带有具有一体式的加强构件的关节运动接头的超声外科器械的制作方法
背景技术：
多种外科器械包括端部执行器，该端部执行器具有刀元件，所述刀元件以超声频率振动以切割和/或密封组织(例如通过使组织细胞中的蛋白质变性)。这些器械包括将电力转换成超声振动的压电元件，所述超声振动沿着声波导传送到刀元件。可通过外科医生的技术以及对功率电平、刀刃、组织牵引力和刀压力的调节来控制切割和凝固的精度。
超声外科器械的示例包括harmonic
超声外科器械的其它示例公开于以下专利中：2006年4月13日公布的名称为“tissuepadforusewithanultrasonicsurgicalinstrument”的美国专利公布2006/0079874，其公开内容以引用方式并入本文；2007年8月16日公布的名称为“ultrasonicdeviceforcuttingandcoagulating”的美国专利公布2007/0191713，其公开内容以引用方式并入本文；2007年12月6日公布的名称为“ultrasonicwaveguideandblade”的美国专利公布2007/0282333，其公开内容以引用方式并入本文；2008年8月21日公布的名称为“ultrasonicdeviceforcuttingandcoagulating”的美国专利公布2008/0200940，其公开内容以引用方式并入本文；以及2010年3月18日公布的名称为“ultrasonicdeviceforfingertipcontrol”的美国专利公布2010/0069940，其公开内容以引用方式并入本文。
一些超声外科器械可包括无绳换能器，诸如公开于以下专利中的无绳换能器：2012年5月10日公布的名称为“rechargesystemformedicaldevices”的美国专利公布2012/0112687，其公开内容以引用方式并入本文；2012年5月10日公布的名称为“surgicalinstrumentwithchargingdevices”的美国专利公布2012/0116265，其公开内容以引用方式并入本文；和/或2010年11月5日提交的名称为“energy-basedsurgicalinstruments”的美国专利申请61/410,603，其公开内容以引用方式并入本文。
另外，一些超声外科器械可包括关节运动轴节段和/或能够弯曲的超声波导。此类超声外科器械的示例公开于以下专利申请中：1999年4月27日公布的名称为“articulatingultrasonicsurgicalinstrument”的美国专利5,897,523，其公开内容以引用方式并入本文；1999年11月23日公布的名称为“ultrasonicpolypsnare”的美国专利5,989,264，其公开内容以引用方式并入本文；2000年5月16日公布的名称为“articulableultrasonicsurgicalapparatus”的美国专利6,063,098，其公开内容以引用方式并入本文；2000年7月18日公布的名称为“articulatingultrasonicsurgicalinstrument”的美国专利6,090,120，其公开内容以引用方式并入本文；2002年9月24日公布的名称为“actuationmechanismforsurgicalinstruments”的美国专利6,454,782，其公开内容以引用方式并入本文；2003年7月8日公布的名称为“articulatingultrasonicsurgicalshears”的美国专利6,589,200，其公开内容以引用方式并入本文；2004年6月22日公布的名称为“methodandwaveguidesforchangingthedirectionoflongitudinalvibrations”的美国专利6,752,815，其公开内容以引用方式并入本文；2006年11月14日公布的名称为“articulatingultrasonicsurgicalshears”的美国专利7,135,030；2009年11月24日公布的名称为“ultrasoundmedicalinstrumenthavingamedicalultrasonicblade”的美国专利7,621,930，其公开内容以引用方式并入本文；2014年1月2日公布的名称为“surgicalinstrumentswitharticulatingshafts”的美国专利公布2014/0005701，其公开内容以引用方式并入本文；2014年1月2日公布的名称为“surgicalinstrumentswitharticulatingshafts”的美国专利公布2014/005703，其公开内容以引用方式并入本文；2014年4月24日公布的名称为“flexibleharmonicwaveguides/bladesforsurgicalinstruments”的美国专利公布2014/0114334，其公开内容以引用方式并入本文；2015年3月19日公布的名称为““articulationfeaturesforultrasonicsurgicalinstrument”的美国专利申请2015/0080924，其公开内容以引用方式并入本文；和2014年4月22日提交的名称为ultrasonicsurgicaldevicewitharticulatingendeffector”的美国专利申请14/258,179，其公开内容以引用方式并入本文。
尽管已经制造和使用了若干外科器械和系统，但据信在本发明人之前无人制造或使用所附权利要求中描述的本发明。
附图说明
虽然本说明书得出了具体地指出和明确地声明这种技术的权利要求，但是据信从下述的结合附图描述的某些示例将更好地理解这种技术，其中类似的参考数字标识相同的元件，并且其中：
图1示出了示例性超声外科器械的侧正视图；
图2示出了图1的外科器械的轴组件和端部执行器的关节运动节段的透视图；
图3示出了图2的轴组件的关节运动节段的分解透视图；
图4示出了图2的轴组件和端部执行器的横截面侧视图；
图5示出了图2的轴组件和端部执行器的顶部平面图；
图6a示出了在直的构型中图2的轴组件和端部执行器的横截面顶视图；
图6b示出了在关节运动构型中图2的轴组件和端部执行器的横截面顶视图；
图7示出了图2的轴组件和端部执行器的局部分解透视图；
图8示出了图2的轴组件的远侧衬圈和驱动缆线的透视图；
图9示出了图1的器械的关节运动控制组件的局部分解透视图；
图10a描绘了图2的轴组件的端部执行器和远侧部分的侧正视图，其中端部执行器的夹持臂处于闭合位置，并且其中外部护套以横截面示出，以显露在外部护套内的部件；
图10b示出了图10a的轴组件和端部执行器的侧正视图，其中夹持臂移动到部分打开位置；
图10c示出了图10a的轴组件和端部执行器的侧正视图，其中夹持臂移动到完全打开位置；
图11a示出了在隔开的取向上具有示例性结构特征的图2的轴组件和端部执行器的修改型式的顶部平面图；
图11b示出了图11a的修改的轴组件和端部执行器的顶部平面图，其中图11a的结构特征处于闭合取向；
图12示出了具有另一种示例性结构特征的图2的轴组件和端部执行器的另一个修改型式的透视图；
图13a示出了在直的构型中图12的修改的轴组件和端部执行器的横截面顶视图，其中图12的结构特征放气；
图13b示出了在直的构型中图12的修改的轴组件和端部执行器的横截面顶视图，其中图12的结构特征充气；
图13c示出了在关节运动构型中图12的修改的轴组件和端部执行器的横截面顶视图，其中图12的结构特征放气；
图14示出了具有彼此连接的多个联接器的图2的轴组件和端部执行器的另一个修改型式的顶部平面图；
图15a示出了在收缩构型中可并入图14的轴组件中的又一个示例性结构特征的顶部平面图；
图15b示出了在扩展构型中的图15a的结构特征的顶部平面图；
图16示出了在直的构型中图14的轴组件和端部执行器的顶视图，其中在收缩构型中的图15a的结构特征定位在其中；
图17a示出了在直的构型中图14的轴组件的详细顶视图，其中在收缩构型中的图15a的结构特征定位在其中；
图17b示出了在直的构型中图14的轴组件的详细顶视图，其中在扩展构型中的图15a的结构特征定位在其中；
图18a示出了处于第一旋转位置并与图15a的结构特征的连杆联接的图9的关节运动控制组件的修改型式的透视图；
图18b示出了移动到第二旋转位置中以便平移图18a的连杆的图18a的修改的关节运动控制组件的透视图；
图19示出了可并入到图14的轴组件和端部执行器中的又一个示例性结构特征的透视图；
图20示出了图19的结构特征的顶部平面图；
图21a示出了在直的构型中图14的轴组件的详细顶视图，其中图19的结构特征在第一侧向位置中定位在其中；
图21b示出了在直的构型中图14的轴组件的详细顶视图，其中图19的结构特征定位在其中并且移动到第二侧向位置；
图22示出了可并入图2的轴组件中的又一个示例性结构特征的顶部平面图；
图23a示出了在直的构型中具有多个连杆构件的图2的轴组件的修改型式的详细顶部平面图，其中图22的结构特征在远侧纵向位置中定位在其中；
图23b示出了在直的构型中具有多个连杆构件的图23a的修改的轴组件的详细顶部平面图，其中图22的结构特征定位在其中并且移动到近侧纵向位置中；
图23c示出了在关节运动构型中具有多个连杆构件的图23a的修改的轴组件的详细顶部平面图，其中图22的结构特征在近侧纵向位置中定位在其中；
图24示出了具有定位在其中的又一示例性结构特征的图2的轴组件另一个修改型式的透视图；
图25示出了图24的结构特征的顶部平面图；
图26示出了沿图25的线26-26截取的图24的加强特征的横截面前视图；
图27示出了图24的加强特征的示例性另选的横截面前视图；
图28示出了图24的修改的轴组件的横截面前视图，其中图24的结构特征定位在其中；
图29a示出了在直的构型中图24的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图24的结构特征在远侧纵向位置中定位在其中；
图29b示出了在直的构型中图24的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图24的结构特征定位在其中并且移动到近侧纵向位置中；
图29c示出了在关节运动构型中图24的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图24的结构特征在近侧纵向位置中定位在其中；
图30示出了可并入图2的轴组件中的又一个示例性结构特征的透视图；
图31示出了沿图30的线31-31截取的图30的刚性化构件的横截面前视图；
图32a示出了在直的构型中图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图，其中图30的结构特征在远侧纵向位置中定位在其附近；
图32b示出了在直的构型中图32a的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图30的结构特征定位在其附近并且移动到近侧纵向位置中；
图32c示出了在关节运动构型中图32a的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图30的结构特征在近侧纵向位置中定位在其附近；
图33示出了可并入图2的轴组件中的又一个示例性结构特征的透视图；
图34示出了图33的结构特征的侧视图；
图35示出了沿图34的线35-35截取的图33的结构特征的横截面前视图；
图36a示出了在直的构型中图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图，其中图33的结构特征在远侧纵向位置中定位在其附近；
图36b示出了在直的构型中图36a的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图33的结构特征定位在其附近并且移动到近侧纵向位置中；
