CN110167475A - 用于机器人外科工具的改进驱动缆线绞盘 - Google Patents

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CN110167475A CN201880003812.8A CN201880003812A CN110167475A CN 110167475 A CN110167475 A CN 110167475A CN 201880003812 A CN201880003812 A CN 201880003812A CN 110167475 A CN110167475 A CN 110167475A
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Abstract

一种外科工具包括驱动外壳，所述驱动外壳具有布置在驱动外壳中以便旋转的输入轴、从驱动外壳操作地延伸的细长轴以及操作地联接到细长轴的远侧端部的端部执行器。缆线带联接到输入轴并将输入轴操作地联接到延伸到端部执行器的驱动缆线。输入驱动器的旋转使缆线相应地运动并由此控制驱动缆线的纵向运动以使端部执行器进行关节运动。

Description

用于机器人外科工具的改进驱动缆线绞盘
背景技术
由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化，因此微创外科手术(MIS)器械通常优于传统的开放式外科装置。内窥镜式外科手术是一种MIS手术，在该手术中，将细长的柔性轴通过自然孔口引入患者体内。腹腔镜式外科手术是另一种MIS手术，在该手术中，在患者腹部形成一个或多个小切口，并且通过切口插入套管针以形成进入腹腔的通路。通过套管针，可将多种器械和外科工具引入腹腔中。套管针还有助于促进吹气以提升器官上方的腹壁。经由套管针引入腹腔的器械和工具可用于以多种方式接合和/或处理组织以实现诊断或治疗效果。
最近已开发了多种机器人系统来辅助MIS手术。机器人系统可通过保持自然的手眼轴来实现更直观的手部运动。机器人系统还可通过包括能形成更自然的手状关节运动的“腕”关节来实现更大程度的运动自由度。仪器的端部执行器可使用缆线驱动的运动系统进行关节运动(移动)，该运动系统具有一条或多条延伸穿过腕关节的驱动缆线。
用户(例如，外科医生)能够通过在空间中抓持和操纵一个或多个控制器来远程操作器械的端部执行器，该控制器与联接到外科器械的工具驱动器通信。用户输入由结合到机器人外科系统中的计算机系统处理，并且工具驱动器通过致动缆线驱动的运动系统(更具体地讲，驱动缆线)来作出响应。移动驱动缆线使端部执行器关节运动到期望的位置和构型。必须通过部件设计和组装来克服许多机械和制造障碍，以便实现端部执行器及其相关联的缆线驱动运动系统的一致和可预测的性能。
附图说明
以下附图包括在内以示出本公开的某些方面，并且不应被视为排他性实施方案。在不脱离本公开的范围的情况下，本发明所公开的主题能够具有形式和功能上的大量修改、改变、组合和等同物。
图1是可结合本公开的一些或全部原理的示例性机器人外科系统的框图。
图2是图1的主控制器的示例性实施方案，该主控制器可用于操作机器人臂从动车。
图3描绘了图1的机器人臂车的示例性实施方案，该机器人臂车用于致动多个外科器械。
图4是图3的机器人操纵器的示例性实施方案的侧视示意图。
图5是另选的示例性机器人操纵器的透视图。
图6是可结合本公开的一些或全部原理的示例性外科工具的侧视图。
图7示出了其中图6的腕能够进行关节运动(枢转)的潜在自由度。
图8是图6的外科工具的远侧端部的放大等轴视图。
图9是图6的外科工具的驱动外壳的底视图。
图10是图6的外科工具的驱动外壳的内部的等轴展示图。
图11是图10的第三输入轴和第三驱动缆线绞盘的等轴视图。
图12是图11的第三驱动缆线绞盘的等轴视图。
图13是图11的缆线夹的示例性实施方案的等轴视图。
图14是图13的缆线夹的等轴视图，该缆线夹具有与其联接的图11的第三驱动缆线。
图15是图11的第三驱动缆线绞盘和缆线夹的局部分解图。
图16是另一个示例性外科工具的各种内部组成部件的剖视侧视图。
图17A和图17B是图16的绞盘引导件的等轴内视图和外视图。
具体实施方式
本公开涉及机器人外科系统，并且更具体地涉及改进的缆线驱动运动系统，其具有从单个平面滑轮轨道馈送驱动缆线的可旋转驱动缆线绞盘。
本文讨论的实施方案描述了用于驱动机器人外科工具的缆线绞盘的新型设计和改进。在驱动缆线绞盘的一个示例中，驱动缆线仅部分地围绕驱动缆线绞盘缠绕，并且从滑轮轨道直接馈送到外科工具的细长轴中。这可以证明在将缆线脱轨风险仅限于单个位置方面是有利的。此外，将驱动缆线从驱动缆线绞盘直接馈送到细长轴中可以消除对任何惰轮的需要。在一些实施方案中，滑轮轨道在单个平面中限定在驱动缆线绞盘上，这消除了驱动缆线的总路径长度的微小变化并有助于减轻缆线脱轨风险。
图1至图5示出了示例性机器人外科系统及其部件的结构和操作。图1是可结合本公开的一些或全部原理的示例性机器人外科系统100的框图。如图所示，系统100可包括至少一个主控制器102a和至少一个臂车104。臂车104可机械联接和/或电联接到一个或多个机器人臂106，另选地称为“工具驱动器”。每个机器人臂106可包括并换句话讲安装有一个或多个外科工具或器械108，以对患者110执行各种手术任务。包括臂106和器械108的臂车104的操作可由临床医生112a(例如，外科医生)从主控制器102a进行指导。
在一些实施方案中，由第二临床医生112b操作的第二主控制器102b(以虚线示出)还可以与第一临床医生112a一起指导臂车104的操作。在这样的实施方案中，例如，每个临床医生102a、102b可控制臂车104的不同臂106，或者在一些情况下，臂车104的完全控制可以在临床医生102a、102b之间传递。在一些实施方案中，可对患者110使用另外的臂车(未示出)，并且这些另外的臂车可以由主控制器102a、102b中的一个或多个主控制器控制。
臂车104和主控制器102a、102b可经由通信链路114彼此通信，该通信链路可以是被配置为根据任何通信协议传递合适类型的信号(例如，电信号、光信号、红外信号等)的任何类型的有线或无线通信链路。通信链路114可以是实际物理链路，或者它可以是使用一个或多个实际物理链路的逻辑链路。当链路为逻辑链路时，物理链路的类型可以是数据链路、上行链路、下行链路、光纤链路、点对点链路，例如，如计算机网络领域中所熟知的用于指代连接网络节点的通信设施的那些。机器人外科系统诸如系统100的示例性具体实施在美国专利7,524,320中有所公开，该专利的内容以引用方式并入本文。因此，除了理解本文所公开的机器人外科设备、系统和方法的各种实施方案和形式可能所必需的那些以外，本文将不详细描述此类装置的各种特性。
图2是主控制器102a的示例性实施方案，其可用于操作机器人臂从动车，诸如图1的臂车104。主控制器102a和与其相关联的臂车104以及它们各自的部件和控制系统在本文中统称为“机器人外科系统”。此类系统和装置的示例在美国专利7,524,320中有所公开，因此，除了理解本发明的各种实施方案和形式可能必需的那些以外，不会在本文中详细描述。
