本申請要求2014年4月28日遞交的美國臨時專利申請第61/985,024號的權益和優先權，上述申請的全部公開通過引用并入本文。

背景技術：

機器人手術系統已在微創醫療手術中使用。一些機器人手術系統包括控制臺，所述控制臺支持機器人臂、以及至少一個末端執行器，例如經由手術組件或工具安裝到機器人臂的鉗子或抓握工具。末端執行器通常附加至工具的縱向軸的端部。在手術操作期間，縱向軸和末端執行器插入患者的小切口(經由插管)或自然孔口以將末端執行器定位在患者的身體內的工作部位。

該軸具有中空管，所述中空管攜帶通過其的線纜。線纜連接至在軸的端部的末端執行器并通過機器人系統中的電動機驅動從而操縱末端執行器。體液易于在手術期間流入管的中空內部。在用于另一個手術操作之前，必須清洗出這些流體。對管的中空內部進行清洗和/或消毒很困難并且費時。事實上，即使在進行清洗和/或消毒所述管的嘗試之后還發現殘留在管內的組織和/或血液也是常有的。另外，將線纜布線通過管的冗長內部是費時的。

因此，需要使用線纜或其它力傳遞構件以更容易清洗、消毒、組裝和維修手術工具的方式來操縱末端執行器。

主要內容

可以通過在軸的外表面中形成至少一個縱向開口而使手術工具更容易清潔、消毒、組裝和維修，其中，可插入例如線纜的力傳遞構件。縱向開口可以從軸的一端延伸到另一端，并且可以定尺寸為使得：一旦構件插入開口中，力傳遞構件能夠沿軸的長度縱向上下移動。一旦力傳遞構件已經插入開口，套筒可以放置在軸的外表面上以覆蓋軸的外表面中的開口。套筒也可以用于將力傳遞構件包含在軸中的開口內。

一旦手術操作已經完成，套筒可以從軸分離，并且力傳遞構件可從開口移除。清洗物質可以沿軸中的開口的長度直接涂覆到開口壁，而不是如過去所做的僅僅涂覆到軸的端部。這可以使得能夠更加徹底地清洗軸和力傳遞構件。

沿軸長度設置縱向開口可以使得能夠實現手術工具的更快的組裝，因為不再需要從在軸的一端的單個開口進給線纜通過空心軸的長度。此外，如先前所討論的，縱向開口使得更多清洗物質能夠直接涂覆到在手術操作期間作為血液和其它污染物聚集的地方的開口的壁，從而導致工具的更徹底的清洗。

在一些情況下，鉗夾可聯接至軸的端部并且附接至插入不同的軸開口的不同的力傳遞構件。鉗夾可包括作為線纜/管和齒輪系統的部分的鉗子或剪刀切割工具，所述線纜/管和齒輪系統還可以包括：兩個或更多的力傳遞構件；軸，其具有容納每個相應的力傳遞構件的兩個或更多的縱向表面開口；以及套筒，其覆蓋軸以覆蓋表面開口并將每個力傳遞構件包含在其相應的開口中。在一些情況下，線纜/管和齒輪系統可以被直接驅動，使得至少一根線纜/管控制間距(pitch)、至少一根線纜/管控制鉗夾、并且至少一根線纜/管打開和閉合鉗夾。

包括肘節組件和鉗夾組件的末端執行器可以與機器人手術系統一起使用并且通過其致動。在一些情況下，末端執行器可以通過至少一根線纜/管控制和/或關節式運動，其中，所述至少一根線纜/管從機器人手術系統的控制裝置的相應的電動機延伸，通過線纜攜帶構件并且延伸至手術附接件，諸如，例如，末端執行器。

根據本公開的一個方案，提供了一種內窺鏡手術組件。內窺鏡手術組件容納連接至支撐在內窺鏡手術組件上的手術附接件的至少一個力傳遞構件。內窺鏡手術組件包括具有近側端和遠側端的細長軸。遠側端構造成用于連接至手術附接件。至少一個縱向空腔形成在所述細長軸的外表面中。所述至少一個縱向空腔在細長軸的近側端與遠側端之間延伸。所述至少一個縱向空腔構造為用于將所述至少一個力傳遞構件布置在其中，從而使得所述至少一個力傳遞構件相對于細長軸能夠平移。

