外科手術(shù)器械的制作方法
【專利說明】外科手術(shù)器械
[0001]本申請是國際申請日為2011年8月22日、進入中國國家階段的日期為2013年2月6日、申請?zhí)枮?01180038902.9、發(fā)明名稱為《外科手術(shù)器械》的專利申請的分案申請。
技術(shù)領域
[0002]本發(fā)明涉及外科手術(shù)器械的彎曲裝置、多功能結(jié)構(gòu)及執(zhí)行器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]醫(yī)學上的手術(shù)指使用醫(yī)療器械對皮膚、粘膜或其它組織進行切開、切割或進行操作而治愈病灶。特別是，切開手術(shù)部位皮膚而對其內(nèi)部器官等進行治療、整形或切除的剖腹手術(shù)等，由于出現(xiàn)出血、副作用、患者痛苦、疤痕等問題，最近作為替代方案，使用機器人(robot)的腹腔鏡手術(shù)備受歡迎。
[0004]這種手術(shù)機器人包括主(master)機器人和從(slave)機器人，該主機器人通過醫(yī)生操作生成所需信號并進行傳送，該從機器人從主機器人接收信號之后直接對患者進行手術(shù)所需操作，主機器人和從機器人可以整體構(gòu)成，或者分別以單獨的裝置構(gòu)成，且配置在手術(shù)室的狀態(tài)下進行手術(shù)。
[0005]手術(shù)機器人具備器械(instrument)，該器械以安裝在從機器人的機器臂上的狀態(tài)下插入到人體皮膚粘膜或皮膚內(nèi)而進行切開組織等手術(shù)作業(yè)。
[0006]這種器械目前已開發(fā)使用著為了實現(xiàn)末端執(zhí)行器(end effector)、即末端操作部的自由操作而在其中間部具備彎曲裝置的器械。
[0007]首先，參考現(xiàn)有技術(shù)察看器械的彎曲裝置。圖1至圖7是美國專利7320700所公開的附圖。在此，直接附加了美國專利公報所公開的附圖，而附圖標記等未變更，并以主要部分為中心進行說明。
[0008]圖1是表示具備彎曲裝置的器械(instrument)的示意圖，一般地，這種器械安裝在從機器人的機器臂上進行操作，或者連接在手動(hand-held)手術(shù)器械的操作部上進行手術(shù)作業(yè)。
[0009]在圖1中，附圖標記10表示作為彎曲裝置的主要構(gòu)成部的肘節(jié)(wrist)，附圖標記12表示末端操作部，附圖標記14表示與操作部連接的主體軸。
[0010]圖2是示出以所述肘節(jié)10為中心的彎曲裝置部分的詳細圖，肘節(jié)部10構(gòu)成為，在具有螺旋彈簧結(jié)構(gòu)的繞線(wrap) 34內(nèi)側(cè)設置有與海波管26連接的纜線24，而外部具備收縮管36的結(jié)構(gòu)，海波管26被推拉時繞線34和收縮管36起到使纜線24保持各自固定距離的作用。
[0011]然而，如圖2所示的彎曲裝置，利用繞線34和收縮管36來保持基于海波管26和纜線24的彎曲狀態(tài)，因此，存在整體結(jié)構(gòu)復雜的同時由于收縮管36的伸縮性導致無法提供足夠的彎曲狀態(tài)支承力的問題。所述彎曲裝置通過繞線34和收縮管36來保持彎曲狀態(tài)，然而末端操作部被施加力的情況下，僅通過繞線34和收縮管36難以確保用于保持彎曲狀態(tài)的更強大的支承力。因此，發(fā)生器械的可靠性下降的問題。
[0012]另一方面，通過圖3至圖5被公開的上述美國專利的另一技術(shù)是在螺旋彈簧222之間插入有兩個圓盤224的結(jié)構(gòu)，此時如圖4和圖5所示，在圓盤224內(nèi)部的兩側(cè)突出形成有舌片226，以便插入到螺旋彈簧222之間。此時，兩個圓盤的舌片以90°角度從不同位置插入到螺旋彈簧222之間。
[0013]此外，圖6和圖7是表示環(huán)繞所述螺旋彈簧周圍而設置的外裝組件。
