專利名稱：用于遠程操縱器械和工具的能傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接機構和鏈節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鏈節(jié)(link)系統(tǒng)及其應用，該應用包括器械和工具的遠程引導和操縱。
背景技術：
在許多行業(yè)和應用場合尤其是希望引導器械或工具進入不易于用手進行手動引導或者否則就會帶來危險的空間的情況下，容易地遠程轉(zhuǎn)向、引導和/或操縱器械和工具的能力是大家所關心的。這些可包括其中應用工具或器械的目標位置難以接近的情況例如特定的外科手術、機械的制造或維修、甚至其中手動地訪問目標位置受限的商業(yè)和家庭使用。其它情況可包括例如其中工作環(huán)境對于使用者是危險的例如暴露在危險化學物質(zhì)下的工作空間的工業(yè)應用。其它情況還可包括其中使用者處于危險之中例如將工具或器械部署在危險或敵方位置的法律實施或軍事應用。
使用外科手術作為說明性示例，例如內(nèi)窺鏡和腹腔鏡檢查的手術通常從身體外部的位置使用在目標器官或組織內(nèi)或朝該目標器官或組織轉(zhuǎn)向的器械。內(nèi)窺鏡檢查手術的示例包括乙狀結腸鏡檢查、結腸鏡檢查、食管胃十二指腸鏡檢查和支氣管鏡檢查。內(nèi)窺鏡的插入管通常通過推動而前進并通過向后拉而縮回。管的尖端可通過扭轉(zhuǎn)和大致向上/向下以及向左/向右的運動而被引導。此有限的運動范圍常常會使得難以轉(zhuǎn)過銳角(例如在直腸乙狀部結腸內(nèi))，從而導致患者不舒適并且增加損傷周圍組織的危險。腹腔鏡檢查包括根據(jù)解剖標志放置套管針孔口?？卓诘臄?shù)量通常隨預期的手術、獲得令人滿意的組織活動所要求的器械數(shù)量、以及操作區(qū)域的暴露而變化。盡管腹腔鏡外科存在許多優(yōu)點，例如較少的術后疼痛、較早的活動、以及減小粘連形成，但是常常難以通過腹腔鏡孔口實現(xiàn)器官的最優(yōu)縮回以及傳統(tǒng)器械的可操縱性。在一些情況中，這些缺陷會導致外科時間增加以及部件例如人造纖維和縫合線的不精確放置?？赊D(zhuǎn)向的導液管對于診斷和治療應用也是公知的。類似于內(nèi)窺鏡，這種導液管包括可在基本有限的運動范圍內(nèi)被引導以通過患者的脈管系統(tǒng)的尖端。
已做出許多努力來設計可控性提高的內(nèi)窺鏡以及導液管。例如，Sato的US3557780、Ailinger等的US 5271381、Alotta等的US 5916146、以及Sakai的US 6270453說明了具有可通過致動一組線而被彎曲的一個或多個柔性部分的內(nèi)窺鏡器械。這些線被通過轉(zhuǎn)動小齒輪(Sato)、操縱旋鈕(Ailinger等)、可轉(zhuǎn)向的臂(Alotta等)或者通過滑輪機構(Sato)從器械的近端致動。Boury等人的US 5916147公開了一種具有四條線的可轉(zhuǎn)向?qū)б汗?，該四條線在該導液管的壁內(nèi)行進。每條線在導液管的不同部分終止。線的近端從套管針松弛地延伸出，從而醫(yī)生可拉動它們。醫(yī)生能夠通過選擇性地拉緊線來使導液管成形和使該導液管轉(zhuǎn)向。
盡管上述各個設備都可遠程轉(zhuǎn)向，但是它們的運動范圍通常有限。此外，難以通過圍繞在這種設備中的各個鏈節(jié)的中心軸線轉(zhuǎn)動該設備同時仍允許部件彼此相對地樞轉(zhuǎn)來在鏈節(jié)之間傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，這種設備如果能夠圍繞各個鏈節(jié)的中心軸線傳送轉(zhuǎn)矩同時保持部件能夠彼此相對地樞轉(zhuǎn)將是有利的。此外，這種設備的部件彼此如果能夠相對地樞轉(zhuǎn)而不是彼此相對地橫向運動(即形成平行四邊形)將是有利的。此外，這種設備如果具有能夠防止設備運動的鎖定機構將是有利的。這種設備將會在多種行業(yè)的引導、轉(zhuǎn)向和/或操縱器械和工具中具有廣泛應用。這種設備本身可具有娛樂、消遣和教育價值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可用于多種用途的遠程操縱的鉸接機構、鏈節(jié)系統(tǒng)及其部件，所述用途包括但不局限于器械例如外科或診斷器械或工具的操縱。這些外科或診斷器械或工具包括但不局限于內(nèi)窺鏡、光源、導液管、多普勒流量計、麥克風、探針、牽引器、心臟起搏器導線放置設備、解剖器、縫合器、夾具、抓持器、剪刀或切割器、切除或燒灼元件等。非外科應用中的其它器械或工具包括但不局限于抓持器、驅(qū)動器、動力工具、焊接器、磁鐵、光學透鏡和觀察器、光源、電氣工具、音頻/視頻工具、激光器、監(jiān)控器等。根據(jù)應用，可想到本發(fā)明的鉸接機構、鏈節(jié)系統(tǒng)和其它部件可容易地縮放，以適應多種器械和工具的安裝或配合。鏈節(jié)系統(tǒng)和鉸接機構可用于將這些器械或工具轉(zhuǎn)向到希望的目標位置，并還用于致動或有助于這種器械和工具的致動。
在本發(fā)明的一個方面，提供了一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)。該鏈節(jié)系統(tǒng)包括多個鏈節(jié)和至少兩個相鄰的鏈節(jié)。第一相鄰鏈節(jié)具有轉(zhuǎn)矩給予突出部，其至少一部分具有非圓形的橫向周邊。設置在該兩個相鄰鏈節(jié)之間的套管接合該轉(zhuǎn)矩給予部突出部。因此該鏈節(jié)系統(tǒng)在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞，同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動。在一些變型中，具有非圓形橫向周邊的突出部的部分沿縱向周邊是彎曲的。第一相鄰鏈節(jié)還可包括具有彎曲的橫向周邊的球部分。套管還可包括構造成接納該球部分的凹窩。轉(zhuǎn)矩給予突出部的非圓形橫向周邊可具有多個沿徑向分布的面。這些面沿該縱向周邊可以是彎曲的?？蛇x擇地，兩個鏈節(jié)具有如上所述的轉(zhuǎn)矩給予突出部和/或球部分。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的沒有套管的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)。該鏈節(jié)系統(tǒng)包括多個鏈節(jié)。第一相鄰鏈節(jié)具有轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形的橫向周邊。第二相鄰鏈節(jié)具有構造成接合第一相鄰鏈節(jié)的轉(zhuǎn)矩給予突出部的凹窩。鏈節(jié)系統(tǒng)在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞，同時允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動。在一些變型中，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的表面沿縱向周邊彎曲。在另一個變型中，第一相鄰鏈節(jié)還包括具有彎曲的橫向周邊的球部分。在另一個變型中，轉(zhuǎn)矩給予突出部的非圓形的橫向周邊包括多個沿徑向分布的、縱向彎曲的面。在另一個變型中，第二相鄰鏈節(jié)的凹窩具有多個沿徑向分布的彎曲面，該彎曲面構造成接合該第一相鄰鏈節(jié)的轉(zhuǎn)矩給予突出部。
在另一方面，提供了一種包括具有至少兩個相鄰鏈節(jié)的多個鏈節(jié)的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)。多個連接片(tab)設置在第一相鄰鏈節(jié)上。第二相鄰鏈節(jié)可操作地連接到該第一相鄰鏈節(jié)的連接片。該鏈節(jié)系統(tǒng)在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞，同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)。
在一個實施例中，連接片包括第一組連接片和第二組連接片。從第一相鄰鏈節(jié)的表面設置第一組連接片。從第二相鄰鏈節(jié)的表面設置第二組連接片。由每組中的一個連接片形成的成對連接片在一個兩自由度接頭中連接在一起。在另外的變型中，套管可設置在相鄰鏈節(jié)之間。
在另一個實施例中，第一相鄰鏈節(jié)具有多個沿徑向分散開的凹陷部。與各個鏈節(jié)相聯(lián)接的多個連接片從鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的各個鏈節(jié)的中心軸線沿徑向分散開，從而各個連接片接合該鏈節(jié)的一個沿徑向分散開的凹陷部。在一個變型中，鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)還包括設置在兩個相鄰鏈節(jié)的每一個之間的套管。
在另一個變型中，第一鏈節(jié)上的各個連接片可操作地連接到第二鏈節(jié)上沿徑向設置的凹槽，從而各個連接片的末端可在該凹槽內(nèi)移動。
在本發(fā)明的另一方面，提供了能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其中鏈節(jié)系統(tǒng)使用包括接合銷和對應表面的球-凹窩接觸面。一個這樣的系統(tǒng)包括相鄰鏈節(jié)，其中第一相鄰鏈節(jié)具有球而第二相鄰鏈節(jié)具有用于接納該球的凹窩，并且該球和凹窩包括在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)的至少一個接合銷和對應表面。另一個這樣的系統(tǒng)包括至少兩個相鄰鏈節(jié)，并且在該相鄰鏈節(jié)之間設置有套管。相鄰鏈節(jié)可包括球和/或凹窩，套管包括接合該鏈節(jié)的球或凹窩的對應的凹窩和/或球。接合的球和凹窩包括在鏈節(jié)和套管之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)的至少一個接合銷和對應表面。對應表面通常設置成使得轉(zhuǎn)矩傳遞可沿任何轉(zhuǎn)動方向(即順時針和逆時針)進行。在簡單變型中，對應表面可設置成對應狹槽的相對面，接合銷設置在該狹槽內(nèi)。在其它變型中，只要對應表面被定向為使得轉(zhuǎn)矩可從一個銷或另一個銷沿任何轉(zhuǎn)動方向(即順時針和逆時針)傳遞，則兩個分離的接合銷可接合分離的對應表面。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于遠程操縱外科或診斷工具的鉸接機構。該鉸接機構可包括允許位于遠處的工具或器械的遠程操縱的一個或多個鏈節(jié)系統(tǒng)。在一個變型中，提供了一種包括至少一對鏈節(jié)的鉸接機構，各個鏈節(jié)均保持與該對的另一個鏈節(jié)間隔開。在另一個變型中，提供了一種包括多對鏈節(jié)的鉸接機構。該鉸接機構還包括至少一組纜索，各組纜索使成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對的一個鏈節(jié)的運動會導致該對的另一個鏈節(jié)進行對應的相關運動?？蛇x擇地，該鏈節(jié)系統(tǒng)可包括多組纜索。因此，該鉸接系統(tǒng)在相鄰鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許樞轉(zhuǎn)運動。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括外科或診斷工具和位于該外科或診斷工具的近端的多個鏈節(jié)的外科設備。細長軸位于多個鏈節(jié)的近端。在一些變型中，一個或多個纜索在遠端連接到一個或多個鏈節(jié)，并且在近端被接納穿過該細長軸。一條或多條纜索的運動會導致一個或多個鏈節(jié)運動。該外科設備還包括任何上述鏈節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)應用，該軸可具有變化的硬度或柔性并且具有變化的長度。
在本發(fā)明的一個方面，工具或器械可連接到并從該鏈節(jié)系統(tǒng)和/或鉸接機構延伸出，或者該鏈節(jié)系統(tǒng)和/或鉸接機構可安裝在這種器械或工具中。在外科應用的情況下，外科或診斷工具的示例包括但不局限于內(nèi)窺鏡、光源、導液管、多普勒流量計、麥克風、探針、反應器、心臟起搏器導線放置設備、牽開器、解剖器、夾鉗、抓持器、針驅(qū)動器、剪刀或切割器、或切除或燒灼元件。對于其它應用，同樣可想到多種工具或器械，包括但不局限于抓持器、驅(qū)動器、動力工具、焊接器、磁鐵、光學透鏡和觀察器、電氣工具、音頻/視頻工具、激光器、監(jiān)控器、光源等。工具或器械的類型、連接方法和位置以及應用和使用包括但不局限于未決和共有的美國申請No.10/444769、10/948911和10/928479內(nèi)所述的那些，這些申請中每個的全文都引用在此作為參考。
圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有近端和遠端鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的外科縫合器的透視圖； 圖1B示出圖1A的實施例的第二透視圖； 圖1C示出圖1A的實施例的俯視圖； 圖2A是與圖1A內(nèi)所示實施例的遠端鏈節(jié)系統(tǒng)類似的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖2B示出圖2A的鏈節(jié)系統(tǒng)沿由線L-L標出的平面剖開的剖視圖； 圖2C示出圖2A內(nèi)所示的鏈節(jié)系統(tǒng)從圖2A中示出的視圖繞軸線X1和X2轉(zhuǎn)動90°的另一側(cè)視圖； 圖2D是圖2C的鏈節(jié)系統(tǒng)沿由線K-K標出的平面剖開的剖視圖； 圖2E示出圖2A的鏈節(jié)系統(tǒng)的單個鏈節(jié)的透視圖； 圖3A示出與圖1A所示實施例的遠端鏈節(jié)系統(tǒng)類似的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖3B示出圖3A的鏈節(jié)系統(tǒng)從圖3A內(nèi)所示的視圖繞軸線X5轉(zhuǎn)動90°的不同側(cè)視圖； 圖3C示出圖3A內(nèi)所示的設備沿由線M-M標出的平面的剖視圖； 圖3D示出圖3C內(nèi)所示的設備沿由線AB-AB標出的平面的剖視圖； 圖4A示出處于彎曲構型的圖2A的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖4B示出圖4A內(nèi)所示的設備沿由線Y-Y標出的平面的剖視圖； 圖4C示出圖4B內(nèi)所示的設備沿由線AD-AD標出的平面的剖視圖； 圖4D示出圖4B內(nèi)所示的設備沿由線AE-AE標出的平面的剖視圖； 圖5A示出圖2A的鏈節(jié)系統(tǒng)的單個鏈節(jié)的端視圖； 圖5B示出圖5A內(nèi)所示的鏈節(jié)沿由線N-N標出的平面的剖視圖； 圖5C示出圖5A內(nèi)所示的鏈節(jié)沿由線O-O標出的平面的剖視圖； 圖6A示出具有八邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部的根據(jù)本發(fā)明另一實施例的單個鏈節(jié)的端視圖； 