專利名稱：用于控制關節運動的裝置和方法
技術領域：
本發明廣泛涉及用于控制外科裝置工作端的運動的裝置和方法。
背景技術：
內窺鏡外科器械通常優于傳統的開放式外科裝置，因為使用天然孔口易于縮短術后康復時間并減少并發癥。因此，適用于將工具的工作端通過天然孔口精確設置在所需的手術部位的內窺鏡外科器械的領域得到極大的發展。這些工具可被用于以多種方式接合和/或治療組織，以達到診斷或治療效果。
內窺鏡醫生需要裝置的軸是柔性的，同時還允許工作端能夠進行關節運動，以便相對于組織成角度地定向工作端，并且需要裝置的軸在一些情況下被致動以便擊發或者使工作端運動。由于使用柔性軸以及內窺鏡器械的尺寸限制，對于內窺鏡裝置的工作端的關節運動和致動的控制的集成趨于復雜。一般而言，控制運動都作為縱向平移經過軸傳輸，這可能與軸的柔性相互干擾。還需要將使工作端進行關節運動和/或致動所需的力降低到所有或者絕大多數醫生可操作的水平。降低擊發力的一種已知的解決辦法是使用電動馬達。但是，醫生通常優選感受來自工作端的反饋來確保端部執行器的正確操作。在現有馬達驅動裝置中用戶反饋效果不能很好實現。
因此，對于控制內窺鏡外科裝置工作端的運動而言需要改進的方法和裝置。

發明內容
在一種實施方式中，提供了一種外科裝置，其具有帶近端和遠端的細長軸，所述近端具有與其可動地連接的手柄，所述遠端具有從其上伸出的柔性頸。手柄和柔性頸可操作地連接，使手柄的運動有效地引起柔性頸在多個平面中進行關節運動。在一些示例性實施方式中，手柄的運動可被柔性頸模仿。裝置還可包括在手柄和柔性頸之間延伸并被構造成將運動從手柄傳遞到柔性頸的致動器。
裝置的手柄可具有多種構造，但在一種實施方式中，手柄可適于相對于細長軸的近端進行關節運動。例如，手柄可通過接頭，例如球窩接頭、鉸接接頭或者撓曲接頭與細長軸的近端連接。裝置的致動器還可具有多種構造，在一種實施方式中致動器可以是至少一根沿著細長軸的長度延伸的索。例如，裝置可包括多個沿著軸的長度延伸并且彼此圍繞致動器的圓周等距離間隔設置的索。索被構造成相對于細長軸滑動并將張力施加到細長軸，引起至少一部分細長軸撓曲和彎曲。手柄和/或索還可任選地包括與其相關聯并被構造成將手柄和/或索保持在固定位置中的鎖定機構。在示例性實施方式中，當其經過彎曲的腔插入時，細長軸被構造成被動撓曲并彎曲。
細長軸還可具有多種構造，但在一種實施方式中裝置可以是外科縫合器的形式，并且細長軸可包括與柔性頸的遠端連接并適于接合組織并將至少一個緊固件輸送到被接合的組織中的端部執行器。手柄和端部執行器可被連接成使手柄的運動被端部執行器模仿。例如，手柄可通過接頭，例如球窩接頭、鉸接接頭或者撓曲接頭與細長軸的近端連接，并且柔性頸可在端部執行器上形成或者與其連接，允許端部執行器按比例模仿手柄的運動。裝置還可包括在手柄和端部執行器之間延伸并被構造成從手柄向柔性頸傳遞運動的致動器。例如，致動器可以是多個沿著細長軸的長度延伸的索。索可以彼此圍繞致動器的圓周等距離間隔設置。
在另一種實施方式中，裝置可以是輔助通道的形式并且細長軸可以是具有適于將工具容納在其中的內腔的管的形式。從細長軸的遠端延伸的柔性頸可被構造成撓曲以定向通過細長管延伸的工具。柔性頸可具有多種構造，但在一種實施方式中，它可以包括多個在其中形成的狹縫，以促進其撓曲。狹縫可被構造成使柔性頸撓曲到所需定向。例如，柔性頸可包括狹縫的遠側區域和狹縫的近側區域，狹縫可被構造成使施加到柔性頸的張力將引起柔性頸在近側和遠側區域彎曲。手柄可與細長管的近端連接，并且它可操作地與柔性頸關聯，使手柄的運動被柔性頸模仿。手柄還可具有多種構造，在一種實施方式中手柄可包括固定構件和適于相對于固定構件進行關節運動的可動構件。可動構件可通過接頭與固定構件連接，例如球窩接頭、鉸接接頭或者撓曲接頭。使用時，輔助通道可被構造成可松開放連接到內窺鏡。例如，配合元件可在外表面的長度上形成或者沿著其延伸，用于與在適于容納內窺鏡的套筒上形成的輔助配合元件配合。裝置還可包括在手柄和柔性頸之間延伸的致動器。致動器可被構造成從手柄向柔性頸傳遞運動。在一些示例性實施方式中，致動器是至少一根延著細長管的長度延伸的索的形式。在致動器包括多根索時，索優選彼此圍繞細長管的圓周等距離間隔設置。使用各種技術使索可沿著細長管延伸。例如，細長管可包括至少一個在其側壁中形成并沿著其長度延伸的腔，并且索可滑動設置在腔中。裝置還可包括定位成與手柄和索中的至少一個接合的鎖定機構，以將手柄和索鎖定在固定位置中。
本發明還提供了一種內窺鏡系統，其具有構造為圍繞內窺鏡設置的細長套筒和可與細長套筒運動配合的輔助通道。輔助通道可具有、用于容納工具的在其近端和遠端之間、穿過其間延伸的內腔；在其遠側部分上形成并由多個在其中形成的狹縫產生柔性的柔性部分；和至少一個與其近端連接并可操作地與柔性部分連接的手柄，使手柄被構造成引起柔性部分在至少一個平面中進行關節運動。手柄通過至少一根索可操作地與柔性部分連接，并且手柄可被構造成使索相對于輔助通道軸向運動，引起索將張力施加到輔助通道的柔性部分，使柔性部分在至少一個平面中進行關節運動。在一種實施方式中，裝置可包括被構造成引起柔性部分在多個平面中進行關節運動的單個手柄。單個手柄可包括與輔助通道的近端連接的固定構件和被構造成相對于固定構件進行關節運動的可動構件。單個手柄和柔性部分可操作地連接，使單個手柄的運送被柔性部分模仿。在另一種實施方式中，手柄可包括構造成引起柔性部分在第一平面中進行關節運動的第一構件和構造成起柔性部分在第二平面中進行關節運動的第二構件。特別是，手柄可包括與輔助通道連接的固定構件，并且第一和第二構件可旋轉地連接到固定構件。裝置還包括與第一構件連接并具有至少一個從其上延伸并與柔性部分連接的索的第一卷筒，和與第二構件連接并具有至少一個從其上延伸并與柔性部分連接的索的第二卷筒。第一和第二構件可有效地旋轉第一和第二卷筒，從而使索軸向運動，引起柔性部分進行關節運動。
本文中所公開的外科裝置還可包括多個其它零件。例如，裝置可包括設置在細長軸遠端上的光學圖像采集單元。光學圖像采集單元可適于在內窺鏡手術期間采集圖像。圖像顯示屏可設置在裝置的近端部分上并適于與光學圖像采集單元通信以顯示采集的圖像。在其它實施方式中，裝置的端部執行器可包括可拆卸設置在其中并包含多個用于縫合組織的釘的匣和用于切割被縫合的組織的刀。
