專利名稱：直接牽引手術(shù)夾持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及手術(shù)器械領(lǐng)域，并且更具體地涉及適于在微創(chuàng)手術(shù)中使用的手術(shù)器械。
背景技術(shù)：
微創(chuàng)手術(shù)(MIS)(例如內(nèi)窺鏡檢查、腹腔鏡檢查、胸腔鏡檢查、膀胱鏡檢查等)允許在使用細(xì)長手術(shù)器械穿過小切口從而被引入到體內(nèi)手術(shù)部位處的情況下對患者進(jìn)行手術(shù)。大體而言，套管被插入通過切口從而為手術(shù)器械提供通達(dá)端口。手術(shù)部位通常包括體腔，例如患者的腹腔。可以可選地使用干凈的流體(例如充入氣體)來漲滿體腔。在傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)中，醫(yī)生在觀察視頻監(jiān)視器上的手術(shù)部位的同時通過操縱細(xì)長手術(shù)器械的手動末端執(zhí)行器 來操縱組織。細(xì)長手術(shù)器械通常在細(xì)長管的一端處具有手術(shù)工具形式的末端執(zhí)行器，例如鉗子、剪刀、夾子、持針器等。提供致動力來控制末端執(zhí)行器的致動器被聯(lián)接到細(xì)長管的另一端。將執(zhí)行器力聯(lián)接到末端執(zhí)行器的器件延伸通過細(xì)長管。為了最小化器械通達(dá)端口所需的切口的尺寸，細(xì)長管通常具有小直徑，優(yōu)選地大約6毫米。因此，必要的是將執(zhí)行器力聯(lián)接到末端執(zhí)行器的器件是緊湊的。期望的是，細(xì)長管具有一定程度的柔性以允許手術(shù)器械適于手術(shù)通達(dá)路徑的幾何構(gòu)造。在一些情況下，細(xì)長管可以被鉸接以便通達(dá)到與手術(shù)通達(dá)端口不直接共線的手術(shù)部位。理想的是使用導(dǎo)線作為將執(zhí)行器力聯(lián)接到末端執(zhí)行器的器件，這是由于它們所提供的柔性以及導(dǎo)線能夠通過小橫截面?zhèn)鬟f顯著的力經(jīng)過一段實質(zhì)性距離的能力。不過，未受支撐的導(dǎo)線僅能夠傳遞張力。因此，通常需要提供兩個導(dǎo)線來傳遞雙向致動力。這加倍了穿過細(xì)長管的導(dǎo)線所需的橫截面。導(dǎo)線需要具有足夠的強(qiáng)度以便提供產(chǎn)生末端執(zhí)行器所提供的所需力的必要張力。需要的張力越大，則導(dǎo)線橫截面必須越大。將導(dǎo)線張力轉(zhuǎn)換成末端執(zhí)行器力時的低效性增加了所需張力，并且因而增加了所需橫截面。不管是由于更多數(shù)量的導(dǎo)線還是由于單個線纜的更大的橫截面，均導(dǎo)致橫截面的增加，從而增加了彎曲纜線(例如當(dāng)穿過鉸接腕關(guān)節(jié)時)對于纜線所傳遞的力的影響。這能夠?qū)е庐?dāng)末端執(zhí)行器被支撐末端執(zhí)行器的鉸接腕組件移動時改變手術(shù)末端執(zhí)行器的夾持壓力。同樣期望的是提供電連接從而為雙極燒灼術(shù)提供電流，在雙極燒灼術(shù)中通過流經(jīng)組織的電流來燒灼組織。能夠通過手術(shù)末端執(zhí)行器的兩個鉗爪來提供相反電極與組織的兩個連接。因此，必要的是將一個鉗爪與另一個鉗爪電絕緣并且提供兩個鉗爪中的每個與施加燒灼電流的細(xì)長管的執(zhí)行器末端之間的絕緣性電連接。綜上，期望的是提供一種改進(jìn)的設(shè)備和方法，其用于通過細(xì)長管傳遞雙向致動力并且將這些力施加到手術(shù)器械的手術(shù)末端執(zhí)行器以試圖用于微創(chuàng)手術(shù)，其減小了細(xì)長管中所需的橫截面并且為雙極燒灼術(shù)所需的電流提供了電連接。

發(fā)明內(nèi)容
手術(shù)末端執(zhí)行器包括一個U形夾(clevis)和樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到U形夾的兩個鉗爪。導(dǎo)線被聯(lián)接到每個鉗爪并且延伸通過另一鉗爪中的引導(dǎo)路徑且通過U形夾的末端?？梢酝ㄟ^推和拉兩個纜線來打開和關(guān)閉鉗爪。拉動每個導(dǎo)線在兩個鉗爪上產(chǎn)生閉合力。擺動銷可以被U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到鉗爪以便將鉗爪限制成具有相反運動。U形夾可以聯(lián)接到細(xì)長軸和貫穿軸延伸的導(dǎo)線來提供內(nèi)窺鏡器械。導(dǎo)線引導(dǎo)器可以支撐軸中的導(dǎo)線以致它們能夠在不屈曲的情況下傳遞壓縮力。導(dǎo)線可以向鉗爪運送電流以用于電燒灼。從附圖和下述詳細(xì)描述中將顯而易見到本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。


通過參考僅通過示例性而非限制性方式來描述本發(fā)明實施例的下述描述和附圖，將最佳地理解本發(fā)明。附圖中類似附圖標(biāo)記指代類似元件
圖I是機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的簡化立體圖，其具有通過端口被插入患者腹腔內(nèi)的自動控制手術(shù)器械。圖2是與機(jī)器人操縱器一起使用的手術(shù)器械的平面圖。圖3是手術(shù)末端執(zhí)行器的側(cè)視圖。圖4是圖3的手術(shù)末端執(zhí)行器的主視圖。圖5是圖3的手術(shù)末端執(zhí)行器的主視圖，其上部被去除以允許更清楚地觀察到某些細(xì)節(jié)。圖6是另一手術(shù)末端執(zhí)行器的主視圖。圖7是又一手術(shù)末端執(zhí)行器的端視圖。圖8A是處于閉合位置的圖7的手術(shù)末端執(zhí)行器的端視圖，其中一個鉗爪被去除以允許更清楚地觀察到某些細(xì)節(jié)。圖SB是處于閉合位置的圖7的手術(shù)末端執(zhí)行器的端視圖，其中兩個鉗爪被去除以允許更清楚地觀察到某些細(xì)節(jié)。