具有受约束运动的可铰接构件以及相关设备和方法技术

可铰接构件包括远侧端部、近侧端部、致动构件和约束构件。致动构件从近侧端部延伸到远侧端部。致动构件传输力以使可铰接构件从中立方位弯曲。约束构件从近侧端部延伸到远侧端部。约束构件可具有固定到远侧端部和近侧端部的相对端部。在一个实施例中，约束构件从近侧端部到远侧端部沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。在另一个实施例中，致动构件沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2014年2月21日提交的美国临时申请No.61/943,106的权益，其全文以引用的方式并入本文。
本公开的各方面涉及表现出受约束运动的可铰接构件。更具体地，本公开的各方面涉及利用此类可铰接构件的外科器械以及相关系统和方法。
技术介绍
可包括远程操作外科器械以及手动操作(例如，腹腔镜检查、胸腔镜检查)外科器械的远程控制外科器械通常用于微创医学过程。在医学过程期间，器械可铰接以将该器械的一部分定位在期望位置中。将器械定位在期望位置或取向中可通过约束该器械的一个或多个接头的运动来实现。然而，约束器械的一个或多个接头的运动的机构可增加机械复杂性和器械的操作，并且增加制造器械的难度。微创外科器械的总体尺寸可对外科器械的设计造成约束。在各种应用中，可期望此类器械的总体尺寸，包括外部横向尺寸(例如，直径)，相对较小以适合在狭窄的管腔和其他通道内。因此，在一些情况下，可期望选择力传输元件的数量和布局，以便减小器械的总体尺寸。例如，使一系列可铰接联接的连杆互连以提供致动力来控制连杆的弯曲的力传输元件的数量和布局可使得一个或多个力传输元件穿过一个或多个连杆，而不直接附接或终止于此类连杆。例如，一系列多个接头(或连杆对)的弯曲和转向可通过单个力传输元件(或者在多个弯曲方向和/或自由度(DOF)的情况下通过单组力传输元件)致动，而不是每个接头或连杆对均能够通过直接附接到此连杆对的力传输元件的致动而单独直接弯曲。此配置有时被称为“欠约束(underconstrained)”。换言之，多个连杆对的转向和弯曲通过附接到并且终止于所述连杆对中的其中一对的连杆的单个力传输元件或单组力传输元件致动。然而，此类“欠约束”结构可在试图使结构可控制地转向和弯曲时造成挑战，从而潜在地导致连杆的不可预测和/或不可控制的移动(铰接)。已经提出控制系统和其他机构以帮助约束原本欠约束关节式连杆结构的移动。然而，存在提供可铰接构件的替代设计的需要，替代设计实现受约束运动以便能够准确控制可铰接构件的移动和定位。
技术实现思路
本公开的示例性实施例可解决上述问题中的一个或多个，并且/或者可展示出上述可期望特征中的一种或多种。其他特征和/或优点从以下描述中将变得显而易见。根据至少一个示例性实施例，可铰接构件包括远侧端部、近侧端部、致动构件和约束构件。致动构件可从近侧端部延伸到远侧端部。致动构件可传输力以使可铰接构件从中立位置弯曲。约束构件可从近侧端部延伸到远侧端部。约束构件可具有分别固定到远侧端部和近侧端部的相对端部。进一步地，约束构件可从近侧端部到远侧端部沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。根据另一个示例性实施例，可铰接构件可包括近侧端部、远侧端部、致动构件和约束构件。致动构件可从近侧端部延伸到远侧端部。致动构件可经配置传输力以使可铰接构件从中立位置弯曲。约束构件可从近侧端部延伸到远侧端部。约束构件可具有分别固定到远侧端部和近侧端部的相对端部。进一步地，致动构件可在可铰接构件的近侧端部与远侧端部之间沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。根据另一个示例性实施例，外科器械包括：轴、连接到轴的近侧端部的力传输机构、连接到轴的远侧端部的平行运动机构、腕部、致动构件和约束构件。腕部可包括多个连杆，并且联接到平行运动机构的远侧端部。致动构件可传输来自力传输机构的力以使可铰接构件从中立位置弯曲，或者使腕部从中立位置弯曲。约束构件可至少延伸穿过腕部。约束构件可被动地约束腕部机构的运动。约束构件的相对端部可分别固定到腕部的近侧端部和远侧端部。附加目的、特征和/或优点一部分将在以下描述中进行阐述，并且一部分从该描述中将显而易见，或者可通过本公开和/或权利要求的实践获知。这些目的和优点中的至少一些可通过随附权利要求中具体指出的元件及组合来实现和获取。应当理解，前述的一般描述和以下的详细描述仅为示例性和解释性的，并且不限制权利要求；相反，权利要求应被授予其全部范围，包括等效的范围。附图说明从以下单独或结合附图的详细说明可理解本公开。包括附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中且构成本说明书的一部分。附图说明本教导的一个或多个示例性实施例，并且与说明书一起用来解释某些原理和操作。图1A示出根据示例性实施例的远程操作手术系统。图1B示出根据示例性实施例的患者侧推车的操纵器臂的一部分。图2为包括力传输机构的外科器械的示例性实施例的顶视图。图3为根据示例性实施例的包括关节式连杆结构的外科器械的远侧部分的局部视图。图4为根据示例性实施例的器械的轴部分和力传输机构的局部顶视图。图5为图3的局部视图，其中圆盘被移除以显示内部部件。图6为根据示例性实施例的呈螺旋形状的致动构件的透视图以及在螺旋形状的角范围的平面中的投影。图7A和图7B为关节式连杆结构的示例性实施例的侧视图和关节式连杆结构的圆盘的横截面图，以说明约束腱的螺旋路径。图8A为根据示例性实施例的关节式连杆结构的圆盘的顶部透视图。图8B为根据示例性实施例的关节式连杆结构的圆盘的顶部透视图。