具有定位在远侧的钳口组件的超声外科器械的制作方法_5

文档序号:8286792阅读:来源:国知局
538经由联接器676和轴衬678联接到安装部分558的其余部分。联接到可旋转主体612 的第一齿轮666、包括第一和第二开口 672的固定柱668、联接到轴组件的第一和第二可旋 转销674、以及缆线670 (或绳索)。缆线缠绕在可旋转主体612周围。缆线670的一个端 部定位穿过固定柱668的顶部开口 672并固定地联接到顶部可旋转销674。缆线670的另 一个端部定位穿过固定柱668的底部开口 672并固定地联接到底部旋转销674。出于各种 原因提供这样的布置,这些原因包括维持与现有机器人系统1000的兼容以及/或者实际情 况是空间可能有限。因此,可旋转主体612的旋转基于可旋转主体612的旋转方向致使围 绕轴组件538以顺时针和逆时针方向旋转(例如,轴538自身的旋转)。因此,可旋转主体 612绕第一轴线的旋转被转换为轴组件538绕第二轴线的旋转,第二轴线与第一轴线正交。 如图28-图29所示,例如,可旋转主体612的顺时针旋转致使轴组件538以634CW所指示 的方向顺时针旋转。可旋转主体612的逆时针旋转致使轴组件538以634CCW所指示的方 向逆时针旋转。可以在可旋转主体与相应齿轮之间提供另外的轴承。可以提供任何合适的 轴承以支撑和稳定安装,并且减小例如轴和齿轮的旋转摩擦。
[0127] 图33-图36A示出器械安装部分558的另选实施例,显示了用于使构件沿轴538的 轴线发生差动平移(例如,用于进行关节运动)的另选示例性机构。例如,如图33-图36A 所示,器械安装部分558包括双凸轮机构680以提供轴关节运动功能。在一个示例性实施 例中,双凸轮机构680包括第一凸轮部分680A和第二凸轮部分680B。第一从动件臂682和 第二从动件臂684可枢转地联接到相应的枢转卷轴686。当联接到双凸轮机构680的可旋 转主体612旋转时,第一凸轮部分680A作用于第一从动件臂682,而第二凸轮部分680B作 用于第二从动件臂684。当凸轮机构680旋转时,从动件臂682、684绕枢转卷轴686枢转。 第一从动件臂682可附接到待发生差动平移的第一构件(例如,第一关节运动带622)。第 二从动件臂684可附接到待发生差动平移的第二构件(例如,第二关节运动带624)。当顶 部凸轮部分680A作用于第一从动件臂682时,第一构件和第二构件发生差动平移。在第一 构件和第二构件为相应的关节运动带622和624的示例性实施例中,轴组件538沿向左方 向620L进行关节运动。当底部凸轮部分680B作用于第二从动件臂684时,轴组件538沿 向右方向620R进行关节运动。在一些示例性实施例中,两个单独的轴衬688、690安装在相 应的第一从动件臂682和第二从动件臂684之下,以允许轴在不影响第一从动件臂682和 第二从动件臂684的关节运动位置的情况下旋转。对于关节运动动作,这些轴衬与第一从 动件臂682和第二从动件臂684 -起进行往复运动,而不影响钳口 902的旋转位置。图36A 示出轴衬688、690和双凸轮组件680,该双凸轮组件包括第一凸轮部分680B和第二凸轮部 分680B,并且第一从动件臂682和第二从动件臂684被移除以提供更详细且更清楚的视图。
[0128] 在各种实施例中,器械安装部分558可另外包括内部能量源,用于驱动电子器件 并向外科工具提供所需的超声和/或射频频率信号。图36B-图36C示出包括内部功率源 和能量源的工具安装部分558'的一个实施例。例如,利用工具安装部分558'安装的外科 器械(例如,器械522)不需要用线材连接到外部发生器或其他功率源。相反,本文所述的 发生器20的功能可在安装部分558上实施。
[0129] 如图36B-图36C所示,器械安装部分558'可包括远侧部分702。远侧部分702可 包括用于将驱动元件612的旋转联接到例如如上文所述的各种外科器械522的端部执行器 的各种机构。在远侧部分702的近侧,器械安装部分558'包括内部直流(DC)能量源以及内 部驱动和控制电路704。在该例示的实施例中,能量源包括第一电池706和第二电池708。 在其他方面,工具安装部分558'与上文所述的工具安装部分558的各种实施例类似。控制 电路704可以与上文关于发生器20所述相似的方式工作。例如,控制电路704可以与上文 关于发生器20所述相似的方式提供超声和/或电外科驱动信号。
