CN112618023B - 一种无菌隔离装置及手术机器人*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无菌隔离装置和手术机器人***，所述无菌隔离装置用于设置在手术机器人上，所述手术机器人包括机械臂；所述无菌隔离装置包括无菌袋，所述无菌袋的近端用于与所述机械臂的指定位置连接，所述无菌袋的远端用于覆盖所述机械臂的末端；所述无菌袋被配置为随所述机械臂的位姿变化而改变所述无菌袋的长度。从而无菌隔离装置的长度随机械臂的位姿变化而实时变化，能够适应于机械臂的不同位姿，避免因拉扯过渡而引起脱落、破裂的问题。

Description

一种无菌隔离装置及手术机器人***

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种无菌隔离装置及手术机器人***。

背景技术

手术机器人的设计理念是采用微创伤的方式精准地实施复杂的外科手术。在传统的手术操作面临种种局限的情况下发展出现了手术机器人，手术机器人突破了人眼的局限，其能够利用立体成像技术将人体内部的器官更加清晰地呈现给施术者。并且对于一些人的手部无法伸入的狭小区域，手术机器人仍可控制手术器械完成挪动、摆动、夹持及360°转动，并可避免抖动，提高手术精确度，进一步达到创口小、出血少、术后恢复快、极大地缩短患者术后住院时间的优势。因此，手术机器人深受广大医患的青睐，广泛应用于各种临床手术中。

在利用手术机器人执行外科手术的操作时，需要使用无菌袋构建无菌屏障以隔绝手术环境与机器人机体之间的环境。具体来说，所述手术机器人包括调整臂、工具臂和手术器械***，其中，手术器械***包括驱动器和手术器械，所述手术器械设置在所述工具臂的末端。所述无菌袋的一端固定设置在所述调整臂的末端，所述无菌袋的另一端设置在所述无菌板上。手术过程中，随着所述工具臂的摆动，所述无菌袋会受到拉扯，但因为无菌袋一般由PE膜制作而成，弹性不佳，其极易因过渡拉扯而破裂或者脱落，这导致无菌环境被破坏，造成手术中断，甚至引起手术事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无菌隔离装置及手术机器人***，该无菌隔离装置的长度可随工具臂的摆动而自动调整，避免无菌隔离装置因过渡拉扯而破裂或脱落。

为实现上述目的，本发明提供了一种无菌隔离装置，用于设置在手术机器人上，所述手术机器人包括机械臂；所述无菌隔离装置包括无菌袋，所述无菌袋套装在所述机械臂上，且所述无菌袋的近端用于与所述机械臂上的指定位置连接，所述无菌袋的远端用于覆盖所述机械臂的末端；所述无菌袋被配置为能够随所述机械臂的位姿变化而改变所述无菌袋的长度。

可选地，所述无菌袋包括长度可变的调整部和长度不变的袋体；所述调整部被配置为在受到拉力时伸长，以增大所述无菌袋的长度；所述调整部还被配置为在取消所述拉力后回缩，以减小所述无菌袋的长度。

可选地，所述调整部包括多个弹性件，多个所述弹性件沿所述袋体的周向布置，且每个所述弹性件的近端用于与所述机械臂上的所述指定位置连接，每个所述弹性件的远端均与所述袋体连接。

可选地，所述调整部还包括第一连接环，所述弹性件的近端设置在所述第一连接环上，所述第一连接环用于设置在所述机械臂上的所述指定位置处；和/或，

所述调整部还包括第二连接环，所述第二连接环设置在所述袋体上；所述弹性件的远端形成为挂钩，所述挂钩挂在所述第二连接环上。

可选地，所述调整部包括弹性膜段，所述弹性膜段的材料的断裂伸长率大于所述袋体的材料的断裂伸长率。

可选地，所述弹性膜段的材料的断裂伸长率大于50％。

可选地，所述弹性膜段的材料包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

可选地，所述调整部包括波纹管段。

可选地，在所述无菌袋的纵截面上，所述波纹管段包括多个依次连接的圆弧。

可选地，所述无菌袋包括袋体和调整部；所述袋体的远端与用于覆盖所述机械臂的末端，所述袋体的近端缠绕在所述调整部上；所述调整部设置在所述机械臂的所述指定位置处，并用于释放或回收所述袋体，以改变所述无菌袋的长度。

