>[0165]能夠使用多行球形齒輪齒，從而耦合驅(qū)動和從動軸，以便提供軸間角約束。例如，圖22a示出多行接口連接球形齒輪齒。圖22b示出圖22a的齒輪齒的橫截面輪廓和球形布置。
[0166]圖23a示出依照許多實施例的，用于通過某一角度傳遞扭矩的機構(gòu)440的側(cè)視圖。扭矩傳遞機構(gòu)440類似于上述機構(gòu)390，但是具有雙插銷構(gòu)造。例如，機構(gòu)440使用和機構(gòu)390相同的耦合構(gòu)件394和相同的耦合銷件398、400，但是包括驅(qū)動軸插銷442，從而耦合驅(qū)動軸444和耦合銷件398，以及從動軸插銷446，從而耦合從動軸448和耦合銷件400。在圖23a中，示出“看穿”耦合構(gòu)件394，從而更好地示出雙插銷構(gòu)造的細節(jié)。
[0167]圖23b示出具有機構(gòu)440，其中移除耦合機構(gòu)394，其具有“看穿”從動軸448，從而更好地示出從動插銷446。在從動軸448的孔內(nèi)接收從動軸插銷446，并且可在從動軸孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在從動軸插銷446內(nèi)接收耦合銷件400。從動軸448和耦合構(gòu)件394關(guān)于耦合銷400的中心線之間的相對旋轉(zhuǎn)，通過相對于耦合構(gòu)件394旋轉(zhuǎn)耦合銷件400，和/或相對于從動軸插銷446旋轉(zhuǎn)耦合銷件400發(fā)生。類似地，在驅(qū)動軸444的孔內(nèi)接收驅(qū)動軸插銷442，并且其可在驅(qū)動軸孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在驅(qū)動軸插銷442的孔內(nèi)接收耦合銷件398。驅(qū)動軸444和耦合構(gòu)件394關(guān)于耦合銷件398的中心線之間的相對旋轉(zhuǎn)，通過相對于耦合構(gòu)件394旋轉(zhuǎn)耦合銷件398，和/或相對于驅(qū)動軸插銷442旋轉(zhuǎn)耦合銷件398發(fā)生。
[0168]圖23c示出沿耦合銷件398、400的中心線截取的圖23a和圖23b的機構(gòu)440的橫截面圖。配置驅(qū)動軸橫向狹槽406，從而貫穿驅(qū)動軸444和耦合構(gòu)件394之間角度范圍容納耦合銷件398，其通過相對于驅(qū)動軸插銷442的中心線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸444發(fā)生。類似地，配置從動軸橫向狹槽412，從而貫穿從動軸448和耦合構(gòu)件394之間角度范圍容納耦合銷件400，其通過相對于從動軸插銷446的中心線旋轉(zhuǎn)從動軸448發(fā)生。如通過比較圖23c和圖19d可見，與機構(gòu)390的單插銷構(gòu)造相比，機構(gòu)440的雙插銷構(gòu)造沿驅(qū)動和從動軸提供較少機構(gòu)空轉(zhuǎn)。該較少空轉(zhuǎn)可在驅(qū)動軸齒輪齒414和從動軸齒輪齒416之間提供更多一致耦合。
[0169]圖23d示出驅(qū)動軸444的插銷接收孔450，以及從動軸448的類似插銷接收孔452。圖23e示出驅(qū)動軸橫向狹槽406以及從動軸橫向狹槽412。
[0170]圖24a示出依照許多實施例的，機構(gòu)460的簡化概略圖，其用于通過某一角度傳遞扭矩，其中軸突出與耦合構(gòu)件狹槽相互作用，從而傳遞轉(zhuǎn)動運動。扭矩傳遞機構(gòu)460包括驅(qū)動軸462、耦合構(gòu)件464、以及從動軸466。
[0171 ] 配置驅(qū)動軸462，從而軸向和可轉(zhuǎn)動地耦合該耦合構(gòu)件464。驅(qū)動軸462具有近端468、遠端470、以及其中限定的驅(qū)動軸472。驅(qū)動軸462包括第一圓柱形突出474，其從驅(qū)動軸遠端470突出，以及第二圓柱形突出476，其從驅(qū)動軸遠端470的相對側(cè)突出。驅(qū)動軸遠端470具有球形表面478和球形齒輪齒480。