圖9是處于閉合位置的圖7的手術(shù)末端執(zhí)行器的立體圖，其中兩個鉗爪被去除。圖10是圖7的手術(shù)末端執(zhí)行器的分解圖。圖IlA是具有細(xì)長軸的微創(chuàng)手術(shù)器械的主視圖，其以截面圖示出以允許更清楚地觀察到某些細(xì)節(jié)。圖IlB是圖IlA所示的微創(chuàng)手術(shù)器械的近端的細(xì)節(jié)圖。圖IlC是圖IlA所示的微創(chuàng)手術(shù)器械的中間部分的細(xì)節(jié)圖。圖IlD是圖IlA所示的微創(chuàng)手術(shù)器械的遠(yuǎn)端的細(xì)節(jié)圖。圖12是導(dǎo)線的近端和導(dǎo)線引導(dǎo)器的側(cè)視圖。圖13A是處于未壓縮狀態(tài)的導(dǎo)線引導(dǎo)器的壓縮段的細(xì)節(jié)圖。圖13B是處于壓縮狀態(tài)的導(dǎo)線引導(dǎo)器的壓縮段的細(xì)節(jié)圖。圖14是從圖13A和圖13B所示的壓縮段的導(dǎo)線支撐段的立體圖。圖15是具有導(dǎo)線引導(dǎo)器的細(xì)長軸的俯視圖。圖16是末端執(zhí)行器的主視圖。圖17是沿圖15的線17-17截取的末端執(zhí)行器的截面圖。
圖18是具有鉸接腕的末端執(zhí)行器的主視圖。圖19是導(dǎo)線引導(dǎo)器的遠(yuǎn)端段的細(xì)節(jié)圖。
具體實施例方式在下述描述中，陳述了大量具體細(xì)節(jié)。不過應(yīng)該理解，可以在不具有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。在其他情況下，沒有詳細(xì)示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)以便不會模糊對于本說明的理解。在下述描述中，參考附圖，其示出了本發(fā)明的幾個實施例。應(yīng)該理解，可以在不背離本公開的精神和范圍的情況下利用其他實施例以及做出機(jī)械組成、結(jié)構(gòu)、電學(xué)和操作上的改變。下述詳細(xì)描述不是限制性含義，并且僅通過授權(quán)專利的權(quán)利要求來限定本發(fā)明的實施例的范圍。這里使用的術(shù)語僅用于描述具體實施例并且不試圖限制本發(fā)明?？臻g相對術(shù)語， 例如“在下”、“之下”、“下”、“之上”、“上”等在這里為了描述方便以便描述如附圖中所示的一個元件或特征與另一個(些)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解，空間相對術(shù)語試圖涵蓋除圖中示出的取向之外的使用或操作中的裝置的其他取向。例如，如果附圖中的裝置被反轉(zhuǎn)，則描述為在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件可以被定向成在所述其他元件或特征“之上”。因此，示例性術(shù)語“之下”能夠涵蓋之上和之下這兩種取向。在此相應(yīng)理解為，裝置還可以是其他取向(例如旋轉(zhuǎn)90度或處于其他取向)和使用的空間相對描述符。如這里使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”還試圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外指明。還應(yīng)該理解，術(shù)語“包括”和/或“包括……的”表明存在所列特征、步驟、操作、元件和/或部件，不過不排除存在或額外包括其他特征、步驟、操作、元件和/或部件。圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)100的簡化立體圖。系統(tǒng)100包括安裝于支撐患者身體122的手術(shù)臺處或其附近的支撐組件110。支撐組件110支撐在患者身體122內(nèi)的手術(shù)部位126進(jìn)行操作的一個或更多個手術(shù)器械120。術(shù)語“器械”在這里用于描述被構(gòu)造成插入到患者身體內(nèi)且用于執(zhí)行手術(shù)過程的裝置。器械包括手術(shù)工具，例如夾鉗、驅(qū)針器、剪刀、雙極燒灼器、組織穩(wěn)定器或牽引器、施夾器、吻合器/接合裝置等。本發(fā)明實施例所用的手術(shù)工具提供某種抓取形式，其中工具的一部分相對于另一部分打開并關(guān)閉。系統(tǒng)100的簡化立體圖僅示出單個器械120從而允許更清楚地觀察本發(fā)明的各方面。功能性機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)還包括視覺系統(tǒng)，其使得操作者能夠從患者身體122外部觀察手術(shù)部位。視覺系統(tǒng)能夠包括視覺監(jiān)控器以用于顯示在一個手術(shù)器械120的遠(yuǎn)端處提供的光學(xué)裝置所接收的圖像。光學(xué)裝置能夠包括與光纖聯(lián)接的透鏡，該光纖將探測到的圖像運送到患者身體122外部的成像傳感器(例如CCD或CMOS傳感器)?？商娲?，成像傳感器可以被設(shè)置在手術(shù)器械120的遠(yuǎn)端，并且由傳感器產(chǎn)生的信號沿引線或無線地傳遞以顯示在監(jiān)控器上。圖示的監(jiān)控器是da Vmcii手術(shù)系統(tǒng)中的醫(yī)生推車上的立體顯示器，其是加利福尼亞 Sunnyvale 的 Intuitive Surgical, Inc.商售的。功能性機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)還包括用于控制手術(shù)器械120的插入和鉸接的控制系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)所需控制程度、手術(shù)組件尺寸和其他因素，以各種方式來實現(xiàn)這種控制。在一些實施例中，控制系統(tǒng)包括一個或更多個手動操作的輸入裝置，例如控制桿、外骨骼手套等。