在一些示例中，所述至少一個縱向空腔可以具有鍵孔形的橫截面輪廓，盡管在另一些示例中，空腔可以具有不同截面輪廓。在一些實施例中，所述至少一個縱向空腔可以具有基本等于所述至少一個力傳遞構件的直徑的直徑。

可以設想的而是，內窺鏡手術組件還可以包括套筒，所述套筒能夠布置成圍繞細長軸以將所述至少一個力傳遞構件包覆在所述至少一個縱向空腔內。在一些實施例中，套筒可以將所述至少一個力傳遞構件保持在細長軸的外表面和套筒之間。

可以預想的是，細長軸可以具有圓筒形構造。

在一些實施例中，所述至少一個縱向空腔可以包括布置成周向地圍繞細長軸且平行排列的多個縱向空腔。力傳遞構件可以可滑動地布置在每個縱向空腔內。

根據本公開的另一個方案，提供了一種機電手術系統。所述機電手術系統包括構造為支撐手術附接件的內窺鏡手術組件。手術附接件構造為執行至少一個功能。內窺鏡手術組件包括細長軸，所述細長軸具有近側端和遠側端并且在其間延伸。遠側端構造成用于將手術附接件選擇性地連接至其上。細長軸限定形成在其外表面中的多個縱向空腔?？v向空腔在細長軸的近側端與遠側端之間延伸。多個力傳遞構件連接至手術附接件。多個力傳遞構件中的構件可平移地布置在每個縱向空腔中。

在本公開的方案中，所述多個縱向空腔中的每個可以具有鍵孔、U形、V形或其它形狀的橫截面輪廓。在一些實施例中，多個縱向空腔中的每個可具有基本等于多個力傳遞構件中的每個的直徑的直徑。

機電手術系統還可以包括套筒，所述套筒能夠布置成圍繞細長軸以將多個力傳遞構件中的每個都包覆在多個縱向空腔中的相應的一個內。套筒還可以將多個力傳遞構件中的每個都保持在細長軸的外表面和套筒之間。

可以設想的是，所述細長軸可以具有圓筒形構造。

可以預想的是，多個縱向空腔可以布置成周向地圍繞細長軸且平行排列。

依照本公開的再另一個方案，提供了一種準備機電手術系統的方法。所述方法包括提供支撐手術附接件的內窺鏡手術組件。手術附接件構造為執行至少一個功能。內窺鏡手術組件包括細長軸，所述細長軸具有近側端和遠側端并且在其間延伸。遠側端構造成用于將手術附接件選擇性地連接至其上。細長軸限定形成在其外表面中的多個縱向空腔。縱向空腔在細長軸的近側端與遠側端之間延伸。所述方法還包括提供連接至手術附接件的多個力傳遞構件。力傳遞構件可平移地布置在每個縱向空腔內。所述方法還包括將第一套筒布置成圍繞所述細長軸以將多個力傳遞構件中的每個包覆在多個縱向空腔中的相應一個內。套筒還將多個力傳遞構件中的每個都布置在細長軸的外表面和套筒之間。

在本公開的方案中，所述方法還可以包括：從細長軸移除第一套筒；清洗細長軸和所述多個力傳遞構件；以及將第二套筒布置成圍繞細長軸。在一些實施例中，清洗細長軸可以包括下列中的至少一個：高壓滅菌、蒸、化學清洗以及干燥多個縱向空腔。