主控制器102a通常包括一个或多个控制器202，所述控制器可由外科医生(例如，图1的临床医生112a)抓持并且在外科医生经由立体显示器204观察手术时在空间中操纵。主控制器202大体包括手动输入装置，该手动输入装置被设计成以多个自由度运动，并且通常进一步具有用于致动外科器械(例如，图1的外科器械108)的可致动柄部，例如用以打开和闭合相对钳口、向电极施加电势等。
在所示的示例中，主控制器102a还包括任选的反馈计206，其可由外科医生经由显示器204看到，以向外科医生提供施加到外科器械(即，切割器械或动态夹紧构件)的力的量的视觉指示。其他传感器布局可用于为主控制器102a提供其他外科器械度量的指示，例如钉仓是否已加载到端部执行器中、砧座是否在击发之前已运动至闭合位置等。
图3描绘了用于致动多个外科器械108(另选地称为“外科工具”)的机器人臂车104的示例性实施方案。使用主控制器和机器人臂车布局的各种机器人外科系统和方法在美国专利6,132,368中有所描述，该专利的内容据此以引用方式并入。如图所示，机器人臂车104可包括支承三个外科器械108的基座302，并且外科器械108各自由一系列可手动进行关节运动的连杆(通常称为装置接头304)和机器人操纵器306支承。本文示出的这些结构具有在机械连杆的大部分之上延伸的护盖。这些护盖可以是任选的，并且可在尺寸上有所限制或在一些实施方案中完全消除，以使用于操纵此类装置的伺服机构遇到的惯性最小化、限制运动部件的体积以避免碰撞、并且限制车104的总重量。
车104将通常具有适于在手术室之间传送车104的尺寸。车104可被构造成通常适于穿过标准的手术室门并放置到标准的医院电梯上。在一些实施方案中，车104可包括轮式系统(或其他传送系统)，该轮式系统允许车104被单个维护人员邻近手术台定位。在各种实施方案中，包括基座部分的自动重新加载系统可在策略上位于机器人臂车104的工作包壳308内。
图4是机器人操纵器306的示例性实施方案的侧视示意图。如图所示，机器人操纵器306可包括连杆402，该连杆约束与其联接的外科器械108的运动。连杆402包括通过采用平行四边形布局的旋转接头联接的刚性连接件，使得外科器械108围绕空间中的点404旋转。
平行四边形布局约束围绕“俯仰轴”枢转的旋转，该“俯仰轴”使轴线延伸穿过点404，如间距箭头406a所示。支承平行四边形连杆402的连接件以枢转方式安装到装置接头304(图3)上，使得外科器械108围绕第二轴线406b(称为偏航轴)进一步旋转。俯仰轴和偏航轴406b在远程中心408处相交，该远程中心沿外科器械108的轴410对齐。
当由机器人操纵器306支承时，外科器械108可具有另外的从动自由度，包括外科器械108沿纵向工具轴线“LT-LT”的滑动运动。当外科器械108相对于机器人操纵器306沿纵向工具轴线LT-LT滑动(平移)时(箭头412)，远程中心408相对于机器人操纵器306的基座414保持固定。因此，整个机器人操纵器306通常移动成使远程中心408重新定位。
机器人操纵器306的连杆402由一系列马达416驱动。这些马达416响应于控制系统处理器的命令而主动移动连杆402。还可采用马达416来操纵外科器械108。
图5是另选的示例性机器人操纵器502的透视图，其与类似于图4所述的机器人操纵器306的两个机器人操纵器结合使用。如图所示，外科器械108由机器人操纵器502支承在上面概述的两个机器人操纵器306之间。本领域的普通技术人员将会知道，本发明的各种实施方案可包括多种另选的机器人结构，包括美国专利5,878,193中所述的那些结构，该专利的内容据此以引用方式并入。另外，虽然结合外科器械108与主控制器102a之间的通信(图2)在本文中初步描述了机器人部件与机器人外科系统的处理器之间的数据通信，但应当理解，类似的通信可发生在机器人操纵器、装置接头、内窥镜或其他图像捕获装置等的电路与机器人外科系统的处理器之间，所述机器人外科系统的处理器用于部件兼容性确认、部件类型识别、部件校正(例如，偏移等)通信、部件与机器人外科系统的联接确认等。
图6是可结合本公开的一些或全部原理的示例性外科工具600的侧视图。外科工具600可以与图1和图3至图5的外科器械108相同或类似，并且因此，可以与机器人外科系统例如图1的机器人外科系统100结合使用。因此，外科工具600可被设计成可释放地联接到包括在机器人外科系统100中的工具驱动器。
如图所示，外科工具600包括细长轴602、端部执行器604、将端部执行器604联接到轴602的远侧端部的腕606(另选地称为“腕关节”)以及联接到轴602的近侧端部的驱动外壳608。在外科工具与机器人外科系统(例如，图1的机器人外科系统100)结合使用的应用中，驱动外壳608可包括将外科工具600可释放地联接到机器人外科系统的联接特征部。然而，应当理解，本公开的原理同样适用于非机器人以及以其他方式手动操作的外科工具。
术语“近侧”和“远侧”在本文中相对于机器人外科系统定义，该机器人外科系统具有被构造成能够将外科工具600(例如，外壳608)以机械的方式和电的方式联接到机器人操纵器的接口。术语“近侧”是指元件的更靠近机器人操纵器的位置，并且术语“远侧”是指元件的更靠近端部执行器604且因此更远离机器人操纵器的位置。此外，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右等的方向术语相对于示例性实施方案如它们在图中所示进行使用，向上或上方向朝向对应附图的顶部，向下或下方向朝向对应附图的底部。
在使用外科工具600期间，端部执行器604被构造成能够在腕606处相对于轴602移动(枢转)，以将端部执行器604定位在相对于手术部位的期望取向和位置处。外壳608包括(包含)各种机构，这些机构被设计成控制与端部执行器604相关联的各种特征部的操作(例如，夹紧、击发、旋转、关节运动、能量递送等)。在至少一些实施方案中，轴602以及因此联接到其上的端部执行器604被构造成能够围绕轴602的纵向轴线A1旋转。在这样的实施方案中，包括(容纳)在外壳608中的机构中的至少一个被构造成能够控制轴602围绕纵向轴线A1的旋转运动。
外科工具600可具有能够执行至少一种外科功能的各种构型中的任一种。例如，外科工具600可包括但不限于夹钳、抓紧器、针驱动器、剪刀、电烙工具、缝合器、施夹器、抽吸工具、冲洗工具、成像装置(例如，内窥镜或超声探头)，或它们的任何组合。在一些实施方案中，外科工具600可被构造成向组织施加能量，诸如射频(RF)能量。
轴602是从外壳608朝远侧延伸的细长构件，并且具有沿其轴向长度延伸穿过其的至少一个管腔。在一些实施方案中，轴602可被固定到外壳608，但可另选地以能够旋转的方式安装到外壳608上，以允许轴602围绕纵向轴线A1旋转。在其他实施方案中，轴602可以可释放地联接到外壳608，这可以允许单个外壳608适于具有不同端部执行器的各种轴。
