[发明专利]呈现优选弯曲的关节式连杆结构和相关的方法

说明书

根据本发明的各种示范性实施例，一种外科手术设备可以包括第一对可铰接连接的连杆、第二对可铰接连接的连杆和连接到该第一对连杆和第二对连杆的张力构件，使得改变该张力构件的中的张力将施加趋向于铰接该第一对连杆和第二对连杆以便弯曲该第一对连杆和第二对连杆的力。该外科手术设备可以配置成使得当改变该张力构件中的张力时该第一对连杆具有比第二对连杆更小的抗弯阻力。

本申请是2016年2月1日提交的名称为“呈现优选弯曲的关节式连杆结构和相关的方法”的中国专利申请201610070135.4的分案申请，且前述专利申请是2012年1月26日提交的名称为“呈现优选弯曲的关节式连杆结构和相关的方法”的中国专利申请201280008803.0的分案申请。

技术领域

本发明涉及挠性的可操控的器械，其包括经由相邻连杆之间的关节相对于彼此铰接的一系列连杆。具体说，本发明涉及用在执行包括机器人辅助的各种微创外科手术程序中的这种器械。

背景技术

运动链系用在各种应用中以提供细长的联动结构。采用这种运动链系的结构示例包括但不限于机器人控制的器械和/或微创外科手术器械。微创外科手术器械可以或者是手动控制的或者是机器人/自动控制的。运动链系作为整个链系或者其一个或更多个部分，可以包括类似于人类骨架并且由一系列相互连接的连杆(类似于椎骨)构成的结构。该连杆可以经由关节相互连接，以允许相邻的连杆以一个或更多个自由度(DOF)相对于彼此铰接。通过这种铰接，这些关节式连杆结构也能够以一个或更多个自由度弯曲(例如，包括俯仰和/或偏转弯曲)以被设置成各种曲线形状，类似于蛇形运动。力传动元件，诸如，例如，张力构件(例如，缆绳、金属丝和/或推杆)和/或压缩构件(例如，推杆、鲍登缆绳)，可以互连该一系列连杆，以施加趋向于将该连杆相对于彼此铰接的致动力，从而提供该关节式连杆结构的期望的总弯曲和曲线的形状。

微创外科手术技术，无论手动执行或经由机器人辅助系统执行，通常试图在使对健康组织的损害最小化的同时执行外科手术程序。用于实现这种目标的一个具体技术利用具有由关节式连杆结构构成的可弯曲的、可操控的臂、腕等的外科手术设备，该关节式连杆结构通过至少部分地沿着诸如，例如病人的消化管、血管、支气管或其他内腔的天然内腔而行，能够到达病人体内的目标工作部位。例如，沿着天然内腔而行，可以允许外科医生在工作部位进行手术，同时使更少和/或更小的切口通过健康的组织，尽管在外科手术设备进入或离开天然内腔的位置需要切口。因此，能够沿着天然内腔或其他曲折路径而行的外科手术设备必需是挠性的，以便允许弯曲(例如，成曲线形)并且还是可操控的以便允许对这种弯曲进行控制。各种外科手术应用，特别是与小内腔和/或具有急转弯或分叉的内腔有关的外科手术应用，例如，其中在肺和/或神经应用中所遇到的，可能需要细长的外科手术设备的各部分在弯曲时呈现比较小的弯曲半径，特别是为了到达最终工作部位。一般来说，根据应用，沿着可弯曲的、可操控的设备的长度的各种弯曲和弯曲程度可能是期望的。

在一些情况下，关节式连杆结构可以设置在细长的外科手术器械的远端部分(即，当使用该器械时最靠近工作部位的该器械的端部)，在该远端部分处可控的操纵、具有小曲率半径的弯曲和/或大的和/或多个DOF运动可以是有益的。因此，由关节式连杆结构形成的腕可以朝着细长外科手术设备的远端设置以支撑端部执行器(例如，诸如夹钳、刀片、剪刀、烧灼构件等和其组合的工具)。进入导引装置(例如导引管)和/或便于插入和移除外科手术器械和工具并且便于到达微创外科手术程序的目标工作部位的其他类似的内窥镜结构也能够由关节式连杆结构形成，从而提供期望的挠性和弯曲，以使这些设备能够沿着诸如，例如体腔的曲折的路径往返移动和操控。进入导引装置通常包含一个或多于一个通路，通过该通路其他外科手术器械能够被插入和移除。利用进入导引装置也可以允许在每次需要不同的器械时改变器械而不需要专用的操控程序。