带有可切换传动装置的外科手术器械制造方法及图纸

一种具有延长轴的外科手术工具，该延长轴具有近端和远端。外科手术末端执行器被定位在该远端周围。外科手术末端执行器具有包括多个自由度的多个执行器机构。在近端定位有执行器主体。执行器主体包括用于驱动多个执行器机构的多个马达接口。传动装置被耦连至执行器主体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年3月31日提交的美国临时申请号61/973,257的权益，该文献通过引用的方式结合在此。
技术介绍
微创医疗技术旨在减少在诊断或外科手术过程中被损伤的外部组织的量，从而减少患者的康复时间、不适感、以及有害的副作用。例如，微创外科手术的一个作用是使术后住院康复时间减少。因为标准外科手术的平均住院时间通常显著地长于类似的微创外科手术的平均住院时间，所以微创技术的使用增加每年可以节省数百万美元的住院费用。虽然每年在美国进行的许多外科手术可能能够以微创方式进行，但是由于在微创外科手术器械和掌握这些技术所涉及的额外外科手术训练方面的限制，目前的外科手术中只有一部分使用了这些有利技术。微创远程外科手术系统已经被发展以便增加外科医生的灵巧性并且避免传统的微创技术上的一些限制。在远程外科手术中，外科医生使用一些遥控形式(例如，伺服机构等等)以便操纵外科手术器械移动，而不是通过手来直接握住以及移动器械。在远程外科手术系统中，可以为外科医生提供在外科手术工作站的外科手术部位的图像。当在显示器上观察外科手术部位的二维或三维图像时，外科医生通过操纵主控制装置为患者进行外科手术程序，这些主控制装置进而控制伺服机械操作的器械的移动。用于远程外科手术的伺服机构通常接收来自两个主控制器(外科医生的每只手一个)的输入并且可以包括两个或更多个机器人臂，每个机器人臂上安装有外科手术器械。主控制器与相关联的机器人臂和器械组件之间的操作通信通常通过控制系统实现。该控制系统通常包括至少一个处理器，该处理器将输入命令从主控制器转发至相关联的机器人臂和器械组件，并且假如有受力反馈等等，则从该器械和臂组件转发回到相关联的主控制器。机器人外科手术系统的一个示例是系统，该系统可向Intuitive Surgical，Inc.of Sunnyvale，California，USA(美国加州森尼维耳市直观外科有限公司)购买。在机器人外科手术中，多种结构布置可以被用于在外科手术部位支撑外科手术器械。从动联动装置或“从动装置”常常被称作机器人外科手术操纵器，在美国专利号7,594,912；6,758,843；6,246,200；和5,800,423中描述了在微创机器人外科手术中用作机器人外科手术操纵器的示例性联动装置布置，这些专利通过引用结合在此。这些联动装置通常使用平行四边形布置来支撑具有轴的器械。这种操纵器结构可以约束器械的移动，这样使得器械围绕操纵的远程中心枢转，该远程中心被定位在沿着刚性轴的长度的空间中。通过将操纵的远程中心与通向内部外科手术部位的切口点对齐(例如，在腹腔镜外科手术中在腹壁处用套管针或插管)，通过使用操纵器联动装置移动该轴的近端，外科手术器械的末端执行器可以被安全地定位而不对腹壁潜在地施加危险的力。例如，在美国专利号7,763,015、6,702,805、6,676,669、5,855,583、5,808,665、5,445,166以及5,184,601中描述了可替代的操纵器结构，这些专利通过引用结合在此。在机器人外科手术中，多种结构布置也可以被用于在外科手术部位支撑并定位机器人外科手术操纵器以及外科手术器械。支撑联动装置机构(有时被称作装配关节、或装配关节臂)经常被用于将每个操纵器相对于患者身体中对应的切口点定位并对齐。支撑联动装置机构促进了外科手术操纵器相对于期望的外科手术切口点以及目标解剖结构的对齐。在美国专利号6,246,200和6,788,018中描述了示例性支撑联动装置机构，这些专利通过引用结合在此。虽然新的远程外科手术系统和装置已证明是高效且有利的，但仍然需要进一步的改善。总的来说，期望改进的微创机器人外科手术系统。通常，新型外科手术器械被研发以用于现有的远程外科手术系统平台。因此，要求器械适配于远程外科手术系统，因为为个别外科手术应用开发新型远程外科手术系统的成本高昂。然而，当现有远程外科手术平台不具有所需的马达输出量以用于特定外科手术器械的所有机构时，问题就出现了。因此，需要使新型外科手术装置适配于现有的远程外科手术系统而不限制外科手术功能并且不需要对现有的远程外科手术系统进行修改。