圖6B示出圖6A內(nèi)所示的鏈節(jié)沿由線R-R標出的平面的剖視圖； 圖6C示出圖6A內(nèi)所示的鏈節(jié)沿由線S-S標出的平面的剖視圖； 圖7A示出圖2A內(nèi)所示的連接系統(tǒng)的單個套管的透視圖； 圖7B示出圖7A內(nèi)所示的套管的端視圖； 圖7C示出圖7B內(nèi)所示的套管沿由線T-T標出的平面的剖視圖； 圖7D示出圖7B內(nèi)所示的套管沿由線U-U標出的平面的剖視圖； 圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的處于直線構型的六角鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖8B示出從圖8A內(nèi)所示的視圖圍繞軸線X7和X8轉(zhuǎn)動90°的圖8A內(nèi)所示的六角鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的另一個側(cè)視圖； 圖8C示出圖8B內(nèi)所示的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)沿由線P-P標出的平面的剖視圖； 圖8D示出處于彎曲構型的圖8B的六角鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖8E示出圖8D內(nèi)所示的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)沿由線J-J標出的平面的剖視圖； 圖8F示出圖8C內(nèi)所示的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)沿由圓圈H標出的平面的剖視圖； 圖9A和9B示出圖8A的六角鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的單個鏈節(jié)的透視圖； 圖10A示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的處于直線構型的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖10B示出圖10A內(nèi)所示的鏈節(jié)系統(tǒng)從圖10A內(nèi)所示的視圖圍繞軸線X10轉(zhuǎn)動90°的另一個側(cè)視圖； 圖10C示出圖10A內(nèi)所示的鏈節(jié)系統(tǒng)從圖10A內(nèi)所示的視圖圍繞軸線X10轉(zhuǎn)動180°的另一個側(cè)視圖； 圖10D示出處于彎曲構型的圖10A的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖10E示出圖10D的彎曲鏈節(jié)系統(tǒng)的另一側(cè)視圖； 圖10F示出圖10D的彎曲鏈節(jié)系統(tǒng)的又一側(cè)視圖； 圖11A示出圖10A內(nèi)所示的相鄰鏈節(jié)的連接連接片之間的球-凹窩接頭的側(cè)視圖； 圖11B示出圖11A內(nèi)所示的球-凹窩接頭的剖視圖； 圖12示出鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)系統(tǒng)中形成的平行四邊形； 圖13A示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的鏈節(jié)系統(tǒng)的透視圖； 圖13B示出圖13A的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖13C示出圖13A的鏈節(jié)系統(tǒng)的兩組連接片的俯視圖； 圖13D示出圖13A的鏈節(jié)系統(tǒng)的兩組連接片的側(cè)視圖； 圖13E示出用于圖13A的鏈節(jié)系統(tǒng)的套管的透視圖； 圖14A示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的鏈節(jié)系統(tǒng)的透視圖； 圖14B示出圖14A內(nèi)所示的鏈節(jié)系統(tǒng)的俯視圖； 圖14C示出圖14B內(nèi)所示的鏈節(jié)系統(tǒng)沿由線Q-Q標出的平面的剖視圖； 圖15A示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的處于直線構型的鏈節(jié)系統(tǒng)的透視圖； 圖15B示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的處于直線構型的圖15A的鏈節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖15C示出處于彎曲構型的圖15A的鏈節(jié)系統(tǒng)的透視圖； 圖15D示出處于彎曲構型的圖15A的鏈節(jié)系統(tǒng)的透視圖； 圖16A示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的鏈節(jié)的透視圖； 圖16B示出圖16A的鏈節(jié)的側(cè)視圖； 圖16C示出圖16A的鏈節(jié)的另一個透視圖； 圖17A、17B和17C分別示出由圖16A的鏈節(jié)形成的處于未彎曲構型的鏈節(jié)組件的透視圖、側(cè)視圖和剖視圖； 圖18A、18B和18C分別示出由圖16A的鏈節(jié)形成的處于彎曲構型的鏈節(jié)組件的透視圖、側(cè)視圖和剖視圖； 圖19A、19B和19C分別示出由圖16A的鏈節(jié)形成的處于另一彎曲構型的鏈節(jié)組件的透視圖、側(cè)視圖和剖視圖； 圖20A和20B示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的透視圖； 圖21A和21B示出構造成接合圖20A的鏈節(jié)的套管的透視圖； 圖22A、22B和22C分別示出由圖20A和21A的鏈節(jié)和套管形成的處于未彎曲構型的鏈節(jié)組件的透視圖、側(cè)視圖和剖視圖； 圖23A和23B分別示出處于彎曲構型的圖22A的鏈節(jié)組件的側(cè)視圖和剖視圖； 圖24A和24B分別示出處于另一彎曲構型的圖22A的鏈節(jié)組件的側(cè)視圖和剖視圖。
具體實施例方式 如下文詳細說明的一樣，提供了可形成或安裝在或以其它方式構成各種設備的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)和機構。該鏈節(jié)系統(tǒng)可通過單個鏈節(jié)的組合而形成。根據(jù)本發(fā)明的鉸接機構通常包括至少一對鏈節(jié)和連接至少一對分離的鏈節(jié)的至少一組纜索?？蛇x擇地，鉸接機構可包括多對鏈節(jié)和/或連接至少一對分離的鏈節(jié)的多組纜索。文中使用的術語“鏈節(jié)”是指能夠相對于鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的另一分離部分運動的該機構或系統(tǒng)的一分離部分。在一些實施例中，鏈節(jié)可對應于在機構的相對端的另一分離部分或限定區(qū)域。鏈節(jié)通常具有至少一個柱狀部分。鏈節(jié)通常沿鉸接機構的各個鏈節(jié)的中心軸線對齊。在一些實施例中，鏈節(jié)系統(tǒng)將包括多個鏈節(jié)。在一些其它實施例中，至少兩個相鄰的鏈節(jié)可被套管分隔開。
鏈節(jié)系統(tǒng)可形成或安裝在多種鉸接機構中。在各種實施例中，根據(jù)本發(fā)明的鉸接機構通常包括至少一對鏈節(jié)和至少一組纜索。在其它實施例中，提供了包括多對鏈節(jié)和/或多組纜索的鉸接機構。在另外的實施例中，鉸接機構包括作為成對的分離部件的多個鏈節(jié)或節(jié)段。鏈節(jié)形成近端和遠端，并且每對的一個鏈節(jié)位于近端的鏈節(jié)系統(tǒng)內(nèi)而該鏈節(jié)對的另一個鏈節(jié)位于遠端的鏈節(jié)系統(tǒng)內(nèi)。
在這樣的鉸接機構中，各個纜索組使鉸接機構內(nèi)的成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對中一個鏈節(jié)的運動會導致該對另一個鏈節(jié)進行對應的運動。如文中使用的，術語“活動鏈節(jié)”或“活動鏈節(jié)對”是指通過纜索組直接相互連接的鏈節(jié)。術語“間隔鏈節(jié)”或“間隔鏈節(jié)對”是指沒有通過纜索組直接連接的鏈節(jié)。然而，間隔鏈節(jié)設置在活動鏈節(jié)之間并為連接活動鏈節(jié)的纜索組提供通路。如下文詳細說明的一樣，能夠操縱活動鏈節(jié)對使得所述機構可容易地形成復雜的三維構型和幾何形狀。對于依賴穿過不連接的鏈節(jié)的纜索組或線的傳統(tǒng)鉸接設備，難以獲得這樣的復雜幾何形狀，因為這種設備通常設計成使得轉(zhuǎn)向纜索或線穿過各個鏈節(jié)并在最遠處的鏈節(jié)處終止。因此，所有節(jié)段通常以彎曲或弓形方式共同響應于線或纜索組的運動而一起彎曲。
本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構例如可安裝在用于將外科或診斷器械工具引導和轉(zhuǎn)向到患者身體區(qū)域內(nèi)的目標位置的設備。該設備可在其自然的、直線構型下，或者從患者外部的位置在其近端進行各種操作之后被引入。在各種實施例中，鏈節(jié)系統(tǒng)形成鉸接機構的一部分。此外，所述機構的近端的運動導致遠端運動。此外，根據(jù)近端相對于遠端的轉(zhuǎn)動度數(shù)，產(chǎn)生的遠端的定向運動可被反向、鏡像對稱或以其它方式運動。另外，為了控制遠端的轉(zhuǎn)向和操縱，近端提供了可方便和容易地使用的使用者接口(interface)。此使用者接口允許例如使用者容易地觀看例如基于位于患者外部的近端使用者接口的受控形狀的位于患者體內(nèi)的機構的遠端的形狀和定向運動?？蛇x擇地，遠端鏈節(jié)的控制或致動可通過更傳統(tǒng)的操縱鏈節(jié)致動纜索的方法例如通過使用旋鈕和滑輪系統(tǒng)等來實現(xiàn)。
除了形成復雜構型之外，本發(fā)明還允許通過限制被操縱的活動鏈節(jié)并允許這樣的鏈節(jié)抵抗由于橫向施加的力導致的運動來增加機構的剛性。如果在操縱鏈節(jié)以實現(xiàn)希望的形狀并將一對的一個鏈節(jié)固定為該希望的形狀時，該對的另一個鏈節(jié)可抵抗負荷同時保持它的希望的、無負荷形狀，則給定鏈節(jié)對被認為完全受限制。對于可在三自由度內(nèi)自由運動的鏈節(jié)，需要最少三條纜索來完全限制鏈節(jié)。傳統(tǒng)鉸接設備并不總是這樣的情況。間隔鏈節(jié)將不會這樣受限，并且在許多希望被致動機構的一部分較不剛性的情況中，包括這種不受限制的鏈節(jié)有利的。
文中使用的術語“器械”和“工具”可互換并且是指通常被使用者操縱以實現(xiàn)特定目的的設備。僅為了說明，本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)和鉸接機構將在上下文中說明成用于身體的遠程訪問區(qū)域內(nèi)的外科或診斷工具和器械的遠程引導、操縱和/或致動。如前文所述，除了外科或診斷應用之外還可設想鏈節(jié)系統(tǒng)和鉸接機構的其它應用。通常，任何這種應用包括希望將器械或工具引導到其中不易于用手進行手動引導或者否則就會帶來危險的工作空間內(nèi)的情況。這些包括但不局限于工業(yè)使用，例如用于將工具、探針、傳感器等引導到受限空間內(nèi)，或者用于遠程精確地操縱工具，用于機器的組裝或維修。不管是處于直線或彎曲構型，這些設備還可用于使例如螺釘轉(zhuǎn)動。這些還包括其中工具或器械的應用的目標位置難以到達的商業(yè)和家用情況。其它情況可包括例如其中工作環(huán)境對于使用者是危險的例如暴露在危險化學物質(zhì)下的工作空間的工業(yè)應用。另外的情況還可包括其中使用者處于危險之中例如將工具或器械部署在危險或敵方位置的法律實施或軍事應用。另外的使用還包括其中希望對復雜的幾何結構進行簡單的遠程操縱的應用。這些包括消遣、教育或娛樂中的應用，例如用于遠程操縱例如木偶、玩偶、塑像等的玩具或游戲。
參照圖1A-1C，示出了具有根據(jù)本發(fā)明的鉸接機構和鏈節(jié)系統(tǒng)的本發(fā)明的一個實施例。如圖1A所示，外科縫合器100包括具有通過細長軸112隔開的近端鏈節(jié)組104和對應的遠端鏈節(jié)組106的鉸接機構102，該細長軸保持該近端和遠端鏈節(jié)組處于隔離開的關系，并且還提供用于使縫合器前進的工作軸。具有夾鉗108、109的縫合器工具107連接到遠端鏈節(jié)組106的遠端，并可操作地連接到縫合器手柄110，該手柄連接到近端鏈節(jié)組104的近端。
這樣構造的外科縫合器100適合于腹腔鏡檢查應用。外科縫合器100可用本領域內(nèi)已知的任何外科縫合器代替，其包括但不局限于例如美國專利No.6250532，6644532B2，5704534和5632432內(nèi)公開的縫合器，這些專利的全文引用此作作為參考。盡管此實施例包含縫合器，但是可容易地理解，各種外科工具和器械能夠可操作地連接到遠端，這些外科工具和器械包括但不局限于內(nèi)窺鏡、光源、導液管、多普勒流量計、麥克風、探針、心臟起搏器導線放置設備、牽開器、解剖器、夾鉗、抓持器、針驅(qū)動器、剪刀或切割器、或者切除或燒灼元件、以及前文提到的用于非外科應用的其它工具或器械。
近端和遠端鏈節(jié)組104和106包括對應的鏈節(jié)對，即近端鏈節(jié)組104中的各個鏈節(jié)與遠端鏈節(jié)組106中的單個鏈節(jié)配對以形成一系列分離的鏈節(jié)對。遠端鏈節(jié)組106包括鏈節(jié)122a、124a和126a，而近端鏈節(jié)組104包括鏈節(jié)122b、124b和126b。鏈節(jié)122a和122b，124a和124b，以及126a和126b是分離的鏈節(jié)對。近端鏈節(jié)(122b，124b和126b)通過纜索組134、135連接到遠端鏈節(jié)(122a，124a和126b)，從而近端鏈節(jié)組104內(nèi)的近端鏈節(jié)的運動會導致遠端鏈節(jié)組106內(nèi)的遠端鏈節(jié)進行對應的相關運動。具體地，鏈節(jié)122a和122b通過纜索134連接，鏈節(jié)124a和124b通過纜索135連接，以及鏈節(jié)126a和126b與軸112成一體。鏈節(jié)122a和122b以及鏈節(jié)124a和124b形成活動鏈節(jié)對?？蛇x擇地，鏈節(jié)122a和122b分別與縫合器工具107和縫合器手柄110成一體。
縫合器手柄110相對于細長軸112和縫合器工具107彎曲。鏈節(jié)組104彎曲，導致在縫合器手柄110和細長軸112之間形成彎曲。鏈節(jié)組104的彎曲導致鏈節(jié)組106對應地彎曲?？p合器工具107可以向上、向下、左右彎曲，或者即使當鏈節(jié)122a的中心軸線沒有與細長軸112的中心軸線成一直線，仍相對于鏈節(jié)122a的中心軸線轉(zhuǎn)動。縫合器手柄用于鉸接縫合器工具107。縫合器工具107相對于細長軸112的運動可同時實現(xiàn)，從而允許縫合器工具107在多個自由度內(nèi)平滑鉸接以及動態(tài)轉(zhuǎn)動。
