医疗装置腕部的制作方法

背景技术：

1、本文描述的实施方式涉及医疗装置，并且更具体地涉及内窥镜工具。更具体地，本文描述的实施方式涉及包括腕部机构的医疗装置，该腕部机构具有由多个离散件构成的一个或多个连杆。

2、已知的微创手术(mis)技术利用器械操纵组织，该器械可以被手动控制或通过计算机辅助远程操作来控制。许多已知的mis器械包括安装在轴杆的远端处的腕部机构上的治疗或诊断末端执行器(例如，镊具、切割工具或烧灼工具)。在mis程序过程中，末端执行器、腕部机构和轴杆的远端被插入患者的小切口或天然孔口，以将末端执行器定位在患者体内的工作部位。腕部机构可用于改变末端执行器相对于轴杆的取向，以在工作部位执行期望的程序。已知的腕部机构总体上为末端执行器的运动提供期望的机械自由度(dof)。例如，已知的腕部机构能够使末端执行器的俯仰和偏航取向相对于轴杆的纵向轴线改变。腕部可以任选地为末端执行器提供相对于轴杆的滚动dof，或者末端执行器的滚动dof可以通过将轴杆、腕部和末端执行器作为一个单元一起滚动来实施。末端执行器可以任选地具有另外的机械dof，如抓握或刀片运动。在一些情况下，腕部和末端执行器的机械dof可以组合以提供各种末端执行器控制dof。例如，美国专利号5,792,135(1997年5月16日提交)公开了一种机构，其中腕部和末端执行器的抓握机械dof组合以提供末端执行器的偏航控制dof。

3、为了能够实现远端腕部机构和末端执行器的期望运动，已知的器械包括绳索/缆线(cable)，该绳索延伸穿过器械轴杆并且将腕部机构连接到被配置以使绳索移动以操作腕部机构和末端执行器的机械结构。对于远程操作系统，机械结构一般是马达驱动的，并被可操作地联接到计算机处理系统，从而为临床用户(例如外科医生)提供用户界面，以控制整个器械以及器械的部件和功能。

4、患者受益于提高mis方法和装置的有效性的不断努力。例如，减少轴杆和腕部机构的尺寸和/或操作占用空间(footprint)可以允许实现较小的进入切口和减少的外科部位处空间需求，从而减少手术的负面影响，如疼痛、疤痕和不期望的愈合时间。但生产实施微创程序临床所需功能的小型医疗装置可具有挑战性。具体地，仅仅通过缩小部件来减少已知腕部机构的尺寸不会产生有效的解决方案，因为所需的部件和材料性质不会在相对小的物理尺寸下缩放。例如，腕部机构的有效实施会是复杂的，因为绳索必须被小心地布设穿过腕部机构，以贯穿腕部机构或末端执行器的运动范围保持绳索张力和最小化围绕一个旋转轴线的运动对围绕另一个旋转轴线的运动的相互作用(耦合效应/联接效应(couplingeffects))。作为另一个示例，总体上需要滑轮和/或轮廓化的表面/波状表面(contouredsurfaces)来减少绳索摩擦，这允许在对腕部机构中的绳索或其他结构没有施加过度力的情况下进行操作。但是，较小结构和绳索弯曲半径(包括较小直径的绳索和其他腕部和末端执行器部件)可导致的局部力增加可导致绳索在存储和使用过程中不期望的伸长(例如，拉伸或蠕变)，绳索寿命缩短等。

5、此外，腕部机构总体上为末端执行器的运动提供具体的自由度。例如，对于镊具或其他抓握工具，腕部可能能够改变末端执行器相对于器械轴杆的俯仰、偏航和抓握取向。更多的自由度可通过腕部实施，但需要在腕部和轴杆中增加另外的致动构件(例如绳索)，并且这些另外的构件会争夺鉴于mis应用所需的尺寸限制而存在的有限空间。致动其他自由度(如末端执行器滚动或通过主管运动的插入/撤出)所需的部件也会争夺装置的轴杆处或轴杆中的空间。

