[发明专利]双极烧灼器械

说明书

相关申请的交叉引用

本专利文件涉及并且结合共同提交的题为“Four-Cable Wrist with Solid Surface Cable Channels”、代理卷号为ISRG01630US的美国专利申请和共同提交的题为“Backend Mechanism for Four-Cable Wrist”、代理卷号为ISRG01650US的美国专利申请作为参考。

背景技术

机器人控制的外科器械通常用在微创医疗程序中。这种器械的一个结构包括在延伸部分的远端处安装在腕机构上的(例如手术钳、剪切工具或烧灼工具)的执行器或工具，延伸部分有时在此称为器械的主管路。在医疗程序中，执行器和主管路的远端被插入到病人的小切口或自然开口中，以将执行器放置在病人的体内的工作部位。然后，当在工作部位实施期望的程序时，腕机构可被用于移动或者操作执行器。延伸通过器械的主管路的线缆或相似结构可以将腕机构连接至传输装置，传输装置有时在此称为后端机构。为实现执行器和腕机构的机器人控制，后端机构是电机驱动的，并且处理系统可以被用于为医生提供一个用户界面以便控制器械。

腕机构一般提供执行器运动的特定自由度。例如，对于手术钳或其他夹握工具，腕能够改变执行器的俯仰、偏转和夹握。虽然能够通过腕实现更多的自由度，但是实现腕的三个自由度并且通过主管路的运动实现例如侧滚或者插入/抽出的其他自由度一般提供实施医疗程序所需的运动。

在机器人控制的医疗器械中腕机构的常规结构采用线缆来转动腕机构的绞盘(capstan)并且由此旋转被连接至绞盘的腕机构的部分。例如，腕机构可包括绕俯仰轴线、偏转轴线或夹握轴线旋转的三个绞盘。每个绞盘可以通过使用两根线缆来控制，这两根线缆均被附接至绞盘，从而使得一侧输出线缆而另一侧拉进相等长度的线缆。通过该结构，三个自由度需要从腕机构向后沿主管路的长度延伸至器械的后端机构的六根线缆。由于线缆必须被仔细地引导通过腕机构以在腕机构的整个运动范围内保持线缆的张力/张紧度并且最小化一个旋转轴线与另一个的相互作用(或联接作用)，所以腕机构的有效实施是复杂的。此外，滑轮一般用于降低线缆的摩擦，这延长了器械的寿命并且允许在没有过大的力施加至腕机构的线缆或其他结构的情况下的操作。烧灼工具对于带有腕的器械存在更多的复杂性，因为烧灼器械需要输送电力至可移动执行器。例如，双极烧灼工具需要相反极性电压的输送，导体移动的空间和电压的有效隔离。

期望一种腕机构能够通过小数目的线缆操作，以便于器械的小型化并且降低器械的成本。期望腕机构的低部件数目，以降低制造成本。此外，腕机构应该允许适合于烧灼器械的电隔离并且具有高效的后端机构。

发明内容

根据本发明的一方面，适用于微创医疗程序的器械具有腕机构，该腕机构能够通过使用从腕延伸通过器械的主管路到达后端机构的四根线缆来控制执行器的俯仰、偏转和夹握。根据本发明的另一方面，后端机构将四根线缆连接至三个电机驱动机构，这三个电机驱动机构共同控制执行器的俯仰、偏转和夹握。在一个实施例中，执行器是双极烧灼工具，其采用刷式或者滑动接触用以电连接至执行器的可移动部件。

本发明的一个具体实施例是包括钳爪、导体和接触件的烧灼器械。钳爪被可旋转地安装，并且在电导体上的接触件使得与钳爪的表面电接触并且当钳爪旋转时在其表面上滑动。钳爪的旋转可以通过使用非传导线缆被控制，非传导线缆沿着高摩擦路径通过钳爪。

本发明的另一实施例是包括可被装配到机器人控制系统的后端机构的医疗器械。主管路从后端机构延伸，并且由绝缘材料制成的夹具被可旋转地安装到主管路的远端处。钳爪被连接以绕夹具的销旋转。为了提供电力至钳爪，在延伸通过主管路的导体的末端的第一接触件与一个钳爪的表面电接触并且当钳爪旋转时在其表面上滑动。

本发明的另一实施例是电激励医疗器械中的执行器的方法。该方法包括抵靠所述执行器的导电部件的表面按压接触件，并且在医疗程序期间移动所述部件。移动所述部件导致所述第一接触件在所述第一表面上的滑动。然而，该方法仍然通过所述接触件施加电信号至所述部件。

附图说明

图1显示根据本发明的一个实施例的使用医疗器械的机器人控制系统。

图2A、图2B和图2C显示根据本发明的实施例使用一对夹具(clevis)和在集成到夹具中的导向表面上滑动的四根驱动线缆的腕机构。

图3A和图3B说明根据本发明的可替代实施例的使用高摩擦路径附接线缆的钳爪。

图4A说明根据本发明的实施例的腕机构在俯仰、偏转和夹握中产生变化的四根驱动线缆的运动。