在其它方面，提供了一種手術方法，包括將細長軸插入體腔中以將與細長軸遠端連接的柔性頸定位在待處理的組織附近，并使與細長軸近端樞轉連接的手柄運動，以引起柔性頸模仿手柄的運動。柔性頸可鏡像反映手柄的運動，或者柔性頸的運動可直接對應于手柄的運動。在一些示例性實施方式中，運動是成比例的。
在一種示例性實施方式中，與細長軸的遠端連接的端部執行器被定位在被緊固的組織附近，與細長軸的近端樞軸連接的手柄運動引起端部執行器成比例地模仿手柄的運動。端部執行器可反射手柄的運動，或者端部執行器的運動可直接對應于手柄的運動。在示例性實施方式中，手柄圍繞細長軸的近端可樞轉地進行關節運動，引起端部執行器模仿手柄的運動。所述方法還包括將組織接合在端部執行的相對鉗口之間，并從端部執行器中將至少一個緊固件驅動到組織中。組織可通過在手柄上形成的平移構件從第一位置運動到第二位置以關閉相對的鉗口被接合，并且緊固件可通過旋轉在手柄上形成的可旋轉構件被擊發，以致動設置在端部執行器中的驅動器機構，引起驅動器機構將多個緊固件驅動到組織中。在另一種實施方式中，在使平移構件從第一位置運動到第二位置之前，可旋轉構件可被旋轉，使端部執行器相對于柔性頸旋轉，而不致動驅動器機構。
在再一個方面，細長軸可以是輔助通道的形式，所述輔助通道可滑動配合到在體腔中設置的內窺鏡，以便將輔助通道的遠端定位在內窺鏡的遠端附近。工具經過輔助通道中的腔被插入，使工具向遠端延伸超過輔助通道的遠端，與輔助通道的近端連接的手柄可被運動，引起輔助通道遠端上的柔性頸進行關節運動，從而引起工具的工作端沿著所需的位置被定向。手柄可通過手柄相對于輔助通道樞轉的關節運動來運動，或者作為替代，可通過旋轉手柄上的至少一個可旋轉構件來運動。
更具體地說，本發明涉及如下內容(1)一種外科裝置，包括具有近端和遠端的細長軸，手柄可動地連接到所述近端，柔性頸從所述遠端開始延伸，其中，所述手柄和所述端部執行器聯接在一起，從而使所述端部執行器模仿所述手柄的運動。
(2)如第(1)項所述的裝置，其中，所述模仿運動是成比例的。
(3)如第(1)項所述的裝置，其中，所述手柄能夠相對于所述細長軸的所述近端進行關節運動。
(4)如第(3)項所述的裝置，其中，所述手柄通過接頭聯接到所述細長軸的近端，所述接頭選自由球窩接頭、鉸接接頭以及柔性接頭組成的組中。
(5)如第(1)項所述的裝置，其中，所述手柄和所述柔性頸通過在所述手柄和所述柔性頸之間延伸的致動器可操作地相關聯，所述致動器能夠將運動從所述手柄傳遞到所述柔性頸。
(6)如第(5)項所述的裝置，其中，所述致動器包括至少一根索，所述索沿著所述細長軸的長度延伸并能有效地將力施加到所述柔性頸，從而使所述柔性頸在至少一個運動平面中運動。
(7)如第(6)項所述的裝置，其中，所述至少一根索由電活化聚合物材料制成，其中所述手柄的運動能夠有效地將能量選擇性地輸送到所述至少一根索，引起所述至少一根索軸向收縮并徑向擴張，從而引起所述柔性頸中的至少一個模仿所述手柄的運動。
(8)如第(6)項所述的裝置，其中，所述至少一根索包括沿著所述細長軸的長度延伸的多根索，每根索能有效地將力施加到所述柔性頸，使所述柔性頸在不同的運動平面中運動。
(9)如第(8)項所述的裝置，其中，所述多根索圍繞所述致動器的圓周彼此等間隔地設置。
(10)如第(8)項所述的裝置，其中，所述多根索包括至少三根沿著所述細長軸的長度延伸的索。
(11)如第(8)項所述的裝置，其中，所述手柄和所述多根索中的至少一個包括與其相連并被構造成將所述手柄和所述多根索中的至少一個保持在固定位置中的鎖定機構。
(12)如第(1)項所述的裝置，其中，所述柔性頸包括與其遠端連接并適于將至少一個緊固件輸送到組織的端部執行器。
(13)如第(1)項所述的裝置，其中，所述細長軸包括沿著其長度穿過其中延伸的中央腔，該中央腔適于將工具容納在其中。
(14)如第(13)項所述的裝置，其中，所述細長軸包括在其外表面上形成并沿著其外表面長度延伸的配合元件，用于與在適于容納內窺鏡的套筒上形成的互補配合元件配合。
(15)一種用于再生第(12)項所述裝置的方法，包括除去并替換可拆卸地設置在端部執行器中的釘倉，制備所述裝置以重新使用，所述釘倉容納有設置在其中的多個緊固件。
(16)一種外科裝置，包括具有近端和遠端的細長軸，并具有限定裝置的工作端的柔性頸，所述柔性頸通過在其中形成多個狹縫而具有柔性；
可動地連接到所述細長軸的近端并與所述柔性頸可操作地連接的手柄，所述手柄的運動有效地使所述柔性頸在多個平面中進行關節運動。
(17)如第(16)項所述的裝置，其中，所述手柄可操作地通過圍繞所述細長軸的圓周間隔設置并在所述手柄和所述柔性頸的遠端之間延伸的多根索與所述柔性頸連接，所述多根索能夠響應于所述手柄的運動和所述柔性頸的張力相對于所述細長軸的軸線滑動，使所述柔性頸進行關節運動。
(18)如第(17)項所述的裝置，還包括定位為與所述手柄和所述多根索中的至少一個接合的鎖定機構，以將所述手柄和所述多根索鎖定在固定位置，并且由此將所述柔性頸保持在固定位置中。
(19)一種外科裝置，包括具有近端和遠端的柔性細長軸；圍繞所述細長軸的圓周間隔設置并在所述細長軸的近端和遠端之間延伸的多根索，所述多根索能夠相對于所述細長軸的軸線滑動并將張力施加到所述細長軸，引起至少一部分所述細長軸撓曲和彎曲；和鎖定機構，該鎖定機構與所述細長軸連接并被定位成與所述多根索接合，以將所述多根索鎖定在固定位置，并由此將所述細長軸保持在固定位置中。
(20)如第(19)項所述的裝置，其中，所述細長軸能夠在它插入并穿過彎曲的腔時被動地撓曲并彎曲。
(21)一種外科方法，包括將細長軸插入到體腔中，以將與所述細長軸的遠端連接的柔性頸定位在待處理組織附近；使與所述細長軸的近端樞轉連接的手柄運動，引起所述柔性頸模仿所述手柄的運動。
(22)如第(21)項所述的方法，其中，所述模仿運動是成比例的。
(23)如第(21)項所述的方法，其中，所述柔性頸鏡像反映手柄的運動。
(24)如第(21)項所述的方法，其中，所述柔性頸的運動直接對應于所述手柄的運動。
(25)如第(21)項所述的方法，其中，所述手柄圍繞所述細長軸的近端樞轉地進行關節運動，引起所述柔性頸模仿所述手柄的運動。
(26)如第(21)項所述的方法，還包括將組織接合在與所述柔性頸的遠端連接的端部執行器的相對鉗口之間，并將至少一個緊固件輸送到所述組織。
(27)如第(21)項所述的方法，其中，插入所述細長軸包括將所述細長軸與圍繞內窺鏡設置的套筒配合，并沿著所述套筒滑動所述細長軸，以便將所述柔性頸定位在所述內窺鏡的遠端附近。
