专利名称：手致动的活动连接外科手术工具的制作方法
技术领域：
本技术总体上涉及外科手术器械。更具体地，本技术涉及用于在微创外科手术中使用的手致动的活动连接外科手术工具。
背景技术：
当前腹腔镜外科手术工具局限于到达人体的某些区域。已有的工具能够在不形成大切口的情况下施行创伤性的外科手术，但这些工具不能在体内弯曲以到达例如人心脏的背面。另外，已有的工具依赖于使用线缆来操纵外科手术工具的末梢。这些工具具有要求对内部构件进行大面积消毒的缺点。内部金属线缆的清洁会是一个漫长而昂贵的过程。必须在每一次手术前重复该过程。或者，可以使用一次性构件，结果大大提高了经常性成本。为了让外科医生对诸如心脏之类的活体器官施行外科手术，当前工具要求使该器官停止运动。例如，为了对心脏的小部分施行手术，必须将患者置于人工支持系统上，同时使心脏暂时停止跳动以施行外科手术。这需要另外的设备，例如人工支持系统，从而大幅提高了手术成本。此外,患者的康复周期大幅延长。
发明内容
本发明提供了一种用于在允许工具活动连接在患者体内的同时施行微创外科手术的设备。此外，本发明提供一种消毒和重复使用的简单且不昂贵的外科手术工具。本发明的另一实施例允许外科医生对器官例如心脏的一部分施行手术而不需要使整个器官停止运动。本发明的一个实施例是一种外科手术器件，该外科手术器件包括适合传输液压控制信号的至少一个位于该器件的近端的控制器。至少一个构造成由人手指控制的操纵装置致动该控制器。至少一个位于该器件的远端的从动装置与控制器流体连通，并且构造成对由控制器传输的液压控制信号作出响应。控制管线提供了控制器与从动装置之间的液压连通。在一个实施例中，控制器包括控制腔和位于控制腔内的活塞。该活塞将控制腔分隔为第一控制腔部分和第二控制腔部分并且防止两个部分之间的连通。从动装置包括从动装置腔和位于该从动装置腔内的活塞，该活塞将从动装置腔分隔为第一部分和第二部分并且防止两个部分之间的连通。控制管线提供了第一控制腔部分与第一从动装置腔部分之间的液压连通。第二控制管线提供了第二控制腔部分与第二从动装置腔部分之间的液压连通。在另一个实施例中，该外科手术器件包括具有多个控制器的位于近端的控制部分，每个控制器都适合传输液压控制信号。多个构造成由人手指控制的操纵装置致动对应的控制器。位于器件的远端的从动装置部分包括多个从动装置。每个从动装置都与对应的控制器连通，并且对由控制器传输的液压控制信号作出响应。外科手术末梢由从动装置响应于液压控制信号而操纵。控制管线提供了控制腔与从动装置之间的连通。在一个实施例中，外套筒包封控制管线。该器件还能够包括活动连接部分。该活动连接部分包括位于一侧的弹簧杆和多个位于相反侧的凹窝。凹窝构造成接收液压流体并膨胀，从而使器件按需弯曲。在一个实施例中，该器件包括具有刚性轴和稳定板的稳定装置。稳定板具有进入切口，并且构造成绕轴的端部枢转。如果需要的话，轴能够包括活动连接部分。
通过以下结合附图进行的详细描述，本发明的特征将变得更明显，全部附图中用相似的附图标记代表相应的元件，并且其中图I是本发明的一个实施例的概略图。图2A-2E是本发明的控制部分的一个实施例的详图。图2A是顶视图，图2B是侧视图，图2C是正视图。图2D示出了抓持凸轮的顶视图。图2E示出了弯曲凸轮的顶视图。图3A-3D是控制缸的一个实施例的详图。图3A示出了缸的缩回位置，而图3B示出了缸的伸出位置。图3D单独地示出了控制缸的构件。图4A-4E是液压伸出模块的一个实施例的详图。图4A示出了该模块的缩回位置，而图4B不出了该模块的伸出位置。图4C不出了该模块的正视图。图4D-4E不出了电动伸出模块的两个实施例。图5A是液压旋转模块的一个实施例的详图。图5B是电动旋转模块的一个实施例的详图。图6A是液压弯曲模块的一个实施例的详图。图6B是该模块中的齿轮构件的图。图6C是该模块中的齿条构件的图。图6D是电动弯曲模块的一个实施例的详图。图7A-7B是液压抓持模块的一个实施例的详图。图7A是顶视图，图7B是侧视图。图7C是电动抓持模块的一个实施例的详图。图8示出了适合装配在抓持模块的尖头上的工具。图9A-9D示出了模块的各种布置结构。图9A示出了处于弯曲-伸出-旋转-抓持构型中的模块，其中弯曲模块处于直构造中。图9B示出了同一布置结构，其中弯曲模块处于弯曲构造中。