远程操作的手术系统的力传递机构的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2013年5月15日提交的美国临时申请No.61/823,688的权益，该申 请的全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
[0002] 本公开的方面设及一种带有允许推拉杆的旋转和平移运动的连接件的力传递机 构。本公开的方面还设及一种具有力传递机构的远程操作的手术系统，该力传递机构带有 允许推拉杆的旋转和平移运动的连接件。
【背景技术】
[0003] 微创手术的益处是众所周知的，并且当与传统的开放式切口手术相比，它们包 括患者的更少创伤、更少失血和更快的恢复时间。此外，远程操作的手术系统（例如， 提供远程呈现的机器人系统）诸如加利福尼亚州桑尼维尔市的直观外科手术操作公司 (In1:uitiveSurgical,Inc.ofSunnyvale,化Iif.)制造的daVinci饭手术系统的使用是 已知的。当与手动微创手术相比时，此类远程操作的手术系统可W允许外科医生W直观控 制和提高的精确度来进行操作。
[0004] 远程操作的手术系统可包括一个或更多个手术器械或工具。为了执行外科医生指 导的动作，远程操作的手术系统可使用允许手术器械或其上安装有手术器械的部件在不只 一个方向上运动的连接件。换句话说，连接件可用于为手术器械运动提供不只一个自由度。 进一步地，连接件可用于将来自致动器的原动力转移到医疗器械或转移到，部件，该器械 被安装至该部件。因此，可需要一种连接件来提供不同的功能和运动，即使运些功能和运动 从机械或结构意义上可W彼此冲突。
【发明内容】
阳〇化]本公开的示例性实施例可W解决上述问题中的一个或更多个，或者可证明上述理 想特征中的一个或更多个。其他特征和/或优点可从W下描述中变得显而易见。
[0006] 根据至少一个示例性实施例，一种用于远程操作的手术器械的力传递机构可W包 括齿轮、推拉式驱动元件和球元件。齿轮可W被配置成由驱动输入机构驱动。推拉式驱动 元件可W被配置成传递力W致动手术器械的末端执行器。球元件可W可操作地联接齿轮和 推拉式驱动元件，其中齿轮的驱动运动被传递到推拉式驱动元件W致动末端执行器。
[0007] 根据至少一个示例性实施例，一种用于远程操作的手术器械的力传递机构可W包 括齿轮、推拉式驱动元件和连接元件。推拉式驱动元件可W被配置成传递力W致动手术器 械的末端执行器，并且当轴由力传递机构旋转时与手术器械的轴一起旋转。连接元件可W 可操作地联接齿轮和推拉式驱动元件。连接元件可W被配置成将齿轮的旋转运动转换成推 拉式驱动元件的基本线性运动。连接元件可W被配置成与推拉式驱动元件一起旋转并且相 对于齿轮旋转。
[0008] 根据至少一个示例性实施例，一种用于远程操作的手术系统的手术器械包括轴、 设置在轴的远侧部分处的末端执行器和设置在轴的近侧部分处的力传递机构。力传递机构 可W包括齿轮、推拉式驱动元件和连接元件。齿轮可W被配置成由驱动输入机构驱动。推 拉式驱动元件可W沿轴延伸到末端执行器。推拉式驱动元件可W被配置成传递力W致动末 端执行器。连接元件可W可操作地联接齿轮和推拉式驱动元件，W将齿轮的旋转运动转换 成推拉式驱动元件的基本线性运动，W致动末端执行器。连接元件可W被配置成与推拉式 驱动元件一起旋转并且相对于齿轮旋转。
[0009] 附加的目的、特征和/或优点部分将在W下描述中阐述，而部分将通过描述而显 而易见或可通过本公开和/或权利要求的实践而获得。运些目的和优点中至少一些将通过 所附权利要求具体指出的元件及组合实现和获得。
[0010] 要理解的是，上文总体描述和W下【具体实施方式】两者均仅是示例性的和说明性 的，而不限制权利要求；相反权利要求应当享有其包括等同形式的范围的全部广度。
【附图说明】
[0011] 单独地从W下【具体实施方式】或结合附图能够理解本公开。附图被包括，W提供对 本公开的进一步理解，并且附图被并入且构成本说明书的一部分。附图图示说明了本教导 的一个或更多个示例性实施例，并且结合描述用于解释某些原理和操作。在附图中，
[0012] 图1是远程操作的手术系统中的患者侧推车的示例性实施例的前视图；
[0013] 图2是包括力传递机构的手术器械的示例性实施例的顶视图；
[0014] 图3是根据本教导的在推/拉式器械设计中使用的力传递机构的示例性实施例的 透视图；
[0015] 图4是图3的力传递机构的分解图；
[0016] 图5A是根据本教导的力传递机构的扇形齿轮和球连接件之间的连接件的示例性 实施例的透视图；
[0017] 图5B是如沿图5A的线5B-5B的用于力传递机构的球连接件的承窝的示例性实施 例的横截面视图；
[0018] 图6是示出当旋转运动被施加到扇形齿轮时在扇形齿轮、球连接件和推拉式驱动 元件杆之间的连接件的示例性实施例的顶视图；
[0019] 图7是图5A的力传递机构的顶视图；
[0020] 图8是当推拉式驱动元件杆已推进至向前位置时的图7的力传递机构的顶视图；
[0021] 图9A是当推拉式驱动元件杆处于回缩位置时的扇形齿轮和球连接件的另一个示 例性实施例的顶视图；
[0022] 图9B是当推拉式驱动元件杆已被部分地推进至向前位置时的图9A的扇形齿轮和 球连接件的示例性实施例的顶视图；