端部执行器604可具有多种尺寸、形状和构型。在所示实施方案中，端部执行器604包括相对的钳口610、612，所述钳口被构造成在打开位置和闭合位置之间移动(关节运动)。因此，端部执行器604可包括但不限于组织抓紧器、施夹器、剪刀、针驱动器、包括一对相对的抓握钳口的babcock等。钳口610、612中的一者或两者可以被构造成在腕606处枢转以使端部执行器604在打开位置与关闭位置之间进行关节运动。
图7示出了其中腕606能够进行关节运动(枢转)的潜在自由度。腕606可具有多种构型中的任一种。通常，腕606包括接头，该接头被构造成能够允许端部执行器604相对于轴602枢转运动。腕606的自由度由三个平移变量(即，进退、升沉和摇摆)以及三个旋转变量(即，欧拉角或滚转、俯仰和偏航)表示。平移和旋转变量描述了外科系统的部件(例如，端部执行器604)相对于给定参考笛卡尔坐标系的位置和取向。如图7所示，“进退”是指向前和向后的平移运动，“升沉”是指上下的平移运动，并且“摇摆”是指左右的平移运动。关于旋转术语，“滚转”是指左右倾斜，“俯仰”是指向前和向后倾斜，并且“偏航”是指左右转动。
枢转运动可包括围绕腕606的第一轴线(例如，X轴线)的俯仰运动、围绕腕606的第二轴线的偏航运动(例如，Y轴线)以及它们的组合，以允许端部执行器604围绕腕606的360°旋转运动。在其他应用中，枢转运动可被限于在单个平面中的运动，例如，仅围绕腕606的第一轴线的俯仰运动或仅围绕腕606的第二轴线的偏航运动，使得端部执行器604仅在单个平面上移动。
再次参见图6，外科工具600包括形成缆线驱动的运动系统的一部分的多条驱动缆线(在图6中被遮蔽)，该缆线驱动的运动系统被构造成便于端部执行器604相对于轴602的运动(关节运动)。移动驱动缆线使端部执行器604在非关节运动位置与关节运动位置之间移动。端部执行器604在图6中示出为处于非关节运动位置，在该位置，端部执行器604的纵向轴线A2与轴602的纵向轴线A1基本上对齐，使得端部执行器604相对于轴602成大致为零的角度。由于诸如制造公差和测量装置的精度之类的因素，端部执行器604在非关节运动位置可能并非相对于轴602成精确的零角度，但是仍被认为与其“基本上对齐”。在关节运动位置中，纵向轴线A1、A2将彼此成角度地偏移，使得端部执行器604相对于轴602成非零角度。
图8是图6的外科工具600的远侧端部的放大等轴视图。更具体地讲，图8描绘了端部执行器604和腕606的放大视图，其中端部执行器604处于非关节运动位置，在该位置，钳口610、612是闭合的。腕606将端部执行器604可操作地联接到轴602。为此，腕606包括远侧连接叉802a和近侧连接叉802b。端部执行器604(即，钳口610、612)在第一轴件804a处以能够旋转的方式安装到远侧连接叉802a，远侧连接叉802a在第二轴件804b处以能够旋转的方式安装到近侧连接叉802b，并且近侧连接叉802b联接到轴602的远侧端部806。
腕606提供延伸穿过第一轴件804a的第一枢转轴线P1以及延伸穿过第二轴件804b的第二枢转轴线P2。第一枢转轴线P1基本上垂直于(正交于)端部执行器604的纵向轴线A2，并且第二枢转轴线P2基本上垂直于(正交于)纵向轴线A2和第一枢转轴线P1。围绕第一枢转轴线P1的运动提供端部执行器604的“偏航”关节运动，并且围绕第二枢转轴线P2的运动提供端部执行器604的“俯仰”关节运动。在所示实施方案中，钳口610、612安装在第一枢转轴线P1处，从而允许钳口610、612相对于彼此枢转以打开和闭合端部执行器604，或者另选地一前一后枢转以使端部执行器604的取向进行关节运动。
被示出为驱动缆线808a、808b、808c和808d的多条驱动缆线在由轴602限定的管腔810内纵向延伸并穿过腕606以可操作地联接到端部执行器604。驱动缆线808a-808d形成上文简述的缆线驱动运动系统的一部分，并且可被称为并且以其他方式表征为缆线、带、线、塞绳、线材、绳索、线丝、绞合线丝、细长构件等。驱动缆线808a-808d可以由多种材料制成，包括但不限于金属(例如，钨、不锈钢等)或聚合物。示例性驱动缆线在名称为“CompactRobotic Wrist”的美国专利公布2015/0209965和名称为“Hyperdexterous SurgicalSystem”的美国专利公布2015/0025549中有所描述，所述专利公布的内容据此以引用方式并入。如图所示，管腔810可以是单个管腔，或者可另选地包括多个独立的管腔，每个管腔接收一条或多条驱动缆线808a-808d。
驱动缆线808a-808d从端部执行器604朝近侧延伸到驱动外壳608(图6)，在此它们可操作地联接到容纳(包含)在其中的各个致动机构或装置，以便于驱动缆线808a-808d在管腔810内的纵向运动(平移)。驱动缆线808a-808d中的全部或一部分的选择性致动致使端部执行器604(例如，钳口610、612中的一者或两者)相对于轴602进行关节运动(枢转)。更具体地讲，选择性致动致使对应的驱动缆线808a-808d在管腔810内纵向平移，从而引起端部执行器604的枢转移动。一条或多条驱动缆线808a-808d例如可以纵向平移以使端部执行器604进行关节运动(例如，钳口610、612两者在相同方向上成角度)，以使端部执行器604打开(例如，钳口610、612中的一者或两者远离另一个移动)，或者使端部执行器604闭合(例如，钳口610、612中的一者或两者朝向另一个移动)。
移动驱动缆线808a-808d可以各种方式来实现，例如通过触发可操作地联接到驱动外壳608或容纳在该驱动外壳内的相关致动器或机构来实现(图6)。移动给定的驱动缆线808a-808d构成向给定驱动缆线808a-808d沿近侧方向施加张力(即，拉力)，这致使给定的驱动缆线808a-808d平移，从而使端部执行器604相对于轴602移动(关节运动)。
腕606包括第一多个滑轮812a和第二多个滑轮812b，每个滑轮被构造成能够与驱动缆线808a-808d相互作用并将驱动缆线重定向以与端部执行器604接合。第一多个滑轮812a在第二轴件804b处安装到近侧连接叉802b上，并且第二多个滑轮812b也安装到近侧连接叉802b上，但是安装在第二轴件804b近侧的第三轴件804c处。在驱动缆线808a-808d可操作地联接到端部执行器604之前，第一和第二多个滑轮812a、812b协作地将驱动缆线808a-808d重定向通过“S”形路径。
在至少一个实施方案中，一对驱动缆线808a-808d可操作地联接到每个钳口610、612，并被构造成能够“对抗地”操作对应的钳口610、612。在所示实施方案中，例如，第一和第二驱动缆线808a、808b可以在第一钳口610处联接，并且第三和第四驱动缆线808c、808d可以在第二钳口612处联接。第一驱动缆线808a的致动作用于第一钳口610并使该第一钳口围绕第一枢转轴线P1朝向打开位置枢转。相比之下，第二驱动缆线808b的致动也作用于第一钳口610并使该第一钳口围绕第一枢转轴线P1沿相反方向并朝向闭合位置枢转。类似地，第三驱动缆线808c的致动作用于第二钳口612并使该第二钳口围绕第一枢转轴线P1朝向打开位置枢转，而第四驱动缆线808d的致动也作用于第二钳口612，但使该第二钳口围绕第一枢转轴线P1沿相反方向并朝向闭合位置枢转。
