CN111836595A - 向电外科器械供应电能 - Google Patents

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CN111836595A CN201980018050.3A CN201980018050A CN111836595A CN 111836595 A CN111836595 A CN 111836595A CN 201980018050 A CN201980018050 A CN 201980018050A CN 111836595 A CN111836595 A CN 111836595A
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Abstract

本发明公开了一种用于外科工具的端部执行器，该端部执行器包括远侧连接叉、在第一轴件处可旋转地安装到远侧连接叉的第一钳口和第二钳口、以及在第二轴件处可旋转地联接到远侧连接叉的近侧连接叉。电导体延伸穿过近侧连接叉并且在远侧连接叉处终止，以向第一钳口和第二钳口中的一者或两者供应电能。

Description

向电外科器械供应电能
背景技术
微创外科手术(MIS)器械由于术后恢复时间减少且瘢痕形成最小化而通常优于传统的开放式外科装置。腹腔镜式外科手术是一种类型的MIS手术，在该手术中，在患者的腹部中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中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。
最近已开发出各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线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，该一个或多个控制器与联接到外科器械的工具驱动器连通。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(并且更具体地，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。
一些外科工具(通常被称为电外科器械)是通电的。电外科器械具有安装在远侧的端部执行器，该端部执行器包括一个或多个电极。当供应电能时，端部执行器电极能够产生足以切割、烧灼和/或密封组织的热量。
电外科器械能够被构造用于双极或单极操作。在双极操作中，电流分别通过端部执行器的有源电极和返回电极被引入组织中并从组织返回。在返回到返回电极之前，双极操作中的电流不需要穿过患者行进较长距离。因此，所需的电流量最小，这大大降低了意外消融和/或灼伤的风险。此外，两个电极紧密间隔并且通常在外科医生的视野内，这进一步降低了意外消融和灼伤的风险。
在单极操作中，电流通过有源端部执行器电极(另选地被称为“源电极”)被引入组织中并且通过单独定位在患者的身体上的返回电极(例如，接地垫)返回。单极电外科器械有利于若干外科功能，诸如切割组织、凝结组织以止血或同时切割和凝结组织。外科医生可在每次器械的导电部分与患者电接近时施加电流，从而允许外科医生从许多不同的角度通过单极电外科器械进行操作。
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是可结合本公开的一些或全部原理的示例性外科工具的等轴视图。
图3示出了其中图1的腕可能够进行关节运动(枢转)的潜在自由度。
图4是图1的外科工具的远侧端部的放大等轴视图。
图5是图4的端部执行器的放大局部分解图。
图6是图4的端部执行器的另一个实施方案的放大等轴视图。
图7是图4的端部执行器的另一个实施方案和腕关节的放大等轴视图。
图8A是图4的端部执行器的另一个实施方案和腕关节的放大剖视图。
图8B是图8A的柔性电路的示例性实施方案的示意图。
具体实施方式
本公开涉及机器人外科系统，并且更具体地涉及具有端部执行器的电外科器械，该端部执行器具有腕和在腕的远侧连接叉处终止的电导体。
本文所讨论的实施方案描述了使用电能来执行多种外科手术的电外科器械。可与电外科器械一起使用的端部执行器包括远侧连接叉、在第一轴件处可旋转地安装到远侧连接叉的第一钳口和第二钳口、以及在第二轴件处可旋转地联接到远侧连接叉的近侧连接叉。电导体可延伸穿过近侧连接叉并且在远侧连接叉处终止，以向第一钳口和第二钳口中的至少一者供应电能。因此，电导体可被构造成能够将电能直接供应到远侧连接叉并以其它方式绕过使近侧连接叉通电。
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可以机械的方式和/或电的方式联接到机器人操纵器，并且更具体地联接到一个或多个机器人臂106或“工具驱动器”。每个机器人臂106可包括并以其它方式提供用于安装一个或多个外科工具或器械108的位置，以对患者110执行各种手术任务。机器人臂106和器械108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)还可与第一临床医生112a一起指导机器人臂106和器械108的操作。在此类实施方案中，例如，每个临床医生102a、102b可控制不同的机器人臂106，或者在一些情况下，机器人臂106的完全控制可在临床医生102a、102b之间传递。在一些实施方案中，可在外科手术期间对患者110使用具有附加机器人臂(未示出)的附加臂车(未示出)，并且这些附加机器人臂可由主控制器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彼此连通，该通信链路可以是被配置成能够根据任何通信协议承载多种通信信号(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装置。
