[發明專利]用于致動張力帶的帶有長度守恒機構的醫療工具

在審

• 申請號: 202080033809.8
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN113811257A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: I·赫耶
• 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;A61B34/37;A61B34/00;A61B17/29;A61B17/00;A61B17/94
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 董巍

用于醫療器械的致動組件將四個帶連接到三個機動自由度。致動組件包括第一致動器、第二致動器和第三致動器。第一致動器聯接到第一帶和第二帶，第一致動器可操作以拉入第一帶和第二帶中的一個并送出第一帶和第二帶中的另一個。第三致動器聯接到第三帶和第四帶，第三致動器可操作以拉入第三帶和第四帶中的一個并送出第三帶和第四帶中的另一個。第一帶、第二帶、第三帶和第四帶中的每一個穿過第二致動器，并且第二致動器可操作以增加第一帶和第二帶二者或第三帶和第四帶二者的行進路徑。

相關申請

本專利申請要求美國臨時專利申請第62/860,938號(于2019年6月13日提交)(名稱為“MEDICAL TOOL WITH LENGTH CONSERVATION MECHANISM FOR ACTUATING TENSIONBANDS(用于致動張力帶的帶有長度守恒機構的醫療工具)”)的優先權和申請日權益，該專利申請通過引用整體并入本文。

技術領域

本文描述的實施例涉及抓取工具，更具體地涉及醫療設備，并且更加具體地涉及內窺鏡工具。更特別地，本文描述的實施例涉及包括張力帶和用于在腕接頭的運動范圍期間使帶的長度守恒的機構的設備。

背景技術

用于微創外科手術(MIS)的已知技術采用器械來操縱組織，這些器械可以手動控制，也可以經由計算機輔助遠程操作進行控制。許多已知的MIS器械包括安裝在軸的遠端處的腕機構上的治療或診斷末端執行器(例如，鉗子、切割工具或燒灼工具)。在MIS手術期間，末端執行器、腕機構和軸的遠端可以插入患者的小切口或自然孔口中，以將末端執行器定位在患者體內的工作部位處。可選的腕機構能夠用于改變末端執行器相對于軸的取向，以在工作現場處進行期望的手術。已知的腕機構通常為末端執行器的運動提供期望的自由度(DOF)。例如，對于鉗子或其他抓取工具，已知的腕機構通常能夠改變末端執行器相對于軸的俯仰和偏轉。腕部可以可選地為末端執行器提供滾動DOF，或者可以通過滾動軸來實現滾動DOF。末端執行器可以可選地具有額外機械DOF，例如夾持運動或刀片運動。在一些情況下，腕部和末端執行器機械DOF可以相結合。例如，美國專利第5,792,135號(于1997年5月16日提交)公開了一種機構，其中腕部和末端執行器夾持DOF相結合。

為了實現腕機構和末端執行器的期望移動，已知的器械包括延伸穿過器械的軸并將腕機構連接到致動器(在本文中也稱為后端機構)的張力元件(例如，纜線)。該致動器使纜線移動以操作腕機構。對于機器人系統或遠程操作系統，后端機構是由馬達驅動的，并且能夠可操作地聯接到處理系統，以為臨床用戶(例如，外科醫生)提供用戶接口來控制器械。

患者受益于為提高MIS方法和工具的有效性而做的不斷努力。例如，減小軸和腕機構的尺寸和/或操作收起空間可以允許更小的進入切口并減少對外科手術部位空間的需求，從而減少外科手術的負面影響，例如疼痛、疤痕和不希望的愈合時間。但是，為微創手術生產實現臨床期望功能的小型醫療器械可能具有挑戰性。具體來說，簡單地通過“按比例縮小”部件來減小已知腕機構的尺寸不會產生有效的解決方案，因為所需的部件和材料特性不會按比例縮小。例如，腕機構的有效率的實施可能會很復雜，因為必須小心地將纜線行進穿過腕機構，以在腕機構的整個運動范圍內保持纜線張力，并最大限度地減少一個旋轉軸線與另一個旋轉軸線的相互作用(或聯接效應)。此外，通常需要滑輪和/或波狀表面來減少纜線摩擦，這延長了器械壽命并允許操作而不會向纜線或腕機構中的其他結構施加過大的力。可能由較小的結構(包括纜線和腕機構的其他部件)造成的增加的局部力會導致纜線在儲存和使用期間出現不希望的加長(例如，“拉伸”或“蠕變”)、纜線壽命縮短等等。

此外，腕機構通常為末端執行器的運動提供特定的自由度。例如，對于鉗子或其他抓取工具，腕部可能能夠改變末端執行器的俯仰、偏轉和夾持。更多的自由度可以通過腕部實現，但將需要腕部和軸中的額外致動構件，這會爭奪考慮到MIS應用所需的尺寸限制而存在的有限空間。其他自由度(例如，滾動或通過移動主管而進行的插入/拔出)也爭奪設備的軸處或軸中的空間。