(28)如第(27)項所述的方法，還包括將工具插入穿過在所述細長軸中形成的中央腔，以便將所述工具的工作端定位在所述柔性頸的遠端附近，當所述柔性頸成比例模仿手柄的運動時，使與所述細長軸的近端樞轉連接的手柄運動引起工具的工作端運動。


通過下列結合附圖的詳細描述，本發明將更全面地被理解，其中圖1A是外科縫合和切割裝置的一種實施方式的透視圖，顯示出裝置的工作端處于初始位置；圖1B是圖1A的外科縫合和切割裝置的透視圖，顯示出裝置的工作端處于進行關節運動的位置；圖2是圖1A和1B中顯示的裝置的柔性頸的透視圖；圖3A是圖1A和1B中顯示的裝置的遠側部分的透視圖，顯示與其連接的圖2的柔性頸和端部執行器；圖3B是沿著圖3A中所示端部執行器的線3B-3B截面的剖視圖；
圖4A是圖1A和1B中顯示的裝置的近端部分的透視圖，顯示可動地連接到裝置的軸的近端的手柄；圖4B是圖4A中顯示的裝置的近端部分的分解圖；圖5是設置在圖1A和1B中顯示的裝置的柔性頸和細長軸之間的連接元件的透視圖，顯示光學圖像采集裝置；圖6是圖1A和1B中顯示的裝置的手柄的透視圖，顯示圖像顯示屏；圖7是用于內窺鏡的輔助通道的透視圖；圖8A是圖7中顯示的裝置的柔性頸的透視圖；圖8B是圖8A中顯示的柔性頸的透視圖，顯示頸沿著第一方向進行關節運動；圖8C是圖8A中顯示的柔性頸的透視圖，顯示頸沿著第二方向進行關節運動；圖9A是與所述輔助通道一起通用的柔性頸的另一種實施方式的透視圖；圖9B是圖9A中顯示的柔性頸的透視圖，顯示頸沿著第一方向進行關節運動；圖9C是圖9A中顯示的柔性頸的透視圖，顯示頸沿著第二方向進行關節運動；圖10是用于圖7的裝置的多根索致動器的透視圖；圖11是圖7的輔助通道的軸的剖視圖；圖12是用于圖7的輔助通道的端蓋的一種實施方式的透視圖；圖13A是圖7中顯示的細長軸的手柄和近端部分的分解圖；圖13B是處于組裝結構中的圖13A中所示細長軸的手柄和近端部分的剖視圖；圖14A是輔助通道的另一種實施方式的透視圖；圖14B是圖14A中顯示的輔助通道的剖視圖；圖15A是圖14A和14B中顯示的裝置的手柄組件的側視圖；圖15B是圖15A中的手柄組件的分解圖；
圖16A是鎖定機構的一種實施方式的透視圖；和圖16B是與圖1A和1B的外科縫合和切割裝置連接的圖16A的鎖定機構的透視圖。
具體實施例方式
現在將描述一些示例性實施方式，為本文中所公開的裝置和方法的結構、功能、制造和使用的原理提供全面的理解。這些實施方式的一個或多個例子在附圖中示出。本領域普通技術人員將會理解，在本文中特別描述并在附圖中示出的裝置和方法是非限定性的示例性實施方式，本發明的范圍僅僅由權利要求書來限定。結合一種示例性實施方式示出和描述的特征可與另外的實施方式的特征組合。旨在將一些修改和變化都包含在本發明的范圍內。
本發明提供了用于控制內窺鏡外科裝置的方法和裝置。一般而言，內窺鏡外科裝置具有細長軸，所述細長軸具有帶柔性頸的遠端工作端和具有用于控制遠端工作端上的柔性頸的運動的手柄的近端。在一些示例性實施方式中，這可使用例如一個或多根在手柄和柔性頸之間延伸的索實現，使手柄的運動將力施加到一個或多根索上，引起柔性部分撓曲，從而使裝置的工作端運動。還提供了各種其它零件，以利于裝置的使用。本領域技術人員將會理解，被控制的特定裝置以及工作端的特定構造可變化，并且在本文中描述的各種控制技術事實上在需要工作端的任何外科裝置中都可使用。
圖1A和1B示出了用于控制端部執行器關節運動的技術的一種示例性實施方式，特別是用于引起端部執行器模仿并與手柄同時運動的技術。在該實施方式中，裝置是用于將多個線性釘排施加到組織并用于切割被縫合的組織的線性縫合和切割裝置10的形式。如圖所示，裝置10通常包括具有近端12a和遠端工作端12b的細長軸12，手柄14與近端12a連接，工作端12b具有與其連接或者在其上形成的端部執行器16(將在下面詳細討論)。在使用時，端部執行器16被構造成模仿手柄14的運動。在手柄14和端部執行器16之間的模仿運動一般可通過使用致動器(未顯示)來實現，所述致動器在手柄14和端部執行器16之間延伸，并有效地將力從手柄14傳輸到端部執行器16。在示例性實施方式中，致動器是可圍繞細長軸12的圓周間隔并沿著細長軸12的長度設置的多根索。手柄14圍繞軸12的近端12a的運動將力施加到一個或多根索，引起索將力施加到端部執行器16，從而引起端部執行器16模仿手柄14的運動。模仿運動可包括相應的運動，從而使端部執行器16沿著與手柄14相同的方向和朝向(orientation)運動，或者鏡像運動，從而使端部執行器16沿著與手柄14相反的方向和朝向運動。模仿運動還可與手柄的運動成比例。
裝置10的細長軸12可具有多種構造。例如，其可以是實心或中空的，并且可以由單個元件或者多個節段形成。如圖2中所示，細長軸12是中空的，并且由多個相連的節段形成，以允許細長軸12撓曲。軸12的柔性以及相對較小的直徑允許軸12可在內窺鏡手術中使用，從而使裝置經過天然孔口經腔引入。軸的長度還可發生變化，這取決于其期望的應用。
圖2還示出了圍繞細長軸12的圓周間隔設置并沿著細長軸12的長度延伸的多根索34a、34b、34c、34d形式的致動器22的一種示例性實施方式。索的數目和位置是可以變化的。例如，這些索可以彼此間隔大約120°圍繞軸12的圓周設置。每根索34a-d延伸穿過在細長軸12上、其中或周圍形成的通道，例如腔。圖2示出了延伸穿過在軸12的每個節段的外表面上形成的切除部分的每根索34a-d。因此，每個節段包括四個圍繞軸12的圓周的等距離切除部分，將索34a-d彼此等距離保持。切除部分優選具有有效地將索34a-d限制在其中同時允許索34a-d相對于軸12自由滑動的尺寸。
索34a-d的遠端可與端部執行器16配合以控制端部執行器16的運動。雖然端部執行器16可具有多種構造，并且本領域已知的各種短端部執行器均可使用，但圖3A示出了一種端部執行器的示例性實施方式，其通常包括適于將組織容納在其間的一對相對設置的第一和第二鉗口18、20。第一鉗口18適于包含具有設置在其中并被構造成被驅動到組織中的多個釘的釘倉，第二鉗口20形成用于使釘變形的砧座。端部執行器16的特定構造和基本操作可以變化，并且本領域已知的各種端部執行器16均可使用。作為非限定性的例子，名稱為“Surgical Stapling Instrument Incorporating an E-Beam FiringMechanism”的美國專利No.6978921公開了可用于本發明的端部執行器的一種實施方式，其全部內容均包含于本申請中。