6、操纵器驱动的医疗装置中的腕部机构的常规架构使用通过近侧机械结构中的绞盘拉入和放出的绳索，从而使腕部机构的通过绳索连接到绞盘的部分旋转。例如，腕部机构可以被可操作地联接到三个绞盘——各绞盘用于绕俯仰轴线、偏航轴线和抓握轴线旋转。各绞盘可以通过使用两条绳索来控制，该绳索被附接到绞盘，使得一侧放出绳索，而另一侧拉入等长的绳索。在这种架构下，三种自由度需要总共六条绳索从腕部机构沿着器械主轴杆管的长度向近侧延伸回到器械的近侧机械结构。腕部机构和近侧机械结构的有效实施可能复杂，因为绳索必须被小心地布设穿过工具构件、腕部机构和近侧机械结构，以贯穿腕部机构的运动范围保持腕部的稳定性并最小化一个旋转轴线对另一个旋转轴线的相互作用(或耦合效应)。

7、除了需要减少腕部装置的尺寸和提高其性能之外，还期望开发有效可抛的低成本器械(即，意图仅以经济的成本一次性使用)。通过这种器械，每个mis程序都可以用新的、已灭菌的器械进行，其消除了繁琐且昂贵的器械复用清洁和灭菌程序。然而，许多当前器械设计的生产成本高，因此这些器械要经过无菌再处理以在多次外科程序中使用。

8、此外，为了实现期望的性能，已知的腕部机构包括许多复杂的零件，包括滑轮、限定复杂绳索通道的一个或多个u形部以及在某些情况下的电子部件(用于烧灼器械)。这种已知腕部机构的组装涉及许多复杂的操作，这可进一步增加腕部机构的生产成本。

9、因此，需要可更容易组装并且包含更少的零件，同时仍提供期望的性能的改进的腕部机构。

10、此外，在较小器械的情况下，实现期望的输出力(例如，用于使末端执行器绕俯仰轴线旋转或使切割刀片绕抓握轴线旋转)可能因空间减少而具有挑战性。因此，还需要腕部机构具有改进的绳索通道以优化多个自由度上的输出力。

技术实现思路

1、此概要介绍了本文所述实施方式的某些方面，以提供基本的理解。此概要不是对本发明主题的广泛概述，并且不意图确定关键或重要要素或划定本发明主题的范围。

2、在一些实施方式中，一种医疗装置包括腕部连杆、工具构件和张力元件。腕部连杆包括离散的第一连杆件和离散的第二连杆件。第一连杆件包括第一u形耳，并且第二连杆件包括第二u形耳。第二连杆件联接到第一连杆件，以将第二u形耳定位成与第一u形耳相对(opposite)并且在第一连杆件和第二连杆件之间限定张力元件引导通道。工具构件被联接以围绕工具构件旋转轴线在第一u形耳和第二u形耳之间旋转。张力元件联接到工具构件并且从工具构件延伸穿过张力元件引导通道。张力元件上的张力促使工具构件围绕工具构件旋转轴线旋转。

3、在一些实施方式中，第一连杆件与第二连杆件基本相同。在一些实施方式中，第一连杆件的配置与第二连杆件的配置相同。

4、在一些实施方式中，腕部连杆是远侧腕部连杆，并且医疗装置包括近侧腕部连杆和连接器连杆。连接器连杆包括远端和近端。远侧腕部连杆联接至连接器连杆的远端，并且近侧腕部连杆联接至连接器连杆的近端。远侧腕部连杆相对于连接器连杆围绕远侧连接器连杆旋转轴线旋转。连接器连杆相对于近侧腕部连杆围绕近侧连接器连杆旋转轴线旋转。在远侧腕部连杆相对于近侧腕部连杆旋转时，远侧腕部连杆与近侧腕部连杆滚动接触。

5、在一些实施方式中，第一连杆件包括第一连接器连杆接受部，并且第二连杆件包括第二连接器连杆接受部。第二连杆件联接到第一连杆件，以将第二连接器连杆接受部定位成与第一连接器连杆接受部相对。连接器连杆的远端在第一连接器连杆接受部和第二连接器连杆接受部之间被可旋转地固定到远侧腕部连杆。在一些实施方式中，连接器连杆的远端的第一突出部处于第一连接器连杆接受部内，并且连接器连杆的远端的第二突出部处于第二连接器连杆接受部内。