主控制器102a、102b通常包括一个或多个实体控制器，该实体控制器可由临床医生112a、112b抓持并且在外科医生经由立体显示器观察手术时在空间中操纵。实体控制器通常包括手动输入装置，该手动输入装置以多个自由度移动，并且通常包括用于致动一个或多个外科器械108的可致动柄部，例如用于打开和闭合相对钳口、向电极施加电势(电流)等。主控制器102a、102b还可包括可由临床医生112a、112b经由显示器观察到的任选的反馈计，以提供各种外科器械度量的视觉指示，诸如施加到外科器械(即，切割器械或动态夹紧构件)的力的大小。
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。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各种实施方案的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是可结合本公开的一些或全部原理的示例性外科工具200的侧视图。外科工具200可以与图1的一个或多个外科器械108相同或类似，并且因此，可以与机器人外科系统诸如图1的机器人外科系统100结合使用。因此，外科工具200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。然而，在其它实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，外科工具200可适于以手动或用手操作的方式使用。
如图所示，外科工具200包括细长轴202、端部执行器204、将端部执行器204联接到轴202的远侧端部的腕206(另选地被称为“腕关节”)以及联接到轴202的近侧端部的驱动外壳208。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208可包括将外科工具200可释放地联接到机器人外科系统的联接特征部。
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200(例如，外壳208)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204并且因此更远离机器人操纵器的位置。另选地，在手动或用手操作的应用中，术语“近侧”和“远侧”在本文中相对于用户诸如外科医生或临床医生来定义。术语“近侧”是指元件的更靠近用户的位置，并且术语“远侧”是指元件的更靠近端部执行器204并且因此更远离用户的位置。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例示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，并且向下或下方向朝向对应附图的底部。
在使用外科工具200期间，端部执行器204被构造成能够在腕206处相对于轴202移动(枢转)，以将端部执行器204定位在相对于手术部位的期望取向和位置处。外壳208包括(包含)各种机构，这些机构被设计成控制与端部执行器204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202以及因此联接到其的端部执行器204被构造成能够围绕轴202的纵向轴线A1旋转。在此类实施方案中，包括(容纳)在外壳208中的机构中的至少一个机构被构造成能够控制轴202围绕纵向轴线A1的旋转运动。
外科工具200可具有能够执行至少一种外科功能的多种构型中的任一种。例如，外科工具200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、钩、刮刀、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200可被构造成能够向组织施加能量，诸如射频(RF)能量。
轴202是从外壳208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202可被固定到外壳208，但可另选地可旋转地安装到外壳208，以允许轴202围绕纵向轴线A1旋转。在其它实施方案中，轴202可以可释放地联接到外壳208，这可以允许单个外壳208适于具有不同端部执行器的各种轴。
端部执行器204可具有多种尺寸、形状和构型。在例示的实施方案中，端部执行器204包括外科剪刀，该外科剪刀包括相对的钳口210、212(另选地被称为“刀片”)，该钳口被构造成能够在打开位置与闭合位置之间移动(关节运动)。然而，如将理解的那样，相对的钳口210、212可另选地形成其它类型的端部执行器的一部分，诸如但不限于组织抓紧器、施夹器、针驱动器、包括一对相对的抓紧钳口的babcock钳、双极钳口(例如，双极Maryland抓紧器、夹钳、有孔抓紧器等)等。钳口210、212中的一者或两者可被构造成能够在腕206处枢转，以使端部执行器204在打开位置与闭合位置之间进行关节运动。