因此，驱动缆线808a-808d可被表征为或以其他方式被称为“对抗”缆线，它们协作地(但对抗地)操作以引起第一和第二钳口610、612的相对或串联运动。当第一驱动缆线808a被致动(移动)时，联接到第一驱动缆线808a的第二驱动缆线808b自然地跟随，反之亦然。类似地，当第三驱动缆线808c被致动时，联接到第三驱动缆线808c的第四驱动缆线808d自然地跟随，反之亦然。
此外，驱动缆线808a-808d的协调致动还可以使端部执行器604围绕第二枢转轴线P2进行关节运动。因此，端部执行器604可能以多个自由度进行关节运动，例如，通过围绕第一枢转轴线P1进行关节运动来获得的自由度，以及通过围绕第二枢轴P2进行关节运动来获得的另一个自由度。在该实施方案中，腕606可在单个平面中绕第二枢转轴线P2枢转，例如以俯仰和偏转中的一个，并且端部执行器604可在单个不同平面中围绕第一枢转轴线P1枢转，例如以俯仰和偏航中的另一个。
图9是根据一个或多个实施方案的驱动外壳608的底视图。如图所示，驱动外壳608(另选地称为“冰球”)可包括工具安装部分902，其用于将驱动外壳608操作地联接到机器人操纵器(分别例如图3和图5的机器人操纵器306、502)的工具驱动器。工具安装部分902可以各种方式将驱动外壳608可释放地联接到工具驱动器，诸如通过夹紧到其上、夹到其上或与其可滑动地配合。在一些实施方案中，工具安装部分902可包括电连接销阵列，其可联接到工具驱动器的安装表面上的电连接。虽然在本文中结合机械联接元件、电联接元件和磁力耦合元件对工具安装部分902进行了描述，但应当理解，可使用多种遥测形式，包括红外、感应耦合等。
工具安装部分902包括并以其他方式提供接合部904，该接合部被构造成将驱动外壳608机械联接、磁耦合和/或电联接到工具驱动器。如图所示，接合部904包括并支承多个输入装置，如输入装置906a、906b、906c、906d、906e和906f所示。在至少一个实施方案中，每个驱动输入装置906a-f包括可旋转盘，该可旋转盘被构造成与给定工具驱动器的对应致动器对齐并联接。此外，每个驱动输入装置906a-f提供或限定一个或多个表面特征结构908，所述表面特征结构被构造成与设置在对应致动器上的配合表面特征结构对齐。表面特征结构908可包括例如便于配合接合的各种突起部和/或凹陷部。在一些实施方案中，驱动输入装置906a-f中的一些或全部可包括一个表面特征结构908，所述表面特征结构被定位成比其他表面特征结构908更靠近相联的驱动输入装置906a-f的旋转轴线。这可以有助于确保每个驱动输入装置906a-f的正向角对齐。
在一些实施方案中，第一驱动输入装置906a的致动可被构造成控制细长轴602围绕其纵向轴线A1的旋转。细长轴602可根据第一驱动输入装置906a的旋转致动而顺时针或逆时针旋转。在一些实施方案中，第二驱动输入装置906b的致动可被构造成控制闭锁件机构(另选地称为锁闩)，该闭锁件机构将端部执行器604(图6和图8)锁定在预定姿势或位置。在一些实施方案中，第三、第四、第五和第六驱动输入装置906c-f的致动可以被构造成分别操作驱动缆线808a-808d(图8)的运动(轴向平移)，这导致端部执行器604的关节运动。驱动输入装置906a-f中的每一个可基于传递到联接到接合部904的工具驱动器的用户输入来致动，并且用户输入可经由结合到机器人外科系统中的计算机系统进行接收。
图10是根据一个或多个实施方案的驱动外壳608的内部的等轴展示图。可以其他方式包含在驱动外壳608内的若干组成部件未在图10中示出，以便于对所示出的组成部件进行讨论。如图所示，第一绞盘1002a和第二绞盘1002b(仅部分可见)包含(容纳)在驱动外壳608内。第一绞盘1002a可以操作地联接到第一驱动输入装置906a或从第一驱动输入装置延伸(图9)，并且第二绞盘1002b可以操作地联接到第二驱动输入装置906b或从第二驱动输入装置延伸(图9)。因此，第一驱动输入装置906a的致动引起第一绞盘1002a的旋转，并且第二驱动输入装置906b的致动引起第二绞盘1002b的旋转。
螺旋蜗轮驱动齿轮1004联接到第一绞盘1002a或形成第一绞盘的一部分。螺旋蜗轮驱动齿轮1004可被构造成与固定在驱动外壳608内并操作地联接到轴602的从动齿轮1006啮合并相互作用，使得从动齿轮1006的旋转相应地使轴602旋转。因此，螺旋蜗轮驱动齿轮1004的旋转(经由图9的第一驱动输入装置906a的致动)将驱动从动齿轮1006，从而控制细长轴602围绕纵向轴线A1的旋转。
在一些实施方案中，第二绞盘1002b可以具有与其联接的行星齿轮(未示出)，并且被构造成与包含在驱动外壳608内的齿条(未示出)啮合并相互作用。齿条可以操作地联接到闭锁件机构，该闭锁件机构可移动以将端部执行器604(图6和图8)锁定在预定姿势或位置。因此，行星齿轮的旋转(经由图9的第二驱动输入装置906b的致动)将控制闭锁件机构，从而在需要时锁定和解锁端部执行器604。
驱动外壳608还包含或容纳第一输入轴1010a、第二输入轴1010b、第三输入轴1010c和第四输入轴1010d。在所示实施方案中，第一输入轴1010a操作地联接到第三驱动输入装置906c或从第三驱动输入装置延伸(图9)，第二输入轴1010b操作地联接到第四驱动输入装置906d或从第四驱动输入装置延伸(图9)，第三输入轴1010c操作地联接到第五驱动输入装置906e或从第五驱动输入装置延伸(图9)，并且第四输入轴1010d操作地联接到第六驱动输入装置906f或从第六驱动输入装置延伸(图9)。因此，第三驱动输入装置906c的致动引起第一输入轴1010a的旋转，第四驱动输入装置906d的致动引起第二输入轴1010b的旋转，第五驱动输入装置906e的致动引起第三输入轴1010c的旋转，并且第六驱动输入装置906f的致动引起第四输入轴1010d的旋转。虽然图10绘了四个输入轴1010a-1010d，但在不脱离本公开的范围的情况下，本文预期包括多于或少于四个。
驱动外壳608还包含或容纳第一驱动缆线绞盘1012a、第二驱动缆线绞盘1012b、第三驱动缆线绞盘1012c和第四驱动缆线绞盘1012d。每个驱动缆线绞盘1012a-1012d可旋转地安装在驱动外壳608内，并且驱动缆线808a-808d中的一个可操作地联接到驱动缆线绞盘1012a-1012d中的对应绞盘(例如，仅围绕其部分地缠绕)。更具体地，第一驱动缆线808a联接到第一驱动缆线绞盘1012a，第二驱动缆线808b联接到第二驱动缆线绞盘1012b，第三驱动缆线808c联接到第三驱动缆线绞盘1012c，并且第四驱动缆线808d联接到第四驱动缆线绞盘1012d。