總的來說，使用一組或多組纜索來連接根據(jù)本發(fā)明的變型實施例的鉸接機構的活動連接件組。如前文提到的，在鉸接機構的一端的各個活動鏈節(jié)通過形成纜索組的兩條或多條纜索而連接到另一端的與其對應的鏈節(jié)。一個活動鏈節(jié)對的運動由與其對應的纜索組控制并且與任何其它活動鏈節(jié)組獨立?？商砑恿硗獾逆湽?jié)和纜索組以控制另外的鏈節(jié)對。外科縫合器100可包括纜索鎖定機構101。例如美國專利申請No.10/928479內(nèi)更詳細地說明了纜索鎖定機構101以及其變型。
在本發(fā)明的各種變型中，鏈節(jié)組或鏈節(jié)系統(tǒng)設計成在相鄰的鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞，同時允許鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。當纜索沿鏈節(jié)的一側(cè)施加致動力時，相鄰鏈節(jié)彼此相對地樞轉(zhuǎn)。一個或多個鏈節(jié)的樞轉(zhuǎn)運動導致鏈節(jié)組彎曲。通過可操作地連接相鄰鏈節(jié)以便一個鏈節(jié)圍繞其中心軸線的轉(zhuǎn)動會將轉(zhuǎn)矩傳遞給下一個鏈節(jié)，來實現(xiàn)鏈節(jié)之間的轉(zhuǎn)矩傳遞。
根據(jù)各種變型，相鄰鏈節(jié)構造成具有轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部被相鄰鏈節(jié)或套管的凹窩接合。轉(zhuǎn)矩給予突出部繞該轉(zhuǎn)矩給予突出部的垂直于鏈節(jié)的中心軸線的橫截面通常具有非圓形周邊(下文被稱為“橫向周邊”)。這種突出部被稱為具有“非圓形橫向周邊”。該非圓形橫向周邊允許一個相鄰的鏈節(jié)圍繞其中心軸線轉(zhuǎn)動，并從轉(zhuǎn)矩給予突出部向該凹窩并繼而向相鄰鏈節(jié)提供轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的傳遞允許第二相鄰鏈節(jié)圍繞其中心軸線發(fā)生相應的轉(zhuǎn)動，同時允許鏈節(jié)之間進行樞轉(zhuǎn)運動。
轉(zhuǎn)矩給予突出部圍繞該轉(zhuǎn)矩給予突出部的與鏈節(jié)的中心軸線相交或與其對齊的橫截面可具有圓形周邊(在文中被稱為“縱向周邊”)。這種突出部被稱為具有“圓形縱向周邊”。圓形縱向周邊允許一個相鄰鏈節(jié)在套管或相鄰鏈節(jié)的被接合凹窩內(nèi)樞轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)運動導致鏈節(jié)系統(tǒng)內(nèi)進行相應的彎曲，同時仍允許在鏈節(jié)之間傳遞轉(zhuǎn)矩。一般地說，轉(zhuǎn)矩給予突出部可具有彎曲的縱向周邊。術語“彎曲的縱向周邊”包括圓形縱向周邊以及其它彎曲的縱向表面。
另外，根據(jù)各種實施例，相鄰鏈節(jié)構造成具有球部分，該球部分與力矩給予突出部一起也被相鄰鏈節(jié)或套管的凹窩接合。球部分可構造成具有圓形橫向周邊和圓形縱向周邊。圓形縱向周邊和圓形橫向周邊允許鏈節(jié)在相鄰套管或鏈節(jié)的凹窩內(nèi)自由樞轉(zhuǎn)。一般地說，球部分可具有彎曲的縱向周邊和/或彎曲的橫向周邊。術語“彎曲的橫向周邊”包括圓形橫向周邊以及其它彎曲的橫向表面。
圖2A-2D更詳細地示出這種鏈節(jié)系統(tǒng)的代表性實施例。相鄰鏈節(jié)122和124被套管126分隔開。對于圖2A，鏈節(jié)系統(tǒng)處于未彎曲構型，其中鏈節(jié)122、124和套管126的中心軸線X1、X2和X3重疊。鏈節(jié)122包括轉(zhuǎn)矩給予突出部128和球部分130。同樣，鏈節(jié)124包括轉(zhuǎn)矩給予突出部132和球部分134。套管126使鏈節(jié)122的轉(zhuǎn)矩給予突出部128接合在凹窩136內(nèi)并使鏈節(jié)124的轉(zhuǎn)矩給予突出部132接合在凹窩138內(nèi)。球部分130接合套管126的球形凹槽166，而球部分134接合球形凹槽168。球部分130和134與球形凹槽166和168的接合允許推力負荷從鏈節(jié)122引導到鏈節(jié)124，反之亦然。
鏈節(jié)122、124還包括允許纜索組(未示出)通過或錨定的纜索通道140、142。纜索通道140、142偏離鏈節(jié)122、124的軸線X1和X2，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，鏈節(jié)122、124的轉(zhuǎn)矩給予突出部128、132在套管126的凹窩136、138內(nèi)樞轉(zhuǎn)，并且球部分130、134在球形凹槽166、168內(nèi)樞轉(zhuǎn)，導致鏈節(jié)系統(tǒng)104作為一個整體彎曲。各個鏈節(jié)122、124還分別包括與其鏈節(jié)的中心軸線對齊的中心通道144、146。當組裝時，這些通道形成中心內(nèi)腔，致動纜索(未示出)通過該中心內(nèi)腔以便控制和/或致動縫合器(圖1，107)。中心通道通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。這允許鏈節(jié)和套管彼此相對地樞轉(zhuǎn)而不會影響用于鏈節(jié)系統(tǒng)200端部工具的致動纜索通過中心通道144、146。盡管提供中心通道由于上述原因而是有利的，但是應理解，鏈節(jié)和套管還可設置成沒有這種通道，并且還可通過沿鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的周邊傳送致動纜索和其它類似元件來實現(xiàn)與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構相聯(lián)接的工具或器械的控制。
參照單獨的鏈節(jié)和套管更清楚地說明了圖2A-2D內(nèi)所示的鏈節(jié)組的轉(zhuǎn)矩給予和樞轉(zhuǎn)能力。圖2E和圖5A-5C示出鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)實施例的鏈節(jié)122。圖7A-7D示出鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)實施例的套管126。
參照圖2E，鏈節(jié)122具有轉(zhuǎn)矩給予突出部128，該轉(zhuǎn)矩給予突出部具有六個切向分布的面148，這使得轉(zhuǎn)矩給予突出部128具有六邊形的橫向周邊。轉(zhuǎn)矩給予突出部128沿縱向周邊是圓形的。鏈節(jié)122還包括球部分130。球部分130沿縱向周邊和橫向周邊是圓形的。參照圖5A-5C，六邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部128和球部分130與鏈節(jié)122相對端上的轉(zhuǎn)矩給予突出部162和球部分164鏡像對稱。轉(zhuǎn)矩給予突出部162沿縱向周邊為圓形。類似于球部分130，球部分164具有圓形橫向周邊和圓形縱向周邊。轉(zhuǎn)矩給予突出部128與球部分130分離使得不同部分可沿不同方向傳遞力的不同分量。轉(zhuǎn)矩給予部分128傳遞轉(zhuǎn)矩但是沒有沿軸線X1的方向傳遞軸向負荷。相反，球部分130沿軸線X1的方向傳遞軸向負荷但是沒有圍繞軸線X1傳遞轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩給予突出部128的轉(zhuǎn)矩給予能力與球部分130的軸向負荷給予能力分開。由于轉(zhuǎn)矩給予功能和軸向負荷給予功能分散開在鏈節(jié)122的不同部分上，所以鏈節(jié)更精確地圍繞軸線X1傳遞轉(zhuǎn)矩并且沿傳遞軸線X1軸向負荷。
各個轉(zhuǎn)矩給予突出部和球部分構造成與套管的凹窩接合。圖7A-7D內(nèi)更詳細地示出了一種這樣的套管。套管126具有兩個凹窩136、138，各個凹窩分別以球形凹槽166、168結束。各個凹窩136、138包括六個凹面176以形成六邊形結構。各個六邊形凹窩136、138構造成接合六邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部128和162。球形凹槽166和168構造成分別接納球部分130和164。
圖2C和2D分別示出轉(zhuǎn)動90°的圖2A和2B的鏈節(jié)系統(tǒng)。參照圖2B，視圖示出從轉(zhuǎn)矩給予突出部128、132到球部分130、134的突然改變。但是，在圖2D提供的透視圖中，轉(zhuǎn)矩給予突出部128、132到球部分130、134的過渡是平滑的。從此透視圖中可見，鏈節(jié)122在突出部128、132和球部分130、134之間沒有頂點。
轉(zhuǎn)矩給予突出部和套管在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。轉(zhuǎn)矩給予突出部128上的各個面148(圖5A)緊靠凹窩136內(nèi)的面176(圖7A-7D)，以便阻止鏈節(jié)122和套管126之間相對轉(zhuǎn)動運動。當鏈節(jié)122轉(zhuǎn)動時，突出部128的各個面148接合凹窩136的與其對應的面176，以向凹窩傳送轉(zhuǎn)動力即轉(zhuǎn)矩。還參照圖2A-2D，此轉(zhuǎn)矩通過鏈節(jié)122的轉(zhuǎn)矩給予突出部128傳送到套管126的接合凹窩136，并使套管126圍繞軸線X3進行相應的轉(zhuǎn)動。同樣，鏈節(jié)124的轉(zhuǎn)矩給予突出部132的各個面緊靠套管126的凹窩138內(nèi)的面。當套管126圍繞軸線X3轉(zhuǎn)動時，凹窩138的各個面接合轉(zhuǎn)矩給予突出部132的與其對應的面。轉(zhuǎn)動力(即轉(zhuǎn)矩)從套管126的凹窩138傳送到鏈節(jié)124的轉(zhuǎn)矩給予突出部132，從而導致鏈節(jié)124進行對應的轉(zhuǎn)動運動。因此，鏈節(jié)122圍繞軸線X1的轉(zhuǎn)動導致套管126相應地圍繞軸線X3轉(zhuǎn)動，這繼而導致鏈節(jié)126圍繞軸線X2轉(zhuǎn)動。
盡管此實施例的鏈節(jié)系統(tǒng)如上所述地提供轉(zhuǎn)矩傳送，但是同時其自由地允許鏈節(jié)122、124之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。特別的，鏈節(jié)122和124可彼此相對地樞轉(zhuǎn)以導致鏈節(jié)組彎曲。該樞轉(zhuǎn)運動參照圖4A-4D更清楚地示出。各個轉(zhuǎn)矩給予突出部128、132沿其縱向周邊是圓的。同樣，各個球部分130、134沿其縱向周邊和橫向周邊都是圓的。各個球部分130、134的圓形縱向周邊允許各個球部分130、134在其對應的球形凹槽166、168內(nèi)運動。各個球部分130、134的圓形縱向周邊在相鄰鏈節(jié)之間形成樞轉(zhuǎn)點。對于圖4B，樞轉(zhuǎn)點P1和P2沿各個鏈節(jié)122、124的中心軸線定位。更具體地，P1和P2分別位于球部分130和134的圓形縱向周邊的中心。轉(zhuǎn)矩給予突出部128、132的圓形縱向周邊允許各個鏈節(jié)122、124在套管126內(nèi)分別圍繞P1和P2樞轉(zhuǎn)。即，轉(zhuǎn)矩給予突出部在樞轉(zhuǎn)運動時沒有與套管接合或干涉，從而鏈節(jié)可圍繞球部分130和134自由樞轉(zhuǎn)。各個鏈節(jié)122、124相對于套管126的樞轉(zhuǎn)運動導致鏈節(jié)系統(tǒng)彎曲。鏈節(jié)系統(tǒng)允許在鏈節(jié)122和124之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動，同時在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。
樞轉(zhuǎn)鏈節(jié)系統(tǒng)在處于彎曲構型時保持了傳送轉(zhuǎn)矩的能力。還參照圖4C和4D，鏈節(jié)122和124分別在套管126的凹窩136、138內(nèi)樞轉(zhuǎn)，導致鏈節(jié)系統(tǒng)彎曲。在此彎曲構型中，突出部128保持被六邊形凹窩136接合。鏈節(jié)122圍繞軸線X1的轉(zhuǎn)動將轉(zhuǎn)矩從鏈節(jié)122傳送到套管126。類似地，六邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部134保持被六邊形凹窩138接合。套管126圍繞軸線X3的轉(zhuǎn)動將轉(zhuǎn)矩從套管126傳送到鏈節(jié)124，并且鏈節(jié)124圍繞軸線X2轉(zhuǎn)動。在彎曲鏈節(jié)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩在鏈節(jié)之間傳遞，而同時允許在鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。
在本實施例中，樞轉(zhuǎn)運動的程度被圖4B內(nèi)更清楚示出的轉(zhuǎn)矩給予突出部限制。如上所述，轉(zhuǎn)矩給予突出部128、132和球部分130、134在被套管126的凹窩136、138接合時在套管126內(nèi)相對于點P1和P2樞轉(zhuǎn)。各個轉(zhuǎn)矩給予突出部分別在各個凹窩136、138的球形凹槽166、168內(nèi)樞轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩給予突出部128的相鄰面之間的頂點170被防止延伸到凹窩136的球形凹槽166內(nèi)。類似地，轉(zhuǎn)矩給予突出部132的相鄰面之間的頂點172被防止延伸到凹窩138的球形凹槽168內(nèi)。
在其它實施例中，其它特征可具有限制轉(zhuǎn)矩給予突出部延伸到球形區(qū)域并阻止樞轉(zhuǎn)運動的能力。例如，套管126的套管邊緣180可接觸鏈節(jié)122的錐形凹陷部182。當套管邊緣180接觸錐形凹陷部182時，鏈節(jié)122不能圍繞樞轉(zhuǎn)點P1進一步樞轉(zhuǎn)。
盡管文中所述的鏈節(jié)系統(tǒng)的一些實施例包括鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)構型，但是鏈節(jié)系統(tǒng)的沒有套管的其它實施例也能夠傳遞轉(zhuǎn)矩同時允許在鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。圖14A-14C示出代表性鏈節(jié)系統(tǒng)的另一個實施例。鏈節(jié)系統(tǒng)700包括相鄰鏈節(jié)722和724。鏈節(jié)724包括轉(zhuǎn)矩給予突出部732和球部分734。鏈節(jié)722的凹窩726接合鏈節(jié)724的轉(zhuǎn)矩給予突出部732。鏈節(jié)722、724還包括允許纜索組(未示出)通過或錨定的纜索通道740、742。纜索通道740、742偏離鏈節(jié)722、724的軸線X13和X14，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，鏈節(jié)724的轉(zhuǎn)矩給予突出部732和球部分734可在鏈節(jié)722的凹窩726內(nèi)樞轉(zhuǎn)，鏈節(jié)722、724圍繞樞轉(zhuǎn)點P6彼此相對地樞轉(zhuǎn)并使鏈節(jié)系統(tǒng)700作為一個整體彎曲。鏈節(jié)系統(tǒng)700沒有包括設置在鏈節(jié)722和724之間的套管。
