)患者4760進(jìn)行手術(shù))。在一些實(shí)施方案中，外科裝置4700的至少一部分例如通過自然腔道(例如陰道)和/或通過切口而插入患者4760體內(nèi)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置4700ip被定位在患者附近，例如安裝在病床上和/或在此專利的1m或50cm或20cm內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，將用戶(例如，外科醫(yī)生)置于患者附近的能力使得用戶能夠在無菌區(qū)內(nèi)，和/或潛在地減少用戶在緊急情況下的響應(yīng)時(shí)間，例如潛在地使得外科醫(yī)生能夠與患者和/或醫(yī)療團(tuán)隊(duì)的其他成員進(jìn)行通信。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置4700ip被附接到病床和/或地板(例如，支撐件5101ip，圖45D中被聯(lián)接到病床和/或地板)。

在一些實(shí)施方案中，例如，如圖44B所示，輸入裝置4700ip被定位成使得外科醫(yī)生被定位在傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)位置，例如在患者軀干附近。

在一些實(shí)施方案中，例如如圖44C所示，輸入裝置4700ip被定位在患者腿部之間(例如，輸入裝置4700ip的尺寸和/或形狀被設(shè)定成使得其配合在患者腿部之間(例如，至少部分張開的)。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置手術(shù)覆蓋區(qū)(例如，由輸入裝置占用的地板空間)為1cm²-1m²、或10cm²-50cm²、或20cm²-50cm²、或更低、或更高、或中間范圍或區(qū)域。

例如，在示例性實(shí)施方案中(例如，如圖44C所示)，患者4760的腿展開，例如其中腿由附接到床4780的鐙形件(未示出)保持。外科裝置4700例如被陰道插入專利4760中，并且輸入裝置4700ip和/或外科醫(yī)生4764位于患者雙腿之間。

在一些實(shí)施方案中，外科系統(tǒng)包括顯示器4764(例如，如參考圖8的顯示器854所描述的)。在一些實(shí)施方案中，顯示器4764被定位和/或成角度以在腹腔鏡手術(shù)中復(fù)制顯示器的位置，例如如圖44B所示。在一些實(shí)施方案中，患者身體形成顯示器，其中例如投射到患者身體上的是圖像(例如來自插入患者體內(nèi)的攝像機(jī)和/或由成像器(例如MRI、CT、超聲等)收集)。

在一些實(shí)施方案中，顯示器4764被定位和/或成角度以復(fù)制開放手術(shù)外科醫(yī)生的治療視點(diǎn)，即使治療是腹腔鏡手術(shù)，例如如圖44C所示。

現(xiàn)在參考圖44A，在一些實(shí)施方案中，此外或可替代地，通過用戶的所測(cè)量的身體移動(dòng)來控制裝置。在一些實(shí)施方案中，為了用戶利用測(cè)量的身體移動(dòng)來控制裝置移動(dòng)，用戶處于可允許的區(qū)域中，例如檢測(cè)用戶身體移動(dòng)的攝像機(jī)的指定視野。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括關(guān)于可允許區(qū)域的指示(例如，地板上的標(biāo)記、標(biāo)記的和/或指定的椅子)。在一些實(shí)施方案中，可允許區(qū)域可由用戶調(diào)節(jié)(例如，在一些實(shí)施方案中，用戶將運(yùn)動(dòng)檢測(cè)設(shè)備移動(dòng)到期望位置)。

使用輸入裝置的示例性控制

在一些實(shí)施方案中，用戶通過移動(dòng)對(duì)象(本文稱為“輸入對(duì)象”或“化身”)來控制裝置。

在一些實(shí)施方案中，通過用戶移動(dòng)裝置的一個(gè)或多個(gè)部分的化身來控制裝置在患者體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)部分的位置和/或移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，化身是裝置的一個(gè)或多個(gè)部分的模型，可選地是微型或放大的?？蛇x地，化身包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，在一些實(shí)施方案中，此傳感器測(cè)量化身的位置和/或移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)來測(cè)量化身的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，化身包括標(biāo)記和/或至少部分以反射材料進(jìn)行涂覆，例如以幫助運(yùn)動(dòng)捕獲。在一些實(shí)施方案中，化身是固定控制臺(tái)的一部分。

在一些實(shí)施方案中，化身是手持的和/或可固定到桌子和/或書桌上。

輸入裝置移動(dòng)到外科裝置移動(dòng)的示例性映射

圖45A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的輸入裝置臂4804ip的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖45A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的外科裝置臂4804的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂4804ip控制外科裝置臂4804。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置結(jié)構(gòu)具有與外科裝置的比率和/或尺寸(可選地縮放)基本相同(本文也稱為“匹配”)的一個(gè)或多個(gè)比率和/或尺寸，以及可選地不與外科裝置的尺寸和/或比率匹配的一個(gè)或多個(gè)其他尺寸和/或比率。

例如，在示例性實(shí)施方案中，輸入裝置和外科裝置的兩個(gè)有效段長(zhǎng)度之間的長(zhǎng)度比例基本上相同，例如具有0-5％、或0-1％、或0-0.5％或者較低或較高或中間范圍或值的比率之間的差值。其中有效段長(zhǎng)度是在其他段的長(zhǎng)軸的交叉點(diǎn)之間和/或在軸交叉點(diǎn)與段的終點(diǎn)之間的段的中心長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度。

例如，參考圖45A：輸入裝置臂4800ip肱骨4812ip的有效長(zhǎng)度是在肱骨長(zhǎng)軸4813ip與支撐件(例如支撐長(zhǎng)軸4803ip)和橈骨長(zhǎng)軸4817ip的交叉點(diǎn)之間測(cè)量的長(zhǎng)度Hip。輸入裝置臂4800ip橈骨4816ip的有效長(zhǎng)度是在橈骨長(zhǎng)軸4817ip與輸入裝置橈骨4816ip的終止點(diǎn)的交點(diǎn)之間測(cè)量的長(zhǎng)度Rip。

潛在地，對(duì)應(yīng)于不包括末端執(zhí)行器的長(zhǎng)度的有效外科裝置橈骨長(zhǎng)度的有效輸入裝置橈骨長(zhǎng)度意味著對(duì)于具有不同末端執(zhí)行器(例如，不同尺寸的末端執(zhí)行器)的外科裝置維持控制的精度。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置與外科裝置之間的一個(gè)或多個(gè)匹配段長(zhǎng)度比率使得例如盡管在裝置之間存在結(jié)構(gòu)差異，但是使用輸入裝置能夠直觀地控制外科裝置。例如，在一些實(shí)施方案中，外科裝置(例如，如本文件其他部分所描述的)包括長(zhǎng)連接部分，而在一些實(shí)施方案中，(例如，如圖43和/或圖45A和/或圖45G所示)輸入裝置臂關(guān)節(jié)包括樞軸。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置與外科裝置之間的有效段長(zhǎng)度比率匹配，但實(shí)際段長(zhǎng)度比率不匹配。例如，在一些實(shí)施方案中，外科裝置包括長(zhǎng)連接部分(例如，如本文件題為“示例性長(zhǎng)關(guān)節(jié)”的部分中所描述的)，并且能夠控制外科裝置的輸入裝置包括短連接部分，例如樞軸連接部(例如，如圖45A所示)。潛在地，優(yōu)點(diǎn)是易于控制輸入裝置(例如輸入裝置段圍繞樞軸自由旋轉(zhuǎn)，例如輸入裝置段不以不想要的自由度從長(zhǎng)關(guān)節(jié)移動(dòng))和/或具有非角度形狀(例如不太可能損壞患者組織)的外科裝置。

在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置段的厚度(例如，圓柱形段的直徑和/或最大段橫截面尺寸的直徑)不同于(例如大于)外科裝置的直徑。增加的輸入裝置段厚度潛在地為傳感器和/或鎖定裝置提供空間(例如，如關(guān)于本文件中的其他地方的圖46A、圖46F所描述的)和/或?yàn)橛脩籼峁┚哂惺孢m和/或容易的尺寸的輸入裝置以用于調(diào)遣。

在示例性實(shí)施方案中，輸入裝置段厚度為20-26cm、或13-18cm、或13-26cm、或更低、或更高或中間范圍或厚度。

在示例性實(shí)施方案中，外科裝置段厚度為6-8cm、或4-8cm、或4-6cm或更低、或更高或中間范圍或厚度。

在示例性實(shí)施方案中，外科裝置段厚度與輸入裝置段厚度之間的比率為1:0.5至1:3、或更低、或更高或中間范圍或比率。

在示例性實(shí)施方案中，外科裝置段長(zhǎng)度與輸入裝置段長(zhǎng)度之間的比率為1:0.5至1:3、或更低、或更高或中間范圍或比率。

外科裝置段之間的角度的示例性控制

在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)輸入裝置段的長(zhǎng)軸之間的測(cè)量角度和/或角度變化被用于控制和/或改變兩個(gè)外科裝置段的對(duì)應(yīng)長(zhǎng)軸之間的角度。

在一些實(shí)施方案中，測(cè)量是兩個(gè)裝置段的長(zhǎng)軸之間的物理角度(例如角度α)。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量是兩個(gè)裝置段的長(zhǎng)軸之間的角度變化。

例如，在一些實(shí)施方案中，外科裝置肱骨4812的長(zhǎng)軸4813與外科裝置支撐件4802的長(zhǎng)軸4803之間的角度α'由輸入裝置肱骨4812ip的長(zhǎng)軸4813ip與輸入裝置支撐件4802ip的長(zhǎng)軸4803ip之間的角度α控制。

例如，在一些實(shí)施方案中，外科裝置橈骨4816的長(zhǎng)軸4817與外科裝置肱骨4812的長(zhǎng)軸4813之間的角度β'由輸入裝置橈骨4816ip的長(zhǎng)軸4817ip與輸入裝置肱骨4812ip的長(zhǎng)軸4813ip之間的角度β控制。

在示例性實(shí)施方案中，使用相鄰輸入裝置段與對(duì)應(yīng)的相鄰?fù)饪蒲b置段之間的角度的一對(duì)一映射來控制外科裝置。

外科裝置段的旋轉(zhuǎn)的示例性控制

圖45C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的輸入裝置臂4804ip的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置段圍繞段的長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)被用于控制對(duì)應(yīng)的外科裝置段的旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，測(cè)量是物理旋轉(zhuǎn)角度。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量是旋轉(zhuǎn)角度的變化。

示例性輸入裝置結(jié)構(gòu)

圖45G是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的輸入裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置臂段(例如，段)，其中相鄰的段通過連接部段(例如關(guān)節(jié))連接。在一些實(shí)施方案中，例如與外科裝置的一些實(shí)施方案不同，一個(gè)或多個(gè)臂連接部段是樞軸關(guān)節(jié)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置臂(例如臂4904ip和/或臂4906ip)包括通過第一連接部段(例如4908、4910)聯(lián)接到第一段(例如4912ip、4914ip)的支撐段(例如4902ip、4902aip)，其中第一段(例如4912ip、4914ip)被通過第二連接部段(例如4920ip、4922ip)聯(lián)接到第二段(例如4916ip、4918ip)，并且第三段(例如4924ip、4926ip)被通過第三連接部段(例如4928ip、4930ip)聯(lián)接到第二段(例如4916ip、4918ip)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)(例如，所有)輸入裝置段可圍繞段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，相鄰段長(zhǎng)軸(屈曲)之間的角度是可調(diào)節(jié)的。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)支撐段4902ip、4904ip被連接到輸入裝置平臺(tái)4960。

在一些實(shí)施方案中，支撐段相對(duì)于平臺(tái)4960的角度是可調(diào)節(jié)的，其中例如在裝置的設(shè)置期間(例如，由用戶調(diào)節(jié)臂)和/或在輸入裝置的使用期間進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入臂支撐部段(例如，支撐部段4920ip)被在孔4982上的可調(diào)節(jié)點(diǎn)處連接到平臺(tái)4960。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入臂支撐部段的角度例如被初始化以平行或垂直于地板。在一些實(shí)施方案中，輸入臂支撐部段的可調(diào)節(jié)角度使得能夠初始化臂位置，其中例如平臺(tái)相對(duì)于地面成角度。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置支撐部段的角度的調(diào)節(jié)被用于改變外科裝置支撐段的角度，例如外科裝置(例如通過端口)進(jìn)入患者體內(nèi)的角度。在一些實(shí)施方案中，使用不同的控制方法來改變(例如，通過端口和/或自然腔道)進(jìn)入患者體內(nèi)的外科裝置的一個(gè)或多個(gè)部分的進(jìn)入角度。在一些實(shí)施方案中，外科裝置的不同部分(例如不同的手臂)被以不同的角度插入患者體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，支撐段是細(xì)長(zhǎng)元件，例如其中連接到手臂支撐段的連接部分和段具有小于支撐結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的50％或者小于支撐結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的20％(例如，其中外科裝置手臂包括與傳統(tǒng)腹腔鏡工具類似的結(jié)構(gòu))的最大長(zhǎng)度。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂4904ip、4906ip之間的間隔可以例如通過將一個(gè)或多個(gè)輸入裝置臂可調(diào)節(jié)地附接到輸入裝置平臺(tái)4960來進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置臂在裝置平臺(tái)上的位置可在一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)尺寸上進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在示例性實(shí)施方案中，平臺(tái)4960包括滑軌4962，并且每個(gè)臂被附接到滑塊4964、4966，滑塊4964、4966使用蝶形螺母4968緊固到滑軌上的位置中。

圖49B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手柄4960、4961的輸入裝置的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置手臂包括手柄。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)輸入裝置手臂包括手柄。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置很小，例如潛在地降低成本和/或有助于期望的定位(靠近患者，例如如關(guān)于圖47A至圖47B所描述的)。例如，在一些實(shí)施方案中，較小的輸入裝置手臂具有5-100cm、或10-50cm、或10-30cm、或更低或更高或中間范圍或尺寸的最大尺寸(例如，當(dāng)被拉直時(shí))。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置被構(gòu)造成使得連接部段樞軸點(diǎn)不在有效段之間的交叉處。例如，參考圖45A，連接部段4820ip樞軸點(diǎn)4820piv不在軸線4813ip與4817ip之間的交叉處。在一些實(shí)施方案中，與段的軸線的交叉點(diǎn)(例如，軸線4813ip與4817ip之間的交叉點(diǎn))相比，樞軸點(diǎn)(例如樞軸點(diǎn))4820piv被設(shè)置成更靠近圍繞樞軸點(diǎn)樞轉(zhuǎn)的段(例如，段4av12ip、4816ip)的縱向中心點(diǎn)。潛在地，其中段之間的樞軸點(diǎn)被設(shè)置成更靠近圍繞樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的段的縱向中心點(diǎn)的輸入裝置結(jié)構(gòu)匹配外科裝置結(jié)構(gòu)，其中段之間的關(guān)節(jié)較長(zhǎng)。在一些實(shí)施方案中，樞軸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)180°和/或大于180°的彎曲。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括一個(gè)臂。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括兩個(gè)臂或多于兩個(gè)臂。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括用于每個(gè)插入的外科裝置臂的臂。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括用于每個(gè)機(jī)械外科裝置臂的臂和用于控制攝像機(jī)(例如，圖10A的攝像機(jī)1078)的附加輸入裝置臂。

包括手柄的示例性輸入裝置

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂包括一個(gè)或多個(gè)手柄。在一些實(shí)施方案中，移動(dòng)輸入裝置臂(例如，為了控制外科裝置的對(duì)應(yīng)部分的移動(dòng))的用戶抓握手柄。

圖45D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手柄5160的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

在一些實(shí)施方案中，用戶用一只手抓握把手5160，例如，在一些實(shí)施方案中，用戶控制兩個(gè)輸入裝置臂，每只手一個(gè)。

在示例性實(shí)施方案中，手柄5160包括具有筒部5162和握持部5164的槍形(例如，手柄5160是腹腔鏡工具手柄，在一些實(shí)施方案中，本領(lǐng)域的其他腹腔鏡工具手柄被用于手柄5160)。其中，例如筒部5162具有與輸入裝置橈骨5116ip的長(zhǎng)軸5117ip平行(例如共線)的筒長(zhǎng)軸5166。

在一些實(shí)施方案中，握持部5164的長(zhǎng)軸5168包括垂直于筒部長(zhǎng)軸5166的部件，例如握持部長(zhǎng)軸5168與筒部長(zhǎng)軸成角度θ為45-135°、或70-110°或約90°、或更低或更高或中間范圍。在一些實(shí)施方案中，筒部長(zhǎng)軸和握持部分長(zhǎng)軸是共面的。

在一些實(shí)施方案中，握持部分5164的尺寸和形狀被設(shè)定成適于由用戶的手舒適地握持，例如具有圓形截面，其中握持部的最大橫截面尺寸為2-8cm。

手柄5160的潛在益處是舒適的用戶控制，同時(shí)維持輸入裝置的幾何形狀與外科裝置之間的直觀關(guān)系(例如，輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)手臂長(zhǎng)度比率與外科裝置的輸入比率基本相同)。手柄5160的另一潛在益處是能夠使輸入裝置較小，同時(shí)維持用戶以期望的方式移動(dòng)輸入裝置的能力(例如，與舒適和/或容易由用戶控制移動(dòng)相比更小)。

圖52A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手柄的輸入裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖52B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的外科裝置臂的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖52A和圖52B示出輸入裝置對(duì)手術(shù)臂的控制，其中輸入裝置長(zhǎng)軸的角度基本上匹配外科裝置的段長(zhǎng)軸。

示例性用戶接口

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)用戶接口，例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括一個(gè)或多個(gè)用戶接口。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置用戶接口被安裝在輸入裝置臂上，例如以使得握持臂的用戶在維持用戶手部位置的同時(shí)使用用戶接口。例如，重新參見圖44，輸入臂4404ip包括按鈕4462，在圖43中，用戶4464在保持輸入裝置臂4404ip的同時(shí)正在使用按鈕4462(用戶的手指處于按壓按鈕4462的位置)。在示例性實(shí)施方案中，按鈕4462被聯(lián)接到彈簧加載的桿，其中按鈕4462的按壓導(dǎo)致聯(lián)接部段旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)傳感器感測(cè)旋轉(zhuǎn)的范圍。

示例性用戶接口包括按鈕、滑動(dòng)按鈕、滾輪、觸敏按鈕和/或LCD顯示器。

在一些實(shí)施方案中，安裝在輸入裝置上的用戶接口控制末端執(zhí)行器，例如打開和/或閉合末端執(zhí)行器(例如，打開和/或閉合具有相對(duì)部分的末端執(zhí)行器，例如剪刀、夾具)。例如，在示例性實(shí)施方案中，來自與按鈕4462相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)傳感器的信號(hào)被用于控制對(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行器。

例如，重新參見圖43，在一些實(shí)施方案中，按鈕4462控制外科裝置末端執(zhí)行器4424的打開和閉合。

在一些實(shí)施方案中，用戶按下按鈕4462以改變末端執(zhí)行器4424配置(從打開到閉合或者從閉合到打開)。在一些實(shí)施方案中，按鈕4462的按下范圍控制末端執(zhí)行器4424的打開范圍。例如，在關(guān)于完全打開的末端執(zhí)行器4424的按鈕4462的完全按下和/或關(guān)于閉合的末端執(zhí)行器4424的按鈕4462的沒有按下和/或關(guān)于末端執(zhí)行器4424的打開程度的按鈕4462的按下程度。在一些實(shí)施方案中，按鈕