在實施例中，所述方法還可以包括：從細長軸移除第一套筒；以及將第二套筒布置成圍繞細長軸。

可以設想的是，所述方法還可以包括以下至少一個：清洗所述細長軸和所述多個力傳遞構件；以及替換所述多個力傳遞構件。

可以預想的是，將第一套筒布置成圍繞所述細長軸可以包括使第一套筒在手術附接件上滑動并且滑動到所述細長軸上。

在本公開的方案中，所述方法還可以包括將第一套筒收縮包裹在細長軸上。

所述方法還可以包括替換多個力傳遞構件。

下面參考附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例的進一步的細節和方案。

如本文所用的，術語平行和垂直應理解為包括與真正的平行和真正的垂直在高達約+或-10度的范圍內基本上平行和基本上垂直的相對構造。

附圖說明

現在將參考附圖描述本公開的實施例，其中：

圖1A是根據本公開的機電手術系統和操作控制臺的一個說明性實施例的示意圖；

圖1B是圖1A的手術系統的控制裝置的電動機的示意性立體圖，并且其與力傳遞構件連接；

圖2是圖1A中所示的手術系統的、根據本公開的實施例的手術組件的一些部件分離的立體圖；

圖3是圖2中所示的手術組件的細長軸的側視圖；

圖4是沿圖3的剖切線4-4截取的細長軸的剖視圖；和

圖5是用于與圖1A中所示的手術組件一起使用的手術附接件的部件分離的局部立體圖。

具體實施方式

將參照附圖詳細說明本處公開的手術組件，諸如，例如，內窺鏡手術組件的實施例，在附圖中，在幾幅視圖的每幅中，相同附圖標記指代相同或對應的元件。如本文所用的，術語“遠側”指的是內窺鏡手術組件的較遠離用戶的部分，而術語“近側”指的是內窺鏡手術組件的較靠近用戶的部分。

首先參照圖1A，醫療工作站或機電手術系統總體示為手術系統1，并且總體包括：多個機器人臂2、3；控制裝置4；以及操作控制臺5，其聯接至控制裝置4。操作控制臺5包括：顯示裝置6，其特別地設置為顯示三維圖像；以及手動輸入裝置7、8，例如外科醫生的人(未示出)能夠借助手動輸入裝置7、8在第一操作模式下遠程操縱機器人臂2、3，如本領域技術人員基本上已知的。

根據本處公開的若干個實施例中的任何一個，機器人臂2、3中的每個都包括：多個構件，其通過接頭連接；以及手術組件100，例如，諸如例如末端執行器200的手術附接件可附接至手術組件100，這將在下面更加詳細地描述。手術組件100的遠側端構造成支撐多個不同的末端執行器，包括但不限于手術吻合器、手術切割器、手術吻合器-切割器、線性手術吻合器、線性手術吻合器-切割器、圓形手術吻合器、圓形手術吻合器-切割器、手術夾施加器、手術夾子結扎器、手術夾緊裝置、容器擴張裝置、管腔擴張裝置、手術刀、流體輸送裝置或任何其它類型的手術器械，其中每一個構造為通過機器人臂2、3經由諸如例如線纜“C”的力傳遞構件來致動和操縱，如下所述的。在實施例中，力傳遞構件可以進行各種構造，諸如，例如，海波管、推桿、軸或拴系繩，并且可以傳遞各種力和/或轉矩，所述力為諸如例如軸向的(即，推和拉)、旋轉的。

機器人臂2、3可以由連接至控制裝置4的電驅動器驅動。控制裝置4(例如，計算機)設置為特別借助計算機程序以如下方式啟動驅動器：機器人臂2、3、其手術組件100并且末端執行器200根據借助手動輸入裝置7、8限定的移動執行所期望的移動。控制裝置4也可以以調節機器人臂2、3和/或驅動器的移動的方式設置。

手術系統1構造為用于躺在患者臺12上的待以借助末端執行器200的微創方式治療的患者13。手術系統1還可以包括多于兩個的機器人臂2、3，其它機器人臂同樣連接至控制裝置4并且能夠通過操作控制臺5遠程操縱。手術附接件或末端執行器200也可以附接接至其它機器人臂。手術系統1可以包括與控制裝置4聯接的數據庫14，例如來自患者13的術前數據和/或解剖圖譜存儲在數據庫14中。

關于手術系統1的結構和操作的詳細討論，可以參考2011年11月3日提交的、題目為“醫療工作站”的美國專利公開第2012/0116416號，上述專利的全部內容通過引用并入本文。

