專利名稱：手致動的活動連接外科手術(shù)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)總體上涉及外科手術(shù)器械。更具體地，本技術(shù)涉及用于在微創(chuàng)外科手術(shù)中使用的手致動的活動連接外科手術(shù)工具。
背景技術(shù)：
當前腹腔鏡外科手術(shù)工具局限于到達人體的某些區(qū)域。已有的工具能夠在不形成大切口的情況下施行創(chuàng)傷性的外科手術(shù)，但這些工具不能在體內(nèi)彎曲以到達例如人心臟的背面。另外，已有的工具依賴于使用線纜來操縱外科手術(shù)工具的末梢。這些工具具有要求對內(nèi)部構(gòu)件進行大面積消毒的缺點。內(nèi)部金屬線纜的清潔會是一個漫長而昂貴的過程。必須在每一次手術(shù)前重復(fù)該過程?；蛘撸梢允褂靡淮涡詷?gòu)件，結(jié)果大大提高了經(jīng)常性成本。為了讓外科醫(yī)生對諸如心臟之類的活體器官施行外科手術(shù)，當前工具要求使該器官停止運動。例如，為了對心臟的小部分施行手術(shù)，必須將患者置于人工支持系統(tǒng)上，同時使心臟暫時停止跳動以施行外科手術(shù)。這需要另外的設(shè)備，例如人工支持系統(tǒng)，從而大幅提高了手術(shù)成本。此外,患者的康復(fù)周期大幅延長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于在允許工具活動連接在患者體內(nèi)的同時施行微創(chuàng)外科手術(shù)的設(shè)備。此外，本發(fā)明提供一種消毒和重復(fù)使用的簡單且不昂貴的外科手術(shù)工具。本發(fā)明的另一實施例允許外科醫(yī)生對器官例如心臟的一部分施行手術(shù)而不需要使整個器官停止運動。本發(fā)明的一個實施例是一種外科手術(shù)器件，該外科手術(shù)器件包括適合傳輸液壓控制信號的至少一個位于該器件的近端的控制器。至少一個構(gòu)造成由人手指控制的操縱裝置致動該控制器。至少一個位于該器件的遠端的從動裝置與控制器流體連通，并且構(gòu)造成對由控制器傳輸?shù)囊簤嚎刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)?？刂乒芫€提供了控制器與從動裝置之間的液壓連通。在一個實施例中，控制器包括控制腔和位于控制腔內(nèi)的活塞。該活塞將控制腔分隔為第一控制腔部分和第二控制腔部分并且防止兩個部分之間的連通。從動裝置包括從動裝置腔和位于該從動裝置腔內(nèi)的活塞，該活塞將從動裝置腔分隔為第一部分和第二部分并且防止兩個部分之間的連通?？刂乒芫€提供了第一控制腔部分與第一從動裝置腔部分之間的液壓連通。第二控制管線提供了第二控制腔部分與第二從動裝置腔部分之間的液壓連通。在另一個實施例中，該外科手術(shù)器件包括具有多個控制器的位于近端的控制部分，每個控制器都適合傳輸液壓控制信號。多個構(gòu)造成由人手指控制的操縱裝置致動對應(yīng)的控制器。位于器件的遠端的從動裝置部分包括多個從動裝置。每個從動裝置都與對應(yīng)的控制器連通，并且對由控制器傳輸?shù)囊簤嚎刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)。外科手術(shù)末梢由從動裝置響應(yīng)于液壓控制信號而操縱。控制管線提供了控制腔與從動裝置之間的連通。在一個實施例中，外套筒包封控制管線。該器件還能夠包括活動連接部分。該活動連接部分包括位于一側(cè)的彈簧桿和多個位于相反側(cè)的凹窩。凹窩構(gòu)造成接收液壓流體并膨脹，從而使器件按需彎曲。在一個實施例中，該器件包括具有剛性軸和穩(wěn)定板的穩(wěn)定裝置。穩(wěn)定板具有進入切口，并且構(gòu)造成繞軸的端部樞轉(zhuǎn)。如果需要的話，軸能夠包括活動連接部分。


通過以下結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的特征將變得更明顯，全部附圖中用相似的附圖標記代表相應(yīng)的元件，并且其中圖I是本發(fā)明的一個實施例的概略圖。圖2A-2E是本發(fā)明的控制部分的一個實施例的詳圖。圖2A是頂視圖，圖2B是側(cè)視圖，圖2C是正視圖。圖2D示出了抓持凸輪的頂視圖。圖2E示出了彎曲凸輪的頂視圖。圖3A-3D是控制缸的一個實施例的詳圖。圖3A示出了缸的縮回位置，而圖3B示出了缸的伸出位置。圖3D單獨地示出了控制缸的構(gòu)件。圖4A-4E是液壓伸出模塊的一個實施例的詳圖。圖4A示出了該模塊的縮回位置，而圖4B不出了該模塊的伸出位置。圖4C不出了該模塊的正視圖。圖4D-4E不出了電動伸出模塊的兩個實施例。圖5A是液壓旋轉(zhuǎn)模塊的一個實施例的詳圖。圖5B是電動旋轉(zhuǎn)模塊的一個實施例的詳圖。圖6A是液壓彎曲模塊的一個實施例的詳圖。圖6B是該模塊中的齒輪構(gòu)件的圖。圖6C是該模塊中的齒條構(gòu)件的圖。圖6D是電動彎曲模塊的一個實施例的詳圖。圖7A-7B是液壓抓持模塊的一個實施例的詳圖。圖7A是頂視圖，圖7B是側(cè)視圖。圖7C是電動抓持模塊的一個實施例的詳圖。