在圖45A至圖45B(按鈕4862)、圖45G(按鈕4962、4964)和圖45D(按鈕5166、5164)中示出附加的示例性用戶接口按鈕。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)用戶停止對(duì)按鈕施加壓力(例如，彈簧加載按鈕)時(shí)，用戶接口按鈕返回到原始狀態(tài)?？蛇x地，返回到原始狀態(tài)的按鈕將外科裝置末端執(zhí)行器返回到原始狀態(tài)?？商娲?，在一些實(shí)施方案中，按鈕保持在適當(dāng)位置(例如，按壓和/或半按壓位置)，直到用戶釋放按鈕。

在示例性實(shí)施方案中，按鈕5166的相對(duì)移動(dòng)被用于控制末端執(zhí)行器的致動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，用戶按壓按鈕5166以打開和閉合對(duì)應(yīng)的外科裝置臂末端執(zhí)行器。

在示例性實(shí)施方案中，滾動(dòng)按鈕5165被聯(lián)接到棍，其中旋轉(zhuǎn)傳感器測(cè)量按鈕5165的旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，滾動(dòng)按鈕5165被用于控制末端執(zhí)行器的打開和/或閉合。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)按鈕(例如滾動(dòng)按鈕5165)控制與機(jī)械臂一起插入的攝像機(jī)和/或收集圖像的顯示器。

在一些實(shí)施方案中，對(duì)應(yīng)的外科裝置末端執(zhí)行器圍繞末端執(zhí)行器長(zhǎng)軸和/或圍繞末端執(zhí)行器所聯(lián)接到的段的長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)通過手柄5160圍繞軸線5166的旋轉(zhuǎn)來控制。可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，對(duì)應(yīng)的外科裝置末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)通過按鈕5165的旋轉(zhuǎn)來控制。在一些實(shí)施方案中，手柄5160圍繞軸線5166和按鈕5165的旋轉(zhuǎn)控制對(duì)應(yīng)的外科裝置末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)，例如以使得用戶能夠避免和/或移出不舒服和/或不符合人體工程學(xué)的手柄位置。

在一些實(shí)施方案中，用戶手動(dòng)移動(dòng)輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分以操作末端執(zhí)行器。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括剪刀，并且用戶手動(dòng)地打開和閉合剪刀，從而例如控制外科裝置剪刀的打開和控制。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括聯(lián)接到輸入裝置手臂的遠(yuǎn)端的多個(gè)部分，并且例如，一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)(例如手動(dòng)移動(dòng))控制外科裝置末端執(zhí)行器的對(duì)應(yīng)部分的移動(dòng)。

使用輸入裝置的示例性縮放

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂包括與外科裝置臂尺寸相同或更大的部分。在示例性實(shí)施方案中，輸入裝置的段有效長(zhǎng)度與外科裝置的段有效長(zhǎng)度的比率在5:1與1:1之間、或在3:1與1:1之間、或者更低或更高或中間范圍或比率。潛在地，包括比手術(shù)臂更大的輸入裝置臂的系統(tǒng)有助于用戶對(duì)外科裝置的精細(xì)移動(dòng)控制。

在一些實(shí)施方案中，外科系統(tǒng)包括不同尺寸的輸入裝置臂和/或不同尺寸的外科裝置臂。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶根據(jù)手術(shù)(例如，手術(shù)中的手術(shù)移動(dòng)的尺寸)和/或用戶偏好來選擇輸入裝置臂尺寸。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括不同尺寸的臂，例如臂控制相同尺寸的外科裝置臂。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶(例如，從不同尺寸的輸入裝置臂的套件中)選擇外科裝置臂，并且隨后選擇輸入裝置尺寸。在一些實(shí)施方案中，用戶在治療(例如手術(shù))期間改變輸入裝置，例如當(dāng)需要精細(xì)的手術(shù)移動(dòng)時(shí)將輸入裝置改變成更大的裝置。

在一些實(shí)施方案中，用戶手動(dòng)控制用戶手部在外科裝置上的移動(dòng)的縮放。在一些實(shí)施方案中，用戶可以通過選擇橈骨的一部分來抓握來對(duì)于相同的手部移動(dòng)產(chǎn)生輸入裝置臂橈骨的遠(yuǎn)端(例如，與外科裝置末端執(zhí)行器的位置相關(guān))的更大或更小的移動(dòng)：例如，用戶的手在輸入裝置橈骨的遠(yuǎn)端處和/或附近抓握輸入裝置臂的移動(dòng)(例如，如圖44所示)產(chǎn)生橈骨的遠(yuǎn)端部分的比當(dāng)用戶更近地(更接近橈骨與肱骨之間的連接)握住輸入裝置橈骨時(shí)的相同的手部移動(dòng)更小的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，附接到用戶使用以移動(dòng)輸入裝置的至少一部分(例如，如在前面的部分“包括手柄的示例性輸入裝置”中所描述的手柄)的段的手柄提供用戶移動(dòng)的縮放。例如，在一些實(shí)施方案中，手柄向輸入裝置段的遠(yuǎn)端伸展，這意味著較大的用戶手部移動(dòng)被轉(zhuǎn)化為手柄所附接的段的近端的較小移動(dòng)。

具有可調(diào)節(jié)縮放的示例性輸入裝置

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括可調(diào)節(jié)縮放，其中例如用戶移動(dòng)(例如，用戶手移動(dòng))被縮放不同的量。

手柄滑動(dòng)以改變從手柄到夾具的距離。

圖45E是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手柄5360的輸入裝置臂5304ip的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖45F是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括伸展的手柄5360的輸入裝置臂5304ip的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，手柄5360與段5316ip的間隔增加(例如從圖45E中所示的間隔L到圖45F中所示的間隔L')，這意味著手柄的用戶移動(dòng)轉(zhuǎn)化成段5316ip的較小移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，手柄的可能間隔量從最小值連續(xù)到最大值，并且例如用戶選擇間隔量。可替代地，在一些實(shí)施方案中，手柄間隔的離散量由輸入裝置臂提供。

示例性輸入裝置連接部分

圖54A至圖54B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括不同配置中的輸入裝置段5412ip、5415ip之間的連接5408ip的輸入裝置臂5404ip的一部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

如本文件中別處所述(例如如關(guān)于圖45C、圖45G所描述的)，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置段可圍繞段長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)，例如第二段5412ip在方向D1上圍繞段中心長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)將圖46A中所示的輸入裝置臂5404ip的部分轉(zhuǎn)移到圖46B中所示的配置。

在一些實(shí)施方案中，相鄰輸入裝置臂段之間的一個(gè)或多個(gè)連接包括樞軸連接。在一些實(shí)施方案中，相鄰段相對(duì)于彼此的屈曲是圍繞樞軸連接部進(jìn)行的。例如，圍繞樞軸連接5408ip在方向D2上旋轉(zhuǎn)的第一段5412ip將圖46B中所示的輸入裝置臂5404ip的部分轉(zhuǎn)移到圖46C中所示的配置。

輸入裝置移動(dòng)的示例性測(cè)量

在一些實(shí)施方案中，安裝在輸入裝置上和/或內(nèi)部的傳感器測(cè)量輸入裝置移動(dòng)，并且此測(cè)量的移動(dòng)被用于控制外科裝置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分包括傳感器。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)輸入裝置段包括測(cè)量段的旋轉(zhuǎn)的傳感器。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，其感測(cè)一個(gè)或多個(gè)輸入裝置關(guān)節(jié)的屈曲程度。

重新參見圖46A，在一些實(shí)施方案中，運(yùn)動(dòng)傳感器被安裝在輸入裝置連接部分上。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)傳感器感測(cè)第一段5412ip圍繞樞轉(zhuǎn)軸線5470的旋轉(zhuǎn)，從而(例如傳感器)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于第一段5412ip相對(duì)于段5404ip的屈曲的信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)傳感器感測(cè)第二段5412ip圍繞段長(zhǎng)軸(圖46A中未示出)的旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，連接部分包括兩個(gè)托架，托架連接并與每個(gè)段一起屈曲，托架在樞軸點(diǎn)周圍連接在一起。

在示例性實(shí)施方案中，連接部分5408ip包括聯(lián)接到第一段5412ip的外部托架5472，其圍繞內(nèi)部托架5474樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，第二段5412ip被聯(lián)接到內(nèi)部托架5474并且可在內(nèi)部托架5474內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

在示例性實(shí)施方案中，段5404ip被聯(lián)接到軸齒輪5476，其中軸齒輪5476在內(nèi)部托架5474內(nèi)與段5416ip一起旋轉(zhuǎn)，例如當(dāng)段10av16ip旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸齒輪5476在內(nèi)部托架5474內(nèi)滑動(dòng)。外托架5472包括第一齒輪5478和第二齒輪5479。在一些實(shí)施方案中，第一齒輪5478和第二齒輪5479隨著第二段5412ip相對(duì)于第一段5412ip的屈曲而旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，軸齒輪5476與第一齒輪5478和第二齒輪5479接合，軸齒輪5476圍繞段5404ip長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)致使第一齒輪5478和第二齒輪5479圍繞軸線5470在不同的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，段54121p、5414ip相對(duì)于彼此的屈曲導(dǎo)致第一齒輪5478和第二齒輪5479圍繞軸線5470在相同的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，連接部分5408ip包括兩個(gè)傳感器。例如，在示例性實(shí)施方案中，連接到外托架5472(例如安裝在外托架5472上和/或內(nèi))的第一傳感器5482感測(cè)第一齒輪5478的旋轉(zhuǎn)(例如，旋轉(zhuǎn)方向和/或旋轉(zhuǎn)量)，并且第二傳感器5484感測(cè)第二齒輪5479的旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)傳感器(每個(gè)傳感器感測(cè)第一齒輪5478和第二齒輪5479之一的旋轉(zhuǎn))提供足夠的信息來測(cè)量段相對(duì)于彼此的屈曲5412ip、5416ip(其中兩個(gè)齒輪10av78、5479在相同方向上旋轉(zhuǎn))以及第二段5474圍繞段長(zhǎng)軸的旋轉(zhuǎn)(其中齒輪10av78、5479在不同方向上旋轉(zhuǎn))。

可替代地，在一些實(shí)施方案中，每個(gè)輸入裝置臂段包括感測(cè)段的旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)傳感器和感測(cè)段之間的屈曲的附加傳感器。

在示例性實(shí)施方案中，傳感器5482、5484是磁差分編碼器(例如，轉(zhuǎn)子編碼器)，其中例如傳感器感測(cè)安裝在齒輪上的磁體的位置。其他運(yùn)動(dòng)傳感器(例如光學(xué)編碼器)被設(shè)想和包含在本發(fā)明中。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置的每個(gè)相鄰段對(duì)之間的每個(gè)連接包括如關(guān)于圖46A所描述的連接部分。在一些實(shí)施方案中，來自多于一個(gè)連接部分的傳感器輸出被用于例如在段同時(shí)屈曲和旋轉(zhuǎn)的情況下確定段處的屈曲和/或旋轉(zhuǎn)。

重新參見圖45D，在一些實(shí)施方案中，位置傳感器包括電連接器5164。其中連接器5164例如從位置傳感器(例如，無線地和/或使用導(dǎo)線和/或電纜連接連接器來)發(fā)送信號(hào)。

示例性輸入裝置鎖定機(jī)構(gòu)

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括一個(gè)或多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，用戶鎖定輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分。

例如，在一些實(shí)施方案中，在過程期間，用戶期望一個(gè)或多個(gè)外科裝置部分保持靜止同時(shí)移動(dòng)其他段，用戶將對(duì)應(yīng)的輸入裝置部分鎖定在適當(dāng)位置，并且隨后繼續(xù)使用輸入裝置移動(dòng)外科裝置的其他部分。

例如，在一些實(shí)施方案中，在安全警告時(shí)，用戶手動(dòng)和/或系統(tǒng)自動(dòng)鎖定輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分，從而例如防止外科裝置的進(jìn)一步移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，鎖定到最后位置。在一些實(shí)施方案中，鎖定到歸位位置(例如輸入裝置移動(dòng)到歸位位置，并且隨后鎖定在此位置中)。

例如，在一些實(shí)施方案中，當(dāng)用戶放開和/或松開對(duì)控制輸入裝置的抓取和/或休息時(shí)，輸入裝置的一個(gè)或多個(gè)部分被手動(dòng)和/或自動(dòng)地鎖定在適當(dāng)位置。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括檢測(cè)用戶與輸入裝置(例如壓力傳感器)的接觸的量(例如，接觸面積和/或強(qiáng)度和/或接觸壓力)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。在一些實(shí)施方案中，在檢測(cè)到(例如通過傳感器信號(hào)與閾值的比較，其中閾值例如被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中)失去接觸和/或接觸不足時(shí)，輸入裝置被自動(dòng)鎖定(例如，接收傳感器信號(hào)的處理器生成和/或發(fā)送命令信號(hào)到輸入裝置以便鎖定機(jī)構(gòu))。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)處于鎖定配置時(shí)，單個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)防止段的旋轉(zhuǎn)以及相鄰段之間的屈曲。在一些實(shí)施方案中，鎖定機(jī)構(gòu)位于兩個(gè)段之間的連接處。

在一些實(shí)施方案中，鎖定機(jī)構(gòu)包括防止齒輪5476、5478、5479中的一個(gè)或多個(gè)的旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)元件

圖46D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括處于解鎖配置的鎖定元件的輸入裝置臂連接部分5508ip的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖46E是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括處于鎖定配置的鎖定元件的輸入裝置臂連接部分5508ip的一部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

在示例性實(shí)施方案中，鎖定元件5586鎖定第一齒輪5578和第二齒輪5579，例如以防止齒輪5578、5579旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，鎖定元件5586被連接到外托架5572。

參考圖46E，其中鎖定元件5586處于鎖定配置。在一些實(shí)施方案中，鎖定元件5586包括固定到外托架5572的齒輪，其防止第一齒輪5578和第二齒輪5579旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，固定的第一齒輪5578和第二齒輪5579防止軸齒輪5576(以及在一些實(shí)施方案中，段5516ip)旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，鎖定元件例如通過用戶手動(dòng)推動(dòng)元件而手動(dòng)地在鎖定配置與解鎖配置之間移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，致動(dòng)器(例如自動(dòng)地和/或在接收到用戶輸入時(shí))移動(dòng)鎖定元件5586。

在一些實(shí)施方案中，在每個(gè)連接部分處的單個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)(例如5586)能夠鎖定所有輸入裝置段的旋轉(zhuǎn)和屈曲。潛在的優(yōu)點(diǎn)是減小輸入裝置臂的尺寸和/或復(fù)雜性。

可替代地，在一些實(shí)施方案中，每個(gè)連接部分包括多于一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)，例如用于防止段的旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)和用于防止段的屈曲的另一個(gè)機(jī)構(gòu)。

齒輪鎖定元件的潛在益處是鎖定的高阻抗能力，從而提供安全鎖定。然而，在一些實(shí)施方案中，齒輪鎖定提供離散數(shù)量的鎖定位置。

圖46F是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括鎖定機(jī)構(gòu)的輸入裝置臂連接部分5608ip的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，鎖定機(jī)構(gòu)防止齒輪5676、5678、5679中的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，第一鎖定元件5686被用于防止第一齒輪5678旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，第一鎖定元件6286是圍繞連接到第一齒輪5678的軸(在圖46F中不可見)而緊固的元件，并且當(dāng)例如鎖定元件5686被圍繞軸緊固時(shí)，鎖定元件6286與軸之間的摩擦增加。

在示例性實(shí)施方案中，第一齒輪5678和第二齒輪5679中的每一個(gè)可分別使用第一鎖定元件5686和第二鎖定元件5688而鎖定。鎖定兩個(gè)齒輪的潛在益處是增加鎖定強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中，軸齒輪5676也通過鎖定機(jī)構(gòu)來鎖定。

在示例性實(shí)施方案中，第二鎖定元件5688具有部分地圍繞連接到第二齒輪5679的軸的形狀，并且通過朝向彼此拉動(dòng)鎖定元件端部5690、5692而將第二齒輪鎖定就位，例如通過拉動(dòng)附接到端部5690、5692的線材(未示出)。鎖定元件5688、5690的潛在益處是將關(guān)節(jié)鎖定在任何位置中(例如，連續(xù)鎖定)的能力。然而，在一些實(shí)施方案中，鎖定強(qiáng)度受到鎖定元件(例如5688)與鎖定元件被緊固的部分(例如，軸5691)之間的摩擦力的限制。

通過模仿用戶身體移動(dòng)的示例性控制

在一些實(shí)施方案中，裝置臂的一個(gè)或多個(gè)部分(例如關(guān)節(jié))的移動(dòng)通過用戶臂中的對(duì)應(yīng)部分的測(cè)量移動(dòng)(例如，裝置關(guān)節(jié)移動(dòng)控制對(duì)應(yīng)裝置關(guān)節(jié)的移動(dòng))來控制。在一些實(shí)施方案中，在本文件中用于裝置部分的解剖名稱是當(dāng)用戶移動(dòng)被用于控制裝置時(shí)用戶體內(nèi)的對(duì)應(yīng)部分的名稱。

在一些實(shí)施方案中，裝置臂的段的相對(duì)于彼此的位置(段長(zhǎng)軸之間的角度)由用戶臂的段相對(duì)于彼此的位置來控制(例如裝置臂與用戶臂的位置相匹配)。

在一些實(shí)施方案中，裝置和臂位置(段長(zhǎng)軸之間的角度)在初始化過程中對(duì)準(zhǔn)，并且通過移動(dòng)控制維持位置匹配和/或控制。例如，如果裝置臂和用戶臂在相同位置開始并且用戶移動(dòng)被精確地映射到裝置，那么臂保持在匹配位置。在示例性實(shí)施方案中，裝置的移動(dòng)和裝置段的位置都通過測(cè)量的用戶移動(dòng)來控制。參考圖47B，圖像B1-B4示出裝置臂，其中通過用戶臂(圖像A1-A4)的測(cè)量來控制臂和裝置位置。

圖47A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的示出用戶和裝置臂的移動(dòng)的一系列攝影圖示。

A1示出伸開的用戶臂，并且B1示出模仿在裝置肱骨的長(zhǎng)軸與裝置橈骨的長(zhǎng)軸之間大約180°的此臂取向的裝置臂。為了從A1中的位置移動(dòng)到A2中的位置，用戶在肘部處彎曲他們的手臂(肘部屈曲)。B2示出模擬在肱骨長(zhǎng)軸與橈骨長(zhǎng)軸之間大約90°此臂取向的裝置臂。為了從A2中的位置移動(dòng)到A3中的位置，用戶在(用戶的)向前方向上(內(nèi)旋)旋轉(zhuǎn)他們的肱骨。

B3示出通過將裝置肱骨旋轉(zhuǎn)大約90°來模擬此臂取向的裝置臂。為了從A3中的位置移動(dòng)到A4中的位置，用戶旋轉(zhuǎn)他們的手部，以使得他們的手掌面向用戶的前方(手腕內(nèi)翻)。B3示出通過順時(shí)針旋轉(zhuǎn)橈骨大約90°來模擬此臂取向的裝置臂。