控制裝置4可以控制多個電動機(電動機1...n)，其中各電動機構造為卷起或放出延伸通過每個機器人臂2、3和手術組件100，并且至末端執行器200的一段長度的力傳遞線纜“C”(圖1B)，或使齒輪或驅動軸(未示出)旋轉。在使用中，當線纜“C”卷起和放出，線纜“C”、齒輪或驅動軸可能影響手術組件100的每個末端執行器200的操作和/或移動。可以預想的是，控制裝置4與各個電動機(電動機1...n)的啟動協作，以協作卷起或放出一段長度的相應的線纜“C”，以協作相應的末端執行器200的操作和/或移動。雖然圖1B示出了通過單個電動機卷起或放出的單條線纜“C”，在一些情況下，多根線纜或單根線纜的兩個端部可由單個電動機卷起或放出。例如，在一些情況下，兩根線纜或兩個線纜端部可以沿相反的方向聯接至單個電動機，這樣，當電動機沿第一方向啟動，線纜中的一個卷起而其它線纜放出。其它的線纜構造可以在不同的實施例中使用?？梢栽O想，多根線纜各自接合至多個電動機中的相應的電動機。

轉到圖2至圖5，示出了手術工具或內窺鏡手術組件100，其構造為用于機器人臂和圖5中所示的末端執行器200之間的互連，其中，所述機器人臂為諸如例如在圖1A中所示的機器人臂2或3中的一個。手術組件100容納連接至支撐在手術組件100上的末端執行器200的至少一根力傳遞線纜“C”。手術組件100包括：主體部102，其連接至機器人臂2或3；以及細長軸110，其從主體部102延伸。

細長軸110具有近側端112和遠側端114，近側端112和遠側端114限定了其間的中央縱向軸線“X1-X1”。遠側端114構造為將末端執行器200選擇性地連接到其上，所述末端執行器200經由力傳遞線纜“C”的致動執行各種手術功能。在實施例中，細長軸110的近側端112相對于主體部102被可旋轉地布置?？梢栽O想，細長軸110的近側端112與主體部102一體地和/或成一體地形成。

細長軸110具有圓筒形構造，并且可以是空心的或是非空心的。在實施例中，細長軸110可以進行各種構造，諸如，例如，矩形的、橢圓形的、長方形的、六邊形的、錐形的、波浪形的、三角形的、正方形的、多邊形的、不規則的、均勻的、非均勻的和/或可變的。如本文所用的，術語“非空心”應理解為指的是細長軸110具有實心的、基本上無孔的、整體的核心，而不具有延伸通過其中央縱向軸線“X1-X1”的通路。此外，如圖4所示，如下所述的，除了形成在細長軸110的外表面116中的縱向空腔或通道120之外，細長軸110基本不具有空腔。在一些實施例中，細長軸110可以是空心的，即，細長軸110可以包括延伸貫通其的縱向通路。

細長軸110可以由各種材料來制造，諸如，例如，碳纖維、塑料、尼龍、不銹鋼合金、鋁、商用純鈦、鈦合金、5級鈦、超彈性鈦合金、鈷-鉻合金、不銹鋼合金、超彈性金屬合金(例如，鎳鈦諾)、陶瓷及其復合物例如磷酸鈣、例如聚芳醚酮(PAEK)的熱塑性塑料(包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和聚醚酮(PEK))、碳-PEEK復合物、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、硅樹脂、聚氨酯、硅-聚氨酯共聚物、半剛性和剛性材料。

細長軸110可以具有包括上述材料的材料復合物，以達到各種所需特征，如強度、剛度、彈性、柔軟度和耐久性。細長軸110還可以由非均質材料制成，所述非均質材料例如兩種或更多種上述材料的組合。

細長軸110具有外表面116。外表面116是光滑的并且基本上無孔的，以在手術過程中抵抗體液的吸收和/或粘附。外表面116具有在細長軸110的近側端112和遠側端114之間延伸的多個弧形段118。

至少一個縱向空腔或通道120形成在細長軸110的外表面116中并且布置在弧形段118之間?？v向空腔或通道120在細長軸110的近側端112和遠側端114之間延伸。通道120各自構造為用于使力傳遞線纜“C”布置在其中，從而使得線纜“C”相對于細長軸110并且在縱向空腔或通道120內能夠平移。通道120布置成周向地圍繞細長軸110且平行排列，使得細長軸110的外表面116的截面包括弧形段118和通道120的交替圖案，如圖4所示。通道120可以以直線形的構造與細長軸110的中央縱向軸線“X1-X1”平行地延伸。在一些實施例中，在細長軸110的近側端112和遠側端114之間，通道120可以以螺線形式圍繞中央軸線“X1-X1”而呈螺旋形。