這些輸入裝置控制伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)又控制手術(shù)組件的鉸接。伺服電機(jī)產(chǎn)生的力經(jīng)由驅(qū)動系機(jī)構(gòu)傳遞，所述驅(qū)動系機(jī)構(gòu)將在患者身體122外部產(chǎn)生的來自于伺服電機(jī)的力通過細(xì)長手術(shù)器械120的中間部分被傳遞到伺服電機(jī)遠(yuǎn)端的患者身體122內(nèi)部的手術(shù)器械的一部分。熟悉遠(yuǎn)程操縱、遠(yuǎn)程操作和遠(yuǎn)程呈現(xiàn)手術(shù)的人將了解例如da Vinei貨手術(shù)系統(tǒng)和ZeilS 系統(tǒng)(其最初由Computer Motion, Inc.制造)的系統(tǒng)以及這些系統(tǒng)的各種所述部件。手術(shù)器械120被示為插入通過入口引導(dǎo)套管124 (例如單個端口)進(jìn)入患者腹腔。功能性機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)可以提供入口弓I導(dǎo)操縱器(未示出；在一個示意性方面，入口引導(dǎo)操縱器是支撐系統(tǒng)110的一部分)和器械操縱器(下文公開)。入口引導(dǎo)器124被安裝在入口引導(dǎo)操縱器上，該入口引導(dǎo)操縱器包括機(jī)器人定位系統(tǒng)以用于在所需目標(biāo)手術(shù)部位處定位入口引導(dǎo)器124的遠(yuǎn)端126。機(jī)器人定位系統(tǒng)可以被設(shè)置成各種形式，例如具有多個自由度(例如六個自由度)的串聯(lián)連桿臂或者提供遠(yuǎn)程運動中心(由于硬件或軟件約束)且通過安裝在基座上的設(shè)置接頭定位的結(jié)合臂?？商娲?，入口引導(dǎo)操縱器可以被手動操縱以便將入口引導(dǎo)器124定位在所需位置。在一些遠(yuǎn)程手術(shù)實施例中，控制操縱器的輸入裝置可以設(shè)置在遠(yuǎn)離患者的位置(例如患者所處的房間之外)。則來自輸入裝置的輸入信號被傳遞到控 制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)又響應(yīng)這些信號來操縱操縱器130。器械操縱器可以被聯(lián)接到入口引導(dǎo)操縱器以致器械操縱器130與入口引導(dǎo)器124結(jié)合地運動。手術(shù)器械120被可拆卸地連接到機(jī)器人器械操縱器130。機(jī)器人操縱器包括聯(lián)接器132以便將控制器運動從機(jī)器人操縱器傳遞到手術(shù)器械120。器械操縱器130可以提供多個控制器運動，手術(shù)器械120可以將所述控制器運動轉(zhuǎn)換成手術(shù)器械上的末端執(zhí)行器的各種運動，以致醫(yī)生通過控制系統(tǒng)提供的輸入被轉(zhuǎn)換成手術(shù)器械的對應(yīng)動作。圖2是手術(shù)器械120的示意性實施例的平面圖，該手術(shù)器械120包括由細(xì)長管210聯(lián)接的遠(yuǎn)端部分250和近端控制機(jī)構(gòu)240。手術(shù)器械120的遠(yuǎn)端部分250能夠提供各種手術(shù)裝置作為末端執(zhí)行器，例如所示夾鉗、驅(qū)針器、剪刀、雙極燒灼器、組織穩(wěn)定器或牽引器、施夾器、吻合器/接合裝置等。可以被提供作為末端執(zhí)行器的許多手術(shù)裝置具有一對鉗爪252、254，其具有以剪刀式運動打開和閉合的能力。這需要器械操縱器130提供的控制器運動被傳遞通過細(xì)長管210來影響鉗爪252、254的打開和閉合。圖3至圖5示出了手術(shù)末端執(zhí)行器250的實施例。圖3示出了手術(shù)末端執(zhí)行器250的側(cè)視圖。圖4示出了手術(shù)末端執(zhí)行器250的俯視圖。圖5示出了手術(shù)末端執(zhí)行器250的俯視圖，其中去除了上部以允許更加清楚地觀察某些細(xì)節(jié)。手術(shù)末端執(zhí)行器250包括樞轉(zhuǎn)地支撐第一鉗爪252和第二鉗爪254的U形夾300。第一樞軸302將第一鉗爪252連接到U形夾300。第二樞軸304將第二鉗爪254聯(lián)接到U形夾300。第一導(dǎo)線306通過壓接到纜繩的末端的第一配件310聯(lián)接到第一鉗爪252。第一導(dǎo)線306延伸通過第二鉗爪254內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過U形夾314的末端。第二導(dǎo)線308通過壓接到纜繩的末端的第二配件312聯(lián)接到第二鉗爪254。第二導(dǎo)線308延伸通過第一鉗爪252內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過U形夾314的末端。第一和第二導(dǎo)線306、308提供打開和閉合力來致動第一和第二鉗爪252、254。如圖5最佳示出的，引導(dǎo)路徑500沿彎曲路徑引導(dǎo)導(dǎo)線308，該彎曲路徑使得導(dǎo)線的方向大致改變90°。第一和第二鉗爪252、254中的每個均包括與第一和第二樞軸302、304垂直的面502。引導(dǎo)路徑包括面502內(nèi)的溝槽500。在所示實施例中，導(dǎo)線成股以便增加柔性并且有助于導(dǎo)線遵循彎曲路徑的能力。在其他實施例中，實心導(dǎo)線被用于針對給定導(dǎo)線橫截面尺寸提供更大的強(qiáng)度。在一種實施例中，手術(shù)末端執(zhí)行器還包括兩個襯套。每個襯套均聯(lián)接到一個鉗爪的面并且適配到溝槽500內(nèi)來形成引導(dǎo)路徑。因此，引導(dǎo)路徑包括襯套的一部分。襯套減小了導(dǎo)線306、308在引導(dǎo)路徑內(nèi)滑動時的摩擦。襯套還將導(dǎo)線306、308電絕緣于它們滑動通過的鉗爪。針對圖7-10所示實施例在下文中將進(jìn)一步描述和圖釋襯套。導(dǎo)線306、308的設(shè)置導(dǎo)致了每個導(dǎo)線內(nèi)的張力從而向兩個鉗爪252、254施加閉合力。例如，當(dāng)張力被施加于第二導(dǎo)線308時，聯(lián)接到第二鉗爪254的聯(lián)接器312將拉動鉗爪以便閉合。同時，施加于第二導(dǎo)線308的張力將在第一鉗爪252上產(chǎn)生閉合力，這是因為當(dāng)?shù)诙?dǎo)線由引導(dǎo)路徑轉(zhuǎn)向時在引導(dǎo)路徑中產(chǎn)生力。類似地，施加于每個導(dǎo)線的壓縮力在兩個鉗爪252、254上產(chǎn)生打開力。這種導(dǎo)線設(shè)置允許使用更緊湊的末端執(zhí)行器來產(chǎn)生更大的打開和閉合力。