圖8示出了適合裝配在抓持模塊的尖頭上的工具。圖9A-9D示出了模塊的各種布置結(jié)構(gòu)。圖9A示出了處于彎曲-伸出-旋轉(zhuǎn)-抓持構(gòu)型中的模塊，其中彎曲模塊處于直構(gòu)造中。圖9B示出了同一布置結(jié)構(gòu)，其中彎曲模塊處于彎曲構(gòu)造中。圖9C示出了處于伸出-旋轉(zhuǎn)-彎曲-抓持構(gòu)型中的模塊，其中彎曲模塊處于直構(gòu)造中。圖9D示出了同一布置結(jié)構(gòu)，其中彎曲模塊處于彎曲構(gòu)造中。圖10A-10C示出了管件管理的一個實施例。圖IOA示出了利用彈性帶附接到套管上的導(dǎo)引管。圖IOB示出了導(dǎo)引管相對于彎曲模塊的位置，而圖IOC示出了導(dǎo)引管相對于伸出模塊的位置。圖11A-11B示出了患者約束裝置的一個實施例。圖12A-12E示出了組織約束模塊的一個實施例。圖12A是頂視圖，而圖12B是側(cè)視圖。圖12C-12E示出了組織約束模塊的可分離的尖頭的各種實施例。圖13示出了用于改變控制缸與從動缸之間的移動比率的不同缸徑。圖14示出了多行程缸的一個實施例。圖15A-15B是示出了本發(fā)明的活動連接機構(gòu)的側(cè)視圖。圖16A-16C是更詳細地示出了圖15A-15B的活動連接機構(gòu)的側(cè)視圖。
具體實施例方式現(xiàn)將參考附圖詳細說明本發(fā)明的某些實施例。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的外科手術(shù)工具。該工具具有位于器件的近端的控制部分110、112和位于器件的遠端的從動裝置部分120。如文中所用，“近側(cè)”指的是器件中保持在患者體外、最接近使用者的部分?！斑h側(cè)”指的是插入患者體內(nèi)、距離使用者最遠的一端。對于器件的特定構(gòu)件，“近側(cè)”指的是該構(gòu)件中最接近器件的近端的部分，而“遠側(cè)”指的是該構(gòu)件中最接近器件的遠端的部分。中間部分190位于控制部分110與從動裝置部分120之間?！皬膭友b置部分”或“器件的遠端” 120是該器件中包括從動模塊的部分，從動模塊即如以下更詳細描述的各伸出模塊、彎曲模塊、旋轉(zhuǎn)模塊和抓持模塊?，F(xiàn)將更詳細地描述各部分。術(shù)語“套管”用于指代器件中包括中間部分190和從動裝置部分120兩者的部分?？刂撇糠?10、112可以是任何能夠?qū)⑹褂谜叩氖趾褪种傅囊苿愚D(zhuǎn)換為液壓、機械或電信號以致動器件的從動裝置部分120的對應(yīng)部分的器件。例如，圖I中示出了兩個這樣的器件。在某些實施例中，控制部分110、112使用液壓流體將壓力從控制缸傳遞到從動缸。流體優(yōu)選為經(jīng)消毒的蒸餾水，但也可使用鹽溶液、全氟化烴液或任何其他生理上相容的流體。“生理上相容的流體”是一旦暴露于組織和器官其不會在患者體內(nèi)形成任何難以忍受的反應(yīng)例如皮疹或免疫響應(yīng)、并且不會不利地干涉其所暴露的組織或器官的正常生理機能的流體。另外，生理上相容的流體能夠保持在患者體內(nèi)或與組織或器官接觸而不需要去除流體。在一個實施例中，控制部分112借助于夾具115夾持到使用者的手臂上?？刂撇糠?12以使用者將其手指插入其中的指環(huán)117為特征。通過捏壓各指環(huán)117，使用者產(chǎn)生液壓壓力或電信號，該信號在器件的遠端120引起對應(yīng)運動。然后使用者可“張開”捏壓的手指以形成相反的運動。各指環(huán)117與控制缸310 (在圖3中示出)連接。指環(huán)117應(yīng)該足夠大以允許人手指的舒適插入。指環(huán)117連接到縱向軸上。軸可由例如金屬、磨砂玻璃或陶瓷等制成。軸
6可以具有任何截面形狀。將軸的截面尺寸連同材料設(shè)計成當指環(huán)117移動時提供用于可預(yù)測控制的足夠剛度。軸滑動穿過缸體端部中的開口。軸與缸體端部中的開口之間的界面形成為允許軸的平順向前和向后移動，并優(yōu)選同時提供防水密封。本發(fā)明的另一實施例包括利用夾具130夾持于手術(shù)床側(cè)的控制部分110。在該實施例中，使用者在很大程度上以與摩托車駕駛者抓持摩托車手柄相同的方式抓持控制部分110。使用者可轉(zhuǎn)動手柄，將它們推入，將它們拉出，使它們繞其軸線樞轉(zhuǎn)，或借助于拇指環(huán)捏壓它們。如以下詳述，這些運動中的每一種運動都在器件的遠端120形成對應(yīng)的運動。在另一實施例中，控制部分110被夾持在不同于手術(shù)床的物體例如手術(shù)臺或手推車上。在又一實施例中，控制部分110被夾持在使用者的手臂或手上。在另一實施例中，控制部分110由使用者保持，它未被夾持在任何物體上。圖2A示出了控制部分110的頂視圖。設(shè)置手柄210以用于使用者的手指穿過，同時使用者的拇指插入穿過拇指環(huán)212。手柄210可在開環(huán)的內(nèi)側(cè)具有脊部以便更舒適地容納使用者的手指。控制部分110的移動通過控制缸214、216、218、220的使用而轉(zhuǎn)換成液壓運動。當使用者朝手柄210捏壓拇指環(huán)212時，彎曲凸輪222繞豎直軸線轉(zhuǎn)動。彎曲凸輪222在圖2D中示出。