為了允許端部執行器16相對于細長軸12運動，端部執行器16可與細長軸12的遠端12b可動接合。例如，端部執行器16可通過樞轉或者旋轉接頭樞轉連接到細長軸12的遠端12b。作為替代，端部執行器16可包括在其上形成的柔性頸26，如圖所示，以允許端部執行器16相對于細長軸12的運動。柔性頸26可與細長軸12的遠端12b和/或鉗口18、20的近端體形成，或者其可以是在軸12和鉗口18、20之間延伸的獨立元件。如圖13A所示，柔性頸26包括用于將柔性頸26配合到相對的鉗口18、20的近端的第一聯接件28，和用于將柔性頸26配合到細長軸12遠端的第二聯接件30。聯接件28、30可拆卸的固定配合到柔性頸26和/或鉗口18、20以及軸12。聯接件28、30還起到容納端部執行器16的一些元件的作用。例如，第一聯接件28可起到將索錨定在其中的作用(將在下面討論)，它還可以起到容納用于致動(例如關閉和擊發)鉗口18、20的齒輪和驅動組件的作用。
為了方便柔性頸26的撓曲，頸26可包括一個或多個在其中形成的狹縫32。狹縫32的數量、位置和尺寸可以變化，以得到需要的柔性。在圖3A中顯示的實施方式中，柔性頸26包括多排狹縫32，每排圍繞柔性頸26徑向延伸，并且每排可沿著柔性頸26的長度軸向間隔設置。每排狹縫包括兩個圍繞頸26的圓周延伸的狹縫，每排狹縫32彼此軸向交錯。結果，柔性頸26包括交替的狹縫32。本領域技術人員將理解，狹縫32的具體圖式可改變，圖3A僅僅示出了用于形成允許柔性頸26撓曲的狹縫32的一種圖式。其它示例性狹縫構造將在下面詳細討論。
如上所述，索34a-d可與端部執行器16連接，以允許端部執行器16與手柄14協同運動。索34a-d與端部執行器16的連接位置可基于所需的運動而變化。在所示的實施方式中，索34a-d的遠端與柔性頸26的近端連接，特別是它們延伸到第一聯接件28中并與其連接。圖3B示出了第一聯接件28的剖視圖，顯示分別用于容納四根索34a、34b、34c、34d的四個膛孔28a、28b、28c、28d。事實上，本領域任何已知技術都可用于將索34a-d連接到聯接件28，包括例如機械配合技術(諸如粘合、干涉配合、球窩連接、螺紋等)。使用時，當手柄14將軸向力施加到索34a-d時，索34a-d在柔性頸26的遠端的連接將允許索34a-d將張力施加到柔性頸26。該張力將引起頸26沿著由施加到每根索34a-d的張力量指示的方向撓曲(將在下面詳細討論)。
裝置10的手柄14可用于控制端部執行器16的運動，特別時使端部執行器16進行關節運動，從而相對于細長軸12的縱向軸線A成角度定向。雖然手柄14可具有多種構造，在一種示例性實施方式中手柄14可動地連接到細長軸12的近端12a，使手柄14的運動可被端部執行器16模仿。雖然各種技術都可用于將手柄14可動地連接到軸12，在圖4A-4C所示的實施方式中，在手柄14和細長軸12的近端12a之間形成球窩連接。如圖4B中最清楚顯示的，細長軸12的近端12a包括在其中形成的窩24，手柄14包括在其遠端上形成并構造成可轉動安放在窩24中的半球13a。窩24可與細長軸的近端12a一體形成，或者其可通過將中空外殼12c(如圖所示)連接到細長軸12的近端12a。半球13a還可與手柄14一體形成，或者其可以是與手柄14連接的獨立元件。為了將手柄14可動地配合到軸12，手柄14上的半球13a可使用與手柄14連接(將在下面討論)的索34a-d限制在窩24中。但是，其它配合技術也可用于將手柄14可動地配合到軸12。例如，球13a可以是球形并且其可捕獲在形成于細長軸12的近端12a中的球形窩中，或者配合元件(諸如銷)可通過球13a延伸以將球13a限制在窩24中。雖然圖4B示出了在手柄14上形成的球13a和在軸12中形成的窩24，球窩連接可顛倒，使球位于軸12上并使窩位于手柄14中。此外，本領域技術人員將會理解，各種其它技術可用于手柄14與細長軸12的近端12a的可動配合。
使用時，手柄14可進行關節運動或者相對于軸12樞轉運動，引起端部執行器16模仿手柄14的運動。這可通過將索34a-d的近端與手柄14連接來實現。索34a-d與手柄14的連接位置可基于所需的運動而變化。在所示的實施方式中，索(在圖4A中僅僅顯示了三根索34a，34b和34c)從細長軸12延伸穿過中空外殼12c，并從在中空外殼12c中形成的槽或者開口中穿出。然后索34a-d圍繞手柄14上的球13a延伸并與圍繞球13a的手柄14上的遠端面連接。實際上任何本領域已知的技術都可用于將索34a-d與手柄14連接，包括例如機械配合技術，諸如粘結，過盈配合，螺紋等。如圖4A所示，手柄14包括在其中形成的開口，索34a-d的近端(未示出)可具有在其上形成并被捕獲在開口中的球或者其它元件。圖4A還顯示，索(在圖4A中僅僅顯示了三根索34a，34b和34c)可保持圍繞手柄14的周向間隔。這可允許手柄14的運動被端部執行器16鏡像(將在下面詳細討論)。作為替代，索34a-d可在它們與手柄14連接之前交叉，以引起端部執行器16沿著與手柄14相同的方向運動。例如，相對設置的索34a和34c可彼此交叉并與手柄14的相對側連接，并且相對設置的索34b和34d可同樣彼此交叉并可與手柄14的相對側連接。索34a-d可在任何位置交叉，諸如在軸12的近端12a上的中空外殼12c中。
圖4A和4B還顯示，手柄14還可包括其它零件，以利于裝置的使用。例如，手柄14可包括有效地關閉端部執行器16上的鉗口18、20的平移構件38，和有效的選擇性旋轉并致動端部執行器16的可旋轉構件40。平移和可旋轉構件38、40在由Mark Ortiz等人提交的題為“Surgical Fastener And Cutter With Single Cable Actuator”的專利申請中詳細描述，申請日與本申請相同，其內容通過引用而全文包含于本申請中。在另外的實施方式中，手柄14可包括觸發器、旋鈕等，用于旋轉和/或致動端部執行器16。
仍參照圖1B，在使用時，手柄14可相對于細長軸12的近端12a樞轉或者成角度定向，以使端部執行器16進行模仿運動。特別是，手柄14圍繞細長軸12沿著第一方向樞轉，將力施加到一個或多根索34a-d上以軸向拉動索。結果，致動的索將張力施加到柔性頸26，引起頸26撓曲。為了防止細長軸12相應于由手柄14施加到索34a-d的張力撓曲，柔性頸26可具有比細長軸12更大的柔性。這可例如通過使用如前所述的交替狹縫32實現，或者在其它實施方式中材料可不同，或者細長軸可包括穩定元件，諸如穿過其中延伸的桿，使細長軸比柔性頸更具剛性。
