[發明專利]呈現優選彎曲的關節式連桿結構和相關的方法

有效

• 申請號: 201610070135.4
• 申請日: 2012-01-26
• 公開（公告）號: CN105748150B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: C·Q·登霍歐
• 申請（專利權）人: 直觀外科手術操作公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;張穎

根據本發明的各種示范性實施例，一種外科手術設備可以包括第一對可鉸接連接的連桿、第二對可鉸接連接的連桿和連接到該第一對連桿和第二對連桿的張力構件，使得改變該張力構件的中的張力將施加趨向于鉸接該第一對連桿和第二對連桿以便彎曲該第一對連桿和第二對連桿的力。該外科手術設備可以配置成使得當改變該張力構件中的張力時該第一對連桿具有比第二對連桿更小的抗彎阻力。

本申請是2012年1月26日提交的名稱為“呈現優選彎曲的關節式連桿結構和相關的方法”的中國專利申請201280008803.0的分案申請。

技術領域

本發明涉及撓性的可操控的器械，其包括經由相鄰連桿之間的關節相對于彼此鉸接的一系列連桿。具體說，本發明涉及用在執行包括機器人輔助的各種微創外科手術程序中的這種器械。

背景技術

運動鏈系用在各種應用中以提供細長的聯動結構。采用這種運動鏈系的結構示例包括但不限于機器人控制的器械和/或微創外科手術器械。微創外科手術器械可以或者是手動控制的或者是機器人/自動控制的。運動鏈系作為整個鏈系或者其一個或更多個部分，可以包括類似于人類骨架并且由一系列相互連接的連桿(類似于椎骨)構成的結構。該連桿可以經由關節相互連接，以允許相鄰的連桿以一個或更多個自由度(DOF)相對于彼此鉸接。通過這種鉸接，這些關節式連桿結構也能夠以一個或更多個自由度彎曲(例如，包括俯仰和/或偏轉彎曲)以被設置成各種曲線形狀，類似于蛇形運動。力傳動元件，諸如，例如，張力構件(例如，纜繩、金屬絲和/或推桿)和/或壓縮構件(例如，推桿、鮑登纜繩)，可以互連該一系列連桿，以施加趨向于將該連桿相對于彼此鉸接的致動力，從而提供該關節式連桿結構的期望的總彎曲和曲線的形狀。

微創外科手術技術，無論手動執行或經由機器人輔助系統執行，通常試圖在使對健康組織的損害最小化的同時執行外科手術程序。用于實現這種目標的一個具體技術利用具有由關節式連桿結構構成的可彎曲的、可操控的臂、腕等的外科手術設備，該關節式連桿結構通過至少部分地沿著諸如，例如病人的消化管、血管、支氣管或其他內腔的天然內腔而行，能夠到達病人體內的目標工作部位。例如，沿著天然內腔而行，可以允許外科醫生在工作部位進行手術，同時使更少和/或更小的切口通過健康的組織，盡管在外科手術設備進入或離開天然內腔的位置需要切口。因此，能夠沿著天然內腔或其他曲折路徑而行的外科手術設備必需是撓性的，以便允許彎曲(例如，成曲線形)并且還是可操控的以便允許對這種彎曲進行控制。各種外科手術應用，特別是與小內腔和/或具有急轉彎或分叉的內腔有關的外科手術應用，例如，其中在肺和/或神經應用中所遇到的，可能需要細長的外科手術設備的各部分在彎曲時呈現比較小的彎曲半徑，特別是為了到達最終工作部位。一般來說，根據應用，沿著可彎曲的、可操控的設備的長度的各種彎曲和彎曲程度可能是期望的。

在一些情況下，關節式連桿結構可以設置在細長的外科手術器械的遠端部分(即，當使用該器械時最靠近工作部位的該器械的端部)，在該遠端部分處可控的操縱、具有小曲率半徑的彎曲和/或大的和/或多個DOF運動可以是有益的。因此，由關節式連桿結構形成的腕可以朝著細長外科手術設備的遠端設置以支撐端部執行器(例如，諸如夾鉗、刀片、剪刀、燒灼構件等和其組合的工具)。進入導引裝置(例如導引管)和/或便于插入和移除外科手術器械和工具并且便于到達微創外科手術程序的目標工作部位的其他類似的內窺鏡結構也能夠由關節式連桿結構形成，從而提供期望的撓性和彎曲，以使這些設備能夠沿著諸如，例如體腔的曲折的路徑往返移動和操控。進入導引裝置通常包含一個或多于一個通路，通過該通路其他外科手術器械能夠被插入和移除。利用進入導引裝置也可以允許在每次需要不同的器械時改變器械而不需要專用的操控程序。