在所不實施例中，第一和第二鉗爪252、254以及第一和第二導(dǎo)線206、208是導(dǎo)電的。U形夾300以及第一和第二樞軸302、304是不導(dǎo)電的。這允許電流被第一和第二導(dǎo)線206,208施加到第一和第二鉗爪252、254以用于執(zhí)行雙極電燒灼，其中通過從一個鉗爪流經(jīng)組織到達(dá)另一鉗爪的電流來燒灼該組織。圖6示出了另一手術(shù)末端執(zhí)行器650的俯視圖。如前述末端執(zhí)行器，第一和第二導(dǎo)線606、608被聯(lián)接(610、612)到第一和第二鉗爪652、654以便提供打開和閉合力。在這種實施例中，第一和第二樞軸602被同軸地結(jié)合在一起并且被設(shè)置為裝置的單個元件。圖7至圖10示出了另一手術(shù)末端執(zhí)行器750。如前述末端執(zhí)行器，第一和第二導(dǎo)線706、708為第一和第二鉗爪752、754提供打開和閉合力。圖7中能夠看到鉗爪752、754的面720、722內(nèi)的引導(dǎo)路徑716、718。在這種實施例中，擺動銷702被U形夾700樞轉(zhuǎn)地支撐。擺動銷702被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一和第二鉗爪752、754以致擺動銷將第一和第二鉗爪約束成具有相反運動。圖8A示出了處于閉合位置的手術(shù)末端執(zhí)行器750，其中兩個鉗爪中的一個被去除以便能夠部分地看到擺動銷702。圖SB示出了處于閉合位置的手術(shù)末端執(zhí)行器750，其中兩個鉗爪均被去除以便能夠清晰地看到擺動銷702。圖9以立體圖示出了手術(shù)末端執(zhí)行器750，其允許能夠更加清晰地看到U形夾700和擺動銷702之間的關(guān)系。圖10以分解圖示出了手術(shù)末端執(zhí)行器750，其允許更加清晰地看到末端執(zhí)行器的各部分。在所示實施例中，擺動銷702樞轉(zhuǎn)地被U形夾700支撐在其中點。因此，擺動銷將第一和第二鉗爪約束成具有相等且相反運動。在其他實施例中，擺動銷700被U形夾700樞轉(zhuǎn)地支撐在其他位置以致各鉗爪的運動量之間的比不是I: I。第一和第二鉗爪752、754以及第一和第二導(dǎo)線706、708能夠是導(dǎo)電的。在所不實施例中，連接器1010、1012壓接在每條導(dǎo)線706、708的末端上。每個連接器1010、1012均包括柄1006、1008，所述柄1006、1008接合鉗爪752、754內(nèi)的開口 1022、1024以便提供機(jī)械和電連接。柄1006、1008的末端在被插入到鉗爪752、754內(nèi)的開口 1018、1020內(nèi)后膨脹從而在導(dǎo)線和鉗爪之間產(chǎn)生緊密連接。這允許電流通過第一和第二導(dǎo)線706、708被施加到第一和第二鉗爪752、754以用于執(zhí)行雙極電灼燒的目的，在雙極電灼燒中通過從第一鉗爪流經(jīng)組織到另一鉗爪的電流來灼燒該組織。雙極電灼燒需要當(dāng)?shù)谝缓偷诙Q爪752、754抓持組織時除了鉗爪間形成的導(dǎo)電路徑之外彼此電絕緣。在所示實施例中，U形夾700和封裝U形夾內(nèi)的運動部分的蓋1000是不導(dǎo)電的。同樣必要的是，阻止擺動銷702提供鉗爪752、754間的導(dǎo)電路徑。這能夠通過由不導(dǎo)電材料來制造擺動銷702來實現(xiàn)。在所示實施例中，增加不導(dǎo)電襯套1014、1016來提供第一和第二鉗爪752、754的面。襯套1014、1016中斷第一和第二鉗爪752、754之間的導(dǎo)電路徑并且允許由金屬制造擺動銷702。襯套1014、1016還提供支撐導(dǎo)線706,708的引導(dǎo)路徑716、718。襯套1014、1016能夠由具有引導(dǎo)路徑716、718的塑料材料構(gòu)成，這減小了導(dǎo)線706、708在絕緣套上的摩擦。在所示實施例中，引導(dǎo)路徑716、718圍繞稍多于引導(dǎo)路徑內(nèi)導(dǎo)線的一半圓周。在其他實施例中，引導(dǎo)路徑完全圍繞引導(dǎo)路徑內(nèi)的導(dǎo)線。在另一些實施例中，引導(dǎo)路徑圍繞引導(dǎo)路徑內(nèi)導(dǎo)線的一半圓周或稍少。圖IlA示出了圖2所示的微創(chuàng)手術(shù)器械120的細(xì)長軸210。圖IlB至圖IlD更具 體地示出了細(xì)長軸210的各部分。應(yīng)該意識到，圖IlB至圖IlD并沒有共同地示出細(xì)長軸210的整個長度，并且在這些圖之間存在重疊部分。圖7-10示出的手術(shù)末端執(zhí)行器750被示為聯(lián)接到細(xì)長軸210的遠(yuǎn)端1112以作為示例性末端執(zhí)行器。應(yīng)該意識到，末端執(zhí)行器的任意實施例能夠與細(xì)長軸210 —同使用。細(xì)長軸210包括遠(yuǎn)端1112、近端1110和在遠(yuǎn)端和近端之間延伸的縱向軸線?？v向軸線是細(xì)長軸210的旋轉(zhuǎn)軸線或?qū)ΨQ軸線。末端執(zhí)行器250的U形夾700聯(lián)接到細(xì)長軸210的遠(yuǎn)端1112。