[0023] 图9C是当推拉式驱动元件杆已被完全推进至向前位置时的图9A的扇形齿轮和球 连接件的示例性实施例的顶视图；
[0024] 图IOA是图示说明球连接件和图9A所图示说明的扇形齿轮的旋转轴线的相对位 置的顶视图；
[0025] 图IOB是图示说明球连接件和图9B所图示说明的扇形齿轮的旋转轴线的相对位 置的顶视图；
[0026] 图IOC是图示说明球连接件和图9C所图示说明的扇形齿轮的旋转轴线的相对位 置的顶视图；
[0027] 图11是根据本教导的在推拉式器械设计中使用的力传递机构的另一个示例性实 施例的透视图；
[0028] 图12是图11的力传递机构的分解透视图；
[0029] 图13是包括偏置装置的力传递机构的示例性实施例的顶视图；
[0030] 图14是在推拉式器械设计中使用的力传递机构的示例性实施例的分解透视图；
[0031] 图15是在推拉式器械设计中使用的力传递机构的一部分的透视图；
[0032] 图16是沿图15的线16-16的横截面视图，其中示出底盘；W及
[0033] 图17是根据示例性实施例的力传递机构的底盘和摇杆构件的后视图。
【具体实施方式】
[0034] 本文实施例的方面主要根据使用daVind饭手术系统（具体地，ModelIS3000， 作为daV虹Ci饭SiTM皿?手术系统进行销售）的实施方式进行描述，该手术系统由 加利福尼亚州桑尼维尔市的直观外科手术操作公司（IntuitiveSurgical,Inc.of Sunnyvale,化lif.)制造。然而本领域技术人员将理解，本文所公开的创造性方面可WW 各种方式来体现和实施，包括远程操作和非远程操作的实施例和实施方式。在daVindCh). 手术系统（例如，ModelIS3000;ModelIS2000,作为daVincii取Si?皿"手术系统进行销 售）上的实施方式仅仅是示例性的，并且不应被认为是限制本文所公开的创造性方面的范 围。
[0035] 本公开的各种示例性实施例设想了一种具有力传递机构的远程操作的手术系统， 该力传递机构带有允许推拉杆或线的旋转和平移运动的连接件。本公开的示例性实施例也 设想了一种用于远程操作的手术系统的力传递机构，该力传递机构具有允许手术器械中推 拉杆或线的旋转和平移运动的连接件。
[0036]图1是远程操作的手术系统的患者侧推车部件100的前视图。远程操作的手术系 统允许外科医生在手术团队的帮助下对患者执行诊断性和矫正性手术程序。此类远程操作 的手术系统在2013年10月1日公开的美国专利No. 8, 545, 515中进行描述，该专利的全部 内容在此通过引用被并入。患者侧推车包括安置在地面上的底座102、安装在底座102上的 支撑塔104和支撑手术工具（其包括立体内窥镜）的若干个臂。根据示例性实施例，手术 工具可W根据在2004年11月16日公开的美国专利No. 6, 817, 974和在2002年5月28日 公开的美国专利No. 6, 394, 998中描述的实施例进行布置，运两个专利的全部内容在此通 过引用被并入。
[0037] 如图1所示，臂106a、10化是支撑并且移动用于操纵组织的手术器械的器械臂，并 且臂108是支撑并且移动内窥镜的摄像机臂。图1也示出支撑在支撑塔104的背侧上的任 选的第=器械臂106c，并且该第=器械臂106c能够根据需要被定位到该患者侧推车的左 侧或右侧W进行手术程序。图1还示出了安装在器械臂106a、106b、106c上可互换的手术 器械110a、ll化、110c，并且其示出了安装在摄像机臂108上的内窥镜112。手术器械IlOa 可W经由支撑并且移动手术器械的操纵器部分120 (患者侧操纵器"PSM")安装到臂106曰。
[0038] 图2是手术器械200的示例性实施例的顶视图。手术器械200可W包括力传递机 构210、在手术器械的远端224处的末端执行器220、W及连接力传递机构210和末端执行 器220的轴222。手术器械200可W包括一个或更多个构件，W在力传递机构210和末端执 行器220之间平移力。例如，一个或更多个构件226可W将力传递机构210连接到末端执 行器220,W诸如通过延伸穿过轴222的内部向末端执行器220提供致动力。通过利用（一 个或多个）构件226,力传递机构210可W致动末端执行器220,W例如控制器械200的肘 节机构和/或控制末端执行器220的夹爪（或其他可移动零件）。进一步地，因为末端执行 器220可W被固定到轴222,所W诸如当力转移机构210在滚动运动中致动末端执行器220 时，从力转移机构210转移到末端执行器220的力进而可W被转移到轴222。
[0039] 诸如当力传递机构210是拉动式机构时，（一个或多个）构件226可W是拉伸元 件的形式，或者诸如当力传递机构210是推拉式机构（诸如，如在2013年10月1日公开的 美国专利No. 8, 545, 515中所描述的驱动杆元件，该专利通过引用被并入本文）时，（一个 或多个）构件226可W是一个或更多个力隔离杆的形式。 W40]力传递机构210可W包括与患者侧推车100接合的一个或更多个部件，W将由患 者侧推车提供的力转移到手术器械200。根据示例性实施例，力传递机构210可W包括与患 者侧推车100的PSM120接合的一个或更多个接口圆盘212、214。因此，接口圆盘212、214 可W与PSM120中的致动器（例如，伺服机构）（未