可选地，所述调整部包括固定支架、转轴和卷簧；所述固定支架用于套装在所述机械臂的所述指定位置处；所述转轴可转动地设置在所述固定支架上；所述卷簧的一端设置在所述转轴上，另一端设置在所述固定支架上；所述袋体的近端缠绕在所述转轴上；

所述无菌袋被配置为当所述转轴在外力的作用下沿第一方向旋转时，所述袋体被释放，以增大所述无菌袋的长度，同时所述卷簧变形并存储弹性势能；当取消所述外力时，所述卷簧释放所述弹性势能，并驱使所述转轴沿第二方向旋转，以使所述袋体被回收而减小所述无菌袋的长度；所述第二方向与所述第一方向相反。

可选地，所述调整部还包括压片，所述压片与所述固定支架连接，并与所述转轴对应设置，用于在所述转轴旋转时向所述袋体的外表面施加压力，以使所述袋体保持平整。

可选地，所述调整部还包括限位结构，用于限制所述卷簧的变形量。

可选地，所述调整部包括后盖，所述后盖设置在所述转轴的端部；所述限位结构包括定位销和拉线，所述定位销固定于所述后盖上，所述拉线的一端与所述定位销连接，另一端与所述卷簧连接；

所述调整部被配置为当所述转轴沿所述第一方向旋转时，所述拉线随所述卷簧的变形而缠绕于所述卷簧上，且当所述拉线被拉紧时阻止所述卷簧继续变形，进而阻止所述转轴继续沿所述第一方向旋转。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手术机器人***，包括：

手术机器人，包括机械臂；以及，

如前所述的无菌隔离装置，所述无菌袋的近端用于与所述机械臂的所述指定位置连接，所述无菌袋的远端用于覆盖所述机械臂的末端。

可选地，还包括监控机构，用于监测所述无菌袋的长度是否达到预定最大值。

可选地，所述监控机构包括信号发射装置和信号接收装置，所述信号发射装置和所述信号接收装置中的一个设置在所述手术机器人上，另一个设置在所述无菌袋上；

所述手术机器人***被配置为当所述信号接收装置未接收到所述信号发射装置所发射的信号时，所述无菌袋的长度未达到所述预定最大值；当所述信号接收装置接收到所述信号发射装置所发射的信号时，所述无菌袋的长度达到所述预定最大值。

可选地，所述机械臂包括调整臂和工具臂，所述工具臂用于驱动所述手术器械围绕机械不动点运动，所述调整臂用于调整所述机械不动点的位置，所述机械臂上的指定位置为所述调整臂的末端。

可选地，所述手术机器人***还包括手术器械***，所述手术器械***包括驱动器及设置于所述机械臂末端的手术器械；所述无菌隔离装置还包括隔离板，所述隔离板用于将所述驱动器的动力传输至手术器械，所述无菌袋与所述隔离板连接，且所述无菌袋的远端通过所述隔离板覆盖所述机械臂的末端。

与现有技术相比，本发明的无菌隔离装置及手术机器人具有如下优点：

前述的无菌隔离装置安装于机器人上，所述机器人包括机械臂。所述无菌隔离装置包括无菌袋，所述无菌袋的近端用于与所述机械臂上的指定位置连接，所述无菌袋的远端用于覆盖所述机械臂的末端；所述无菌袋被配置为随所述机械臂的位姿变化而改变所述无菌袋的长度，使得所述无菌隔离装置能够适应于所述工具臂的不同位姿，避免所述无菌隔离装置被所述工具臂过渡拉扯而从所述手术机器人上脱落或者破裂，从而确保手术过程始终具有可靠的无菌环境，保证手术的顺利进行。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明根据一实施例所提供的主从映射手术机器人***的结构示意图；

