手术工具制造技术

医疗器械(60、160、260、360)包括至少一个第一、第二和第三关节构件(71、72、73)，至少两对肌腱(90、190、191、192)与相同的关节构件连接并且适于使所述第三构件(73)相对于所述第二构件(72)移动以将其拉动；并且其中，所述关节构件(71、72、73)中的每个包括主结构体，该主结构体在单件中包括一个或多个凸接触表面(40、80、86、140、180)，所有的所述凸接触表面(40、80、86、140、180)以其延长部至少部分地限定用于每个关节构件的单个凸容积；并且其中，每个肌腱的主部分仅在所述凸接触表面上与所述关节式装置(70、170、270)接触；并且其中，所述至少两对肌腱(90、190、191、192)中的至少两个肌腱与相同的凸接触表面接触。

Surgical tools

Medical instruments (60, 160, 260, 360) include at least one first, second, and third joint components (71, 72, 73), and at least two pairs of tendons (90, 190, 191, 192) are connected to the same joint members and are adapted to move the members of the member relative to the member. Each of the parts (71, 72, 73) includes a main structure, which includes one or more convex contact surfaces (40, 80, 86, 140, 180) in a single piece, and all of the convex contact surfaces (40, 80, 86, 140, 180) limit at least partially a single convex volume for each joint member at the extension part; and each of them is a single convex volume for each joint component. The main part of the tendon is only in contact with the joint device (70, 170, 270) on the convex contact surface, and at least two tendons in the at least two pairs of tendons (90, 190, 191, 192) are exposed to the same convex contact surface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】手术工具
本专利技术涉及一种医疗器械。特别地，本专利技术涉及一种特别适于用作用于机器人微外科手术的机器人末端执行器的医疗器械。另外，本专利技术涉及一种包括所述医疗器械的机器人手术组件。
技术介绍
包括终端接有手术器械的多关节机器臂的用于手术或微手术的机器人组件在本领域中是已知的。例如，文献US-71553116-B2公开了一种用于在MRI(磁共振成像)指导下执行脑微手术的机器人组件，其包括基于MRI的图像采集系统和两个多关节臂，每个多关节臂具有带有三个竖直轴的旋转关节以避免直接的重力载荷(如例如在所述文献US-7155316-B2的图7中所示)，每个旋转关节连接到其相应的端部执行器，该端部执行器被赋予有内部运动自由度以用于进行抓持。在现有技术中可用的解决方案尽管提供了部分优点，但需要一种即使对于手术工作场所中的手术器械的小运动也同时涉及多个独立运动的运动策略，这导致难以控制运动精度并且在手术工作场所中导致实际上使外科医生无法接近的大量阻碍。事实上，基于主从范式的大部分用于手术的机器人组件的应用领域专用于微创手术(或MIS)，例如腹腔镜或内窥镜手术。在这两种应用中，机器人组件的运动学旨在优化手术器械通过手术端口或孔口接近手术区，这是需要协调多个运动自由度的技艺。相比之下，在开放手术中的手术和微手术应用需要在由手术显微镜的视野限制的工作空间上对平移运动进行精确的运动学控制，而没有由手术端口或自然孔口表示的限制运动学约束，并因此从外科医生直接接近手术区的能力中受益匪浅。还值得注意的是，主要外科基元(例如组织张紧和吻合口缝合)的执行需要将手术器械顶端定向在大空间锥方向上并且使该器械围绕其纵向轴线旋转(转动)的能力，例如以类似于人手在腕关节和肘关节处接合的方式用针保持器械的顶端引导针穿过组织。例如在文献US-6963792-A中描述的，包括远程操作的主从系统的用于手术或微手术的机器人组件通常是已知的，并且更具体地，US-6385509-B2和US-2014-0135794-A1的微手术应用描述了用于手术器械顶端的运动的运动学解决方案，该运动学解决方案需要在杂乱手术区的连续运动链中协调多个关节。随着铰接器械顶端的关节更远离顶端本身，这种阻碍效应越来越明显。此外，所述微手术系统不允许在距离皮肤表面小到10厘米的病变内的手术部位处时的器械顶端的适当的移动，更具体地，适当的重新定向。采用机器人技术可以带来巨大的好处，既可以实现器械的高程度小型化，又可以扩大手术区内的运动范围，从而消除生理性震颤的影响并简化手动任务。