图36c示出了在关节运动构型中图36a的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图33的结构特征在近侧纵向位置中定位在其附近；
图37a示出了在直的构型中图36a的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图33的一对结构特征在远侧纵向位置中定位在其附近；
图37b示出了在直的构型中图36a的修改的轴组件的详细横截面顶部平面图，其中图33的一对结构特征定位在其附近并且移动到近侧纵向位置中；
图38示出了可并入图2的轴组件中的又一个示例性结构特征的透视图；
图39a示出了图2的轴组件的详细顶部平面图，其中图38的结构特征与其间隔开；
图39b示出了图2的轴组件的详细顶部平面图，其中图38的结构特征定位在其附近；
图40a示出了在直的构型中具有一对示例性结构关节运动带的图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图；
图40b示出了在关节运动构型中的图40a的修改轴组件的详细横截面顶部平面图；
图41示出了图40a的修改的轴组件的关节运动带的侧正视图；
图42示出了图40a的修改的轴组件的另一个关节运动带的侧正视图；
图43a示出了40a的关节运动带，其中关节运动带的“薄弱点”彼此偏离；
图43b示出了40a的关节运动带，其中关节运动带的“薄弱点”彼此对齐；
图44示出了具有另一个示例性结构特征的图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图；
图45示出了具有另一个示例性结构特征的图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图；
图46示出了具有另一个示例性结构特征的图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图；
图47a示出了具有又一个示例性结构特征的在直的构型中的图2的轴组件的修改型式的详细横截面顶部平面图；以及
图47b示出了在关节运动构型中的图47a的修改轴组件的详细横截面顶部平面图。
附图并非旨在以任何方式进行限制，并且可预期本技术的各种实施方案能够以多种其它方式来执行，包括那些未必在附图中示出的方式。并入本说明书并构成说明书一部分的附图示出了本技术的若干方面，并且与说明书一起用于解释本技术的原理；然而，应当理解，这种技术不局限于所示的精确布置方式。
具体实施方式
以下对本技术的某些实施例的说明不应当用于限制本技术的范围。根据以举例说明方式进行的为设想用于实施本技术的最佳模式之一的以下描述，本技术的其它实施例、特征、方面、实施方案和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。正如将意识到的，本文所述的技术能够具有其它不同的和明显的方面，所有这些均不脱离本技术。因此，附图和具体实施方式应被视为实质上是例示性的而非限制性的。
还应当理解，本文所述的教导内容、表达方式、实施方案、实施例等中的任何一者或多者可与本文所述的其它教导内容、表达方式、实施方案、实施例等中的任何一者或多者组合。因此，下述教导内容、表达方式、实施方案、实施例等不应视为彼此孤立。参考本文的教导内容，其中可组合本文的教导内容的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。此类修改和变型旨在包括在权利要求书的范围内。
为公开内容的清楚起见，术语“近侧”和“远侧”在本文中相对于外科器械的人或机器人操作者而定义。术语“近侧”是指更靠近外科器械的人或机器人操作者并且更远离外科器械的外科端部执行器的元件位置。术语“远侧”是指更靠近外科器械的外科端部执行器并且更远离外科器械的人或机器人操作者的元件位置。
i.示例性超声外科器械
图1示出了示例性超声外科器械(10)。器械(10)的至少一部分可根据各种专利、专利申请公布和本文所引述的专利申请中的任一个的至少一些教导内容来构造和操作。如在这些专利中所述并且在下文中将更详细描述，器械(10)可操作以基本上同时切割组织和密封或焊接组织(例如，血管等)。还应当理解，器械(10)可具有与harmonic
在本文所引述的参考文献的教导内容、harmonic
本例的器械(10)包括柄部组件(20)、轴组件(30)以及端部执行器(40)。柄部组件(20)包括主体(22)，该主体包括手枪式握持部(24)和一对按钮(26)。柄部组件(20)还包括以能够枢转的方式朝向和远离手枪式握持部(24)的触发器(28)。然而，应当理解，可以使用各种其它合适的构型，包括但不限于剪刀式握持部构型。端部执行器(40)包括超声刀(160)以及枢转夹持臂(44)。夹持臂(44)与触发器(28)联接，使得夹持臂(44)响应于触发器(28)朝向手枪式握持部(24)的枢转而以能够枢转的方式朝向超声刀(160)；并且使得夹持臂(44)响应于触发器(28)远离手枪式握持部(24)的枢转而以能够枢转的方式远离超声刀(160)。参考本文的教导内容，其中可将夹持臂(44)与触发器(28)联接的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。在一些型式中，使用一个或多个弹性构件来将夹持臂(44)和/或触发器(28)偏置到图1中所示的打开位置。
超声换能器组件(12)从柄部组件(20)的主体(22)朝近侧延伸。换能器组件(12)经由缆线(14)与发生器(16)联接，使得换能器组件(12)从发生器(16)接收电力。在换能器组件(12)中的压电元件将所述电力转换成超声振动。发生器(16)可包括功率源和控制模块，所述功率源和控制模块被构造成能够向换能器组件(12)提供特别适合通过换能器组件(12)产生超声振动的功率分布。仅以举例的方式，发生器(16)可包括由俄亥俄州辛辛那提市的ethiconendo-surgery公司(ethiconendo-surgery,inc.ofcincinnati,ohio)出售的gen300。此外或另选地，发生器(16)可根据以下专利公布的教导内容中的至少一些进行构造：2011年4月14日公布的名称为“surgicalgeneratorforultrasonicandelectrosurgicaldevices”的美国专利公布2011/0087212，其公开内容以引用方式并入本文。还应当理解，发生器(16)的功能中的至少一些功能可被整合到柄部组件(20)中，并且该柄部组件(20)甚至可包括电池或其它板载功率源，从而使得缆线(14)被省略。参考本文的教导内容，发生器(16)可采取的其它合适的形式、以及发生器(16)可提供的各种特征和可操作性对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
a.示例性端部执行器和声学传动系
如图2到图4最佳可见，本例的端部执行器(40)包括夹持臂(44)和超声刀(160)。夹持臂(44)包括面向刀(160)的、固定到夹持臂(44)下侧的夹持垫(46)。夹持垫(46)可包括聚四氟乙烯(ptfe)和/或任何其它合适的(一种或多种)材料。夹持臂(44)以能够枢转的方式固定到上部远侧轴元件(172)的远侧突出的舌状部(43)，所述上部远侧轴元件(172)固定地固定在远侧外部护套(33)的远侧部分内。夹持臂(44)可操作以朝向和远离刀(160)选择性地枢转，以在夹持臂(44)和刀(160)之间选择性地夹持组织。一对臂(156)与夹持臂(44)横向延伸并且枢转地固定到下部远侧元件(170)，所述下部远侧元件(170)以能够滑动的方式被设置在远侧外部护套(33)的远侧部分内。
如图7到图8最佳可见，衬圈(174)固定到下部远侧轴元件(170)。缆线(174)可操作以相对于轴组件(30)的关节运动节段(130)纵向地平移，以朝向和远离刀(160)选择性地枢转夹持臂(44)。具体地，缆线(174)与触发器(28)联接，使得缆线(174)响应于触发器(28)朝向手枪式握持部(24)枢转而朝近侧平移，并且使得夹持臂(44)响应于触发器(28)朝向手枪式握持部(24)枢转从而朝向刀(160)枢转。此外，缆线(174)响应于触发器(28)远离手枪式握持部(24)的枢转而朝远侧平移，使得夹持臂(44)响应于触发器(28)远离手枪式握持部(24)的枢转而远离刀(160)枢转。夹持臂(44)可被朝向打开位置偏压，使得(至少在一些情况下)操作者可通过释放对触发器(28)的握持而有效地打开夹持臂(44)。
如图7到图8所示，衬圈(174)固定到下部远侧轴元件(170)的近侧端部。下部远侧轴元件(170)包括从半圆形基部(168)延伸的一对远侧凸缘(171、173)。凸缘(171、173)各自包括相应的开口(175、177)。夹持臂(44)能够经由一对向内延伸的一体式的销(41、45)旋转联接到下部远侧轴元件(170)。销(41、45)从夹持臂(44)的臂(156)向内延伸并且可旋转地设置在下部远侧轴元件(170)的相应的开口(175、177)内。如图10a到图10c所示，缆线(174)的纵向平移致使下部远侧轴元件(170)在近侧部分(图10a)和远侧部分(图10c)之间纵向平移。下部远侧轴元件(170)的纵向平移致使夹持臂在闭合位置(图10a)和打开位置(图10c)之间旋转。
本例的刀(160)可操作以在超声频率下振动，以便尤其当组织在夹持垫(46)和刀(160)之间压缩时有效地切穿并且密封组织。刀(160)被定位在声学传动系的远侧端部处。所述声学传动系包括换能器组件(12)和声波导(180)。声波导(180)包括柔性部分(166)。换能器组件(12)包括位于波导(180)的焊头(未示出)近侧的一组压电圆盘(未示出)。压电圆盘可操作以将电力转换成超声振动，所述超声振动随后根据已知的构造和技术沿包括波导(180)的柔性部分(166)的波导(180)传输到刀(160)。仅以举例的方式，声学传动系的该部分可根据本文所引述的各种参考文献的各种教导内容进行构造。
如图3最佳可见，波导(180)的柔性部分(166)包括远侧凸缘(136)、近侧凸缘(138)和位于凸缘(136、138)之间的变窄节段(164)。在本例中，凸缘(136、138)位于对应于与通过波导(180)的柔性部分(166)传送的谐振超声振动相关的波节的位置处。变窄节段(164)被构造成能够允许波导(180)的柔性部分(166)挠曲而不显著影响波导(180)的柔性部分(166)传输超声振动的能力。仅以举例的方式，变窄节段(164)可根据美国专利公布2014/0005701和/或美国专利公布2014/0114334的一个或多个教导内容构造，其公开内容以引用方式并入本文。应当理解，波导(180)能够被构造成放大通过波导(180)传输的机械振动。此外，波导(180)可包括能够操作以控制沿着波导(180)的纵向振动的增益的特征结构和/或用于将波导(180)调谐到系统的谐振频率的特征结构。参考本文的教导内容，其中波导(180)可与换能器组件(12)机械和声学联接的其它合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