图2是本发明根据一实施例所提供的手术机器人的结构示意图；

图3是本发明根据第一实施例所提供的无菌隔离装置的示意图，图示中的无菌隔离装置的无菌袋的近端安装于调整臂末端上，且无菌袋处于拉伸变长的状态；

图4是本发明根据第一实施例所提供的无菌隔离装置的局部结构示意图；

图5是本发明根据第一实施例所提供的无菌隔离装置的示意图，图示中的无菌隔离装置的无菌袋处于未拉伸变长的状态；

图6是本发明根据第一实施例所提供的无菌隔离装置的局部示意图，图示中未示出袋体及调整部的第二连接环；

图7是本发明根据第二实施例所提供的无菌隔离装置的局部示意图；

图8是本发明根据第三实施例所提供的无菌隔离装置的示意图；

图9是本发明根据第三实施例所提供的无菌隔离装置的局部示意图；

图10是本发明根据第四实施例所提供的无菌隔离装置的局部示意图；

图11是本发明根据第四实施例所提供的无菌隔离装置的局部示意图，图中未示出袋体；

图12是本发明根据第四实施例提供的无菌隔离装置的示意图，图示中仅示出了部分袋体，且图示中箭头指向为第一方向；

图13是本发明根据第四实施例提供的无菌袋的示意图，图示中仅示出了部分袋体，且图示中的箭头指向为第二方向；

图14是本发明根据第四实施例所提供的无菌隔离装置的调整部的局部示意图，图中示出了夹持装置；

图15是本发明根据第四实施例所提供的无菌隔离装置的调整部的局部示意图，图中示出了限位机构。

[附图标记说明如下]：

10-医生控制台；

11-主操作手；

20-手术机器人；

21-立柱，22-调整臂，23-工具臂，24-手术器械***；

1000-无菌袋；

1100-袋体；

1211-弹性件，1212-第一连接环，1213-第二连接环；

1220-弹性膜段；

1230-波纹管段；

1241-固定支架，1242-转轴，1243-卷簧，1244-夹持装置，1245-后盖，1246-定位销，1247-拉线，1248-压片；

1300-接合区域；

1410-信号发射装置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种用于安装在手术机器人上的无菌隔离装置，该无菌隔离装置包括无菌袋，当所述无菌隔离装置安装于手术机器人时，所述无菌袋可随手术机器人的机械臂的位姿变化而自动地进行长度变化，使得所述无菌袋的长度始终能够适应所述机械臂的位姿，避免所述无菌隔离装置因机械臂的摆动而过渡拉扯造成脱落或破裂，保证手术过程的顺利进行。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

图1示出了主从映射手术机器人***的示意图，图2示出了手术机器人的结构示意图。

如图1及图2所示，所述主从映射手术机器人***包括控制端和执行端。所述控制端包括医生控制台10，所述医生控制台10上设置有主操作手11。所述执行端包括手术机器人20，所述手术机器人20包括立柱21、机械臂和手术器械***24。更为具体地，手术器械***24包括驱动器和手术器械。所述驱动器用于为所述手术器械提供驱动力。所述手术器械设置于所述机械臂末端，所述机械臂用于驱动所述手术器械围绕不动点转动。所述机械臂和所述手术器械与所述医生控制台的主操作手11构成主从映射关系，也即，所述机械臂和所述手术器械根据医生的手部操作而运动，并且所述主操作手11还接受人体组织器官对手术器械的作用力信息并反馈至医生的手部，以使医生能够更直观地感受手术操作。

本实施例对所述机械臂的构型没有特别的限制。根据不动点的类型不同，所述机械臂可以分为主动不动点机械臂和机械不动点机械臂。所述主动不动点机械臂，包括至少六个自由度的空间结构，所述机器人的控制器根据所述主动不动点的位置，计算出所述机械臂的各个关节的转动角度，并将所述手术器械通过主动不动点进入人体目标位置内部进行操作。如图1所示，所述机械不动点机械臂可包括调整臂22和工具臂23。所述机械不动点机械臂在工具臂23的结构确定之后，其与机械不动点的位置关系也确定。所述立柱21用于支撑多个所述调整臂22，每个所述调整臂22的末端连接所述工具臂23，所述工具臂23用于挂载所述手术器械4(即所述手术器械设置在所述工具臂23的末端)。所述调整臂22用于调整所述机械臂的不动点的位置，所述工具臂23用于驱动所述手术器械***绕所述不动点转动。