图9C示出了处于伸出-旋转-弯曲-抓持构型中的模块，其中弯曲模块处于直构造中。图9D示出了同一布置结构，其中弯曲模块处于弯曲构造中。图10A-10C示出了管件管理的一个实施例。图IOA示出了利用弹性带附接到套管上的导引管。图IOB示出了导引管相对于弯曲模块的位置，而图IOC示出了导引管相对于伸出模块的位置。图11A-11B示出了患者约束装置的一个实施例。图12A-12E示出了组织约束模块的一个实施例。图12A是顶视图，而图12B是侧视图。图12C-12E示出了组织约束模块的可分离的尖头的各种实施例。图13示出了用于改变控制缸与从动缸之间的移动比率的不同缸径。图14示出了多行程缸的一个实施例。图15A-15B是示出了本发明的活动连接机构的侧视图。图16A-16C是更详细地示出了图15A-15B的活动连接机构的侧视图。
具体实施例方式现将参考附图详细说明本发明的某些实施例。图I示出了根据本发明的外科手术工具。该工具具有位于器件的近端的控制部分110、112和位于器件的远端的从动装置部分120。如文中所用，“近侧”指的是器件中保持在患者体外、最接近使用者的部分。“远侧”指的是插入患者体内、距离使用者最远的一端。对于器件的特定构件，“近侧”指的是该构件中最接近器件的近端的部分，而“远侧”指的是该构件中最接近器件的远端的部分。中间部分190位于控制部分110与从动装置部分120之间。“从动装置部分”或“器件的远端” 120是该器件中包括从动模块的部分，从动模块即如以下更详细描述的各伸出模块、弯曲模块、旋转模块和抓持模块。现将更详细地描述各部分。术语“套管”用于指代器件中包括中间部分190和从动装置部分120两者的部分。控制部分110、112可以是任何能够将使用者的手和手指的移动转换为液压、机械或电信号以致动器件的从动装置部分120的对应部分的器件。例如，图I中示出了两个这样的器件。在某些实施例中，控制部分110、112使用液压流体将压力从控制缸传递到从动缸。流体优选为经消毒的蒸馏水，但也可使用盐溶液、全氟化烃液或任何其他生理上相容的流体。“生理上相容的流体”是一旦暴露于组织和器官其不会在患者体内形成任何难以忍受的反应例如皮疹或免疫响应、并且不会不利地干涉其所暴露的组织或器官的正常生理机能的流体。另外，生理上相容的流体能够保持在患者体内或与组织或器官接触而不需要去除流体。在一个实施例中，控制部分112借助于夹具115夹持到使用者的手臂上。控制部分112以使用者将其手指插入其中的指环117为特征。通过捏压各指环117，使用者产生液压压力或电信号，该信号在器件的远端120引起对应运动。然后使用者可“张开”捏压的手指以形成相反的运动。各指环117与控制缸310 (在图3中示出)连接。指环117应该足够大以允许人手指的舒适插入。指环117连接到纵向轴上。轴可由例如金属、磨砂玻璃或陶瓷等制成。轴
6可以具有任何截面形状。将轴的截面尺寸连同材料设计成当指环117移动时提供用于可预测控制的足够刚度。轴滑动穿过缸体端部中的开口。轴与缸体端部中的开口之间的界面形成为允许轴的平顺向前和向后移动，并优选同时提供防水密封。本发明的另一实施例包括利用夹具130夹持于手术床侧的控制部分110。在该实施例中，使用者在很大程度上以与摩托车驾驶者抓持摩托车手柄相同的方式抓持控制部分110。使用者可转动手柄，将它们推入，将它们拉出，使它们绕其轴线枢转，或借助于拇指环捏压它们。如以下详述，这些运动中的每一种运动都在器件的远端120形成对应的运动。在另一实施例中，控制部分110被夹持在不同于手术床的物体例如手术台或手推车上。在又一实施例中，控制部分110被夹持在使用者的手臂或手上。在另一实施例中，控制部分110由使用者保持，它未被夹持在任何物体上。图2A示出了控制部分110的顶视图。设置手柄210以用于使用者的手指穿过，同时使用者的拇指插入穿过拇指环212。手柄210可在开环的内侧具有脊部以便更舒适地容纳使用者的手指。控制部分110的移动通过控制缸214、216、218、220的使用而转换成液压运动。当使用者朝手柄210捏压拇指环212时，弯曲凸轮222绕竖直轴线转动。弯曲凸轮222在图2D中示出。随着弯曲凸轮222转动，辊子224被推向手柄的背面。辊子224经由轴318连接到控制缸214的外缸312上。