技术实现思路
许多实施例针对一种包括具有近端和远端的延长轴的外科手术工具。在该远端周围定位有外科手术末端执行器。外科手术末端执行器可以包括多个执行器机构，每个执行器机构具有一个或多个自由度(DOF)。还可以在近端定位执行器主体。执行器主体可以包括多个马达接口用于驱动多个执行器机构。例如，多个马达接口可以包括第一马达接口。传动装置可以被耦连在执行器主体与外科手术末端执行器之间。传动装置可以被配置成用于在多个执行器机构中仅部分的执行器机构和相关联的DOF之间切换第一马达接口的耦连。许多实施例针对一种包括具有近端和远端的延长轴的外科手术工具。在该轴的远端定位有外科手术末端执行器。外科手术末端执行器具有多个末端执行器部件，每个末端执行器部件与唯一的机械自由度相关联。多个末端执行器部件具有第一末端执行器部件和第二末端执行器部件。在轴的近端定位有驱动机构。驱动机构具有第一马达接口和传动装置。传动装置包括可以在第一状态与第二状态之间移动的切换机构。在第一状态中，第一马达接口经由传动装置被耦连以驱动第一末端执行器部件而不驱动第二末端执行器部件。在第二状态中，第一马达接口经由传动装置被耦连以驱动第二末端执行器部件而不驱动第一末端执行器部件。在许多实施例中，多个马达接口包括第二马达接口，第二马达接口被耦连用于使切换机构在第一状态与第二状态之间切换。在许多实施例中，多个末端执行器部件包括第三末端执行器部件。该切换机构可以移动至第三状态。在第一状态以及在第二状态，第一马达接口不驱动第三末端执行器部件。在第三状态，第一马达接口经由传动装置被耦连以驱动第三末端执行器部件而不驱动第一和第二末端执行器部件。在许多实施例中，多个马达接口包括第二马达接口，第二马达接口被耦连用于使切换机构在第一状态、第二状态以及第三状态之间切换。在许多实施例中，第一末端执行器部件可以与第一末端执行器机械自由度相关联，并且第二末端执行器部件与第二末端执行器机械自由度相关联。驱动机构可以包括被耦连用于驱动第三末端执行器机械自由度的第二马达接口、被耦连用于驱动第四末端执行器机械自由度的第三马达接口、以及被耦连用于驱动第五末端执行器机械自由度的第四马达接口。末端执行器的第一、第二、第三、第四、以及第五机械自由度每个都是唯一的。在许多实施例中，多个末端执行器部件包括与第六末端执行器机械自由度相关联的第三末端执行器部件。末端执行器的第一、第二、第三、第四、第五、以及第六机械自由度每个都是唯一的。在许多实施例中，多个马达接口包括第五马达接口，第五马达接口被耦连用于使切换机构在第一状态与第二状态之间切换。在许多实施例中，切换机构可以包括可旋转凸轮轴，其中，凸轮轴的第一位置对应于第一状态，并且凸轮轴的第二位置对应于第二状态。在许多实施例中，该多个马达接口进一步包括被耦连用于驱动凸轮轴的第二马达接口。在许多实施例中，传动装置可以包括可旋转凸轮轴。凸轮轴可以包括用于使第一马达接口的耦连切换至多个DOF中的第一DOF的第一凸轮轴位置；用于使第一马达接口的耦连切换至多个DO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外科手术工具，包括：延长轴，其具有近端和远端；位于所述轴的所述远端的外科手术末端执行器，所述外科手术末端执行器包括每个与唯一的机械自由度相关联的多个末端执行器部件，所述多个末端执行器部件包括第一末端执行器部件和第二末端执行器部件；以及位于所述轴的所述近端的驱动机构，所述驱动机构包括第一马达接口和传动装置，所述传动装置包括在第一状态与第二状态之间可移动的切换机构，在所述第一状态，所述第一马达接口经由所述传动装置被耦连以驱动所述第一末端执行器部件而不驱动所述第二末端执行器部件，在所述第二状态中，所述第一马达接口经由所述传动装置被耦连以驱动所述第二末端执行器部件而不驱动所述第一末端执行器部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 US 61/973,2571.