隨著彎曲凸輪222轉(zhuǎn)動，輥子224被推向手柄的背面。輥子224經(jīng)由軸318連接到控制缸214的外缸312上。軸318的向后移動使活塞320向后伸出，從而形成致動器件的遠端120中的從動缸所需的液壓壓力。以下更詳細地討論控制缸的功能及其與從動缸的連接。在本發(fā)明的一個實施例中，拇指環(huán)的捏壓致動遠端120處的抓持功能。控制部分110可使用夾具130附接到手術(shù)床側(cè)。然而，控制部分繞圖2B中所示的豎直軸線226自由旋轉(zhuǎn)?？刂撇糠?10繞軸線226的旋轉(zhuǎn)致使輥子230在彎曲凸輪228內(nèi)移動。彎曲凸輪228在圖2E中示出。輥子230經(jīng)由軸318連接到控制缸220的外缸312上。軸318的向前移動使活塞320向前伸出，從而形成致動器件的遠端120中的從動缸所需的液壓壓力。在本發(fā)明的一個實施例中，手柄的轉(zhuǎn)動引起器件的遠端120通過以下詳細描述的旋轉(zhuǎn)模塊而旋轉(zhuǎn)。使用者也可向前推動手柄210，這種情況下，控制部分110的頂部部分在滑塊232上向前移動。滑塊232經(jīng)由附接點330連接到控制缸218的外缸312上。外缸312進而經(jīng)由軸318附接到活塞320上。軸318的向前移動使活塞320向前伸出，從而形成致動器件遠端120中的從動缸所需的液壓壓力。在本發(fā)明的一個實施例中，手柄的向前移動引起器件遠端120通過以下詳細描述的伸出模塊伸出?？刂撇糠?10的手柄部分也可沿與如圖2B中所示的軸234 —致的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的某些實施例中，手柄部分的轉(zhuǎn)動致使絲杠236在螺母238內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一些實施例中，絲杠236固定不動且螺母238是活動的，而在本發(fā)明的其他實施例中，絲杠236是活動的且螺母238固定不動。絲杠236在螺母238內(nèi)的移動致使活動單元相對于固定不動的單元線性地移動?；顒訂卧徊徽摻z杠還是螺母一經(jīng)由附接點330連接到控制缸216的外缸312上。外缸312進而經(jīng)由軸318附接到活塞320上。軸318的向前移動使活塞320向前伸出，而軸318的向后移動向后拉動活塞320?；钊?20的向前和向后運動形成致動器件遠端120中的從動缸所需的液壓壓力。在本發(fā)明的一些實施例中，手柄部分的旋轉(zhuǎn)引起器件遠端120通過以下詳細描述的旋轉(zhuǎn)模塊旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的某些實施例中，控制部分110的不同部分的移動形成通過中間部分190中的線發(fā)送到器件遠端120中的從動缸的電信號。電信號足以致動對應(yīng)從動缸中的電動機，這進而引起從動模塊被致動。因此，例如，手柄210的向前移動形成致動伸出模塊中的電動機的電信號，這引起該模塊的伸出。類似地，手柄210的旋轉(zhuǎn)、手柄210的彎曲和拇指環(huán)212的捏壓分別引起旋轉(zhuǎn)模塊、彎曲模塊和抓持模塊被致動。以下更詳細地描述具有電動機的從動模塊。缸214、216、218和220是控制缸。圖3A中示出典型的控制缸310位于其縮回位置且圖3B中示出位于其伸出位置。控制缸310包括外缸312和內(nèi)缸314。內(nèi)缸314具有允許其在外缸312內(nèi)移動的直徑。外缸312連接到軸318上，該軸進而經(jīng)附接點330連接到控制部分110上。控制部分110的上述移動致使外缸312相對于固定不動的內(nèi)缸314縱向移動。附接到軸318上的活塞320在由用于液壓流體的兩個進入點322、324限定的距離內(nèi)在內(nèi)缸314內(nèi)移動。軸318的遠端構(gòu)造成能夠附接到活塞320上，而軸318的近端構(gòu)造成能夠在接近附接點330的部位附接到外缸上。外缸或手柄組件可設(shè)置有棘輪齒。棘輪齒適合與鎖定機構(gòu)接合以將活塞320固定在相對于缸體的期望位置?；蛘?，鎖定機構(gòu)可采用摩擦鎖定來將活塞320固定在期望位置。活塞320具有實心正面并可沿內(nèi)缸314的縱向軸線移動?；钊?20的正面形狀與筒形腔的截面相同?；钊?20的外表面與內(nèi)缸314的內(nèi)表面形成氣密密封。因此，該腔在活塞320 —側(cè)的部分未與該腔在活塞320另一側(cè)的部分連通。同時，必須允許活塞320沿內(nèi)缸314的縱向軸線平順地來回移動。內(nèi)缸314的近端由密封件316密封，該密封件包括穿過其的開口，軸318能夠穿過該開口滑動。內(nèi)缸314的遠端由可選地包括O形環(huán)326的另一個密封件328密封。因此，在控制缸310的伸出位置(圖3B)，活塞320擱靠在近側(cè)密封件316上。液壓流體位于活塞320前面的內(nèi)缸314中。當控制部分110以上述方式移動時，S卩，當手柄210向前移動時，外缸312向前移動，從而移動軸318和活塞320。液壓流體經(jīng)入口 324離開內(nèi)缸314，在器件的遠端120中的一個點形成液壓壓力。