各個鏈節(jié)722、724還具有中心通道744、746。當鏈節(jié)系統(tǒng)700組裝時，這些通道形成致動纜索(未示出)從中通過的中心內(nèi)腔。當組裝時，這些通道形成中心內(nèi)腔，致動纜索(未示出)通過該中心內(nèi)腔以便控制和/或致動縫合器(圖1，107)。中心通道通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。這允許鏈節(jié)和套管彼此相對地樞轉(zhuǎn)而不會影響致動纜索通過。盡管提供中心通道由于上述原因而是有利的，但是應理解，鏈節(jié)和套管還可設置成沒有這種通道，并且還可通過沿鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的周邊傳送致動纜索和其它類似元件來實現(xiàn)與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構相聯(lián)接的工具或器械的控制。
轉(zhuǎn)矩給予突出部和套管在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。參照圖14C，轉(zhuǎn)矩給予突出部732的各個面緊靠凹窩726內(nèi)的面，以便阻止鏈節(jié)722和鏈節(jié)724之間的相對轉(zhuǎn)動運動。當鏈節(jié)722圍繞軸線X13轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩給予突出部732向凹窩726傳遞轉(zhuǎn)動力即轉(zhuǎn)矩，導致鏈節(jié)724相應地圍繞軸線X14轉(zhuǎn)動。
盡管此實施例的鏈節(jié)系統(tǒng)如上所述地提供轉(zhuǎn)矩傳送，但是同時其自由地允許鏈節(jié)722、724之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。特別的，鏈節(jié)722和724可彼此相對地樞轉(zhuǎn)以導致鏈節(jié)組彎曲。轉(zhuǎn)矩給予突出部732沿其縱向周邊是圓的。球部分734沿其縱向周邊和橫向周邊都是圓的。球部分734的圓形縱向周邊允許球部分734在凹窩726的與其對應的球形凹槽766內(nèi)運動。轉(zhuǎn)矩給予突出部732的圓形縱向周邊在相鄰鏈節(jié)722、724之間形成樞轉(zhuǎn)點P6。鏈節(jié)722和724彼此相對的樞轉(zhuǎn)運動導致鏈節(jié)系統(tǒng)700彎曲。鏈節(jié)系統(tǒng)700允許在鏈節(jié)722和724之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動，同時在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。
提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動的能力還可在其它鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)構型內(nèi)實現(xiàn)。另一個可選擇鏈節(jié)系統(tǒng)在圖3A-3D內(nèi)示出。
相鄰鏈節(jié)222和224被套管226分隔開。鏈節(jié)222包括轉(zhuǎn)矩給予突出部228和球部分230。同樣，鏈節(jié)224包括轉(zhuǎn)矩給予突出部232和球部分234。套管226使鏈節(jié)222的轉(zhuǎn)矩給予突出部228接合在凹窩236內(nèi)并使鏈節(jié)224的轉(zhuǎn)矩給予突出部232接合在凹窩238內(nèi)。球部分230和234擱置在對應的球形凹槽266、268內(nèi)。鏈節(jié)222和224還包括允許纜索組(未示出)通過或錨定的纜索通道240、242。纜索通道240、242偏離鏈節(jié)222、224的軸線X4和X5，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，鏈節(jié)222和224的轉(zhuǎn)矩給予突出部228、232和球部分230、234可在套管226的凹窩236、238內(nèi)樞轉(zhuǎn)，鏈節(jié)222、224彼此相對地樞轉(zhuǎn)并且使鏈節(jié)系統(tǒng)作為一個整體彎曲。
各個鏈節(jié)222、224還分別具有與鏈節(jié)的中心軸線對齊的中心通道244、246。當組裝時，這些通道形成中心內(nèi)腔，致動纜索(未示出)通過該中心內(nèi)腔以便控制和/或致動縫合器(圖1，107)。中心通道通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。這允許鏈節(jié)和套管彼此相對地樞轉(zhuǎn)而不會影響致動纜索通過。盡管提供中心通道由于上述原因而是有利的，但是應理解，鏈節(jié)和套管還可設置成沒有這種通道，并且還可通過沿鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的周邊傳送致動纜索和其它類似元件來實現(xiàn)與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構相聯(lián)接的工具或器械的控制。
轉(zhuǎn)矩給予突出部和套管在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。參照圖6B和6C，鏈節(jié)222具有轉(zhuǎn)矩給予突出部228和球部分230，以及轉(zhuǎn)矩給予突出部262和球部分264。參照圖6A，轉(zhuǎn)矩給予突出部228包括八個沿徑向分布的面，使轉(zhuǎn)矩給予突出部228具有八邊形橫向周邊。
進一步參照圖3A-3E，轉(zhuǎn)矩通過鏈節(jié)222的轉(zhuǎn)矩給予突出部228傳送到套管226的接合凹窩236，并使套管226圍繞軸線X6進行相應的轉(zhuǎn)動。同樣，鏈節(jié)224的轉(zhuǎn)矩給予突出部232的各個面緊靠套管226的凹窩238內(nèi)的面。當套管226圍繞軸線X6轉(zhuǎn)動時，凹窩238的各個面接合轉(zhuǎn)矩給予突出部232的與其對應的面。轉(zhuǎn)動力(即轉(zhuǎn)矩)從套管226的凹窩238傳送到鏈節(jié)224的轉(zhuǎn)矩給予突出部232，導致鏈節(jié)224進行對應的轉(zhuǎn)動運動。因此，鏈節(jié)222圍繞軸線X4的轉(zhuǎn)動導致套管226相應地圍繞軸線X6轉(zhuǎn)動，這繼而導致鏈節(jié)226圍繞軸線X5轉(zhuǎn)動。
盡管此實施例的鏈節(jié)系統(tǒng)如上所述地提供轉(zhuǎn)矩傳送，但是同時其自由地允許鏈節(jié)222、224之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。特別的，鏈節(jié)222和224可彼此相對地樞轉(zhuǎn)以導致鏈節(jié)組彎曲。各個轉(zhuǎn)矩給予突出部228、232沿其縱向周邊是圓的。同樣，各個球部分230、234沿其縱向周邊和橫向周邊都是圓的。各個球部分230、234的圓形縱向周邊允許各個球部分230、234在與其對應的球形凹槽266、268內(nèi)運動。球部分230、234分別在相鄰鏈節(jié)之間形成樞轉(zhuǎn)點。對于圖3C，樞轉(zhuǎn)點P3和P4分別沿各個鏈節(jié)222、224的中心軸線定位。球部分230和234的圓形縱向周邊允許鏈節(jié)222和224在套管226內(nèi)圍繞樞轉(zhuǎn)點P3和P4樞轉(zhuǎn)。各個鏈節(jié)222、224相對于套管226的樞轉(zhuǎn)運動導致鏈節(jié)系統(tǒng)彎曲。鏈節(jié)系統(tǒng)允許在鏈節(jié)222和224之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動，同時在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。
圖8A-8F內(nèi)示出鏈節(jié)系統(tǒng)的另一個實施例。參照圖8A，鏈節(jié)系統(tǒng)300包括相鄰鏈節(jié)302和304。當鏈節(jié)302、304處于直線、未彎曲構型時鏈節(jié)302的軸線X7和鏈節(jié)304的軸線X8對齊。參照圖8C和8E，鏈節(jié)302包括轉(zhuǎn)矩給予突出部310。鏈節(jié)304包括凹窩312。鏈節(jié)302的轉(zhuǎn)矩給予突出部310被凹窩312接合。鏈節(jié)302、304還包括允許纜索組(未示出)通過或錨定的多個纜索通道314。當向一條或多條纜索施加拉力時，轉(zhuǎn)矩給予突出部310在鏈節(jié)304的凹窩312內(nèi)圍繞點P5樞轉(zhuǎn)，鏈節(jié)302相對于鏈節(jié)304樞轉(zhuǎn)，并允許鏈節(jié)組作為一個整體彎曲。各個鏈節(jié)302和304還包括分別與鏈節(jié)系統(tǒng)300的軸線X7和X8對齊的中心通道316和318。
參照圖9A-B更清楚地說明了圖8A-8F內(nèi)所示的鏈節(jié)組的轉(zhuǎn)矩給予和樞轉(zhuǎn)能力。參照圖9A，轉(zhuǎn)矩給予突出部310具有六個切向分布的面320，從而轉(zhuǎn)矩給予突出部310的橫向周邊為六邊形，并且具有彎曲的縱向周邊。參照圖9B，鏈節(jié)304包括凹窩312。凹窩312包括六個沿徑向分布的面324和六個沿徑向分布的面325，它們均構造成接合圖9A的鏈節(jié)302的轉(zhuǎn)矩給予突出部310。面324的橫向周邊為六邊形，并且縱向橫截面為平坦的。面325的橫向周邊為六邊形，而縱向橫截面以凸起方式彎曲。
當鏈節(jié)302接合鏈節(jié)304時，鏈節(jié)302的轉(zhuǎn)動向鏈節(jié)304傳遞轉(zhuǎn)矩。進一步參照圖8A-8F，六邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部310被鏈節(jié)304的六邊形凹窩312接合。轉(zhuǎn)矩給予突出部310上的各個面320緊靠凹窩312上的面324，在面320和面324之間形成線接觸。當鏈節(jié)302圍繞軸線X7轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩給予突出部310的各個面320和六邊形凹窩312的對應面324之間的接觸導致轉(zhuǎn)矩從鏈節(jié)302傳遞到鏈節(jié)304。轉(zhuǎn)矩傳遞導致鏈節(jié)304圍繞軸線X8發(fā)生對應的轉(zhuǎn)動。鏈節(jié)302的轉(zhuǎn)動導致鏈節(jié)304發(fā)生對應的轉(zhuǎn)動。
鏈節(jié)系統(tǒng)300還允許鏈節(jié)302和304之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。如圖8D和8E內(nèi)所示，鏈節(jié)302相對于鏈節(jié)304樞轉(zhuǎn)導致鏈節(jié)系統(tǒng)300彎曲。轉(zhuǎn)矩給予突出部310沿其總縱向周邊是圓形。此圓形縱向周邊允許轉(zhuǎn)矩給予突出部310在鏈節(jié)304的凹窩312內(nèi)圍繞點P5樞轉(zhuǎn)。鏈節(jié)302和304彼此相對的樞轉(zhuǎn)運動允許鏈節(jié)系統(tǒng)300彎曲。鏈節(jié)系統(tǒng)300允許鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動，同時在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞。
樞轉(zhuǎn)鏈節(jié)系統(tǒng)在處于彎曲構型時保持了傳送轉(zhuǎn)矩的能力。進一步參照圖8E，突出部310在鏈節(jié)304的凹窩312內(nèi)樞轉(zhuǎn)。此外，凹窩312的六邊形橫向周邊即使在彎曲構型內(nèi)仍繼續(xù)接合突出部310的六邊形橫向周邊。在彎曲構型中，鏈節(jié)302圍繞軸線X7的轉(zhuǎn)動將轉(zhuǎn)矩從鏈節(jié)302傳遞到鏈節(jié)304，導致鏈節(jié)304圍繞軸線X8進行相應的轉(zhuǎn)動。
盡管鏈節(jié)的特定實施例已被說明為具有六邊形或八邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部，但是應認識到只要其具有非圓形橫向周邊，則該轉(zhuǎn)矩給予突出部可具有任何構型。作為示例而不是限制，這種非圓形橫向周邊可具有任何數(shù)量的側(cè)邊以形成三角形、正方形、矩形、五邊形或七邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部。轉(zhuǎn)矩給予突出部的非圓形橫向周邊還可包括一個或多個非圓形彎曲部分例如橢圓或橢圓的一部分。此外，盡管鏈節(jié)的特定實施例已被說明為具有球部分，但是應認識到，鏈節(jié)可設計成沒有球部分而仍保持提供轉(zhuǎn)矩傳遞且同時允許在鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動的能力。
同樣，盡管套管的特定實施例已被說明為具有接合對應的鏈節(jié)的六邊形或八邊形轉(zhuǎn)矩給予突出部的六邊形或八邊形凹窩，但是應認識到套管的凹窩可構造成具有任何構型，只要其接合對應的轉(zhuǎn)矩給予突出部以傳送轉(zhuǎn)矩，同時允許鏈節(jié)在套管內(nèi)進行樞轉(zhuǎn)運動。作為示例而不是限制，這種套管可包括任何數(shù)量的面以形成例如三角形、正方形、矩形、五邊形或七邊形凹窩。凹窩可構造成接納轉(zhuǎn)矩給予突出部的非圓形周邊例如橢圓或橢圓的一部分。此外，盡管凹窩的特定實施例已被說明為具有球形凹槽，但是應認識到鏈節(jié)可設計成沒有球形凹槽，并仍保持提供轉(zhuǎn)矩傳遞且同時允許鏈節(jié)之間的樞轉(zhuǎn)運動的能力。例如，突出部的球部分可緊靠凹窩的底部內(nèi)的孔，從而兩個部件之間的接觸可以是線接觸，同時仍允許樞轉(zhuǎn)鏈節(jié)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向推力負荷。
盡管已經(jīng)公開了不同實施例，但是應理解，不同實施例的方面可相互交換或任意地組合。例如，在兩個鏈節(jié)之間設置套管的實施例中，轉(zhuǎn)矩給予突出部可設置在鏈節(jié)或套管上。在其它變型中，轉(zhuǎn)矩給予突出部和球部分設置在套管的一端上，而凹窩設置在套管的另一端上。變型可包括例如未決和共有美國申請No.10/444769和10/928479內(nèi)公開的任何變型，這些申請中的各個的全文引用在此作為參考。
盡管實施例已說明了具有圓形縱向周邊的轉(zhuǎn)矩給予突出部和球部分，但是應理解，轉(zhuǎn)矩給予突出部和球部分可更一般地具有彎曲的縱向周邊。這種實施例仍能夠提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。