[0130] 图37-图38示出包括定位在远侧的钳口组件1003的外科器械远侧部分1000的 一个实施例。远侧部分1000还包括超声刀1014和沿着纵向轴线1002延伸的轴1004。联 接到轴1004的远侧部分的连接叉1006以能够枢转的方式接收钳口组件1003。例如,钳口 组件1003的腕构件1008可围绕第一轴线或腕枢转轴线1018以能够枢转的方式联接到连 接叉1018。钳口组件1003围绕腕枢转轴线1018的枢转可致使钳口组件1003以箭头1022 所指示的方向枢转。腕构件1008可利用任何合适的可枢转连接器或连接器组件联接到连 接叉1006。例如,在一些实施例中,腕构件1008可使用销1011联接到连接叉1006,所述销 可坐置在由连接叉1006限定的孔穴1013内。
[0131] 第一钳口构件1010和第二钳口构件1012可以能够枢转的方式联接到腕构件1008 并且能够围绕第二轴线或钳口枢转轴线1016枢转。钳口构件1010U012围绕钳口枢转轴线 1016的枢转可致使相应的钳口构件1010U012以箭头1020所指示的方向枢转。钳口构件 1010、1012可以围绕钳口枢转轴线1016相对于彼此且绝对地枢转。例如,钳口构件1010、 1012可相对于彼此从打开位置枢转到闭合位置,在打开位置中,钳口构件10KK1012如图 37所示彼此分开,在闭合位置中,钳口构件1010、1012基本上彼此平行(以及任选地彼此接 触)。例如,可在钳口构件1010、1012处于或靠近闭合位置时,将组织夹持在所述钳口构件 之间。在一些实施例中,钳口构件10KK1012中的一者或两者也可围绕钳口枢转轴线1016 发生绝对枢转。这可允许钳口组件1003出现围绕轴线1016枢转的一般取向(图37中所 示的从左到右取向)。
[0132] 图39示出图37-图38的外科器械远侧部分1000的一个实施例的正面图。在图 39中,示出了各种控制滑轮1026、1028、1030、1032,连同连接叉1006中的用于控制线穿过 的开口 1031、1032。各种控制线和控制滑轮的附加细节在下文提供。图39还示出了钳口 构件10KK1012的附加细节。在图39所示的实施例中,例如,钳口构件10KK1012限定齿 1024。在一些实施例中,当钳口构件10KK1012相对于彼此处于闭合位置时,齿1024互锁。 然而,在其他实施例中,当钳口构件1010、1012相对于彼此处于闭合位置时,齿1024不互 锁。
[0133] 图40-图41示出图37-图38的外科器械远侧部分1000的一个实施例,其联接到 与机器人外科系统(诸如上文所述的系统500) -起使用的器械安装部分1034。轴1004可 联接到器械安装部分1034。器械安装部分1034可包含各种机构和接合部,用于(例如)致 动超声刀1014、使钳口组件1003进行关节运动,以及在一些实施例中使超声刀1014缩回和 延伸,如下文所述。
[0134] 图42-图44示出图37-图38的外科器械远侧部分1000的一个实施例,显示了附 加控制机构。钳口构件1〇1〇、1〇12中的每个可包括中心位于钳口枢转轴线1016上的相应 滑轮1041、1043。滑轮1041、1043的旋转可致使相应钳口构件1010、1012的对应枢转。可 利用控制线1038、1040、1048、1050引起滑轮1041、1043的旋转(以及钳口构件1010、1012 的对应枢转)。例如,控制线1040可联接到滑轮1043以及/或者缠绕在滑轮1043周围, 使得控制线1040的近侧平移致使钳口构件1012围绕钳口枢转轴线1016朝着控制线1040 枢转(例如,自图42-图43中所示透视图的页面离开)。可利用也联接到滑轮1043以及/ 或者缠绕在滑轮1043周围的控制线1048来致动钳口构件1012沿相反方向的枢转(例如, 进入图42-图43中所示透视图的页面)。控制线1048的近侧平移可致使钳口构件1012朝 着控制线1048枢转。当控制线1048联接到滑轮1043时,其可以在与控制线1040联接到 滑轮1043的位置基本上相对的位置处联接。另外,在一些实施例中,控制线1048、1040可 以是缠绕在滑轮1043周围的单条缆线的相对的两端。
[0135] 相似地,控制线1038可联接到滑轮1041以及/或者缠绕在滑轮1041周围,使得 控制线1038的近侧平移致使钳口构件1010围绕钳口枢转轴线1016朝着控制线1038枢转 (例如,再次自图42-图43中所示透视图的页面离开)。控制线1050也可联接到滑轮1041 以及/或者缠绕在滑轮1041周围,使得控制线1050的近侧平移致使钳口构件1010围绕钳 口枢转轴线朝着控制线1050枢转(例如,进入图42-图43中所示透视图的页面)。控制线 1038、1050可以单独地联接到滑轮1041,或者在一些实施例中,可以代表缠绕在滑轮1041 周围的单条缆线或另外的线的分开的两端。应当理解,当钳口组件1003围绕腕枢转轴线 1018枢转时,控制线1038、1040、1048、1050相对于滑轮1041、1043的取向可以改变。
[0136] 为了防止控制线变得张紧以及/或者与滑轮1041U043脱离,可包括各种惰轮 1026、1028、1036、1042、1046、1044、1030、1032 (图 39)以将控制线 1038、1040、1048、1050 引 导至轴1004。另外,在一些实施例中,控制线经由连接叉1006中的孔穴被引导至轴1004。 图39示出可分别被缆线1048、1050利用的示例性孔穴1031、1032。
[0137] 也可以利用控制线来致动腕构件1008(因而钳口组件1003)的枢转。例如,参见 图42和图44,可看到控制线1052在与腕枢转轴线1018偏置的位置处联接到腕构件1008。 控制线1052的近侧平移可将钳口组件1003拉离超声刀1014,例如,从图42中所示的透视 图向上并自图44中所示透视图的页面离开。类似的控制线1053可联接到腕构件1008的下 部,使得控制线1053的近侧平移致使钳口组件1003朝着超声刀1014枢转(例如,从图42 中所示的透视图向下并进入图44中所示透视图的页面)。在一些实施例中,控制线1052、 1053可以是缠绕穿过且联接到腕构件1008的单条缆线或控制线的两端。另外,在一些实施 例中,控制线1053可被省略。可通过控制构件1052的远侧平移来引起钳口组件1003朝着 超声刀1014的枢转。
[0138] 各种控制线1038、1040、1048、1050、1052、1053可朝近侧延伸穿过轴1004,在该情 况下这些控制线可在机器人外科系统的柄部或器械安装部分(诸如本文所述的器械安装 部分1034)处被致动。如上所述,控制线对(1038/1050、1040/1048、1052、1053)的差动平 移可致使钳口组件1003的各种部件发生关节运动。可以(例如)如上所述的任何合适的 手动和/或自动方式来引起控制线的差动平移。
[0139] 图45A示出器械安装部分1034的一个实施例,显示了用于致动图37-图38的外 科器械的各种控制线的示例性机构。各种控制线1038、1040、1048、1050、1052、1053可朝近 侧延伸穿过轴1004并进入器械安装部分1034。各种控制线可通过引导器1056被引导至安 装在上述可旋转主体上的各种卷轴1039、1041、1043。图45B示出引导器1056的一个实施 例的侧视图。例如,图45B所示的引导器1056包括用于接收和引导各种控制线的多个沟槽 1058。可(例如)基于能够引导的控制线的数量而在引导器1056中包括更多或更少的沟 槽。
[0140] 重新参见图45A,在一些实施例中,控制线1038和1050可被引导至卷轴1039。根 据图示的构造,卷轴1039的顺时针旋转致使控制线1038的近侧平移和控制线1050的远侧 平移。如上所述,这可致使钳口构件1010围绕钳口枢转轴线1016从图44的透视图向左 枢转并自图42-图43的透视图的页面离开。卷轴1039的逆时针旋转致使控制线1038的 远侧平移和控制线1050的近侧平移。再次如上所述,这可致使钳口构件1010围绕钳口枢 转轴线1016从图44的透视图向右枢转并进入图42-图43的透视图的页面。控制线1040 和1048可被引导至卷轴1040。卷轴1041的顺时针旋转和逆时针旋转可使控制线1040和 1048发生差动平移,从而致使钳口构件1012类似于上述钳口构件1010围绕钳口枢转轴线 1016枢转。控制线1052和1053可以类似地联接到卷轴1043,用于在卷轴1043顺时针旋 转和逆时针旋转时控制钳口组件1003围绕腕枢转轴线1016的枢转。
[0141] 根据各种实施例,图37-图38的外科器械可被实施为具有可回缩的超声刀1014。 例如,超声刀1014可沿近侧方向回缩,使得其部分或完全地位于轴1004和/或连接叉1006 内。这可增大钳口组件1003围绕腕枢转轴线1018的运动范围。图46-图47示出图37-图 38的外科器械远侧部分1000的一个实施例,其具有可回缩的超声刀1014。现在参见图46, 刀1014被示出为沿箭头1060所指示的近侧方向回缩在轴1004内。如可以看到的那样,这 增大了钳口组件1003围绕腕枢转轴线1018枢转的运动范围。例如,如图46所示,钳口组 件1003可以枢转到并经过其原本与超声刀1014接触的位置。这可以增大钳口组件1003 能够夹持组织的范围。在使用时,当枢转到图46所示的位置时,钳口组件1003可以夹持组 织。钳口组件1003随后可以枢转返回以及/或者超过图47所示的位置,使得刀1014可朝 远侧延伸以便作用于被夹持的组织。
[0142] 超声刀1014可以联接到超声波导1058,该超声波导可朝近侧延伸穿过轴1004到 达超声换能器,诸如上述换能器16。在一些实施例中,可通过刀1014、波导1058和换能器 组件的平移来引起超声刀1014的平移。图48示出图37-图38的外科器械远侧部分1000 的一个实施例,其联接到机器人外科系统的能够伸展和回缩超声刀1014的器械安装部分 1034。如图所示,波导1058自超声刀1014朝近侧延伸穿过轴1004到达器械安装部分,在 此处其联接到位于器械安装部分1034内的超声换能器组件1064。齿条传动装置1062联 接到波导1058并且可被定位成被联接到器械安装部分1034的旋转主体612中的一个的圆 形齿轮接合。例如,图45示出联接到齿轮1047的齿条传动装置1062,齿轮1047继而联接 到随旋转主体612旋转的齿轮1045。旋转主体612的交替旋转可致使相应齿轮1045、1047 的旋转,相应齿轮1045、1047的该旋转可继而致使齿条传动装置1062的远侧平移和近侧平 移。当齿条传动装置1062联接到波导1058时,齿条传动装置1062的远侧平移和近侧平移 也可致使波导1058、刀1014和换能器1064的远侧平移和近侧平移。
[0143] 在图48所示的实施例中,换能器1064定位在器械安装部分1034之内。柔性/可 延伸的缆线1066可以联接到换能器1064并最终联接到外部缆线1067。当换能器随波导 1058和刀1014朝远侧和朝近侧平移时,缆线1066可以交替地松弛和绷紧以便保持其到外 部缆线1067的连接。图49示出图37-图38的外科器械远侧部分1000的另选实施例,其联 接到机器人外科系统的具有外部换能器1070的器械安装部分。如图所示,换能器延伸超过 器械安装部分1034。图49还示出联接到波导1058的轨道齿轮1062,其可以用于(与可旋 转构件612之一结合)将波导1058、刀1014(图49中未示出)和换能器1070朝近侧和朝 远侧平移。图50示出如图49所示的图37-图38的外科器械远侧部分1000的附加视图。
[0144] 图51示出包括夹持垫1072的钳口组件1003的一个实施例。夹持垫1072可包括 联接到腕构件1008和/或钳口构件1010U012中的一者的至少一个面的一个或多个部件。 例如,图51示出腕构件1008的朝向超声刀1014的面1074以及钳口构件1012的朝向超声 刀1014的面1076。这些面中的一个或多个可联接到夹持垫1072。夹持垫1072可类似于 本文所述的夹持臂组件64。例如,夹持垫1072能够与超声刀1014发生物理接触,而基本上 不影响刀1014的操作。这样,临床医生便可利用钳口组件1003,采用与上文结合夹持臂组 件64所述类似的方式将组织夹持到刀1014。
[0145] 图52-图55示出包括钳口组件1100的外科器械远侧部分1101的一个实施例。 远侧部分1101可另外包括轴部分1110、连接叉1102和超声刀1106。如上文所述,超声刀 1106可以与超声波导(图52中未示出)机械连通,该超声波导可朝近侧延伸到换能器,诸 如图1的换能器16。在一些实施例中,超声刀1106可以是可回缩的,如上文所述。
[0146] 钳口组件1100可包括钳口构件1102和可与之相对的U形钳口构件1104。钳口 构件1102U104可以能够枢转的方式联接到连接叉1102,该连接叉1102可继而联接到轴 1110。钳口构件1102、1104可以单独地围绕轴线1109枢转,采用的方式类似于上述的钳口 构件1010、1012凭借其可单独地围绕轴线1016
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