從從動缸移位的另外的液壓流體經(jīng)另一個入口 322進入活塞320的背面，從而保持系統(tǒng)中的液壓流體的體積不變。當控制部分110完全移動時，控制缸310位于其縮回位置(圖3A)。在該位置，活塞320位于內(nèi)缸314的遠端，擱靠在遠側(cè)密封件328上。液壓流體位于活塞320的背面中。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，盡管在以上討論中將活塞320描述為從完全縮回位置向完全伸出位置移動，但活塞320可從沿兩個末端的任意一個點向沿兩個末端的任意另一個點移動，并從而致使從動缸對應(yīng)地移動。套管190包括將控制部分110的控制缸與位于遠端120的從動缸連接的液壓管件和用于液壓管件的殼體。遠端120包括模塊化構(gòu)件。這些構(gòu)件能夠從例如伸出模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、彎曲模塊和抓持模塊中選擇。其他功能也能夠被包括在內(nèi)并以下文詳細描述的方式被啟用。下面更詳細地單獨描述各模塊。本發(fā)明被調(diào)節(jié)成使得使用者能挑選模塊的組合和最佳適合使用者需求的每個單獨模塊的數(shù)量并且方便地裝配它們。伸出模塊410被示出位于其縮回(圖4A)和伸出(圖4B)兩個位置。伸出模塊410的結(jié)構(gòu)等同于控制模塊310 ;然而，二者的功能是相反的。通過使用控制部分110施加液壓壓力，液壓流體進入內(nèi)缸414，內(nèi)缸414將活塞420推向模塊的遠端和遠側(cè)密封件416。軸418移動通過遠側(cè)密封件416，但它在外缸的遠端430附接到外缸412上。活塞420的移動使外缸412移向模塊的遠端，從而使套管伸出。內(nèi)缸414的內(nèi)部存在的液壓流體經(jīng)遠側(cè)出口 422離開內(nèi)缸414。近側(cè)密封件428防止液壓流體從內(nèi)缸414的近端泄漏。另外的模塊能夠在其遠端經(jīng)遠側(cè)附接點430或在其近端經(jīng)近側(cè)附接點431附接到伸出模塊上。在另一實施例中，可代替液壓動力使用電力來使伸出模塊伸出。在該實施例中，通過在控制部分110的手柄210上向前推動，使用者致使形成電連接，藉此將電信號從控制部分110經(jīng)中間部分190中的線發(fā)送到伸出模塊432 (圖4D、4E)。電信號致使電動機434轉(zhuǎn)動。在一個實施例(圖4D)中，電動機434內(nèi)安裝有絲杠436。電動機434的轉(zhuǎn)動致使絲杠向外移動，從而致使外缸440從內(nèi)缸442移開。在該實施例中，電動機固定不動，即，它附接到內(nèi)缸442上，而絲杠是活動的，即，它相對于電動機和內(nèi)缸442移動。絲杠436在其遠端附接到外缸440上。在另一實施例(圖4E)中，電動機434致使絲杠436在螺母438內(nèi)轉(zhuǎn)動。螺母438附接到外缸440上。絲杠436的轉(zhuǎn)動致使螺母438相對于絲杠436移動，從而使外缸440相對于內(nèi)缸442縱向移動,致使模塊伸出。在該實施例中，電動機434和絲杠436相對于內(nèi)缸442固定不動，而螺母438和外缸440是活動的。旋轉(zhuǎn)模塊510 (圖5A)包括與伸出模塊410的液壓構(gòu)件相似的液壓構(gòu)件。與伸出模塊410中一樣，通過使控制部分110沿縱向軸線旋轉(zhuǎn)而施加的液壓壓力致使活塞520移向模塊的遠端，致使軸518也沿該方向移動。軸518在附接點524附接到進給絲杠522上。軸518的伸出致使進給絲杠522朝模塊的遠端移動。進給絲杠不能旋轉(zhuǎn)，這是因為穩(wěn)定裝置526阻止其旋轉(zhuǎn)。進給絲杠522代之以延伸穿過不能以移動方式附接到外缸530上的螺母組件528。進給絲杠522移動通過螺母組件528致使螺母組件528旋轉(zhuǎn)，從而使外缸530旋轉(zhuǎn)。另外的模塊能夠在其遠端經(jīng)遠側(cè)附接點532或在其近端經(jīng)近側(cè)附接點534附接到旋轉(zhuǎn)模塊上。在另一實施例中，可代替液壓動力使用電力來使旋轉(zhuǎn)模塊旋轉(zhuǎn)。在該實施例中，通過轉(zhuǎn)動控制部分Iio的手柄210，使用者致使形成電連接，藉此將電信號從控制部分110經(jīng)中間部分190中的線發(fā)送到旋轉(zhuǎn)模塊540 (圖5B)。電信號致使電動機542轉(zhuǎn)動。電動機542附接到軸544上，該軸進而附接到外缸546上。軸的轉(zhuǎn)動使外缸旋轉(zhuǎn)。在一些實施例中，也可設(shè)置齒輪減速器組件548以降低轉(zhuǎn)速。在某些實施例中，外缸546與容納電動機組件542的缸之間的連接可以以軸承組件550為特征。彎曲模塊610在圖6A中示出。該模塊也以與上述伸出模塊和旋轉(zhuǎn)模塊中存在的相同的液壓組件為特征。通過使控制部分Iio在順時針方向沿豎直軸線226旋轉(zhuǎn)而施加的液壓壓力致使活塞620和軸618朝模塊的遠端移動。軸618直接或經(jīng)附接組件622附接到齒條624上。軸618的移動使齒條624移動。