在本例中，刀(160)的远侧端部位于对应于与通过波导(180)的柔性部分(166)传送的谐振超声振动相关的波腹的位置处，以便在声学组件未被组织加载时将声学组件调谐到优选的谐振频率fo。当换能器组件(12)通电时，刀(160)的远侧端部被构造成能够在例如大约10微米至500微米峰间范围中，并且在一些情况下在约20微米至约200微米的范围中以例如55.5khz的预定振动频率fo纵向运动。当本例的换能器组件(12)被启动时，这些机械振荡通过波导(180)被传输到达刀(160)，从而以谐振超声频率提供刀(160)的振荡。因此，当将组织固定在刀(160)和夹持垫(46)之间时，刀(160)的超声振荡可同时切割组织并且使相邻组织细胞中的蛋白变性，由此提供具有相对较少热扩散的促凝效果。在一些型式中，也可通过刀(160)和夹持臂(44)提供电流以另外烧灼组织。尽管已描述了声学传输组件和换能器组件(12)的一些构型，但参考本文的教导内容，声学传输组件和换能器组件(12)的其它合适构造对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。类似地，参考本文的教导内容，用于端部执行器(40)的其它合适的构型对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
b.示例性轴组件和关节运动节段
本例的轴组件(30)从柄部组件(20)朝远侧延伸。如图2到图7所示，轴组件(30)包括包封夹持臂(44)驱动特征结构和上文所述声学传输特征结构的远侧外部护套(33)和近侧外部护套(32)。轴组件(30)还包括位于轴组件(30)的远侧部分的关节运动节段(130)，其中端部执行器(40)位于关节运动节段(130)的远侧。如图1所示，旋钮(31)固定到近侧外部护套(32)的近侧部分。旋钮(31)能够相对于主体(22)旋转，使得轴组件(30)能够相对于柄部组件(20)围绕由外部护套(32)限定的纵向轴线旋转。此类旋转可一体地提供端部执行器(40)、关节运动节段(130)，和轴组件(30)的旋转。当然，如果需要，可简单地省略可旋转特征结构。
关节运动节段(130)可操作以将端部执行器(40)相对于由外部护套(32)限定的纵向轴线选择性地定位成各种侧向偏转角度。关节运动节段(130)可采用多种形式。仅以举例的方式，关节运动节段(130)可根据美国专利公布2012/0078247的一个或多个教导内容进行构造，其公开内容以引用方式并入本文。作为另一个仅示例性的示例，关节运动节段(130)可根据美国专利公布2014/0005701和/或美国专利公布2014/0114334的一个或多个教导内容进行构造，其公开内容以引用方式并入本文。参考本文的教导内容，关节运动节段(130)可采用的各种其它合适形式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
如图2到图6b最佳可见，本例的关节运动节段(130)包括一组三个保持衬圈(133)和一对有棱纹的主体部分(132、134)，其中沿相应的通道(135、137)延伸的一对关节运动带(140、142)限定在保持衬圈(133)的内表面和有棱纹的主体部分(132、134)的外表面之间。有棱纹的主体部分(132、134)纵向地定位在波导(180)的柔性部分(166)的凸缘(136、138)之间。在一些型式中，有棱纹的主体部分(132、134)围绕波导(180)的柔性部分(166)按扣在一起。当关节运动节段(130)弯曲以实现关节运动的状态时，有棱纹的主体部分(132、134)被构造成能够随波导(180)的柔性部分(166)挠曲。
图3更详细地示出了有棱纹的主体部分(132、134)。在本例中，有棱纹的主体部分(132、134)由柔性塑性材料形成，但应当理解，可使用任何其它合适的材料。有棱纹的主体部分(132)包括被构造成能够促进有棱纹的主体部分(132)的侧向挠曲的一组三个肋(150)。当然，可提供任何其它合适数量的肋(150)。有棱纹的主体部分(132)还限定通道(135)，所述通道(135)被构造成能够接收关节运动带(140)，同时允许关节运动带(140)相对于有棱纹的主体部分(132)滑动。相似地，有棱纹的主体部分(134)包括被构造成能够促进有棱纹的主体部分(134)的侧向挠曲的一组三个肋(152)。当然，可提供任何其它合适数量的肋(152)。有棱纹的主体部分(134)还限定通道(137)，所述通道(137)被构造成能够接收关节运动带(142)，同时允许关节运动带(142)相对于有棱纹的主体部分(137)滑动。
如图5最佳可见，有棱纹的主体部分(132、134)侧向地插置在关节运动带(140、142)和波导(180)的柔性部分(166)之间。有棱纹的主体部分(132、134)彼此配合，使得它们一起限定内部通道，所述内部通道的尺寸被设定成容纳波导(180)的柔性部分(166)而不接触波导(180)。此外，当有棱纹的主体部分(132、134)彼此联接在一起时，形成于有棱纹的主体部分(132、134)中的一对互补远侧凹口(131a、131b)对准，以接收一对远侧外部护套(33)的向内突出的弹性的接片(38)。在接片(38)和凹口(131a、131b)之间的这种接合相对于远侧外部护套(33)纵向地固定有棱纹的主体部分(132、134)。相似地，当有棱纹的主体部分(132、134)彼此联接在一起时，形成于有棱纹的主体部分(132、134)中的一对互补近侧凹口(139a、139b)对准，以接收一对近侧外部护套(32)的向内突出的弹性的接片(37)。在接片(37)和凹口(139a、139b)之间的这种接合相对于近侧外部护套(32)纵向地固定有棱纹的主体部分(132、134)。当然，可使用任何其它合适类型的特征结构来使有棱纹的主体部分(132、134)与近侧外部护套(32)和/或远侧外部护套(33)联接。
关节运动带(140、142)的远侧端部一体地固定到上部远侧轴元件(172)。当关节运动带(140、142)以相反的方式纵向平移时，这将导致关节运动节段(130)弯曲，由此使端部执行器(40)从如图6a所示的直的构造远离轴组件(30)的纵向轴线侧向偏转成如图6b所示的关节运动构型。具体地讲，端部执行器(40)将朝向朝近侧牵拉的关节运动带(140、142)进行关节运动。在此类关节运动期间，另一根关节运动带(140、142)可被上部远侧轴元件(172)朝远侧牵拉。另选地，其它关节运动带(140、142)可被关节运动控制朝远侧驱动。有棱纹的主体部分(132、134)和变窄节段(164)全部为足够柔性的，以适应端部执行器(40)的上述关节运动。此外，甚至当关节运动节段(130)处于如图6b所示的关节运动状态时，柔性声波导(166)被构造成能够将超声振动从波导(180)有效地传送到刀(160)。
如图3最佳可见，波导(180)的每个凸缘(136、138)包括对应的一对相对平坦面(192、196)。平坦面(192、196)沿竖直平面进行取向，该竖直平面平行于延伸穿过柔性部分(166)的变窄节段(164)的竖直平面。平坦面(192、196)被构造成能够提供用于关节运动带(140、142)的间隙。具体地，近侧凸缘(138)的平坦面(196)将关节运动带(140、142)容纳在近侧凸缘(138)和近侧外部护套(32)的内径之间；而远侧凸缘(136)的平坦面(192)将关节运动带(140、142)容纳在远侧凸缘(136)和远侧外部护套(33)的内径之间。当然，平坦面(192、196)可被具有任何合适类型的轮廓(例如正方形、平坦形、圆形等)的多种特征结构取代，包括但不限于狭槽、通道等。在本例中，平坦面(192、196)由铣削工艺形成，但应当理解，可使用任何其它合适的(一种或多种)工艺。参考本文的教导内容，形成平坦面(192、196)的各种合适的另选构型和方法对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。还应当理解，波导(180)可包括根据2013年4月23日公布的名称为“ultrasonicdeviceforcuttingandcoagulating”的美国专利公布2013/0289592的教导内容中的至少一些形成的平坦面，其公开内容以引用方式并入本文。
在本例中，外环(133)位于对应于肋(150、152)的纵向位置处，使得三个环(133)被提供用于三个肋(150、152)。关节运动带(140)侧向地插置在环(133)和有棱纹的主体部分(132)之间的通道(135)内；而关节运动带(142)侧向地插置在环(133)和有棱纹的主体部分(134)之间的通道(137)内。环(133)被构造成能够保持关节运动带(140、142)处于平行关系，尤其是在关节运动节段(130)呈弯曲构型时(例如类似于图6b所示的构型)。换句话讲，当关节运动带(140)位于由弯曲关节运动节段(130)提供的弯曲构型的内径上时，环(133)可保持关节运动带(140)以使得关节运动带(140)沿循与由关节运动带(142)沿循的弯曲路径互补的弯曲路径。应当理解，通道(135、137)的尺寸被设定成容纳相应的关节运动带(140、142)，使得关节运动带(140、142)仍可自由地滑动穿过关节运动节段(130)，即使在环(133)固定到有棱纹的主体部分(150、152)的情况下。还应当理解，环(133)可以各种方式固定到有棱纹的主体部分(132、134)，包括但不限于过盈配合、粘合剂、焊接等。
当关节运动带(140、142)以相反的方式纵向地平移时，力矩经由上部远侧轴元件(172)产生并且被施用到远侧外部护套(33)的远侧端部。这导致关节运动节段(130)和波导(180)的柔性部分(166)的变窄节段(164)进行关节运动，而不将关节运动带(140、142)中的轴向力转移到波导(180)。应当理解，可朝远侧主动地驱动一根关节运动带(140、142)，同时被动地允许另一根关节运动带(140、142)朝近侧回缩。作为另一个仅示例性的示例，可朝近侧主动地驱动一根关节运动带(140、142)，同时被动地允许另一根关节运动带(140、142)朝远侧推进。作为另一个仅示例性的示例，可朝远侧主动地驱动一根关节运动带(140、142)，同时朝近侧主动地驱动另一根关节运动带(140、142)。参考本文的教导内容，其中可驱动关节运动带(140、142)的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
如图9最佳可见，关节运动控制组件(100)固定到外部护套(32)的近侧部分。关节运动控制组件(100)包括外壳(110)和可旋转旋钮(120)。外壳(110)包括一对垂直相交的柱形部分(112、114)。旋钮(120)可旋转地设置在外壳(110)的第一中空圆柱形部分(112)内，使得旋钮(120)可操作以在外壳(110)的圆柱形部分(112)内旋转。轴组件(30)以能够滑动和可旋转的方式被设置在第二圆柱形部分(114)内。轴组件(30)包括一对能够平移的构件(161、162)，其均可滑动地并且纵向延伸穿过外部护套(32)的近侧部分。能够平移的构件(161、162)能够在远侧部分和近侧部分之间的第二圆柱形部分(114)内纵向平移。能够平移的构件(161、162)与相应的关节运动带(140、142)机械联接，使得能够平移的构件(161)的纵向平移致使关节运动带(140)纵向平移，并且使得能够平移的构件(162)的纵向平移致使关节运动带(142)纵向平移。
旋钮(120)包括从旋钮(120)的底部表面向下延伸的一对销(122、124)。销(122、124)延伸进入外壳(110)的第二圆柱形部分(114)并且以可旋转和能够滑动的方式被设置在形成于能够平移的构件(161、162)的顶部表面上的相应的一对通道(163、164)内。通道(163、164)定位在旋钮(120)的旋转轴线的相反两侧上，使得旋钮(120)围绕所述轴线的旋转致使能够平移的构件(161、162)的相反纵向平移。例如，旋钮(120)在第一方向上的旋转致使能够平移的构件(161)和关节运动带(140)的远侧纵向平移，和能够平移的构件(162)和关节运动带(142)的近侧纵向平移；并且旋钮(120)在第二方向上的旋转致使能够平移的构件(161)和关节运动带(140)的近侧纵向平移，和能够平移的构件(162)和关节运动带(142)的远侧纵向平移。因此，应当理解，旋钮(120)的旋转致使关节运动节段(130)的关节运动。
