[发明专利]具有多个摩擦特性的致动缆绳

说明书

背景技术

自动控制的器械经常用在微创手术程序中。手术系统中的现有器械结构包含安装在扩展件的远端的末端执行器或工具，例如手术钳、解剖刀、剪刀、线环或烧灼器械，扩展件在本发明中也被称为器械的主管。在手术程序期间，末端执行器和主管的远端能够通过病人的小切口或自然孔口插入以将末端执行器定位在病人体内的工作部位。可以是缆绳或类似结构的腱（tendon）延伸穿过器械的主管并且将末端执行器连接到传送和致动机构，其在本发明中可以被称为后端机构。在器械的近端的手术器械、后端机构的自动操作是电动机驱动的，以便拉动腱并由此移动或者操作末端执行器。计算系统可以用来为外科医生或其他用户提供用户界面以便控制器械。

某些自动控制的手术器械具有韧性主管，该韧性主管能够根据需要弯曲，以便沿着病人的自然腔管（例如，病人的消化道的一部分）前进，或者用于穿过弯曲引导管，与直接到达相比较，该弯曲引导管提供到手术部位的改进的到达方向。不管是直接插入还是通过引导管插入，韧性手术器械的主管将通常在手术程序期间可以变化的位置处和可以从一个程序到另一个程序变化的位置处具有多个弯曲。在这些弯曲处，穿过器械的腱可能摩擦器械的主管的内壁，并且它们可能彼此相互摩擦，由这些弯曲生成的摩擦力可能增加移动腱以在主管的远端操作末端执行器所需的力。另外，这些摩擦力倾向于在零速度下比在低（例如非零）速度下更高，这导致响应腱载荷的变化的通常所谓的“粘性滑动”（并且有时被认为是“静摩擦”）。这种粘性滑动使得难以实现末端执行器的微小移动的平滑自动控制。大的摩擦力也使小直径的韧性手术器械的构造更加困难，因为机械结构必须被设计为足够牢固以经受住施加的大力。

在许多应用中，期望提供用于控制所述末端执行器的致动缆绳，该致动缆绳具有最小摩擦力以便减少摩擦力对末端执行器的控制的负面影响。然而，在使用摩擦力来保持驱动的缆绳的绞盘驱动件中，期望在绞盘表面和缆绳之间提供界面，该界面提供相对高的摩擦力以便保持缆绳和绞盘表面之间的耦合。现有的系统通常解决以下两个要求之一。使用低摩擦力缆绳减少摩擦力对末端执行器的控制的负面影响，但是由于低摩擦力缆绳的滑动而减少了绞盘可以施加的力。可替换地，使用高摩擦力缆绳妨碍了末端执行器的控制，但是由于高摩擦力缆绳的减少的滑动而增加了绞盘可以施加的力。

因此，这样的器械是期望的，该器械提供一种缆绳，该缆绳供给充分低的摩擦力从而实现末端执行器的控制以及在缆绳和绞盘表面之间的显著的摩擦力，以便适当地驱动缆绳。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的手术器械，其包含具有两个不同摩擦特性的缆绳。

图2示出由较低摩擦的材料部分地覆盖的根据本发明的实施例的缆绳。

图3示出由两种不同材料覆盖的根据本发明的实施例的缆绳。

图4示出根据本发明的实施例的手术器械，其包含具有彼此耦合的两个部分的缆绳。

图5示出根据本发明的实施例的耦合机构，其可释放地耦合两个缆绳部分。

图6示出根据本发明的另一实施例的耦合机构，其将多个腱可释放地耦合在韧性装置中。

图7A和图7B示出根据本发明的实施例的手术器械的一部分，其使用弹簧和绞盘摩擦保持器械中腱上的张力。

图8示出根据本发明的实施例的韧性手术器械的一部分，其使用可释放地耦合具有多个腱的两个器械部分的耦合机构。

图9示出使用护套和穿过护套的腱的韧性缆绳的一部分。

在本说明书的整个范围内，相似的附图标记可以用来识别相似的元件。

具体实施方式

本发明所描述的系统和方法涉及一种手术器械，该手术器械具有缆绳、末端执行器和用于经由缆绳操作末端执行器的后端机构。在描述的实施例中，缆绳通过使用具有不同摩擦特性的两种不同材料形成。第一缆绳部分连接到末端执行器并且具有低摩擦性质，其提供对末端执行器的期望控制。第二缆绳部分连接到后端机构并且具有高摩擦性质，其允许通过后端机构施加显著的力到缆绳。具体地，当与例如绞盘的驱动机构的表面接合时，第二缆绳提供高摩擦特性。参考“缆绳”或“缆绳部分”描述了许多方面和实施例。然而，应当明白，缆绳表示能够传送拉力的“缆绳元件”或“腱”，并且这种部件可以是各种缆绳、线、杆、纤维、细丝等等。本领域的技术人员将会明白这种张力元件∕腱在一些情况中也能够传送推力。