齒條624具有的齒與齒輪626上的齒相對應(yīng)。齒條624的移動致使齒輪626順時針旋轉(zhuǎn)。齒輪626連接到模塊的遠端628上。齒輪626的旋轉(zhuǎn)致使模塊的遠端628順時針彎曲。通過使控制部分110沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，活塞620朝模塊的近端移動，致使齒條624也向后移動,這進而致使齒輪626逆時針轉(zhuǎn)動,該轉(zhuǎn)動進而致使模塊的遠端628逆時針彎曲。在一些實施例中，模塊的遠端628的彎曲經(jīng)過至少110°的角度，即，當活塞620從液壓部分的近端完全移動到液壓部分的遠端時，模塊的遠端628彎曲至少110°。在其他實施例中，該旋轉(zhuǎn)為至少110°、至少150°、至少200°、至少250°、至少300°或至少350°的角度。另外的模塊能夠在其遠端經(jīng)遠側(cè)附接點630或在其近端經(jīng)近側(cè)附接點632附接到彎曲模塊上。在另一實施例中，可代替液壓動力使用電力來使彎曲模塊彎曲。在該實施例中，通過轉(zhuǎn)動控制部分Iio的手柄210，使用者致使形成電連接，藉此將電信號從控制部分110經(jīng)中間部分190中的線發(fā)送到彎曲模塊。電信號致使電動機轉(zhuǎn)動。電動機附接到軸上，該軸進而附接到齒條624上。軸618的移動使齒條624移動，這進而致使齒輪626旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)進而致使模塊的遠端628彎曲。在另一實施例(圖6D)中，電動機640的轉(zhuǎn)動致使進給絲杠642在螺母644內(nèi)旋轉(zhuǎn)。進給絲杠642相對于電動機640和模塊的外本體固定不動，而螺母644是活動的。螺母644在連桿646的近端連接到連桿646上。連桿646的遠端連接到模塊的遠端上。當螺母644向后移動時，它致使連桿646向后移動，從而致使模塊的遠端旋轉(zhuǎn)。通過使控制部分110沿反方向旋轉(zhuǎn)來使電流反向?qū)⒅率闺妱訖C沿反方向轉(zhuǎn)動，從而致使螺母向前移動且模塊的遠端沿順時針方向彎曲。圖7A示出了抓持模塊710的頂視圖，而圖7B示出了其側(cè)視圖。抓持模塊710還以與其他模塊的液壓部分相似的液壓部分為特征。當拇指環(huán)212朝手柄210被捏壓時，施加了液壓壓力并且軸718朝模塊的遠端移動。該移動致使銷720也朝模塊的遠端移動，從而致使兩個銷722從中央移開。隨著兩個銷722從中央移開，由銷722-銷720-銷722限定的角度趨于從90°變成180°。銷722的移動致使兩個尖頭724朝彼此移動并最終觸靠。使拇指環(huán)212從手柄210移開將具有致使尖頭724彼此移開并且張開的相反效果。在另一個實施例中，拇指環(huán)212的捏壓產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)動抓持模塊730中的電動機740(圖7C)的電流。電動機740轉(zhuǎn)動固定不動的進給絲杠742，該進給絲杠進而致使螺母744縱向移動。螺母744的移動致使尖頭彼此接近地移動并最終觸靠。使拇指環(huán)212從手柄210移開將具有致使尖頭724彼此移開并且張開的相反效果。抓持模塊710的尖頭724構(gòu)造成容納多個不同的工具。例如，在圖8中，示出了能夠裝配在尖頭724上的抓持工具810。當尖頭724朝彼此移動時，抓持工具810的端部部分也朝彼此移動并最終觸靠。如果物體或組織位于抓持工具810的端部部分之間，則該物體隨后被工具抓持?？纱嬖诙鄠€能夠附接在尖頭724上的工具。除抓持工具外，這些工具包括剪刀、用于切割組織的刀片、用于鉆入骨內(nèi)的鉆頭、用于灼燒組織的加熱元件或任意其他在外科手術(shù)過程中需要的工具。所有上述工具和其他工具能夠單獨并且可互換地適配在抓持模塊710上。因此，在外科手術(shù)過程中，使用者可將一個工具附接到抓持模塊710上，使用它，移除它，并且然后將另一工具附接到同一抓持模塊710上。能夠?qū)θ我鈹?shù)量的工具重復(fù)該過程任意次數(shù)。如上所述，本發(fā)明的模塊被設(shè)計成以使用者認為最有用的方式布置。例如，圖9示出了以彎曲、伸出、旋轉(zhuǎn)和抓持的次序(從近端至遠端)附接的模塊中的四個。圖9A示出了位于其縮回位置的彎曲模塊，其中套管是直的。圖9B示出了位于其伸出位置的彎曲模塊，其中該模塊是彎曲的?；蛘撸膫€模塊可布置在伸出-旋轉(zhuǎn)-彎曲-抓持構(gòu)型中，如圖9C、9D中所示。其他組合也是可能的。另外，使用者可將多于一個特定類型的模塊，例如能夠放置在一起的兩個或三個或更多伸出模塊或兩個或三個或更多彎曲模塊，與其他模塊附接，以形成器件的遠端120。優(yōu)選地，抓持模塊710始終是位于最遠側(cè)的模塊。如圖4C中所示，圖4C是伸出模塊的正視圖，將各種模塊連接到控制缸上的液壓管件位于從動缸的一側(cè)。液壓管件在套管旁邊延伸并且連接到各模塊的液壓部分的輸入開口。在本發(fā)明的一些實施例中，為了將液壓管件保持在適當位置，將一系列低摩擦導(dǎo)引管1010通過彈性帶1012 (圖10A)附接到套管上。