在本發(fā)明的其它實施例中，相鄰鏈節(jié)構造成通過圍繞相鄰鏈節(jié)的各個軸線沿徑向設置的多個連接片連接。連接片允許一個鏈節(jié)圍繞其對應的軸線轉(zhuǎn)動并向相鄰鏈節(jié)的連接片施加轉(zhuǎn)矩。連接片還允許該一個鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)。
這種鏈節(jié)系統(tǒng)還可防止已知為“形成平行四邊形”的現(xiàn)象。在例如鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)系統(tǒng)的兩樞軸系統(tǒng)中，“形成平行四邊形”是指當向第一鏈節(jié)施加側(cè)向壓力或力時一個鏈節(jié)相對于另一個鏈節(jié)的橫向運動。圖12示出鏈節(jié)-套管-鏈節(jié)系統(tǒng)500內(nèi)形成的平行四邊形。鏈節(jié)系統(tǒng)500包括被套管506分隔開的鏈節(jié)502和504。當在鏈節(jié)502上施加側(cè)部負荷508時，鏈節(jié)502可沿力的方向橫向平移而不是相對于鏈節(jié)504樞轉(zhuǎn)。
在兩個鏈節(jié)之間具有兩個樞轉(zhuǎn)點、各個樞轉(zhuǎn)點具有一個或兩個自由度的鏈節(jié)系統(tǒng)可被約束以防止形成平行四邊形。圖10A-10F內(nèi)說明了設計成傳遞轉(zhuǎn)矩且同時防止形成平行四邊形的鏈節(jié)系統(tǒng)的一個示例性實施例。鏈節(jié)系統(tǒng)400包括被套管406分隔開的相鄰鏈節(jié)402和404。參照圖10A，在直線構型中，鏈節(jié)402的中心軸線X9與鏈節(jié)404的中心軸線X10對齊。相鄰鏈節(jié)402的凸出部401被套管406的凹陷部405接合。類似地，相鄰鏈節(jié)404的凸出部403被套管406的凹陷部407接合。凸出部401可在凹陷部405內(nèi)樞轉(zhuǎn)，和/或凸出部403可在凹陷部407內(nèi)樞轉(zhuǎn)。
纜索通道424和426分別偏離鏈節(jié)402、404的軸線X9、X10，從而向一條或多條纜索施加拉力時，凸出部401、403可在它們對應的凹陷部405、407內(nèi)轉(zhuǎn)動，使各個鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)并導致鏈節(jié)組作為一個整體彎曲，如圖10D-10F內(nèi)更清楚地示出。鏈節(jié)402包括與該鏈節(jié)成一體地形成的第一組三個三角形連接片412。鏈節(jié)404包括與該鏈節(jié)成一體地形成的第二組三個三角形連接片414。每組連接片412和414分別從中心軸線X9、X10沿徑向設置。連接片通過單自由度接頭連接到鏈節(jié)。第一組連接片412的各個連接片(412a，412b和412c)通過球-凹窩接頭(413a，413b和413c)可操作地連接到第二組連接片414的對應的連接片(414a，414b和414c)。應理解，連接片不需要與鏈節(jié)成一體地形成，而是可通過其它已知方法連接到鏈節(jié)。另外，優(yōu)選但不必須的，連接片從中心軸線沿徑向設置，因為還可使用不沿徑向設置的連接片。
圖11A和11B示出球-凹窩接頭413A。連接片414a以凹窩422終止。連接片412a在球420處終止。球420構造成在凹窩422內(nèi)轉(zhuǎn)動。對于本領域技術人員顯而易見的是，可使用任意數(shù)量的其它連接機構代替球-凹窩結構413a。唯一的要求是接頭是兩自由度接頭。
還參照圖10A，鏈節(jié)系統(tǒng)400設計成防止形成平行四邊形。當向鏈節(jié)402施加側(cè)部負荷440時，側(cè)部負荷通過各個鏈節(jié)402、404與對應的連接片(412a，412b和412c)和(414a，414b和414c)之間的單自由度接頭傳遞到各個連接片(412a，412b和412e)和對應的連接片(414a，414b和414c)之間的兩自由度球-凹窩接頭(413a，413b和413c)。至少一個單自由度接頭不垂直于側(cè)部負荷。這樣，可操作地連接到第二組連接片414的第一組連接片412防止鏈節(jié)402相對于鏈節(jié)404橫向平移。此外，當鏈節(jié)402圍繞軸線X9樞轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過第一組連接片412的各個連接片(412a，412b和412c)傳遞到第二組連接片414的對應的連接片(414a，414b和414c)。轉(zhuǎn)矩從鏈節(jié)402傳遞到鏈節(jié)404。
各個鏈節(jié)402、404還分別包括與跟其對應的鏈節(jié)402、404的軸線對齊的中心通道430、432。中心通道430、432形成一個或多個致動纜索可從中通過的中心內(nèi)腔。該纜索可用于控制和/或致動縫合器(圖1，107)。中心通道通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道?？蛇x擇地，可以不包括中心內(nèi)腔。與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件可偏離鏈節(jié)系統(tǒng)的軸線設置。
連接片可設置在文中公開的任何鏈節(jié)系統(tǒng)上。另外，連接片可設置在美國專利No.10/444769、10/948911和10/928479內(nèi)公開的任何鏈節(jié)系統(tǒng)上。盡管鏈節(jié)系統(tǒng)的特定實施例已被說明為具有一定數(shù)量的連接片，但是應認識到鏈節(jié)系統(tǒng)需要多個連接片。通常存在至少與鏈節(jié)之間的樞轉(zhuǎn)點的自由度同樣多的連接片，例如對于單自由度樞轉(zhuǎn)使用至少一個連接片，而對于兩個自由度使用至少兩個連接片。作為示例而不是限制，鏈節(jié)系統(tǒng)可包括兩個、三個、四個、五個、六個或更多的連接片。盡管特定實施例已被說明為具有三角形連接片，但是連接片可具有任何形狀。作為示例而不是限制，該連接片可以是三角形、矩形、五邊形、六邊形、彎曲或部分彎曲。應認識到，鏈節(jié)系統(tǒng)的其它實施例不需要套管。連接片可以以本領域內(nèi)已知的任何方式包括球-凹窩接頭、鉸鏈接頭、粘合劑或線(與鏈節(jié))連接?？蛇x擇地，連接片可設置在撓性鉸鏈上。例如在美國專利申請No.10/928479內(nèi)說明了示例性撓性鉸鏈。
圖13A和13B內(nèi)示出了另一種鏈節(jié)系統(tǒng)的實施例，該實施例同樣傳遞轉(zhuǎn)矩并防止形成平行四邊形。鏈節(jié)系統(tǒng)600包括被套管606分隔開的相鄰鏈節(jié)602和604。當鏈節(jié)系統(tǒng)600處于直線構型時，鏈節(jié)602的中心軸線X11和鏈節(jié)604的中心軸線X12重疊。鏈節(jié)602可相對于鏈節(jié)604樞轉(zhuǎn)，導致鏈節(jié)系統(tǒng)600彎曲。纜索通道624、626偏離鏈節(jié)系統(tǒng)600的軸線X11和X12，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，鏈節(jié)602相對于鏈節(jié)604樞轉(zhuǎn)，導致鏈節(jié)組作為一個整體彎曲。套管606設置在鏈節(jié)602和604之間。鏈節(jié)602具有四個凹陷部(609a，609b，609c，609d)和四個球部分(616a，616b，616c，616d)。鏈節(jié)602與第一組連接片612接合。第一組連接片612包括四個沿徑向分散開的連接片(613a，613b，613c，613d)。各個連接片與鏈節(jié)602的兩個沿徑向分散開的球部分(616a，616b，616c，616d)之間的一個沿徑向分散開的凹陷部(609a，609b，609c，609d)接合。同樣，鏈節(jié)604具有四個沿徑向分散開的凹陷部(611a，611b，611c，611d)和四個沿徑向分散開的球部分(618a，618b，618c，618d)。鏈節(jié)604與第二組連接片614接合。第二組連接片614包括四個沿徑向分散開的連接片(615a，615b，615c，615d)。各個連接片接合鏈節(jié)604的兩個和四個沿徑向分散開的球部分(616a，616b，616c，616d)之間的一個沿徑向分散開的凹陷部(611a，611b，611c，611d)。
圖13C和13D內(nèi)更清楚地示出第一和第二組連接片612、614。對于圖13C，第一組連接片612包括四個沿徑向分散開的連接片(613a，613b，613c，613d)。第一組內(nèi)的各個連接片通過單自由度接頭即撓性鉸鏈(620a，620b，620c，620d)連接到基部621。基部621具有允許致動纜索等通過的中心通道。同樣，第二組連接片614包括四個沿徑向分散開的連接片(615a，615b，615c，615d)。各個連接片通過單自由度接頭即撓性鉸鏈(624a，624b，624c，624d)連接到基部623。類似于第一組的柔性鉸鏈，第二組連接片614的各個連接片的柔性鉸鏈允許連接片相對于該組其它的連接片彎曲。第一組連接片612中的各個連接片(613a，613b，613c，613d)通過對應的兩個撓性鉸鏈(622a，622b，622c，622d)可操作地連接到第二組連接片614的對應的連接片(615a，615b，615c，615d)，以提供兩個自由度?？墒褂萌我獾膬勺杂啥冉宇^。各個單獨的連接片的撓性鉸鏈允許連接片相對于該組其它連接片彎曲。
套管606包括間隙通道(607a，607b，607c，607d)以容納第一組連接片612和第二組連接片614。具體地，間隙通道(607a，607b，607c，607d)容納各個連接片(613a，613b，613c，613d)和連接片(615a，615b，615c，615d)。當鏈節(jié)602和604彼此相對地彎曲時，間隙通道(607a，607b，607c，607d)為連接片(613a，613b，613c，613d)和連接片(615a，615b，615c，615d)提供間隙。
圖13E示出套管606的透視圖。如上所述，間隙通道(607a，607b，607c，607d)設計成容納第一組連接片612和第二組連接片614。套管606還包括凹窩617。凹窩617構造成接納球部分(616a，616b，616c，616d)。
第一和第二鏈節(jié)組612和614的撓性鉸鏈的彎曲允許鏈節(jié)602相對于鏈節(jié)604樞轉(zhuǎn)，從而允許鏈節(jié)系統(tǒng)600彎曲。還參照圖13A和13B，當向纜索通道624、626內(nèi)的一條或多條纜索施加致動力時，會沿軸向方向沿鏈節(jié)602的一側(cè)提供軸向力。當鏈節(jié)602開始圍繞球-凹窩接頭(未示出)樞轉(zhuǎn)時，第一和/第二組連接片612、614的一個或多個柔性鉸鏈620、622或624彎曲。鏈節(jié)602相對于鏈節(jié)604樞轉(zhuǎn)，使鏈節(jié)系統(tǒng)600彎曲。
鏈節(jié)系統(tǒng)600的鏈節(jié)602、604被防止形成平行四邊形。參照圖13B，當側(cè)部負荷640應用在鏈節(jié)602上時，負荷傳遞到第一組連接片612。連接到第二組連接片614的第一組連接片612防止鏈節(jié)602相對于鏈節(jié)604橫向平移。
各個鏈節(jié)602、604還分別包括與各個鏈節(jié)的中心軸線對齊的一個中心通道630、632。這些通道形成致動纜索從中通過的中心內(nèi)腔。中心通道通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。這允許鏈節(jié)和套管彼此相對地樞轉(zhuǎn)而不會影響致動纜索通過。盡管提供中心通道由于上述原因而是有利的，但是應理解，鏈節(jié)和套管還可不具有這種通道，并且還可通過沿鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的周邊傳送致動纜索和其它類似元件來實現(xiàn)與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構相聯(lián)接的工具或器械的控制。
盡管上述鏈節(jié)系統(tǒng)的特定實施例包括具有突出部的相鄰鏈節(jié)，該突出部具有被四個連接片接合的四個凹陷部，但是應認識到，該突出部可具有多個凹陷部和多個連接片。通常存在至少與鏈節(jié)之間的樞轉(zhuǎn)點的自由度同樣多的連接片，例如對于單自由度的樞轉(zhuǎn)使用至少一個連接片，而對于兩個自由度使用至少兩個連接片。作為示例而不是限制，各個突出部可具有兩個、三個、四個、五個、六個或更多的凹陷部，每組連接片可具有兩個、三個、四個、五個、六個、七個或更多的單獨的連接片。例如，單自由度鉸鏈可包含兩個連接片。另外，盡管上述鏈節(jié)系統(tǒng)的特定實施例包括兩組連接片，但是鏈節(jié)系統(tǒng)可在鏈節(jié)系統(tǒng)的相鄰鏈節(jié)之間包括一組連接片。鏈節(jié)系統(tǒng)的其它實施例內(nèi)的連接片不必具有撓性鉸鏈。鏈節(jié)系統(tǒng)可具有或不具有套管。鏈節(jié)系統(tǒng)可以是例如美國專利申請No.10/444769、10/948911和10/928479內(nèi)所述的包括球-凹窩接頭或撓性接頭的任何組合的鏈節(jié)系統(tǒng)或鏈節(jié)系統(tǒng)的一部分。
圖15A-15D內(nèi)示出了設計成傳遞轉(zhuǎn)矩同時防止形成平行四邊形的鏈節(jié)系統(tǒng)的另一個示例性實施例。鏈節(jié)系統(tǒng)800包括被套管806分隔開的相鄰鏈節(jié)802和804。參照圖15A，在直線構型中，鏈節(jié)802的軸線X13和鏈節(jié)804的軸線X14對齊。鏈節(jié)804的凸出部803與套管806的凹陷部807接合。凸出部803可在凹陷部807內(nèi)樞轉(zhuǎn)。在鏈節(jié)802和套管806之間存在類似的凸出部和凹陷部。
纜索通道824、826分別偏離鏈節(jié)802和804的軸線X13和X14，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，各個鏈節(jié)的凸出部可在套管806的與它們對應的凹陷部內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而使各個鏈節(jié)802和804樞轉(zhuǎn)并導致鏈節(jié)組800彎曲，如圖15C和15D內(nèi)更清楚地示出。相鄰鏈節(jié)802包括與該鏈節(jié)成一體形成的第一組三個三角形連接片(812a，812b，812c)。各個三角形連接片(812a，812b，812c)通過單自由度接頭連接到鏈節(jié)802并以球(813a，813b，813c)結束。相鄰鏈節(jié)804包括沿徑向延伸遠離鏈節(jié)804的中心軸線X14的三個凹槽(814a，814b，814c)。各個連接片(812a，812b，812c)的各個球(813a，813b，813c)裝在單個凹槽(814a，814b，814c)內(nèi)。同樣，應理解，連接片不需要與鏈節(jié)成一體地形成，而是可通過其它已知的方法連接到該鏈節(jié)。另外，只要凹槽垂直于單自由度接頭的方向，則凹槽可不沿徑向延伸。