如上所述，第一和第二鉗爪752、754被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到U形夾700。第一和第二導(dǎo)線706、708如上所述從U形夾的末端1114露出并且沿遠(yuǎn)端512和近端510之間的縱向軸線延伸通過細(xì)長軸210。在一種實施例中，細(xì)長軸具有可能為5至6_的相對小的直徑。在一種實施例中，第一和第二導(dǎo)線706、708是成股構(gòu)造以便提供在鉗爪752、754的引導(dǎo)路徑716、718內(nèi)滑動所需的柔性。導(dǎo)線由提供大強(qiáng)度以致能夠最小化導(dǎo)線的橫截面的材料(例如鎳或鎢)構(gòu)成。導(dǎo)線材料和構(gòu)造還被選擇為當(dāng)末端執(zhí)行器的鉗爪打開和閉合時使得導(dǎo)線滑動通過彎曲引導(dǎo)路徑所強(qiáng)加的重復(fù)彎曲循環(huán)期間是耐用的。在一種實施例中，導(dǎo)線被隔絕以致僅其上暴露的導(dǎo)電金屬處于其附接到鉗爪的遠(yuǎn)端以及其壓接在連接器銷中的近端處。在一種實施例中，隔絕物是乙烯四氟乙烯(例如Tefze膽750的ETFE)。將意識到，必要的是通過導(dǎo)線傳遞壓縮力以便為末端執(zhí)行器的鉗爪提供打開力。還應(yīng)意識到，必要的是支撐導(dǎo)線以致導(dǎo)線能夠在不屈曲的情況下傳遞壓縮力。理想的是最小化每條導(dǎo)線的未支撐長度以便允許在不屈曲纜繩的情況下施加更大的壓縮負(fù)載。例如，對于在5-6_直徑細(xì)長軸中會使用的典型導(dǎo)線構(gòu)造而言，理想的是保持導(dǎo)線的未支撐長度小于I英寸且更理想的是具有近似1/16英寸的最大未支撐長度。因此，微創(chuàng)手術(shù)器械120包括導(dǎo)線引導(dǎo)件1100，其沿著細(xì)長軸210的縱向軸線(端對端軸線)聯(lián)接到U形夾700和第一和第二導(dǎo)線706、708。導(dǎo)線引導(dǎo)件1100支撐第一和第二導(dǎo)線706、708以致第一和第二導(dǎo)線能夠在不屈曲的情況下傳遞壓縮力。導(dǎo)線引導(dǎo)件1100包括鄰近細(xì)長軸210的近端1110的近端段1102、鄰近細(xì)長軸210的工作(遠(yuǎn))端1112的工作段1106以及聯(lián)接在近端段和工作段之間的壓縮段1104。
導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的近端段1102的至少一部分被固定到第一和第二導(dǎo)線706、708以致能夠通過抓取近端段并且向近端段施加力從而將力施加到導(dǎo)線。在所示實施例中，導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的近端段1102的一部分1108延伸超過細(xì)長軸210的近端1110從而有助于抓取近端段。在一種實施例中，導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的近端段1102包括外金屬管，且導(dǎo)線支撐件被插入到該管中。第一和第二導(dǎo)線706、708穿過導(dǎo)線支撐件中的開口。在一種實施例中，導(dǎo)線支撐件由聚氟乙烯丙烯(Teflon -FEP或FEP)制成。FEP在與ETFE基本相同的溫度處熔化從而允許熱量被用于將導(dǎo)線隔離物、導(dǎo)線支撐件和金屬管結(jié)合在一起。FEP穿過金屬中的槽，從而產(chǎn)生機(jī)械連接。以此方式，能夠通過抓住金屬管的同時保持導(dǎo)線電絕緣來機(jī)械驅(qū)動導(dǎo)線706、708。圖12示出了導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的近端段1102的一部分1108的側(cè)視圖，其中該近端段1102延伸超過細(xì)長軸210的近端1110。第一和第二導(dǎo)線706、708從導(dǎo)線引導(dǎo)件延伸出以便有助于與纜繩產(chǎn)生電連接。再次參考圖11B，在所示實施例中，細(xì)長軸210相對于近端控制機(jī)構(gòu)240 (圖2)旋 轉(zhuǎn)以便為末端執(zhí)行器750提供額外運動。導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的近端段1102由兩件1120、1124制成。近端段1102的上部件1120相對于近端控制機(jī)構(gòu)240保持在固定位置以便適應(yīng)對近端段的抓取以及與纜繩的電連接。近端段1102的下部件1124聯(lián)接到細(xì)長軸210以隨其旋轉(zhuǎn)。所述兩件1120、1124在兩件之間的接頭1122處相對彼此旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)線隔離物、導(dǎo)線支撐件和金屬管在兩件1120、1124中每個的遠(yuǎn)端處結(jié)合在一起。這導(dǎo)致在細(xì)長軸210旋轉(zhuǎn)時較長的導(dǎo)線706、708能夠在近端段1102的下部件1124內(nèi)扭曲。所示實施例中的上部件1120大約4英寸長并且下部件1124大約16英寸長。導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的工作段1106的遠(yuǎn)端被固定到末端執(zhí)行器750的U形夾700。導(dǎo)線706、708在工作段1106的與細(xì)長軸210的縱向軸線平行的溝槽內(nèi)滑動。在一種實施例中，工作段1106提供橫向柔性從而適應(yīng)細(xì)長軸210的柔性和/或鉸接。如果導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的近端段1102的一部分固定到第一和第二導(dǎo)線706、708，則當(dāng)通過向近端段施加力從而向?qū)Ь€施加力時，導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的整體長度改變。