请重点参考图2，在利用主从映射手术机器人***执行手术操作的过程中，所述手术机器人20上安装有无菌隔离装置。具体而言，所述无菌隔离装置包括无菌袋1000，所述无菌袋1000的近端用于与所述机械臂上的指定位置连接，所述无菌袋1000的远端用于覆盖所述机械臂的末端(图2中B所示)。这里“指定位置”一般是指操作人员能接触到的机械臂的位置。通过将操作人员能接触到的机械臂的部位通过无菌隔离装置隔离，实现操作环境的无菌化。在一个非限制性的实施例中，所述机械臂上的所述指定位置是所述调整臂22末端(即如图2中A所示)。当然，本领域技术人员可理解，在其他实施例中，所述指定位置还可以是根据实际需要所确定的所述机械臂上的其他位置。或者在其他的手术机器人中，例如当所述机械臂不区分调整臂和工具臂时，所述指定位置亦可根据实际需要设定。后文中一律以所述指定位置为所述调整臂末端为例进行说明，但其不应对本发明构成限制。

进一步地，所述无菌隔离装置还优选包括隔离板(图中未示出)，所述隔离板用于设置在所述驱动器与所述手术器械之间，以将所述驱动器所提供的动力传输至所述手术器械，本领域技术人员知晓如何连接所述隔离板与所述驱动器及所述手术器械，此处不作详细介绍。如此，所述无菌袋1000的远端可与所述隔离板连接，以覆盖所述机械臂的末端。那么，在该非限制性的实施例中，所述调整臂末端、所述工具臂23及所述驱动器被无菌袋1000包覆，从而所述无菌袋1000构建起一无菌屏障，将所述调整臂末端、所述工具臂23及所述驱动器与外部环境隔绝。本发明中，所述无菌袋1000被配置为能够随所述工具臂23的位姿变化而自动地改变其自身的长度。因此，在手术过程中，当所述手术机器人20的所述工具臂23在摆动时，所述无菌袋1000的长度可实时调整以适应所述工具臂23的位姿，避免所述无菌隔离装置被所述工具臂23过渡拉扯而出现脱落、破裂等事故。

本领域技术人员应该理解，虽然此处以主从映射机器人为例介绍了所述无菌隔离装置的应用场景，但该无菌隔离装置也可应用于非主从映射机器人上，所述非主从映射机器人的结构与所述主从映射机器人***的手术机器人基本相同，因此所述无菌隔离装置的应用方式基本相同。

本发明中，所述无菌袋1000可采用任何合适的方式来改变其自身的长度。以下将通过具体的实施例来说明所述无菌隔离装置的可选实现方式。

在一些实施例中，所述无菌袋1000包括长度可变的调整部和长度不变的袋体1100，且所述调整部被配置为在受到拉力的作用时能够被拉伸变长，而在取消所述拉力后，所述调整部能够回缩变短。换句话说，在这些实施例中，所述调整部自身的长度可变，并且可通过所述调整部的长度变化来达到调节所述无菌袋1000的长度的目的。即，当所述工具臂23摆动至向所述无菌隔离装置施加拉力的位姿时，所述调整部在所述拉力的作用下伸长，以使所述无菌袋1000的长度增大，而当所述工具臂23摆动至不再向所述无菌隔离装置施加拉力的位姿时，所述调整部回缩，以使所述无菌袋1000的长度减小。需要说明的是，所述袋体1100的“长度不变”并不是字面上所理解的绝对含义，换句话说，所述袋体1100的长度不变，包括长度完全不发生变化，也包括变化极小可忽略不计的情况(实际应用中，所述袋体一般采用PE制作，其在受到拉力时产生变形而引起的长度变化可忽略不计)。

具体而言，请参考图3至图5，在本发明的第一实施例中，所述调整部包括多个弹性件1211(即两个以上的弹性件1211)，多个所述弹性件1211沿所述袋体1100的周向布置，也即多个弹性件1211呈环形布置。将所述无菌隔离装置安装至所述手术机器人20上时多个所述弹性件1211环绕所述调整臂22设置，且每个所述弹性件1211的近端用于与所述调整臂末端(即所述机械臂上的指定位置)连接，每个所述弹性件1211的远端与所述袋体1100连接。以图3所示方位为例，所述弹性件1211的所述近端为上端，所述弹性件1211的远端为下端，这样所述弹性件1211的下端与所述袋体1100的上端连接，所述袋体1100的下端用于与所述隔离板连接。