可選地，在一些實(shí)施方案中，例如相對(duì)于裝置臂的裝置攝像機(jī)位置由例如相對(duì)于用戶臂的用戶頭部位置來控制。在一些實(shí)施方案中，裝置攝像機(jī)位置由用戶頭部移動(dòng)來選擇性地控制，例如從而允許用戶轉(zhuǎn)動(dòng)他們的頭部以查看顯示器，而不移動(dòng)裝置攝像機(jī)。在一些實(shí)施方案中，用戶頭部位置的模仿在位置范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，在用于控制攝像機(jī)之前，對(duì)頭部移動(dòng)進(jìn)行過濾(例如，裝置攝像機(jī)不會(huì)模仿快速和/或意外的用戶頭部位置)。

用戶移動(dòng)的示例性測(cè)量

在一些實(shí)施方案中，例如為了使用戶控制裝置，(例如通過重復(fù)地測(cè)量臂部分的位置和/或取向)測(cè)量用戶臂移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)(例如，使用一個(gè)或多個(gè)紅外運(yùn)動(dòng)檢測(cè)攝像機(jī))。圖47A示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的使用運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的裝置臂的控制。在圖47B中，測(cè)量的關(guān)節(jié)位置在圖像A1-A4上示出為白圈。

在一些實(shí)施方案中，捕獲一個(gè)或多個(gè)用戶臂的圖像。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量包括提取關(guān)節(jié)的位置和/或移動(dòng)，例如3D空間中的關(guān)節(jié)的位置和/或移動(dòng)、關(guān)節(jié)相對(duì)于彼此的位置和/或移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)被建模為空間中的點(diǎn)和/或區(qū)域，其例如從圖像中提取。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，測(cè)量一個(gè)或多個(gè)其他臂參數(shù)，例如一個(gè)或多個(gè)段的移動(dòng)、段之間的角度。例如，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段通過空間中的段長(zhǎng)軸線來建模，此線例如從圖像中提取。例如，在一些實(shí)施方案中，測(cè)量(例如從圖像中提取)段之間的角度和/或段之間的角度變化。

在一些實(shí)施方案中，通過在用戶(例如反射標(biāo)記)上放置標(biāo)記(例如，在關(guān)節(jié)處)來幫助用戶臂位置的測(cè)量，如運(yùn)動(dòng)捕獲領(lǐng)域中已知的。在示例性實(shí)施方案中，標(biāo)記是4mm的球形。在示例性實(shí)施方案中，使用kinect^TM運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)。

此外或可替代地，在一些實(shí)施方案中，例如固定到用戶的一個(gè)或多個(gè)傳感器測(cè)量用戶身體位置和/或運(yùn)動(dòng)(例如，位置傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器)。

在一些實(shí)施方案中，用戶持有工具化身(例如剪刀、抓緊器)，并且(例如使用運(yùn)動(dòng)捕獲)測(cè)量工具位置和/或取向和/或移動(dòng)和/或致動(dòng)(例如打開、閉合)的測(cè)量，并且用于控制裝置工具(例如手持工具)。在一些實(shí)施方案中，工具化身的測(cè)量取向被用于測(cè)量用戶手腕旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，工具化身包括反射涂層以輔助運(yùn)動(dòng)捕獲。

示例性用戶運(yùn)動(dòng)控制位置，例如就座或站立

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)用戶處于就座位置時(shí)，用戶利用用戶身體運(yùn)動(dòng)來控制外科裝置。在一些實(shí)施方案中，用戶是站立的。其他示例性位置包括諸如靠在支撐件(例如桌子和/或墻壁)上。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)用戶位置(例如，如果用戶就座或站立)來定制運(yùn)動(dòng)檢測(cè)(例如，由處理器(例如，圖42A的處理器4216)來實(shí)現(xiàn))。

如下面更詳細(xì)描述的，在一些實(shí)施方案中，就座與站立位置之間的過渡被用于改變系統(tǒng)的模式

在一些實(shí)施方案中，對(duì)用戶是否就座或站立的檢測(cè)是基于測(cè)量的脊柱位置之間的測(cè)量的高度差和/或臀部中心到腳之間的測(cè)量距離和/或其他身體部分之間的距離。

測(cè)量的用戶移動(dòng)的示例性映射

在一些實(shí)施方案中，用戶手臂的測(cè)量被映射到用于控制裝置的裝置。在一些實(shí)施方案中，用戶臂部分(例如，段和/或關(guān)節(jié))被映射到對(duì)應(yīng)的裝置部分。在一些實(shí)施方案中，映射是自動(dòng)的，并且部分的移動(dòng)的所提取的測(cè)量被自動(dòng)映射到解剖等效物(例如橈骨到橈骨，肱骨到肱骨)以便進(jìn)行控制。可替代地，在一些實(shí)施方案中，在裝置的使用之前和/或期間，由用戶定義測(cè)量的用戶段到裝置段的映射。例如，在一些實(shí)施方案中，例如當(dāng)肩關(guān)節(jié)靠近脆弱的組織部分時(shí)，用戶通過用戶手部段來設(shè)置對(duì)裝置肩關(guān)節(jié)的控制，例如為了便于控制。

在一些實(shí)施方案中，例如一旦用戶臂部分被映射到裝置臂部分，那么映射用戶部分的測(cè)量移動(dòng)以用于控制裝置部分的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，裝置臂段之間的一個(gè)或多個(gè)比率與人類比率大致相同(例如，橈骨段的長(zhǎng)度比肱骨段的長(zhǎng)度短20％)，并且例如測(cè)量的用戶臂移動(dòng)與裝置臂移動(dòng)之間的映射的一個(gè)或多個(gè)部分是比例。例如，在一些實(shí)施方案中，裝置段長(zhǎng)度近似是人類臂段長(zhǎng)度的縮小版本，并且用戶手臂移動(dòng)例如縮小到用于控制裝置的裝置。

例如，在一些實(shí)施方案中，裝置臂具有為用戶臂長(zhǎng)度(不包括軀干)的十分之一的長(zhǎng)度(不包括軀干)，其中當(dāng)筆直時(shí)長(zhǎng)度被測(cè)量為臂的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度(用戶和裝置)，從肱骨與軀干相交的位置到手持工具的遠(yuǎn)端尖端和/或橈骨。隨后，在一些實(shí)施方案中，如果例如用戶橈骨的遠(yuǎn)端在x方向上移動(dòng)10cm，那么裝置橈骨的遠(yuǎn)端在x方向上對(duì)應(yīng)地移動(dòng)1cm。

在示例性實(shí)施方案中，測(cè)量用戶關(guān)節(jié)的移動(dòng)。通過關(guān)節(jié)測(cè)量來計(jì)算用戶段之間的角度和/或角度變化。在一些實(shí)施方案中，所計(jì)算的角度和/或角度變化被用于控制裝置、段移動(dòng)，例如兩個(gè)用戶臂段之間的角度的10°的增加對(duì)應(yīng)于裝置臂中的對(duì)應(yīng)段之間的角度的10°的增加，由裝置段移動(dòng)的距離被正確地縮放。

在一些實(shí)施方案中，針對(duì)使用不同映射的裝置控制來映射用戶的不同部分的測(cè)量移動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方案中，用于控制裝置末端執(zhí)行器的映射是與用于控制其他裝置部分的映射不同的映射，例如以用于減少一些裝置部分的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，例如當(dāng)不同的人類臂在段之間具有不同的比率時(shí)，裝置(例如在用戶開始使用裝置之前)被校準(zhǔn)到單個(gè)用戶。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)用戶的臂是直的時(shí)，通過測(cè)量用戶臂段的長(zhǎng)度來測(cè)量用戶臂長(zhǎng)度。例如，當(dāng)用戶臂保持筆直時(shí)，(例如，在3D空間中)測(cè)量的關(guān)節(jié)位置提供關(guān)節(jié)之間的段的長(zhǎng)度。在一些實(shí)施方案中，在治療中使用裝置之前，系統(tǒng)在用戶臂(或臂)與裝置臂(或臂)之間執(zhí)行自動(dòng)校準(zhǔn)。

在一些實(shí)施方案中，人類臂和裝置臂具有不同的段比率(例如，裝置是螃蟹狀的，具有比肱骨更長(zhǎng)的橈骨)，并且例如裝置隨著相對(duì)移動(dòng)(如別處所述)而移動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方案中，通過根據(jù)用戶手部的位置和/或移動(dòng)來移動(dòng)裝置末端執(zhí)行器，同時(shí)使用測(cè)量的用戶肘和肩關(guān)節(jié)位置和/或移動(dòng)作為起始點(diǎn)來控制具有不同比率段的裝置，以用于其他裝置關(guān)節(jié)的機(jī)器人控制。

在一些實(shí)施方案中，裝置控制包括多于一種映射模式。在第一模式中，例如對(duì)于粗略定位移動(dòng)，裝置以1:1的映射模擬用戶段角度。在替代模式中，例如對(duì)于精細(xì)工作(例如，一旦裝置被定位那么就進(jìn)行手術(shù))，較大的用戶手勢(shì)被用于控制精細(xì)的裝置移動(dòng)，例如在一些實(shí)施方案中，用戶的肱骨圍繞肩關(guān)節(jié)的20°偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生裝置肱骨的2°的偏轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，用戶通過將臂移動(dòng)到指定位置(例如，扶手)來選擇精細(xì)工作模式。

示例性初始化

在一些實(shí)施方案中，在初始化期間，用戶將用戶臂和/或輸入裝置臂位置(例如如上所定義的臂位置)匹配到外科裝置臂位置(可選地用于兩個(gè)用戶臂和兩個(gè)裝置臂，每個(gè)用戶臂對(duì)應(yīng)于裝置臂)。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶觀看裝置的圖像，并且移動(dòng)他們的臂(和/或輸入裝置臂)以復(fù)制外科裝置臂的取向。在一些實(shí)施方案中，用戶接收例如在顯示器和/或音頻上可視的反饋，以指導(dǎo)用戶臂(和/或輸入裝置臂)與外科裝置臂的匹配。在一些實(shí)施方案中，用戶同時(shí)匹配兩個(gè)臂。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置臂位置與用戶臂位置(和/或輸入裝置臂位置)相匹配。例如，一旦用戶臂(和/或輸入裝置臂)處于期望位置，外科裝置臂(例如自動(dòng)地)移動(dòng)到外科裝置臂關(guān)節(jié)的位置和/或段相對(duì)于彼此的角度和/或裝置臂的取向模擬用戶臂(和/或輸入裝置臂)的位置中。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)對(duì)裝置—用戶臂對(duì)進(jìn)行初始化時(shí)，外科裝置臂的一部分在空間中保持靜止(例如，軀干和/或末端執(zhí)行器)，并且其他部分移動(dòng)以將外科裝置初始化到用戶位置(和/或輸入裝置位置)。在一些實(shí)施方案中，用戶定義靜態(tài)部分。

可選地，例如通過使用機(jī)器人(例如運(yùn)動(dòng)學(xué)和/或運(yùn)動(dòng)約束)自動(dòng)地初始化外科裝置臂。

在一些實(shí)施方案中，例如在將外科裝置插入身體之前，將外科裝置初始化為特定的用戶解剖結(jié)構(gòu)。例如，一個(gè)或多個(gè)段長(zhǎng)度是可調(diào)節(jié)的。例如，在一些實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)段長(zhǎng)度，例如以使得段比率與用戶手臂的段比率相同。例如，在一些實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)段長(zhǎng)度，例如以使得兩個(gè)段長(zhǎng)度的段和/或比率匹配輸入裝置的段和/或比率。

在一些實(shí)施方案中，例如如果在使用期間(例如在治療和/或手術(shù)期間)外科裝置的移動(dòng)的映射不完全準(zhǔn)確，那么在持續(xù)時(shí)間和/或多次移動(dòng)和/或移動(dòng)的距離之后重新初始化外科裝置臂。

在一些實(shí)施方案中，設(shè)置用于測(cè)量用戶取向和/或裝置原點(diǎn)的用戶原點(diǎn)(和/或輸入裝置原點(diǎn))。例如，在一些實(shí)施方案中，空間中的裝置取向與空間中的用戶取向(和/或空間中的輸入裝置取向)相匹配。

在一些實(shí)施方案中，包括手術(shù)臂的系統(tǒng)能夠識(shí)別手臂何時(shí)處于直的和/或初始位置。例如，臂包括傳感器，并且接收傳感器信號(hào)的處理器通過信號(hào)推斷位置，從而在一些實(shí)施方案中識(shí)別臂是否是直的。

在一些實(shí)施方案中，例如在使用外科裝置進(jìn)行治療之前，初始化外科裝置和輸入裝置。在一些實(shí)施方案中，輸入裝置到外科裝置的初始化包括對(duì)準(zhǔn)輸入裝置和外科裝置的結(jié)構(gòu)構(gòu)型(例如，段的長(zhǎng)軸之間的角度)。在一些實(shí)施方案中，例如一旦對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)構(gòu)型(例如，在初始化和/或重新初始化期間)，就設(shè)置傳感器初始點(diǎn)。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置臂被初始化為直線位置，段長(zhǎng)軸是平行(例如共線)的。在一些實(shí)施方案中，外科裝置臂被設(shè)置在直線位置，例如出廠校準(zhǔn)到直線位置。在一些實(shí)施方案中，使用夾具來拉直外科裝置臂。

在一些實(shí)施方案中，例如在使用外科系統(tǒng)(例如，圖42A所示的系統(tǒng)4250)之前，使用夾具來初始化輸入裝置臂。例如，在示例性實(shí)施方案中，使用夾具來拉直輸入裝置臂以匹配直的外科裝置臂。

示例性重新初始化

在一些實(shí)施方案中，外科裝置不包括任何運(yùn)動(dòng)傳感器和/或不提供關(guān)于外科裝置的構(gòu)型(例如，段之間的角度等)的反饋。

在一些實(shí)施方案中，外科裝置臂和輸入裝置臂被重新初始化(例如，匹配長(zhǎng)軸之間的角度)。在一些實(shí)施方案中，在系統(tǒng)錯(cuò)誤的情況下，例如在外科和/或輸入裝置臂中的機(jī)械問題和/或(例如，在馬達(dá)和/或傳感器中的)電問題的情況下，執(zhí)行重新初始化。

在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)外科裝置的構(gòu)型與輸入對(duì)象(例如輸入裝置和/或用戶身體部分)的構(gòu)型之間的差異。

在一些實(shí)施方案中，用戶檢測(cè)差異，例如在視覺上識(shí)別手術(shù)臂的構(gòu)型的差異(例如，如使用用外科裝置插入的圖像和/或顯示器上顯示的手術(shù)臂的模型所觀察到的)。

在一些實(shí)施方案中，外科系統(tǒng)例如基于感測(cè)到的輸入對(duì)象構(gòu)型與外科裝置構(gòu)型的模型(例如，基于外科裝置的馬達(dá)移動(dòng))之間的差異來自動(dòng)檢測(cè)差異。

在一些實(shí)施方案中，一旦檢測(cè)到輸入對(duì)象與外科裝置構(gòu)型之間的差異(例如，超過閾值的差異，例如由圖42A的處理器4216確定)，那么暫停輸入裝置對(duì)外科裝置移動(dòng)的控制，例如通過用戶將“暫停”指令手動(dòng)地輸入用戶接口中和/或(例如，由圖42A的處理器4216發(fā)起)自動(dòng)暫停。

在一些實(shí)施方案中，可選地在用戶被顯示的圖像(例如，外科裝置的實(shí)際和/或建模的圖像)和/或指令所引導(dǎo)的情況下，對(duì)準(zhǔn)是通過用戶手動(dòng)地移動(dòng)輸入對(duì)象(例如，用戶手動(dòng)地移動(dòng)輸入裝置，用戶移動(dòng)用戶的身體)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置的至少一部分例如由輸入裝置上的致動(dòng)器(例如由處理器控制)和/或由單獨(dú)的對(duì)準(zhǔn)裝置自動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置被用于校準(zhǔn)與外科裝置和外科裝置臂的致動(dòng)相關(guān)聯(lián)的處理器。例如，在一些實(shí)施方案中，在外科裝置臂的真實(shí)取向與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的臂的取向(例如從例如致動(dòng)控制信號(hào)導(dǎo)出的臂的取向)之間的錯(cuò)配(例如，由于機(jī)械問題和/或功率損失)時(shí)來執(zhí)行校準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，用戶使用輸入對(duì)象(例如，輸入裝置)將外科裝置臂與存儲(chǔ)的臂構(gòu)型進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

在一些實(shí)施方案中，在輸入裝置和外科裝置重新對(duì)準(zhǔn)之后，恢復(fù)通過輸入裝置的移動(dòng)來控制外科裝置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂的初始化和/或?qū)?zhǔn)用于改變哪個(gè)輸入裝置臂控制哪個(gè)外科裝置臂。例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置包括比手術(shù)臂更少的臂，例如，在一些實(shí)施方案中，使用具有兩個(gè)臂的輸入裝置來控制五個(gè)外科裝置臂。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)用戶改變由輸入裝置臂控制的外科裝置臂時(shí)，在一些實(shí)施方案中，相應(yīng)的臂被對(duì)準(zhǔn)和/或初始化，例如，在一些實(shí)施方案中，輸入裝置臂自動(dòng)移動(dòng)到將要控制的新的外科裝置的位置。

在一些實(shí)施方案中，使用輸入裝置控制多于一個(gè)外科裝置并且/或者通過不同切口插入的機(jī)械臂由輸入裝置控制。例如，在一些實(shí)施方案中，控制經(jīng)陰道插入患者體內(nèi)的機(jī)械臂的移動(dòng)的輸入裝置隨后被用于控制已通過腹部中的切口(例如通過肚臍中的切口)插入同一患者(例如同時(shí)插入)體內(nèi)的機(jī)械臂。

在一些實(shí)施方案中，使用多于一個(gè)輸入裝置(和/或輸入對(duì)象，例如測(cè)量的用戶身體移動(dòng))來控制一個(gè)或多個(gè)外科裝置，例如以使得多于一個(gè)外科醫(yī)生能夠例如同時(shí)、例如順序地對(duì)患者進(jìn)行操作。

可替代地或此外，為了移動(dòng)輸入裝置，在一些實(shí)施方案中，對(duì)準(zhǔn)輸入裝置和外科裝置包括移動(dòng)外科裝置的一個(gè)或多個(gè)部分。

此外或可替代地，在一些實(shí)施方案中，重新初始化(例如，如本部分中所描述的)在外科裝置的一個(gè)或多個(gè)部分與用戶身體的一個(gè)或多個(gè)部分之間進(jìn)行(例如，用戶身體的測(cè)量的移動(dòng)被用來控制外科裝置的部分的移動(dòng))。

示例性過濾

可選地，在一些實(shí)施方案中，在裝置移動(dòng)之前，過濾(例如，以移除不期望的和/或有害的移動(dòng))從用戶移動(dòng)映射的測(cè)量的用戶移動(dòng)和/或期望的裝置移動(dòng)。此外或可替代地，在一些實(shí)施方案中，例如在根據(jù)輸入裝置的移動(dòng)來移動(dòng)裝置之前，對(duì)輸入裝置的測(cè)量的移動(dòng)進(jìn)行過濾。