轴318的向后移动使活塞320向后伸出，从而形成致动器件的远端120中的从动缸所需的液压压力。以下更详细地讨论控制缸的功能及其与从动缸的连接。在本发明的一个实施例中，拇指环的捏压致动远端120处的抓持功能。控制部分110可使用夹具130附接到手术床侧。然而，控制部分绕图2B中所示的竖直轴线226自由旋转。控制部分110绕轴线226的旋转致使辊子230在弯曲凸轮228内移动。弯曲凸轮228在图2E中示出。辊子230经由轴318连接到控制缸220的外缸312上。轴318的向前移动使活塞320向前伸出，从而形成致动器件的远端120中的从动缸所需的液压压力。在本发明的一个实施例中，手柄的转动引起器件的远端120通过以下详细描述的旋转模块而旋转。使用者也可向前推动手柄210，这种情况下，控制部分110的顶部部分在滑块232上向前移动。滑块232经由附接点330连接到控制缸218的外缸312上。外缸312进而经由轴318附接到活塞320上。轴318的向前移动使活塞320向前伸出，从而形成致动器件远端120中的从动缸所需的液压压力。在本发明的一个实施例中，手柄的向前移动引起器件远端120通过以下详细描述的伸出模块伸出。控制部分110的手柄部分也可沿与如图2B中所示的轴234 —致的纵向轴线旋转。在本发明的某些实施例中，手柄部分的转动致使丝杠236在螺母238内旋转。在本发明的一些实施例中，丝杠236固定不动且螺母238是活动的，而在本发明的其他实施例中，丝杠236是活动的且螺母238固定不动。丝杠236在螺母238内的移动致使活动单元相对于固定不动的单元线性地移动。活动单元一不论丝杠还是螺母一经由附接点330连接到控制缸216的外缸312上。外缸312进而经由轴318附接到活塞320上。轴318的向前移动使活塞320向前伸出，而轴318的向后移动向后拉动活塞320。活塞320的向前和向后运动形成致动器件远端120中的从动缸所需的液压压力。在本发明的一些实施例中，手柄部分的旋转引起器件远端120通过以下详细描述的旋转模块旋转。
在本发明的某些实施例中，控制部分110的不同部分的移动形成通过中间部分190中的线发送到器件远端120中的从动缸的电信号。电信号足以致动对应从动缸中的电动机，这进而引起从动模块被致动。因此，例如，手柄210的向前移动形成致动伸出模块中的电动机的电信号，这引起该模块的伸出。类似地，手柄210的旋转、手柄210的弯曲和拇指环212的捏压分别引起旋转模块、弯曲模块和抓持模块被致动。以下更详细地描述具有电动机的从动模块。缸214、216、218和220是控制缸。图3A中示出典型的控制缸310位于其缩回位置且图3B中示出位于其伸出位置。控制缸310包括外缸312和内缸314。内缸314具有允许其在外缸312内移动的直径。外缸312连接到轴318上，该轴进而经附接点330连接到控制部分110上。控制部分110的上述移动致使外缸312相对于固定不动的内缸314纵向移动。附接到轴318上的活塞320在由用于液压流体的两个进入点322、324限定的距离内在内缸314内移动。轴318的远端构造成能够附接到活塞320上，而轴318的近端构造成能够在接近附接点330的部位附接到外缸上。外缸或手柄组件可设置有棘轮齿。棘轮齿适合与锁定机构接合以将活塞320固定在相对于缸体的期望位置。或者，锁定机构可采用摩擦锁定来将活塞320固定在期望位置。活塞320具有实心正面并可沿内缸314的纵向轴线移动。活塞320的正面形状与筒形腔的截面相同。活塞320的外表面与内缸314的内表面形成气密密封。因此，该腔在活塞320 —侧的部分未与该腔在活塞320另一侧的部分连通。同时，必须允许活塞320沿内缸314的纵向轴线平顺地来回移动。内缸314的近端由密封件316密封，该密封件包括穿过其的开口，轴318能够穿过该开口滑动。内缸314的远端由可选地包括O形环326的另一个密封件328密封。因此，在控制缸310的伸出位置(图3B)，活塞320搁靠在近侧密封件316上。液压流体位于活塞320前面的内缸314中。当控制部分110以上述方式移动时，S卩，当手柄210向前移动时，外缸312向前移动，从而移动轴318和活塞320。液压流体经入口 324离开内缸314，在器件的远端120中的一个点形成液压压力。