图3示出了其中腕206可能够进行关节运动(枢转)的潜在自由度。腕206可具有多种构型中的任一种。通常，腕206包括关节，该关节被构造成能够允许端部执行器204相对于轴202的枢转运动。腕206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204)相对于给定的参考笛卡尔坐标系的位置和取向。如图3所示，“进退”是指前后的平移运动，“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”是指围绕轴线倾斜，“俯仰”是指前后倾斜，并且“偏航”是指左右转动。
枢转运动可包括围绕腕206的第一轴线(例如，X轴线)的俯仰运动、围绕腕206的第二轴线(例如，Y轴线)的偏航运动、以及它们的组合，以允许端部执行器204围绕腕206的360°旋转运动。在其它应用中，枢转运动可被限于在单个平面中的运动，例如，仅围绕腕206的第一轴线的俯仰运动或仅围绕腕206的第二轴线的偏航运动，使得端部执行器204仅在单个平面中移动。
再次参见图2，外科工具200还可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2中被遮蔽)，该缆线驱动的运动系统被构造成能够有利于端部执行器204相对于轴202的运动和关节运动。移动(致动)驱动缆线中的至少一些驱动缆线使端部执行器204在非关节运动位置与关节运动位置之间移动。端部执行器204在图2中示出为处于非关节运动位置，在该位置，端部执行器204的纵向轴线A2与轴202的纵向轴线A1基本上对齐，使得端部执行器204相对于轴202成基本上为零的角度。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204在非关节运动位置可能并非相对于轴202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，纵向轴线A1、A2将彼此成角度地偏移，使得端部执行器204相对于轴202成非零角度。
仍然参见图2，外科工具200可经由联接到外壳208的电力缆线214供应电力(电流)。在其它实施方案中，可省略电力缆线214，并且可经由内部电源诸如一个或多个电池或燃料电池向外科工具200供应电力。然而，出于本说明书的目的，将假设经由电力缆线214向外科工具200提供电力。在任一种情况下，外科工具200可另选地被表征为并且换句话讲在本文被称为能够向端部执行器204提供电能的“电外科器械”。
电力缆线214可将外科工具200放置成与发生器216连通，该发生器向外科工具200并且更具体地向端部执行器204供应能量，诸如电能(例如射频能量)、超声能量、微波能量、热能、或它们的任何组合。因此，发生器216可包括可被独立地或同时地激活的射频(RF)源、超声源、直流电源和/或任何其它合适类型的电能量源。
在外科工具200被构造用于双极操作的应用中，电力缆线214将包括供电导体和返回导体。电流可经由供电导体从发生器216供应到位于端部执行器204处的有源(或源)电极，并且电流可经由位于端部执行器204处的返回导体经由返回导体流回到发生器216。在具有相对钳口的双极抓紧器的情况下，例如，钳口用作其中钳口的近侧端部彼此隔离并且钳口的内表面(即，钳口抓紧组织的区域)以受控路径施加电流通过组织的电极。在外科工具200被构造用于单极操作的应用中，发生器216将电流通过供电导体传输到位于端部执行器204处的有源电极，并且电流通过单独地联接到患者的身体的返回电极(例如，接地垫)返回(耗散)。
图4是图2的外科工具200的远侧端部的放大等轴视图。更具体地，图4描绘了端部执行器204和腕206的放大视图，其中端部执行器204处于非关节运动位置。腕206将端部执行器204操作地联接到轴202。然而，在一些实施方案中，轴适配器可直接联接到腕206并以其它方式插入轴202与腕206之间。因此，在至少一个实施方案中，图4所示的轴202可用轴适配器替换。在此类实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，轴适配器可在其远侧端部处直接联接到腕206并且在其近侧端部处直接联接到轴202。如本文所用，术语“操作地联接”是指直接或间接联接接合。因此，腕206可通过直接联接接合或间接联接接合操作地联接到轴202，在直接联接接合中，腕206直接联接到轴202的远侧端部，在间接联接接合中，轴适配器插入腕206与轴202的远侧端部之间。
为了将端部执行器204操作地联接到轴202，腕206包括远侧连接叉402a和近侧连接叉402b。端部执行器204(即，钳口210、212)在第一轴件404a处可旋转地安装到远侧连接叉402a，远侧连接叉402a在第二轴件404b处可旋转地安装到近侧连接叉402b，并且近侧连接叉402b联接到轴202(或另选地轴适配器)的远侧端部406。