关节运动控制组件(100)的外壳(110)包括一对从第一圆柱形部分(112)的内部表面向内延伸的紧定螺钉(111、113)。在旋钮(120)可旋转地设置在外壳(110)的第一圆柱形部分(112)的情况下，紧定螺钉(111、113)以能够滑动的方式被设置在形成于旋钮(120)中的一对弧形的通道(121、123)内。因此，应当理解，旋钮(120)的旋转将通过在通道(121、123)内的紧定螺钉(111、113)的运动限制。紧定螺钉(111、113)另外将旋钮(120)保持在外壳(110)中，防止旋钮(120)在外壳(110)的第一圆柱形部分(112)内垂直行进。
外壳(110)的第一圆柱形部分(112)的内部表面包括形成于第一圆柱形部分(112)的内部表面中的第一角排列齿状物(116)和第二角排列齿状物(118)。旋钮(120)包括被构造成能够将第一圆柱形部分(112)的齿状物(116、118)接合在卡位装置关系中的一对向外延伸接合构件(126、128)，从而选择性地将旋钮(120)锁定在特定旋转位置中。接合构件(126、128)与齿状物(116、118)的接合可由用户对旋钮(120)施用足够的旋转力克服；但是没有此类力，接合将足够维持关节运动节段(130)的直的或关节运动构型。因此，应当理解，选择性地将旋钮(120)锁定在特定旋转位置锁定的能力将使操作者能够选择性地将关节运动节段(130)锁定在相对于由外部护套(32)限定的纵向轴线的特定偏转位置中。
在器械(10)的一些型式中，轴组件(30)的关节运动节段(130)可操作以实现多至在约15°和约30°之间的关节运动角度，所述角度均当轴组件(30)处于直的(非关节运动)构型时相对于轴组件(30)的纵向轴线。另选地，关节运动节段(130)可操作以实现任何其它合适的关节运动角度。
在器械(10)的一些型式中，波导(180)的变窄节段(164)具有在约0.01英寸和约0.02英寸之间的厚度。另选地，变窄节段(164)可具有任何其它合适的厚度。另外在一些型式中，变窄节段(164)具有在约0.4英寸和约0.65英寸之间的长度。另选地，变窄节段(164)可具有任何其它合适的长度。另外应当理解，通向和离开变窄节段(164)的波导(180)的过渡区域可为四分之一圆形、锥形或具有任何其它合适的构型。
在器械(10)的一些型式中，凸缘(136、138)各自具有在约0.1英寸和约0.2英寸之间的长度。另选地，凸缘(136、138)可具有任何其它合适的长度。另外应当理解，凸缘(136)的长度可与凸缘(138)的长度不同。另外一些型式中，凸缘(136、138)各自具有在约0.175英寸和约0.2英寸之间的直径。另选地，凸缘(136、138)可具有任何其它合适的外径。另外应当理解，凸缘(136)的外径可与凸缘(138)的外径不同。
虽然上述示例性直径如上所述在器械(10)的上下文中提供，但是应理解，相同直径可用于本文所述的其它示例中的任一个。另外应当理解，上述示例性尺寸仅为任选的。可使用任何其它合适的尺寸。
ii.示例性另选的轴组件
在器械(10)的一些型式中，期望提供被构造成能够为关节运动节段(130)提供刚性的特征结构。例如，因为各种因素，诸如制造公差、设计缺陷、材料限制和/或其它因素，关节运动节段(130)的一些型式能够易受关节运动节段的一些“间隙”或其它小运动影响，尽管关节运动节段相对固定在给定位置中，使得关节运动节段(130)不完全刚性。期望降低或消除在关节运动节段(130)中的此类间隙，具体地讲，当关节运动节段(130)处于直的非关节运动构型时。能够因此提供特征结构以选择性地刚性化关节运动节段(130)。被构造成能够选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或限制或防止端部执行器(40)的意外偏转的各种示例将在下文更详细描述。根据本文的教导内容，其它示例对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。应当理解，下文所述的轴组件和/或关节运动节段的示例所起的作用基本上类似于上文所述的轴组件(30)。
另外应当理解，关节运动节段(130)还可在被修改以包括下文所述的特征结构之前至少为一定程度地刚性，使得下文所述的特征结构实际上仅增加关节运动节段(130)的刚性而不将刚性引入另外的非刚性关节运动节段(130)。例如，关节运动节段(130)不存在如下文所述的特征结构时可足够刚性以基本上维持直的或关节运动构型；但是还可提供约1mm或其一部分的“间隙”，使得关节运动节段(130)已经存在的刚性可增加。因此，诸如“提供刚性(providerigidity和providingrigidity)”的术语应理解为包括仅增加在一些程度上已存在的刚性。因此，术语“提供刚性(providerigidity和providingrigidity)”不应解读为必须需要关节运动节段(130)在“提供”刚性之前完全没有刚性。
a.示例性可塌缩且可扩展的刚性化构件
图11a和图11b示出具有添加在其上的可塌缩且可扩展的管(200)的上文所述的器械(10)的轴组件(30)。如下文将详述，管(200)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。本例的管(200)围绕包括关节运动节段(130)的轴组件(30)设置的多个环形构件(202)。如下文将详述，环形构件(202)在扩展构型(图11a)和塌缩构型(图11b)之间相对于彼此沿轴组件(30)的长度能够纵向平移。另外如下文将详述，当处于塌缩构型时，环形构件(202)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
管(200)的最远侧环状构件(202a)固定到关节运动节段(130)远侧的轴组件(30)的远侧外部护套(33)的外表面。外部护套(200)的环形构件(202)的其余部分以能够滑动的方式围绕包括关节运动节段(130)是轴组件(30)设置，使得环形构件(202)能够沿轴组件(30)的长度相对于彼此平移。如图11a所示，当处于扩展构型时，环形构件(202)虽然围绕关节运动节段(130)定位但是彼此间隔开。在连续的环形构件(202)之间的间距使关节运动节段(130)固定，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)的纵向轴线偏转。如图11b所示，环形构件(202)在远侧朝向最远侧环状构件(202a)平移成塌缩构型。在塌缩构型中，环形构件邻接彼此以形成基本上连续并且刚性的管状构件。因为在塌缩构型中环形构件(202)邻接彼此，所以环形构件(202)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如果用户随后期望偏转端部执行器(40)，环形构件(202)可移动回到扩展构型以允许关节运动节段(130)挠曲。
应当理解，环形构件(202)可直接(例如通过直接抓住一个或多个环形构件(202)等)或通过为器械(10)提供附加关节运动特征结构运动。例如，器械(10)的柄部组件(20)可具有可操作以致使环形构件(202)的独立或同时的平移的能够滑动的致动器。还应当理解，管(200)可具有可被构造成能够当处于塌缩构型时改善管(200)的结构完整性的附加特征结构。例如，环形构件(202)能够具有配对的突出部和凹陷部或狭槽，其被构造成能够使环形构件(202)当处于塌缩构型时另外彼此接合。除此之外或另选地，环形构件(202)能够具有配对的销和销孔，其被构造成能够使环形构件(202)当处于塌缩构型时另外彼此接合。
另外应当理解，环形构件(202)能够通过线、缆线或其它种类的柔性构件彼此拴系。在此类型式中，当最近侧环形构件(202)从图11b中所示的位置近侧牵拉到图11a所示的位置时，此类拴系件能连通从最近侧环形构件(202)到其余环形构件(202)的近侧运动，从而将近侧构件从图11b所示的位置牵拉到图11a所示的位置。此类拴系件可具有被选择以提供图11a所示的间距的长度；然而，另外具有柔性以使环形构件(202)达到图11b所示的位置。参考本文的教导内容，其中环形构件(202)可被构造、致动并且彼此联接的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
b.示例性可充气且可放气的刚性化构件
图12到图13c示出具有固定在其上的可充气且可放气的球囊(220)的上文所述的器械(10)的轴组件(30)。如下文将详述，球囊(220)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。本例的球囊(220)包括围绕包括关节运动节段(130)的轴组件(30)设置的管状主体(222)。流体经由管(224)提供到管状主体(222)，所述管(224)沿与外部护套(30)的外表面相邻的轴组件(30)的长度延伸。如下文将详述，管(224)起作用，以将流体提供到管状主体(222)或从管状主体(222)移除流体，以便球囊(220)在放气状态(图13a和图13c)和充气状态(图13b)之间转变。另外如下文将详述，当处于充气状态时，球囊(220)起作用以当球囊(220)处于充气状态时为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
管状主体(222)围绕包括关节运动节段(130)的轴组件(30)设置。在本例中，管状主体(222)由柔性但是不可延展材料形成。参考本文的教导内容，可用于形成管状主体(222)的各种合适的材料对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。管状主体(222)的远侧端部(222a)固定到关节运动节段(130)远侧的轴组件(30)的远侧外部护套(33)的外表面。管状主体(222)的近侧端部(222b)固定到关节运动节段(130)的近侧轴组件(30)的外部护套(32)的外表面。因此，如图13a所示，管状主体(222)完全涵盖关节运动节段(130)。如图13a和图13c所示，当处于放气状态时，管状主体(222)尽管围绕关节运动节段(130)定位但是保持足够柔性以使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。如图13b所示，当处于充气状态时，管状主体(222)变得更刚性并且起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如果用户随后期望偏转端部执行器(40)，管状主体(222)可放气以允许关节运动节段(130)挠曲。
在本例中，连通到管状主体(222)的流体包括盐水，但应理解，可使用任何其它合适的流体。存在各种方式，以此类方式，流体(例如盐水等)可被提供到管状主体(222)。仅以举例的方式，流体注射器可与管(224)的近侧端部联接，从而将流体提供到管状主体(222)或从管状主体(222)移除流体。另外应当理解，当流体连通到管状主体(222)时，管状主体的不可延展性可使管状主体(222)能够充气到使管状主体(222)基本上刚性的压力，从而有效地刚性化关节运动节段(130)。参考本文的教导内容，可用于球囊(220)的各种合适的流体压力和体积将对本领域的普通技术人员显而易见。
c.示例性手风琴状刚性化构件
图14到图18b示出具有并入其中的手风琴状刚性化构件(240)的上文所述的器械(10)的轴组件(30)。如下文将详述，刚性化构件(240)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图15a和图15b最佳可见，本例的刚性化构件(240)包括沿刚性化构件(240)彼此连接的多个风箱(242)。如下文将详述，刚性化构件(240)沿轴组件(30)的长度能够纵向平移，以便风箱(242)在收缩构型(图15a)和扩展构型(图15b)之间转变。另外如下文将详述，当处于收缩构型时，刚性化构件(240)的风箱(242)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。仅以举例的方式，刚性化构件(240)可通过以能够枢转的方式限定风箱(242)的一连串的连接形成。因此使用术语“风箱”应当了解不必须需要限定可变容量的容器。参考本文的教导内容，其中可构造刚性化构件(240)的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