手柄14的運動方向可被端部執行器16沿著相同方向(即相應運動)或相反方向(即鏡像運動)模仿，從而允許用戶精確控制端部執行器16的位置。在示例性實施方式中，端部執行器16運動的特定量可與手柄14的運動量成比例。也就是說，端部執行器16的運動量可直接與手柄14的運動量相等，或者其可相對于手柄14的運動量成比例增加或減少。在一些實施方式中，使端部執行器16的運動量相對于手柄14的運動量增加是理想的。結果，僅僅需要手柄14的小運動來允許端部執行器16大運動量。雖然各種技術可用于實現端部執行器16運動的成比例倍增或增加，力倍增機構的一種示例性實施方式是與索連接的偏心凸輪，當張力被手柄14施加到索34a-d時所述偏心凸輪可增加索34a-d的機械優點，或是力或者是位移。
本領域技術人員將會理解，雖然手柄和裝置的工作端之間的運動在理論上可成比例，但在實踐中，由于力經過細長軸被傳遞時可能發生力的一些損失。因此，在本文中使用的成比例運動試圖包括其中手柄和工作端被構造成按比例量運動、但在裝置的實際運轉過程中可發生一些力的丟失的應用。
本文中公開的各種裝置還可包括各種其它零件，以方便其使用。例如，圖1A的裝置10可包括設置在細長軸12上并被構造成在內窺鏡手術期間采集圖像的光學圖像采集單元。雖然該單元的位置可以變化，在一種實施方式中光學圖像采集單元可設置在第二聯接件30上。特別是，圖5示出了斜面形外殼42，從聯接件30的外表面突出，其中容納有光學圖像采集單元。在外殼42的遠側面上形成有視窗44，以允許所述單元采集端部執行邊16及周圍與手術部位的圖像來自光學圖像采集單元的圖像可被傳輸到外置圖像顯示屏，或者作為替代，裝置10可包括設置在裝置的近端部分上或者與其連接的圖像顯示屏。圖6示出了從手柄14向外突出的圖像顯示屏46的一種實施方式。
如前所述，本文中公開的用于控制內窺鏡外科裝置的工作端的各種技術可與各種醫學裝置結合使用。圖7示出了具有用于控制其工作端的運動的醫學裝置的另一種實施方式。在該實施方式中，醫學裝置是用于內窺鏡的輔助通道100的形式。輔助通道100是可與內窺鏡配合并沿著其滑動的外置裝置，允許其它工具諸如抓鉗，切割器等穿過其中引入并定位在內窺鏡的觀察端附近。雖然輔助通道100實際上可具有各種構造、形狀和尺寸在圖7所示的實施方式中，輔助通道100包括細長管或軸102，其具有在其近端和遠端102a、102b之間延伸、用于將工具容納在其間的內腔。輔助通道100還可包括在其上形成的配合元件，用于將輔助通道100直接配合在內窺鏡、或者設置在內窺鏡周圍的套筒、或者其它裝置上。雖然實際上任何配合技術均可使用，但在所示的實施方式中，輔助通道100上的配合元件是沿著細長軸102的長度延伸的導軌104的形式。導軌104被構造成容納在內窺鏡或者圍繞內窺鏡設置的裝置(例如套筒)上形成的互補軌道中。本領域技術人員將會理解，各種其它技術都可用于將輔助通道直接或間接配合配合在內窺鏡上。
為了控制輔助通道100的工作端的運動，裝置100可包括類似于前面描述的那些零件。特別是，裝置100可以包括在細長軸102的遠端102a上形成或者與其連接的柔性頸108、在細長軸102的近端102a上形成或者與其連接的手柄106，以及在手柄106和柔性頸108之間延伸的致動器。在該實施方式中，致動器被構造成從手柄106將力傳輸到柔性頸108，使手柄106的運動被柔性頸108模仿，從而允許穿過輔助通道100延伸的工具被定位在所需的角度朝向。
柔性頸108可具有各種構造，并且其可以使與細長軸12連接的獨立元件，或者其可以與細長軸102整體形成，如圖7所示。頸108可使用各種技術產生柔性。例如，頸108可由一個或多個可彼此相對運動的節段形成，和/或其可由柔性材料形成。在圖8A所示的示例性實施方式中，頸108包括在其中形成并被構造成提供頸108的最大柔性的多個狹縫112。雖然狹縫112的尺寸、數量和朝向可變化以獲得需要的結果，在所示的實施方式中柔性頸108包括四列狹縫(僅僅顯示了三列狹縫，由箭頭112a、112b、112c指示)。每列沿著柔性頸108的長度軸向延伸，并且每列包括圍繞頸108的圓周軸向間隔設置的四排狹縫。每列狹縫112還軸向彼此交錯，以允許狹縫112疊置。使用時，當張力被施加到致動器時，狹縫112將允許頸108彎曲或者采取彎曲構造，使頸108相對于細長軸102的剩余部分進行關節運動，如圖8A和8C所示。
在另外的實施方式中，狹縫可被定位成允許頸撓曲到預定位置中。作為非限定性的例子，圖9A示出了在其中形成有狹縫112’的兩個區域的柔性頸108’的另一種實施方式。特別是，柔性頸108’包括狹縫的遠側區域112a’和狹縫的近端區域112b’。每個區域112a’、112b’可包括定位在任何位置的任何數目的狹縫，以沿著一個或多個所需方向提供所需的柔性程度。如圖9A所示，狹縫的遠側和近側區域112a’、112b’分別包括兩排在柔性頸108’的相對側上形成并沿著其長度延伸的狹縫。使用時，當張力被施加到柔性頸108’時(將在下面詳細討論)，頸108’將在遠側和遠近側區域112a’，112b’兩個區域都撓曲，從而相對于細長軸102’的剩余部分進行關節運動。如圖9B所示，撓曲可首先在頸108’的遠側區域112a’中發生。進一步施加到108’的張力然后可引起近端區域112b’中發生撓曲，如圖9C所示。在另外的實施方式中，狹縫定位和/或狹縫的尺寸可被構造成在撓曲在遠側區域112a’中發生之前，引起撓曲在近端區域112b’中發生，或者作為替代，狹縫可被構造成引起近側和遠側區域112b’、112a’中同時發生。本領域技術人員將會理解，狹縫的數量、位置、尺寸和形狀可調節，以得到所需的結果。用于形成狹縫的切口的具體構造也是可變的。例如，狹縫的寬度和長度可從細長軸的外表面到細長軸的那表面保持一致，或者作為替代，寬度和長度可增加或者減小，使狹縫逐漸變細或者其它變化。作為非限定性的例子，逐漸變細的構造可通過形成具有三角形構造的狹縫來形成，其中狹縫的長度和寬度從細長軸的外表面到內表面減小。