如图所示，每个输入轴1010a-1010d具有与其连接或形成其一部分的驱动齿轮1014，并且每个驱动缆线绞盘1012a-1012d具有与其连接或形成其一部分的从动齿轮1016。每个驱动齿轮1014被定位成与对应的从动齿轮1016啮合并相互作用。在一些实施方案中，驱动齿轮和从动齿轮1014、1016可以包括配合的正齿轮。因此，第一输入轴1010a的旋转(经由图9的第三驱动输入装置906c的致动)将对应地旋转相关的驱动齿轮1014并驱动相关的从动齿轮1016以控制第一驱动缆线808a的移动；第二输入轴1010b的旋转(经由图9的第四驱动输入装置906d的致动)将对应地旋转相关的驱动齿轮1014并驱动相关的从动齿轮1016以控制第二驱动缆线808b的移动；第三输入轴1010c的旋转(经由图9的第五驱动输入装置906e的致动)将对应地旋转相关的驱动齿轮1014并驱动相关的从动齿轮1016以控制第三驱动缆线808c的移动；并且第四输入轴1010d的旋转(经由图9的第六驱动输入装置906f的致动)将对应地旋转相关的驱动齿轮1014并驱动相关的从动齿轮1016以控制第四驱动缆线808d的移动。
图11是根据一个或多个实施方案的共同被布置用于操作的第三输入轴1010c和第三驱动缆线绞盘1012c的等轴视图。以下描述提供了第三输入轴1010c和第三驱动缆线绞盘1012c的特性和细节，但同样适用于本文参照图10描述的任何输入轴1010a-1010d和驱动缆线绞盘1012a-1012d。因此，第三输入轴1010c和第三驱动缆线绞盘1012c的细节和操作可以同样地应用于以下的操作：第一输入轴1010a和第一驱动缆线绞盘1012a、第二输入轴1010b和第二驱动缆线绞盘1012b、以及第四输入轴1010d和第四驱动缆线绞盘1012b。然而，更具体地，第三驱动缆线绞盘1012c(及其组成部件)的讨论同样适用于第一、第二和第四驱动缆线绞盘1012a、1012b、1012d。
如上所述，第三输入轴1010c可操作地联接到第五驱动输入装置906e或从第五驱动输入装置延伸，使得第五驱动输入装置906e的致动对应地使第三输入轴1010c及其相关的驱动齿轮1014旋转。而且，如上所述，第三驱动缆线808c联接到第三驱动缆线绞盘1012c(例如，围绕其部分地缠绕)，该第三驱动缆线绞盘1012c包括被构造成与第三输入轴1010c的驱动齿轮1014啮合并相互作用的从动齿轮1016。在示例性操作中，致动第五驱动输入装置906e使第三输入轴1010c旋转，该第三输入轴1010c使第三驱动缆线绞盘1012c对应地旋转以控制第三驱动缆线808c的纵向移动。
如图所示，第三驱动缆线808c接收在第三驱动缆线绞盘1012上限定的通道或滑轮轨道1102内。第三驱动缆线808c仅部分地围绕滑轮轨道1102内的第三驱动缆线绞盘1012c的圆周延伸(缠绕)。如下面更详细描述的，缆线夹1104可以被构造成接收第三驱动缆线808c的端部并将第三驱动缆线808c固定到第三驱动缆线绞盘1012c。
第三驱动缆线808c部分地围绕第三驱动缆线绞盘1012c缠绕，并且从滑轮轨道1102直接馈送到轴602(图6和图10)中。因此，第三驱动缆线808c在操作期间仅与第三驱动缆线绞盘1012c相互作用，这基本上减轻了缆线脱轨风险。相比之下，其他外科工具使用输入轴作为驱动缆线绞盘以及相邻的惰轮，该惰轮将驱动缆线重定向到轴中以进行操作。因此，要求驱动缆线围绕输入轴(作为驱动缆线绞盘操作)和相邻的惰轮缠绕，这提供了易受缆线脱轨影响的两个不同的工具位置。使第三驱动缆线808c仅围绕第三驱动缆线绞盘1012c部分地缠绕将缆线脱轨风险限制在仅单个位置，并且将第三驱动缆线808c从第三驱动缆线绞盘1012c直接馈送到轴602中消除了对任何惰轮的需要。此外，不需要惰轮减少了系统中的零件数量和重量，并且使其更容易组装。
滑轮轨道1102可以在单个平面中限定在第三驱动缆线绞盘1012c上。换句话说，滑轮轨道1102围绕第三驱动缆线绞盘1012c的圆周的路径长度没有垂直变化。因此，第三驱动缆线808c的位置在滑轮轨道1102内围绕第三驱动缆线绞盘1012c的圆周延伸(缠绕)时不会改变高度。相比之下，其他外科工具中的驱动缆线多次围绕驱动缆线绞盘(和/或相邻的惰轮)螺旋缠绕，使得当驱动缆线围绕驱动缆线绞盘(和/或相邻的惰轮)的圆周延伸时，驱动缆线的位置改变高度。使第三驱动缆线808c围绕第三驱动缆线绞盘1012c缠绕在单平面滑轮轨道1102内消除了第三驱动缆线808c的总路径长度的微小变化，这也有助于减轻缆线脱轨风险。更具体地，通过单个平面实施方案减小了总路径长度，这意味着如果在操作期间脱轨，则第三驱动缆线808c中的较少部分必须在滑轮轨道1102内被重新接轨。此外，将第三驱动缆线808c限制在单个平面中有助于第三驱动缆线808c正确且更容易地重新接轨，而不是如果第三驱动缆线808c围绕第三驱动缆线以螺旋形图案缠绕多次时那样使第三驱动缆线1012c重新接轨。
通过从相互啮合的驱动和从动齿轮1014、1016接受小的动力损失(例如，以增加的摩擦的形式)，单缠绕和单平面第三驱动缆线绞盘1012c可以证明在减轻缆线脱轨风险方面是有利的。此外，可以容易地改变驱动齿轮1014与从动齿轮1016之间的齿轮比以允许改变设计标准。此外，第三驱动缆线绞盘1012c的单缠绕和单平面特征允许第三驱动缆线绞盘1012c相对于轴602(图6和图10)定位在驱动外壳608内(图6和图10)。这提供了在驱动外壳608内将驱动缆线绞盘1012a-1012d分组成更靠近在一起的选项，并由此释放其他地方的空间。
图12是根据一个或多个实施方案的第三驱动缆线绞盘1012c的等轴视图。再次指出，第三驱动缆线绞盘1012c的附随描述同样适用于图10的第一、第二和/或第四驱动缆线绞盘1012a、1012b、1012d。实际上，在至少一个实施方案中，驱动缆线绞盘1012a-1012d中的每一个可以包括相同的结构，但可以在驱动外壳608内不同地定向(图10)。例如，图10中的第二和第三驱动缆线绞盘1012b、1012c在驱动外壳608内类似地定向，并且与第二和第三驱动缆线绞盘1012b、1012c相比，图10中的第一和第四驱动缆线绞盘1012a、1012d在驱动外壳608内类似地定向但上下翻转。
如图所示，第三驱动缆线绞盘1012c包括具有纵向轴线1204的大致圆柱形主体1202，主体1202可以在操作期间围绕该纵向轴线旋转。从动齿轮1016联接到主体1202的外径向表面或形成该外径向表面的整体部分。从动齿轮1016围绕主体1202的整个圆周延伸。滑轮轨道1102也被示出并限定在主体1202中。在至少一个实施方案中，如图所示，主体1202可以提供并以其他方式限定从第一滑轮轨道1102轴向偏移的第二滑轮轨道1206。类似于第一滑轮轨道1102，第二滑轮轨道1206可以限定在第三驱动缆线绞盘1012c中的单个平面中。第二滑轮轨道1206允许第三驱动缆线绞盘1012c倒置使用，诸如在图10的第一和第四驱动缆线绞盘1012a、1012d的情况下。在此类应用中，对应的驱动缆线可以在第二滑轮轨道1206内延伸。可以理解，这可以证明在简化制造过程以及导致制造的独特零件较少的方面是有利的。