从从动缸移位的另外的液压流体经另一个入口 322进入活塞320的背面，从而保持系统中的液压流体的体积不变。当控制部分110完全移动时，控制缸310位于其缩回位置(图3A)。在该位置，活塞320位于内缸314的远端，搁靠在远侧密封件328上。液压流体位于活塞320的背面中。本领域技术人员应理解，尽管在以上讨论中将活塞320描述为从完全缩回位置向完全伸出位置移动，但活塞320可从沿两个末端的任意一个点向沿两个末端的任意另一个点移动，并从而致使从动缸对应地移动。套管190包括将控制部分110的控制缸与位于远端120的从动缸连接的液压管件和用于液压管件的壳体。远端120包括模块化构件。这些构件能够从例如伸出模块、旋转模块、弯曲模块和抓持模块中选择。其他功能也能够被包括在内并以下文详细描述的方式被启用。下面更详细地单独描述各模块。本发明被调节成使得使用者能挑选模块的组合和最佳适合使用者需求的每个单独模块的数量并且方便地装配它们。伸出模块410被示出位于其缩回(图4A)和伸出(图4B)两个位置。伸出模块410的结构等同于控制模块310 ;然而，二者的功能是相反的。通过使用控制部分110施加液压压力，液压流体进入内缸414，内缸414将活塞420推向模块的远端和远侧密封件416。轴418移动通过远侧密封件416，但它在外缸的远端430附接到外缸412上。活塞420的移动使外缸412移向模块的远端，从而使套管伸出。内缸414的内部存在的液压流体经远侧出口 422离开内缸414。近侧密封件428防止液压流体从内缸414的近端泄漏。另外的模块能够在其远端经远侧附接点430或在其近端经近侧附接点431附接到伸出模块上。在另一实施例中，可代替液压动力使用电力来使伸出模块伸出。在该实施例中，通过在控制部分110的手柄210上向前推动，使用者致使形成电连接，藉此将电信号从控制部分110经中间部分190中的线发送到伸出模块432 (图4D、4E)。电信号致使电动机434转动。在一个实施例(图4D)中，电动机434内安装有丝杠436。电动机434的转动致使丝杠向外移动，从而致使外缸440从内缸442移开。在该实施例中，电动机固定不动，即，它附接到内缸442上，而丝杠是活动的，即，它相对于电动机和内缸442移动。丝杠436在其远端附接到外缸440上。在另一实施例(图4E)中，电动机434致使丝杠436在螺母438内转动。螺母438附接到外缸440上。丝杠436的转动致使螺母438相对于丝杠436移动，从而使外缸440相对于内缸442纵向移动,致使模块伸出。在该实施例中，电动机434和丝杠436相对于内缸442固定不动，而螺母438和外缸440是活动的。旋转模块510 (图5A)包括与伸出模块410的液压构件相似的液压构件。与伸出模块410中一样，通过使控制部分110沿纵向轴线旋转而施加的液压压力致使活塞520移向模块的远端，致使轴518也沿该方向移动。轴518在附接点524附接到进给丝杠522上。轴518的伸出致使进给丝杠522朝模块的远端移动。进给丝杠不能旋转，这是因为稳定装置526阻止其旋转。进给丝杠522代之以延伸穿过不能以移动方式附接到外缸530上的螺母组件528。进给丝杠522移动通过螺母组件528致使螺母组件528旋转，从而使外缸530旋转。另外的模块能够在其远端经远侧附接点532或在其近端经近侧附接点534附接到旋转模块上。在另一实施例中，可代替液压动力使用电力来使旋转模块旋转。在该实施例中，通过转动控制部分Iio的手柄210，使用者致使形成电连接，藉此将电信号从控制部分110经中间部分190中的线发送到旋转模块540 (图5B)。电信号致使电动机542转动。电动机542附接到轴544上，该轴进而附接到外缸546上。轴的转动使外缸旋转。在一些实施例中，也可设置齿轮减速器组件548以降低转速。在某些实施例中，外缸546与容纳电动机组件542的缸之间的连接可以以轴承组件550为特征。弯曲模块610在图6A中示出。该模块也以与上述伸出模块和旋转模块中存在的相同的液压组件为特征。通过使控制部分Iio在顺时针方向沿竖直轴线226旋转而施加的液压压力致使活塞620和轴618朝模块的远端移动。轴618直接或经附接组件622附接到齿条624上。轴618的移动使齿条624移动。齿条624具有的齿与齿轮626上的齿相对应。齿条624的移动致使齿轮626顺时针旋转。