[发明专利]具有受约束运动的可铰接构件以及相关设备和方法

说明书

本发明涉及具有受约束运动的可铰接构件以及相关设备和方法。可铰接构件包括远侧端部、近侧端部、致动构件和约束构件。致动构件从近侧端部延伸到远侧端部。致动构件传输力以使可铰接构件从中立方位弯曲。约束构件从近侧端部延伸到远侧端部。约束构件可具有固定到远侧端部和近侧端部的相对端部。在一个实施例中，约束构件从近侧端部到远侧端部沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。在另一个实施例中，致动构件沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。

本申请是申请日为2015年2月13日、发明名称为“具有受约束运动的可铰接构件以及相关设备和方法”的中国专利申请No.201580019171.1(PCT/US2015/015849)的分案申请。

本申请要求于2014年2月21日提交的美国临时申请No.61/943,106的权益，其全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开的各方面涉及表现出受约束运动的可铰接构件。更具体地，本公开的各方面涉及利用此类可铰接构件的外科器械以及相关系统和方法。

背景技术

可包括远程操作外科器械以及手动操作(例如，腹腔镜检查、胸腔镜检查)外科器械的远程控制外科器械通常用于微创医学过程。在医学过程期间，器械可铰接以将该器械的一部分定位在期望位置中。将器械定位在期望位置或取向中可通过约束该器械的一个或多个接头的运动来实现。然而，约束器械的一个或多个接头的运动的机构可增加机械复杂性和器械的操作，并且增加制造器械的难度。

微创外科器械的总体尺寸可对外科器械的设计造成约束。在各种应用中，可期望此类器械的总体尺寸，包括外部横向尺寸(例如，直径)，相对较小以适合在狭窄的管腔和其他通道内。因此，在一些情况下，可期望选择力传输元件的数量和布局，以便减小器械的总体尺寸。例如，使一系列可铰接联接的连杆互连以提供致动力来控制连杆的弯曲的力传输元件的数量和布局可使得一个或多个力传输元件穿过一个或多个连杆，而不直接附接或终止于此类连杆。例如，一系列多个接头(或连杆对)的弯曲和转向可通过单个力传输元件(或者在多个弯曲方向和/或自由度(DOF)的情况下通过单组力传输元件)致动，而不是每个接头或连杆对均能够通过直接附接到此连杆对的力传输元件的致动而单独直接弯曲。此配置有时被称为“欠约束(underconstrained)”。换言之，多个连杆对的转向和弯曲通过附接到并且终止于所述连杆对中的其中一对的连杆的单个力传输元件或单组力传输元件致动。然而，此类“欠约束”结构可在试图使结构可控制地转向和弯曲时造成挑战，从而潜在地导致连杆的不可预测和/或不可控制的移动(铰接)。

已经提出控制系统和其他机构以帮助约束原本欠约束关节式连杆结构的移动。然而，存在提供可铰接构件的替代设计的需要，替代设计实现受约束运动以便能够准确控制可铰接构件的移动和定位。

发明内容

本公开的示例性实施例可解决上述问题中的一个或多个，并且/或者可展示出上述可期望特征中的一种或多种。其他特征和/或优点从以下描述中将变得显而易见。

根据至少一个示例性实施例，可铰接构件包括远侧端部、近侧端部、致动构件和约束构件。致动构件可从近侧端部延伸到远侧端部。致动构件可传输力以使可铰接构件从中立位置弯曲。约束构件可从近侧端部延伸到远侧端部。约束构件可具有分别固定到远侧端部和近侧端部的相对端部。进一步地，约束构件可从近侧端部到远侧端部沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。

根据另一个示例性实施例，可铰接构件可包括近侧端部、远侧端部、致动构件和约束构件。致动构件可从近侧端部延伸到远侧端部。致动构件可经配置传输力以使可铰接构件从中立位置弯曲。约束构件可从近侧端部延伸到远侧端部。约束构件可具有分别固定到远侧端部和近侧端部的相对端部。进一步地，致动构件可在可铰接构件的近侧端部与远侧端部之间沿可铰接构件的至少一部分遵循螺旋路径。