在一些实施方案中，如图所示，主体1202可以进一步提供并以其他方式限定腔1208，该腔1208被构造成将缆线夹1104(图11和图13)接收并固定到第三驱动缆线绞盘1012c。腔1208可以提供开口1210，该开口1210具有尺寸被设计成接收缆线夹1104的对应截面形状的截面形状。此外，腔1208可以提供各种内部特征以帮助将缆线夹1104固定在腔1208内。在至少一个实施方案中，例如，腔1208可以限定被构造成接收缆线夹1104的对应突起部或其他突起结构的一个或多个凹陷部1212(示出一个)。
然而，在其他实施方案中，腔1208可以从主体1202中省略，并且缆线夹1104(图11和图13)可以替代地经由各种其他装置固定到主体1202的外表面。例如，缆线夹1104可以使用但不限于一个或多个机械紧固件、粘合剂、搭扣配合、过盈配合、焊接、钎焊或其任何组合来固定到主体1202的外表面。因此，将缆线夹1104联接到主体1202可以指的是在腔1208内接收缆线夹1104的至少一部分，或者以其他方式将缆线夹1104固定到主体1202的外表面，而不脱离本公开的范围。
图13是根据一个或多个实施方案的缆线夹1104的示例性实施方案的等轴视图。如图所示，缆线夹1104包括夹主体1302，该夹主体1302提供一个或多个纵向延伸腿1304(示出两个)和中心构件1306。在一些实施方案中，纵向延伸腿1304和中心构件1306的尺寸可以设置成或以其他方式构造成接收在第三驱动缆线绞盘1012c的腔1208(图12)内。在至少一个实施方案中，突起部1308可以由腿1304中的一者或两者提供或形成在其上。每个突起部1308可以被构造为接收在腔1208内限定的凹陷部1212(图12)中的对应凹陷部内，以提供将缆线夹1104固定到第三驱动缆线绞盘1012c的卡扣配合接合。间隙或空间1310可以限定在中心构件1306与每个腿1304之间以允许腿1304在进入腔1208时向内弯曲，并且一旦突起部1308定位在凹陷部1212内，腿1304可以向外弯曲。
夹主体1302还可以限定缆线通道1312和缆线捕获孔口1314。缆线捕获孔口1314与缆线通道1312连通以使得能够接收驱动缆线(例如，图11的第三驱动缆线808c)的端部。更具体地，驱动缆线可以在缆线通道1312内被接收在夹主体1302的任一侧上，并且然后被引导到缆线捕获孔口1314中以将驱动缆线固定到缆线夹1104。在所示实施方案中，缆线捕获孔口1314限定在中心构件1306上，但也可以替代地限定在夹主体1302上的任何其他位置。
图14是根据一个或多个实施方案的缆线夹1104的等轴视图，该缆线夹1104具有联接到其的第三驱动缆线808c。更具体地，如图所示，第三驱动缆线808c在缆线通道1312内被接收在夹主体1302的一横向侧上，并且然后被引导到缆线捕获孔口1314中。在一些实施方案中，连接器1402可以设置在第三驱动缆线808c的端部以将第三驱动缆线808c固定在缆线捕获孔口1314内。连接器1402可以包括能够将第三驱动缆线808c固定到缆线夹1104的任何连接装置或方式。在所示的实施方案中，例如，连接器1402包括压接器，诸如铅丸等，其比缆线捕获孔1314的开口1404大以防止第三驱动缆线808c的端部从缆线捕获孔1314中逃出。其他合适的连接器1402可以包括但不限于焊接附接件、钎焊附接件、粘合剂粘合、机械紧固件或其任何组合。
图15是根据一个或多个实施方案的第三驱动缆线绞盘1012c和缆线夹1104的局部分解图。如图所示，第三驱动缆线808c联接到缆线夹1104，该缆线夹准备接收在腔1208内。在将缆线夹1104插入腔1208中之前，第三驱动缆线808c可以被接收在滑轮轨道1102内并且部分地围绕第三驱动缆线绞盘1012c的外圆周布线。然后，缆线夹1104可能以卡扣配合的方式联接到第三驱动缆线绞盘1012c，如上所述。当缆线夹1104联接到第三驱动缆线绞盘1012c时，缆线通道1312将与滑轮轨道1102对准，以允许第三驱动缆线808c容易地从滑轮轨道1102过渡到缆线通道1312。
图16是示出根据本公开的一个或多个实施方案的另一个示例性外科工具1602的各种内部组成部件的剖视侧视图。更具体地说，图16描绘了外科工具1602的驱动外壳1604的内部组成部件。外科工具1602在某些方面可类似于图6的外科工具600，因此可结合其充分理解。
驱动外壳1604可以提供上机壳1606a和下机壳1606b，其中上机壳和下机壳1606a、1606b彼此偏移。然而，在一些实施方案中，下机壳1616b可以形成驱动外壳1604自身的一部分，而不脱离本公开的范围。
至少一个驱动缆线绞盘1608可以布置在驱动外壳1604内并被定位成在其中旋转。在所示的实施方案中，驱动缆线绞盘1608可操作地联接到或以其他方式形成输入装置1610的整体部分或延伸部分，并且输入装置1610的致动将对应地旋转驱动缆线绞盘1608。
驱动缆线1612可以联接到驱动缆线绞盘1608，使得驱动缆线绞盘1608的旋转对应地有助于驱动缆线1612的纵向移动。在所示的实施方案中，驱动缆线1612接收在滑轮轨道1614内并且多次绕驱动缆线绞盘1608的外圆周缠绕。滑轮轨道1614以螺旋路径限定在驱动缆线绞盘1608上，使得当驱动缆线1612围绕驱动缆线绞盘1608的圆周延伸时，驱动缆线1612在滑轮轨道1614内的位置改变高度。驱动缆线1612由惰轮1613接收，该惰轮1613将驱动缆线1612重新引导到外科工具1602的细长轴(未示出)中。
根据本公开，外科工具1602还可以包括布置在驱动外壳1604内的绞盘引导件1616，以有助于防止驱动缆线1612从驱动缆线绞盘1608脱轨，并且更具体地说防止从滑轮轨道1614脱轨。绞盘引导件1616可以被布置在驱动缆线绞盘1608附近但从其偏移，使得它在操作期间不会与驱动缆线绞盘1608接合。绞盘引导件1616可以在上机壳和下机壳1606a、1606b之间延伸。在一些实施方案中，绞盘引导件1616可以固定或以其他方式可移除地紧固到上机壳和下机壳1606a、1606b中的一者或两者。在其他实施方案中，绞盘引导件1616可以简单地固定到上机壳和下机壳1606a、1606b中的一者或两者上。
图17A和图17B是根据一个或多个实施方案的图16的绞盘引导件1616的示例性实施方案的等轴内视图和外视图。如图所示，绞盘引导件1616包括限定内弧形表面1704的引导件主体1702。内弧形表面1704可以被构造成邻近驱动缆线绞盘1608的外圆周定位(图16)以有助于在滑轮轨道1614内保持驱动缆线1612并由此防止驱动缆线1612脱轨。
绞盘引导件1616还可包括从引导件主体1702延伸的一个或多个保持臂1706(示出四个)。保持臂1706可以被构造成帮助将绞盘引导件1616安装在驱动外壳1604内(图16)。在至少一个实施方案中，保持臂1706中的一个或多个可以进一步限定或以其他方式提供延伸部1708。延伸部1708可以用于将绞盘引导件1616联接到上机壳和下机壳1606a、1606b中的一者或两者。在至少一个实施方案中，例如，每个延伸部1708可以被接收在上机壳或下机壳1606a、1606b中的一者中限定的对应孔(未示出)内。在此类实施方案中，将上机壳和下机壳1606a、1606b固定在驱动外壳1604内将对应地将绞盘引导件1616固定在其中。