图9为根据示例性实施例的包括关节式连杆结构的外科器械的远侧部分的局部视图。图10为沿图9中的线10-10的横截面图。图11为根据示例性实施例的包括编织结构的腕部的侧视图。图12为在图11中的区域图12的放大视图。图13为沿图11中的线13-13的视图。图14为根据示例性实施例的外科器械的远侧部分的侧视图，外科器械包括具有编织结构的关节式连杆结构。图15为根据示例性实施例的包括编织结构的关节式连杆结构的侧视图。图16为根据示例性实施的包括平行运动机构的外科器械的远侧部分的局部透视图。图17为根据示例性实施例的图16的外科器械的远侧部分的局部透视图，其中平行运动机构铰接成偏转配置。图18示出图16的外科器械的远侧部分的视图，其中外部表面被移除以有助于观看各种内部部件。图19为根据示例性实施例的延伸穿过平行运动机构的中心管和致动构件的示意性透视图。图20为根据示例性实施例的平行运动机构的圆盘的端视图。图21为根据示例性实施例的外科器械的远侧部分的局部透视图，外科器械包括具有一个或多个共享约束机构的腕部和平行运动机构。具体实施方式说明示例性实施例的本说明书和附图不应被视为限制性的。在不脱离本说明书和权利要求(包括等效物)的范围的情况下，可做出各种机械的、组成的、结构的、电气的和操作的变化。在一些情况下，未详细示出或描述熟知的结构和技术，以便不使本公开模糊。在两个或更多个附图中相似编号表示相同或类似元件。此外，只要实际上可行，参考一个实施例详细描述的元件以及它们相关联的特征可包括在未被具体示出或描述的其他实施例中。例如，如果参考一个实施例对元件进行了详细描述而未参考第二实施例对其进行描述，则该元件仍可被要求包括在第二实施例中。为了本说明书和所附权利要求的目的，除非另外指明，否则在所有情况下表示数量、百分比或比例的所有数字以及用于本说明书和权利要求中的其他数值在它们还未被如此修饰的范围内均应被理解成由术语“大约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数为近似值，这些近似值可根据应当获得的期望性质而改变。最低程度上说，且并非试图将等同原则的应用限制到权利要求的范围，每个数值参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可铰接构件，其包括：远侧端部；近侧端部；致动构件，其从所述近侧端部延伸到所述远侧端部，其中所述致动构件传输力，以使所述可铰接构件从中立方位弯曲；以及约束构件，其从所述近侧端部延伸到所述远侧端部，所述约束构件具有分别固定到所述远侧端部和所述近侧端部的相对端部；其中所述约束构件从所述近侧端部到所述远侧端部沿所述可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 US 61/943,1061.一种可铰接构件，其包括：远侧端部；近侧端部；致动构件，其从所述近侧端部延伸到所述远侧端部，其中所述致动构件传输力，以使所述可铰接构件从中立方位弯曲；以及约束构件，其从所述近侧端部延伸到所述远侧端部，所述约束构件具有分别固定到所述远侧端部和所述近侧端部的相对端部；其中所述约束构件从所述近侧端部到所述远侧端部沿所述可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。2.根据权利要求1所述的可铰接构件，其中所述可铰接构件为腕部，所述腕部包括经由相邻连杆之间的接头联接的多个连杆。3.根据权利要求2所述的可铰接构件，其中所述约束构件被动地约束所述连杆的平移运动。4.根据权利要求2所述的可铰接构件，其中所述致动构件基本上笔直地沿所述可铰接构件从所述远侧端部延伸到所述近侧端部。5.根据权利要求2所述的可铰接构件，其中连续接头的旋转轴线彼此正交取向。6.根据权利要求5所述的可铰接构件，其中所述约束构件在相邻连杆之间的所述螺旋路径的角范围为大约90度。7.根据权利要求5所述的可铰接构件，其中所述可铰接构件包括多个约束构件，其中第一约束构件的螺旋路径为右手向，并且第二约束构件的螺旋路径为左手向。8.根据权利要求2所述的可铰接构件，其中两个连续接头的旋转轴线在基本上相同的方向上延伸，并且在所述两个连续接头侧面的接头的旋转轴线在基本上正交于所述连续接头的所述旋转轴线的所述方向的方向上延伸。9.根据权利要求8所述的可铰接构件，其中所述约束构件在所述两个连续接头之间的所述螺旋路径的角范围为大约180度。10.根据权利要求1所述的可铰接构件，其中所述约束构件为编织结构的部分。11.根据权利要求10所述的可铰接构件，其中所述编织结构在所述编织结构的远侧端部与近侧端部之间的角范围为大约180度。12.根据权利要求10所述的可铰接构件，其中所述编织结构在所述编织结构的远侧端部与近侧端部之间的角范围为大约360度。13.根据权利要求10所述的可铰接构件，其中所述编织结构在所述编织结构的远侧端部与近侧端部之间的角范围为大约720度。14.根据权利要求10所述的可铰接构件，进一步包括设置在所述编织结构内部的构件和设置在所述编织结构外部的构件，以限制所述编织结构的扩张和收缩。15.根据权利要求10所述的可铰接构件，其中所述编织结构从所述近侧端部到所述远侧端部形成所述可铰接构件的主体结构。16.根据权利要求10所述的可铰接构件，进一步包括多个连杆，其中所述编织结构约束所述多个连杆的运动。17.根据权利要求1所述的可铰接构件，其中所述可铰接构件为外科器械的腕部。18.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·库珀，W·J·帕克，M·R·威廉姆斯，
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