在一些實(shí)施方案中，對(duì)移動(dòng)進(jìn)行過濾以移除較大移動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方案中，較大移動(dòng)是使裝置離開限定的工作區(qū)域(例如腹部)的移動(dòng)和/或是超過肱骨和橈骨長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的總和的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，移動(dòng)被過濾以移除突然移動(dòng)，例如，測(cè)量的突然移動(dòng)被減慢和/或移除。在一些實(shí)施方案中，移除震動(dòng)(例如快速小的移動(dòng)，例如映射到橈骨長(zhǎng)軸長(zhǎng)度的小于20％、或10％或5％的移動(dòng)，其中移動(dòng)持續(xù)時(shí)間小于0.1s或小于0.05s或小于0.01s)。

在一些實(shí)施方案中，移動(dòng)被過濾以移除到不允許和/或損壞區(qū)域的移動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方案中，防止裝置移動(dòng)到禁止區(qū)域，例如器官。在一些實(shí)施方案中，試圖將裝置移動(dòng)到禁止區(qū)域中的用戶接收到警報(bào)和/或警告，這例如通過顯示器、音頻警告，通過化身的力反饋，通過聯(lián)接到用戶的裝置(例如，輸入裝置提供反饋)的反饋(例如，振動(dòng)和/或視覺反饋(例如照明和/或閃光))來實(shí)現(xiàn)。

在一些實(shí)施方案中，例如在利用裝置開始治療(例如手術(shù))之前，(例如，由用戶)標(biāo)記出禁止區(qū)域。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶描繪禁止區(qū)域，例如通過指示外科裝置移動(dòng)以限定允許區(qū)域的邊緣并且(例如在存儲(chǔ)器中)保存所允許區(qū)域的指示。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶移動(dòng)(例如使用輸入裝置和/或測(cè)量的用戶移動(dòng))外科裝置通過邊界(和/或到個(gè)體邊界點(diǎn))，其中邊界線和/或點(diǎn)被保存。

在一些實(shí)施方案中，在收集的圖像中識(shí)別和/或標(biāo)記禁止區(qū)域，例如由插入(例如，使用外科裝置)患者體內(nèi)的成像器(例如攝像機(jī))收集的圖像和/或由額外的成像器(例如CT、MRI、超聲等)收集的圖像。在一些實(shí)施方案中，從治療之前的圖像中識(shí)別的禁止區(qū)域被映射到在治療期間收集的圖像，以生成用于過濾的禁止區(qū)域。

例如，在示例性實(shí)施方案中，用戶摔倒，過濾用戶臂移動(dòng)以移除摔倒，并且外科裝置暫停移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，例如由用戶指定和/或來自例如CT、MRI的成像的解剖圖包括禁止區(qū)域。在一些實(shí)施方案中，如果用戶試圖將外科裝置移動(dòng)到禁止區(qū)域和/或?qū)⑼饪蒲b置移動(dòng)到禁止區(qū)域附近，那么就發(fā)起警報(bào)，例如音頻警報(bào)、顯示警報(bào)。

示例性系統(tǒng)模式

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)(例如圖42A的系統(tǒng)4250和/或圖8的系統(tǒng)850和/或圖45的系統(tǒng)4550)包括多種操作模式(本文也稱為“狀態(tài)”)。

圖48是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的示例性系統(tǒng)模式的簡(jiǎn)化示意圖。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括裝置移動(dòng)控制模式6302，其中輸入對(duì)象(例如輸入裝置和/或測(cè)量的用戶身體移動(dòng))的移動(dòng)控制外科裝置的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，(例如，如下面更詳細(xì)描述的)存在多于一種裝置移動(dòng)狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)同時(shí)處于多于一種模式(例如，系統(tǒng)當(dāng)前處于多于一個(gè)外科裝置移動(dòng)控制模式)，例如在一些實(shí)施方案中，精細(xì)運(yùn)動(dòng)模式和相對(duì)運(yùn)動(dòng)模式同時(shí)運(yùn)行。

示例性外科裝置移動(dòng)控制模式6302在下面更詳細(xì)地描述，并且包括例如縮放模式6304、其中外科裝置的一個(gè)或多個(gè)部分被充電的電外科模式6306、相對(duì)控制模式6308、定時(shí)模式同步控制模式6310、禁止區(qū)域/模式6312、其中在被用于控制外科裝置的移動(dòng)之前映射和/或過濾輸入對(duì)象移動(dòng)的映射模式6318。

在一些實(shí)施方案中，模式由用戶使用一個(gè)或多個(gè)用戶接口來選擇。在一些實(shí)施方案中，模式由用戶使用手勢(shì)來選擇(例如，如下面更詳細(xì)描述的)。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括暫停模式6320，其中暫停對(duì)外科裝置的移動(dòng)的控制。在一些實(shí)施方案中，在選擇另一模式之前進(jìn)入暫停模式6304，例如在一些實(shí)施方案中，在外科裝置移動(dòng)控制模式6302之間轉(zhuǎn)換和/或選擇和/或取消選擇之前進(jìn)入暫停模式。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)恢復(fù)模式6322(例如，如下面更詳細(xì)描述的)。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)模式，其中例如系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部分被校準(zhǔn)和/或初始化。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)控制模式，其中6330(例如與外科裝置臂一起插入的攝像機(jī))被控制。在一些實(shí)施方案中，利用一個(gè)或多個(gè)外科裝置移動(dòng)控制模式6302來控制攝像機(jī)，例如利用相對(duì)控制模式和/或定時(shí)模式、禁止區(qū)域模式等來控制的攝像機(jī)位置。在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)控制模式6330包括成像模式，例如放大。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括用于不同用戶姿勢(shì)(例如用戶就座或站立)的模式?？蛇x地，在一些實(shí)施方案中，手勢(shì)控制在不同的用戶姿勢(shì)中是不同的。

示例性外科裝置運(yùn)動(dòng)控制模式

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括用戶運(yùn)動(dòng)控制模式，其中用戶通過用戶身體的運(yùn)動(dòng)來控制外科裝置的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括輸入裝置控制模式，其中用戶通過移動(dòng)輸入裝置來控制外科裝置的移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括組合的用戶運(yùn)動(dòng)控制和輸入裝置控制模式，其中例如外科裝置的一個(gè)或多個(gè)部分的移動(dòng)由輸入裝置的移動(dòng)來控制，并且外科裝置的一個(gè)或多個(gè)部分由測(cè)量的用戶身體移動(dòng)來控制。

示例性暫停模式

在一些實(shí)施方案中，存在其中模擬暫停和/或調(diào)節(jié)用戶移動(dòng)的裝置的各種情況。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括暫停狀態(tài)，其中例如用戶身體移動(dòng)和/或輸入裝置的移動(dòng)不影響外科裝置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，用戶選擇性地暫停模擬用戶移動(dòng)的外科裝置和/或通過輸入裝置(例如通過用戶接口)的移動(dòng)控制。例如，如果用戶想要休息(例如由于肌肉疲勞)和/或想要改變到更舒適的位置，那么用戶通過輸入裝置暫停模擬用戶移動(dòng)和/或移動(dòng)控制。在一些實(shí)施方案中，用戶暫停裝置以便例如在之前轉(zhuǎn)換到不同模式。

在一些實(shí)施方案中，用戶選擇性地暫停一個(gè)或多個(gè)臂，并且隨后使用用戶臂移動(dòng)(和/或通過輸入裝置的移動(dòng)控制)來選擇性地恢復(fù)對(duì)一個(gè)或多個(gè)臂的控制。在一些實(shí)施方案中，用戶使用臂的暫停和選擇來控制多于兩個(gè)臂。例如，用戶控制兩個(gè)臂的移動(dòng)(例如，使用用戶臂移動(dòng))，暫停一個(gè)或兩個(gè)臂，并且隨后選擇兩個(gè)臂，兩個(gè)臂中的一個(gè)或多個(gè)可選地不同于初始兩個(gè)臂，以恢復(fù)移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，用戶暫停裝置的一部分，例如為了使用裝置的移動(dòng)自由度，此移動(dòng)自由度大于人類的移動(dòng)自由度(和/或使用大于正在使用的輸入裝置的移動(dòng)自由度的裝置移動(dòng)自由度)。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶旋轉(zhuǎn)用戶段，直到用戶無法再旋轉(zhuǎn)段。隨后，用戶暫停裝置，重新定位段，以使得用戶可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)段，例如轉(zhuǎn)過段。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶暫停模擬用戶手部運(yùn)動(dòng)以使裝置手部旋轉(zhuǎn)通過比用戶手部可能更多的角度，例如使用手作為鉆頭和/或螺絲刀。

在一些實(shí)施方案中，用戶暫停與用戶輸入裝置的控制，以便(例如，使用不同的縮放輸入裝置，例如使用具有不同數(shù)量的手臂的輸入裝置，例如在插入和/或移除裝置工具和/或臂時(shí))切換輸入裝置。

在一些實(shí)施方案中，用戶暫停對(duì)一個(gè)或多個(gè)手臂的模擬，例如以便在控制方法之間切換(例如，如下所述)。

可選地，在恢復(fù)模擬之后，裝置和/或用戶臂被初始化，例如，如前所述。

示例性恢復(fù)模式

在一些實(shí)施方案中，在外科裝置暫停之后，存在不同類型的恢復(fù)模式，其中恢復(fù)外科裝置的移動(dòng)控制。

例如，在一些實(shí)施方案中，在進(jìn)入暫停模式時(shí)(和/或在離開暫停模式時(shí)恢復(fù)控制時(shí))，外科裝置臂和/或輸入裝置臂移動(dòng)到歸位位置(例如伸直)；系統(tǒng)處于歸位模式。

例如，在一些實(shí)施方案中，為了系統(tǒng)移出暫停模式，用戶身體部分和/或輸入裝置部分被與外科裝置手臂對(duì)準(zhǔn)。

例如，在一些實(shí)施方案中，在進(jìn)入暫停模式之后，利用相對(duì)控制(例如，如在下面的“示例性相對(duì)移動(dòng)模式”部分中所描述的)來恢復(fù)控制?？蛇x地，為了在暫停模式之后進(jìn)入相對(duì)控制模式，例如利用用戶接口和/或利用用戶手勢(shì)選擇相對(duì)移動(dòng)模式。

示例性縮放模式

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)具有不同的模式，由此相同大小的用戶移動(dòng)(測(cè)量的用戶身體移動(dòng)和/或輸入裝置的用戶移動(dòng))導(dǎo)致不同大小的外科裝置移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，用戶在不同的縮放模式(其中用戶移動(dòng)被縮放不同的量)之間轉(zhuǎn)換。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶使用第一縮放模式執(zhí)行大的初始手術(shù)移動(dòng)(例如切口)，并且隨后轉(zhuǎn)換成精細(xì)工作模式，其中當(dāng)由外科裝置執(zhí)行時(shí)用戶移動(dòng)按比例縮放，以便例如進(jìn)行縫合。

示例性定時(shí)、延遲、模式

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括用于導(dǎo)致外科裝置的對(duì)應(yīng)移動(dòng)的控制移動(dòng)(例如，用戶裝置主體部分的測(cè)量移動(dòng)和/或輸入裝置的用戶移動(dòng))的定時(shí)的不同模式。

在一些實(shí)施方案中，裝置(例如裝置臂)的移動(dòng)基本上與用戶臂和/或輸入裝置臂的移動(dòng)同時(shí)(例如，延遲小于2秒、或小于1秒、或小于0.5秒、或小于0.1秒)。

可替代地，在一些實(shí)施方案中，裝置(例如裝置臂)的移動(dòng)被延遲，例如用戶進(jìn)行移動(dòng)，隨后可選地授權(quán)移動(dòng)以用于控制裝置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，裝置根據(jù)用戶關(guān)節(jié)的測(cè)量以與用戶移動(dòng)相同的速度來進(jìn)行移動(dòng)?？商娲?，在一些實(shí)施方案中，裝置以不同的速度(例如較慢地)移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，用戶(例如，通過用戶接口和/或利用用戶身體手勢(shì))選擇延遲量和/或速度變化。

在一些實(shí)施方案中，用戶執(zhí)行控制移動(dòng)(例如通過移動(dòng)輸入裝置和/或用戶身體移動(dòng))以控制外科裝置的移動(dòng)，但是在時(shí)間延遲后用戶控制移動(dòng)被存儲(chǔ)并用于控制外科裝置移動(dòng)。

例如，在示例性實(shí)施方案中，用戶記錄用戶控制移動(dòng)(例如，在存儲(chǔ)器中，例如其中存儲(chǔ)器可由圖42A的處理器4216訪問)。在記錄之后，在一些實(shí)施方案中，用戶(或不同的用戶)使用預(yù)先記錄的移動(dòng)來開始對(duì)外科裝置的控制。

在一些實(shí)施方案中，用戶通過從預(yù)編程的移動(dòng)和/或移動(dòng)順序的列表中進(jìn)行選擇來控制外科裝置的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，記錄控制移動(dòng)的順序的用戶(例如，通過用戶接口)選擇順序內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)斷點(diǎn)。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)由外科裝置執(zhí)行包括一個(gè)或多個(gè)斷點(diǎn)的控制移動(dòng)順序時(shí)，外科裝置在每個(gè)斷點(diǎn)處暫停(例如，持續(xù)一段時(shí)間和/或直到從用戶接收到“恢復(fù)移動(dòng)”命令)。

在一些實(shí)施方案中，向控制外科裝置的用戶(例如，使用輸入裝置和/或利用用戶身體移動(dòng))顯示所記錄的移動(dòng)和/或移動(dòng)順序的表示，以用于例如幫助和/或指示用戶如何執(zhí)行程序。在一些實(shí)施方案中，顯示用戶移動(dòng)與記錄的移動(dòng)的偏差的表示。

示例性相對(duì)移動(dòng)模式

可選地，用戶身體的一個(gè)或多個(gè)部分和/或輸入裝置的一部分的測(cè)量移動(dòng)控制外科裝置的一部分，而外科裝置的此部分不具有與測(cè)量部分相同的位置，其中外科裝置位置是段相對(duì)于彼此的取向。

例如，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段的相對(duì)移動(dòng)由用戶移動(dòng)來控制(例如，裝置臂的一個(gè)或多個(gè)部分未被初始化為用戶臂位置)。例如，裝置臂的一部分彎曲(例如，裝置橈骨與裝置肱骨之間的角度小于180°)，并且用戶臂是直的(用戶橈骨與用戶肱骨之間的角度是180°)，但是用戶橈骨相對(duì)于用戶肱骨的彎曲導(dǎo)致裝置橈骨相對(duì)于裝置肱骨的移動(dòng)(例如在一些實(shí)施方案中)相同的度數(shù)。

例如，在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置臂伸出(例如，以在體內(nèi)接近目標(biāo))，例如在肱骨與支撐部段之間具有90°或更大的角度，并且(例如，為用戶提供舒適的工作臂位置)，對(duì)應(yīng)的用戶肱骨段被(例如在用戶側(cè))保持向下，例如在肱骨與支撐部段之間具有小于70°的角度。用戶手和/或橈骨和/或手腕的相對(duì)運(yùn)動(dòng)隨后分別控制裝置手、橈骨和手腕的移動(dòng)。

示例性同時(shí)移動(dòng)模式

在一些實(shí)施方案中，用戶關(guān)節(jié)的測(cè)量同時(shí)具有多于一個(gè)手臂(例如，用戶臂、臂和腿、兩個(gè)臂和一個(gè)或多個(gè)腿)。在一些實(shí)施方案中，多于一個(gè)輸入裝置手臂的移動(dòng)的測(cè)量是同時(shí)的。

可選地，隨后例如根據(jù)測(cè)量同時(shí)移動(dòng)外科裝置臂。潛在的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)或更多個(gè)裝置臂一起工作的能力，例如，將一部分組織抓緊在一起，例如將對(duì)象從一個(gè)手持工具傳遞到另一個(gè)手持工具等。

在一些實(shí)施方案中，同時(shí)測(cè)量用戶手臂的移動(dòng)和用戶手和/或工具化身的移動(dòng)?？蛇x地，移動(dòng)外科裝置臂并且同時(shí)致動(dòng)(例如打開、閉合)裝置手持工具。對(duì)工具的位置和/或取向的用戶控制以及同時(shí)使用工具的潛在益處例如類似于傳統(tǒng)手術(shù)。

移動(dòng)模式的自由的示例性限制

在一些實(shí)施方案中，在受限的移動(dòng)模式自由中，輸入裝置和/或外科裝置的移動(dòng)受到限制，其中例如一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)在方向和/或量上受到限制，并且/或者一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的屈曲受到限制。在一些實(shí)施方案中，用戶指定一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)的移動(dòng)自由的限制。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括人類自由的移動(dòng)模式，其中外科裝置和/或輸入裝置的一部分的移動(dòng)自由被限制為對(duì)應(yīng)的身體部分的移動(dòng)自由(例如外科裝置臂和/或輸入裝置裝置臂被限于人類臂的映射的移動(dòng)自由)。

通常，人類(例如臂的)自由移動(dòng)包括對(duì)段的旋轉(zhuǎn)和屈曲角度的限制?？蛇x地，在一些實(shí)施方案中，裝置例如在一個(gè)或多個(gè)控制模式期間被限制于人類自由的移動(dòng)。

模式之間的轉(zhuǎn)換和/或模式選擇的示例性控制

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)在通過用戶接口(例如，按鈕和/或觸摸屏和/或計(jì)算機(jī)終端和/或語音識(shí)別單元等)選擇的模式和/或模式之間轉(zhuǎn)換。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，用戶通過執(zhí)行由系統(tǒng)識(shí)別的手勢(shì)來選擇模式和/或從一種模式轉(zhuǎn)換成另一種模式。

在一些實(shí)施方案中，手勢(shì)是單個(gè)用戶移動(dòng)，例如用戶舉起用戶腿部，例如用戶(例如，在就座和站立之間)轉(zhuǎn)換位置。在一些實(shí)施方案中，手勢(shì)利用一個(gè)用戶身體部分(例如手臂—例如抬起用戶腿部)。在一些實(shí)施方案中，手勢(shì)涉及多于一個(gè)身體部分的移動(dòng)和/或定位，例如作為用戶跨用戶腿部的示例性手勢(shì)。

在一些實(shí)施方案中，手勢(shì)涉及多于一個(gè)順序移動(dòng)，例如，用戶抬起用戶腿部并且隨后再次降低腿部。另一示例性順序手勢(shì)包括：抬起一只或兩只手臂，以使得肱骨相對(duì)于地面呈大約45°的角度，并且隨后將抬起的手臂向下降低到臀部(與同一肱骨呈90°的角度)。此手勢(shì)例如用于啟動(dòng)和/或恢復(fù)腹腔鏡臂的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，用戶通過將一個(gè)或多個(gè)身體部分移動(dòng)到指定位置和/或移動(dòng)到指定對(duì)象來改變模式(例如，啟動(dòng)暫停模式)。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶通過將用戶臂擱置在扶手(例如指定的扶手)上來暫停對(duì)裝置臂的控制。

移動(dòng)控制的示例性啟動(dòng)，成為操作者

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)為每個(gè)用戶存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)識(shí)符(例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，例如其中存儲(chǔ)器可由處理器(例如，圖42A的處理器4216)訪問)。在一些實(shí)施方案中，用戶標(biāo)識(shí)符包括用戶身體尺寸(例如，通過相對(duì)關(guān)節(jié)位置構(gòu)建的骨架)。在一些實(shí)施方案中，只有具有存儲(chǔ)的和/或允許的骨架的用戶能夠操作此裝置。例如，在一些實(shí)施方案中，用戶進(jìn)入系統(tǒng)攝像機(jī)的視野并且/或者執(zhí)行初始手勢(shì)(例如，啟動(dòng)手勢(shì))，并且系統(tǒng)在允許用戶控制外科裝置之前檢查檢測(cè)到的身體部分的位置是否匹配所存儲(chǔ)的骨架。

在一些實(shí)施方案中，執(zhí)行啟動(dòng)手勢(shì)的用戶變?yōu)椴僮髡摺?/p>

在一些實(shí)施方案中，用戶在檢測(cè)到用戶就座時(shí)變?yōu)椴僮髡?，例如在控制椅上?或就座在控制區(qū)中。

示例性確定手勢(shì)

在一些實(shí)施方案中，在系統(tǒng)的用戶使用中的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處，例如在用戶開始使用系統(tǒng)時(shí)，在用戶改變位置(例如從就座到站立)時(shí)，測(cè)量并且(在一些實(shí)施方案中)記錄一個(gè)或多個(gè)身體部分的一個(gè)或多個(gè)位置。

在一些實(shí)施方案中，手勢(shì)識(shí)別使用記錄的用戶身體部分位置(和/或存儲(chǔ)的身體部分的平均位置)。例如，在示例性實(shí)施方案中，當(dāng)用戶坐下時(shí)，測(cè)量和/或(例如在存儲(chǔ)器中)記錄一個(gè)或多個(gè)用戶腳的高度。在一些實(shí)施方案中，記錄的腳高度被用于確定測(cè)量的腳高度和/或腳高度的變化是否涉及操作者是否已執(zhí)行“抬起腳”手勢(shì)。在運(yùn)動(dòng)控制模式中，例如當(dāng)使用腿和/或腳來控制外科裝置(例如裝置手臂)的一部分的運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用預(yù)先記錄的就座腳位置來確定用戶的腳是否已移動(dòng)和/或被用于量化用戶的腳的移動(dòng)量。

外科裝置手持工具的示例性控制

例如，如上所述(例如，在標(biāo)題為“示例性用戶接口”的部分中)，用戶使用用戶接口來控制手持工具(本文中也稱為末端執(zhí)行器)。

在一些實(shí)施方案中，用戶通過移動(dòng)輸入裝置的一部分來控制手持工具，其中此部分對(duì)應(yīng)于手持工具的部分。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)手持工具(本文中也稱為“末端執(zhí)行器”)由用戶手的測(cè)量移動(dòng)來控制。在一些實(shí)施方案中，手持工具的致動(dòng)(例如打開和閉合)由用戶的手指和/或拇指的相對(duì)位置來控制。在一些實(shí)施方案中，工具的閉合是當(dāng)工具的兩個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)和/或表面靠近在一起時(shí)(例如，剪刀刀片的平坦表面滑動(dòng)接觸和/或接近)。在一些實(shí)施方案中，工具的打開是當(dāng)工具的兩個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)和/或表面移動(dòng)得更遠(yuǎn)時(shí)。

在一些實(shí)施方案中，用戶控制手持工具的位置和/或移動(dòng)(例如通過使用用戶臂移動(dòng)來定位橈骨的遠(yuǎn)端，例如如上所述)，并且同時(shí)致動(dòng)手持工具(例如控制手持工具的打開和閉合)。

在示例性實(shí)施方案中，當(dāng)用戶拇指和手指的遠(yuǎn)端放在一起時(shí)手持工具閉合并且/或者當(dāng)用戶拇指和手指的遠(yuǎn)端移動(dòng)分開時(shí)手持工具打開。

圖49A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的打開的用戶手的簡(jiǎn)化示意圖。圖49B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手持工具的裝置臂的一部分的簡(jiǎn)化示意圖，其中手持工具處于打開位置。

圖49C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的閉合的用戶手的簡(jiǎn)化示意圖。圖49D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括手持工具的裝置臂的一部分的簡(jiǎn)化示意圖，其中手持工具處于閉合位置。在一些實(shí)施方案中，裝置手持工具從圖64B所示的打開位置到圖49D所示的位置的轉(zhuǎn)換通過用戶的手從圖49A所示的位置移動(dòng)到圖49B所示的用戶手位置來實(shí)現(xiàn)。

在一些實(shí)施方案中，通過檢測(cè)用戶拇指和/或一個(gè)或多個(gè)手指的遠(yuǎn)端的相對(duì)位置來測(cè)量用戶手的旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，圍繞手長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)的裝置手旋轉(zhuǎn)由測(cè)量的映射的用戶手旋轉(zhuǎn)來控制。

在一些實(shí)施方案中，用戶執(zhí)行“快捷”運(yùn)動(dòng)以啟動(dòng)裝置臂和/或手移動(dòng)(例如手勢(shì))的移動(dòng)或順序，例如連接縫線結(jié)的移動(dòng)，用于旋擰和/或鉆孔的重復(fù)旋轉(zhuǎn)。

圖49E是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的使用測(cè)量的用戶手的位置的裝置手的示例性控制的一系列攝影圖示。在一些實(shí)施方案中，使用運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)捕獲用戶指尖和拇指的位置和/或移動(dòng)，其中捕獲的位置在圖像A上示出為白色圓圈。

在一些實(shí)施方案中，由用戶持有的工具化身的映射的測(cè)量取向和/或移動(dòng)控制裝置手持工具的取向和/或移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，工具化身是用戶手持工具的微型模型。在一些實(shí)施方案中，工具化身包括用戶利用抓握化身的手來操縱的部分，以致動(dòng)工具化身：例如，在一些實(shí)施方案中，剪刀手持工具由持有一把剪刀的用戶來控制。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶握住一把剪刀，此剪刀的運(yùn)動(dòng)和/或其打開和閉合由裝置剪刀手持工具(例如使用剪刀的一個(gè)或多個(gè)零部件的運(yùn)動(dòng)捕獲)來模仿。在一些實(shí)施方案中，手持工具化身包括標(biāo)記和/或至少部分以反射材料進(jìn)行涂覆，例如以幫助運(yùn)動(dòng)捕獲。

在一些實(shí)施方案中，手持工具化身是如上所述的裝置化身的一部分。

可選地，在一些實(shí)施方案中，化身向用戶提供組織的力反饋。例如，剪刀化身抵抗對(duì)應(yīng)于由裝置手持工具剪刀切割的組織的阻力的打開和閉合。例如，執(zhí)行電外科手術(shù)的剪刀或夾具。

在一些實(shí)施方案中，工具化身向用戶提供力反饋，例如提供關(guān)于裝置工具條件的用戶信息。例如，此裝置包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器，來自其的數(shù)據(jù)被用于例如通過一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器向用戶提供反饋。例如，在示例性實(shí)施方案中，剪刀化身提供對(duì)用戶打開和閉合剪刀的阻力，從而反映出正在切割對(duì)應(yīng)于裝置剪刀手持工具的組織的阻力。

示例性成像和顯示

包括成像裝置的示例性裝置

可選地，在一些實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)或多個(gè)成像裝置(例如，攝像機(jī)、內(nèi)窺鏡、超聲波等)，其被可選地與包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手臂的裝置一起插入患者體內(nèi)。在示例性實(shí)施方案中，成像裝置是攝像機(jī)。

在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)相對(duì)于裝置手臂的定位大約是人頭部到對(duì)應(yīng)的人體臂的平均定位。

例如，在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)與機(jī)械臂的一個(gè)或多個(gè)部分的距離之間的比率大約與裝置的一個(gè)或多個(gè)部分與等同的人體部分的比率相同。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)人類眼睛來自人類臂和/或手時(shí)，攝像機(jī)相對(duì)于裝置臂和/或手被定位在相同的位置處，例如攝像機(jī)位于肩關(guān)節(jié)上方的肱骨的對(duì)應(yīng)(例如，縮放的)長(zhǎng)度處。

在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)被定位成使得圖像具有如對(duì)應(yīng)的用戶身體部分的人眼所具有的裝置部分的視場(chǎng)(FOV)和/或角度。潛在的好處是攝像機(jī)提供使用用戶身體移動(dòng)來幫助用戶控制的裝置的直觀視圖。

圖9A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂904、906和攝像機(jī)978的裝置900的簡(jiǎn)化示意圖。圖9B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)臂904、906和攝像機(jī)978的裝置900的簡(jiǎn)化示意圖。

在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)978相對(duì)于臂的位置是可調(diào)節(jié)的。例如，如圖9B所示，在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)978例如移動(dòng)靠近手持工具924、926，例如為近距離工作提供細(xì)節(jié)圖像。這種移動(dòng)類似于用于近距離工作的自然的人類定位，其中手和頭通?？拷谝黄鹩糜诰?xì)工作。

可選地，用戶控制攝像機(jī)的位置。在一些實(shí)施方案中，用戶頭部和/或頸部位置和/或移動(dòng)被測(cè)量并且被用于控制攝像機(jī)。

在一些實(shí)施方案中，成像裝置(例如攝像機(jī))例如利用一個(gè)或多個(gè)裝置關(guān)節(jié)而彎曲。圖9C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括在裝置肩關(guān)節(jié)處彎曲的多個(gè)臂904、906和攝像機(jī)978的裝置900的簡(jiǎn)化示意圖。

圖9D是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括在裝置肩關(guān)節(jié)處彎曲的多個(gè)臂904、906和攝像機(jī)978的裝置900的簡(jiǎn)化示意圖。如圖9D所示，在一些實(shí)施方案中，彎曲的成像裝置例如相對(duì)于裝置臂是可移動(dòng)的。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂(例如，具有如本文件中別處所述的結(jié)構(gòu))包括攝像機(jī)。例如，在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂末端執(zhí)行器和/或第三段包括一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)。例如，在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂包括具有由多于一個(gè)剛性部分連接的多于一個(gè)柔性部段的結(jié)構(gòu)，其中攝像機(jī)被(例如在臂的遠(yuǎn)端處)設(shè)置在臂上。

如在本文件的其他地方(例如，關(guān)于圖7)所述，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)臂包括比第一臂和第二臂更少的關(guān)節(jié)。

圖10A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括機(jī)械臂1005的裝置1000的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，機(jī)械臂1005包括攝像機(jī)1078。在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂1005包括通過第一柔性部段1010連接到攝像機(jī)1078的支撐部段1002。在一些實(shí)施方案中，攝像機(jī)1078被設(shè)置在臂1005的遠(yuǎn)端處。

在一些實(shí)施方案中，包括攝像機(jī)的機(jī)械臂的移動(dòng)由用戶頭部的測(cè)量的移動(dòng)來控制。例如，通過用戶頭部在空間中的移動(dòng)和/或通過用戶頭部相對(duì)于一個(gè)或其他身體部分(例如軀干和/或頸部)的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，包括攝像機(jī)的機(jī)械臂的移動(dòng)由用戶手臂(例如，臂)的測(cè)量的移動(dòng)來控制。例如，臂包括至少第一柔性部分和第二柔性部分(例如，如本文件其他部分所述)，第一柔性部分和第二柔性部分的移動(dòng)分別由用戶肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)來控制)。

此外或可替代地，在一些實(shí)施方案中，包括攝像機(jī)的機(jī)械臂的移動(dòng)通過輸入裝置的部分的移動(dòng)來控制(例如，如本文件的其他部分所述)。

此外或可替代地，在一些實(shí)施方案中，插入患者體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)工具(例如，攝像機(jī)，例如機(jī)械臂，例如圖7的管742)的位置由一個(gè)或多個(gè)裝置臂控制。例如，在一些實(shí)施方案中，工具由一個(gè)或多個(gè)裝置臂抓住并移動(dòng)到期望的位置。例如，在一些實(shí)施方案中，工具(例如攝像機(jī)，例如圖13的攝像機(jī)1378)包括可彈性變形部分，以使得在定位工具時(shí)，工具保持就位直到工具被重新定位。例如，在一些實(shí)施方案中，通過移動(dòng)管的手術(shù)臂來定位抽吸管(例如，圖7的管742)。在一些實(shí)施方案中，工具(例如，管，例如圖7的管742)包括一個(gè)或多個(gè)可彈性變形部分，以使得例如通過機(jī)械裝置臂的移動(dòng)將工具移動(dòng)到期望位置，從而一旦工具被釋放就會(huì)返回原始位置。

示例性外部成像裝置

現(xiàn)在重新參見圖8，可選地，在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括與裝置800分離的成像裝置858。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)裝置800在患者體內(nèi)移動(dòng)(例如進(jìn)行手術(shù))時(shí)，成像裝置858提供實(shí)時(shí)成像。例如，在一些實(shí)施方案中，使用外部超聲來例如在體內(nèi)提供裝置800的圖像。

在一些實(shí)施方案中，成像裝置858(例如，MRI、CT、核成像，超聲等)在插入裝置800之前收集圖像，例如以提供解剖圖來有助于手術(shù)。在一些實(shí)施方案中，成像裝置858在裝置800在身體內(nèi)使用期間和/或在裝置被移除之后提供圖像。

示例性顯示器

在一些實(shí)施方案中，(例如，向用戶)顯示圖像。例如，在一些實(shí)施方案中，顯示來自內(nèi)部成像裝置的圖像以提供關(guān)于裝置在患者體內(nèi)的位置的反饋。重新參見圖8，在一些實(shí)施方案中，在顯示器854上向用戶顯示一個(gè)或多個(gè)圖像。

在一些實(shí)施方案中，顯示器854是用戶可見的屏幕(例如，計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)。在一些實(shí)施方案中，顯示器864是虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)環(huán)境的一部分，例如顯示器864是VR眼鏡內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)屏幕。

示例性顯示圖像

在一些實(shí)施方案中，顯示器854示出患者體內(nèi)的裝置800的圖像。在一些實(shí)施方案中，顯示由一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部攝像機(jī)提供的圖像，其中攝像機(jī)例如與顯示裝置800(例如圖9A的攝像機(jī)978)一起插入。在一些實(shí)施方案中，圖像由單獨(dú)的成像器提供，例如外部超聲成像器。在一些實(shí)施方案中，顯示實(shí)時(shí)圖像，例如來自患者體內(nèi)的攝像機(jī)的實(shí)時(shí)圖像、外部實(shí)時(shí)成像(例如，外部超聲)。在一些實(shí)施方案中，預(yù)先獲取所顯示的圖像，例如CT、MRI、核成像圖像。在一些實(shí)施方案中，圖像是計(jì)算的圖像，例如解剖模型。

示例性圖像處理

在一些實(shí)施方案中，顯示收集的圖像。例如，在一些實(shí)施方案中，直接顯示由內(nèi)部攝像機(jī)捕獲的圖像。例如，在圖45中，由顯示器4554顯示的上部圖像4554a是由攝像機(jī)4501提供的圖像。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，在顯示之前處理圖像。

在一些實(shí)施方案中，組合和/或疊加圖像以便進(jìn)行顯示。例如，在一些實(shí)施方案中，實(shí)時(shí)成像(例如，來自患者內(nèi)的攝像機(jī))與先前采集的圖像或其他數(shù)據(jù)(例如，CT和/或MRI和/或解剖模型和/或裝置傳感器數(shù)據(jù)等等)疊加或同時(shí)顯示。

在一些實(shí)施方案中，在顯示之前重新定向圖像?，F(xiàn)在參考圖45，例如在一些實(shí)施方案中，內(nèi)部攝像機(jī)4501具有視場(chǎng)(FOV)4501a并且從一個(gè)方向查看身體部分，并且此器官的用戶視圖4564a來自另一個(gè)方向：在一些實(shí)施方案中，從攝像機(jī)捕獲的圖像被重新定向到用戶視圖，例如在顯示器4554上顯示的下部圖像4554b，其顯示由攝像機(jī)4501收集的圖像，此圖像已定向到患者4564a的用戶視圖。例如，在一些實(shí)施方案中，包括攝像機(jī)的裝置被通過陰道插入，從而提供裝置臂和子宮的近側(cè)視圖，但是患者處于手術(shù)床上的仰臥位置，并且例如子宮的用戶視圖是在后方向。在一些實(shí)施方案中，從攝像機(jī)捕獲的圖像(例如通過處理應(yīng)用)被處理并且重新定向到用戶視圖。

在一些實(shí)施方案中，用戶(例如，通過用戶接口)控制所顯示的視圖，例如用戶旋轉(zhuǎn)和/或放大或縮小圖像。在一些實(shí)施方案中，相對(duì)于患者的測(cè)量的用戶視圖(例如，用戶頭部相對(duì)于患者和/或裝置的距離和取向)被用于重新定向所捕獲的圖像。

示例性裝置支撐件，可選地，裝置不需要來自用戶的支撐

在一些實(shí)施方案中，裝置是獨(dú)立的，并且例如不需要用戶支撐。在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)部分至少部分地由支撐件來支撐。在一些實(shí)施方案中，用戶不直接與裝置交互。在一些實(shí)施方案中，裝置的移動(dòng)基本上是自動(dòng)的。

圖11A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)1150的簡(jiǎn)化示意圖，其中裝置1100由支撐件1182保持。

在一些實(shí)施方案中，裝置1100被聯(lián)接到床1180。在一些實(shí)施方案中，患者1160位于床1180上，以便使用裝置1100進(jìn)行外科手術(shù)。在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)部件，例如裝置控制(例如馬達(dá))的一個(gè)或多個(gè)零部件位于床的下面，例如在殼體1184中。在一些實(shí)施方案中，支撐件1182將裝置1100連接到殼體1184?？蛇x地，其他部件(例如變壓器)到其他部件(例如顯示器)的連接位于殼體1184中。

在示例性實(shí)施方案中，用于控制裝置的移動(dòng)的主馬達(dá)單元位于殼體1184中，其中例如在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞元件將來自殼體1184內(nèi)的馬達(dá)的扭矩傳遞到裝置1100，并且/或者用于實(shí)現(xiàn)裝置關(guān)節(jié)的屈曲的細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接到殼體1184內(nèi)的馬達(dá)。

在一些實(shí)施方案中，使用位于床下方的馬達(dá)單元來控制裝置在床上方的移動(dòng)是通過取向控制器進(jìn)行的，例如使用平行四邊形鏈節(jié)機(jī)構(gòu)，例如如國際專利申請(qǐng)公開號(hào)WO2011/036626中所描述的鏈節(jié)機(jī)構(gòu)，所述申請(qǐng)?jiān)诒疚耐ㄟ^引用以其整體并入本說明書中。

位于床下(例如，在殼體1184內(nèi))的一個(gè)或多個(gè)部件的潛在益處是系統(tǒng)在手術(shù)室中的占用面積減小。位于床下方而不是上方和/或床周圍的部件的另一潛在益處是潛在地改善了對(duì)患者的接近(例如在緊急情況下)。

聯(lián)接到床的裝置的潛在益處是，例如在手術(shù)期間，當(dāng)裝置相對(duì)于床和/或患者保持在相同位置時(shí)，移動(dòng)和/或改變床的角度的能力?？商娲鼗虼送?，在一些實(shí)施方案中，例如在用裝置治療之前和/或在手術(shù)期間，相對(duì)于患者和/或床的裝置位置是可調(diào)節(jié)的。

可選地，在一些實(shí)施方案中，支撐件1182將裝置移動(dòng)到手術(shù)位置。在一些實(shí)施方案中，支撐件1182將裝置移動(dòng)到用于插入到患者1160體內(nèi)的期望位置。在一些實(shí)施方案中，支撐件1182垂直地和/或水平地和/或橫向地移動(dòng)裝置，并且/或者將裝置1100插入患者1160體內(nèi)和/或從患者抽回裝置1100。

在圖11A所示的實(shí)施方案中，支撐臂1182和殼體1184位于1584的足端處。這個(gè)位置的潛在益處是通過患者的底架(例如，通過陰道)較容易進(jìn)行手術(shù)。在圖11A中，患者1160被示出處于用于將裝置插入陰道的合適位置，患者的雙腿被抬高并分開(例如由未示出的鐙形件保持)。

圖11B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)1150的簡(jiǎn)化示意圖，其中裝置1500由支撐件1582保持。在圖11B所示的實(shí)施方案中，支撐臂1182和殼體1184位于床1180的長(zhǎng)軸中心處。此位置的潛在益處是使用此裝置易于進(jìn)行腹部和/或胸部手術(shù)。

在一些實(shí)施方案中，在床下方的殼體位置和/或圍繞床的臂與殼體接觸的位置是可調(diào)節(jié)的。例如，臂和/或殼體針對(duì)不同的手術(shù)進(jìn)行移動(dòng)。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的系統(tǒng)1250的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，系統(tǒng)1250包括具有由支撐件1282保持并且聯(lián)接到操作表面1280的兩個(gè)臂1200的裝置。

可選地，在一些實(shí)施方案中，裝置支撐件1282將裝置1200聯(lián)接到操作表面1280(例如，通過其來支撐患者的臺(tái)/床)。在一些實(shí)施方案中，裝置支撐件1282例如沿著整個(gè)裝置支撐件長(zhǎng)度是柔性的。在一些實(shí)施方案中，裝置支撐件1282包括聯(lián)接段的鏈。在一些實(shí)施方案中，用于致動(dòng)裝置1200的馬達(dá)1284位于支撐頭部?jī)?nèi)。

柔性和/或可調(diào)節(jié)裝置支撐件的潛在益處是在各種位置和/或角度下相對(duì)于操作表面來定位裝置的能力。另外的潛在益處包括：小的系統(tǒng)占地面積，更短的準(zhǔn)備時(shí)間，例如患者準(zhǔn)備(例如麻醉)，容易的對(duì)接過程。另外的潛在益處包括，可選地在利用裝置的治療和/或手術(shù)期間改變患者下體相對(duì)于患者上身的位置的能力，例如可選地在治療和/或手術(shù)期間調(diào)節(jié)特倫德倫伯臥位位置的能力。另外的潛在益處包括小成本和/或固定設(shè)備的尺寸和/或不需要專用手術(shù)室，例如因?yàn)檠b置和/或系統(tǒng)是可容易移動(dòng)的(例如，小尺寸和/或重量和/或缺乏對(duì)特殊手術(shù)室基礎(chǔ)設(shè)施的要求)。

在一些實(shí)施方案中，將裝置從不在患者上方的方向(例如，橫向地，例如在患者雙腿之間)插入患者體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，將裝置附接到患者病床能夠?qū)崿F(xiàn)不是從上方的插入方向。

在一些實(shí)施方案中，外科系統(tǒng)包括端口，裝置例如通過此端口插入患者體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，端口被聯(lián)接到患者，例如插入到自然腔道和/或切口中。

在一些實(shí)施方案中，端口被聯(lián)接到支撐件。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括通過支撐件1382聯(lián)接到操作表面1380的端口1312的系統(tǒng)1350的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，裝置1300和端口1312被通過同一個(gè)支撐件1382聯(lián)接。

在一些實(shí)施方案中，裝置和端口由不同的支撐元件保持。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括端口支撐件1482b和裝置支撐件1482a的系統(tǒng)1450的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，裝置1400和端口1412都被聯(lián)接到操作表面1480?？商娲鼗虼送?，在一些實(shí)施方案中，裝置1400和/或端口1412由聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)其他對(duì)象的支撐物(例如地板、天花板)保持。

支持件(例如，裝置和/或端口支持件)的潛在益處是減少裝置和/或端口的不期望的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，支撐件是腹腔鏡定位器，例如包括到支撐表面軌道的附接件。在一些實(shí)施方案中，商業(yè)可獲得的手術(shù)定位臂適于與本發(fā)明的裝置一起使用，例如由瑞士的出售的手術(shù)臂。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的由支撐件1582保持的裝置1500的簡(jiǎn)化示意圖。

在一些實(shí)施方案中，支撐件1582被附接到患者手術(shù)表面的一部分，例如軌道1502。在一些實(shí)施方案中，支撐件1582在軌道1502上的附接的位置是可調(diào)節(jié)的，例如能夠線性調(diào)節(jié)支撐件到患者手術(shù)表面的附接位置。

在一些實(shí)施方案中，支撐件1582被附接到端口1512和馬達(dá)單元1514(在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元1514的操作例如如關(guān)于圖40的馬達(dá)單元4000所述)，裝置1500通過附接到馬達(dá)單元1514而得到支撐。

在一些實(shí)施方案中，支撐件1582包括多個(gè)關(guān)節(jié)，其中段之間的角度和/或段長(zhǎng)度是可調(diào)節(jié)的，例如以使得能夠調(diào)節(jié)包括機(jī)械手臂和/或端口1512和/或馬達(dá)單元1514的裝置1500的位置和/或角度(例如，其致動(dòng)裝置1500手臂)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)被用于相對(duì)于系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部分(例如，相對(duì)于端口1512和/或馬達(dá)單元1514)將裝置1500移入和/或移出患者體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元1514包括用于一個(gè)或多個(gè)裝置臂相對(duì)于馬達(dá)單元的移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)，其中例如一個(gè)或多個(gè)支撐段位置相對(duì)于馬達(dá)單元而改變。在一些實(shí)施方案中，裝置1500的移動(dòng)由用戶使用輸入對(duì)象控制和/或用戶接口來控制。

示例性用戶握持裝置

在一些實(shí)施方案中，裝置由用戶握持。

例如，在一些實(shí)施方案中，用戶在控制裝置的同時(shí)保持位置并且/或者插入裝置，例如利用一個(gè)臂握持裝置從而利用另一個(gè)臂來控制裝置臂移動(dòng)，例如手動(dòng)地插入裝置，一旦插入裝置，就利用用戶臂來控制裝置臂移動(dòng)。

例如，在一些實(shí)施方案中，第一用戶支撐件和/或?qū)⒀b置插入患者體內(nèi)，并且第二用戶控制裝置臂在患者體內(nèi)的移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，裝置通過支撐件和用戶提供的附加手動(dòng)支撐和/或裝置引導(dǎo)而部分地支撐。

示例性使用方法

圖16是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的裝置的使用方法的流程圖。

在1686處，將包括多個(gè)臂的裝置通過患者體內(nèi)的切口而插入。在1688處，對(duì)象控制裝置臂移動(dòng)，例如測(cè)量的用戶臂移動(dòng)和/或測(cè)量的輸入裝置(例如由用戶移動(dòng)的)的移動(dòng)在患者體內(nèi)引導(dǎo)裝置臂移動(dòng)。在1690處，通過切口移除裝置。

示例性切口和手術(shù)類型

在一些實(shí)施方案中，裝置在使用單個(gè)切口的手術(shù)中使用。在一些實(shí)施方案中，裝置用于腹腔鏡手術(shù)，包括例如SILS(單切口腹腔鏡手術(shù))。圖17A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的患者體內(nèi)單個(gè)切口的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，裝置被通過單個(gè)切口而插入，如圖17A所示，其示出單個(gè)肚臍切口。

在一些實(shí)施方案中，裝置的不同部分被插入到多于一個(gè)切口中。圖17B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的患者體內(nèi)多個(gè)切口的簡(jiǎn)化示意圖。例如，在一些實(shí)施方案中，第一裝置臂被通過第一切口而插入，并且第二裝置臂被插入第二切口中。在一些實(shí)施方案中，裝置被通過單個(gè)切口而插入，并且附加工具(例如用于腹腔充氣的工具)被通過一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的切口而插入。

圖17C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的患者體內(nèi)切口的簡(jiǎn)化示意圖。圖17C中所示的切口大于將裝置插入體內(nèi)所需的切口和/或大于腹腔鏡手術(shù)切口。例如，皮膚表面上的切口的最大范圍大于1cm或更大、或2cm或更大、或10cm或更大、或20cm或更大。在一些實(shí)施方案中，使用此裝置，其中插入的裝置的至少一部分和/或裝置的皮膚水平下的一部分對(duì)于用戶是可見的?？蛇x地，例如當(dāng)裝置至少部分可見時(shí)，系統(tǒng)缺乏插入體內(nèi)的成像器并且/或者不向用戶顯示圖像。

進(jìn)入自然腔道中的示例性插入

在一些實(shí)施方案中，裝置被用于NOTES(自然腔道內(nèi)鏡外科手術(shù))。在一些實(shí)施方案中，包括至少一個(gè)機(jī)械手臂的裝置(例如，如本文件中其他地方所述)被插入自然腔道中，例如陰道、直腸、口。在一些實(shí)施方案中，一旦裝置被插入自然腔道中，裝置就通過自然腔道中的切口進(jìn)一步插入體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，一旦裝置插入自然腔道中，裝置就通過自然通道(例如食道、結(jié)腸)并且隨后可選地通過自然通道中的切口而進(jìn)一步插入體內(nèi)。

當(dāng)執(zhí)行NOTES時(shí)，使用裝置的治療和/或操作的潛在益處是裝置在身體內(nèi)彎曲的能力，從而潛在地提供接近目標(biāo)(例如目標(biāo)的手術(shù)和/或治療)的寬范圍的角度。

在一些實(shí)施方案中，包括一個(gè)或多個(gè)接合機(jī)械臂的裝置在插入狹窄的孔和/或腔時(shí)提供大范圍(例如比較不柔性的腹腔鏡工具更大)的進(jìn)入方向和/或治療移動(dòng)。

圖18是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括至少一個(gè)機(jī)械手臂(例如，如本文件中其他地方所描述的)的裝置被通過執(zhí)行手術(shù)的自然腔道而插入的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，裝置被插入患者陰道中，并且進(jìn)一步通過(例如陰道中的)切口而插入患者體內(nèi)。圖18示出包括多個(gè)臂1804、1806的裝置，多個(gè)臂1804、1806已從陰道穿過子宮頸插入子宮1892中。裝置手持工具1824、1826在輸卵管1894管上進(jìn)行手術(shù)，其中通過子宮中的切口1862進(jìn)入。

在示例性實(shí)施方案中，包括至少一個(gè)機(jī)械手臂的裝置(例如，如本文其他部分所述)被通過陰道而插入，并且通過后穹窿中的切口而插入道格拉斯陷凹中，以例如對(duì)子宮進(jìn)行手術(shù)(例如，進(jìn)行子宮切除術(shù))。在替代實(shí)施方案中，包括至少一個(gè)機(jī)械手臂(例如，如本文件中其他地方所描述的)的裝置被通過鼻孔和/或口而插入鼻竇，以對(duì)鼻竇進(jìn)行手術(shù)。在替代實(shí)施方案中，包括至少一個(gè)機(jī)械手臂(例如，如本文件中其他地方所描述的)的裝置被通過食道而插入，以對(duì)胃進(jìn)行手術(shù)。

遠(yuǎn)程定位的示例性機(jī)械臂控制器

在一些實(shí)施方案中，包括用于裝置臂段的旋轉(zhuǎn)和/或裝置臂段的彎曲的元件(例如馬達(dá))的控制器被遠(yuǎn)程定位，例如在一些實(shí)施方案中，控制元件(例如馬達(dá))位于裝置軀干中和/或位于裝置支撐件中(例如，如前所述)。

屈曲和伸展的示例性遠(yuǎn)程控制

在一些實(shí)施方案中，借助于聯(lián)接到每個(gè)段的細(xì)長(zhǎng)元件(例如線、絲帶、帶、電纜)來遠(yuǎn)程控制段圍繞關(guān)節(jié)的屈曲和/或伸展和/或彎曲(例如，有效段相對(duì)于彼此的屈曲和/或伸展)；聯(lián)接到元件的段通過(例如牽拉、釋放)改變一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件的張力而屈曲或伸展。在一些實(shí)施方案中，通過拉動(dòng)第一細(xì)長(zhǎng)元件(例如，聯(lián)接到段的第一側(cè))而使段在一個(gè)方向上彎曲，并且通過拉動(dòng)第二細(xì)長(zhǎng)元件(例如，聯(lián)接到段的第二側(cè)(例如，與段的第一側(cè)相反))而使段拉直。

在一些實(shí)施方案中，用于控制段和/或有效段的彎曲的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件在裝置的一個(gè)或多個(gè)中空部分內(nèi)聯(lián)接到裝置。例如，如關(guān)于圖34B的細(xì)長(zhǎng)元件3480和/或圖35B的細(xì)長(zhǎng)元件3580和3581所描述的，其中例如細(xì)長(zhǎng)元件被例如通過引導(dǎo)元件(例如圖34的3486a、3486b、3486c，圖35的3586a、3586b)聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)中空裝置部分的內(nèi)表面。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)裝置部分(例如中空裝置部分)的外表面。例如，參考圖31C，在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件(未示出)被通過翅片3181、3133聯(lián)接到裝置臂的部分的外表面。在一些實(shí)施方案中，外科裝置手臂被覆蓋(例如在鞘中)，從而例如潛在地保護(hù)外部聯(lián)接的細(xì)長(zhǎng)元件。

在示例性實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件是帶形，例如包括扁平橫截面形狀(例如，細(xì)長(zhǎng)元件橫截面垂直于細(xì)長(zhǎng)元件長(zhǎng)軸)，其中例如最大范圍的橫截面為最小范圍的橫截面的1.25倍、或1.5倍、或2倍、或3倍、或4倍、或10倍。例如，與線狀細(xì)長(zhǎng)元件相比，帶形細(xì)長(zhǎng)元件的潛在益處是對(duì)于給定的最小橫截面尺寸增加的強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中，帶形細(xì)長(zhǎng)元件在其中多個(gè)元件位于有限的橫截面空間中的嵌套結(jié)構(gòu)中是有利的。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)段的屈曲和/或延伸是通過拉動(dòng)(例如由鎳鈦諾，NiTi制成的)彈性細(xì)長(zhǎng)部件來實(shí)現(xiàn)，其中當(dāng)釋放細(xì)長(zhǎng)部件時(shí)，細(xì)長(zhǎng)部件彈性地使段返回，例如如國際專利申請(qǐng)公開號(hào)WO2011/036626中所述。

旋轉(zhuǎn)的示例性遠(yuǎn)程控制

在一些實(shí)施方案中，通過(例如通過連接器)聯(lián)接到段的段的伸展的旋轉(zhuǎn)來控制段的旋轉(zhuǎn)，此伸展例如伸展到與段相距一定距離的位置處(例如伸展到裝置外部)。在一些實(shí)施方案中，段的旋轉(zhuǎn)通過彎曲段伸展部的旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，段伸展部被嵌套(設(shè)置)在一個(gè)或多個(gè)近端段內(nèi)部，例如手伸展部被嵌套在橈骨和/或肱骨和/或軀干內(nèi)部，橈骨伸展部被嵌套在肱骨和/或軀干內(nèi)部。

圖19是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的臂2004的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，聯(lián)接到手伸展部2024E(陰影灰色)的手2024可通過手伸展部2024E的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，如由圖19上的白色箭頭所示。在一些實(shí)施方案中，手伸展部和橈骨伸展部2016E被嵌套在肱骨2012內(nèi)部。在一些實(shí)施方案中，橈骨伸展部2016E被嵌套在肱骨2012內(nèi)部。

在一些實(shí)施方案中，段伸展部包括扭矩傳遞部分，以使得當(dāng)段伸展部彎曲時(shí)，段可使用段伸展部而旋轉(zhuǎn)。圖20是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的臂2004的簡(jiǎn)化示意圖，其包括具有可彎曲扭矩傳遞部分的段伸展部2024E。

示例性扭矩傳遞部分

在一些實(shí)施方案中，可彎曲扭矩傳遞部分包括多個(gè)聯(lián)接的扭矩傳遞元件。

圖21是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的扭矩傳遞元件的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分包括通過扭矩傳遞部分連接器聯(lián)接的元件的堆疊。

在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞元件被成形和堆疊，以使得單個(gè)扭矩傳遞元件的旋轉(zhuǎn)在相鄰扭矩傳遞元件上產(chǎn)生在相同方向上的扭矩(例如通過連接器在元件之間傳遞)，從而導(dǎo)致相鄰的扭矩傳遞元件旋轉(zhuǎn)。

在示例性實(shí)施方案中，扭矩傳遞元件通過兩個(gè)連接器2196a、2196b聯(lián)接到上部扭矩傳遞元件，并且利用兩個(gè)連接器2196c、2196d聯(lián)接到下部元件。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)元件包括四個(gè)梁：連接到上部相鄰元件(未示出)的兩個(gè)上部梁2198a、2198b和連接到下部相鄰元件(未示出)的兩個(gè)下部梁2198c、2198d。在一些實(shí)施方案中，元件之間的連接器在元件之間傳遞扭矩。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)梁沿著梁長(zhǎng)軸是剛性的，從而例如抵抗梁的塌陷和/或扭矩傳遞部分的扭轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，具有兩個(gè)或更多個(gè)元件的扭矩傳遞部分(例如如圖21所示)具有在扭矩傳遞部分周圍以90°間隔的開放空間，這意味著扭矩傳遞部分可通過開放空間的壓縮和擴(kuò)張而從直線位置在垂直于扭矩傳遞部分長(zhǎng)軸的任何方向上彎曲和/或偏轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，鏈節(jié)包括多于四個(gè)梁和/或多于四個(gè)連接器，并且例如扭矩傳遞部分在扭矩傳遞部分周圍具有以小于90°間隔的開放空間。

在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分的最大彎曲和/或偏轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于內(nèi)彎曲部上的開放空間閉合的位置。在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分的最小彎曲橈骨為15mm、或10mm、或8mm、或6mm、或4mm。在示例性實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分的最小彎曲橈骨為10mm。在替代性示例性實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分的最小彎曲橈骨為6mm。圖22是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的扭矩傳遞部分伸展模式。在圖22中可見的是元件之間的連接部2296和梁之間的開放空間2299。

圖23是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有第一元件2397a和第二元件2397b的直的扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖24是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有兩個(gè)元件的彎曲扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在圖23中，中點(diǎn)2402示出梁的示例性彈性彎曲。

在一些實(shí)施方案中，如圖24所示，當(dāng)扭矩傳遞部分彎曲時(shí)，彎曲擴(kuò)張2499E的外側(cè)上的元件之間的開放空間和/或彎曲收縮2499C的內(nèi)側(cè)上的開放空間。

在一些實(shí)施方案中，在彎曲期間，扭矩傳遞部分長(zhǎng)度(例如，如圖23和圖24中的虛線所示)不改變長(zhǎng)度(維持原始長(zhǎng)度)。

在一些實(shí)施方案中，元件被通過激光切割中空管來構(gòu)造。

在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分能夠在100mm上傳遞100g(0.1Nm)。在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分能夠傳遞0.01-1Nm或0.01-0.5Nm或更低或更高或中間范圍或扭矩。在一些實(shí)施方案中，扭矩傳遞部分的扭矩傳遞能力與連接件(例如圖22的連接件2292)的強(qiáng)度和/或?qū)εぞ貍鬟f部分的塌陷的阻力相關(guān)聯(lián)。

圖25是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有多個(gè)元件的直的扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖26是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有多個(gè)元件的彎曲扭矩傳遞部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

示例性關(guān)節(jié)

在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)由一個(gè)或多個(gè)鏈節(jié)形成。在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)由多個(gè)鏈節(jié)的堆疊形成。圖27是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括兩個(gè)鏈節(jié)2702的直關(guān)節(jié)2700的簡(jiǎn)化示意圖。

圖28是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括兩個(gè)鏈節(jié)的關(guān)節(jié)2800的簡(jiǎn)化示意圖，其中鏈節(jié)圍繞關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，鏈節(jié)包括一個(gè)或多個(gè)氣隙2799、2899，從而例如允許在一個(gè)方向上偏轉(zhuǎn)(例如，以使得屈曲和/或伸展是單向的)。在一些實(shí)施方案中，氣隙2799、2899位于順序鏈節(jié)的同一側(cè)上。在一些實(shí)施方案中，氣隙2799、2899不圍繞鏈節(jié)伸展，從而限制關(guān)節(jié)的彎曲方向。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)鏈節(jié)包括楔形物2760、2860，其例如防止例如當(dāng)關(guān)節(jié)彎曲時(shí)鏈節(jié)拆解。在一些實(shí)施方案中，鏈節(jié)包括將鏈節(jié)聯(lián)接到相鄰鏈節(jié)的連接器2762、2862(例如鏈銷)。

在示例性實(shí)施方案中，每個(gè)鏈節(jié)可從關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)至多16°。在一些實(shí)施方案中，對(duì)于90°的屈曲使用6個(gè)鏈節(jié)，在一些實(shí)施方案中，對(duì)于180°的屈曲使用12個(gè)鏈節(jié)。

圖29是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)鏈節(jié)的關(guān)節(jié)的側(cè)視圖，其中鏈節(jié)圍繞關(guān)節(jié)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)元件(例如下文更詳細(xì)描述的翅片或環(huán))被聯(lián)接到鏈節(jié)。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)元件被聯(lián)接到多于一個(gè)鏈節(jié)。圖30是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括多個(gè)鏈節(jié)的關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖，其中多個(gè)鏈節(jié)包括引導(dǎo)元件3086。在圖30所示的實(shí)施方案中，引導(dǎo)元件是環(huán)。

在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)元件通過環(huán)的穿過孔或狹槽的一部分聯(lián)接到鏈節(jié)。重新參見圖29，在一些鏈節(jié)中可以看到狹槽2994。

在示例性實(shí)施方案中，通過將環(huán)插入關(guān)節(jié)內(nèi)部來將引導(dǎo)翅片和/或環(huán)安裝到關(guān)節(jié)上。

示例性臂實(shí)施方案

圖31A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的臂3104的簡(jiǎn)化示意性截面圖。圖31B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的臂的一部分的側(cè)視圖的簡(jiǎn)化示意圖。虛線示出圖31A中所示的由圖31B所示的臂的部分。

在一些實(shí)施方案中，臂3104包括被聯(lián)接到腕關(guān)節(jié)3128處的橈骨3116的手持工具3124。

在一些實(shí)施方案中，橈骨3116被聯(lián)接到包括兩個(gè)扭矩傳遞部分的橈骨伸展部；設(shè)置在肘關(guān)節(jié)3120內(nèi)部的肘部扭矩傳遞部分3116ETT和設(shè)置在肩關(guān)節(jié)3108內(nèi)部的肩部扭矩傳遞部分3116STT。在一些實(shí)施方案中，橈骨3116被通過連接器3116C聯(lián)接到肱骨3112。在一些實(shí)施方案中，部分3116C將橈骨3116連接到肱骨3112，同時(shí)允許肱骨3122自由旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，在圖31A的區(qū)域A處，橈骨部分3116上的突起配合到部分3116C上的凹陷中。在示例性實(shí)施方案中，橈骨部分3116上的環(huán)形突起(例如，被連接(例如焊接)到橈骨部分3116的材料環(huán))配合到部分3116C上的凹陷中。類似地，在一些實(shí)施方案中，部分3112C和3112通過匹配的突起和凹陷(例如，部分3112上的環(huán)形突起配合到部分3112C中的匹配凹陷)而連接。

在一些實(shí)施方案中，“連接部段”包括連接器和關(guān)節(jié)，例如肩關(guān)節(jié)3108和連接器3112C，例如肘關(guān)節(jié)3120和連接器3116C。

圖31C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的臂的一部分的簡(jiǎn)化示意性截面圖。在一些實(shí)施方案中，例如在A部分處包括配合到部分3116C上的凹陷中的環(huán)形突起。

在一些實(shí)施方案中，部分3116C提供到一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件的錨定：例如其中細(xì)長(zhǎng)元件被連接/聯(lián)接到部分3116Canc。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)連接器聯(lián)接若干部分，同時(shí)允許一個(gè)部分在連接器內(nèi)圍繞此部分的長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。例如，連接部分3116C允許橈骨3116在連接部分3116C內(nèi)圍繞橈骨長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，肱骨3112被聯(lián)接到包括一個(gè)扭矩傳遞部分、設(shè)置在肩關(guān)節(jié)3108內(nèi)部的肩部扭矩傳遞部分3112STT的肱骨伸展部。在一些實(shí)施方案中，肱骨被通過連接器3112C聯(lián)接到軀干3102。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂包括通過短連接段(例如，聯(lián)接肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的肱骨部分較短)聯(lián)接在一起的第一和第二柔性部分(例如肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié))。在一些實(shí)施方案中，柔性部分之間的聯(lián)接是點(diǎn)連接(例如，肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)被直接連接)。

在一些實(shí)施方案中，剛性錨定部分(例如，部分3116C)連接兩個(gè)柔性部分，其中錨定部分提供細(xì)長(zhǎng)元件的錨定，其控制例如靠近細(xì)長(zhǎng)部分的關(guān)節(jié)的屈曲和伸展。在一些實(shí)施方案中，錨定由關(guān)節(jié)中的一個(gè)的一部分(例如近端關(guān)節(jié)的遠(yuǎn)端部分)提供。

在一些實(shí)施方案中，不存在一個(gè)或多個(gè)剛性段：圖32是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的臂3204的簡(jiǎn)化示意性截面圖。在一些實(shí)施方案中，肘關(guān)節(jié)3220和肩關(guān)節(jié)3208被直接聯(lián)接(例如臂3204缺少肱骨部分)。

圖33A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的具有嵌套段伸展部的示例性臂3204的簡(jiǎn)化示意性截面圖。

圖33B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到橈骨、聯(lián)接到橈骨段伸展部3316E的手持工具3324的簡(jiǎn)化示意圖。在一些實(shí)施方案中，橈骨段伸展部3316E包括肘部扭矩傳遞部分3316ETT和肩部扭矩傳遞部分3316STT。

如前所述，在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件被用于控制臂段在臂關(guān)節(jié)處的屈曲和伸展。在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件穿過段和/或關(guān)節(jié)和/或段伸展部和/或扭矩傳遞部分中的軸向空隙。

圖33C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的橈骨延伸部的一部分的簡(jiǎn)化示意性截面圖。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件3370被通過引導(dǎo)元件聯(lián)接到扭矩傳遞部分鏈節(jié)3324STT、3324ETT。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)元件是翅片3386。可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)元件是環(huán)。

在一些實(shí)施方案中，在段伸展部(和段)旋轉(zhuǎn)期間，細(xì)長(zhǎng)元件保持在元件內(nèi)的適當(dāng)位置，例如當(dāng)它們被通過引導(dǎo)元件(例如，翅片3386)聯(lián)接在適當(dāng)位置時(shí)例如與元件一起旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，供電電纜3371穿過橈骨段伸展部，例如以向(例如，用于電外科的)手持工具供電。

圖34A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括聯(lián)接到肱骨伸展部3412E的肱骨的裝置臂部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖34B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到肱骨伸展部3412E的肱骨3412的簡(jiǎn)化示意性截面圖。

在一些實(shí)施方案中，肘關(guān)節(jié)3420被聯(lián)接到兩個(gè)或更多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件，第一細(xì)長(zhǎng)元件3480被拉動(dòng)以在一個(gè)方向上彎曲(屈曲或伸展)橈骨3416，并且第二細(xì)長(zhǎng)元件(未示出)被拉動(dòng)以使橈骨在相反方向上彎曲。在一些實(shí)施方案中，肘關(guān)節(jié)3420被聯(lián)接到多于兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件，從而潛在地增加元件移動(dòng)的最大負(fù)荷(例如，由手持工具保持的橈骨、組織)。

在示例性實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件3480被通過引導(dǎo)元件(例如，翅片3486a)聯(lián)接到肘關(guān)節(jié)3420鏈節(jié)，并且通過引導(dǎo)元件(例如，翅片3486c)聯(lián)接到肩部扭矩傳遞部分鏈節(jié)。在一些實(shí)施方案中，翅片3486各自將細(xì)長(zhǎng)元件保持在間隙3488中，同時(shí)允許細(xì)長(zhǎng)元件3480在間隙3488內(nèi)滑動(dòng)(例如被拉動(dòng)、釋放)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)元件是環(huán)。在一些實(shí)施方案中，翅片和/或環(huán)將細(xì)長(zhǎng)元件保持在中空區(qū)域(例如，段和/或關(guān)節(jié)和/或扭矩傳遞部分)的內(nèi)邊緣處。

類似地，在一些實(shí)施方案中，第二細(xì)長(zhǎng)元件(未示出)被聯(lián)接到中空區(qū)域的內(nèi)邊緣的不同部分。例如，第二細(xì)長(zhǎng)元件被通過聯(lián)接到肘關(guān)節(jié)3420的相對(duì)側(cè)上的鏈節(jié)的第二細(xì)長(zhǎng)元件翅片3486b而聯(lián)接到肘關(guān)節(jié)3420的直徑相對(duì)側(cè)。在一些實(shí)施方案中，第一細(xì)長(zhǎng)元件翅片3486a和第二細(xì)長(zhǎng)元件翅片3486b被聯(lián)接到不同的鏈節(jié)，例如替代的鏈節(jié)。在示例性實(shí)施方案中，第一細(xì)長(zhǎng)元件翅片和第二細(xì)長(zhǎng)元件翅片被聯(lián)接到替代的鏈節(jié)，其中兩個(gè)鏈節(jié)在每個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)元件翅片第二細(xì)長(zhǎng)元件翅片對(duì)之間沒有翅片。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件3420被固定到部分3416C。例如，在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件3420的遠(yuǎn)端被固定到部分3416C?？商娲?，在一些實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件僅被可滑動(dòng)地聯(lián)接，例如環(huán)形穿過部分3416C中的間隙。

圖35A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到軀干3502的肩關(guān)節(jié)3508的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。圖35B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的聯(lián)接到軀干3502的肩關(guān)節(jié)3508的簡(jiǎn)化示意性截面圖。在一些實(shí)施方案中，第一細(xì)長(zhǎng)元件(例如，電纜、絲帶、線、帶)3580被通過翅片3586a聯(lián)接到肩關(guān)節(jié)中的鏈節(jié)。在一些實(shí)施方案中，第二細(xì)長(zhǎng)元件電纜被通過翅片3586b聯(lián)接到肩關(guān)節(jié)中的鏈節(jié)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)附加細(xì)長(zhǎng)元件被聯(lián)接到第一細(xì)長(zhǎng)元件，從而潛在地提供增加的強(qiáng)度。在一些實(shí)施方案中，電纜和翅片具有如上所述的關(guān)于橈骨和橈骨伸展部的功能。

示例性馬達(dá)致動(dòng)

在一些實(shí)施方案中，包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械手臂的裝置(例如，如本文件中其他地方所描述的)由聯(lián)接到臂的近端的馬達(dá)單元致動(dòng)。

在示例性實(shí)施方案中，通過兩個(gè)齒輪的移動(dòng)來控制單個(gè)關(guān)節(jié)的彎曲(屈曲和伸展)和旋轉(zhuǎn)。圖39是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于控制機(jī)械手臂關(guān)節(jié)的致動(dòng)機(jī)構(gòu)3901的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。

在一些實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)齒輪3902被聯(lián)接到中心軸3904，其中中心軸3904被聯(lián)接到伸展部(例如圖33A的3316E)。在一些實(shí)施方案中，中心軸3904的遠(yuǎn)端部分(在旋轉(zhuǎn)齒輪3902的方向D上)被聯(lián)接到伸展部。在一些實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)齒輪3902的旋轉(zhuǎn)引起中心軸3904的旋轉(zhuǎn)，其繼而旋轉(zhuǎn)聯(lián)接到中心軸的伸展部。

在一些實(shí)施方案中，彎曲齒輪3906被聯(lián)接到包括螺紋3908的部分。彎曲齒輪3906的旋轉(zhuǎn)引起螺紋3908的旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，第一螺母3910和第二螺母3912被聯(lián)接到螺紋3908，以使得螺紋的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生平行于中心軸3904的長(zhǎng)軸3914的螺母的線性移動(dòng)，其中第一螺母3910和第二螺母3912在不同的方向上移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，第一螺母3910和第二螺母3912被分別連接到細(xì)長(zhǎng)元件3910ee和3912ee，其中螺母的線性移動(dòng)拉動(dòng)一個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件同時(shí)釋放和/或推動(dòng)另一個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件，從而產(chǎn)生關(guān)節(jié)的屈曲/伸展。

在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)通過旋轉(zhuǎn)齒輪3902和彎曲齒輪3904的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的彎曲僅通過彎曲齒輪的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，關(guān)節(jié)的同時(shí)彎曲和旋轉(zhuǎn)通過以不同程度和/或在不同方向上旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)齒輪和彎曲齒輪來實(shí)現(xiàn)。例如，在一些實(shí)施方案中，通過在使旋轉(zhuǎn)齒輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保持彎曲齒輪固定來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的同時(shí)彎曲和旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，覆蓋件3916覆蓋中心軸、螺紋和螺母，例如從而潛在地防止碎屑或其他材料進(jìn)入機(jī)構(gòu)。

在一些實(shí)施方案中，每個(gè)機(jī)械裝置關(guān)節(jié)被(例如通過聯(lián)接到關(guān)節(jié)的伸展部)聯(lián)接到如上所述的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施方案中，每個(gè)伸展部分(例如如上所述)被聯(lián)接到中心軸，并且用于控制屈曲和伸展的細(xì)長(zhǎng)部分(例如，如上所述)被聯(lián)接到致動(dòng)機(jī)構(gòu)的螺母。在一些實(shí)施方案中，用于單個(gè)機(jī)械手臂的致動(dòng)機(jī)構(gòu)被線性地布置，其中中心軸被設(shè)置成嵌套構(gòu)型，內(nèi)部中心軸突出以用于由齒輪進(jìn)行控制。

圖40是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于致動(dòng)包括機(jī)械手臂的裝置的馬達(dá)單元4000的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，包括第一機(jī)械臂4002和第二機(jī)械臂4006的裝置由馬達(dá)單元4000控制。

在一些實(shí)施方案中，包括第一旋轉(zhuǎn)齒輪4002a和第一彎曲齒輪4006a的第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001a驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)的屈曲/伸展和旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在參考圖35A至圖35B，例如在一些實(shí)施方案中，第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001a通過旋轉(zhuǎn)部分3502來旋轉(zhuǎn)肩關(guān)節(jié)，并且通過附接到部分3512C的細(xì)長(zhǎng)元件(例如圖35B中的3581)的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)3508的屈曲和伸展。

在一些實(shí)施方案中，包括第二旋轉(zhuǎn)齒輪4002b和第二彎曲齒輪4006b的第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001b驅(qū)動(dòng)肘關(guān)節(jié)的屈曲/伸展和旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，聯(lián)接到馬達(dá)的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪被設(shè)置在馬達(dá)單元4000下方。例如，在一些實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)第二彎曲齒輪4006b的齒輪(此齒輪被聯(lián)接到馬達(dá))被設(shè)置在馬達(dá)單元4000的下方。例如，齒輪4099驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)于第二機(jī)械臂4006的第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)。現(xiàn)在參考圖34A至圖34B，例如在一些實(shí)施方案中，第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001b通過旋轉(zhuǎn)部分3412E來旋轉(zhuǎn)肘關(guān)節(jié)，并且通過附接到部分3416C的細(xì)長(zhǎng)元件(例如圖34B中的3480)的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)3508的屈曲和伸展。

在一些實(shí)施方案中，包括第三旋轉(zhuǎn)齒輪4002c和第三彎曲齒輪4006c的第三致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001c致動(dòng)末端執(zhí)行器(例如打開和閉合夾具)并且驅(qū)動(dòng)腕關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)。參考圖1C，在一些實(shí)施方案中，第三致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001b旋轉(zhuǎn)并致動(dòng)末端執(zhí)行器124；例如，在一些實(shí)施方案中，第三旋轉(zhuǎn)齒輪4006c的旋轉(zhuǎn)打開和閉合末端執(zhí)行器(例如，圖1A的末端執(zhí)行器124)。例如，在一些實(shí)施方案中，夾具包括旋轉(zhuǎn)/旋擰打開-閉合機(jī)構(gòu)(例如如關(guān)于圖36B所述)，并且第三旋轉(zhuǎn)齒輪4006c的旋轉(zhuǎn)打開和閉合末端執(zhí)行器。在一些實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)齒輪4006c的旋轉(zhuǎn)使螺母3602旋轉(zhuǎn)。

在裝置臂還包括可以彎曲的腕關(guān)節(jié)(例如，如圖33B至圖33C所示)的實(shí)施方案中，馬達(dá)單元包括用于致動(dòng)腕關(guān)節(jié)的屈曲/伸展的附加機(jī)構(gòu)。

在一些實(shí)施方案中，類似地，第二機(jī)械手臂4006由三個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)，包括例如6個(gè)馬達(dá)。在示例性實(shí)施方案中，用于插入體內(nèi)的裝置包括由12個(gè)馬達(dá)致動(dòng)的兩個(gè)機(jī)械手臂。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)附加馬達(dá)(例如，第13個(gè)馬達(dá))使裝置臂朝向和/或遠(yuǎn)離馬達(dá)單元移動(dòng)。例如，在一些實(shí)施方案中，例如通過馬達(dá)改變馬達(dá)單元(例如，附接到支撐件和/或患者支撐表面)的附接位置。

例如，參考圖15，在一些實(shí)施方案中，支撐件1582相對(duì)于軌道1502的附接位置被(例如通過位于支撐件1582上的馬達(dá))改變。例如，在一些實(shí)施方案中，(例如，通過位于支撐件1582上的馬達(dá))改變馬達(dá)單元1514相對(duì)于支撐件1482的附接位置。