聯(lián)接到近端段1102和工作段1106的壓縮段1104適應(yīng)這種長度改變且同時為導(dǎo)線提供支撐以便阻止屈曲。圖IlC示出了細(xì)長軸210包括導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的壓縮段1104的一部分。圖13A示出了處于未壓縮狀態(tài)的壓縮段的一部分。圖13B示出了處于壓縮狀態(tài)的壓縮段的一部分。圖14示出了用于形成壓縮段1104的導(dǎo)線支撐段1300的立體圖。在所示實施例中，通過將多個導(dǎo)線支撐段1300與壓縮彈簧1306聯(lián)接來形成壓縮段1104。如圖13A和圖14最佳示出的，導(dǎo)線706、708穿過導(dǎo)線支撐段1300內(nèi)的引導(dǎo)路徑1402、1404并且進(jìn)一步被連接支撐段的壓縮彈簧1306支撐。導(dǎo)線引導(dǎo)件210的壓縮段1104允許當(dāng)近端段1102被移動從而通過導(dǎo)線706、708施加力時導(dǎo)線引導(dǎo)件改變長度。壓縮段1104允許當(dāng)壓縮力被施加到近端段1102是導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的長度減小。這種特征允許壓縮力被施加于導(dǎo)線706、708且同時提供防止纜繩屈曲所必須的支撐。在圖13A中可以看出，當(dāng)處于未壓縮時壓縮彈簧1306的長度將被選擇成是彈簧所聯(lián)接的導(dǎo)線支撐段1300的部分1406的長度的兩倍加上纜繩的所需最大未支撐長度。在圖13B中可以看出，壓縮彈簧1306可以被壓縮到一點，其中在該點處一個導(dǎo)線支撐段1300的端面1304接觸相鄰導(dǎo)線支撐段的對置端面1302。因此，每個壓縮彈簧1306均允許當(dāng)彈簧未被壓縮時長度改變大致等于未支撐長度。任意所需數(shù)量的壓縮段1300能夠被使用來形成壓縮段1104從而形成近端段1102相對于工作段1106的所需行程。圖15至圖17示出了將末端執(zhí)行器750聯(lián)接到細(xì)長軸210的遠(yuǎn)端1112的細(xì)節(jié)。圖15是具有沿縱向軸線示出的導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的細(xì)長軸210的俯視圖。圖16是聯(lián)接到細(xì)長軸210的遠(yuǎn)端1112的末端執(zhí)行器750的俯視圖，其中鉗爪752、754處于打開位置。圖17是沿圖15的線17-17截取的末端執(zhí)行器750的截面圖，其中為了清晰沒有示出第二鉗爪754。如圖17所最佳示出的，末端執(zhí)行器750的U形夾700被固定到導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的末端。因此，導(dǎo)線708滑動通過鉗爪752的引導(dǎo)路徑、從U形夾700的末端1114露出并且延伸通過導(dǎo)線引導(dǎo)件1100到達(dá)細(xì)長軸210的近端1110。如上所述，導(dǎo)線708的末端712被聯(lián)接到第一鉗爪754并且之后延伸通過第二鉗爪752的引導(dǎo)路徑以致導(dǎo)線的張力和壓縮產(chǎn)生作用在通過樞軸704連接到U形夾700的第一和第二鉗爪上的閉合和打開力。擺動銷702被U形夾700樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一和第二鉗爪752、754以致擺動銷將第 一和第二鉗爪約束成具有相同且相反的運動。圖18是末端執(zhí)行器750的主視圖，其通過鉸接腕組件1800聯(lián)接到細(xì)長軸210的遠(yuǎn)端1112。導(dǎo)線引導(dǎo)件1100的工作段1106的遠(yuǎn)端沿其中心軸線穿過鉸接腕組件1800并且固定到末端執(zhí)行器750的U形夾700。導(dǎo)線706、708與細(xì)長軸210的縱向軸線平行地在工作段1106中的溝槽內(nèi)滑動。工作段1106提供了橫向柔性從而適應(yīng)在鉸接腕組件1800的接頭處的運動。在所示實施例中，工作段1108的遠(yuǎn)端包括至少位于最遠(yuǎn)端部分處的在外管中的穿孔以便允許從導(dǎo)線引導(dǎo)件1100排出流體。如圖IlC所示，在一些實施例中，工作段1106的各部分具有保護(hù)罩，例如彈簧導(dǎo)線，以便在穿過鉸接接頭時保護(hù)引導(dǎo)件不被磨損。也可以使用具有更大或更小自由度的其他形式的鉸接腕組件將末端執(zhí)行器聯(lián)接到細(xì)長軸的遠(yuǎn)端。圖19是導(dǎo)線引導(dǎo)件的遠(yuǎn)端段的細(xì)節(jié)圖。在所示實施例中，兩條導(dǎo)線的引導(dǎo)路徑1900、1902在導(dǎo)線引導(dǎo)件穿過腕的部分中提供360度扭轉(zhuǎn)。這試圖補(bǔ)償了當(dāng)腕被鉸接時由于腕彎曲所導(dǎo)致的路徑長度的微小差別。導(dǎo)線引導(dǎo)件的擴(kuò)大部分1904被聯(lián)接到器械的遠(yuǎn)端部分以便導(dǎo)線引導(dǎo)件1106不能夠旋轉(zhuǎn)或被拉離U形夾750。雖然已經(jīng)描述并在附圖中示出了某些示例性實施例，不過應(yīng)該理解這些實施例僅是示意性的并且不限制本發(fā)明范圍，本發(fā)明不受限于示出且描述的特定構(gòu)造和設(shè)置，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到各種其他改型。因此，說明書僅被看作是示意性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.