通过靠近驱动缆线绞盘1608(图16)定位但不接合该绞盘，绞盘引导件1616可以证明有助于防止缆线脱轨。绞盘引导件1616不向外科工具1602(图16)添加任何附加的摩擦，并且将模制特征的复杂性移除到上和/或下机壳1606a、1606b(图16)中。
本文所公开的实施方案包括：
A.一种外科工具，包括：驱动外壳，所述驱动外壳具有输入轴和布置在所述驱动外壳中的驱动缆线绞盘，所述输入轴包括驱动齿轮，所述驱动缆线绞盘包括与所述驱动齿轮相互啮合的从动齿轮，使得所述输入轴的旋转使所述驱动缆线绞盘旋转；细长轴，所述细长轴从所述驱动外壳延伸；端部执行器，所述端部执行器操作地联接到所述细长轴的远侧端部；和驱动缆线，所述驱动缆线接收在所述驱动缆线绞盘上限定的滑轮轨道内并且仅部分地围绕所述驱动缆线绞盘的圆周延伸，其中所述驱动缆线从所述滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中并延伸到所述端部执行器。
B.一种操作外科工具的方法，其包括将所述外科工具与患者相邻定位以用于操作，所述外科工具包括：驱动外壳，所述驱动外壳具有输入轴和布置在所述驱动外壳中的驱动缆线绞盘，所述输入轴包括驱动齿轮，所述驱动缆线绞盘包括与所述驱动齿轮相互啮合的从动齿轮，使得所述输入轴的旋转使所述驱动缆线绞盘旋转；细长轴，所述细长轴从所述驱动外壳延伸；端部执行器，所述端部执行器操作地联接到所述细长轴的远侧端部；和驱动缆线，所述驱动缆线接收在所述驱动缆线绞盘上限定的滑轮轨道内并且仅部分地围绕所述驱动缆线绞盘的圆周延伸。所述方法还包括致动联接到所述输入轴的驱动输入装置并由此使所述输入轴和所述驱动缆线绞盘旋转；将所述驱动缆线从所述滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中；以及当所述驱动缆线绞盘旋转时，使所述驱动缆线在所述细长轴内纵向移动。
C.一种驱动缆线绞盘，其包括：圆柱形主体，所述圆柱形主体限定腔；从动齿轮，所述从动齿轮设置在所述主体的外径向表面上；滑轮轨道，所述滑轮轨道从所述从动齿轮轴向偏移并在单个平面中围绕所述主体的圆周限定以接收驱动缆线；和缆线夹，所述缆线夹接收所述驱动缆线并能够接收在所述腔内以将所述驱动缆线固定到所述主体。
实施方案A、B和C中的每一个可以任何组合具有以下附加要素中的一种或多种：要素1：其中所述滑轮轨道限定在所述驱动缆线绞盘上的单个平面中。要素2：其中所述滑轮轨道是第一滑轮轨道，并且所述驱动缆线绞盘还限定位于单个平面中并从所述第一滑轮轨道偏移的第二滑轮轨道。要素3：还包括缆线夹，所述缆线夹将所述驱动缆线固定到所述驱动缆线绞盘。要素4：其中所述驱动缆线绞盘限定腔，所述腔接收所述缆线夹的至少一部分以将所述缆线夹固定到所述驱动缆线绞盘。要素5：其中所述缆线夹提供缆线通道和缆线捕获孔口，所述缆线捕获孔口内与所述缆线通道连通，并且其中从所述缆线通道接收所述驱动缆线的端部并将其固定在所述缆线捕获孔口内。要素6：其中所述驱动缆线的所述端部通过连接器固定在所述缆线捕获孔口内，所述连接器选自由以下项组成的组：压接器、焊接附接件、铜焊附接件、粘合剂粘合、机械紧固件及其任何组合。要素7：其中当所述缆线夹联接到所述驱动缆线绞盘时，所述缆线通道与所述滑轮轨道对准。要素8：其中所述驱动缆线绞盘是布置在所述驱动外壳内的多个驱动缆线绞盘中的一个驱动缆线绞盘，并且其中所述驱动缆线是多条驱动缆线中的一条驱动缆线，并且每条驱动缆线接收在每个驱动缆线绞盘上限定的对应滑轮轨道内，并且每条驱动缆线仅部分地围绕每个驱动缆线绞盘的圆周延伸并且从所述对应滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中。
要素9：其中将所述驱动缆线直接馈送到所述细长轴中包括从所述驱动缆线绞盘上的限定在单个平面中的所述滑轮轨道馈送所述驱动缆线。要素10：其中所述滑轮轨道是第一滑轮轨道，并且所述驱动缆线绞盘还限定位于单个平面中并从所述第一滑轮轨道偏移的第二滑轮轨道。要素11：还包括通过缆线夹将所述驱动缆线固定到所述驱动缆线绞盘。要素12：还包括在由所述驱动缆线绞盘限定的腔中接收所述缆线夹的至少一部分并由此将所述缆线夹固定到所述驱动缆线绞盘。要素13：还包括将所述驱动缆线的端部接收并固定在由所述缆线夹限定的缆线捕获孔口内。要素14：还包括在由所述缆线夹限定的滑轮轨道内接收所述驱动缆线的端部，以及当所述缆线夹联接到所述驱动缆线绞盘时，将所述缆线通道与所述滑轮轨道对准。要素15：其中所述驱动缆线绞盘是布置在所述驱动外壳内的多个驱动缆线绞盘中的一个驱动缆线绞盘，并且其中所述驱动缆线是多条驱动缆线中的一条驱动缆线，并且每个驱动缆线接收在每个驱动缆线绞盘上限定的对应滑轮轨道内，并且每条驱动缆线仅部分地围绕每个驱动缆线绞盘的圆周延伸并且从所述对应滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中。
要素16：其中所述滑轮轨道是第一滑轮轨道，并且所述主体还限定位于单个平面中并从所述第一滑轮轨道偏移的第二滑轮轨道。要素17：其中所述缆线夹提供缆线通道和缆线捕获孔口，所述缆线捕获孔口与所述缆线通道连通，并且其中从所述缆线通道接收所述驱动缆线的端部并将其固定在所述缆线捕获孔口内。要素18：其中所述缆线夹提供中心构件，所述中心构件将所述驱动缆线固定到所述缆线夹，和一个或多个纵向延伸腿，所述一个或多个纵向延伸腿能够接收到所述腔中以将所述缆线夹固定到所述主体的。
作为非限制性示例，适用于A、B和C的示例性组合包括：要素1与要素2；要素3与要素4；要素3与要素5；要素5与要素6；要素5与要素7；要素11与要素12；要素11与要素13；要素11与要素14；以及要素17与要素18。
因此，所公开的系统和方法非常适于获得所提到的结果和优点以及其中固有的结果和优点。上文所公开的具体实施方案仅是示例性的，因为本公开的教导内容可以受益于本文教导内容且对于本领域的技术人员而言显而易见的不同但等价的方式进行修改和实施。此外，除了在以下权利要求中描述的之外，对于本文所示的构造或设计的细节没有限制。因此显而易见的是，可改变、组合或修改上文所公开的具体示例性实施方案，并且所有这些改变都被视为在本公开的范围内。本文示例性地公开的系统和方法可适当地在缺少本文未具体公开的任何元件和/或本文公开的任何可选元件的情况下实施。虽然根据“包括”、“含有”、“包含”各种部件或步骤描述了组合物和方法，但是该组合物和方法也可“基本上由各种部件或步骤组成”或“由各种部件或步骤组成”。上文所公开的所有数值和范围可变化一些量。每当公开具有下限和上限的数值范围时，具体公开了落入该范围内的任何数值和任何包括的范围。具体地讲，本文所公开的每种值范围(形式为“约a至约b”或等效形式“大约a至b”或等效形式“从大约a-b”)应被理解为列出更广泛的值范围内涵盖的每个数值和范围。而且，权利要求中的术语具有其普通的一般含义，除非专利权人另有明确和清楚的定义。此外，权利要求中使用的不定冠词“一”或“一个”在本文中被定义为表示其引入的一个或多个元件而不是一个元件。如果本说明书中的词语或术语的使用与可以引用方式并入本文的一个或多个专利或其他文件存在任何冲突，则应采用与本说明书一致的定义。