例如，例如當(dāng)馬達(dá)單元以固定構(gòu)型支撐和/或使裝置自動(dòng)移動(dòng)到患者體內(nèi)時(shí)，將裝置移入和/或移出患者身體。在一些實(shí)施方案中，位于馬達(dá)單元4000內(nèi)的馬達(dá)將裝置臂移入和/或移出患者身體。

在一些實(shí)施方案中，例如，使得關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)還引起旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)，在關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中驅(qū)動(dòng)多于一個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施方案中，對(duì)于肩關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，齒輪4002a、4006a、4002b、4006b、4002b、4006b在相同的方向上旋轉(zhuǎn)。例如，在一些實(shí)施方案中，為了肘關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，齒輪4002b、4006b、4002b、4006b在相同的方向上旋轉(zhuǎn)。例如，在一些實(shí)施方案中，對(duì)于末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)，齒輪4002b、4006b在相同方向上旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方案中，具有外部部分的嵌套部分的同時(shí)旋轉(zhuǎn)防止內(nèi)部細(xì)長(zhǎng)元件(例如，用于實(shí)現(xiàn)屈曲/伸展的細(xì)長(zhǎng)元件，例如提供電源的細(xì)長(zhǎng)元件)的應(yīng)力和/或纏結(jié)。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)被用于屈曲/伸展關(guān)節(jié)。例如，在一些實(shí)施方案中，為了使肩關(guān)節(jié)彎曲，移動(dòng)用于使肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)彎曲的細(xì)長(zhǎng)元件。在一些實(shí)施方案中，如果肘部的細(xì)長(zhǎng)元件不移動(dòng)和/或釋放，那么與肘關(guān)節(jié)相關(guān)聯(lián)的細(xì)長(zhǎng)元件中的張力抵抗肩關(guān)節(jié)的移動(dòng)。例如，肩關(guān)節(jié)的彎曲通過第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001a中的齒輪的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，并且第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)4001b被旋轉(zhuǎn)。

在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元包括一個(gè)或多個(gè)位置傳感器，并且/或者由包括存儲(chǔ)命令的存儲(chǔ)器的處理器來控制。在一些實(shí)施方案中，來自位置傳感器和/或來自控制存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)被用于推斷裝置部分的位置。

在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元是小的，例如具有100-600mm、或200-400mm、或大約300mm長(zhǎng)的軸長(zhǎng)度，以及大約20-100mm、或30-80mm、或60mm的垂直于馬達(dá)單元長(zhǎng)軸的最大范圍。

在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元4002包括例如用于將單極和/或雙極能量遞送到裝置(例如，到裝置末端執(zhí)行器)的結(jié)構(gòu)(例如，包括電觸點(diǎn))。圖41是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的包括用于向末端執(zhí)行器供電的元件的馬達(dá)單元的一部分的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。

在一些實(shí)施方案中，部分4130被聯(lián)接到末端執(zhí)行器，以使得當(dāng)4130旋轉(zhuǎn)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)末端執(zhí)行器，例如部分4120被聯(lián)接到圖33B的部分3316C。在一些實(shí)施方案中，齒輪4132致動(dòng)末端執(zhí)行器，例如齒輪4132的旋轉(zhuǎn)打開和/或閉合抓緊器末端執(zhí)行器的鉗口。在一些實(shí)施方案中，觸點(diǎn)4122和4124分別向環(huán)形部分4126和4128提供供電。在一些實(shí)施方案中，觸點(diǎn)4122、4124中的一個(gè)提供正電壓，并且另一個(gè)負(fù)極提供雙極電源。在一些實(shí)施方案中，環(huán)形部分4126和4128中的每一個(gè)被(例如通過穿過4130的線)電連接到末端執(zhí)行器，其中環(huán)形部分中的一個(gè)被聯(lián)接到抓緊器的一側(cè)，并且另一個(gè)被聯(lián)接到抓緊器的另一側(cè)。例如，參考圖36B，在一些實(shí)施方案中，3624a和3624b被電聯(lián)接到環(huán)形部分4126和4128。

在一些實(shí)施方案中，例如，參考圖40，通過導(dǎo)線將電源供應(yīng)到馬達(dá)單元，在一些實(shí)施方案中，觸點(diǎn)4020被連接到電源。

在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元驅(qū)動(dòng)多于兩個(gè)機(jī)械手臂并且/或者驅(qū)動(dòng)附加的裝置元件。例如，在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元驅(qū)動(dòng)兩個(gè)裝置手臂和攝像機(jī)。圖10B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的用于致動(dòng)包括多于兩個(gè)臂的裝置的馬達(dá)單元1050的一部分的簡(jiǎn)化示意性側(cè)視圖。在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元1050包括用于第三手臂的關(guān)節(jié)的致動(dòng)裝置。例如，在圖10A所示的實(shí)施方案中，馬達(dá)單元具有用于致動(dòng)關(guān)節(jié)1010的單個(gè)致動(dòng)單元。在一些實(shí)施方案中，馬達(dá)單元包括例如中心軸穿過的一個(gè)或多個(gè)彎曲部分1052。在一些實(shí)施方案中，穿過彎曲部分1052的中心軸包括扭矩傳遞部分(例如，如本文件的其他部分所述)。

示例性手持工具

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置手臂最遠(yuǎn)端段(例如手部段)包括手持工具。

在一些實(shí)施方案中，工具直接治療患者(例如切割、移動(dòng)組織)，例如裝置手臂的其他部分將工具定位在正確位置并且/或者移動(dòng)工具。

在一些實(shí)施方案中，此外和/或可替代地，手持工具收集信息。例如，在一些實(shí)施方案中，手持工具是攝像機(jī)。例如，在一些實(shí)施方案中，手持工具包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。

在示例性實(shí)施方案中，手持工具被通過腕關(guān)節(jié)附接到橈骨段的遠(yuǎn)端。在一些實(shí)施方案中，裝置手臂包括在除手臂的遠(yuǎn)端(例如，關(guān)節(jié))之外的點(diǎn)處聯(lián)接到手臂的一個(gè)或多個(gè)工具。例如，在一些實(shí)施方案中，手臂包括聯(lián)接到肘關(guān)節(jié)或在橈骨和/或肱骨上的肘關(guān)節(jié)附近的工具，工具例如被用于保持組織遠(yuǎn)離手持工具。

在一些實(shí)施方案中，手臂不包括手持工具，并且例如橈骨(例如遠(yuǎn)端)推動(dòng)或移動(dòng)組織。在一些實(shí)施方案中，工具(例如，剪刀、抓緊器)被用作鈍器，例如用于推動(dòng)組織。

示例性剪刀

在一些實(shí)施方案中，裝置臂包括剪刀手持工具。重新參見圖3，剪刀手持工具324包括聯(lián)接到第二部分325b的第一部分325a。在一些實(shí)施方案中，剪刀手持工具324由第一部分325a的平坦表面切割成滑動(dòng)到緊鄰和/或接觸第二部分325b的平坦表面。可選地，一個(gè)或多個(gè)部分325a、325b包括鋒利的邊緣。在一些實(shí)施方案中，剪刀手持工具324切割組織?？商娲鼗虼送?，在一些實(shí)施方案中，剪刀手持工具324被用于例如當(dāng)剪刀閉合時(shí)推動(dòng)和/或保持患者組織。在一些實(shí)施方案中，剪刀手持工具324的一個(gè)或多個(gè)零部件帶電以用于電外科手術(shù)，如下面更詳細(xì)描述的。

示例性抓緊器

在一些實(shí)施方案中，裝置臂包括抓緊器手持工具。在一些實(shí)施方案中，抓緊器包括兩個(gè)或更多個(gè)相對(duì)部分，并且通過將兩個(gè)或更多個(gè)相對(duì)部分放在一起來閉合抓緊器，例如以抓住對(duì)象(例如患者組織)。在一些實(shí)施方案中，相對(duì)部分移動(dòng)分開以打開抓緊器。圖36A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的閉合的抓緊器手持工具3624的簡(jiǎn)化示意圖。圖36B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的打開的抓緊器手持工具3624的簡(jiǎn)化示意圖。

在一些實(shí)施方案中，第一抓緊器側(cè)3624a被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第二抓緊器側(cè)3624b。在一些實(shí)施方案中，在從打開的抓緊器構(gòu)型移動(dòng)到閉合的抓緊器構(gòu)型時(shí)，第一抓緊器側(cè)和第二抓緊器側(cè)的相對(duì)表面朝向彼此移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，如圖36A所示，如果在抓緊器側(cè)3624a、3624b之間沒有對(duì)象，那么閉合抓緊器使側(cè)的相對(duì)表面3624c相接觸。

可選地，在一些實(shí)施方案中，抓緊器的一個(gè)或多個(gè)側(cè)包括突起，例如一個(gè)或多個(gè)鋸齒形邊緣和/或一個(gè)或多個(gè)突出齒。潛在的突起在夾具所握持的組織上提供改善的夾持(例如，增加的夾持力)。

在一些實(shí)施方案中，夾具相對(duì)表面是平滑和/或平坦的(例如，如圖36A和圖36B所示)。在一些實(shí)施方案中，夾具相對(duì)表面是鋸齒形的和/或互鎖的和/或包括齒，從而潛在地增加壓力和/或夾持力，例如如在外科夾具領(lǐng)域中已知的。

在一些實(shí)施方案中，用戶組織被保持在相對(duì)表面3624c之間。在一些實(shí)施方案中，抓緊器手持工具在相對(duì)表面3624c之間握持組織，潛在的益處是拉動(dòng)和/或撕開患者組織的能力。

在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)動(dòng)和/或旋擰機(jī)構(gòu)打開和閉合抓緊器側(cè)：在一些實(shí)施方案中，螺母3602被聯(lián)接到第一梁3604和第二梁3606。第一梁3604被聯(lián)接到抓緊器第一側(cè)3624a，并且第二梁3606被聯(lián)接到抓緊器第二側(cè)3624b。在一些實(shí)施方案中，例如在一個(gè)方向上(例如順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)螺母3602將螺母推向抓緊器側(cè)，從而增加第一梁與第二梁之間的角度并且打開抓緊器側(cè)，如圖36A與圖36B之間的轉(zhuǎn)變所示。在一些實(shí)施方案中，螺母3602被通過轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接到螺母的細(xì)長(zhǎng)元件而轉(zhuǎn)動(dòng)，其中細(xì)長(zhǎng)元件可選地伸展出手持工具和/或裝置臂。在示例性實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)元件是單個(gè)鎳鈦合金元件(例如電纜、帶、線)。使用扭矩致動(dòng)(打開和閉合)鉗子側(cè)的其他方法被設(shè)想并包括在本申請(qǐng)中。

使用扭矩和/或諸如螺母和/或螺釘?shù)淖枣i機(jī)構(gòu)的潛在益處是，與細(xì)長(zhǎng)元件相互作用的臂的移動(dòng)不會(huì)松開抓緊器的抓握。

可替代地或此外，在一些實(shí)施方案中，抓緊器手持工具的打開和閉合通過拉動(dòng)和釋放一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)元件來控制，如抓緊器控制領(lǐng)域中已知的。圖37是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的閉合的抓緊器手持工具3724的簡(jiǎn)化示意圖。

在一些實(shí)施方案中，手持工具被(例如通過腕關(guān)節(jié)3628)聯(lián)接到將手持工具聯(lián)接到橈骨的連接部分3624Cou。在一些實(shí)施方案中，腕關(guān)節(jié)是樞軸?？商娲兀谝恍?shí)施方案中，裝置臂不包括可彎曲的腕關(guān)節(jié)，例如手持工具3624被直接聯(lián)接到橈骨段。

具有類人結(jié)構(gòu)的示例性抓緊器

在一些實(shí)施方案中，裝置臂包括具有類人結(jié)構(gòu)的抓緊器(夾具手持工具)。在一些實(shí)施方案中，抓緊器手持工具的一個(gè)或多個(gè)相對(duì)部分是鉸接的。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)相對(duì)部分包括與人類手指相同數(shù)量的段和連接關(guān)節(jié)。圖38是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的夾具手持工具3824的簡(jiǎn)化示意圖。具有類人結(jié)構(gòu)的手持工具的潛在益處包括工具的直觀移動(dòng)、以與手動(dòng)手術(shù)相同的方式執(zhí)行手術(shù)移動(dòng)(例如縫合)的能力。

其他示例性手持工具

在一些實(shí)施方案中，手持工具被用于保持和/或推動(dòng)用戶組織，例如以保持組織遠(yuǎn)離切割，以向?qū)⒁磺懈畹慕M織提供張力。可選地，用于保持組織的手持工具包括擴(kuò)張部分，其表面可以通過一個(gè)或多個(gè)部分展開和/或充氣和/或滑過其他部分(例如扇形結(jié)構(gòu))而擴(kuò)張。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)手持工具例如是鉆頭、螺絲刀、針、解剖刀、抽吸裝置、超聲刀、如內(nèi)窺鏡手術(shù)領(lǐng)域中已知的其他裝置(例如外科裝置)。

示例性電外科手術(shù)

可選地，在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)裝置手持工具包括用于電外科手術(shù)的一個(gè)或多個(gè)帶電部分。在一些實(shí)施方案中，裝置手持工具包括用于單極電外科手術(shù)的單極帶電部分。在一些實(shí)施方案中，手持工具的一部分帶負(fù)電，并且手持工具的另一部分帶正電，以便進(jìn)行雙極電手術(shù)。

在示例性實(shí)施方案中，參考圖36A和圖36B，第一抓緊器側(cè)3624a與第二抓緊器側(cè)3624b帶相反電荷(例如，第一抓緊器側(cè)3624a帶正電，第二抓緊器側(cè)3624b帶負(fù)電、或反之亦然)，以便進(jìn)行雙極電外科手術(shù)。

在示例性實(shí)施方案中，參考圖3，對(duì)于雙極電外科手術(shù)，第一部分325a與第二部分325b帶相反電荷(例如，第一部分325a帶正電，第二部分325b帶負(fù)電或反之亦然)，以便進(jìn)行雙極電外科手術(shù)。

在一些實(shí)施方案中，例如利用用戶臂移動(dòng)控制的裝置的移動(dòng)的用戶使用附加的用戶接口(例如腳踏板)激活電荷，以便進(jìn)行電外科手術(shù)。

示例性一次性、可替換性、無菌性

在一些實(shí)施方案中，包括機(jī)械臂(例如如本文所述)的裝置的一個(gè)或多個(gè)部分是無菌的和/或可滅菌的(例如裝置手臂是無菌的)。在一些實(shí)施方案中，裝置的一個(gè)或多個(gè)部分是可更換的，例如在一些實(shí)施方案中，更換一個(gè)或多個(gè)裝置手臂并且/或者例如在治療之間更換一個(gè)或多個(gè)工具。

在一些實(shí)施方案中，末端執(zhí)行器經(jīng)螺釘附接到機(jī)械臂，并且例如被擰開以將其從臂上移除。

在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械臂被摩擦聯(lián)接到馬達(dá)單元，從而例如潛在地使能夠移除和/或更換機(jī)械臂。

在一些實(shí)施方案中，機(jī)械臂包括無菌鞘并且/或者例如在利用裝置開始治療之前將無菌鞘放置在機(jī)械臂上。

總述

如本文所用，術(shù)語“大約”是指±20％。

術(shù)語“包括(comprises/comprising)”、“包含(includes/including)”、“具有(having)”以及它們的軛合物意味著“包括但是不限于”。

術(shù)語“由……組成”是指“包括并限于……”。

術(shù)語“基本上由……組成”是指組合物、方法或結(jié)構(gòu)可以包括另外的成分、步驟和/或部分，但是僅當(dāng)附加成分、步驟和/或部分不實(shí)質(zhì)改變所要求保護(hù)的組合物、方法或結(jié)構(gòu)的基本和新穎特征。

如本文所使用的，除非上下文另外明確指出，單數(shù)形式“一個(gè)(a)”、“一種(an)”以及“所述(the)”包括復(fù)數(shù)參考。例如，術(shù)語“化合物”或“至少一種化合物”可以包括多種化合物，包括其混合物。

貫穿本申請(qǐng)，本發(fā)明的各種實(shí)施方案可以以范圍格式呈現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，范圍格式的描述僅僅是為了方便和簡(jiǎn)潔，并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍的不靈活的限制。因此，范圍的描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為已具體公開了所有可能的子范圍以及此范圍內(nèi)的單個(gè)數(shù)值。例如，對(duì)諸如1至6的范圍的描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為已具體公開了子范圍，諸如從1至3、從1至4、從1至5、從2至4、從2至6、從3到6等，以及此范圍內(nèi)的單個(gè)數(shù)字，例如1、2、3、4、5和6。不管范圍的寬度如何均如此應(yīng)用。

每當(dāng)本文指示數(shù)值范圍時(shí)，其意在包括在所示范圍內(nèi)的任何引用數(shù)字(分?jǐn)?shù)或整數(shù))。短語第一指示數(shù)字與第二指示數(shù)字之間的“測(cè)距/范圍”和第一指示數(shù)字“至”第二指示數(shù)字的“測(cè)距/范圍”在本文中可以互換使用，并且意味著包括第一指示數(shù)字和第二指示數(shù)字以及它們之間的所有分?jǐn)?shù)和整數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語“方法”是指用于完成給定任務(wù)的方式、手段、技術(shù)和過程，包括但不限于已知的或者由化學(xué)、藥理學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的從業(yè)者從已知的方式、手段、技術(shù)和過程容易開發(fā)的方式、手段、技術(shù)和過程。

如本文所用，術(shù)語“治療”包括消除、基本上抑制、減慢或逆轉(zhuǎn)病癥的進(jìn)展，從而基本上改善病癥的臨床或美學(xué)癥狀或者基本上防止病癥的臨床或美學(xué)癥狀的出現(xiàn)。

應(yīng)理解的是本發(fā)明的為清楚起見在分開的實(shí)施方案的上下文中進(jìn)行描述的某些特征也可以在單個(gè)實(shí)施方案中被提供成組合。相反地，本發(fā)明的為簡(jiǎn)潔起見在單個(gè)實(shí)施方案的上下文中進(jìn)行描述的不同特征也可以被分別地提供或者提供成任何適合的子組合，或者被提供成在本發(fā)明的任何其他描述的實(shí)施方案中都是適合的。在不同實(shí)施方案的上下文中描述的某些特征不被認(rèn)為是那些實(shí)施方案的必要特征，除非實(shí)施方案在沒有那些元素的情況下不起作用。

盡管本發(fā)明已結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行描述，明顯的是許多改變、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。因此，旨在包含落入所附權(quán)利要求書的精神和寬泛范圍內(nèi)的所有這種改變、修改、以及變化。

在本說明書中提及的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)?jiān)诒疚囊砸玫姆绞秸w并入本說明書中，其程度如同每個(gè)單獨(dú)的出版物、專利或?qū)＠暾?qǐng)被具體和單獨(dú)地指示通過引用并入本文。此外，本申請(qǐng)中的任何參考文件的引用或識(shí)別不應(yīng)被解釋為承認(rèn)這些參考文件可用作本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。在使用章節(jié)標(biāo)題的方面來說，它們不應(yīng)被解釋為必然的限制。