[发明专利]用于机器人外科系统的无菌适配器控制系统和通信接口

说明书

一般来讲，本发明提供了可用于确定系统的工具驱动器、无菌适配器以及外科工具之间的附接状态的用于机器人外科系统的系统。所述系统可包括用于产生对应于所述附接状态的附接数据的传感器。所述附接状态可用于控制所述工具驱动器和所述外科工具的操作。在一些变型中，操作者可使用所述工具驱动器、所述无菌适配器和所述外科工具中的一者或多者视觉输出所述附接状态中的一者或多者。在一些变型中，所述工具驱动器和所述外科工具可包括电子通信设备，当所述外科工具附接到所述无菌适配器和所述工具驱动器时，所述电子通信设备能被紧密配置在一起。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,957，以及2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,965，以及2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,974，以及2016年12月20日提交的美国专利申请序列号62/436,981的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及机器人外科系统，包括但不限于用于在机器人外科系统的部分周围形成无菌屏障的无菌适配器。

发明背景

微创手术(MIS)诸如腹腔镜手术涉及旨在减少外科手术期间组织损伤的技术。例如，腹腔镜式手术通常涉及在患者体内（例如，在腹部）形成许多小切口，并且通过切口将一个或多个工具和至少一个相机引入至患者体内。然后通过使用引入的工具和由相机提供的可视化辅助来执行外科手术。一般来讲，微创手术提供多种益处，诸如减少患者瘢痕、减轻患者疼痛、缩短患者恢复期并且减少与患者恢复相关的医疗费用。

微创手术可以使用非机器人或机器人系统来执行。传统的机器人系统可以包括基于来自操作者的命令操纵工具的机器人臂，可以在减少对外科医生的需求的同时提供微创手术的许多益处。这种机器人系统的控制可能需要用户（例如，外科医生或其他操作者）经由一个或多个用户接口设备进行控制输入，所述一个或多个用户接口设备将用户的操纵或命令转化为对机器人系统的控制。例如，响应于用户命令，当外科工具定位在患者的手术区域时，具有一个或多个电机的工具驱动器可以致动外科工具的一个或多个自由度。

与传统的外科手术类似，在机器人微创手术期间，在手术部位保持无菌环境非常重要。然而，通常使用传统的消毒方法诸如加热，事实上无法对工具驱动器的各种部件（例如，马达、编码器、传感器等）和机器人外科系统的其他方面进行消毒。保持无菌性的一种解决方案是在工具驱动器（以及可能出现在手术区域中的其他系统部件诸如机器人臂等）和外科工具之间提供无菌屏障，由此为工具驱动器提供“非灭菌”侧，并且为外科工具提供“无菌”侧。但是，无菌屏障通常不应该干扰工具驱动器如何驱动外科工具。此外，由于在整个外科手术中，工具驱动器可能需要致动不同的外科工具，因此无菌屏障可促进外科工具在工具驱动器上的简易且有效的交换或调换，而不使无菌屏障的作用减弱。将外科工具适当接合和附接到工具驱动器可以有助于形成无菌屏障。因此，可能需要提供与用于机器人手术的无菌适配器相关的附加系统、设备和方法。

发明内容

本文描述了用于确定工具驱动器、无菌适配器和外科工具之间的一个或多个附接状态的系统、设备和方法，用于控制机器人外科系统以帮助无菌适配器适当地接合到系统并形成无菌屏障。这些系统和方法还可以用于传达无菌屏障的状态和机器人外科系统的操作，以帮助操作者和/或其他用户有效地理解系统的附接和接合状态。这里描述的系统和方法可以用于指导操作者执行无菌适配器和外科工具的接合，而不是例如依赖于操作者手动确认无菌适配器、外科工具和工具驱动器之间的适当附接。