[0172]類似地，配置從動軸466，從而軸向和可轉(zhuǎn)動地耦合該耦合構(gòu)件464。從動軸466具有遠端482、近端484、以及其中限定的從動軸486。從動軸466包括第三圓柱形突出488，其從從動軸近端484突出，以及第四圓柱形突出490，其從驅(qū)動軸遠端484的相對側(cè)突出。從動軸近端484具有球形表面492和球形齒輪齒494。
[0173]耦合構(gòu)件464被配置成軸向耦合驅(qū)動軸遠端470和從動軸近端484兩者。耦合構(gòu)件464具有限定驅(qū)動插座496的管狀結(jié)構(gòu)、從動插座498、以及其中限定的耦合軸線500。驅(qū)動插座496按形狀形成，從而與驅(qū)動軸遠端470接口 /連接(interface with)，以便在驅(qū)動軸遠端470和驅(qū)動插座496之間產(chǎn)生球窩接頭約束。例如，驅(qū)動插座496能夠包括一個或更多表面，其經(jīng)配置，從而連接驅(qū)動軸遠端球形表面478。在許多實施例中，驅(qū)動插座496包括球形表面502，其經(jīng)配置從而連接驅(qū)動軸遠端球形表面478。類似地，從動插座498按形狀形成，從而連接從動軸近端484，以便在從動軸近端484和從動插座498之間產(chǎn)生球窩接頭約束。例如，從動插座498能夠包括一個或更多表面，其經(jīng)配置，從而接口 /連接(interfacewith)從動軸近端球形表面492。在許多實施例中，從動插座498包括球形表面504，其經(jīng)配置從而連接從動軸近端球形表面492。如下更詳細所述，耦合構(gòu)件464能夠包括一個或更多單獨的塊，例如兩個塊。
[0174]耦合構(gòu)件464還被配置成可旋轉(zhuǎn)耦合驅(qū)動軸遠端470和從動軸近端484兩者。耦合構(gòu)件第一插座496包括第一狹槽506和第二狹槽508。配置第一狹槽506和第二狹槽508，從而分別接收第一突出474和第二突出476，并且貫穿驅(qū)動軸462和從動軸466之間的角度范圍，容納突出474、476(如圖24d所示)。類似地，耦合構(gòu)件第二插座498包括第三狹槽510和第四狹槽512。配置第三狹槽510和第四狹槽512，從而分別接收第三突出488和第四突出490，并且貫穿驅(qū)動軸462和從動軸466之間的角度范圍，容納突出488、490。驅(qū)動軸突出474、476和第一插座狹槽506、508之間的相互作用，將轉(zhuǎn)動運動從驅(qū)動軸462傳遞至耦合構(gòu)件464。類似地，第二插座狹槽510、512和從動軸突出488、490之間的相互作用，將轉(zhuǎn)動運動從耦合構(gòu)件464傳遞至從動軸466。
[0175]扭矩傳遞裝置460使用驅(qū)動軸遠端470和從動軸近端484之間的嚙合，從而控制驅(qū)動軸462、耦合構(gòu)件464以及從動軸466之間的相對角度定向。能夠使用嚙合部件，例如球形齒輪齒480、494，從而控制驅(qū)動軸462、耦合構(gòu)件464以及從動軸466之間的相對定向。雖然在扭矩傳遞機構(gòu)460中，通過嚙合球形齒輪齒480、494提供驅(qū)動軸462以及從動軸466之間的軸間角約束，但是使用球形齒輪齒僅為例示性的。也能夠使用其他適當?shù)妮S間角約束，也能夠在扭矩傳遞機構(gòu)460中，使用上述用于扭矩傳遞機構(gòu)390的軸間角約束。另外，適用于上述扭矩傳遞機構(gòu)390的齒輪齒定義也可應(yīng)用于扭矩傳遞機構(gòu)460。
[0176]圖24b示出依照許多實施例的，沿平行于突出的觀察方向的圖24a的扭矩傳遞機構(gòu)460的視圖。隱藏線示出第一狹槽506內(nèi)的第一突出474，以及第三狹槽510內(nèi)的第三突出488。狹槽的細長形狀使得驅(qū)動軸462和從動軸466能夠相對于耦合構(gòu)件464樞軸旋轉(zhuǎn)，而同時在驅(qū)動軸462和耦合構(gòu)件464之間、以及耦合構(gòu)件464和從動軸466之間提供轉(zhuǎn)動運動的傳遞。