如图14所示，本例的轴组件(30)包括经由多个销(232)以能够枢转的方式彼此连接的多个联接器(230)。联接器(230)围绕包括关节运动节段(130)的轴组件(30)设置。联接器(230)的最远侧联接器(230a)固定到关节运动节段(130)远侧的轴组件(30)的远侧外部护套(33)的外表面。联接器(230)的最近侧联接器(230b)固定到关节运动节段(130)近侧的轴组件(30)的外部护套(32)的外表面。因此，如图14所示，联接器(230)当彼此连接时完全涵盖关节运动节段(130)。每个联接器(230)包括一对成角表面(234)，当联接器(230)彼此连接时，所述成角表面(234)在侧表面刚性化构件(240)中形成多个v形凹坑(236)。凹坑(236)被构造成能够在联接器(230)之间提供间隙，以在关节运动节段(130)关节运动时使联接器(230)相对于彼此围绕销(232)枢转。凹坑(236)另外被构造成能够接收风箱(242)，如下文更详细地描述。虽然在本例中凹坑(236)仅在联接器(230)的一侧上示出，但是应当理解如果需要那么凹坑(236)可设置在联接器(230)的两侧上。此类构型可允许或便于关节运动节段在相对于外部护套(32)的纵向轴线的两个相反方向上的关节运动。
如图17a所示，在风箱(242)处于收缩构型的情况下，刚性化构件(240)的风箱(242)被构造成能够延伸穿过v形凹坑(236)并且抵靠联接器(230)的成角表面(234)，从而为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图17b所示，刚性化构件(240)朝近侧拖曳，以便将风箱(242)转变成扩展构型。风箱(242)的这种构型从v形凹坑(236)向内拖曳风箱(242)，使得风箱(242)不再抵靠联接器(230)的成角表面(234)，并且使得关节运动节段(130)能够挠曲，从而相对于外部护套(32)偏转端部执行器(40)。
在器械(10)的一些型式中，刚性化构件(240)能够与旋钮(120)联接，使得旋钮(120)的旋转致使关节运动节段(130)的关节运动和刚性化构件(240)的平移。例如，如图18a和图18b所示，刚性化构件(240)的近侧端部能够经由形成于外壳(110)的第一中空圆柱形部分(112)的一侧的狭槽(117)与旋钮(120)联接。刚性化构件(240)的远侧端部可固定地固定到远侧外部护套(33)或在关节运动节段(130)远侧的一些其它结构。因此，在旋钮(120)在第一方向上从图18a所示的位置旋转到图18b所示的位置致使关节运动节段(130)关节运动时，刚性化构件(240)同时向近侧拖曳，以便风箱(242)从图17a所示的构型转变到图17b所示的构型。这致使风箱(242)与成角表面(234)脱离接合，由此使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。
在旋钮(120)在相反方向上从图18b所示的位置旋转到图18a所示的位置以使关节运动节段(130)向后返回到直的构型时，刚性化构件(240)同时向远侧驱动，以便风箱(242)从图17b所示的构型转变回到图17a所示的构型。这致使风箱(242)与成角表面(234)再接合，由此为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。因此应当理解，关节运动节段(130)能够在达到直的构型时自动地刚性化。
d.示例性桩牢的刚性化构件
图19到图21b示出可用于代替上述刚性化构件(240)的刚性化构件(260)。如图19和图20最佳可见，本例的刚性化构件(260)包括具有矩形截面的细长轴(262)和从轴(262)的侧表面横向延伸的多个桩(264)。如下文将详述，刚性化构件(260)在轴组件(30)的内部空间内能够侧向地在第一位置(图21a)和第二位置(图21b)之间平移。另外如下文将详述，当处于第一位置时，刚性化构件(260)的桩(264)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
如图21a和图21b所示，刚性化构件(260)被构造成能够位于包括关节运动节段(130)的轴组件(30)的内部空间内。如图21a所示，在刚性化构件(260)在第一位置中位于轴组件(30)的内部空间内的情况下，桩(264)被构造成能够延伸穿过v形凹坑(236)并且抵靠(或至少接触)联接器(230)的成角表面(234)，从而为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图21b所示，刚性化构件(260)侧向向内平移到第二位置中，从而从v形凹坑(236)向内拖曳桩(264)，使得桩(264)不再抵靠(或以其他方式接触)联接器(230)的成角表面(234)。在桩(264)运动离开v形凹坑(236)的情况下，关节运动节段(130)能够自由挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。参考本文的教导内容，其中刚性化构件(260)可在图21a和图21b所示的位置之间致动的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
e.示例性可变厚度刚性化构件和联接器
图22到图23c示出能够并入器械(10)的轴组件(30)的关节运动节段(130)的可变厚度刚性化构件(280)。如下文将详述，刚性化构件(280)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图22最佳可见，本例的刚性化构件(280)包括通过多个柔性杆(284)彼此连接的多个凸缘(282)，所述多个柔性杆(284)定位在连续的凸缘(282)之间。应当理解，杆(284)能够被线、缆线，或任何其它合适种类的柔性构件取代。如下文将详述，刚性化构件(280)沿轴组件(30)的长度能够纵向平移，以便凸缘(282)在第一位置(图23a)和第二位置(图23b和图23c)之间转变。另外如下文将详述，当处于第一位置时，刚性化构件(280)的凸缘(282)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
在本例中，修改型式的轴组件(30)包括经由多个销(292)以能够枢转的方式彼此连接的多个联接器(290)。联接器(290)围绕包括关节运动节段(130)的轴组件(30)设置。联接器(290)的最远侧联接器(290a)固定到关节运动节段(130)远侧的轴组件(30)的远侧外部护套(33)的外表面。联接器(290)的最近侧联接器(290b)固定到关节运动节段(130)近侧的轴组件(30)的外部护套(32)的外表面。因此，当经由销(292)彼此连接时，联接器(290)完全涵盖关节运动节段(130)。如上所述，联接器(290)经由多个销(292)以能够枢转的方式彼此连接，使得联接器(290)围绕由销(292)限定的多个轴线枢转。将使联接器(290)以能够枢转的方式彼此连接的销(292)对准，使得关节运动节段(130)能够沿垂直于销(292)的旋转轴线取向的平面(p1)挠曲。
如图23a到图23c所示，刚性化构件(280)被构造成能够位于包括由联接器(290)形成的组件内侧的关节运动节段(130)的轴组件(30)的内部空间内。使刚性化构件(280)取向，使得凸缘(282)基本上平行于平面(p1)并且垂直于销(292)的旋转轴线。如图23a所示，在凸缘(282)处于第一位置的情况下，定位刚性化构件(280)的凸缘(282)，使得每个凸缘(282)在由连续联接器(290)限定的空间之间延伸，并且使得销(292)定位在凸缘(282)的中间部分的上方和下方。因为凸缘(282)定位在联接器(290)的接头处，所以凸缘(282)防止联接器(290)在那些接头处挠曲。这另外防止在关节运动节段处挠曲。因此，当刚性化构件(280)处于图23a所示的位置中时，由刚性化构件(280)和联接器(290)形成的组件防止关节运动节段(130)弯曲并且有效地刚性化关节运动节段(130)。
如图23b和图23c所示，刚性化构件(280)向近侧平移，以便将凸缘(282)运动远离联接器(290)的接头并且将柔性杆(284)定位在联接器(290)的接头处。所述定位使联接器(290)能够在接头处枢转。在使联接器(290)能够枢转的情况下，并且在使柔性杆(284)能够挠曲的情况下，从而使关节运动节段(130)能够关节运动，如图23c所示。参考本文的教导内容，其中刚性化构件(280)可在图23a所示的位置和图23b到图23c所示的位置之间致动的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
f.示例性可变厚度刚性化构件
图24到图29c示出具有并入其中的可变厚度刚性化构件(300)的上文所述的器械(10)的轴组件(30)。如下文将详述，刚性化构件(300)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图25最佳可见，本例的刚性化构件(300)包括通过多个柔性杆(304)彼此连接的多个凸缘(302)，所述多个柔性杆(304)定位在连续的凸缘(302)之间。应当理解，杆(304)能够被线、缆线，或任何其它合适种类的柔性构件取代。如图26所示，本例的凸缘(302)具有矩形截面。在一些其它型式中，凸缘(302)具有如图27所示的圆弓形截面。另选地，凸缘(302)可具有任何其它合适的截面，参考本文的教导内容，这对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。如下文将详述，刚性化构件(300)沿轴组件(30)的长度能够纵向平移，以便凸缘(302)在第一位置(图29a)和第二位置(图29b和图29c)之间转变。另外如下文将详述，当刚性化构件(300)处于第一位置时，刚性化构件(300)的凸缘(302)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
如图28所示，包括关节运动节段(130)的本例的轴组件(30)限定在关节运动节段(130)的有棱纹的主体部分(132、134)的顶部部分中的通道(310)。通道(310)被构造成能够可滑动地接收刚性化构件(300)，使得刚性化构件(300)能够在通道(310)内沿轴组件(30)的长度纵向平移。
如图21a到图29c所示，刚性化构件(300)被构造成能够位于包括关节运动节段(130)的轴组件(30)的内部空间内。使刚性化构件(300)取向，使得凸缘(302)基本上平行于平面(p2)，沿所述平面(p2)关节运动构件(130)被构造成能够挠曲。如图29a所示，在凸缘(302)处于第一位置中的情况下，定位刚性化构件(300)的凸缘(302)，使得每个凸缘(302)在连续保持衬圈(133)之间的空间之间延伸。由于凸缘(302)的取向和定位处于此状态，并且由于凸缘(302)的宽度，所以凸缘(302)阻挡保持衬圈(133)沿平面(p2)的相对运动。因此，刚性化构件(300)防止关节运动节段(130)弯曲并且有效地刚性化关节运动节段(130)。