[0014]而且，如上所述的美國專利的另一技術(shù)也是整體結(jié)構(gòu)復雜，特別是，構(gòu)成為僅在螺旋彈簧222之間插入兩個圓盤224，因此不同圓盤的舌片226不容易在準確位置上發(fā)揮作用，由此難以確保強大而均勻支承力。
[0015]最終，如在上面說明的美國專利以及現(xiàn)有技術(shù)中的彈簧或與其類似結(jié)構(gòu)物設置在外裝組件內(nèi)，用于調(diào)節(jié)末端操作部的彎曲狀態(tài)后將其恢復到原狀態(tài)，然而簡化所有組件而實現(xiàn)更有效的機械構(gòu)成存在局限性。特別是，難以穩(wěn)固保持肘節(jié)的彎曲狀態(tài)，因此存在手術(shù)器械的可靠性下降的問題。
[0016]此外，圖25是美國專利公開號5797900所公開的附圖，表示安裝在從機器人的機器臂上而插入到人體皮膚粘膜或皮膚內(nèi)進行切開組織等的器械(instrument) 10。
[0017]圖25所示的器械10，在管構(gòu)件12的一側(cè)端部上具備用于進行手術(shù)的一對手術(shù)構(gòu)件14，雖然未圖示，在與手術(shù)構(gòu)件14相反側(cè)的管構(gòu)件12上具備與機器臂的適配器結(jié)合的器械外殼(未圖不)。
[0018]在手術(shù)構(gòu)件14和器械10外殼之間連接有通過管構(gòu)件12的內(nèi)部連接的操作纜線Cl、C2。操作纜線Cl、C2由兩個纜線形成一對，并分別連接于手術(shù)構(gòu)件14a、14b上，以使各手術(shù)構(gòu)件14a、14b能夠進行動作。S卩，一對操作纜線Cl能夠使第一手術(shù)構(gòu)件14a移動，而另一對操作纜線C2能夠使第二手術(shù)構(gòu)件14b移動。
[0019]為此，第一和第二手術(shù)構(gòu)件14a、14b分別隨著連接有兩對操作纜線Cl、C2的旋轉(zhuǎn)體部15a、15b的旋轉(zhuǎn)，以連接軸16為中心可旋轉(zhuǎn)地連接在肘節(jié)(wrist)體17的前側(cè)部分。
[0020]肘節(jié)體17可旋轉(zhuǎn)地連接于上述管構(gòu)件12上，在用于連接該肘節(jié)體17和管構(gòu)件12的軸上具有惰輪19，該惰輪19用于引導并支承兩對操作纜線Cl、C2的移動。
[0021]如此構(gòu)成的器械10，以連接在從(slave)機器人的機器臂上的狀態(tài)下，通過醫(yī)生操作主(master)機器人來啟動器械10的驅(qū)動部，并通過驅(qū)動部推拉所述兩對操作纜線Cl、C2，因此一對手術(shù)構(gòu)件14a、14b可以通過彼此貼緊或分開來進行切開身體組織等的手術(shù)。
[0022]然而，包括如上所述美國專利所公開的器械10的現(xiàn)有器械，由兩個手術(shù)構(gòu)件成對而進行手術(shù)，因此存在只能作為切開用、夾鉗用等一種手術(shù)工具利用的局限性。
[0023]—般，做一次手術(shù)時需要分別具有不同功能的醫(yī)療工具，手術(shù)機器人也需要使用分別具有不同功能的各種器械10。然而，若使用分別具有獨立功能的各種器械進行手術(shù)，則需要將各種器械同時插入到人體內(nèi)的狀態(tài)下分別操作符合功能的器械，或者根據(jù)需要更換具有所需功能的器械之后再插入到人體內(nèi)進行手術(shù)，因此存在所需手術(shù)時間較長且手術(shù)過程也復雜的問題。
[0024]另一方面，對手動(hand-held)手術(shù)器械而言，末端操作是通過醫(yī)生的手等來手動進行而并非機器人來進行，只有這點上存在差異，上述器械本身的結(jié)構(gòu)和操作原理幾乎與前面描述的類似，因此存在類似問題。