各液壓管件1014穿過一個導(dǎo)引管件適配，并在導(dǎo)引管件1010內(nèi)沿縱向、即沿箭頭1016的方向自由移動。因此，當彎曲模塊彎曲時(圖10B)，或者當伸出模塊伸出時(圖10C)，液壓管件能夠沿套管移動并維持與各模塊的液壓入口的連接1018。在某些實施例中，本發(fā)明以能使用翼形螺釘1112 (圖11)附接到套管190上的約束裝置1110為特征。約束裝置1110在套管190的進入點位于患者體外的患者皮膚附近。約束裝置1110保持套管190相對于患者身體的深度。如果患者在外科手術(shù)期間進行任何移動，例如如果麻醉開始減弱并且患者搖晃，則套管隨患者移動。更重要的是，套管在患者體內(nèi)的深度保持不變。因此，如果患者移動，則患者不會被套管損傷。作為體內(nèi)某些器官的正常生理機能的一部分，它們具有連續(xù)運動。例如，心臟跳動，肺隨著患者呼吸而擴張和收縮，并且胃腸道也經(jīng)受收縮運動。當施行外科手術(shù)時，常常需要使器官中經(jīng)受外科手術(shù)的部分穩(wěn)定，使得不產(chǎn)生對該器官的額外損傷并且能夠?qū)ζ鞴龠M行作業(yè)。本發(fā)明的一些方面還以能夠在已插入任何其他套管的部位或其附近插入患者體內(nèi)的組織約束模塊1210 (圖12)為特征。組織約束模塊1210以如上所述的彎曲模塊為特征。一旦插入患者體內(nèi)，可分離的尖頭1214便能夠接近要被約束的組織。彎曲模塊允許尖頭組件相對于套管彎曲，使得可將尖頭1214置于組織上方。尖頭1214是可分離的使得它們能夠提供用于施行外科手術(shù)的相對穩(wěn)定的組織區(qū)域。多個不同的用于分離尖頭1214的機構(gòu)在圖12C-12E中示出。在所示的實施例中，組織約束模塊包括兩個尖頭1214。尖頭1214被調(diào)節(jié)成可分離的。當將模塊插入患者體內(nèi)時，尖頭1214被保持在一起以減小器件的寬度。在患者體內(nèi)，尖頭1214能夠被分離。在圖12C中所示的實施例中，一個尖頭1214是固定不動的，而第二尖頭1214滑動離開第一尖頭1214。在圖12D中所示的實施例中，兩個尖頭1214都從中央移開。由于兩個尖頭1214向內(nèi)彎曲，所以在它們完全伸出的位置，兩個尖頭1214的遠端將彼此平行。圖12E中所示的實施例類似地工作，除了兩個尖頭不彎曲以外。在完全伸出的位置，兩個尖頭1214形成“V”形開口。也可設(shè)想其他實施例。例如，組織約束模塊可包括僅一個尖頭。在某些實施例中，單尖頭模塊可具有諸如“ Π ”、·· ■"或之類的形狀。在某些實施例中，組織約束模塊在外科手術(shù)過程中被保持抵靠著組織或器官。這樣，在兩個尖頭1214之間的空間或單尖頭內(nèi)形成的特定空間中，組織或器官的表面區(qū)域變得受到約束，即組織或器官的局部運動與組織或器官的不受約束的區(qū)域相比大大減少。組織或器官的約束提供了使用者能在其上施行外科手術(shù)的相對穩(wěn)定的區(qū)域。
在某些實施例中，套管的中間部分190能夠適合保持要在手術(shù)過程中使用的多個不同工具。套管可以是通向組織約束模塊的套管或通向位于器件遠端120的抓持模塊710的套管。優(yōu)選地，套管是通向組織約束模塊的套管。在手術(shù)期間，使用者能夠從位于患者體內(nèi)的套管取回第一工具并將其附接到抓持模塊710上。在使用第一工具后，使用者然后能夠使第一工具回到套管，取回第二工具并將其附接到抓持模塊710上。隨后可采用類似方式使用其他工具。使用定位臂140 (參看圖I)將套管190保持在適當位置。定位臂140包括至少一個能使用釋放機構(gòu)拉緊或放松的接頭。使用者能夠釋放該接頭，將定位臂140移動到期望位置，并從而重新定位套管190。在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種單手釋放機構(gòu)。在該實施例中，使用者能夠用一只手抓持定位臂140，并在保持定位臂140的同時使用同一只手放松接頭，使用同一只手將定位臂140移動到新位置，并且然后再次使用同一只手拉緊接頭。單手釋放機構(gòu)允許使用者使用一只手重新定位套管，同時用另一只手利用控制部分110操縱裝置的遠端120。在使用本發(fā)明的器件的過程中，情況往往是這樣位于器件的遠側(cè)部分的工具將以短距離移動。該距離足夠小使得對于使用者難以將他的手或手指移動這么短的距離。因此，需要一種系統(tǒng)來將使用者的手和手指在器件的近端的較長移動轉(zhuǎn)換為工具在器件的遠端的較短移動。這通過使控制缸和從動缸具有不同直徑來實現(xiàn)。重要的是當使用不同直徑的缸時活塞區(qū)域與軸區(qū)域之間的關(guān)系，如以下大致描述。腹腔鏡工具的中間部分190的至少一部分優(yōu)選為活動連接部分。圖15A-15B和圖16A-16C圖示了在中間部分190的活動連接部分中實施的活動連接機構(gòu)的一個實施例。彈簧桿1510嵌埋在外套筒的本體內(nèi)。彈簧桿可由允許彈簧桿在克服彎曲施加反作用力的同時彈性彎曲的諸如塑料或金屬之類的任何材料制成。彈簧桿1510用于防止活動連接部分彎曲，除非施加力以致使活動連接部分彎曲。套筒的相對的壁嵌有小的凹窩(pouch) 1520。