当所述工具臂23摆动至向所述袋体1100施加拉力的位姿时，所述袋体1100将所述拉力传递至所述弹性件1211，所述弹性件1211在所述拉力的作用下伸长，以使所述无菌袋1000的长度增大。当所述工具臂23摆动至不再向所述袋体1100施加拉力的位姿时，所述弹性件1211在自身弹力的作用下回缩，以使所述无菌袋1000的长度减小。

所述弹性件1211包括但不限于弹簧，且优选多个所述弹性件1211沿所述袋体1100的周向均匀地布置，以使所述无菌隔离装置安装至所述手术机器人20上时，多个所述弹性件1121沿所述调整臂22的周向均匀地布置。进一步地，所述调整部还包括第一连接环1212，所有所述弹性件1211的近端可通过螺钉或其他任意合适的方式设置在所述第一连接环1212上，所述第一连接环1212用于设置在所述调整臂末端上。进一步地，所述调整部还包括第二连接环1213，所述第二连接环1213设置在所述袋体1100上，例如设置在所述袋体1100的近端。所有所述弹性件1211的远端均与所述第二连接环1213连接。本实施例中，如图6所示，每个所述弹性件1211的远端均形成为挂钩，所述挂钩挂在所述第二连接环1213上。

或者，如图7所示，在本发明的第二实施例中，所述无菌隔离装置也包括所述袋体1100和所述调整部。所述调整部包括弹性膜段1220，所述弹性膜段1220与所述袋体1100轴向连接，且所述弹性膜段1220的材料的断裂伸长率大于所述袋体1100的材料的断裂伸长率。

例如，所述调整部包括一个所述弹性膜段1220，一个所述弹性膜段1220设置在所述袋体1100的近端。将所述无菌隔离装置安装在所述手术机器人20上时，所述弹性膜段1220的近端与所述调整臂末端连接，所述袋体1100的远端与所述隔离板连接。也就是说，所述无菌隔离装置包括两部分，分别为弹性较大的弹性膜段1220和弹性较小的袋体1100，其中所述弹性膜段1220可随所述工具臂23的摆动而伸长或回缩，以达到改变所述无菌袋1000的长度的目的。

可选地，所述弹性膜段1220的材料的断裂伸长率大于50％，此外，所述弹性膜段1220的选材还需要考虑其灭菌性能和生物相容性。通常，可用作所述弹性膜段1220的材料包括但不限于热塑性聚氨酯弹性体橡胶，所述袋体1100可采用PE制作。所述弹性膜段1220与所述袋体1100通过任何合适的方式连接为一体，优选两者通过复合压接的方式连接，使得两者在接合区域1300具有良好的力学性能。

本实施例中，所述弹性膜段1220的数量也可以是多个，这样所述袋体1100也包括多个相互分离的节段，所述弹性膜段1220与所述袋体1100的节段间隔布置即可。

又或者，在本发明的第三实施例中，所述无菌袋1000也包括袋体1100和所述调整部，请参考图8，所述调整部包括波纹管段1230。也即，随着所述工具臂23的摆动，所述波纹管段1230伸长或回缩，使得所述无菌袋1000的长度发生变化，以适应所述工具臂23的不同位姿。可选地，在一些实施例中，所述袋体1100与所述调整部为一体式结构，即所述袋体1100与所述调整部采用同样的材料制成长条状的无菌袋1000后，再将所述无菌袋1000的至少一部分折叠而形成为波纹管段1230，以作为所述调整部，而所述无菌袋1000上未折叠的部分构成所述袋体1100。在另一些实施例中，所述袋体1100与所述调整部也可分体成型后再通过任意合适的方式连接在一起，此时，所述袋体1100与所述调整部的材料可相同，也可不相同。

优选地，如图9所示，在所述无菌袋1000的纵截面上，所述波纹管段1230包括多个依次连接的圆弧。这样设置，可在对无菌袋1000进行折叠处理以形成所述调整部时，减少对所述无菌袋1000的损伤，使得所述无菌袋1000的性能符合使用要求。