[0025]此外，現(xiàn)有的用于腹腔鏡手術(shù)的手術(shù)用器械，在其長度方向延伸的軸的末端上結(jié)合有刀具(cutter)、夾持器(gripper)、電手術(shù)用探針(probe)、縫合器(stapler)等執(zhí)行器(effector)。使用安裝有夾持器的器械時，以往很難在患者體內(nèi)夾持(gripping)組織或臟器的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)或移動器械，因此需要放開所夾持的組織或臟器而移動器械之后再次夾持該組織或臟器。如圖48所示，用現(xiàn)有的器械3夾持組織或臟器的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)器械3時，可能發(fā)生素所夾持的組織或臟器(參照圖48的“T”)撕裂或損傷的事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]技術(shù)問題
[0027]本發(fā)明是為了解決上述問題而提出，目的在于，提供一種能夠以簡單結(jié)構(gòu)順利傳遞末端操作部的彎曲操作力的同時，在彎曲狀態(tài)下能夠確保更強大的支承力從而提高器械可靠性的手術(shù)器械用彎曲裝置。
[0028]另外，本發(fā)明目的在于，提供一種不必更換手術(shù)工具而利用一對手術(shù)構(gòu)件就能夠進行各種手術(shù)作業(yè)，從而可提高手術(shù)作業(yè)的方便性和效率的具有多功能的外科手術(shù)用裝置的器械。
[0029]此外，目的在于，提供一種在夾持狀態(tài)下也能夠自由旋轉(zhuǎn)器械且根據(jù)需要在可旋轉(zhuǎn)夾持和固定夾持之間進行選擇的手術(shù)用器械的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)。
[0030]解決問題的方法
[0031]用于解決所述問題的本發(fā)明涉及的手術(shù)器械用彎曲裝置，包括用于使末端操作部進行自如彎曲動作的肘節(jié)部，所述肘節(jié)部包括:線材部，形成螺旋結(jié)構(gòu)，兩端分別連接在連接體上；多個突起部，在構(gòu)成所述線材部的線材之間向螺旋節(jié)距方向突出，當通過操作纜線的推拉動作而使所述線材部彎曲時，誘導所述線材部變形或保持變形狀態(tài)。
[0032]所述肘節(jié)部可以設置在主體軸與所述末端操作部之間，或者所述主體軸的一個以上的中間部分上。
[0033]在主體軸與末端操作部之間具備通過操作纜線彎曲的肘節(jié)部，其特征在于，所述肘節(jié)部包括:線材部，形成螺旋結(jié)構(gòu)，其兩端部分別連接在所述主體軸和末端操作部上；多個突起部，在構(gòu)成所述線材部的線材之間沿著螺旋節(jié)距方向突出，當通過所述操作纜線的推拉動作使線材部彎曲時，誘導線材部變形或保持變形狀態(tài)。
[0034]優(yōu)選在所述線材部上沿著肘節(jié)部的長度方向連續(xù)形成有多個纜線孔，以供所述操作纜線通過。
[0035]優(yōu)選所述線材部包括:螺旋部，具有螺旋結(jié)構(gòu)；兩側(cè)固定部，形成為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，并且連接在所述螺旋部的兩端部上，且分別固定于所述主體軸和末端操作部。
[0036]所述線材部可以構(gòu)成為，使所述螺旋部具有壓縮或拉伸模量。
[0037]優(yōu)選所述突起部使構(gòu)成所述線材部的線材之間能夠沿著線材部的旋轉(zhuǎn)方向相互約束。
[0038]優(yōu)選所述突起部，在一側(cè)末端部被固定于一側(cè)線材上的狀態(tài)下向節(jié)距方向突出，而該突出的另一側(cè)末端部與相鄰的另一線材分離的狀態(tài)下被支承。
[0039]此時，優(yōu)選所述突起部和與該突起部接觸的線材部分以相對應的形狀形成，從而能夠彼此緊密接觸。
[0040]為此，優(yōu)選所述突起部的末端部形成為半球型結(jié)構(gòu)，而與該突起部接觸的線材部分形成凹入的半球型結(jié)構(gòu)。
[0041]優(yōu)選所述突起部在所述線材部的圓周方向上沿著螺旋分別隔著規(guī)定角度形成。