圖16C在活動連接部分的截面圖中圖示了凹窩1520和彈簧桿1510的布置結(jié)構(gòu)。凹窩1520沿活動連接部分的長度密集地布置。凹窩1520通過每個凹窩中的一系列孔口或閥連接到液壓流體的儲器(未示出)。當經(jīng)孔口或閥向凹窩1520供應(yīng)液壓流體時，凹窩1520充填有液壓流體。充填的凹窩1520相互壓靠并迫使活動連接部分中帶有凹窩1520的一側(cè)膨脹。該膨脹致使彈簧桿1510彎曲，從而致使活動連接部分彎曲，如圖16B中所示。雙動式/雙缸系統(tǒng)本發(fā)明的另一方面包括雙動式/雙缸系統(tǒng)。該系統(tǒng)在圖13中不出。該系統(tǒng)包括控制缸1320和從動缸1310?？刂聘装ɑ钊?318和附接到其上的軸1320?；钊?318能在控制缸1320內(nèi)移動?；钊麑⒖刂聘追指舫蓛蓚€腔遠側(cè)腔，其壁為Al，以及近側(cè)腔，其壁為A2。軸1322穿過近側(cè)腔?；钊?318防止遠側(cè)腔與近側(cè)腔之間的液體連通。從動缸包括活塞1314和附接到活塞1314上的軸1316?；钊?314能夠在從動缸1310內(nèi)移動?；钊麑膭痈追指舫蓛蓚€腔遠 側(cè)腔，其壁為A3，以及近側(cè)腔，其壁為A4。軸1316穿過近側(cè)腔?；钊?314防止遠側(cè)腔與近側(cè)腔之間的液體連通?？刂乒芫€提供了控制缸的近側(cè)腔與從動缸的近側(cè)腔之間的液壓連通。另一控制管線提供了控制缸的遠側(cè)腔與從動缸的近側(cè)腔之間的液壓連通。因此，在該系統(tǒng)中，兩個遠側(cè)腔彼此液壓連通，兩個近側(cè)腔彼此液壓連通，但沒有近側(cè)腔與任何遠側(cè)腔液壓連通。
如果控制缸活塞1318朝控制缸1320的遠端移動，則液壓流體從控制缸的遠側(cè)腔經(jīng)控制管線移動并進入從動缸的遠側(cè)腔中，從而將從動缸活塞1314推向從動缸1310的近端。也可能發(fā)生相反的情況。如果控制缸活塞1318朝控制缸1320的近端移動，則液壓流體從控制缸的近側(cè)腔經(jīng)控制管線移動并進入從動缸的近側(cè)腔中，從而將從動缸活塞1314推向從動缸1310的遠端。此外，當控制缸活塞1318保持固定不動時，從動缸活塞1314也保持固定不動。在一個實施例中，本發(fā)明的雙動式/雙缸系統(tǒng)包括過壓儲器。如果缸內(nèi)或控制管線內(nèi)的液壓壓力超過一定量，則一些液壓流體轉(zhuǎn)移到過壓儲器。通向過壓儲器的開口可包括測壓器件，當系統(tǒng)內(nèi)的液壓壓力超過一定預(yù)設(shè)值時，該測壓器件能夠被啟動。當測壓器件被啟動時，通向過壓儲器的開口打開并且液壓流體然后能夠進入儲器。在另一實施例中，過壓儲器包括始終與系統(tǒng)內(nèi)的液壓流體流體連通的開口。該儲器還包括位于與開口相反的一側(cè)的彈簧機構(gòu)。當系統(tǒng)內(nèi)的液壓壓力超過由彈簧機構(gòu)施加的壓力時，液壓流體從系統(tǒng)進入儲器。相反，當系統(tǒng)內(nèi)的壓力例如由于系統(tǒng)中的泄漏而下降到低于由彈簧機構(gòu)施加的壓力時，液壓流體從儲器進入系統(tǒng)。因此，儲器也可起到流體置換儲器的作用。在某些實施例中，系統(tǒng)內(nèi)部的液壓流體流將很容易移動，使得不會提供足夠的阻力。在這些狀況下，使用者難以以高精度控制缸的移動。因此，本發(fā)明的某些實施例以在液壓管件中的適當點處斷面收縮為特征，其目的是形成阻力。在一些實施例中，使用者能夠改變斷面收縮的量，并因此改變液壓管件中的阻力量。圖13示出了控制缸1310與從動缸1312之間的關(guān)系。控制缸1310具有活塞1314和軸1316。活塞1314的前部、即與軸1316附接到活塞1314上的部位相反的面具有面積A3，并且活塞1314的后部、即軸1316附接的面具有面積A4。因此，A3等于A4加軸1316的面積。當活塞1314向后移動距離I2時，在活塞1314前面移位的液壓流體的量將具有A3I2的體積。然而，在活塞1314后面移位的液壓流體的體積將為A412。從動缸1312還具有活塞1318和軸1320。在活塞1318前面和后面移位的液壓流體的體積必須等于在活塞1314前面和后面移位的液壓流體的體積。換言之，
手指進行的較短移動引起器件的遠端處的較長移動，則以上關(guān)系也將保持成立。換言之，在圖13中，在一個實施例中，1312代表從動缸且1310代表控制缸，而在另一實施例中，1312代表控制缸且1310代表從動缸。
AilfA3I2
并且
權(quán)利要求