在其他实施例中，例如如图10所示，在本发明的第四实施例中，所述无菌袋包括相互连接的袋体1100和调整部，本实施例中，所述袋体1100和所述调整部的长度均不可调节。本实施例中，所述袋体1100的远端与所述隔离板连接，所述袋体1100的近端与所述调整部连接，且所述袋体1100部分地缠绕在所述调整部上，所述调整部通过释放或回收所述袋体1100来改变所述无菌袋的长度。

在一个具体的实现方式中，所述调整部的具体结构如图11所示。请参考图11，所述调整部包括固定支架1241、转轴1242和卷簧1243。其中，所述固定支架1241用于套装在所述调整臂末端。所述转轴1242可转动地设置在所述固定支架1241上。所述卷簧1243的一端设置在所述转轴1242上，另一端设置在所述固定支架1241上。所述袋体1100的近端设置在所述转轴1242上，且所述袋体1100靠近近端的部分缠绕在所述转轴1242上。

请再参考图12和图13，所述无菌隔离装置被配置为当所述转轴1242在外力的作用下沿第一方向(如图12中箭头所示方向)旋转时，所述袋体1100被释放，以增大所述无菌袋的长度，同时所述卷簧1243变形并存储弹性势能；当取消所述外力时，所述卷簧1243释放所述弹性势能，并驱使所述转轴1242沿第二方向(如图13中箭头所示方向)旋转，以使所述袋体1100被回收而减小所述无菌袋的长度。所述第二方向与所述第一方向相反，例如所述第一方向是顺时针方向时，所述第二方向为逆时针方向，反之亦可。

即，本实施例中，当所述工具臂23摆动至向所述袋体1100施加拉力的位姿时，所述袋体1100将所述拉力传递至所述转轴1242，以驱动所述转轴1242沿所述第一方向旋转，使得所述袋体1100被释放，同时所述卷簧1243扭转变形以存储弹性势能。当所述工具臂23摆动至不再向所述袋体1100施加拉力的位姿时，所述卷簧1243释放所述弹性势能，并驱动所述转轴1242沿所述第二方向转动，以将之前释放的部分所述袋体1100回收，使得所述无菌袋的长度缩短，并与所述工具臂23的位姿相匹配。

由于所述无菌袋需要在周向上包覆所述调整臂末端、所述工具臂23和所述驱动器，因此，所述转轴1242的数量可以设置为四个，四个所述转轴1242布置在所述调整臂末端的四周，且每个所述转轴1242上均设置有所述卷簧1243。所述袋体1100的近端被撑开且横截面形成为四边形，然后将所述袋体1100的四个边分别缠绕在四个所述转轴1242上。当然，在替代性的实施例中，所述转轴1242的数量也可以是三个或五个等，所述袋体1100的上端相应地被撑开而形成三角形或五边形。

所述袋体1100为一次性的消耗品，故而可通过如图14所示的C型的夹持装置1244或其他连接部件将所述袋体1100的近端可拆卸地安装在所述转轴1242上，之后再将所述袋体1100部分地缠绕在所述转轴1242上。此外，本领域技术人员应知晓，所述转轴1242的轴向两端可分别通过轴承(图中未标注)与所述固定支架1241连接，以提高所述转轴1242在转动过程中的平稳性。

进一步地，所述调整部还包括限位结构，用于限制所述卷簧1243的变形量。具体地，请参考图15，所述转轴1242的两端上分别设有后盖1245，所述限位结构包括定位销1246和拉线1247，所述定位销1246固定于所述后盖1245上，所述拉线1247的一端与所述定位销1246连接，另一端与所述卷簧1243连接。当所述转轴1242沿所述第一方向旋转时，所述卷簧1243发生变形，同时所述拉线1247缠绕于所述卷簧1243上，当所述拉线1247被拉紧时，所述卷簧1243便不能继续变形，从而阻止所述转轴1242继续沿所述第一方向旋转，此时所述无菌袋的长度达到最大值。反之，当所述转轴1242沿所述第二方向旋转时，所述卷簧1243释放所述拉线1247，使得所述拉线1247变得松弛。