手術(shù)末端執(zhí)行器，包括 U形夾； 第一鉗爪； 將所述第一鉗爪聯(lián)接到所述U形夾的第一樞軸； 第二鉗爪； 將所述第二鉗爪聯(lián)接到所述U形夾的第二樞軸； 聯(lián)接所述第一鉗爪的第一導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線延伸通過所述第二鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述U形夾的末端；以及 聯(lián)接所述第二鉗爪的第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線延伸通過所述第一鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述U形夾的末端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手術(shù)末端執(zhí)行器，其中所述第一和第二樞軸是同軸的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手術(shù)末端執(zhí)行器，還包括擺動銷，該擺動銷被所述U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一和第二鉗爪以致所述擺動銷將所述第一和第二鉗爪約束成具有相反運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手術(shù)末端執(zhí)行器，其中所述第一和第二鉗爪內(nèi)的所述引導(dǎo)路徑均包括被限定在與所述樞軸的樞轉(zhuǎn)軸線垂直的面內(nèi)的溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手術(shù)末端執(zhí)行器，還包括第一和第二襯套，每個所述襯套均裝配在所述第一和第二鉗爪中一個的所述溝槽內(nèi)，所述引導(dǎo)路徑包括所述襯套的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手術(shù)末端執(zhí)行器，其中所述第一和第二鉗爪以及所述第一和第二導(dǎo)線是導(dǎo)電的，并且所述U形夾是不導(dǎo)電的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手術(shù)末端執(zhí)行器，還包括與所述第一和第二鉗爪聯(lián)接的不導(dǎo)電襯套以及擺動銷，該擺動銷被所述U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一和第二鉗爪以致所述擺動銷將所述第一和第二鉗爪約束成具有相反運動，所述擺動銷通過所述襯< 套電絕緣于所述第一和第二鉗爪。
8.微創(chuàng)手術(shù)器械，包括 細(xì)長軸，其具有遠(yuǎn)端、近端和在所述遠(yuǎn)端和所述近端之間延伸的縱向軸線； 末端執(zhí)行器，其具有聯(lián)接到所述細(xì)長軸的所述遠(yuǎn)端的U形夾、樞轉(zhuǎn)聯(lián)接到所述U形夾的第一鉗爪以及樞轉(zhuǎn)聯(lián)接到所述U形夾的第二鉗爪； 聯(lián)接所述第一鉗爪的第一導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線延伸通過所述第二鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述遠(yuǎn)端和所述近端之間的所述細(xì)長軸；以及 聯(lián)接所述第二鉗爪的第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線延伸通過所述第一鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述遠(yuǎn)端和所述近端之間的所述細(xì)長軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，其中所述末端執(zhí)行器還具有擺動銷，該擺動銷被所述U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一和第二鉗爪以致所述擺動銷將所述第一和第二鉗爪約束成具有相反運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，其中所述第一和第二鉗爪中的每個包括與樞轉(zhuǎn)聯(lián)接垂直的面，每個引導(dǎo)路徑均包括在所述面內(nèi)的溝槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，其中所述第一和第二鉗爪以及所述第一和第二導(dǎo)線是導(dǎo)電的，并且所述U形夾是不導(dǎo)電的，以致所述第一鉗爪和導(dǎo)線電絕緣于所述第二鉗爪和纜繩。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，還包括不導(dǎo)電襯套，每個所述襯套均裝配在所述第一和第二鉗爪中一個的所述溝槽內(nèi)，所述引導(dǎo)路徑包括所述襯套的一部分；并且所述擺動銷被所述U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一和第二鉗爪以致所述擺動銷將所述第一和第二鉗爪約束成具有相反運動，所述擺動銷通過所述襯套電絕緣于所述第一和第二鉗爪。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，還包括沿所述細(xì)長軸的所述縱向軸線聯(lián)接到所述U形夾和所述第一和第二導(dǎo)線的導(dǎo)線引導(dǎo)件，該導(dǎo)線引導(dǎo)件支撐所述第一和第二導(dǎo)線以致所述第一和第二導(dǎo)線能夠在不屈曲的情況下傳遞壓縮力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，其中所述導(dǎo)線引導(dǎo)件包括鄰近所述細(xì)長軸的所述近端的近端段、鄰近所述細(xì)長軸的所述遠(yuǎn)端的工作段以及聯(lián)接到所述近端段和所述工作段的壓縮段，所述壓縮段包括多個導(dǎo)線支撐段，所述導(dǎo)線支撐段聯(lián)接到壓縮彈簧以致當(dāng)施加壓縮力時所述導(dǎo)線弓I導(dǎo)件的長度減小。