1.一種雙缸系統(tǒng)，所述雙缸系統(tǒng)包括至少一個適合傳輸控制信號的控制器，所述控制器還包括控制腔；和位于所述控制腔內(nèi)的第一活塞，所述第一活塞將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與所述第二控制腔部分之間的連通；至少一個從動裝置，其與所述控制器連通并且構(gòu)造成對由所述控制器傳輸?shù)乃隹刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)，所述從動裝置包括從動裝置腔；和位于所述從動裝置腔內(nèi)的第二活塞，所述第二活塞將所述從動裝置腔分隔成第一從動裝置腔部分和第二從動裝置腔部分，并且防止所述第一從動裝置腔部分與所述第二從動裝置腔部分之間的連通；和至少一個控制管線，其提供所述第一控制腔部分與所述第一從動裝置腔部分之間的連通；以及至少一個控制管線，其提供所述第二控制腔部分與所述第二從動裝置腔部分之間的連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括操縱裝置，其中所述操縱裝置適合改變所述第一活塞在所述控制腔內(nèi)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述操縱裝置與遙控操作裝置聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述控制信號由遙控操作裝置產(chǎn)生。
5.一種外科手術(shù)器件，所述外科手術(shù)器件包括至少一個位于所述器件的近端的控制器，所述控制器適合傳輸控制信號；至少一個操縱裝置，所述操縱裝置構(gòu)造成由人手控制并致動所述控制器；至少一個位于所述器件的遠端的從動裝置，所述從動裝置與所述控制器連通并且構(gòu)造成對由所述控制器傳輸?shù)乃隹刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)；以及至少一個控制管線，其提供所述控制器與所述從動裝置之間的連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外科手術(shù)器件，其中，所述操縱裝置遠離所述控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外科手術(shù)器件，其中，所述操縱裝置通過遙控操作裝置與所述控制器聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外科手術(shù)器件，其中，所述控制信號由遙控操作裝置產(chǎn)生。
9.一種外科手術(shù)器件，所述外科手術(shù)器件包括位于所述器件的近端的控制部分，其包括多個控制器，所述多個控制器中的每一個都適合傳輸控制信號；和多個操縱裝置，所述多個操縱裝置中的每一個都構(gòu)造成致動所述多個控制器中的相應(yīng)一個；位于所述器件的遠端的從動裝置部分，其包括多個從動裝置，所述多個從動裝置中的每一個都與所述多個控制器中的對應(yīng)一個控制器連通，并且構(gòu)造成對由所述多個控制器中的所述對應(yīng)一個控制器傳輸?shù)乃隹刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)；以及中間部分，其包括多個控制管線，所述多個控制管線中的每一個都提供與所述多個控制器中的一個控制器和所述多個從動裝置中的對應(yīng)一個從動裝置的連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)器件，其中，所述控制器中的至少一個遠離所述多 個操縱裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)器件，其中，所述控制器中的至少一個通過遙控操 作裝置聯(lián)接到所述多個操縱裝置中的一個上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)器件，其中，所述控制信號由遙控操作裝置產(chǎn)生。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)器件，其中，所述連通是通過直接機械連接實現(xiàn)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)器件，其中，所述連通是通過間接機械連接實現(xiàn)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外科手術(shù)器件，其中，所述連通是通過遙控操作裝置實現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙缸系統(tǒng)，其包括至少一個控制器，其適合傳輸液壓控制信號；至少一個從動裝置，其與控制器流體連通并且構(gòu)造成對由控制器傳輸?shù)囊簤嚎刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)；以及至少一個控制管線，其提供控制器與從動裝置之間的液壓連通。還公開了一種外科手術(shù)器件，該外科手術(shù)器件包括至少一個位于該器件的近端的控制器，該控制器適合傳輸液壓控制信號；至少一個操縱裝置，其構(gòu)造成由人手控制并致動控制器；至少一個位于該器件的遠端的從動裝置，該從動裝置與控制器流體連通并且構(gòu)造成對由控制器傳輸?shù)囊簤嚎刂菩盘栕鞒鲰憫?yīng)；以及至少一個控制管線，其提供控制器與從動裝置之間的液壓連通。
文檔編號B25J13/02GK102958454SQ201180026519
公開日2013年3月6日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者馬克·多伊勒, 吉米·C·卡普托 申請人:康爾福盛2200公司