如上所述，致動器被構造成將張力施加到柔性頸108上，引起頸108進行關節運動。致動器可具有多種構造，但在一種示例性實施方式中致動器類似于前述致動器，并包括一個或多個在手柄106和柔性頸108的遠端之間延伸的索，使手柄106和柔性頸108在操作上相關聯。每根索可被構造成將張力施加到柔性頸108，引起頸108在運動平面中進行關節運動。因此，在裝置100僅僅包括一根索時，柔性頸108可在單個運動平面中進行關節運動。每個附加的索可允許頸108在不同的運動平面中進行關節運動。當提供多根索時，頸108可在多個運動平面中進行關節運動。此外，索可同時被施加張力，能夠允許柔性頸108進行360°的關節運動。
雖然索的數目可以變化，但裝置100可僅僅包括一根索，在圖7所示的實施方式中，裝置100包括四根索(僅僅顯示了三根索110a、110b、110c)。索110a、110b、110c、110d在圖10中更詳細顯示。如上所述，索110a-d沿著手柄106和柔性頸108之間的細長軸102的長度延伸。索110a-d的具體位置可以變化，但在示例性實施方式中索110a-d圍繞細長軸102的圓周沿徑向間隔設置，并且它們在柔性頸108的最遠端和手柄106之間延伸。索110a-d可通過細長軸102的內部或者沿著細長軸102外部延伸，或者它們可穿過在細長軸102的側壁中形成的腔或者通道延伸。圖11示出了細長軸102的剖視圖，顯示在其中形成的四個腔103a、103b、103c、103d。腔103a-d優選具有允許索116a-d在其中滑動的尺寸，并且它們圍繞細長軸102周向間隔設置。腔103a-d在細長軸102的近端102a和遠端102b之間延伸，允許索110a-d在手柄106和柔性頸108的最遠端之間延伸。
索110a-d的遠端可使用各種技術與柔性頸108的最遠端配合，但是在圖12中顯示的一種實施方式中，柔性頸108包括與其最遠端連接或者在其上形成的端蓋114。雖然端蓋114的構造可基于致動器的構造而變化，在所示的實施方式中端蓋114包括在其中形成并圍繞端蓋114的圓周間隔設置的四個膛孔114a、114b、114c、114d，使膛孔114a-d與細長軸102中的腔103a-d對準。每個膛孔114a-d被構造成容納其中一根索110a-d。各種配合技術都可用于將索110a-d保持在膛孔114a-d中。例如，圖10示出了在每根索110a-d的末端上形成的球，用于將索110a-d的末端保持在端蓋114中的膛孔114a-d中。端蓋114還可包括在其中形成的中央腔116，用于將工具容納在其中。腔116還可用于方便經過輔助通道100插入的工具定位。
索110a-d的近端可與連接到軸102的近端的手柄106配合。雖然手柄106可具有多種構造，在前面圖7中顯示的一種示例性實施方式中，手柄106可以是與細長軸102的近端102a可動地連接的操縱桿形式，特別是被構造成相對于細長軸102的近端進行關節運動。手柄106的關節運動可允許手柄106的運動被柔性頸108模仿(將在下面探討)。
雖然關節運動可使用多種類型的連接頭實現，但在所示的實施方式中，在手柄106和細長軸102之間形成球窩連接。特別是，如圖13A和13B中更詳細顯示的那樣，細長軸102的近端102a包括在其上形成并在其近端中限定一個窩118的外殼103。手柄106包括可動地設置在窩118中的球120，并且操縱桿從球120向近端延伸，從而允許手柄106相對于細長軸102進行關節運動。銷或其它機構可被用于將球120可動地保持在窩118中。本領域技術人員將會理解，手柄可具有各種其它形狀，并且各種其它技術都可用于將手柄106可動地連接到細長軸102。
如上所述，索110a-d的近端被構造成與手柄106配合。因此，手柄106可包括用于配合到索110a-d的零件。雖然具體配合零件可基于致動器的構造而變化，在示例性實施方式中，手柄106上的操縱桿122包括在其上形成的四個腿124a、124b、124c、124d。腿124a-d圍繞操縱桿122的圓周間隔設置，使它們大致與索對準，并且每個腿124a-d被構造成與其中一個索110a-d的終端配合。如前所述，索110a-d的遠端說明的球窩連接可用于使索110a-d與腿配合，或者作為替代，可使用任何其它已知的配合技術。
仍參照圖7，在使用時，手柄106可相對于細長軸102的近端102a樞轉或者成角度定向，以便柔性頸108進行模仿運動，從而定位穿過柔性頸108延伸的工具。如圖7和13B所示，手柄106上的操縱桿可包括穿過其中形成并與細長軸102中的腔102c對準的腔107，允許工具通過裝置100引入。在其它實施方式中，手柄106可以從細長軸102的近端102a偏置，使手柄106與索連接，但不影響直接接觸細長軸102中的腔102c。
為了控制柔性頸108的運動并由此控制穿過其中定位的工具，手柄106圍繞細長軸102的近端102a樞轉或者進行關節運動。例如，手柄106沿著第一方向的運動將引起手柄106上的腿124a-d將力施加到一個或多根索110a-d上，以軸向拉動索。結果，致動的索將張力施加到柔性頸108，引起頸108撓曲。為了防止細長軸102響應于由手柄106施加到索110a-d的張力而撓曲，柔性頸108可具有比細長軸102更大的柔性。例如，這可采用如前所述的狹縫來實現，或者在其它實施方式中軸102可包括穿過其中延伸的穩定元件，諸如桿，使軸102比柔性頸108更具剛性。手柄106的運動方向將被柔性頸108以相同方向(即相應的運動)或者以相反方向(即鏡像)模仿，從而控制穿過柔性頸108延伸的工具的位置。在示例性實施方式中，柔性頸108的具體運動量可與手柄106的運動量成比例。也就是說，柔性頸108的運動量可與手柄106的運動量直接相等，或者其可相對于手柄106的運動量成比例增加或減少。在一些實施方式中，理想的是柔性頸108的運動量可相對于手柄106的運動量增加。結果，僅僅需要手柄106的小運動量來使柔性頸108進行更大量運動。雖然各種技術可用于實現柔性頸108運動的成比例倍增或者增加，力倍增機構的一種示例性實施方式是與索連接的偏心凸輪，當張力被手柄106施加到索110a-d時該凸輪可增加索110a-d的機械優點，或是力或者是位移。
如前所述，雖然手柄和裝置的工作端之間的運動在理論上可成比例，但在實踐中，由于力經過細長軸被傳遞時可能發生力的一些損失。因此，在本文中使用的成比例運動試圖包括其中手柄和工作端被構造成按比例量運動、但在裝置的實際運轉過程中可發生一些力的丟失的應用。