通道120各自具有U形橫截面輪廓。在一些情況下，截面輪廓可以是鍵孔形或者另外地構造成對應于力傳遞線纜“C”的弧形外表面，以便于線纜“C”保持在通道120內并且便于線纜“C”在通道120內滑動或平移。在實施例中，通道120可具有如下截面構造：諸如，例如，U形的、弧形的、正方形的、矩形的、橢圓形的、長方形的、V形的、多邊形的、三角形的、錐形的、非均勻的、均勻的和/或可變的。通道120各自具有大致等于線纜“C”的直徑“D2”的直徑“D1”。以這種方式，線纜“C”在插入相應的縱向空腔或通道120后，緊固地并且可平移地裝配在其中。

參考圖2和圖4，手術組件100還包括套筒130，套筒130能夠布置成圍繞細長軸110以將線纜“C”包覆在相應的通道120內。套筒130還將線纜“C”保持在細長軸110的外表面116和套筒130之間。套筒130定大小且定尺寸為在細長軸110上滑動同時將線纜“C”保持在通道120內。套筒130由基本上非多孔材料制成，以便抵抗和/或防止來自手術部位的體液(例如，血液)和組織通過套筒130并進入通道120。套筒130可以由塑料或者可以提供通過套筒針的平滑移動和良好的密封的任何其它合適的材料來制成。

如圖5所示，手術組件100還包括諸如例如末端執行器200的手術附接件，其構造為用于與手術組件100的細長軸110的遠側端114的操作性連接并用于通過控制裝置4的操縱。力傳遞線纜“C”連接至末端執行器200，并且構造成通過相對于細長軸110在通道120中滑動或平移來致動由末端執行器200執行的各種功能。

在圖示的實施例中，末端執行器200包括：肘節組件210；以及鉗夾組件250，其可樞轉地連接至肘節組件210。肘節組件210包括向遠側延伸的U形夾的形式的近側轂212。肘節組件210還包括可樞轉地連接至近側轂212的遠側轂214。遠側轂214可以是向遠側延伸的U形夾的形式。末端執行器200包括鉗夾組件250，鉗夾組件250具有可樞轉地連接至肘節組件210的遠側轂214的一對間隔開的支撐或凸輪板或凸輪滑輪252、254。

以絞盤的方式，單個第一線纜“C”至少部分地圍繞凸輪滑輪252纏繞并緊固至其至少一個點，或者，單個第一線纜“C”可以圍繞凸輪滑輪252纏繞至少一次。單個第一線纜“C”可以包括近側端，所述近側端延伸通過通道120中的一個和機器人臂2或3，并且與控制裝置4的相應的第一電動機和第二電動機(電動機1...n)操作性地關聯。盡管示出和描述了單個第一線纜“C”，但是可以設想，包括相應的遠側端的第一對線纜(未示出)可以緊固至凸輪滑輪252的相對側，或圍繞凸輪滑輪252纏繞至少180°并且緊固至其上，并包括相應的近側端，所述近側端延伸通過細長軸110的縱向空腔或通道120中的一個和機器人臂2或3，并且與控制裝置4的相應的第一電動機和第二電動機(電動機1...n)操作性的關聯。

以絞盤的方式，單個第二線纜“C”至少部分地圍繞凸輪滑輪254纏繞并緊固至其至少一個點，或者，單個第二線纜“C”可以圍繞凸輪滑輪254纏繞至少一次。單個第二線纜“C”可以包括近側端，所述近側端延伸通過細長軸110的通道120中的一個和機器人臂2或3，并且與控制裝置4的相應的第一電動機和第二電動機(電動機1...n)操作性地關聯。盡管示出和描述了單個第二線纜“C”，但是可以設想的是，包括相應的遠側端的第一對線纜(未示出)可以緊固至凸輪滑輪254的相對側，或者圍繞凸輪滑輪254纏繞至少180°并且緊固至其上，并包括相應的近側端，所述近側端延伸通過細長軸110的縱向空腔或通道120中的一個和機器人臂2或3，并且與控制裝置4的相應的第一電動機和第二電動機(電動機1...n)操作性地關聯。