6、在一些实施方式中，纵向轴线在连接器连杆的远端和近端之间限定。近侧腕部连杆包括连接器连杆接受部，该连接器连杆接受部在连接器连杆围绕连接器连杆的纵向轴线的第一取向上接受连接器连杆近端的插入。连接器连杆接受部在连接器连杆围绕连接器连杆的纵向轴线的第二取向上抵抗连接器连杆近端的撤出。

7、在一些实施方式中，近侧腕部连杆包括离散的第三连杆件和离散的第四连杆件。第三连杆件包括第三连接器连杆接受部，并且第四连杆件包括第四连接器连杆接受部。第四连杆件联接到第三连杆件，以将第四连接器连杆接受部定位成与第三连接器连杆接受部相对。连接器连杆的近端在第三连接器连杆接受部和第四连接器连杆接受部之间被可旋转地固定到近侧腕部连杆。

8、在一些实施方式中，第二连杆件通过粘合剂接合部、焊接接合部或机械紧固件中的任意种联接到第一连杆件。

9、在一些实施方式中，一种医疗装置包括第一连杆件、与第一连杆件离散的第二连杆件、工具构件和连接器连杆。第一连杆件包括远端部分和近端部分，并且远端部分包括第一u形耳，近端部分包括第一连接器。第二连杆件包括远端部分和近端部分，并且远端部分包括第二u形耳，近端部分包括第二连接器。第二连杆件联接到第一连杆件以形成腕部连杆以及将第二u形耳定位成与第一u形耳相对并且将第二连接器定位成与第一连接器相对。工具构件被联接以围绕工具构件旋转轴线在第一u形耳和第二u形耳之间旋转。连接器连杆被联接以围绕连接器连杆旋转轴线在第一连接器与第二连接器之间旋转。

10、在一些实施方式中，腕部连杆是远侧腕部连杆，并且连接器连杆包括远端和近端。连接器连杆的远端被可旋转地联接在第一连接器和第二连接器之间。医疗装置还包括近侧腕部连杆。连接器连杆的近端被可旋转地联接到近侧腕部连杆。

11、在一些实施方式中，一种医疗装置包括张力元件。第二连杆件联接到第一连杆件，以在第一连杆件和第二连杆件之间限定张力元件引导通道。张力元件联接到工具构件并且从工具构件延伸穿过张力元件引导通道。当张力被施加在张力元件上时，其促使工具构件围绕工具构件旋转轴线旋转。

12、在一些实施方式中，工具构件旋转轴线垂直于连接器连杆旋转轴线。

13、在一些实施方式中，一种医疗装置包括远侧腕部连杆、近侧腕部连杆和连接器连杆。远侧腕部连杆包括第一工具支撑件和与第一工具支撑件相对的第二工具支撑件，并且被配置以被可旋转地联接到工具构件。远侧腕部连杆包括远侧连接器连杆接受部，并且近侧腕部连杆包括近侧连接器连杆接受部。连接器连杆包括远端和近端，并且通过连接器连杆的远端和近端限定纵向轴线。连接器连杆的远端联接在远侧连接器连杆接受部内，并且远侧腕部连杆可相对于连接器连杆围绕远侧连接器连杆旋转轴线旋转。连接器连杆的近端联接在近侧连接器连杆接受部内，并且近侧腕部连杆可相对于连接器连杆围绕近侧连接器连杆旋转轴线旋转。近侧连接器连杆接受部或远侧连接器连杆接受部中的至少一者被配置以在连接器连杆围绕连接器连杆的纵向轴线的第一取向上接受连接器连杆的插入。近侧连接器连杆接受部或远侧连接器连杆接受部中的至少一者被配置以在连接器连杆围绕连接器连杆的纵向轴线的第二取向上抵抗连接器连杆的撤出。