优选地，所述调整部上还设有压片1248，所述压片1248设置在所述固定支架1241上，且每个所述压片1248对应于一个所述转轴1242设置，所述压片1248用于在所述转轴1242旋转时，向所述袋体1100的外表面施加压力，以使所述袋体1100保持平整。

进一步地，本发明还提供了一种手术机器人***，其包括手术机器人20和所述无菌隔离装置。所述无菌隔离装置安装于所述手术机器人20上。具体而言，所述手术机器人包括机械臂。所述无菌隔离装置的所述无菌袋1000的近端与所述机械臂的指定位置连接，所述无菌袋1000的远端用于覆盖所述机械臂的末端。此处所述的手术机器人包括但不限于所述主从映射手术机器人***中的手术机器人。

较佳地，所述手术机器人***还包括监控机构，用于监测所述无菌袋1000的长度是否达到预定最大值。

详细来说，所述监控报警装置包括信号发射装置1410(如图6所示)和信号接收装置(图中未示出)。所述信号发射装置1410和所述信号接收装置中的一个设置在所述手术机器人20上，另一个设置在所述无菌袋1000上。例如，请参考图3及图6，所述信号发射装置1410设置在所述调整臂末端(即所述机械臂上的指定位置)上，所述信号接收装置设置在所述无菌袋1000的所述袋体1100上。并且所述信号发送装置1410在所述调整臂末端的周向上的位置与所述信号接收装置在所述袋体1100的周向上的位置相对应。当所述无菌袋1000的长度达到所述预定最大值时，所述信号接收装置移动至所述信号发射装置1410所处的位置处，这样所述信号接收装置可接收到所述信号发射装置1410所发射的信号。而当所述无菌袋1000的长度小于所述预定最大值时，所述信号发射装置1410与所述信号接收装置相互错开，且所述信号接收装置不能接收到所述信号发射装置1410所发射的信号。也就是说，当所述无菌袋1000的长度小于所述预定最大值时，所述信号接收装置不会接收到信号，但是当无菌袋1000的长度达到所述预定最大值时，所述信号接收装置即接收到信号，并可将该信号传输至一控制设备例如所述手术机器人***的医生控制端设备，进而再通过一报警装置例如蜂鸣报警器、声光报警器等进行报警，以提醒医护人员。在其他实施例中，所述信号发射装置1410和所述信号接收装置中的一个也可以设置在所述工具臂上23上，本发明对此不作限定。通过设置所述监控机构，医护人员可及时知晓所述无菌袋1000的长度达到所述预定最大值，进而可执行相应的处理，进一步避免所述无菌隔离装置过渡拉扯而引起脱落或破裂情况的发生。

虽然本发明披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种无菌隔离装置，用于设置在手术机器人上，所述手术机器人包括机械臂；其特征在于，所述无菌隔离装置包括无菌袋和第一监控模块；所述无菌袋用于套装在所述机械臂上，且所述无菌袋的近端用于与所述机械臂上的指定位置连接，所述无菌袋的远端用于覆盖所述机械臂的末端；所述无菌袋被配置为能够随所述机械臂的位姿变化而改变所述无菌袋的长度；所述第一监控模块为一监控机构的信号发射装置和信号接收装置中的一者，所述第一监控模块设置在所述无菌袋上，并被配置用于监测所述无菌袋的长度是否达到预定最大值。

2.根据权利要求1所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述无菌袋包括长度可变的调整部和长度不变的袋体；所述调整部被配置为在受到拉力时伸长，以增大所述无菌袋的长度；所述调整部还被配置为在取消所述拉力后回缩，以减小所述无菌袋的长度。

3.根据权利要求2所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部包括多个弹性件，多个所述弹性件沿所述袋体的周向布置，且每个所述弹性件的近端用于与所述机械臂上的所述指定位置连接，每个所述弹性件的远端与所述袋体连接。

4.根据权利要求3所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部还包括第一连接环，所述弹性件的近端设置在所述第一连接环上，所述第一连接环用于设置在所述机械臂上的所述指定位置处；和/或，