腕206提供延伸穿过第一轴件404a的第一枢转轴线P1以及延伸穿过第二轴件404b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204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P1两者。围绕第一枢转轴线P1的运动提供端部执行器204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204的“俯仰”关节运动。在例示的实施方案中，钳口210、212在第一枢转轴线P1处安装，从而允许钳口210、212相对于彼此枢转以打开和闭合端部执行器204，或者另选地一前一后枢转以使端部执行器204的取向进行关节运动。
被示出为驱动缆线408a、408b、408c和408d的多条驱动缆线在由轴202(和/或轴适配器)限定的管腔410内纵向延伸并穿过腕206以操作地联接到端部执行器204。虽然图4中示出了四条驱动缆线408a至408d，但在不脱离本公开的范围的情况下，可包括多于或少于四条驱动缆线408a至408d。
驱动缆线408a至408d形成上文简述的缆线驱动的运动系统的一部分，并且可被称为并且换句话讲表征为缆线、带、线、塞绳、线材、绳索、线丝、绞合线丝、细长构件等。驱动缆线408a至408d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“Compact Robotic Wrist”的美国专利公布2015/0209965和名称为“Hyperdexterous Surgical System”的美国专利公布2015/0025549中有所描述，这些专利公布的内容据此以引用方式并入。如图所示，管腔410可以是单个管腔，或者可另选地包括多个独立的管腔，每个管腔接纳驱动缆线408a至408d中的一条或多条驱动缆线。
驱动缆线408a至408d从端部执行器204朝近侧延伸至驱动外壳208(图2)，在此它们操作地联接到容纳(包含)在其中的各个致动机构或装置，以便于驱动缆线408a至408d在管腔410内的纵向运动(平移)。驱动缆线408a至408d中的全部或一部分的选择性致动使端部执行器204(例如，钳口210、212中的一者或两者)相对于轴202进行关节运动(枢转)。更具体地，选择性致动使对应的驱动缆线408a至408d在管腔410内纵向平移，从而引起端部执行器204的枢转运动。一条或多条驱动缆线408a至408d例如可以纵向平移以使端部执行器204进行关节运动(例如，钳口210、212两者在相同方向上成角度)，以使端部执行器204打开(例如，钳口210、212中的一者或两者远离另一个移动)，或者使端部执行器204闭合(例如，钳口210、212中的一者或两者朝向另一个移动)。
移动驱动缆线408a至408d可以多种方式来实现，诸如通过触发操作地联接到驱动外壳208或容纳在该驱动外壳内的相关联的致动器或机构来实现(图2)。移动给定的驱动缆线408a至408d构成向给定的驱动缆线408a至408d沿近侧方向施加张力(即，拉力)，这使给定的驱动缆线408a至408d平移，从而使端部执行器204相对于轴202移动(关节运动)。
腕206包括多个第一滑轮412a和多个第二滑轮412b，每个滑轮被构造成能够与驱动缆线408a至408d相互作用并且将驱动缆线重定向以用于与端部执行器204接合。多个第一滑轮412a在第二轴件404b处安装到近侧连接叉402b，并且多个第二滑轮412b也安装到近侧连接叉402b，但是在位于第二轴件404b近侧的第三轴件404c处安装。在驱动缆线408a至408d操作地联接到端部执行器204之前，多个第一滑轮412a和多个第二滑轮412b协作地将驱动缆线408a至408d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408a至408d操作地联接到每个钳口210、212，并且被构造成能够“对抗地”操作对应的钳口210、212。在例示的实施方案中，例如，第一驱动缆线408a和第二驱动缆线408b通过连接器(未示出)联接在第一钳口210处，并且第三驱动缆线408c和第四驱动缆线408d通过连接器(未示出)联接在第二钳口212处。因此，第一驱动缆线408a的致动使第一钳口210围绕第一枢转轴线P1朝向打开位置枢转，并且第二驱动缆线408b的致动使第一钳口210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408c的致动使第二钳口212围绕第一枢转轴线P1朝向打开位置枢转，而第四驱动缆线408d的致动使第二钳口212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408a至408d可被表征为或换句话讲被称为“对抗”缆线，它们协作地(但对抗地)操作以引起第一钳口210和第二钳口212的相对或串联运动。当第一驱动缆线408a被致动(移动)时，第二驱动缆线408b由于联接到第一驱动缆线408a而自然地跟随，并且当第三驱动缆线408c被致动时，第四驱动缆线408d由于联接到第三驱动缆线408c而自然地跟随，并且反之亦然。