14、在一些实施方式中，在远侧腕部连杆相对于近侧腕部连杆旋转时，远侧腕部连杆与近侧腕部连杆滚动接触。

15、在一些实施方式中，近侧连接器连杆接受部被配置以接受连接器连杆在第一取向上的插入。近侧连接器连杆接受部或远侧连接器连杆接受部被配置以抵抗连接器连杆在第二取向上的撤出。近侧腕部连杆的端面限定了通向近侧连接器连杆接受部的插入开口。在与纵向轴线垂直的平面内截取的插入开口的形状限定了与连接器连杆围绕连接器连杆的纵向轴线的第一取向对齐的插入主轴线。

16、在一些实施方式中，远侧腕部连杆包括离散的第一连杆件和离散的第二连杆件。第一连杆件包括第一工具支撑件，并且第二连杆件包括第二工具支撑件。第二连杆件联接到第一连杆件，以将第二工具支撑件定位成与第一工具支撑件相对。

17、在一些实施方式中，第二连杆件联接到第一连杆件，以在第一连杆件和第二连杆件之间限定张力元件引导通道。医疗装置包括张力元件，张力元件与工具构件联接并从工具构件延伸通过张力元件引导通道。张力元件上的张力促使工具构件围绕工具构件旋转轴线旋转。

18、在一些实施方式中，本文公开了一种组装医疗装置的方法。该医疗装置包括第一连杆件、第二连杆件、工具构件、销和张力元件。第一连杆件包括第一u形耳和第一引导通道。第二连杆件包括第二u形耳和第二引导通道。销包括第一末端部分、第二末端部分和中心部分。工具构件被围绕销的中心部分可旋转地联接，并且张力元件联接到工具构件。组装方法包括将销的第一末端部分插入第一u形耳中。将销的第二末端部分插入第二u形耳中。将张力元件的一部分布置到第一引导通道或第二引导通道中的至少一者中。该方法包括将第二连杆件定位在第一连杆件上使得第二u形耳与第一u形耳相对，以及将第二连杆件联接到第一连杆件以形成腕部连杆。

19、在一些实施方式中，一种医疗装置包括近侧腕部连杆、远侧腕部连杆、工具构件和张力元件。近侧腕部连杆包括近端部分和远端部分，并且限定近侧张力元件引导通道。远侧腕部连杆包括近端部分和远侧部分，并且限定远侧张力元件引导通道。远侧腕部连杆的近端部分联接到近侧腕部连杆的远端部分，使得远侧腕部连杆相对于近侧腕部连杆绕腕部旋转轴线旋转。在近侧腕部连杆的近端部分和远侧腕部连杆的远端部分之间限定纵向中心线。第一远侧腕部连杆平面被限定为垂直于纵向中心线并且处于远侧腕部连杆内沿纵向中心线的第一位置，并且第二远侧腕部连杆平面被限定为垂直于纵向中心线并且处于远侧腕部连杆内沿纵向中心线的第二位置。张力元件联接到工具构件，并且从工具构件延伸穿过远侧张力元件引导通道并穿过近侧张力元件引导通道。张力元件上的张力促使至少一个远侧腕部连杆围绕腕部旋转轴线旋转或促使工具构件围绕工具构件旋转轴线旋转。张力元件的第一中心部分在远侧腕部连杆入口平面内沿第一维度与纵向中心线间隔第一x距离，并且在远侧腕部连杆入口平面内的远侧腕部连杆入口平面内沿第二维度与纵向中心线间隔第一y距离。张力元件的第二中心部分在远侧腕部连杆出口平面内沿第一维度与纵向中心线间隔第二x距离，并且在远侧腕部连杆出口平面内沿第二维度与纵向中心线间隔第二y距离。第一x距离大于第二x距离，并且第一y距离小于第二y距离。

20、通过阅读以下附图和详细描述，根据实施方式的其他医疗器械、相关部件、医疗装置系统和/或方法对于本领域技术人员将是显而易见的或变得显而易见。本文描述中包含的所有此类另外的医疗装置、相关部件、医疗装置系统和/或方法都在本公开的范围内。