[0177]圖24c示出依照許多實施例的，沿垂直于突出的觀察方向的圖24a和圖24b的扭矩傳遞機構(gòu)460的視圖，其示出兩塊耦合構(gòu)件464的細節(jié)。耦合構(gòu)件464包括第一塊514和第二塊516。第一塊514和第二塊516包括附接法蘭518，其具有用于附接緊固件(未示出)的緊固件孔。雖然示出耦合構(gòu)件464包括第一塊514和第二塊516，示出兩者被經(jīng)附接法蘭518結(jié)合，但是該方法僅為例示性的，并且能夠使用其他適當?shù)姆椒ā＠?，能夠?qū)Ⅰ詈蠘?gòu)件464切為中心管狀塊和兩個鄰接末端帽件，在將驅(qū)動軸462和從動軸466相對于中心管狀塊定位后，能夠?qū)⒚奔b配至中心管狀塊。
[0178]圖24d示出依照許多實施例的，處于成角度構(gòu)造的圖24a、24b和24c的扭矩傳遞機構(gòu)460。球形齒輪齒480、494，結(jié)合驅(qū)動軸遠端470和耦合構(gòu)件第一插座496之間的接口提供的位置約束，以及從動軸近端484和耦合構(gòu)件第二插座498之間的接口提供的位置約束，約束扭矩傳遞機構(gòu)460，以便驅(qū)動軸線472和耦合軸線500之間的角度充分等于耦合軸線500和從動軸線486之間的角度。操作中，關(guān)于驅(qū)動軸線472旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸462通過以下相互作用而產(chǎn)生關(guān)于耦合軸線500的耦合構(gòu)件464的旋轉(zhuǎn)，即第一突出474和第一狹槽506之間的相互作用，以及第二突出476和第二狹槽508之間的相互作用。操作中，突出474、476的位置在狹槽506、508內(nèi)以下列方式振蕩，其類似于上述參考圖18至圖21b的扭矩傳遞機構(gòu)390的耦合銷件398、400的振蕩。類似地，耦合構(gòu)件464關(guān)于耦合軸線500的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生關(guān)于從動軸線486的從動軸466的旋轉(zhuǎn)。
[0179]圖25a和圖25b示出依照許多實施例的，用于通過某一角度傳遞扭矩的機構(gòu)520的簡化概略圖，其中，改進U接頭耦合構(gòu)件在驅(qū)動軸和耦合構(gòu)件之間，以及在耦合構(gòu)件和從動軸之間傳遞轉(zhuǎn)動運動。扭矩傳遞機構(gòu)520包括驅(qū)動軸522、第一改進U接頭耦合524、耦合構(gòu)件526、第二改進U接頭耦合528、以及從動軸530。與上述實施例一樣，扭矩傳遞機構(gòu)520使用驅(qū)動軸和從動軸嚙合部件(例如，球形齒輪齒532、534)，從而約束驅(qū)動軸522、耦合構(gòu)件526以及從動軸530的相對定向。
[0180]改進U接頭耦合524、528軸向和可旋轉(zhuǎn)地分別將驅(qū)動軸522耦合至耦合構(gòu)件526，將耦合構(gòu)件526耦合至從動軸530。第一改進U接頭耦合524包括第一銷件536和第二銷件538。安裝第一銷件536，用于關(guān)于第一銷件軸線540相對于親合構(gòu)件526旋轉(zhuǎn)。將第二銷件538垂直于第一銷件536定向，并且耦合第一銷件536。驅(qū)動軸522被耦合第二銷件538，從而關(guān)于第二銷件軸線542旋轉(zhuǎn)。第二銷件軸線542自身關(guān)于第一銷件軸線540旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸522包括開口 544，其經(jīng)配置從而容納第一銷件536。類似地，第二改進U接頭耦合528包括第三銷件546和第四銷件548。安裝第三銷件546，用于關(guān)于第三銷件軸線550相對于耦合構(gòu)件526旋轉(zhuǎn)。將第四銷件548垂直于第三銷件546定向，并且被耦合第三銷件546。從動軸530被耦合第四銷件548，從而關(guān)于第四銷件軸線552旋轉(zhuǎn)。第四銷件軸線552自身關(guān)于第三銷件軸線550旋轉(zhuǎn)。從動軸530包括開口 554，其經(jīng)配置從而容納第三銷件546。耦合構(gòu)件526能夠包括開口 556，其用于安裝第二銷件538和第四銷件548。