如图29b和图29c所示，刚性化构件(300)向近侧平移，以便远离在连续保持衬圈(133)之间的空间定位凸缘(302)并且将柔性杆(304)定位在连续保持衬圈(133)之间的空间之间。这种定位使保持衬圈(133)能够沿平面(p2)相对于彼此运动。在使衬圈(133)能够此类运动的情况下，并且在使柔性杆(304)能够挠曲的情况下，从而使关节运动节段(130)能够关节运动，如图29c所示。参考本文的教导内容，其中刚性化构件(300)可在图29a所示的位置和图29b到图29c所示的位置之间致动的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
g.示例性刚性化套筒构件
图30到图32c示出了示例性刚性化套筒构件(320)。如下文将详述，刚性化套筒构件(320)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图30最佳可见，本例的刚性化构件(320)包括近侧半圆圆柱形部分(322)和远侧半圆圆柱形部分(324)。部分(322、324)经由柔性杆(326)联接在一起。杆(326)提供侧向柔性但是具有足够的断裂强度以提供如下文所述的刚性化套筒构件(320)的有效致动。应当理解，杆(326)能够被带或任何其它合适种类的柔性构件取代。圆柱形部分(322、324)的尺寸设定成接收轴组件(30)并且以按扣配合的方式选择性地围绕轴组件(30)联接。然而如下文将详述，套筒构件(320)保持能够沿轴组件(30)的长度纵向平移，以便远侧圆柱形部分(324)在第一位置(图32a)和第二位置(图32b和图32c)之间转变。另外如下文将详述，当套筒构件(320)处于第一位置时，套筒构件(320)的远侧圆柱形部分(324)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
如图30最佳可见，近侧圆柱形部分(322)包括从近侧圆柱形部分(322)的外表面的相对侧延伸的一对凸缘(328)。用户可接合凸缘(328)以协助用户围绕轴组件(30)定位近侧圆柱形部分(322)并且从轴组件(30)移除近侧圆柱形部分(322)。另选地，任何其它合适的特征结构可用于便于操纵近侧圆柱形部分(322)。如图31所示，远侧圆柱形部分(324)包括从远侧圆柱形部分(324)的内表面向内延伸的多个矩形突出部(327)。
如图32a到图32c所示，并且如上所讨论，远侧圆柱形部分(324)被构造成能够围绕轴组件(30)，具体地围绕关节运动节段(130)定位。如图32a所示，在远侧圆柱形部分(324)处于第一位置的情况下，定位远侧圆柱形部分(324)的突出部(327)使得每个突出部(327)定位在连续保持衬圈(133)之间限定的对应的空间内，使得突出部(327)邻接连续保持衬圈(133)。因为当套筒构件(320)处于第一位置时突出部(327)邻接连续保持衬圈(133)，所以突出部(327)起作用，以为关节运动节段(130)提供刚性和/或通过防止保持衬圈(133)相对于彼此的运动防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
如图32b和图32c所示，刚性化套筒构件(320)向近侧平移，以便从由连续保持衬圈(133)限定的空间拖曳突出部(327)，并且以便突出部(327)与保持衬圈(133)的外表面相邻定位。在套筒构件(320)处于该位置的情况下，在连续保持衬圈(133)之间的空间使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转，如图32c所示。
远侧圆柱形部分(324)由弹性材料形成，所述弹性材料使突出部(327)能够从图32a所示的位置向外偏转到图32b和图32c所示的位置。远侧圆柱形部分(324)的弹性特性另外致使当套筒构件(320)向远侧前进回到图32a所示的位置时，突出部(327)快速回缩到在连续保持衬圈(133)之间限定的空间。在本例中，在关节运动节段(130)已返回到直的非关节运动构型后，套筒构件(320)能够返回到图32a所示的位置。另外在本例中，套筒构件(320)通过操作者抓住近侧圆柱形部分(322)在远侧部分(图32a)和近侧部分(图32b和图32c)之间平移，从而使套筒构件(320)沿轴组件(30)滑动。参考本文的教导内容，其中可致动套筒构件(320)的其它合适的方式对本领域的普通技术人员将显而易见。
h.示例性c-通道刚性化构件
图33到图37b示出了另一个示例性刚性化构件(340)。如下文将详述，刚性化构件(340)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图33最佳可见，本例的刚性化构件(340)包括通过多个柔性杆(344)彼此连接的多个c-通道构件(342)，所述多个柔性杆(344)定位在连续的c-通道构件(342)之间。应当理解，杆(344)能够被线、缆线，或任何其它合适种类的柔性构件取代。如下文将详述，刚性化构件(340)被构造成能够沿轴组件(30)的长度纵向平移，以便c-通道构件(342)在第一位置(图36a)和第二位置(图36b和图36c)之间转变。另外如下文将详述，当刚性化构件(340)处于第一位置时，刚性化构件(340)的c-通道构件(342)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
如图36a到图36c所示，c-通道构件(342)被构造成能够围绕轴组件(30)，具体地围绕关节运动节段(130)定位。如图36a所示，在刚性化构件(340)处于第一位置的情况下，定位c-通道构件(342)使得每个c-通道构件(342)定位在连续保持衬圈(133)之间限定的对应的空间内，使得c-通道构件(342)邻接连续保持衬圈(133)。因为当刚性化构件(340)处于第一位置时c-通道构件(342)邻接连续保持衬圈(133)，所以c-通道构件(342)起作用，以为关节运动节段(130)提供刚性和/或通过防止保持衬圈(133)相对于彼此的运动防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
如图36b和图36c所示，刚性化构件(340)向近侧平移，以便从在连续保持衬圈(133)之间限定的空间拖曳c-通道构件(342)，并且以便c-通道构件(342)与保持衬圈(133)的外表面相邻定位。在刚性化构件(340)处于该位置的情况下，在连续保持衬圈(133)之间的空间使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转，如图36c所示。
刚性化构件(340)由弹性材料形成，所述弹性材料使c-通道构件(342)能够变形并且从图36a所示的位置向外偏转到图36b和图36c所示的位置。c-通道构件(342)的弹性特性另外致使当刚性化构件(340)向远侧前进回到图36a所示的位置时，c-通道构件(342)快速回缩到在连续保持衬圈(133)之间限定的空间。在本例中，在关节运动节段(130)已返回到直的非关节运动构型后，刚性化构件(340)能够返回到图36a所示的位置。参考本文的教导内容，其中可致动刚性化构件(340)的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
虽然上文讨论的示例仅在关节运动节段(130)的一侧上仅提供单个刚性化构件(340)，但是应理解可使用两个或更多个刚性化构件(340)。例如，如图37a和图37b所示，一对刚性化构件(340)能够定位在关节运动节段(130)的相对横向侧上，以为关节运动节段(130)提供刚性，和/或防止端部执行器(40)在多个方向上相对于外部护套(32)的意外偏转。
i.示例性刚性化夹构件
图38到图39b示出了示例性刚性化夹构件(360)。如下文将详述，刚性化夹构件(360)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图38最佳可见，本例的刚性化夹构件(360)包括半圆圆柱形主体(362)。形成于圆柱形主体(362)的相对侧表面中的多个狭缝(364)隔开多个突片(366)。如图39a到图39b所示，刚性化夹构件(360)被构造成能够围绕轴组件(30)，具体地围绕关节运动节段(130)定位。
如图39a所示，在连续保持衬圈(133)之间限定的空间提供间隙，使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。如图39b所示，在刚性化夹构件(360)围绕关节运动节段(130)定位的情况下，定位突片(366)，使得每个突片(366)定位在由连续保持衬圈(133)限定的空间内。在这种状态下，突片(366)邻接连续保持衬圈(133)。因为突片(366)邻接连续保持衬圈(133)，所以突片(366)起作用，以为关节运动节段(130)提供刚性和/或通过防止保持衬圈(133)朝向彼此的运动防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。应当理解，夹构件(360)能够由弹性材料形成，使得夹构件(360)能够通过扣合接合可拆卸地固定到关节运动节段(130)。另选地，夹构件(360)能够以任何其它合适的方式可拆卸地固定到关节运动节段(130)。
j.示例性双重结构带
图40a到图43b示出具有一对叠置关节运动带(380、390)的修改型式的上述器械(10)的轴组件(30)。如下文将详述，关节运动带(380、390)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。如图41最佳可见，关节运动带(380)包括具有在其中形成以沿条(382)的长度提供“薄弱点”的多个圆形开口(384)的细长条(382)。圆形开口(384)彼此间隔开，并且在圆形开口(384)处为关节运动带(380)提供柔性。如图42最佳可见，关节运动带(390)包括具有在其中形成以沿条(392)的长度提供“薄弱点”的多个相对的矩形凹陷部(394)的细长条(392)。矩形凹陷部(394)彼此间隔开，并且在矩形凹陷部(394)处为关节运动带(390)提供柔性。凹陷部(394)的间距对应于开口(384)的间距。
如图40a和40b所示，关节运动带(380、390)位于包括关节运动节段(130)的轴组件(30)的内部空间内。一组关节运动带(380、390)位于波导(180)的一侧上；而另一组关节运动带(380、390)位于波导(180)的另一侧上。关节运动带(380、390)在第一构型(图43a)和第二构型(图43b)之间能够相对于彼此纵向平移。如图43a所示，在第一构型中，关节运动带(380、390)以使得关节运动带(380)的圆形开口(384)相对于关节运动带(390)的矩形凹陷部(394)偏离的布置彼此叠置。在关节运动带(380、390)的这些“薄弱点”相对于彼此偏离的情况下，关节运动带(380、390)的剩余的“强点”调节“薄弱点”并且防止关节运动带(380、390)挠曲。关节运动带(380、390)因此配合以为关节运动节段(130)提供刚性和/或当关节运动带(380、390)如图43a布置时防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。在本例中，当关节运动节段(130)处于如图40a所示的直的非关节运动构型时，关节运动带(380、390)以这种布置定位。
如图43b所示，在第二构型中，关节运动带(380、390)以使得关节运动带(380)的圆形开口(384)与关节运动带(390)的矩形凹陷部(394)对准的布置彼此叠置。在关节运动带(380、390)的这些“薄弱点”对准的情况下，关节运动带(380、390)能够挠曲，从而使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。换句话讲，当关节运动带(380、390)如图43b所示布置时，关节运动带(380、390)配合以为关节运动节段(130)提供柔性。虽然在本例中关节运动带(380、390)的“薄弱点”形成为圆形开口(384)和矩形凹陷部(394)，但是应当理解，“薄弱点”能够具有任何其它合适的构型。参考本文的教导内容，“薄弱点”的各种合适的另选构型对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