15.微創(chuàng)手術(shù)器械,包括 用于接收控制器運動的器件； 細(xì)長軸，其在所述細(xì)長軸的近端處聯(lián)接到所述用于接收控制器運動的器件，所述細(xì)長軸具有沿縱向軸線與所述近端相反的遠(yuǎn)端，所述縱向軸線在所述遠(yuǎn)端和所述近端之間延伸； 末端執(zhí)行器，其具有聯(lián)接到所述細(xì)長軸的所述遠(yuǎn)端的U形夾、樞轉(zhuǎn)聯(lián)接到所述U形夾的第一鉗爪以及樞轉(zhuǎn)聯(lián)接到所述U形夾的第二鉗爪； 聯(lián)接所述第一鉗爪的第一導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線延伸通過所述第二鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述遠(yuǎn)端和所述近端之間的所述細(xì)長軸以便將所述控制器運動傳遞到所述第一和第二鉗爪；以及 聯(lián)接所述第二鉗爪的第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線延伸通過所述第一鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述遠(yuǎn)端和所述近端之間的所述細(xì)長軸以便將所述控制器運動傳遞到所述第一和第二鉗爪。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，其中所述末端執(zhí)行器還包括用于將所述第一和第二鉗爪約束成具有相反運動的器件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，還包括用于將所述第一鉗爪和導(dǎo)線電絕緣于所述第二鉗爪和纜繩的器件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，還包括用于阻止所述第一和第二導(dǎo)線在傳遞壓縮力時屈曲的器件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微創(chuàng)手術(shù)器械，其中用于阻止屈曲的器件在傳遞所述壓縮力是縮短的。
20.微創(chuàng)手術(shù)器械，包括 細(xì)長軸，其具有遠(yuǎn)端、近端和在所述遠(yuǎn)端和所述近端之間延伸的縱向軸線； 末端執(zhí)行器，其具有 聯(lián)接到所述細(xì)長軸的所述遠(yuǎn)端的不導(dǎo)電U形夾， 樞轉(zhuǎn)聯(lián)接到所述U形夾的導(dǎo)電第一鉗爪，樞轉(zhuǎn)聯(lián)接到所述U形夾的導(dǎo)電第二鉗爪，和 不導(dǎo)電擺動銷，該擺動銷被所述U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且 樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一和第二鉗爪以致所述擺動銷將所述第 一和第二鉗爪約束成具有相反運動； 聯(lián)接所述第一鉗爪的導(dǎo)電的第一導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線延伸通過所述第二鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述遠(yuǎn)端和所述近端之間的所述細(xì)長軸； 聯(lián)接所述第二鉗爪的導(dǎo)電的第二導(dǎo)線，所述第二導(dǎo)線延伸通過所述第一鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并且通過所述遠(yuǎn)端和所述近端之間的所述細(xì)長軸。
第一和第二不導(dǎo)電襯套，每個所述襯套均聯(lián)接所述第一和第二鉗爪中一個的所述引導(dǎo)路徑，以致所述第一鉗爪和導(dǎo)線電絕緣于所述第二鉗爪和纜繩；以及 沿所述細(xì)長軸的所述縱向軸線聯(lián)接到所述U形夾和所述第一和第二導(dǎo)線的導(dǎo)線引導(dǎo)件， 該導(dǎo)線引導(dǎo)件支撐所述第一和 第二導(dǎo)線以致所述第一和第二導(dǎo)線能夠在不屈曲的情況下傳遞壓縮力， 所述導(dǎo)線引導(dǎo)件包括鄰近所述細(xì)長軸的所述近端的近端段、鄰近所述細(xì)長軸的所述遠(yuǎn)端的工作段以及聯(lián)接到所述近端段和所述工作段的壓縮段，所述壓縮段包括多個導(dǎo)線支撐段，所述導(dǎo)線支撐段聯(lián)接到壓縮彈簧以致當(dāng)施加壓縮力時所述導(dǎo)線弓I導(dǎo)件的長度減小。
全文摘要
手術(shù)末端執(zhí)行器包括U形夾和樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述U形夾的兩個鉗爪。導(dǎo)線聯(lián)接到每個鉗爪并且延伸通過另一鉗爪內(nèi)的引導(dǎo)路徑并通過U形夾的末端?？梢酝ㄟ^推動和拉動兩條纜繩來打開和關(guān)閉鉗爪。拉動每條導(dǎo)線在兩個鉗爪中產(chǎn)生閉合力。擺動銷可以被U形夾樞轉(zhuǎn)地支撐并且樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到鉗爪以便將鉗爪約束成具有相反運動。U形夾可以聯(lián)接到細(xì)長軸并且導(dǎo)線延伸通過該軸來提供內(nèi)窺鏡器械。導(dǎo)線引導(dǎo)件可以支撐軸內(nèi)的導(dǎo)線以致它們能夠傳遞壓縮力而不屈曲。導(dǎo)線可以將電流運載到鉗爪以用于電燒灼。
文檔編號A61B19/00GK102791218SQ201180008755
公開日2012年11月21日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者T·G·庫珀 申請人:直觀外科手術(shù)操作公司