雖然圖1A和7示出了其中工作端模仿手柄運動的裝置，但手柄可具有能有效使裝置的工作端進行關節運動而不會使裝置的工作端模仿手柄的運動的多種其它構造。圖14A和14B示出了具有手柄204的裝置200的另一種實施方式，所述手柄包括有效的使柔性頸206沿著一個或多個運動平面相對于裝置的細長軸202進行關節運動的可旋轉構件。一般而言，裝置200的細長軸202與前述細長軸102非常相似，并且它通常包括與其遠端連接或者在其上形成的柔性頸206。四根索致動器(未顯示)延伸穿過手柄106和柔性頸206之間的細長軸。軸102和索致動器類似于前面參照裝置100描述的軸102和索致動器110a-d，因此將不再對它們進行詳細描述。
裝置200的手柄204在圖15A和15B中更詳細顯示。一般而言，手柄204包括一個或多個可旋轉設置在其中的卷筒。每個卷筒被構造成配合到其中一個索致動器并對其進行控制。因此，每個卷筒的轉動將卷繞或釋放索，從而引起柔性頸108撓曲并沿著特定方向致動。雖然卷筒的數目可基于索致動器而變化，在圖15A和15B所示的實施方式中，手柄204包括四個卷筒208a、208b、210a、210b。前面的兩個卷筒208a、208b彼此連接，并且后面的兩個卷筒210a、210b彼此連接。第一索212a與第一卷筒208a連接并卷繞其上，第二索212b與第二卷筒208b連接并卷繞于其上。第一和第二索212a、212b被定位在細長軸202的相對側并上并沿著其延伸。結果，施加到第一索212a上的張力將引起柔性頸206在第一運動平面中沿著一個方向進行關節運動，施加到第二索212b上的張力將引起柔性頸206在第二運動平面中沿著相反方向進行關節運動。為了允許張力僅僅被施加到索212a、212b中的一個，第一和第二索212a、212b沿著相反方向圍繞第一和第二卷筒208a、208b卷繞。因此，第一和第二卷筒208a、208b的旋轉將卷繞索212a\212b中的一個并向且施加張力，同時使索212a、212b中的另一個打開并解除張力。第三和第四索212c、212d同樣圍繞第三和第四卷筒210a、210b卷繞，第三和第四卷筒210a、210b的旋轉將使索212c、212d中的一個卷繞并將張力施加于其上，同時打開索212c、212d中的另一個并解除張力。第三和第四索212c、212d可沿著軸202在與第一和第二索212a、212b徑向錯開的位置延伸，使第三和第四索212c、212d引起柔性頸沿著不同的第二運動平面進行關節運動。例如，第三和第四索212c、212d可與第一和第二索212a、212b錯開大約90°，使索212a-d都圍繞細長軸202的圓周大致間隔相等的距離。本領域技術人員將會理解，手柄204可包括任意數量的卷筒和索，以沿著需要的平面數進行關節運動。
為了控制卷筒208a、208b、210a、210b，裝置可包括一個或多個夾持構件。如圖15A和15B所示，第一旋鈕214與第一和第二卷筒208a、208b連接，第二旋鈕216與第三和第四卷筒210a、210b連接。旋鈕214、216可與卷筒208a、208b、210a、210b整體形成，或者它們可通過穿過卷筒208a、208b、210a、210b延伸的軸與卷筒208a、208b、210a、210b連接。在所示的實施方式中，第一旋鈕214直接在第一卷筒208a上形成或者與其連接，第二旋鈕216可通過從穿過第一和第二卷筒20ga、208b的旋鈕216延伸并連接到第三和第四卷筒210a、210b的軸218與第三和第四卷筒210a、210b連接。換言之，第一和第二卷筒208a、208b圍繞軸218旋轉設置。
在一些示例性實施方式中，卷筒和旋鈕也可具有不同尺寸。在圖15A和15B中所示的實施方式中，第一和第二卷筒208a、208b以及第一旋鈕214具有比第三和第四卷筒210a、210b和第二旋鈕216的直徑大的直徑。雖然不是必須的，所述構造是有利地，因為它將索212a-d間隔開，防止了索212a-d彼此接觸。
使用時，工具經過細長軸202被定位，并且旋鈕214、216可旋轉，使柔性頸206在軸202上進行關節運動，從而根據需要定位工具。如圖14A和14B所示，手柄204可包括穿過其中延伸并與細長軸202中的腔對準的腔205，允許工具穿過手柄204和軸202。在另外的實施方式中，手柄204可與細長軸202錯開，以提供細長軸202中腔的直接進口。一旦工具經過軸202被定位，旋鈕214、216可旋轉，使柔性頸206在細長軸202的遠端上進行關節運動。特別是，第一旋鈕214可沿著第一方向(例如沿著順時針方向)旋轉，以將張力施加到一個索(例如第二索212a)，同時釋放或者打開另一個索(例如第二索212b)。結果，施加到第一索212a的張力將沿著近端方向拉動柔性頸206的最遠端，引起柔性頸206撓曲并由此沿著第一方向進行關節運動。第一旋鈕214沿著相反方向的旋轉(例如逆時針方向)的旋轉，將打開第一索212a同時卷繞第二索212b。柔性頸206將恢復到其初始的線性構造。第一旋鈕214的進一步旋轉將繼續卷繞第二索212b，同時打開第一索212a，從而引起柔性頸206撓曲并在相同的運動平面中沿著相反方向進行關節運動。第二旋鈕216可同樣旋轉，使柔性頸在不同運動平面中進行關節運動。旋鈕214、216還可任選地同時旋轉，使柔性頸206在與第一和第二運動平面不同的另外的運動平面中進行關節運動。
在其它實施方式中，本文中公開的各種裝置可包括用于將手柄和/或致動器鎖定在固定位置以將裝置的工作端保持在所需的關節運動或者角度朝向的鎖定機構。雖然鎖定機構可具有各種構造，在一種示例性實施方式中鎖定機構可以是夾具的形式，其有效地夾鉗在索上從而防止索的運動，以便沿著需要的朝向鎖定工作端。夾具可具有各種形狀和尺寸，并且它可被定位在裝置上的各種位置。圖16A和16B示出了夾具300的一種示例性實施方式，其圍繞圖1A和1B的外科緊固和切割裝置10上的中空外殼12c設置。夾具300一般為環形并可被構造成與鄰近開口的中空外殼12c滑動或者旋轉配合，索(在圖16B中僅僅顯示了索34a、34b、34c)可穿過所述開口延伸。在初始位置，夾具300與開口間隔設置，允許索34a-d穿過其中自由運動。一旦裝置的工作端、例如端部執行器16沿著所需的方向進行關節運動，夾具300可沿著中空外殼12c軸向運動，直到其在開口上方延伸并與延伸穿過其中的索34a-d接合。當夾具300處于鎖定位置中時，夾具300將由此防止索34a-d的運動。為了使夾具300軸向運動并將夾具300鎖定在外殼12c中，夾具300可包括在其上形成并被構造成與在外殼12c上形成的相應配合元件接合的配合元件。如圖16A和16B所示，夾具包括在其中形成的螺紋302，其被構造成與在外殼12c上形成的相應螺紋(未顯示)配合。結果，夾具300圍繞外殼12c的旋轉將引起夾具300在初始位置和鎖定位置之間運動。本領域技術人員將會理解各種其它配合技術也可使用。例如，手柄可包括在其上形成并被構造成將手柄鎖定在固定的關節運動位置中的鎖定元件。