當鏈節(jié)802相對于鏈節(jié)804樞轉(zhuǎn)時，各個連接片(812a，812b，812c)的各個球(813a，813b，813c)構造成在其對應的凹槽(814a，814b，814c)內(nèi)滑動。參照圖15C，鏈節(jié)802相對于鏈節(jié)804樞轉(zhuǎn)。球813b和813c分別在凹槽814b和814c內(nèi)沿徑向滑動遠離鏈節(jié)804的中心軸線X14。鏈節(jié)802相對于鏈節(jié)804彎曲。球813a在凹槽814a內(nèi)沿徑向朝鏈節(jié)804的中心軸線X14滑動以及左右樞轉(zhuǎn)。類似地，參照圖15D，鏈節(jié)802相對于鏈節(jié)804樞轉(zhuǎn)。球813a和813c分別在凹槽814a和814c內(nèi)沿徑向滑動遠離鏈節(jié)804的中心軸線X14。球813b在凹槽814b內(nèi)沿徑向朝鏈節(jié)804的中心軸線X14滑動。
鏈節(jié)系統(tǒng)800設計成防止形成平行四邊形。當向鏈節(jié)802施加側(cè)部負荷時，可操作地連接到凹槽814的連接片812防止鏈節(jié)802相對于鏈節(jié)804橫向平移。此外，當鏈節(jié)802圍繞軸線X13轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過各個連接片(812a，812b和812c)傳遞到其對應的凹槽(814a，814b和814c)。轉(zhuǎn)矩從鏈節(jié)802傳遞到鏈節(jié)804。
各個鏈節(jié)802、804還分別包括與各個鏈節(jié)的軸線對齊的中心通道。這些通道形成一條或多條致動纜索從中通過的中心內(nèi)腔。這些纜索可用于控制和/或致動縫合器例如圖1中107所示的縫合器。中心通道通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道?？蛇x擇地，不包括中心通道。另外的與任何希望與鏈節(jié)系統(tǒng)一起使用的工具或器械相聯(lián)接的纜索、線、光纖或其它類似元件可偏離鏈節(jié)系統(tǒng)的軸線。
連接片可設置在文中公開的任何鏈節(jié)系統(tǒng)上。另外，連接片可設置在美國專利申請No.10/444769、10/948911和10/928479內(nèi)公開的任何鏈節(jié)系統(tǒng)上。盡管鏈節(jié)系統(tǒng)的特定實施例已被說明為具有一定數(shù)量的連接片，但是應認識到鏈節(jié)系統(tǒng)需要多個連接片。通常存在至少與鏈節(jié)之間的樞轉(zhuǎn)點的自由度同樣多的連接片，例如對于單自由度的樞轉(zhuǎn)使用至少一個連接片，而對于兩個自由度使用至少兩個連接片。作為示例而不是限制，該鏈節(jié)系統(tǒng)可具有兩個、三個、四個、五個、六個或更多的連接片。盡管特定實施例已被說明為具有三角形連接片，該連接片可具有任何形狀。作為示例而不是限制，該連接片可以是三角形、矩形、五邊形、六邊形、彎曲的或部分彎曲的。應認識到鏈節(jié)系統(tǒng)的其它實施例不需要套管。鏈節(jié)可通過本領域內(nèi)已知的任何方式包括球-凹窩接頭、鉸鏈接頭、粘合劑或線(與鏈節(jié))連接?？蛇x擇地，連接片可設置在撓性鉸鏈上。例如美國專利申請No.10/928479內(nèi)說明了示例性撓性鉸鏈。
鏈節(jié)組或鏈節(jié)系統(tǒng)的其它實施例還在相鄰鏈節(jié)之間提供了轉(zhuǎn)矩傳輸，且同時允許在鏈節(jié)之間進行樞轉(zhuǎn)運動，這些鏈節(jié)組或鏈節(jié)系統(tǒng)的實施例包括在鏈節(jié)系統(tǒng)部件上具有接合銷和對應的狹槽的鏈節(jié)和鏈節(jié)系統(tǒng)。
圖16-18更詳細地示出這種鏈節(jié)系統(tǒng)的代表性實施例?？磮D16A-16C，鏈節(jié)1000包括位于鏈節(jié)的中心軸線的相對端上的球部分1002和凹窩1004。球部分1002在該球部分的相對側(cè)面上包括垂直于中心軸線延伸的銷1006和1007。凹窩1004包括平行于鏈節(jié)的中心軸線的狹槽1008和1009。球部分1002構造成接合相鄰鏈節(jié)上的對應凹窩1004。同樣，如圖17-19內(nèi)進一步說明的，凹窩1004構造成接納相鄰鏈節(jié)上的對應的球部分1002。
鏈節(jié)1000還包括與鏈節(jié)的軸線對齊的中心通道1010，該中心通道形成致動纜索(未示出)通過其中以便控制和/或致動工具的中心內(nèi)腔。中心內(nèi)腔通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。鏈節(jié)1000還包括允許纜索組(未示出)通過或錨定的纜索通道1012和1014。纜索通道1012和1014平行于并偏離鏈節(jié)1000的中心軸線，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，球部分1002可在相鄰鏈節(jié)(或套管)的對應凹窩內(nèi)樞轉(zhuǎn)。同樣，另一個鏈節(jié)(或套管)的球部分可在凹窩1004內(nèi)樞轉(zhuǎn)。
圖17-18示出相互接合以形成鏈節(jié)系統(tǒng)1001的兩個鏈節(jié)1000。圖17A-17C示出該系統(tǒng)處于未彎曲構型，其中(兩個)鏈節(jié)1000的中心軸線對齊。鏈節(jié)的球部分1002接合相鄰鏈節(jié)的凹窩1004。球-凹窩的接合允許推力或軸向負荷在鏈節(jié)之間傳遞。如進一步說明的，銷1006和1007從球部分1002的相對側(cè)延伸出，并分別接合相鄰鏈節(jié)內(nèi)的狹槽1008和1009。因此，在如圖17A-17C內(nèi)所示的未彎曲構型和如圖18A-18C以及19A-19C內(nèi)所示的彎曲構型中，當鏈節(jié)1000圍繞中心軸線轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動力通過接合的銷和狹槽傳遞到相鄰的鏈節(jié)，從而在鏈節(jié)之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。
如上所述，鏈節(jié)1000包括中心通道1010。當組裝在一起時，這些中心通道1010形成致動纜索(未示出)從中通過以便控制和/或致動工具的中心內(nèi)腔。中心內(nèi)腔通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。這允許鏈節(jié)彼此相對地樞轉(zhuǎn)而不會影響致動纜索在中心通道1010內(nèi)通過。盡管提供中心通道由于上述原因而是有利的，但是應理解，鏈節(jié)還可不具有這種通道，并且還可通過沿鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的周邊傳送致動纜索和其它類似元件來實現(xiàn)與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構相聯(lián)接的工具或器械的控制。
仍如上所述，鏈節(jié)1000還包括纜索通道1012和1014，該纜索通道偏離鏈節(jié)的中心軸線并允許纜索組(未示出)通過或錨定，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，球部分1002可在相鄰鏈節(jié)1000的凹窩1004內(nèi)樞轉(zhuǎn)。相鄰鏈節(jié)1000彼此相對的樞轉(zhuǎn)運動可導致鏈節(jié)系統(tǒng)1001作為一個整體彎曲。
參照圖18A-18C和19A-19C，其中更清楚地示出相鄰鏈節(jié)之間的樞轉(zhuǎn)運動。特別地，各個銷1006、1007在接合其對應的狹槽1008和1009時在該狹槽內(nèi)任意平移和轉(zhuǎn)動而不會干涉樞轉(zhuǎn)運動的整個范圍，從而允許兩個鏈節(jié)1000圍繞鏈節(jié)1006自由樞轉(zhuǎn)。自由樞轉(zhuǎn)運動導致鏈節(jié)系統(tǒng)彎曲，同時在鏈節(jié)之間保持轉(zhuǎn)矩傳遞。根據(jù)狹槽的總體深度以及連接系統(tǒng)內(nèi)的彎曲程度，一個或兩個銷保持接合在其對應的狹槽內(nèi)。此外，樞轉(zhuǎn)運動的程度可被各個狹槽相對于其對應的銷的深度限制。
圖20-24示出使用接合銷和接納狹槽的鏈節(jié)和鏈節(jié)系統(tǒng)的一個可選變型。在此變型中，在相鄰鏈節(jié)之間使用套管。轉(zhuǎn)到圖20-21，鏈節(jié)系統(tǒng)的部件包括鏈節(jié)1102和套管1106。鏈節(jié)1002在該鏈節(jié)的中心軸線的相對端上包括凹窩1110。凹窩1110包括沿垂直于該鏈節(jié)的中心軸線的方向延伸的銷1112和1113。套管1106在鏈節(jié)的中心軸線的相對端上包括球部分1108。各個球部分包括在球部分內(nèi)凹入且與套管的中心軸線對齊的狹槽1114和1115。
圖22A-22C示出處于未彎曲構型的組裝好的鏈節(jié)系統(tǒng)1101，其中鏈節(jié)1102和套管1106的中心軸線對齊。套管1106可操作地連接到鏈節(jié)1102。套管1106的球部分1108與鏈節(jié)1102的凹窩1110接合。具體地，各個球部分1108的狹槽1114、1115接納設置在鏈節(jié)1102凹窩1110內(nèi)的銷1112、1113。因此，在如圖22A-22C內(nèi)所述的未彎曲構型和如圖23-24內(nèi)所述的彎曲構型中，當鏈節(jié)1102圍繞中心軸線轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動力通過鏈節(jié)凹窩和套管球部分的接合的銷和狹槽經(jīng)由套管1106傳遞到相鄰的鏈節(jié)，從而在鏈節(jié)之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。
鏈節(jié)1102同樣包括與鏈節(jié)的中心軸線對齊的中心通道1136，套管1106同樣包括與其中心軸線對齊的中心通道1138。當組裝在一起時，這些中心通道1136和1138形成致動纜索(未示出)從中通過以便控制和/或致動工具的中心內(nèi)腔。如同其它實施例，中心內(nèi)腔通常還為與任何希望與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件提供了通道。這允許鏈節(jié)彼此相對地樞轉(zhuǎn)而不會影響致動纜索在中心通道1136、1138內(nèi)通過。同樣，盡管提供中心通道由于上述原因而是有利的，但是應理解，鏈節(jié)和套管還可不具有這種通道，并且還可通過沿鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的周邊傳送致動纜索和其它類似元件來實現(xiàn)與本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構相聯(lián)接的工具或器械的控制。
同樣類似于其它實施例，鏈節(jié)1102還包括允許纜索組(未示出)通過或錨定的纜索通道1132和1134。纜索通道1132和1134偏離鏈節(jié)1102的中心軸線，從而當向一條或多條纜索施加拉力時，相鄰鏈節(jié)1102可圍繞套管1106樞轉(zhuǎn)。鏈節(jié)1102彼此相對或相對于套管1106的樞轉(zhuǎn)運動會導致鏈節(jié)系統(tǒng)1101作為一個整體彎曲。圖23A-C和24A-C更清楚地示出該樞轉(zhuǎn)運動。同樣，鏈節(jié)相對于套管的樞轉(zhuǎn)運動的程度可被各個狹槽相對于其對應的銷的深度限制。
應理解，凹窩和球部分可以任何組合設置在套管或鏈節(jié)的任何一端上，并且這種凹窩和球部分可包括銷或狹槽或包括這二者。還應認識到，只要鏈節(jié)(或套管)容納與另一個鏈節(jié)(或套管)的對應的狹槽或銷接合的銷或?qū)莫M槽，則鏈節(jié)和套管可具有許多構型。在所示的變型中，鏈節(jié)或套管的狹縫或銷可相互偏離。此外，作為示例而不是限制，銷可從鏈節(jié)(或套管)的凹窩或球部分延伸出。只要銷可接合另一個鏈節(jié)(或套管)上的其對應狹槽，則銷不必垂直于鏈節(jié)(或套管)的中心軸線。另外，盡管鏈節(jié)的特定實施例已被說明為具有沿垂直于鏈節(jié)(或套管)的中心軸線的方向延伸的銷，但是應認識到，只要銷沿與鏈節(jié)(或套管)的球部分或凹窩的中心相交的徑向線延伸、或者接合另一個鏈節(jié)(或套管)內(nèi)的對應的狹槽，則銷可以以任何角度延伸遠離球部分或凹窩。
與上述構型和參數(shù)一致，本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)可以根據(jù)目的而具有任何大小和形狀。對于外科應用，它們的形式通常依賴于這些因素例如患者年齡、有關區(qū)域的解剖結構、預期應用和醫(yī)生的選擇。應指出，鏈節(jié)和套管的外周邊通常為柱狀并且可包括通道，該通道用于使將鏈節(jié)連接到設備的其它鏈節(jié)或部件的纜索通過，以及用于使與希望跟鏈節(jié)系統(tǒng)共同使用的工具或器械相聯(lián)接的另外的纜索、線、光纖或其它類似元件通過。通道直徑通常稍大于纜索直徑，從而形成滑動配合。此外，鏈節(jié)還可包括用于接納可連接外科器械或診斷工具的元件或用于致動該器械或工具的纜索從中通過一個或多個通道。應指出，這種纜索可沿鏈節(jié)或套管的中心或周邊安置。根據(jù)應用，鏈節(jié)的直徑通常從大約0.5mm到大約15mm。套管的大小將可與鏈節(jié)相當并且往往具有較小直徑。對于內(nèi)窺鏡和腹腔鏡應用，代表性的鏈節(jié)直徑對于小內(nèi)窺鏡和腹腔鏡器械可在從大約2mm到大約3mm的范圍內(nèi)，對于中等尺寸的內(nèi)窺鏡和腹腔鏡器械可在從大約5mm到大約7mm的范圍內(nèi)，而對于大內(nèi)窺鏡和腹腔鏡器械可在從大約10mm到大約15mm的范圍內(nèi)。對于導液管應用，直徑可在從大約1mm到大約5mm的范圍內(nèi)。鏈節(jié)和套管的總長度通常將根據(jù)鏈節(jié)之間希望的彎曲半徑而改變。
對于外科應用，鏈節(jié)或套管或者該鏈節(jié)或套管安裝在其中的機構或設備的其它部件可用任何生物相容的材料制成，該材料包括但不局限于不銹鋼、鈦、鉭以及任何它們的合金；以及聚合物，例如聚乙烯或其共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯或其共聚物、尼龍、硅樹脂、聚亞安酯、含氟聚合物、聚氯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、聚甲醛樹酯以及聚甲醛樹酯的替代品(即聚甲醛均聚物)，它們的組合以及本領域內(nèi)已知的其它合適的材料。如果希望的話，可在鏈節(jié)或套管以及其它部件上安放光滑的涂層，以有助于鉸接機構的前進。光滑涂層可包括親水聚合物例如乙烯聚合物四氯化吡咯、含氟聚合物例如四氟乙烯、或硅樹脂。一個或多個鏈節(jié)或套管上還可包括射線不能透過的標記，以在射線照相成像時指示鉸接機構的位置。通常，標記可通過熒光檢查法檢測。
盡管附圖內(nèi)所示的許多鏈節(jié)系統(tǒng)具有一定數(shù)量的鏈節(jié)和套管，但是這僅是為了指出各個機構或鏈節(jié)和套管部件相互之間的關系。根據(jù)鉸接機構的預期使用以及希望的長度和運動范圍，可使用任意數(shù)量的鏈節(jié)和套管。