所述调整部还包括第二连接环，所述第二连接环设置在所述袋体上；所述弹性件的远端形成为挂钩，所述挂钩挂在所述第二连接环上。

5.根据权利要求2所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部包括弹性膜段，所述弹性膜段的材料的断裂伸长率大于所述袋体的材料的断裂伸长率。

6.根据权利要求5所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述弹性膜段的材料的断裂伸长率大于50％。

7.根据权利要求6所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述弹性膜段的材料包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

8.根据权利要求2所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部包括波纹管段。

9.根据权利要求8所述的无菌隔离装置，其特征在于，在所述无菌袋的纵截面上，所述波纹管段包括多个依次连接的圆弧。

10.根据权利要求1所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述无菌袋包括袋体和调整部；所述袋体的远端用于覆盖所述机械臂的末端，所述袋体的近端端缠绕在所述调整部上；所述调整部设置在所述机械臂上的所述指定位置处，并用于释放或回收所述袋体，以改变所述无菌袋的长度。

11.根据权利要求10所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部包括固定支架、转轴和卷簧；所述固定支架用于套装在所述机械臂上的所述指定位置处；所述转轴可转动地设置在所述固定支架上；所述卷簧的一端设置在所述转轴上，另一端设置在所述固定支架上；所述袋体的近端缠绕在所述转轴上；

所述无菌袋被配置为当所述转轴在外力的作用下沿第一方向旋转时，所述袋体被释放，以增大所述无菌袋的长度，同时所述卷簧变形并存储弹性势能；当取消所述外力时，所述卷簧释放所述弹性势能，并驱使所述转轴沿第二方向旋转，以使所述袋体被回收而减小所述无菌袋的长度；所述第二方向与所述第一方向相反。

12.根据权利要求11所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部还包括压片，所述压片与所述固定支架连接，并与所述转轴对应设置，用于在所述转轴旋转时向所述袋体的外表面施加压力，以使所述袋体保持平整。

13.根据权利要求11所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部还包括限位结构，用于限制所述卷簧的变形量。

14.根据权利要求13所述的无菌隔离装置，其特征在于，所述调整部包括后盖，所述后盖设置在所述转轴的端部；所述限位结构包括定位销和拉线，所述定位销固定于所述后盖上，所述拉线的一端与所述定位销连接，另一端与所述卷簧连接；

所述调整部被配置为当所述转轴沿所述第一方向旋转时，所述拉线随所述卷簧的变形而缠绕于所述卷簧上，且当所述拉线被拉紧时阻止所述卷簧继续变形，进而阻止所述转轴继续沿所述第一方向旋转。

15.一种手术机器人***，其特征在于，包括：

手术机器人，包括机械臂；

如权利要求1-14中任一项所述的无菌隔离装置，所述无菌袋的近端用于与所述机械臂上的指定位置连接，所述无菌袋的远端用于覆盖所述机械臂的末端；以及，

第二监控模块，所述第二监控模块为所述监控机构的信号发射装置和信号接收装置中的另一者，所述第二监控模块设置在机械臂上；

所述信号发射装置与所述信号接收装置相配合，以监测所述无菌袋的长度释放达到预定最大值。

16.根据权利要求15所述的手术机器人***，其特征在于，

所述手术机器人***被配置为当所述信号接收装置未接收到所述信号发射装置所发射的信号时，所述无菌袋的长度未达到所述预定最大值；当所述信号接收装置接收到所述信号发射装置所发射的信号时，所述无菌袋的长度达到所述预定最大值。

17.根据权利要求15所述的手术机器人***，其特征在于，所述机械臂包括调整臂和工具臂，所述工具臂用于驱动连接于所述工具臂末端的手术器械围绕机械不动点运动，所述调整臂用于调整所述机械不动点的位置，所述机械臂上的指定位置为所述调整臂的末端。

18.根据权利要求15所述的手术机器人***，其特征在于，所述手术机器人***还包括手术器械***，所述手术器械***包括驱动器及设置于所述机械臂末端的手术器械；所述无菌隔离装置还包括隔离板，所述隔离板用于将所述驱动器的动力传输至手术器械，所述无菌袋与所述隔离板连接，且所述无菌袋的远端通过所述隔离板覆盖所述机械臂的末端。

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