[发明专利]用于外科器械的无源预载和绞盘驱动

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自动(正如这里所用的，术语“机器人”或“自动”等包括远程操作或远程自动方面)控制器械是已知的并且经常用于微创医疗手术中。图1示出器械100的示例，其具有简化结构以图示说明当前的一些自动控制医疗器械的基本工作原理。器械100包括在轴120的远端的工具或端部实施器(effector)110。轴120的近端连接于传动装置或驱动机构130，该传动装置或驱动机构130有时候叫做后端机构130。在医疗手术期间，端部实施器110和轴120的远端能够通过病人的小切口或自体孔插入，以将端部实施器110定位在病人的手术部位。如图所示的端部实施器100包括可以用在手术部位的钳爪112和114，钳爪112和114用于夹持、抓握、切割或其他目的。其他类型的端部实施器，例如，解剖刀、线环和烧灼器械是已知的，并且能够可替换地安装在轴120的远端。通常，外科器械还包括在轴120远端的肘节机构(未示出)，以提供额外的运动自由度，用于定位、定向以及使用端部实施器110。

可以是绞合线缆、杆、管或类似结构的腱121和122从后端机构130延伸通过轴120并且连接于端部实施器110。典型的外科器械还应当包括额外的腱(tendon)(未示出)，该额外的腱将后端机构130连接于端部实施器110的或肘节机构的其他结构构件，以便当在手术部位进行想要的手术时后端机构130能够操纵该腱，以操作端部实施器110和/或肘节机构。图1示出以销接头结构连接于钳爪112的两个腱121和122，其中钳爪112安装成用于绕枢轴销116旋转。为了能够顺时针和逆时针旋转钳爪112，腱121以绕枢轴销16的力矩臂作用于钳爪112上，以便拉动腱121，使转矩在图1的视图中将顺时针转动钳爪112。类似地，腱122以力矩臂施加作用，以便拉动腱122，使转矩在图1的视图中将逆时针转动钳爪112。因此通过拉进一个腱121或122的一定长度并且同时释放另一个腱121或122的相同的长度提供给钳爪双向致动。不同于销接头的机构是已知的并且能够被设计为通过拉进一个腱121或122的一定长度并且同时释放另一个腱121或122的相等并且相反的长度提供远端接头的双向致动。例如，Cooper等人的名称为“Surgical Tool Having Positively Positionable Tendon-Actuated Multi-Disk Wrist Support”的美国专利6,817,974号(2002年6月28日提交)和Wallace等人的名称为“Surgical Tools For Use In Minimally Invasive Telesurgical Applications”的美国专利6,394,998号(1999年9月17日提交)，这两个专利都公开了一些已知的医疗器械结构，其中致动需要拉一个或更多个腱同时释放另一个或更多个腱的一定长度，这两个专利结合于此供参考。

例如，由于腱121和122有可能脱离使腱121和122的路线沿着器械100的导向体或滑轮(未示出)，因此腱121和122的松弛能够引起运转故障。松弛还能够引起器械的跳跃性的或不可预计的运动。为了在使钳爪112运动时避免腱121或122松弛，后端机构130运行以释放一个腱121或122的一定长度，同时卷绕另一个腱121或122相等的长度。腱121和122能够连接于同一个绞盘132但是沿相反的方向缠绕，从而当驱动电机(未示出)转动绞盘132时提供希望的腱121和122的运动。在端部实施器具有由多个腱控制的多个自由度的情况下，例如，如在美国专利6,394,998和6,817,974号中所公开的，后端机构可以包括不同于绞盘的机构，以执行释放和卷绕腱的有关长度的功能，以便当远端接头转动时避免腱松弛。可以看到，腱121和122可以是两个分开的元件，或者它们可以是具有绞盘致动器的封闭环形元件的一部分，例如，在Madhani等人的名称为“ Articulated Surgical Instrument For Performing Minimally Invasive Surgery With Enhanced Dexterity