齿轮626连接到模块的远端628上。齿轮626的旋转致使模块的远端628顺时针弯曲。通过使控制部分110沿逆时针方向旋转，活塞620朝模块的近端移动，致使齿条624也向后移动,这进而致使齿轮626逆时针转动,该转动进而致使模块的远端628逆时针弯曲。在一些实施例中，模块的远端628的弯曲经过至少110°的角度，即，当活塞620从液压部分的近端完全移动到液压部分的远端时，模块的远端628弯曲至少110°。在其他实施例中，该旋转为至少110°、至少150°、至少200°、至少250°、至少300°或至少350°的角度。另外的模块能够在其远端经远侧附接点630或在其近端经近侧附接点632附接到弯曲模块上。在另一实施例中，可代替液压动力使用电力来使弯曲模块弯曲。在该实施例中，通过转动控制部分Iio的手柄210，使用者致使形成电连接，藉此将电信号从控制部分110经中间部分190中的线发送到弯曲模块。电信号致使电动机转动。电动机附接到轴上，该轴进而附接到齿条624上。轴618的移动使齿条624移动，这进而致使齿轮626旋转，该旋转进而致使模块的远端628弯曲。在另一实施例(图6D)中，电动机640的转动致使进给丝杠642在螺母644内旋转。进给丝杠642相对于电动机640和模块的外本体固定不动，而螺母644是活动的。螺母644在连杆646的近端连接到连杆646上。连杆646的远端连接到模块的远端上。当螺母644向后移动时，它致使连杆646向后移动，从而致使模块的远端旋转。通过使控制部分110沿反方向旋转来使电流反向将致使电动机沿反方向转动，从而致使螺母向前移动且模块的远端沿顺时针方向弯曲。图7A示出了抓持模块710的顶视图，而图7B示出了其侧视图。抓持模块710还以与其他模块的液压部分相似的液压部分为特征。当拇指环212朝手柄210被捏压时，施加了液压压力并且轴718朝模块的远端移动。该移动致使销720也朝模块的远端移动，从而致使两个销722从中央移开。随着两个销722从中央移开，由销722-销720-销722限定的角度趋于从90°变成180°。销722的移动致使两个尖头724朝彼此移动并最终触靠。使拇指环212从手柄210移开将具有致使尖头724彼此移开并且张开的相反效果。在另一个实施例中，拇指环212的捏压产生用于转动抓持模块730中的电动机740(图7C)的电流。电动机740转动固定不动的进给丝杠742，该进给丝杠进而致使螺母744纵向移动。螺母744的移动致使尖头彼此接近地移动并最终触靠。使拇指环212从手柄210移开将具有致使尖头724彼此移开并且张开的相反效果。抓持模块710的尖头724构造成容纳多个不同的工具。例如，在图8中，示出了能够装配在尖头724上的抓持工具810。当尖头724朝彼此移动时，抓持工具810的端部部分也朝彼此移动并最终触靠。如果物体或组织位于抓持工具810的端部部分之间，则该物体随后被工具抓持。可存在多个能够附接在尖头724上的工具。除抓持工具外，这些工具包括剪刀、用于切割组织的刀片、用于钻入骨内的钻头、用于灼烧组织的加热元件或任意其他在外科手术过程中需要的工具。所有上述工具和其他工具能够单独并且可互换地适配在抓持模块710上。因此，在外科手术过程中，使用者可将一个工具附接到抓持模块710上，使用它，移除它，并且然后将另一工具附接到同一抓持模块710上。能够对任意数量的工具重复该过程任意次数。如上所述，本发明的模块被设计成以使用者认为最有用的方式布置。例如，图9示出了以弯曲、伸出、旋转和抓持的次序(从近端至远端)附接的模块中的四个。图9A示出了位于其缩回位置的弯曲模块，其中套管是直的。图9B示出了位于其伸出位置的弯曲模块，其中该模块是弯曲的。或者，四个模块可布置在伸出-旋转-弯曲-抓持构型中，如图9C、9D中所示。其他组合也是可能的。另外，使用者可将多于一个特定类型的模块，例如能够放置在一起的两个或三个或更多伸出模块或两个或三个或更多弯曲模块，与其他模块附接，以形成器件的远端120。优选地，抓持模块710始终是位于最远侧的模块。如图4C中所示，图4C是伸出模块的正视图，将各种模块连接到控制缸上的液压管件位于从动缸的一侧。液压管件在套管旁边延伸并且连接到各模块的液压部分的输入开口。在本发明的一些实施例中，为了将液压管件保持在适当位置，将一系列低摩擦导引管1010通过弹性带1012 (图10A)附接到套管上。