如本文所用，在一系列项目(用术语“和”或“或”来隔开项目中的任一个)之前的短语“至少一个”将整体修饰列表，而不是列表的每个成员(即，每个项目)。短语“至少一个”允许意指包括项目中的任何一个的至少一个，和/或项目的任何组合中的至少一个，和/或项目中的每一个的至少一个。作为示例，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自是指：仅A、仅B或仅C；A、B和C的任何组合；以及/或者A、B和C中的每一个的至少一个。

Claims (21)

1.一种外科工具，包括：
驱动外壳，所述驱动外壳具有输入轴和布置在所述驱动外壳中的驱动缆线绞盘，所述输入轴包括驱动齿轮，所述驱动缆线绞盘包括与所述驱动齿轮相互啮合的从动齿轮，使得所述输入轴的旋转使所述驱动缆线绞盘旋转；
细长轴，所述细长轴从所述驱动外壳延伸；
端部执行器，所述端部执行器操作地联接到所述细长轴的远侧端部；和
驱动缆线，所述驱动缆线接收在所述驱动缆线绞盘上限定的滑轮轨道内并且仅部分地围绕所述驱动缆线绞盘的圆周延伸，其中所述驱动缆线从所述滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中并延伸到所述端部执行器。
2.根据权利要求1所述的外科工具，其中，所述滑轮轨道限定在所述驱动缆线绞盘上的单个平面中。
3.根据权利要求2所述的外科工具，其中，所述滑轮轨道是第一滑轮轨道，并且所述驱动缆线绞盘还限定位于单个平面中并从所述第一滑轮轨道偏移的第二滑轮轨道。
4.根据权利要求1所述的外科工具，还包括缆线夹，所述缆线夹将所述驱动缆线固定到所述驱动缆线绞盘。
5.根据权利要求4所述的外科工具，其中，所述驱动缆线绞盘限定腔，所述腔接收所述缆线夹的至少一部分以将所述缆线夹固定到所述驱动缆线绞盘。
6.根据权利要求4所述的外科工具，其中，所述缆线夹提供缆线通道和缆线捕获孔口，所述缆线捕获孔口与所述缆线通道连通，并且其中从所述缆线通道接收所述驱动缆线的端部并将其固定在所述缆线捕获孔口内。
7.根据权利要求6所述的外科工具，其中，所述驱动缆线的所述端部通过连接器固定在所述缆线捕获孔口内，所述连接器选自由以下项组成的组：压接器、焊接附接件、铜焊附接件、粘合剂粘合、机械紧固件及其任何组合。
8.根据权利要求6所述的外科工具，其中，当所述缆线夹联接到所述驱动缆线绞盘时，所述缆线通道与所述滑轮轨道对准。
9.根据权利要求1所述的外科工具，其中，所述驱动缆线绞盘是布置在所述驱动外壳内的多个驱动缆线绞盘中的一个驱动缆线绞盘，并且其中所述驱动缆线是多条驱动缆线中的一条驱动缆线，并且每条驱动缆线接收在每个驱动缆线绞盘上限定的对应滑轮轨道内，并且每条驱动缆线仅部分地围绕每个驱动缆线绞盘的圆周延伸并且从所述对应滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中。
10.一种操作外科工具的方法，包括：
将所述外科工具与患者相邻定位以用于操作，所述外科工具包括：
驱动外壳，所述驱动外壳具有输入轴和布置在所述驱动外壳中的驱动缆线绞盘，所述输入轴包括驱动齿轮，所述驱动缆线绞盘包括与所述驱动齿轮相互啮合的从动齿轮，使得所述输入轴的旋转使所述驱动缆线绞盘旋转；
细长轴，所述细长轴从所述驱动外壳延伸；
端部执行器，所述端部执行器操作地联接到所述细长轴的远侧端部；和
驱动缆线，所述驱动缆线接收在所述驱动缆线绞盘上限定的滑轮轨道内并且仅部分地围绕所述驱动缆线绞盘的圆周延伸；
致动联接到所述输入轴的驱动输入装置并由此使所述输入轴和所述驱动缆线绞盘旋转；
将所述驱动缆线从所述滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中；以及
当所述驱动缆线绞盘旋转时，使所述驱动缆线在所述细长轴内纵向移动。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，将所述驱动缆线直接馈送到所述细长轴中包括从所述驱动缆线绞盘上的限定在单个平面中的所述滑轮轨道馈送所述驱动缆线。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述滑轮轨道是第一滑轮轨道，并且所述驱动缆线绞盘还限定位于单个平面中并从所述第一滑轮轨道偏移的第二滑轮轨道。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括通过缆线夹将所述驱动缆线固定到所述驱动缆线绞盘。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括在由所述驱动缆线绞盘限定的腔中接收所述缆线夹的至少一部分并由此将所述缆线夹固定到所述驱动缆线绞盘。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述驱动缆线的端部接收并固定在由所述缆线夹限定的缆线捕获孔口内。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在由所述缆线夹限定的滑轮轨道内接收所述驱动缆线的端部；以及
当所述缆线夹联接到所述驱动缆线绞盘时，将所述缆线通道与所述滑轮轨道对准。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述驱动缆线绞盘是布置在所述驱动外壳内的多个驱动缆线绞盘中的一个驱动缆线绞盘，并且其中所述驱动缆线是多条驱动缆线中的一条驱动缆线，并且每条驱动缆线接收在每个驱动缆线绞盘上限定的对应滑轮轨道内，并且每条驱动缆线仅部分地围绕每个驱动缆线绞盘的圆周延伸并且从所述对应滑轮轨道直接馈送到所述细长轴中。
18.一种驱动缆线绞盘，包括：
圆柱形主体，所述圆柱形主体限定腔；
从动齿轮，所述从动齿轮设置在所述主体的外径向表面上；
滑轮轨道，所述滑轮轨道从所述从动齿轮轴向偏移并在单个平面中围绕所述主体的圆周限定以接收驱动缆线；和
缆线夹，所述缆线夹接收所述驱动缆线并能够接收在所述腔内以将所述驱动缆线固定到所述主体。
19.根据权利要求18所述的驱动缆线绞盘，其中，所述滑轮轨道是第一滑轮轨道，并且所述主体还限定位于单个平面中并从所述第一滑轮轨道偏移的第二滑轮轨道。
20.根据权利要求18所述的驱动缆线绞盘，其中，所述缆线夹提供缆线通道和缆线捕获孔口，所述缆线捕获孔口与所述缆线通道连通，并且其中从所述缆线通道接收所述驱动缆线的端部并将其固定在所述缆线捕获孔口内。
21.根据权利要求20所述的驱动缆线绞盘，其中，所述缆线夹提供中心构件和一个或多个纵向延伸腿，所述中心构件将所述驱动缆线固定到所述缆线夹，所述一个或多个纵向延伸腿能够接收到所述腔中以将所述缆线夹固定到所述主体。
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