[0042]S卩，可以在所述線材部的圓周方向上沿著螺旋在180°?360°的角度范圍內(nèi)每隔規(guī)定角度形成所述突起部。
[0043]更優(yōu)選，可以在所述線材部的圓周方向上沿著螺旋每隔240°角度形成所述突起部。
[0044]另一方面，在與所述突起部相對應的另一側(cè)線材上也可以形成有支承部，該支承部向突起部方向突出以能夠支承所述突起部。
[0045]此外，所述突起部也可以構(gòu)成為使兩端部均固定在兩側(cè)線材上，與此相反，所述突起部也可以構(gòu)成為均與兩側(cè)線材分離。均分離時，優(yōu)選在兩側(cè)線材上形成有凹槽結(jié)構(gòu)的插入部，以使關(guān)起部的兩端部能夠插入。
[0046]此外，本發(fā)明的另一實施方式涉及的具有多功能的外科手術(shù)裝置的器械，其特征在于，包括:主體；一對手術(shù)構(gòu)件，設在所述主體的末端，與人體接觸而進行手術(shù)作業(yè)；結(jié)合部，連接在所述主體和一對手術(shù)構(gòu)件之間，以使所述一對手術(shù)構(gòu)件具有多個協(xié)同方向，從而能夠?qū)嵤┒喾N不同手術(shù)作業(yè)；驅(qū)動力傳遞構(gòu)件，連接在所述一對手術(shù)構(gòu)件和結(jié)合部中的至少一側(cè)上，使得所述一對手術(shù)構(gòu)件能夠?qū)嵤┦中g(shù)作業(yè)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述結(jié)合部包括:一對旋轉(zhuǎn)體，連接成能夠以被所述主體支承的第一軸為中心進行相對旋轉(zhuǎn)；一對第二軸，用于連接所述各旋轉(zhuǎn)體和所述各手術(shù)構(gòu)件以能夠進行相對旋轉(zhuǎn)。
[0048]此時，優(yōu)選所述第一軸和一對第二軸以相互正交的方向配置。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述一對手術(shù)構(gòu)件由不移動的固定手術(shù)構(gòu)件以及以該固定手術(shù)構(gòu)件為中心向多個方向移動的可動手術(shù)構(gòu)件構(gòu)成，所述結(jié)合部包括:固定連接部，用于連接所述固定手術(shù)構(gòu)件和主體；可動連接部，用于連接所述可動手術(shù)構(gòu)件和所述固定手術(shù)構(gòu)件或主體。
[0050]此時，優(yōu)選所述可動連接部包括:旋轉(zhuǎn)體，以被固定手術(shù)構(gòu)件或主體支承的第一軸為中心旋轉(zhuǎn)；第二軸，可相對旋轉(zhuǎn)地連接所述旋轉(zhuǎn)體和可動手術(shù)構(gòu)件。
[0051 ] 與此不同，所述可動連接部也可以由球形接頭或自由彎曲接頭構(gòu)成。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述結(jié)合部可以由被連接在所述主體和各手術(shù)構(gòu)件之間的多個球形接頭構(gòu)成，或者由被連接在所述主體和各手術(shù)構(gòu)件之間的多個自由彎曲接頭構(gòu)成。
[0053]另一方面，所述驅(qū)動力傳遞構(gòu)件可以由操作纜線構(gòu)成，該操作纜線被連接在所述結(jié)合部或一對手術(shù)構(gòu)件中的至少一側(cè)上。
[0054]與此不同，所述驅(qū)動力傳遞構(gòu)件也可以由桿或鋼絲構(gòu)成，該桿或鋼絲被連接在所述結(jié)合部或一對手術(shù)構(gòu)件中的至少一側(cè)上。
[0055]此外，所述驅(qū)動力傳遞構(gòu)件可以由多個桿構(gòu)成，但至少一個桿形成為管狀結(jié)構(gòu)，從而能夠在其它桿插入的狀態(tài)下傳遞驅(qū)動力。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述一對手術(shù)構(gòu)件可以構(gòu)成為，在