各液压管件1014穿过一个导引管件适配，并在导引管件1010内沿纵向、即沿箭头1016的方向自由移动。因此，当弯曲模块弯曲时(图10B)，或者当伸出模块伸出时(图10C)，液压管件能够沿套管移动并维持与各模块的液压入口的连接1018。在某些实施例中，本发明以能使用翼形螺钉1112 (图11)附接到套管190上的约束装置1110为特征。约束装置1110在套管190的进入点位于患者体外的患者皮肤附近。约束装置1110保持套管190相对于患者身体的深度。如果患者在外科手术期间进行任何移动，例如如果麻醉开始减弱并且患者摇晃，则套管随患者移动。更重要的是，套管在患者体内的深度保持不变。因此，如果患者移动，则患者不会被套管损伤。作为体内某些器官的正常生理机能的一部分，它们具有连续运动。例如，心脏跳动，肺随着患者呼吸而扩张和收缩，并且胃肠道也经受收缩运动。当施行外科手术时，常常需要使器官中经受外科手术的部分稳定，使得不产生对该器官的额外损伤并且能够对器官进行作业。本发明的一些方面还以能够在已插入任何其他套管的部位或其附近插入患者体内的组织约束模块1210 (图12)为特征。组织约束模块1210以如上所述的弯曲模块为特征。一旦插入患者体内，可分离的尖头1214便能够接近要被约束的组织。弯曲模块允许尖头组件相对于套管弯曲，使得可将尖头1214置于组织上方。尖头1214是可分离的使得它们能够提供用于施行外科手术的相对稳定的组织区域。多个不同的用于分离尖头1214的机构在图12C-12E中示出。在所示的实施例中，组织约束模块包括两个尖头1214。尖头1214被调节成可分离的。当将模块插入患者体内时，尖头1214被保持在一起以减小器件的宽度。在患者体内，尖头1214能够被分离。在图12C中所示的实施例中，一个尖头1214是固定不动的，而第二尖头1214滑动离开第一尖头1214。在图12D中所示的实施例中，两个尖头1214都从中央移开。由于两个尖头1214向内弯曲，所以在它们完全伸出的位置，两个尖头1214的远端将彼此平行。图12E中所示的实施例类似地工作，除了两个尖头不弯曲以外。在完全伸出的位置，两个尖头1214形成“V”形开口。也可设想其他实施例。例如，组织约束模块可包括仅一个尖头。在某些实施例中，单尖头模块可具有诸如“ Π ”、·· ■"或之类的形状。在某些实施例中，组织约束模块在外科手术过程中被保持抵靠着组织或器官。这样，在两个尖头1214之间的空间或单尖头内形成的特定空间中，组织或器官的表面区域变得受到约束，即组织或器官的局部运动与组织或器官的不受约束的区域相比大大减少。组织或器官的约束提供了使用者能在其上施行外科手术的相对稳定的区域。
在某些实施例中，套管的中间部分190能够适合保持要在手术过程中使用的多个不同工具。套管可以是通向组织约束模块的套管或通向位于器件远端120的抓持模块710的套管。优选地，套管是通向组织约束模块的套管。在手术期间，使用者能够从位于患者体内的套管取回第一工具并将其附接到抓持模块710上。在使用第一工具后，使用者然后能够使第一工具回到套管，取回第二工具并将其附接到抓持模块710上。随后可采用类似方式使用其他工具。使用定位臂140 (参看图I)将套管190保持在适当位置。定位臂140包括至少一个能使用释放机构拉紧或放松的接头。使用者能够释放该接头，将定位臂140移动到期望位置，并从而重新定位套管190。在一个实施例中，本发明提供了一种单手释放机构。在该实施例中，使用者能够用一只手抓持定位臂140，并在保持定位臂140的同时使用同一只手放松接头，使用同一只手将定位臂140移动到新位置，并且然后再次使用同一只手拉紧接头。单手释放机构允许使用者使用一只手重新定位套管，同时用另一只手利用控制部分110操纵装置的远端120。在使用本发明的器件的过程中，情况往往是这样位于器件的远侧部分的工具将以短距离移动。该距离足够小使得对于使用者难以将他的手或手指移动这么短的距离。因此，需要一种系统来将使用者的手和手指在器件的近端的较长移动转换为工具在器件的远端的较短移动。这通过使控制缸和从动缸具有不同直径来实现。重要的是当使用不同直径的缸时活塞区域与轴区域之间的关系，如以下大致描述。腹腔镜工具的中间部分190的至少一部分优选为活动连接部分。