一种外科手术工具，包括：延长轴，其具有近端和远端；位于所述轴的所述远端的外科手术末端执行器，所述外科手术末端执行器包括每个与唯一的机械自由度相关联的多个末端执行器部件，所述多个末端执行器部件包括第一末端执行器部件和第二末端执行器部件；以及位于所述轴的所述近端的驱动机构，所述驱动机构包括第一马达接口和传动装置，所述传动装置包括在第一状态与第二状态之间可移动的切换机构，在所述第一状态，所述第一马达接口经由所述传动装置被耦连以驱动所述第一末端执行器部件而不驱动所述第二末端执行器部件，在所述第二状态中，所述第一马达接口经由所述传动装置被耦连以驱动所述第二末端执行器部件而不驱动所述第一末端执行器部件。2.如权利要求1所述的外科手术工具，其中：所述多个马达接口包括第二马达接口，所述第二马达接口被耦连用于使所述切换机构在所述第一状态与所述第二状态之间切换。3.如权利要求1所述的外科手术工具，其中：所述多个末端执行器部件包括第三末端执行器部件；并且所述切换机构可移动至第三状态，在所述第一状态以及在所述第二状态，所述第一马达接口不驱动所述第三末端执行器部件，并且在所述第三状态，所述第一马达接口经由所述传动装置被耦连以驱动所述第三末端执行器部件而不驱动所述第一末端执行器部件和所述第二末端执行器部件。4.如权利要求3所述的外科手术工具，其中：所述多个马达接口包括第二马达接口，所述第二马达接口被耦连用于使所述切换机构在所述第一状态、所述第二状态、以及所述第三状态之间切换。5.如权利要求1所述的外科手术工具，其中，所述切换机构包括可旋转凸轮轴，所述凸轮轴的第一位置对应于所述第一状态，并且所述凸轮轴的第二位置对应于所述第二状态。6.如权利要求5所述的外科手术工具，其中，所述多个马达接口进一步包括被耦连用于驱动所述凸轮轴的第二马达接口。7.如权利要求1所述的外科手术工具，其中：所述第一末端执行器部件与第一末端执行器机械自由度相关联，并且所述第二末端执行器部件与第二末端执行器机械自由度相关联；并且所述驱动机构包括被耦连用于驱动第三末端执行器机械自由度的第二马达接口、被耦连用于驱动第四末端执行器机械自由度的第三马达接口、以及被耦连用于驱动第五末端执行器机械自由度的第四马达接口；所述末端执行器的所述第一、第二、第三、第四、以及第五机械自由度每个都是唯一的。8.如权利要求7所述的外科手术工具，其中：所述多个末端执行器部件包括与第六末端执行器机械自由度相关联的第三末端执行器部件；所述末端执行器的所述第一、第二、第三、第四、第五以及第六机械自由度每个都是唯一的。9.如权利要求8所述的外科手术工具，其中：所述多个马达接口包括第五马达接口，所述第五马达接口被耦连用于使所述切换机构在所述第一状态与所述第二状态之间切换。10.如权利要求9所述的外科手术工具，其中，所述外科手术末端执行器包括具有外科手术工具的抓取装置，其中，所述外科手术末端执行器包括腕部，所述腕部能够使所述抓取装置相对于所述远程控制臂俯仰、摇摆以及滚转。11.如权利要求10所述的外科手术工具，其中：所述第一末端执行器机械自由度用于滚转所述腕部；所述第二末端执行器机械自由度用于致动所述外科手术工具；所述第三末端执行器机械自由度用于相对于所述第六末端执行器机械自由度以大力来致动所述抓取装置；所述第四末端执行器机械自由度用于使所述腕部摇摆；所述第五末端执行器机械自由度用于使所述腕部俯仰；并且所述第六末端执行器机械自由度用于相对于所述第三末端执行器机械自由度以小力来致动所述抓取装置。12.如权利要求11所述的外科手术工具，其中，所述切换机构包括可旋转凸轮轴，所述可旋转凸轮轴包括多...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·贝利，T·W·罗杰斯，R·杰亚诺夫，R·索普，G·F·布里森，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国;US