例如，在重建生物组织的几个阶段中进行微手术过程，例如在执行包括小直径血管和神经的血管吻合术中。进行这些过程是为了在外伤性伤口或由外科手术切除组织产生的伤口之后重建解剖结构、重新附着肢体并使组织重新血管化，所有这些在预先存在表面伤口的情况下均在开放手术装置中进行。在移植手术、神经外科手术或血管手术中以及在眼睛周围和眼内以及在内耳中的手术中，如在人工耳蜗的情况下，均可以发现微手术技术的应用的其他示例。此外，心脏旁路的突出外科手术包括冠状动脉吻合的关键步骤。器械小型化的需求也能在其他手术技术中感受到，例如在旨在限制手术器械在生物组织上的侵入性的微创外科手术中，例如腹腔镜手术和内窥镜手术中。关于腹腔镜手术，本领域已知的技术解决方案不能在单切口腹腔镜手术或单端口手术中使用的腹腔镜器械的直径的小型化方面令人满意。此外，值得注意的是，通常在MIS中使用的内窥镜具有直径在1mm至3.2mm之间的器械通道。这些尺寸限制了通过内窥镜器械通道可用的当前外科手术器械的功能，其在目前通常仅能够执行抓持动作。包括适用于在患者上工作的关节式装置的医疗器械在本领域中通常是已知的。例如，文献WO-2010-009221-A2示出了包括远侧关节式装置的机器人手术器械，该机器人手术器械能够仅使用四根致动缆线提供三个运动自由度，分别为俯仰(pitch)、偏转(yaw)和抓持(grip)。这种缆线在存在于铰接式装置的主体内的引导通道或护套内部滑动。所述技术方案限制了机器人铰接式装置的小型化，这是因为引导通道表面与在其内部滑动的缆线之间的摩擦限制了可由铰接式装置实现的定位精度。如本领域中已知的，随着医疗器械的物理尺寸减小，出现与在容积力上占优势的表面力(例如摩擦力)的相关性增加有关的困难。这种现象需要求助于最小化摩擦力，且同时将机械装置的无效运动减到最小的解决方案。铰接式装置的定位精度的损失是铰接式装置进一步小型化的基本技术障碍，这是因为随着小型化，驱动构件(肌腱)的刚度以其直径的二次方下降，使其对于器械顶端的精确定位而言更加难以克服摩擦。此外，这种解决方案需要包括围绕缆线的通道和引导表面的肌腱引导系统，其使得使用已知的制造方法(例如注射成型和机械加工)的俯仰和偏转连杆以及器械轴非常难以小型化，并且易于具有几个位置的机械弱点。为了简化手术器械的小型化，所述文献WO-2010-009221-A2提出了有利的机会：将与三个自由度相关的致动肌腱末端的数量从六个减少到四个，利用终止在偏转连杆上的缆线施加在俯仰连杆上的转矩的致动(参见所引用文献的图4-A)，并且由于包括多个齿轮的运动机构而需要为这种目的来选择性地拉动和释放这些缆线。此外，所描述的驱动系统要求致动肌腱的每一端附接到绞盘，该绞盘选择性地缠绕引起拉动的肌腱。机械方面(例如所述绞盘和所述齿件，众所周知这些方面受到空动的影响)的存在造成难以驱动微型铰接件，这是因为驱动系统中的空动被转化为关节的角度间隙，该角度间隙随着铰接装置变小而增加。所述驱动系统也不适于在致动缆线上保持低的预加载荷以进一步限制摩擦和磨损。而且，所描述的用于肌腱末端的解决方案包括用于将肌腱捕获在一些区段中的曲折路径。这样的解决方案需要使用足够耐受这种捕获的缆线，例如钢缆或直径大于其他要求的缆线。在文献US-6371952-B1、US6394998-B1和WO-2010-005657-A2中公开了用于手术器械的致动缆线的另外的示例，该致动缆线适于在例如在滑轮的侧表面上获得的护套或引导通道内被拉动或推动时滑动。具体地，后一文献公开了一种解决方案，其中，致动缆线遵循在致动缆线围绕包括引导通道的滑轮行进时横过的轨迹，以避免这些缆线相互干扰、限制它们向铰接装置传递运动的功效的情况，例如在将一个肌腱捆绑或滑动到另一个肌腱上的情况中。惰轮的设置对于小型化来说是相当大的障碍，该惰轮必须具有接近器械直径的一半的直径(如所引用文献WO-2010-005657-A2的图4中所示)并且附接到连杆(例如与器械轴成一体的连杆)或附接到俯仰连杆以引导肌腱横过。此外，设置凹槽和壁以实现用于致动缆线的通道是医疗或手术器械的轴或套管直径的小型化的另一障碍。文献US-2003-0034748-A公开了一种适于将手术器械的直径减小到5.1mm的解决方案。预知该器械使用一系列用作椎骨的盘，从而提供一定的灵活性。尽管如此，该解决方案并不适于实现可以延伸大约一个器械直径(或者换句话说，具有与其直径相似的曲率半径)的紧凑式关节。这可以替代地通过上面引用的文献中描述的基于由纯旋转轴线构成的枢转型关节的那些铰接件来实现。关节式或铰接式装置小型化的另一个障碍是以合理的工艺成本以足够的精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于手术的医疗器械(60、160、260、360)，包括至少一个关节式装置(70、170、270)和至少一个框架(57)，其中，所述关节式装置(70、170、270)包括：‑至少一个第一关节构件(71)或第一连杆(71)，适于连接到所述框架(57)的至少一部分；‑至少一个第二关节构件(72)或第二连杆(72)，其中，所述第一关节构件(71)借助于旋转关节(171)连接到所述第二关节构件(72)；‑至少一个第三关节构件(73)，适于借助于旋转关节(171)至少连接到所述第二关节构件(72)；所述医疗器械(60、160、260、360)还包括至少两对肌腱(90、190、191、192)，其中，一对肌腱中的两个肌腱与相同的关节构件连接；并且其中，至少一对肌腱(90、190)适于使所述第三构件(73)相对于所述第二构件(72)移动以将所述第三