图15A-15B和图16A-16C图示了在中间部分190的活动连接部分中实施的活动连接机构的一个实施例。弹簧杆1510嵌埋在外套筒的本体内。弹簧杆可由允许弹簧杆在克服弯曲施加反作用力的同时弹性弯曲的诸如塑料或金属之类的任何材料制成。弹簧杆1510用于防止活动连接部分弯曲，除非施加力以致使活动连接部分弯曲。套筒的相对的壁嵌有小的凹窝(pouch) 1520。图16C在活动连接部分的截面图中图示了凹窝1520和弹簧杆1510的布置结构。凹窝1520沿活动连接部分的长度密集地布置。凹窝1520通过每个凹窝中的一系列孔口或阀连接到液压流体的储器(未示出)。当经孔口或阀向凹窝1520供应液压流体时，凹窝1520充填有液压流体。充填的凹窝1520相互压靠并迫使活动连接部分中带有凹窝1520的一侧膨胀。该膨胀致使弹簧杆1510弯曲，从而致使活动连接部分弯曲，如图16B中所示。双动式/双缸系统本发明的另一方面包括双动式/双缸系统。该系统在图13中不出。该系统包括控制缸1320和从动缸1310。控制缸包括活塞1318和附接到其上的轴1320。活塞1318能在控制缸1320内移动。活塞将控制缸分隔成两个腔远侧腔，其壁为Al，以及近侧腔，其壁为A2。轴1322穿过近侧腔。活塞1318防止远侧腔与近侧腔之间的液体连通。从动缸包括活塞1314和附接到活塞1314上的轴1316。活塞1314能够在从动缸1310内移动。活塞将从动缸分隔成两个腔远 侧腔，其壁为A3，以及近侧腔，其壁为A4。轴1316穿过近侧腔。活塞1314防止远侧腔与近侧腔之间的液体连通。控制管线提供了控制缸的近侧腔与从动缸的近侧腔之间的液压连通。另一控制管线提供了控制缸的远侧腔与从动缸的近侧腔之间的液压连通。因此，在该系统中，两个远侧腔彼此液压连通，两个近侧腔彼此液压连通，但没有近侧腔与任何远侧腔液压连通。
如果控制缸活塞1318朝控制缸1320的远端移动，则液压流体从控制缸的远侧腔经控制管线移动并进入从动缸的远侧腔中，从而将从动缸活塞1314推向从动缸1310的近端。也可能发生相反的情况。如果控制缸活塞1318朝控制缸1320的近端移动，则液压流体从控制缸的近侧腔经控制管线移动并进入从动缸的近侧腔中，从而将从动缸活塞1314推向从动缸1310的远端。此外，当控制缸活塞1318保持固定不动时，从动缸活塞1314也保持固定不动。在一个实施例中，本发明的双动式/双缸系统包括过压储器。如果缸内或控制管线内的液压压力超过一定量，则一些液压流体转移到过压储器。通向过压储器的开口可包括测压器件，当系统内的液压压力超过一定预设值时，该测压器件能够被启动。当测压器件被启动时，通向过压储器的开口打开并且液压流体然后能够进入储器。在另一实施例中，过压储器包括始终与系统内的液压流体流体连通的开口。该储器还包括位于与开口相反的一侧的弹簧机构。当系统内的液压压力超过由弹簧机构施加的压力时，液压流体从系统进入储器。相反，当系统内的压力例如由于系统中的泄漏而下降到低于由弹簧机构施加的压力时，液压流体从储器进入系统。因此，储器也可起到流体置换储器的作用。在某些实施例中，系统内部的液压流体流将很容易移动，使得不会提供足够的阻力。在这些状况下，使用者难以以高精度控制缸的移动。因此，本发明的某些实施例以在液压管件中的适当点处断面收缩为特征，其目的是形成阻力。在一些实施例中，使用者能够改变断面收缩的量，并因此改变液压管件中的阻力量。图13示出了控制缸1310与从动缸1312之间的关系。控制缸1310具有活塞1314和轴1316。活塞1314的前部、即与轴1316附接到活塞1314上的部位相反的面具有面积A3，并且活塞1314的后部、即轴1316附接的面具有面积A4。因此，A3等于A4加轴1316的面积。当活塞1314向后移动距离I2时，在活塞1314前面移位的液压流体的量将具有A3I2的体积。然而，在活塞1314后面移位的液压流体的体积将为A412。从动缸1312还具有活塞1318和轴1320。在活塞1318前面和后面移位的液压流体的体积必须等于在活塞1314前面和后面移位的液压流体的体积。换言之，
手指进行的较短移动引起器件的远端处的较长移动，则以上关系也将保持成立。换言之，在图13中，在一个实施例中，1312代表从动缸且1310代表控制缸，而在另一实施例中，1312代表控制缸且1310代表从动缸。