鉗夾組件250還包括同樣可樞轉地連接至肘節組件210的遠側轂214的凸輪滑輪260。鉗夾組件250還包括分離地且獨立地可樞轉地連接至支撐滑輪252、254的一對鉗夾272、274。具體地，每個鉗夾272、274包括樞轉點，每個鉗夾272、274關于所述樞轉點樞轉。鉗夾272、274可樞轉地且可滑動地連接至凸輪滑輪260。在使用時，當凸輪滑輪260沿順時針方向或者逆時針方向旋轉時，將相應地引起鉗夾272、274打開或閉合。鉗夾272、274中的每個限定了相對于彼此并置的抓握或齒部。

以絞盤的方式，單個第三線纜“C”至少部分地圍繞凸輪滑輪260纏繞并緊固至其至少一個點，或者，單個第三線纜“C”可以圍繞凸輪滑輪260纏繞至少一次。單個第三線纜“C”延伸通過細長軸110的通道120中的一個和機器人臂2或3，并且與控制裝置4的相應的第五電動機(電動機1...n)和第六電動機(電動機1...n)操作性地關聯。盡管示出和描述了單個第三線纜“C”，但是可以預想的是，包括相應的遠側端的第三對線纜(未示出)可以緊固至凸輪滑輪160的相對側或圍繞凸輪滑輪160纏繞至少180°并且緊固至其上，并包括相應的近側端，所述近側端延伸通過細長軸110的通道120中的一個和機器人臂2或3，并且與控制裝置4的相應的第五電動機(電動機1...n)和第六電動機(電動機1...n)操作性地關聯。

關于末端執行器200的構造和操作的詳細描述，如圖5所示，可以參考于2013年12月11日提交的、題目為“機器人手術系統的肘節組件和鉗夾組件”的、序列號為61/914，632的美國臨時專利申請。

在操作時，手術組件100的主體部102與機器人臂2或3的遠側端接合。力傳遞線纜“C”插入相應的通道120。套筒130布置成圍繞細長軸110以將每根線纜“C”封裝在通道120中的相應的一個內。通過使套筒130在末端執行器200上滑動并且滑動到細長軸110上，將套筒130布置成圍繞細長軸110。在一些實施例中，在套筒130布置成圍繞細長軸110的情況下，套筒130收縮包裹在細長軸110上以將線纜“C”中的每個都布置在細長軸110的外表面116和套筒130之間?？商娲?，一片材料可以圍繞細長軸110包裹并附著至自身，以形成套筒。

在執行特定手術操作并且手術組件100從患者13的手術部位抽出之后，套筒130從細長軸110移除，露出線纜“C”和細長軸110的外表面116，以允許更容易接近需要清潔的細長軸110的表面。線纜“C”從通道120脫開或滑出通道120。清洗細長軸110的外表面116和通道120以去除在手術操作中累積的任何碎屑。通過高壓滅菌、蒸、化學清洗和/或干燥來清洗細長軸110。線纜“C”也可以例如通過與如上所述的清洗細長軸110同樣的方法來清洗?？商娲?，可使用在手術操作中以前沒有用過的新的替換線纜來替換線纜“C”。在一些實施例中，線纜“C”在清洗之前不移除。

在線纜“C”或替換線纜(未示出)布置在通道120中的情況下，在手術操作中以前沒有用過的、類似于上述的套筒130的替換套筒(未示出)可以在末端執行器200上滑動并且滑動到細長軸110上?？梢栽O想的是，套筒130可丟棄、或清潔和再利用。然后手術組件100準備用于另一手術操作。

應當理解的是，可以對本處公開的實施例作出各種修改。因此，上面的描述不應當解釋為限制性的，而僅僅是作為各種實施例的范例。那些本領域的技術人員將在所附的權利要求的范圍和精神內預想其它修改。