[0181]操作中，扭矩傳遞機構(gòu)520其類似于上述扭矩傳遞機構(gòu)390、460的作用。驅(qū)動軸和從動軸嚙合部件(例如，球形齒輪齒532、534)約束驅(qū)動軸522、耦合構(gòu)件526以及從動軸530的相對定向，以便驅(qū)動軸522和耦合構(gòu)件526之間，以及耦合構(gòu)件526和從動軸530之間的相對角度基本相等。操作中，驅(qū)動軸522的旋轉(zhuǎn)通過第一改進U接頭耦合524產(chǎn)生耦合構(gòu)件526的旋轉(zhuǎn)。類似地，耦合構(gòu)件526的旋轉(zhuǎn)通過第二改進U接頭耦合528產(chǎn)生耦合構(gòu)件526的旋轉(zhuǎn)。
[0182]組合部件
[0183]圖26示出緊湊腕部600，其具有由在此公開的鏈接張力構(gòu)件鉸接的兩個自由度的腕部，以及使用在此公開的雙通用接頭，從而穿過兩個自由度的腕部，經(jīng)某一角度傳遞扭矩。緊湊腕部600集成兩個自由度的腕部、經(jīng)鏈接張力構(gòu)件的腕部鉸接、以及通過雙通用接頭經(jīng)某一角度的扭矩傳遞。雖然在緊湊腕部600中包括所有三個這些方面，但是腕部能夠單獨利用在此公開的任何方面，或任何適當?shù)慕M合。這些三個組合方面的益處在于，通過具有大角度位移能力(例如在任何方向高達大約60度)和相對短距離的兩個自由度的腕部傳遞偏離中心線的扭矩。在微創(chuàng)手術(shù)環(huán)境(例如，腸手術(shù))中，該短距離腕部機構(gòu)允許這樣的手術(shù)末端執(zhí)行器，其要求用于手術(shù)的傳遞扭矩被在緊密空間機動(傾斜、偏航、滾轉(zhuǎn))，以便鉸接末端執(zhí)行器和支撐軸的遠端之間的橫向距離最小化。上述說明已關(guān)注描述的特殊方面和特點。然而，應(yīng)理解，實施時，可組合該各種方面和特點。也就是說，可將上述參考一個實施例的特殊方面和部件包括在一個或更多實施例中，即使未特別示出該替換實施例也是如此。
[0184]應(yīng)理解，在此描述的例子和實施例僅用于例示性目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)想起基于此的各種更改或改變，并且將其包括在本申請的精神和范圍以及附加權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)?？赡苡性S多不同的組合，并且應(yīng)將該組合視為本發(fā)明的部分。
【主權(quán)項】
1.一種制造微創(chuàng)手術(shù)工具的方法，所述方法包括: 將中間構(gòu)件樞軸耦合至器械軸，用于關(guān)于不平行于所述器械軸的細長方向定向的第一軸線旋轉(zhuǎn)； 將末端執(zhí)行器樞軸耦合至所述中間構(gòu)件，用于關(guān)于不平行于所述第一軸線和所述細長方向定向的第二軸線旋轉(zhuǎn)；以及 耦合致動機構(gòu)和所述末端執(zhí)行器，所述致動機構(gòu)可操作，從而在二維上相對于所述細長方向改變所述末端執(zhí)行器的定向，至少一部分所述致動機構(gòu)被路由在所述末端執(zhí)行器和所述器械軸的孔之間，以便通過所述中間構(gòu)件的至少一側(cè)的外部，并與其分離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一軸線垂直于所述第二軸線，并且所述第一軸線或所述第二軸線的至少其中之一垂直于所述器械軸細長方向。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間構(gòu)件在所述第一軸線方向具有外部寬度，并且在所述第二軸線方向具有最大外部長度，其比在所述第一軸線方向的寬度大。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述中間構(gòu)件在所述第一軸線方向具有最大外部寬度，其小于所述外部長度的三分之一。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述中間構(gòu)件包括內(nèi)部通道，其用于引導(dǎo)被路由在所述末端執(zhí)行器和所述器械軸的孔之間的控制纜索，其中引導(dǎo)表面約束所述控制纜索，以便在關(guān)于所述第一軸線和第二軸線樞軸旋轉(zhuǎn)期間，抑制纜索張力變化；并且 所述方法進一步包括將末端執(zhí)行器控制纜索路由通過所述中間構(gòu)件的內(nèi)部通道。