應指出，纜索可用于致動本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)。在這樣的實施例中，一個或多個鏈節(jié)通過兩條或多條纜索連接到遠端的與它們對應的鏈節(jié)或節(jié)段。各個纜索組可由至少兩條纜索構成。應指出，一個鏈節(jié)的運動由與其對應的纜索組控制并且與任何其它的鏈節(jié)獨立。在一些變型中，例如，纜索組將包括三條纜索。通過使用一組三條纜索連接鏈節(jié)，鏈節(jié)可與任何其它鏈節(jié)獨立地在三個自由度內(nèi)被操縱或運動(即上下運動、左右運動以及轉(zhuǎn)動或“滾動”運動)。通過組合多個鏈節(jié)，可實現(xiàn)多自由度，允許鏈節(jié)系統(tǒng)形成各種復雜構型。
纜索直徑隨應用而改變并且可在從大約0.15mm到大約3mm的范圍內(nèi)。對于導液管應用，代表性直徑可在從大約0.15mm到大約0.75mm的范圍內(nèi)。對于內(nèi)窺鏡和腹腔鏡應用，代表性直徑可在從大約0.5mm到大約3mm的范圍內(nèi)。
纜索柔性可例如由纜索材料的類型和編織法或通過物理或化學處理改變。通常，可根據(jù)鉸接機構的預期應用的要求改變纜索硬度或柔性。纜索可以是用包括但不局限于如下材料的材料制成的單股或多股線生物相容材料例如鎳鈦合金；不銹鋼或任何其合金；超彈性合金；碳纖維；聚合物例如聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或其它聚酯、聚烯烴、聚丙烯和其共聚物；尼龍；絲；以及它們的組合，或本領域內(nèi)已知的其它合適材料。
纜索可根據(jù)本領域內(nèi)已知的方式例如通過使用粘合劑或通過硬釬焊、粘接、軟釬焊、焊接、超聲波焊接、螺紋連接等、并包括未決和共有美國申請No.10/444769，10/948911和10/928479內(nèi)所述的方法固定在鏈節(jié)上，這些申請中每個的全文都引用在此作為參考。
本發(fā)明的鏈節(jié)系統(tǒng)和鉸接機構內(nèi)還可包括間隔鏈節(jié)即沒有通過分離的纜索組連接的鏈節(jié)。這些鏈節(jié)用作不可被獨立致動的但是允許纜索組到達相鄰活動鏈節(jié)的被動鏈節(jié)。間隔鏈節(jié)可用于為鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構提供附加的長度。另外，在機構的一端包括間隔鏈節(jié)允許對相應的另一端的運動或動作進行成比例的縮放。例如，在其中遠端和近端成對的鏈節(jié)連接的鉸接機構的近端包括間隔鏈節(jié)的情況下，將需要使用者在近端進行更夸大的運動，以在遠端實現(xiàn)希望的動作。這在其中希望細致、靈敏控制的運動的情況，例如其中在缺少遠端運動或動作的這種成比例縮放時存在使用者不具有執(zhí)行希望的手術所必需的靈巧性的危險的情況中是有利的?？蛇x擇地，間隔鏈節(jié)可設置在遠端，在此情況下遠端運動的程度可成比例地大于近端的運動程度，這也是特定應用需要的。除了上述內(nèi)容之外，如下文說明的，運動或動作的成比例縮放可通過增加或減小纜索通道距離中心軸線的半徑或距離來實現(xiàn)。例如，如美國申請No.10/928479，10/444769和10/948911內(nèi)所述，一個鏈節(jié)組的運動可構造成使得近端鏈節(jié)組中的放大運動可導致遠端鏈節(jié)組中的放大運動。
如美國申請No.10/444769，10/948911和10/928479內(nèi)所述，文中所述的鏈節(jié)和/或套管還可構造成具有正、負或中性的纜索偏壓，這些申請中每個的全文都引用在此作為參考。
具有這樣的系統(tǒng)或機構的鏈節(jié)系統(tǒng)、鉸接機構和設備還可包括鎖定機構。當被激活時，如美國申請No.10/444769，10/948911和10/928479內(nèi)所述，鎖定機構阻止一個或多個鏈節(jié)或鏈節(jié)對運動，這些申請中每個的全文都引用在此作為參考。文中公開的鏈節(jié)系統(tǒng)、鉸接機構和設備可包含美國申請No.10/444769，10/948911和10/928479內(nèi)公開的任何其它設備的任何方面，包括但不局限于可轉(zhuǎn)向?qū)б汗?、?nèi)窺鏡和手動設備。
本發(fā)明還設想用于提供各種鏈節(jié)系統(tǒng)、鉸接機構、鎖定機構和相關聯(lián)附件的成套工具。例如，可提供包含具有不同長度、不同節(jié)段直徑和/或不同類型工具或器械的鏈節(jié)系統(tǒng)或鉸接機構的成套工具。成套工具可任選地包括不同類型的預先組裝的鎖定機構。該成套工具可針對特定手術被定制。例如用于外科應用的成套工具可構造成用于例如內(nèi)窺鏡、收縮或?qū)б汗?，?或用于特定患者人群例如兒童或成人。
文中引用的所有公告、專利和專利申請的全文引用在此作為參考，這在作用上與具體和單個地指明引用各個單個的公告、專利或?qū)＠暾堊鳛閰⒖枷嗤?。盡管為了清楚地理解而較詳細地說明了作為例證和示例的上述發(fā)明，但是本領域普通技術人員根據(jù)本發(fā)明的教導可容易地看到，可對本發(fā)明進行某些改變和修改而不會脫離所附權利要求的精神和范圍。申請人沒有放棄或向公眾開放任何未要求保護的主題。
權利要求
1.一種用于遠程操縱外科或診斷工具的能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接機構，該鉸接機構包括
至少一對鏈節(jié)，各個鏈節(jié)保持與該對的另一個鏈節(jié)彼此間隔開；
至少兩個相鄰鏈節(jié)和設置在相鄰鏈節(jié)之間的套管，
其中至少一個所述相鄰鏈節(jié)包括i)凹窩或ii)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊，以及
其中該套管的表面包括i)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形的橫向周邊，或ii)凹窩，
套管的轉(zhuǎn)矩給予突出部或凹窩與鏈節(jié)的凹窩或轉(zhuǎn)矩給予突出部接合，從而在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動；以及
至少一組纜索，各組纜索使成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對的一個鏈節(jié)的運動導致該對另一個鏈節(jié)進行相應的相關運動。
2.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，轉(zhuǎn)矩給予突出部沿縱向周邊的部分是彎曲的。
3.根據(jù)權利要求2的鉸接機構，其特征在于，包括轉(zhuǎn)矩給予突出部的鏈節(jié)或套管還包括具有彎曲橫向周邊的球部分。
4.根據(jù)權利要求3的鉸接機構，其特征在于，凹窩還構造成接納球部分。
5.根據(jù)權利要求4的鉸接機構，其特征在于，非圓形橫向周邊包括多個沿縱向彎曲的面。
6.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，至少一個相鄰鏈節(jié)包括轉(zhuǎn)矩給予突出部，并且套管包括凹窩。
7.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，至少一個相鄰鏈節(jié)包括凹窩，并且套管的表面包括轉(zhuǎn)矩給予突出部。
8.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)包括i)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊，或ii)凹窩，并且套管的表面包括i)凹窩或ii)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊。
9.根據(jù)權利要求8的鉸接機構，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)包括轉(zhuǎn)矩給予突出部，并且套管包括凹窩。
10.根據(jù)權利要求8的鉸接機構，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)包括凹窩，并且套管包括轉(zhuǎn)矩給予突出部。
11.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，鏈節(jié)形成近端和遠端，其中相應的成對鏈節(jié)分別位于近端和遠端上，近端的運動導致遠端發(fā)生相應的相關運動。
12.根據(jù)權利要求11的鉸接機構，其特征在于，遠端的所述相應的相關運動與近端的運動相對應。
13.根據(jù)權利要求11的鉸接機構，其特征在于，遠端的所述相應的相關運動與近端的運動鏡像對稱。
14.根據(jù)權利要求11的鉸接機構，其特征在于，外科或診斷工具連接到遠端。
15.根據(jù)權利要求14的鉸接機構，其特征在于，工具選自縫合器、夾具、抓持器、剪刀、切割器、切除元件、內(nèi)窺鏡、光源、燒灼元件、導液管和心臟起搏器導線放置設備。
16.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，該鉸接機構還包括設置在鏈節(jié)對之間的細長軸，該細長軸使鏈節(jié)對保持間隔開。
17.根據(jù)權利要求16的鉸接機構，其特征在于，細長軸容納纜索組。
18.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，鏈節(jié)對包括用于接納和使與相鄰鏈節(jié)對相聯(lián)接的纜索組通過的通道。
19.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，該鉸接機構還包括一個或多個沒有通過分離的纜索組連接的間隔鏈節(jié)。
20.根據(jù)權利要求1的鉸接機構，其特征在于，所述一對鏈節(jié)中一個鏈節(jié)的運動導致該對中另一個鏈節(jié)進行更大的對應的運動。
21.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
至少兩個相鄰鏈節(jié)，以及
設置在相鄰鏈節(jié)之間的套管，
其中至少一個所述相鄰鏈節(jié)包括i)凹窩或ii)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊，以及
套管包括i)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形的橫向周邊，或ii)凹窩，套管的轉(zhuǎn)矩給予突出部或凹窩接合鏈節(jié)的凹窩或轉(zhuǎn)矩給予突出部，從而在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)。
22.根據(jù)權利要求21的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，轉(zhuǎn)矩給予突出部沿縱向周邊的部分是彎曲的。
23.根據(jù)權利要求22的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)矩給予突出部的鏈節(jié)或套管還包括具有彎曲的橫向周邊的球部分。
24.根據(jù)權利要求23的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，凹窩還構造成接納球部分。
25.根據(jù)權利要求24的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，非圓形橫向周邊包括多個面，每個面都沿縱向彎曲。
26.根據(jù)權利要求21的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，至少一個相鄰鏈節(jié)包括轉(zhuǎn)矩給予突出部，并且套管包括凹窩。
27.根據(jù)權利要求1的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，至少一個相鄰鏈節(jié)包括凹窩，并且套管包括轉(zhuǎn)矩給予突出部。
28.根據(jù)權利要求1的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)還包括i)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊，或ii)凹窩；并且套管的表面包括i)凹窩或ii)轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊。
29.根據(jù)權利要求28的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)包括轉(zhuǎn)矩給予突出部，并且套管包括凹窩。
30.根據(jù)權利要求28的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)包括凹窩，并且套管包括轉(zhuǎn)矩給予突出部。
31.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的外科器械，該外科器械包括
外科或診斷工具；
位于外科或診斷工具近端的根據(jù)權利要求21的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)；以及位于多個鏈節(jié)近端的細長軸。
32.一種用于遠程操縱外科或診斷工具的能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接機構，該鉸接機構包括
至少一對鏈節(jié)，各個鏈節(jié)保持與該對的另一個鏈節(jié)彼此間隔開，
至少兩個相鄰鏈節(jié)，其中，至少一個相鄰鏈節(jié)具有轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊，并且第二相鄰鏈節(jié)具有凹窩，該凹窩構造成接合轉(zhuǎn)矩給予突出部，以在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞，同時允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)，以及
至少一組纜索，各組纜索使成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對的一個鏈節(jié)的運動導致該對另一個鏈節(jié)進行相應的相關運動。
33.根據(jù)權利要求32的鉸接機構，其特征在于，轉(zhuǎn)矩給予突出部的所述部分的表面縱向彎曲。
34.根據(jù)權利要求33的鉸接機構，其特征在于，第一相鄰鏈節(jié)還包括具有彎曲的橫向周邊的球部分。
35.根據(jù)權利要求34的鉸接機構，其特征在于，非圓形橫向周邊具有多個縱向彎曲的面。
36.根據(jù)權利要求35的鉸接機構，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)的凹窩具有多個沿徑向分布的、縱向彎曲的面，該面構造成與第一相鄰鏈節(jié)的轉(zhuǎn)矩給予突出部接合。
37.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
至少兩個相鄰鏈節(jié)，至少一個所述鏈節(jié)具有轉(zhuǎn)矩給予突出部，該轉(zhuǎn)矩給予突出部的至少一部分具有非圓形橫向周邊，并且第二相鄰鏈節(jié)具有凹窩，該凹窩構造成與第一相鄰鏈節(jié)的轉(zhuǎn)矩給予突出部接合，以在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞，同時允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)樞轉(zhuǎn)。