AilfA3I2
并且
权利要求
1.一种双缸系统，所述双缸系统包括至少一个适合传输控制信号的控制器，所述控制器还包括控制腔；和位于所述控制腔内的第一活塞，所述第一活塞将所述控制腔分隔成第一控制腔部分和第二控制腔部分，并且防止所述第一控制腔部分与所述第二控制腔部分之间的连通；至少一个从动装置，其与所述控制器连通并且构造成对由所述控制器传输的所述控制信号作出响应，所述从动装置包括从动装置腔；和位于所述从动装置腔内的第二活塞，所述第二活塞将所述从动装置腔分隔成第一从动装置腔部分和第二从动装置腔部分，并且防止所述第一从动装置腔部分与所述第二从动装置腔部分之间的连通；和至少一个控制管线，其提供所述第一控制腔部分与所述第一从动装置腔部分之间的连通；以及至少一个控制管线，其提供所述第二控制腔部分与所述第二从动装置腔部分之间的连通。
2.根据权利要求I所述的系统，还包括操纵装置，其中所述操纵装置适合改变所述第一活塞在所述控制腔内的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述操纵装置与遥控操作装置联接。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，所述控制信号由遥控操作装置产生。
5.一种外科手术器件，所述外科手术器件包括至少一个位于所述器件的近端的控制器，所述控制器适合传输控制信号；至少一个操纵装置，所述操纵装置构造成由人手控制并致动所述控制器；至少一个位于所述器件的远端的从动装置，所述从动装置与所述控制器连通并且构造成对由所述控制器传输的所述控制信号作出响应；以及至少一个控制管线，其提供所述控制器与所述从动装置之间的连通。
6.根据权利要求5所述的外科手术器件，其中，所述操纵装置远离所述控制器。
7.根据权利要求6所述的外科手术器件，其中，所述操纵装置通过遥控操作装置与所述控制器联接。
8.根据权利要求5所述的外科手术器件，其中，所述控制信号由遥控操作装置产生。
9.一种外科手术器件，所述外科手术器件包括位于所述器件的近端的控制部分，其包括多个控制器，所述多个控制器中的每一个都适合传输控制信号；和多个操纵装置，所述多个操纵装置中的每一个都构造成致动所述多个控制器中的相应一个；位于所述器件的远端的从动装置部分，其包括多个从动装置，所述多个从动装置中的每一个都与所述多个控制器中的对应一个控制器连通，并且构造成对由所述多个控制器中的所述对应一个控制器传输的所述控制信号作出响应；以及中间部分，其包括多个控制管线，所述多个控制管线中的每一个都提供与所述多个控制器中的一个控制器和所述多个从动装置中的对应一个从动装置的连通。
10.根据权利要求9所述的外科手术器件，其中，所述控制器中的至少一个远离所述多 个操纵装置。
11.根据权利要求9所述的外科手术器件，其中，所述控制器中的至少一个通过遥控操 作装置联接到所述多个操纵装置中的一个上。
12.根据权利要求9所述的外科手术器件，其中，所述控制信号由遥控操作装置产生。
13.根据权利要求9所述的外科手术器件，其中，所述连通是通过直接机械连接实现的。
14.根据权利要求9所述的外科手术器件，其中，所述连通是通过间接机械连接实现的。
15.根据权利要求9所述的外科手术器件，其中，所述连通是通过遥控操作装置实现的。
全文摘要
本发明公开了一种双缸系统，其包括至少一个控制器，其适合传输液压控制信号；至少一个从动装置，其与控制器流体连通并且构造成对由控制器传输的液压控制信号作出响应；以及至少一个控制管线，其提供控制器与从动装置之间的液压连通。还公开了一种外科手术器件，该外科手术器件包括至少一个位于该器件的近端的控制器，该控制器适合传输液压控制信号；至少一个操纵装置，其构造成由人手控制并致动控制器；至少一个位于该器件的远端的从动装置，该从动装置与控制器流体连通并且构造成对由控制器传输的液压控制信号作出响应；以及至少一个控制管线，其提供控制器与从动装置之间的液压连通。
文档编号B25J13/02GK102958454SQ201180026519
公开日2013年3月6日 申请日期2011年5月26日 优先权日2010年6月2日
发明者马克·多伊勒, 吉米·C·卡普托 申请人:康尔福盛2200公司