构件拉动；并且其中，所述第一关节构件(71)、所述第二关节构件(72)和所述第三关节构件(73)中的每者包括主结构体，并且其中，所述主结构体在单件中包括的一个或多个凸接触表面(40、80、86、140、180)，所述主结构体的所有的所述凸接触表面(40、80、86、140、180)以其延长部至少部分地限定用于每个关节构件的单个凸容积；并且其中，所述凸接触表面(40、80、86、140、180)中的每个是由彼此平行且基本上平行于关节运动轴线(P‑P、Y‑Y)的多个直线部分形成的直纹面；并且其中，所述两对肌腱(90、190、191、192)中的每个肌腱包括：‑第一肌腱端点(91)，与所述框架(57)相关联，‑以及第二肌腱端点(92)，固定到所述第二构件(72)或所述第三构件(73)，‑主部分，在所述第一肌腱端点(91)与所述第二端点(92)之间延伸；并且其中，所述至少两对肌腱(90、190、191、192)中的每个肌腱的所述主部分仅在所述凸接触表面(40、80、86、140、180)上与所述关节式装置(70、170、270)接触；并且其中，所述至少两对肌腱(90、190、191、192)中的至少两个肌腱与相同的凸接触表面(40、80、86、140、180)接触。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 IT 1020150000625121.一种用于手术的医疗器械(60、160、260、360)，包括至少一个关节式装置(70、170、270)和至少一个框架(57)，其中，所述关节式装置(70、170、270)包括：-至少一个第一关节构件(71)或第一连杆(71)，适于连接到所述框架(57)的至少一部分；-至少一个第二关节构件(72)或第二连杆(72)，其中，所述第一关节构件(71)借助于旋转关节(171)连接到所述第二关节构件(72)；-至少一个第三关节构件(73)，适于借助于旋转关节(171)至少连接到所述第二关节构件(72)；所述医疗器械(60、160、260、360)还包括至少两对肌腱(90、190、191、192)，其中，一对肌腱中的两个肌腱与相同的关节构件连接；并且其中，至少一对肌腱(90、190)适于使所述第三构件(73)相对于所述第二构件(72)移动以将所述第三构件拉动；并且其中，所述第一关节构件(71)、所述第二关节构件(72)和所述第三关节构件(73)中的每者包括主结构体，并且其中，所述主结构体在单件中包括的一个或多个凸接触表面(40、80、86、140、180)，所述主结构体的所有的所述凸接触表面(40、80、86、140、180)以其延长部至少部分地限定用于每个关节构件的单个凸容积；并且其中，所述凸接触表面(40、80、86、140、180)中的每个是由彼此平行且基本上平行于关节运动轴线(P-P、Y-Y)的多个直线部分形成的直纹面；并且其中，所述两对肌腱(90、190、191、192)中的每个肌腱包括：-第一肌腱端点(91)，与所述框架(57)相关联，-以及第二肌腱端点(92)，固定到所述第二构件(72)或所述第三构件(73)，-主部分，在所述第一肌腱端点(91)与所述第二端点(92)之间延伸；并且其中，所述至少两对肌腱(90、190、191、192)中的每个肌腱的所述主部分仅在所述凸接触表面(40、80、86、140、180)上与所述关节式装置(70、170、270)接触；并且其中，所述至少两对肌腱(90、190、191、192)中的至少两个肌腱与相同的凸接触表面(40、80、86、140、180)接触。2.根据权利要求1所述的医疗器械(60、160、260、360)，其中，与相同的关节构件连接的所述一对肌腱与相同的凸接触表面(40、80、86、140、180)接触。3.根据权利要求1或2所述的医疗器械(60、160、260、360)，其中，所述主结构体为刚性体。4.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(60、160、260、360)，其中，所述关节式装置(70、170、270)包括第四关节构件(74)，所述第四关节构件适于借助于旋转关节(171)至少连接到所述第三关节构件(73)。5.根据权利要求1至3中任一项所述的医疗器械(60、160、260、360)，其中，所述关节式装置(70、170、270)包括第四关节构件(74)，所述第四关节构件适于借助于旋转关节(171)至少连接到所述第二关节构件(72)，并且其中，所述第三关节构件(73)为末端装置的第一部分(177)，所述第四关节构件(74)为末端装置的第二部分(277)，并且所述末端装置的所述部分(177、277)能围绕所述旋转关节(171)相对于彼此移动，以便确定抓持运动或切割运动。6.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(60、160、260、360)，包括另一对肌腱以包括至少第三对肌腱。7.根据前述权利要求中任一项所述的医疗器械(60、160、260、360)，其中，每对肌腱(90、190、191、192)中的两个肌腱连接到所述关节构件(72或73或74)中的一个关节构件，使得一对肌腱(90、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马西米利亚诺·西米，朱塞佩·玛利亚·普里斯科，
申请(专利权)人：医疗显微器具股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT