用于医学装置的控制单元的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域和
【背景技术】
[0002]本发明涉及一种用于医学装置的控制单元，且更特定来说涉及控制单元和集成使用者接口，所述控制单元和集成使用者接口使得能够将自然的手部移动转化到所附接的医疗工具(例如，腹腔镜工具)由此使得能够对医学装置的位置和功能进行精确细致的控制。
[0003]医学装置(例如，内窥镜和导管)被广泛用于微创手术中，以用于查看或治疗器官、器腔、通道和组织。一般地，此类装置包含伸长型装置主体，所述伸长型装置主体被设计成用于将安装在远侧的仪器(例如，手术刀、抓钳或相机/相机镜头)递送和定位于体腔、血管或组织内。
[0004]由于此类装置是经由定位穿过组织壁(例如，腹壁)中形成的小切口的递送端口来递送的并且被用在解剖限制空间中，所以需要可使用定位于体外(在医学装置的近端处)的控制件在体内来操纵或调动医学装置或其至少一部分。此类操纵使得操作者能够在体内引导装置并准确地将安装在远侧的仪器定位于解剖标志处。
[0005]已在现有技术中描述了内窥镜仪器的各种接口，例如见美国专利申请号2008/0255420 和 2012/0041450 以及美国专利号 7，572，253。
[0006]但是，仍然需要具有接口的医学装置控制单元，所述接口允许外科医生凭直觉在体内调动手术工具同时允许精确控制广泛范围的装置和执行器端部移动。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种用于医学装置的控制单元，所述控制单元包括使用者接口，所述使用者接口包含:(a)第一接口，其安装在附接到控制单元的外壳的枢轴支撑件上，所述第一接口可由手的掌部接合；(b)束件，其枢转地附接到第一接口并具有能够弹性变形以在手掌与第一接口接合时将约束力施加到所述手的背部的元件；以及(C)第二接口，其枢转地附接到第一接口并可由所述手的一或多个手指接合。
[0008]根据进一步的特征，在下文描述的本发明的优选实施例中，枢轴支撑件装有万向接头。
[0009]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，控制单元进一步包括包含驱动单元的外壳。
[0010]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第二接口包含可经由手的拇指和食指来顺序地或连续地操作的控制杆。
[0011 ]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第一接口可以相对于枢轴支撑件而倾斜。
[0012]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第一接口的倾斜使医学装置的可操纵部分偏转。
[0013]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，控制杆操作医学装置的执行器端部。
[0014]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第二接口可以相对于第一接口而倾斜。
[0015]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第二接口的倾斜使医学装置的执行器端部偏转。
[0016]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，驱动单元包含用于操作医学装置的至少一个电机和控制线。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供了用于微创手术工具的控制单元，所述控制单元包括使用者接口，所述使用者接口包含:(a)第一接口控制件，其可由使用者的手的背部接合且用于控制微创手术工具相对于组织进入部位的角度和高度；(b)第二接口控制件，其可由使用者的手的掌部接合且用于控制微创手术工具的可操纵部分的偏转；以及(C)第三接口控制件，其可由使用者的一或多个手指接合且用于控制微创手术工具的组织操控端。
[0018]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，控制单元进一步包括包含驱动单元的外壳。
[0019]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第二接口控制件装有万向接头。
[0020]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第一接口控制件包含用铰链连接到手背垫的臂。
[0021]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，控制单元进一步包括用于使外壳相对于第一、第二和第三接口控制件旋转的手柄。
[0022]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第三接口控制件包含可经由拇指和食指操作的一对手指固持件。
[0023]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，第三接口控制件包含可绕至少两条垂直轴线旋转的球形物。
[0024]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，使用者可以经由单手同时操作第一、第二和第三接口控制件。
[0025]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，驱动单元包含用于操作微创腹腔镜工具的至少一个电机。
[0026]根据仍进一步的特征，在所描述的优选实施例中，控制单元进一步包括用于将使用者的手固定到第一接口控制件的带条或夹具。
[0027]本发明通过提供用于手术工具(例如，腹腔镜)的控制单元成功地解决了目前已知的配置的缺点。控制单元包含使用者接口，所述使用者接口使得使用者能够使用单手同时控制手术工具(例如，腹腔镜)的移动和致动。
[0028]除非另有规定，否则本文所使用的所有技术和/或科学术语具有与为本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意义相同的意义。虽然在实践或测试本发明的实施例中可以使用与本文所描述的方法和材料类似或等效的方法和材料，但下文描述了示例性方法和/或材料。在发生冲突的情况下，本专利说明书(包含定义)将具有控制权。另外，材料、方法和示例仅为说明性的，且并非意欲具有必然限制性。
【附图说明】
[0029]本文参考附图仅通过举例说明来描述本发明。现在详细地特定参考图式，应强调，所示的详情是为了举例说明且仅用于说明性地论述本发明的优选实施例的目的，且呈现这些详情的目的在于提供据信是对本发明的原理和概念方面的最有用和易懂描述的内容。就此而言，不尝试以比基础地理解本发明所必需的细节更多的细节来示出本发明的结构细节，可在实践中来体现通过图式进行的描述，所述描述使本领域的技术人员对本发明的若干种形式显而易见。
[0030]在图式中:
[0031]图1a到图1c说明本发明的控制单元的一个实施例，所述控制单元附接到腹腔镜。图1a是机动化腹腔镜工具和外科医生接口的一般视图，图1b说明外科医生的手在外科医生接口内的定位。图1 c示出无电机包封盖的腹腔镜工具。
[0032]图2a到图2b说明接口的接口部分(图2a)和安装于其上的使用者的手。
[0033]图3a到图3d说明本发明的手背接口部分。
[0034]图4a到图4g说明手掌接口部分和手掌接口机械组件，所述手掌接口机械组件包含本发明的示例性操纵杆组件(图4g)。
[0035]图5a到图5e说明手掌接口的移动和关节的对应移动。
[0036]图6a到图6b说明本发明的手指接口部分的一个实施例。
[0037]图7a到图7b说明用于对本发明的手指接口部分进行人体工程学调节的外科医生选项。
[0038]图8a到图Sd说明本发明的手指接口部分和相关的组件。
[0039]图9a到图9i说明通过本发明的手指接口部分来启用的钳口开闭模式。
[0040]图1Oa到图1Ob说明通过本发明的手指接口部分来启用的钳口旋转模式。
[0041]图1Oc是可由本控制单元的手指接口利用的传感器。
[0042]图1la到图1lb说明本发明的实施例，其使得能够同时控制腹腔镜的两个可操纵部分。图1la是接口的剖视图，其示出用于使得能够控制第二可操纵部分的传感器。图1lb说明具有2个独立可操纵部分的关节。
[0043]图12a到图12e说明控制第二可操纵部分的第二接口部分的操作，所述第二可操纵部分通过使手指接口部分相对于本发明的手掌接口部分旋转来启用。
[0044]图13a到图13h说明对两个独立的可操纵部分的接口控制。
[0045]图14a至圃14b、图15和图16说明本发明的控制单元的机动化驱动单元实施例。
[0046]图17说明使用者接口(UI)移动如何转化为控制单元中的激活信号和附接到控制单元的腹腔镜工具的移动。
[0047]图18说明本发明的控制单元的各种操作模式。
[0048]图19到图20说明根据本发明的教示建构的原型控制单元。
【具体实施方式】
[0049]本发明是一种控制单元和接口，其可