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括通過相對于所述器械軸改變所述末端執(zhí)行器的定向，反向驅(qū)動所述致動機構(gòu)，以便被施加至所述末端執(zhí)行器從而改變其定向的力由所述致動系統(tǒng)通過所述孔近端傳遞。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述末端執(zhí)行器的致動包括鉸接所述末端執(zhí)行器的接頭。8.一種微創(chuàng)手術(shù)方法，其包括: 經(jīng)由微創(chuàng)孔或天然孔將工具的手術(shù)末端執(zhí)行器插入內(nèi)部手術(shù)點； 關(guān)于第一接頭，相對于所述工具的軸，樞軸旋轉(zhuǎn)所述工具的中間構(gòu)件，以便相對于支撐所述末端執(zhí)行器的所述工具的軸，關(guān)于第一軸線定向所述中間構(gòu)件； 關(guān)于第二接頭，相對于所述中間構(gòu)件，樞軸旋轉(zhuǎn)所述末端執(zhí)行器，以便相對于所述中間構(gòu)件，關(guān)于第二軸線定向所述末端執(zhí)行器，所述第一接頭和所述第二接頭的其中之一包括布置在所述工具的橫截面中心部分內(nèi)的位于中心的接頭；以及 利用穿過所述孔和橫向偏移所述中心接頭的所述末端執(zhí)行器之間的致動系統(tǒng)組件，機械致動所述末端執(zhí)行器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述末端執(zhí)行器的致動包括鉸接所述末端執(zhí)行器的接頭。10.一種手術(shù)器械，其包括: 器械軸； 手術(shù)末端執(zhí)行器；以及 腕部，其耦合所述器械軸和所述末端執(zhí)行器，以便所述末端執(zhí)行器關(guān)于第一腕部樞軸軸線和第二腕部樞軸軸線，相對于所述軸移動； 其中所述腕部包括支撐構(gòu)件和中間構(gòu)件； 其中所述中間構(gòu)件包括第一末端、第二末端、以及狹槽，所述狹槽沿所述第一末端和第二末端之間的軸線而處于所述中間構(gòu)件中； 其中所述支撐構(gòu)件被樞軸耦合至所述狹槽內(nèi)部的所述中間構(gòu)件，從而限定所述第一腕部樞軸軸線；以及 其中所述第二腕部樞軸軸線被限定在所述中間構(gòu)件的所述第一末端和第二末端之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種手術(shù)工具，其具有兩個自由度的腕部(70)、經(jīng)鏈接張力構(gòu)件(218、220、222、224)的腕部鉸接、用于通過某一角度傳遞扭矩的機構(gòu)(372、390)，以及包括這些部件的微創(chuàng)手術(shù)工具。細長中間腕部構(gòu)件(80)被樞軸耦合器械軸(74)的遠端，以便關(guān)于垂直于軸的第一軸線旋轉(zhuǎn)，并且末端執(zhí)行器主體(72)樞軸耦合中間構(gòu)件，以便關(guān)于垂直于第一軸線的第二軸線旋轉(zhuǎn)。鏈接張力構(gòu)件(218、220、222、224)與附接部件(180、182、184、186)相互作用，從而鉸接腕部。扭矩傳遞機構(gòu)(372、390)包括耦合構(gòu)件(384、394)、耦合銷件(398、400)、驅(qū)動軸(392)、以及從動軸(396)。驅(qū)動軸與從動軸耦合，以便控制驅(qū)動軸、耦合構(gòu)件、以及從動軸的相對定向。
【IPC分類】A61B19/00
【公開號】CN104958106
【申請?zhí)枴緾N201510205067
【發(fā)明人】W·伯班克, G·達克斯二世, T·墨菲
【申請人】直觀外科手術(shù)操作公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2010年11月12日
【公告號】CN102596088A, CN102596088B, EP2485674A2, EP2489323A2, EP2489324A2, EP2594222A2, US8852174, US9101381, US20110118709, US20130282023, US20150005786, WO2011060315A2, WO2011060315A3