38.根據(jù)權利要求37的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，轉(zhuǎn)矩給予突出部的所述部分縱向彎曲。
39.根據(jù)權利要求38的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，第一相鄰鏈節(jié)還包括具有彎曲的橫向周邊的球部分。
40.根據(jù)權利要求39的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，非圓形橫向周邊包括多個縱向彎曲的面。
41.根據(jù)權利要求40的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，第二相鄰鏈節(jié)的凹窩具有多個沿徑向分布的彎曲的面，該面構造成與第一相鄰鏈節(jié)的轉(zhuǎn)矩給予突出部接合。
42.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的外科器械，該外科器械包括
外科或診斷工具；
位于外科或診斷工具近端的根據(jù)權利要求32的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)；以及位于多個鏈節(jié)近端的細長軸。
43.一種用于遠程操縱外科或診斷工具的能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接機構，該鉸接機構包括
至少一對鏈節(jié)，各個鏈節(jié)保持與該對的另一個鏈節(jié)間隔開，
第一和第二相鄰鏈節(jié)，
其中在第一和第二相鄰鏈節(jié)之間在第一相鄰鏈節(jié)上設置第一組連接片，以及
第二相鄰鏈節(jié)可操作地連接到設置在第一相鄰鏈節(jié)上的連接片，以在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動，以及
至少一組纜索，各組纜索使成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對的一個鏈節(jié)的運動導致該對另一個鏈節(jié)進行相應的相關運動。
44.根據(jù)權利要求43的鉸接機構，其特征在于，
在第二相鄰鏈節(jié)上設置第二組連接片，以及
第一和第二組連接片的相應連接片的末端可操作地相互連接。
45.根據(jù)權利要求44的鉸接機構，其特征在于，在至少兩個相鄰鏈節(jié)之間設置套管。
46.根據(jù)權利要求44的鉸接機構，其特征在于，通過兩自由度接頭連接相應的相對連接片的末端。
47.根據(jù)權利要求46的鉸接機構，其特征在于，各個連接片通過單自由度接頭連接到鏈節(jié)。
48.根據(jù)權利要求43的鉸接機構，其特征在于，
第一相鄰鏈節(jié)包括多個沿徑向分散開的凹陷部，以及
第二組連接片設置在第二相鄰鏈節(jié)上，與各個鏈節(jié)相聯(lián)接的多個連接片圍繞鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)的各個鏈節(jié)的軸線沿徑向分散開，各個連接片接合鏈節(jié)的一個沿徑向分散開的凹陷部，從而相鄰鏈節(jié)在連接片的末端處相互可操作地連接。
49.根據(jù)權利要求48的鉸接機構，其特征在于，該鉸接機構還包括設置在兩個相鄰鏈節(jié)之間的套管。
50.根據(jù)權利要求48的鉸接機構，其特征在于，各個連接片可以相對于與其對應的鏈節(jié)以單自由度運動。
51.根據(jù)權利要求48的鉸接機構，其特征在于，相應的相對連接片的末端通過兩自由度接頭連接。
52.根據(jù)權利要求43的鉸接機構，其特征在于，設置在第一相鄰鏈節(jié)上的各個連接片的末端可操作地連接到設置在第二相鄰鏈節(jié)內(nèi)的凹槽，從而各個連接片的末端可在與其對應的凹槽內(nèi)移動。
53.根據(jù)權利要求52的鉸接機構，其特征在于，該鉸接機構還包括設置在至少兩個相鄰鏈節(jié)之間的套管。
54.根據(jù)權利要求52的鉸接機構，其特征在于，各個連接片通過單自由度接頭連接到與其對應的鏈節(jié)。
55.一種用于遠程操縱外科或診斷工具的能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
至少第一和第二相鄰鏈節(jié)，和多個連接片，該多個連接片可操作地連接到第二相鄰鏈節(jié)，以在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動。
56.根據(jù)權利要求55的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，
在第二相鄰鏈節(jié)上設置第二組連接片，以及
相鄰鏈節(jié)在第一和第二組連接片的相應連接片的末端處相互可操作地連接。
57.根據(jù)權利要求56的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括設置在至少兩個相鄰鏈節(jié)之間的套管。
58.根據(jù)權利要求57的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，相應的相對連接片的末端通過兩自由度接頭連接。
59.根據(jù)權利要求58的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，各個連接片通過單自由度接頭連接到鏈節(jié)。
60.根據(jù)權利要求55的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，
第一相鄰鏈節(jié)包括多個沿周邊分散開的凹陷部，
第二組連接片設置在第二相鄰鏈節(jié)上，
相鄰鏈節(jié)在設置在各相鄰鏈節(jié)上的連接片的末端處可操作地相互連接，以及
與各鏈節(jié)相聯(lián)接的多個連接片圍繞各個鏈節(jié)的中心軸線沿徑向分散開，各個連接片與鏈節(jié)的一個沿周邊分散開的凹陷部接合。
61.根據(jù)權利要求60的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括設置在兩個相鄰鏈節(jié)的各個之間的套管。
62.根據(jù)權利要求61的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，各個連接片可相對于與其對應的鏈節(jié)以單自由度運動。
63.根據(jù)權利要求62的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，相應的相對連接片的末端通過兩自由度接頭連接。
64.根據(jù)權利要求55的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，設置在第一相鄰鏈節(jié)上的各個連接片的末端可操作地連接到第二相鄰鏈節(jié)內(nèi)的沿徑向設置的對應凹槽，從而各個連接片的末端可在與其對應的凹槽內(nèi)移動。
65.根據(jù)權利要求64的鉸接機構，其特征在于，該鉸接機構還包括設置在至少兩個相鄰鏈節(jié)之間的套管。
66.根據(jù)權利要求65的鉸接機構，其特征在于，各個連接片通過單自由度接頭連接到與其對應的鏈節(jié)。
67.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的外科器械，該外科器械包括
外科或診斷工具；
位于該外科或診斷工具近端的根據(jù)權利要求55的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)；
位于多個鏈節(jié)近端的細長軸；以及
一條或多條纜索，該纜索在遠端連接到一個或多個鏈節(jié)并且在近端被接納穿過細長軸，從而一條或多條纜索的運動會導致一個或多個鏈節(jié)運動。
68.一種用于遠程操縱外科或診斷工具的能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接機構，該鉸接機構包括
至少一對鏈節(jié)，各個鏈節(jié)保持與該對的另一個鏈節(jié)間隔開，
至少兩個相鄰鏈節(jié)，其中，至少一個相鄰鏈節(jié)具有球，第二相鄰鏈節(jié)具有用于接納該球的凹窩；此外，該球和凹窩包括至少一個接合銷和對應的狹槽，該至少一個接合銷和對應的狹槽在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動，以及
至少一組纜索，各組纜索使成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對的一個鏈節(jié)的運動導致該對另一個鏈節(jié)進行相應的相關運動。
69.根據(jù)權利要求68的鉸接機構，其特征在于，銷從球延伸出，并且狹槽在凹窩內(nèi)凹入。
70.根據(jù)權利要求68的鉸接機構，其特征在于，銷從凹窩延伸出，并且狹槽在球內(nèi)凹入。
71.根據(jù)權利要求68的鉸接機構，其特征在于，至少一個鏈節(jié)包括球和用于接納相鄰鏈節(jié)的凹窩，至少一個鏈節(jié)的球和凹窩具有至少一個接合銷和至少一個對應狹槽。
72.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
至少兩個相鄰鏈節(jié)，其中至少一個相鄰鏈節(jié)具有球，第二相鄰鏈節(jié)具有用于接納該球的凹窩；此外，球和凹窩包括至少一個接合銷和對應的狹槽，該至少一個接合銷和對應的狹槽在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時還允許第一鏈節(jié)相對于第二鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動。
73.根據(jù)權利要求72的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，銷從球延伸出，并且狹槽在凹窩內(nèi)凹入。
74.根據(jù)權利要求72的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，銷從凹窩延伸出，并且狹槽在球內(nèi)凹入。
75.根據(jù)權利要求72的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，至少一個鏈節(jié)包括球和用于接納相鄰鏈節(jié)的凹窩，該至少一個鏈節(jié)的球和凹窩具有至少一個接合銷和至少一個對應狹槽。
76.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的外科器械，該外科器械包括
外科或診斷工具；
位于該外科或診斷工具近端的根據(jù)權利要求72的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)；以及
位于多個鏈節(jié)近端的細長軸。
77.一種用于遠程操縱外科或診斷工具的能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接機構，該鉸接機構包括
至少一對鏈節(jié)，各個鏈節(jié)保持與該對的另一個鏈節(jié)間隔開；
至少兩個相鄰鏈節(jié)，以及設置在該相鄰鏈節(jié)之間的套管，
其中，至少一個相鄰鏈節(jié)具有球或凹窩，
套管包括凹窩或球，以接合一個相鄰鏈節(jié)的相應的球或凹窩，以及
接合的球和凹窩包括至少一個接合銷和對應狹槽，該至少一個接合銷和對應狹槽在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動；以及
至少一組纜索，各組纜索使成對的分離的鏈節(jié)相互連接，從而一對的一個鏈節(jié)的運動導致該對另一個鏈節(jié)進行相應的相關運動。
78.根據(jù)權利要求77的鉸接機構，其特征在于，銷從球延伸出，并且狹槽在凹窩內(nèi)凹入。
79.根據(jù)權利要求77的鉸接機構，其特征在于，銷從凹窩延伸出，并且狹槽在球內(nèi)凹入。
80.根據(jù)權利要求77的鉸接機構，其特征在于，至少一個鏈節(jié)包括用于接合至少兩個套管的至少(i)兩個球或(ii)一個球和一個凹窩或(iii)兩個凹窩，其中至少一個鏈節(jié)的各個球或凹窩具有至少一個接合銷或至少一個對應狹槽。
81.根據(jù)權利要求77的鉸接機構，其特征在于，套管包括用于接合至少兩個鏈節(jié)的至少(i)兩個球或(ii)一個球和一個凹窩或(iii)兩個凹窩，其中套管的各個球或凹窩具有至少一個接合銷或至少一個對應狹槽。
82.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
至少兩個相鄰鏈節(jié)，以及
設置在相鄰鏈節(jié)之間的套管，
其中，至少一個相鄰鏈節(jié)包括球或凹窩，
套管包括凹窩或球，以接合一個相鄰鏈節(jié)的相應的球或凹窩，以及
接合的球和凹窩包括至少一個接合銷和對應狹槽，該至少一個接合銷和對應狹槽在鏈節(jié)之間提供轉(zhuǎn)矩傳遞同時允許第一相鄰鏈節(jié)相對于第二相鄰鏈節(jié)進行樞轉(zhuǎn)運動。
83.根據(jù)權利要求82的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，銷從球延伸出，并且狹槽在凹窩內(nèi)凹入。
84.根據(jù)權利要求82的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，銷從凹窩延伸出，并且狹槽在球內(nèi)凹入。
85.根據(jù)權利要求82的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，至少一個鏈節(jié)包括用于接合至少兩個套管的至少(i)兩個球或(ii)一個球和一個凹窩或(iii)兩個凹窩，其中至少一個鏈節(jié)的各個球或凹窩具有至少一個接合銷或至少一個對應狹槽。
86.根據(jù)權利要求82的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，套管包括用于接合至少兩個鏈節(jié)的至少(i)兩個球或(ii)一個球和一個凹窩或(iii)兩個凹窩，其中套管的各個球或凹窩具有至少一個接合銷或至少一個對應狹槽。
87.一種能夠傳遞轉(zhuǎn)矩的外科器械，該外科器械包括
外科或診斷工具；
位于該外科或診斷工具近端的根據(jù)權利要求82的鉸接鏈節(jié)系統(tǒng)；以及
位于多個鏈節(jié)近端的細長軸。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于多種用途的鉸接機構、鏈節(jié)系統(tǒng)及其部件，這些用途包括但不局限于對器械例如外科或診斷器械或工具的遠程操縱。該鏈節(jié)系統(tǒng)包括鏈節(jié)，其中能在至少兩個鏈節(jié)之間傳遞轉(zhuǎn)矩且同時允許鏈節(jié)之間發(fā)生樞轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明還提供了用于防止鏈節(jié)彼此相對地發(fā)生不希望的橫向運動的機構。
文檔編號A61B17/072GK101106945SQ200580046956
公開日2008年1月16日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權日2004年11月23日
發(fā)明者C·D·欣曼, D·J·達尼茨 申請人:諾瓦爾外科系統(tǒng)公司