关节运动控制组件(100)能够容易地修改以提供关节运动带(380、390)的协调运动。例如，在一个仅示例性示例中，关节运动控制组件(100)被构造成使得旋钮(120)通过从中性位置的两个运动范围可旋转，其中关节运动节段(130)处于如图40a所示的直的非关节运动构型。在旋钮(120)处于中性位置的情况下，关节运动带(380、390)处于图43a所示的布置，使得关节运动带(380、390)刚性化关节运动节段(130)，其中关节运动节段(130)处于直的非关节运动构型。当旋钮(120)从中性位置旋转通过第一运动范围时，关节运动控制组件(100)相对于在所述对中的第二关节运动带(380、390)驱动在每对关节运动带(380、390)中的第一关节运动带(380、390)。在旋钮(120)的这种第一运动范围期间，第二关节运动带(380、390)保持静止。
当旋钮(120)完成第一运动范围时，每对关节运动带(380)转变到图43b所示的构型，使得关节运动带(380、390)被布置成提供柔性。当操作者在完成第一运动范围之后随后将旋钮(120)旋转通过第二运动范围时，关节运动控制组件(100)在第一纵向方向上一起驱动一对关节运动带(380、390)两者，而同时在第二纵向方向上一起驱动另一对关节运动带(380、390)两者。该对关节运动带(380、390)因此配合以在旋钮(120)旋转通过第二运动范围时驱动关节运动。
当操作者希望随后将关节运动节段(130)转变回到直的非关节运动状态时，操作者能够简单地反向旋转旋钮(120)。在这种反转期间，该对关节运动带(380、390)将再次配合以驱动关节运动节段(130)回到直的非关节运动状态。一旦关节运动节段(130)达到直的非关节运动状态，在旋钮(120)另外旋转时，旋钮(120)将从第二运动范围转变到第一运动范围。在旋钮(120)通过第一运动范围朝向中性位置往回旋转时，关节运动控制组件(100)相对于在所述对中的第二关节运动带(380、390)再次驱动在每对关节运动带(380、390)中的第一关节运动带(380、390)。在旋钮(120)的这种第一运动范围期间，第二关节运动带(380、390)保持静止。一旦旋钮(120)再次达到中性位置，关节运动带(380、390)再次返回到图43a所示的布置，使得关节运动带(380、390)再次刚性化关节运动节段(130)。参考本文的教导内容，可并入关节运动控制组件(100)以便提供上述操作的各种结构和特征结构对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
虽然旋钮(120)用于本例，但是应当理解，可使用任何其它合适种类的致动器，包括但不限于滑块、杆件、转盘等。此外，在本例中，旋钮(120)可操作以既选择性地刚性化关节运动节段(130)(在旋钮(120)旋转通过第一运动范围时)又驱动关节运动节段(130)的关节运动(在旋钮(120)旋转通过第二运动范围时)。在一些其它型式中，使用两个隔开的致动器-一个致动器选择性地刚性化关节运动节段(130)并且另一个致动器驱动关节运动节段(130)的关节运动。
另外应当理解，用于选择性地刚性化关节运动节段(130)的本文所述的任何其它示例另外能够与如上所述的修改型式的关节运动控制组件(100)联接。换句话讲，用于选择性地刚性化关节运动节段(130)的本文所述的任何其它示例能够与旋转通过两个运动范围的旋钮(120)联接-第一运动范围选择性地刚性化关节运动节段(130)并且第二运动范围驱动关节运动节段(130)的关节运动。相似地，可使用任何其它种类的致动器，包括但不限于滑块、杠杆、转盘等。此类另选的致动器另外能够运动通过两个不同运动范围，以选择性地刚性化关节运动节段(130)(在致动器的第一运动范围期间)和驱动关节运动节段的关节运动(在致动器的第二运动范围期间)。此外，用于选择性地刚性化关节运动节段(130)的本文所述的任何其它示例此外能够与两个隔开的致动器联接-一个致动器选择性地刚性化关节运动节段(130)并且另一个致动器驱动关节运动节段(130)的关节运动。参考本文的教导内容，其中可并入本文所述的各种示例的这些示例性另选的替代方案的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
k.示例性刚性化管状构件
图44示出了具有被构造成能够选择性地刚性化的管状构件(400)的器械(10)的修改型式的轴组件(30)。如下文将详述，管状构件(400)可起作用以选择性地为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。管状构件(400)包括填充有磁流变流体(mr流体)(404)的中空圆柱形主体(402)。圆柱形主体(402)围绕轴组件(30)定位并且涵盖关节运动节段(130)。圆柱形主体(402)通过一对磁体(406)在远侧端部和近侧端部处封端。在本例中，磁体(406)包括电磁体，使得磁体(406)能够通过对磁体(406)施用电流选择性地激活(从而选择性地磁化)。磁体(406)的远侧磁体(406a)固定到关节运动节段(130)远侧的轴组件(30)的远侧外部护套(33)的外表面。磁体(406)的近侧磁体(406b)固定到关节运动节段(130)近侧的轴组件(30)的外部护套(32)的外表面。
磁体(406)与mr流体(404)直接接触，使得磁体(406)能够起作用，以基于磁体(406)的选择激活选择性地磁化mr流体(404)。在磁化mr流体(404)之前，管状构件(400)的圆柱形主体(402)可操作以挠曲，从而使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。然而，一旦mr流体(404)经由磁体(406)的激活磁化，mr流体(404)在圆柱形主体(402)内基本上变成刚性，从而刚性化管状构件(400)。一旦管状构件(400)刚性化，管状构件(400)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。
仅以举例的方式，一个或多个线、导电迹线和/或其它导电的导线管能够沿轴组件(30)的长度延伸，以使电力能够选择性地递送到磁体(406)。在一个仅示例性示例中，修改关节运动控制组件(100)，使得当旋钮(120)旋转到中性位置时旋钮(120)致使电开关关闭，所述中性位置与处于直的非关节运动构型中的关节运动节段(130)相关联。这种开关能够与磁体(406)和电功率源连通，使得当旋钮(120)处于中性位置时磁体(406)被激活。当旋钮(120)处于中性位置时，关节运动节段(130)因此将刚性化，其中关节运动节段(130)处于直的非关节运动构型。只要旋钮(120)旋转远离中性位置以使关节运动节段(130)关节运动，开关将立即转变到打开状态，从而使磁体(406)失活，从而去刚性化关节运动节段(130)并且使关节运动节段(130)关节运动。当旋钮(120)随后旋转回到中性位置时，开关将再次关闭，从而再激活磁体(406)，从而在关节运动节段(130)达到直的非关节运动构型时再次刚性化关节运动节段(130)。参考本文的教导内容，其中可选择性地激活磁体(406)的各种其它合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
l.示例性刚性化阀门组件
图45示出具有阀门组件(420)的上述器械(10)的修改型式的轴组件(30)。如下文将详述，阀门组件(420)可被构造成选择性地刚性化，以便为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。阀门组件(420)包括以能够滑动的方式被设置在一对圆柱体(426、428)内的一对柱塞(422、424)。柱塞(422、424)与轴组件(130)的关节运动带(140、142)联接，使得由关节运动节段(130)的关节运动形成的关节运动带(140、142)的平移致使柱塞(422、424)在圆柱体(426、428)内同时平移。圆柱体(426、428)填充有mr流体(430、432)。一个或多个电磁体(未示出)与mr流体(430、432)直接接触，使得当电磁体被激活时电磁体能够选择性地磁化mr流体(430、432)。在磁化mr流体(430、432)之前，柱塞(422、424)可操作以在圆柱体(426、428)内平移，从而使关节运动节段(130)挠曲，从而使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。然而，一旦mr流体(430、432)被磁化，mr流体(430、432)在圆柱体(426、428)内基本上变成刚性，从而防止柱塞(422、424)运动，从而防止关节运动带(140、142)运动，以便为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。参考本文的教导内容，其中mr流体(430、432)可选择性地被磁化的各种合适的方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
m.示例性加强摩擦特征结构
图46示出具有一对示例性另选的关节运动带(440、442)的上述器械(10)的修改型式轴组件(30)。如下文将详述，关节运动带(440、442)可起作用以为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。每个关节运动带(440、442)包括从关节运动带(440、442)的相对侧表面向外突出的多个齿状物(444、446)。外部护套(32)的内表面包括从外部护套(32)的内表面的相对侧向内突出的两组齿状物(450、452)。关节运动带(440、442)的齿状物(444、446)被构造成能够接合外部护套(32)的齿状物(450、452)，从而限制关节运动带(440、442)的纵向平移。限制关节运动带(440、442)的纵向平移基本上限制关节运动节段(130)的关节运动。因此，应当理解，根据在关节运动带(440、442)的齿状物(444、446)和外部护套(32)的齿状物(450、452)之间的接合的量，齿状物(444、446、450、452)能够起作用，从而通过需要使关节运动节段(130)关节运动的较少或较大的力仅限制关节运动节段(130)的致动，或基本上限制关节运动节段(130)的致动。
在一些型式中，关节运动带(440、442)被构造成能够在向内构型和向外构型之间侧向转变。当关节运动带(440、442)处于向内构型时，齿状物(444、446)与齿状物(450、452)脱离接合，使关节运动带(440、442)自由平移(例如，自由驱动关节运动节段(130)的关节运动)。当关节运动带(440、442)处于向外构型时，齿状物(444、446)与齿状物(450、452)用足够的力接合，以防止关节运动带(440、442)平移。在关节运动带(440、442)刚性地防止平移的情况下，关节运动节段(130)有效地刚性化。参考本文的教导内容，其中关节运动带(440、442)可选择性地在向内构型和向外构型之间转变的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