在其它實施方式中，索可用于被動地允許細長軸經過體腔進行關節運動，并且在需要時夾具300或者其它鎖定機構可用于將裝置的工作端鎖定在位置中。在這類的構造中，手柄可僅僅用于方便裝置的夾持。
在其它實施方式中，在本文中公開的用于使裝置的工作端進行關節運動的索致動器可由電活化聚合物材料制成。電活性聚合物(EAP)(也被稱為人造肌肉)是響應于電場或者化學場表現出壓電、熱電或者電致特性的材料。特別是，EAP是一組摻雜的導電聚合物，當施加電壓時其形狀發生改變。導電聚合物可以是配對形成離子流體或者凝膠和電極，來自流體/凝膠進入或流出導電聚合物的離子流可誘導聚合物形狀發生改變。典型地，取決于使用的特定聚合物和離子流或者凝膠施加大約1V到4kV范圍內的電壓，需要特別注意的是當供給能量時，EAP不改變體積，它們僅僅沿著一個方向膨脹并沿著相反方向收縮。因此，前面在本文中公開的索致動器可被EAP致動器取代，并且手柄可被構造成能激活能源，以選擇性地將能量輸送到一個或多根索。在示例性實施方式中，手柄的運動可被構造成控制能源的量以及索接收的能源。結果，手柄的運動仍可被裝置的工作端模仿，為用戶提供對工作端位置的相同的精確控制。能源可以是內部源(例如電池)，或者也可以是外部源。在其它實施方式中，EAP索致動器可補充通過手柄的運動施加到索上的軸向力，從而相對于手柄成比例增加工作端的運動量。
在其它方面中，索致動器可由形狀記憶材料制成，例如鎳鈦諾。所述構造允許張力被施加到索，使端部執行器進行關節運動，還允許索回復到最初的線性構造，而不需要操作手柄。
在又一種實施方式中，本文中公開的各種裝置，包括其部分，可被設計成在一次使用后被拋棄，或者它們可被設置成多次使用。在任何一種情況下，在至少一個使用之后，裝置可被再生以便再次使用。再生可包括任何裝置的拆分，然后清潔或者替換特定部件并隨后組裝的步驟組合。作為例子，圖1A和1B中所示的外科縫合和切割裝置可在裝置已經在醫學手術中使用后再生。裝置可以拆分，并且任意數目的特定部件可在任何組合中選擇性地被替換或者被除去。例如，對于外科縫合和切割裝置而言，設置在端部執行器中并含有多個緊固件的釘倉可通過將新的緊固件倉增加到端部執行器中來替換。當清潔和/或替換特定部件時，裝置可在再生車間或者通過外科團隊在外科手術之前立即被重新組裝用于隨后的使用。本領域技術人員將會理解，裝置的再生可利用各種用于組裝、清潔/替換和重組技術。所述技術的使用和產生的再生裝置都屬于本申請的范圍。
基于上述實施方式，本領域技術人員將會理解本發明的其它特征和優點。因此，除非由所附的權利要求書特別指明，本發明不由已經特別顯示并描述的來限定。在本文中引用的所有出版物和參考文獻都通過全文引用而明確地包含在本申請中。
權利要求
1.一種外科裝置，包括具有近端和遠端的細長軸，手柄可動地連接到所述近端，柔性頸從所述遠端開始延伸，其中，所述手柄和所述端部執行器聯接在一起，從而使所述端部執行器模仿所述手柄的運動。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述模仿運動是成比例的。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述手柄能夠相對于所述細長軸的所述近端進行關節運動。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中，所述手柄通過接頭聯接到所述細長軸的近端，所述接頭選自由球窩接頭、鉸接接頭以及柔性接頭組成的組中。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述手柄和所述柔性頸通過在所述手柄和所述柔性頸之間延伸的致動器可操作地相關聯，所述致動器能夠將運動從所述手柄傳遞到所述柔性頸。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述致動器包括至少一根索，所述索沿著所述細長軸的長度延伸并能有效地將力施加到所述柔性頸，從而使所述柔性頸在至少一個運動平面中運動。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述至少一根索由電活化聚合物材料制成，其中所述手柄的運動能夠有效地將能量選擇性地輸送到所述至少一根索，引起所述至少一根索軸向收縮并徑向擴張，從而引起所述柔性頸中的至少一個模仿所述手柄的運動。
8.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述至少一根索包括沿著所述細長軸的長度延伸的多根索，每根索能有效地將力施加到所述柔性頸，使所述柔性頸在不同的運動平面中運動。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中，所述多根索圍繞所述致動器的圓周彼此等間隔地設置。
10.根據權利要求8所述的裝置，其中，所述多根索包括至少三根沿著所述細長軸的長度延伸的索。
全文摘要
本發明提供了用于控制外科裝置工作端的運動的方法和裝置。在一種實施方式中，提供了用于運動外科緊固裝置的遠端上的端部執行器的方法和裝置。所述運動可包括端部執行器圍繞軸的軸線的旋轉運動，端部執行器相對于軸的關節運動和端部執行器的致動，例如閉合、擊發和/或切割。在其它實施方式中，提供了單根索致動器，其可在第一位置和第二位置之間運動，在第一位置中其有效地旋轉端部執行器而不致動(即閉合和擊發)端部執行器，在第二位置中其有效地致動端部執行器而不旋轉端部執行器。在其它方面中，提供了用于運動在與內窺鏡一起使用的輔助通道的遠端上形成的柔性頸的方法和裝置。柔性頸的運動可用于控制通過柔性頸延伸的工具的定位。
文檔編號A61B17/94GK101040773SQ20071008965
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月23日 優先權日2006年3月23日
發明者M·S·奧爾蒂斯, F·E·謝爾頓四世, J·T·斯皮維 申請人:伊西康內外科公司