在一些其它型式中，关节运动带(440、442)向外受弹性偏压，使得齿状物(444、446)偏压成与齿状物(450、452)接合。齿状物(444、446)保持与齿状物(450、452)接合，但是在关节运动带(440、442)相对地平移以驱动关节运动节段(130)的关节运动时，允许齿状物(444、446)以棘轮方式沿齿状物(450、452)滑动。当关节运动带(440、442)保持纵向静止时，在齿状物(444、446)和齿状物(450、452)之间的接合将防止关节运动节段(130)具有任何“间隙”，使得齿状物(444、446)和齿状物(450、452)配合以有效地刚性化关节运动节段(130)。应当指出的是，在本例中齿状物(444、446)和齿状物(450、452)被定位为靠近关节运动节段(130)，从而最小化任何公差堆叠，在其中齿状物(444、446)和齿状物(450、452)将另外被定位远离关节运动节段(130)的情况下，所述公差堆叠可另外阻止刚性化功能性。
n.示例性“智能材料”关节运动带
图47a和图47b示出具有一对示例性另选的关节运动带(460、462)的上述器械(10)的修改型式的轴组件(30)。关节运动带(460、462)与可操作以为关节运动带(460、462)提供电流的功率源(464)联接。本例的关节运动带(460、462)包括“智能材料”(例如“肌肉线”状记忆合金、电活性聚合物等)。在不存在施用到所述“智能材料”的电流时，此类“智能材料”能够通过小力拉伸。因此，如图47b所示，在不存在施用到关节运动带(460、462)的电流时，关节运动带(460、462)能够容易地挠曲，从而使关节运动节段(130)挠曲，以便使端部执行器(40)相对于外部护套(32)偏转。一旦电流施用到此类“智能材料”，材料基本上变得更硬并且返回到其原始长度(例如比当去除电流时的长度更短的长度)。因此，如图47a所示，一旦功率源(464)为关节运动带(460、462)提供电流，关节运动带(460、462)基本上变成刚性并且返回到其原始(例如，较短)的长度，以便为关节运动节段(130)提供刚性和/或防止端部执行器(40)相对于外部护套(32)的意外偏转。参考本文的教导内容，其中可通过功率源(464)选择性地激活关节运动带(460、462)的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
iii.示例性组合
以下实施例涉及其中可组合或应用本文教导内容的各种不完全方式。应当理解，下述实施例并非旨在限制可在本专利申请或本专利申请的后续提交文件中的任何时间提出的任何权利要求的覆盖范围。不旨在进行免责声明。提供下述实施例以仅用于示例性目的。可设想到，本文的各种教导内容可按多种其它方式进行布置和应用。还可设想到，某些变型可省略以下实施例提及的某些特征结构。因此，下文提及的方面或特征中的任一个均不应被视为决定性的，除非另外例如由发明人或关注发明人的继承者在稍后日期明确指明。如果本专利申请或与本专利申请相关的后续提交文件中提出的任何权利要求包括下文提及的那些特征结构之外的附加特征结构，则这些附加特征结构不应被假定为因与专利性相关的任何原因而被添加。
实施例1
一种用于对组织进行操作的设备，所述设备包括：(a)主体组件；(b)轴组件，其中所述轴组件从所述主体组件朝远侧延伸，其中所述轴组件限定纵向轴线；(c)端部执行器，其中所述端部执行器位于所述轴组件的远侧端部处；(d)关节运动节段，其中所述关节运动节段与所述轴组件联接，其中所述关节运动节段可操作以挠曲，从而将所述端部执行器从所述纵向轴线偏转；和(e)刚性化构件，其中所述刚性化构件可操作以选择性地刚性化所述关节运动节段。
实施例2
根据实施例1或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括以能够滑动的方式围绕所述轴组件的一部分和所述关节运动节段设置的可塌缩且可扩展的管。
实施例3
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括围绕所述轴组件的一部分和所述关节运动节段设置的可充气且可放气的球囊。
实施例4
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述轴组件包括以能够枢转的方式彼此连接的多个联接器，其中所述刚性化构件被构造成能够选择性地接合所述多个联接器，从而使所述关节运动节段刚性化。
实施例5
根据实施例4所述的设备，其中所述刚性化构件包括被构造成能够选择性地接合所述多个联接器的可扩展和可收缩的手风琴状刚性化构件。
实施例6
根据实施例4所述的设备，其中所述刚性化构件包括被构造成能够选择性地接合所述多个联接器的多个桩。
实施例7
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括通过至少一个柔性构件彼此连接的多个凸缘。
实施例8
根据实施例7所述的设备，其中所述多个凸缘中的凸缘包括矩形截面轮廓。
实施例9
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括以能够滑动的方式围绕所述轴组件的一部分和所述关节运动节段设置的刚性化套筒构件。
实施例10
根据实施例9所述的设备，其中所述刚性化套筒构件包括多个突出部，其中所述多个突出部被构造成能够选择性地接合所述关节运动节段的至少一部分，从而刚性化所述关节运动节段。
实施例11
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括通过至少一个柔性构件彼此连接的多个c-通道构件。
实施例12
根据实施例11所述的设备，其中所述多个c-通道构件被构造成能够选择性地接合所述关节运动节段的至少一部分，从而刚性化所述关节运动节段。
实施例13
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括可围绕所述关节运动节段的至少一部分选择性地联接的刚性化夹构件。
实施例14
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括至少一对叠置的关节运动带，其中所述多个结构带中的每个关节运动带包括多个薄弱点，其中所述叠置的关节运动带相对于彼此能够运动，以选择性地对准或偏离所述薄弱点，从而为所述刚性化构件提供柔性或刚性。
实施例15
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件包括磁流变流体。
实施例16
根据实施例15所述的设备，其中所述刚性化构件包括阀门组件。
实施例17
根据前述实施例或以下实施例中的任一项所述的设备，其中所述刚性化构件至少包括由智能材料组成的一个关节运动带，其中所述智能材料被构造成能够响应于施用到所述智能材料的电流而改变长度。
实施例18
一种用于对组织进行操作的设备，所述设备包括：(a)主体组件；(b)轴组件，其中所述轴组件从所述主体组件朝远侧延伸，其中所述轴组件限定纵向轴线；(c)端部执行器，其中所述端部执行器位于所述轴组件的远侧端部处；(d)关节运动节段，其中所述关节运动节段与所述轴组件联接，其中所述关节运动节段可操作以挠曲，从而将所述端部执行器从所述纵向轴线偏转；和(e)刚性化构件，其中所述刚性化构件可操作以选择性地至少接合所述关节运动节段的一部分，从而选择性地刚性化所述关节运动节段
实施例19
根据实施例18所述的设备，其中所述关节运动节段包括多个保持衬圈，其中所述刚性化构件可操作以选择性地接合所述关节运动节段的所述保持衬圈，从而刚性化所述关节运动节段。
实施例20
一种用于对组织进行操作的设备，所述设备包括：(a)主体组件；(b)轴组件，其中所述轴组件从所述主体组件朝远侧延伸，其中所述轴组件限定纵向轴线；(c)端部执行器，其中所述端部执行器位于所述轴组件的远侧端部处；(d)关节运动节段，其中所述关节运动节段与所述轴组件联接，其中所述关节运动节段可操作以挠曲，从而将所述端部执行器从所述纵向轴线偏转；和(e)刚性化构件，其中所述刚性化构件能够在第一位置和第二位置之间运动，其中在所述刚性化构件位于第一位置时，所述关节运动节段可操作以挠曲，从而使所述端部执行器从所述纵向轴线偏转，其中所述刚性化构件可操作以通过在所述刚性化构件位于第二位置时限制所述关节运动节段的所述柔性限制所述端部执行器的偏转。
iv.其它方面
应当理解，本文所述的任何型式的器械还可包括除上文所述那些之外或作为上文所述那些的取代的各种其它特征结构。仅以举例的方式，本文所述器械中的任一者还可包括公开于以引用方式并入本文的各种参考文献中的任一者的各种特征结构中的一者或多者。还应当理解，本文的教导内容可容易地应用到在本文所引述的其它参考文献中的任一者所述的器械中的任一者，使得本文的教导内容可容易地以多种方式与在本文所引述的参考文献中的任一者的教导内容进行组合。此外，本领域的普通技术人员将认识到，本文的各种教导内容可易于应用到电外科器械、缝合器械以及其它类型的外科器械。可结合本文的教导内容的其它类型的器械对于本领域的普通技术人员而言将显而易见。
应当理解，据称以引用方式并入本文的任何专利、专利公布或其它公开材料，无论是全文或部分，仅在所并入的材料与本公开中所述的现有定义、陈述或者其它公开材料不冲突的程度下并入本文。因此，并且在必要的程度下，本文明确阐述的公开内容代替以引用方式并入本文的任何冲突材料。据称以引用方式并入本文但与本文列出的现有定义、陈述或其它公开材料相冲突的任何材料或其部分，将仅在所并入的材料和现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入。
上文所述型式的装置可应用于由医疗专业人员进行的常规医学治疗和规程、以及机器人辅助的医学治疗和规程。仅以举例的方式，本文的各种教导内容可易于并入机器人外科系统，诸如加利福尼亚州桑尼维尔市的直觉外科公司(intuitivesurgical,inc.,ofsunnyvale,california)的davincitm系统。相似地，本领域的普通技术人员将认识到，本文的各种教导内容可易于与以下专利中的各种教导内容结合：2004年8月31日公布的名称为“roboticsurgicaltoolwithultrasoundcauterizingandcuttinginstrument”的美国专利6,783,524，其公开内容以引用方式并入本文。
上文所述型式可被设计成在单次使用后废弃，或其可被设计成使用多次。在任一种情况或两种情况下，可修复型式以在至少一次使用之后重复使用。修复可包括以下步骤的任意组合：拆卸装置，然后清洁或替换特定零件以及随后进行重新组装。具体地，可拆卸一些型式的装置，并且可选择性地以任何组合来替换或移除装置的任意数量的特定零件或部件。在清洁和/或更换特定部件时，该装置的一些型式可在修复设施处重新组装或者在即将进行手术之前由用户重新组装以供随后使用。本领域的技术人员将会了解，装置的修复可利用多种技术进行拆卸、清洁/更换、以及重新组装。此类技术的使用和所得的修复装置均在本专利申请的范围内。
仅以举例的方式，本文描述的型式可在手术之前和/或之后消毒。在一种消毒技术中，将该装置放置在闭合且密封的容器诸如塑料袋或tyvek袋中。然后可将容器和装置放置在可穿透容器的辐射场中，诸如γ辐射、x射线、或高能电子。辐射可将装置上和容器中的细菌杀死。然后将经杀菌的装置储存在无菌容器中，以供以后使用。还可使用本领域已知的任何其它技术对装置进行消毒，所述技术包括但不限于β辐射或γ辐射、环氧乙烷或蒸汽。
已经示出和阐述了本发明的各种实施方案，可在不脱离本发明的范围的情况下由本领域的普通技术人员进行适当修改来实现本文所述的方法和系统的进一步改进。已经提及了若干此类潜在修改，并且其它修改对于本领域的技术人员而言将显而易见。例如，上文所讨论的实施例、实施方案、几何形状、材料、尺寸、比率、步骤等均是示例性的而非必需的。因此，本发明的范围应根据以下权利要求书来考虑，并且应理解为不限于说明书和附图中示出和描述的结构和操作的细节。
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