端部执行器204还包括第一钳口保持器414a和从第一钳口保持器414a侧向偏移的第二钳口保持器414b。第一钳口保持器414a安装到第一轴件404a并且被构造成能够接纳并安置第一钳口210，使得第一钳口保持器414a围绕第一枢转轴线P1的运动(旋转)对应地移动(旋转)第一钳口210。第一钳口保持器414a还可提供并以其它方式限定第一滑轮416a，该第一滑轮被构造成能够接纳并安置一条或多条驱动缆线，诸如第一驱动缆线408a和第二驱动缆线408b以实现此类运动(旋转)。第二钳口保持器414b类似地安装到第一轴件404a并且被构造成能够接纳并安置第二钳口212，使得第二钳口保持器414b围绕第一枢转轴线P1的运动(旋转)对应地移动(旋转)第二钳口212。第二钳口保持器414b还可提供并以其它方式限定第二滑轮416b，该第二滑轮被构造成能够接纳并安置一条或多条驱动缆线，诸如第三驱动缆线408c和第四驱动缆线408d以实现此类运动(旋转)。
如本文所用，术语“钳口保持器”旨在应用于具有可相对于彼此移动的相对钳口或刀片的多种类型的端部执行器。在例示的实施方案中，钳口210、212包括外科剪刀端部执行器的相对剪刀刀片。因此，钳口保持器414a、414b可另选地被称为“刀片保持器”。然而，在其它实施方案中，钳口210、212可另选地包括用于抓紧器端部执行器等的相对钳口，并且在不脱离本公开的范围的情况下，术语“钳口保持器”类似地适用。此外，术语“钳口保持器”中的“保持器”可用“安装座”、“驱动构件”或“致动构件”替换。
外科工具200还可包括向端部执行器204供应电能的电导体418，从而将外科工具200转换成“电外科器械”。类似于驱动缆线408a至408d，电导体418可在管腔410内纵向延伸。在一些实施方案中，电导体418和电力缆线214(图2)可包括相同的结构。然而，在其它实施方案中，电导体418可诸如在驱动外壳208(图2)处电联接到电力缆线214。在其它实施方案中，电导体418可延伸至驱动外壳208，在该处其电联接到内部电源，诸如电池或燃料电池。
在一些实施方案中，电导体418可包括线材。然而，在其它实施方案中，电导体418可包括由导电材料制成的刚性或半刚性轴、杆或条(带)。在一些实施方案中，电导体418可部分地覆盖有由非导电材料制成的绝缘覆盖物420。绝缘覆盖物420例如可包括经由热收缩施加到电导体418的塑料，但可另选地为任何其它非导电材料。
在操作中，在不脱离本公开的范围的情况下，端部执行器204可被构造用于单极或双极操作。电能由电导体418传输到充当有源(或源)电极的端部执行器204。在至少一个实施方案中，传导穿过电导体418的电能可包括表现出介于约100kHz和1MHz之间的频率的射频(“RF”)能量。RF能量导致超声搅拌或摩擦，引起电阻加热，从而提高靶组织的温度。因此，供应到端部执行器204的电能被转换成热量并且传递到相邻组织以切割、烧灼和/或凝结组织(取决于组织的局部加热)，并且因此可特别用于密封血管或扩散出血。
具有可关节运动的腕的常规电外科器械通常将包括在近侧连接叉处终止的电导体，并且远侧连接叉与近侧连接叉之间的结构互连提供所需的电能以使端部执行器通电以用于操作。在近侧连接叉处终止电导体允许腕进行关节运动而不受电导体阻挡。然而，根据本公开的实施方案，电导体418可延伸穿过并以其它方式绕过近侧连接叉402b以在远侧连接叉402a处终止。因此，电导体418可将电能递送到远侧连接叉402a，该电能可经由传导传输到钳口210、212中的一者或两者。
如图所示，密封件422(以虚线示出)可布置在近侧连接叉402b与轴102(或另选地轴适配器)之间的交接部处。密封件422可被构造成能够通过防止污染物和流体在任一方向上穿过其迁移来将轴102的内部与端部执行器204基本上隔离。如虚线所示，电导体418可在于远侧连接叉402a的近侧端部处终止之前延伸穿过密封件422和近侧连接叉402b。
在至少一个实施方案中，电导体418可提供或以其它方式限定弓形节段424，该弓形节段允许电导体418穿过近侧连接叉402b而不与以下中的一些或全部接触(接合)：近侧连接叉402b、第二轴件404b或多个第二滑轮412b。在其它实施方案中，可省略弓形节段424，并且电导体418可仍然被布置成穿过近侧连接叉402b而不接合这些结构部件。
如图所示，电导体418可在导体适配器426处终止。导体适配器426可由导电材料诸如导电金属制成，并且被构造成能够将电能从电导体418传输(传导)到远侧连接叉402a。在例示的实施方案中，导体适配器426组装在第二轴件404b上，并且插入多个第一滑轮412a与远侧连接叉402a的近侧端部之间。多个第一滑轮412a可由导电材料制成并且可以适当地绝缘以免将电能传导到近侧连接叉402b。然而，在其它实施方案中，多个第一滑轮412a可由任何电绝缘或非导电材料制成，以使近侧滑轮402b的远侧端部与导体适配器426和供应到远侧连接叉402a的电能绝缘。合适的非导电材料包括但不限于陶瓷(例如氧化锆、氧化铝、氮化铝、硅酸盐、氮化硅等)、高温和高强度塑料、热塑性或热固性聚合物(例如聚醚醚酮、ULTEMTM、
Figure BDA0002672357790000121
聚苯砜、聚砜、
Figure BDA0002672357790000122
聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、环氧树脂等)、复合材料(例如玻璃纤维)、硬橡胶(例如硬质橡胶)、具有绝缘涂层的金属、或它们的任何组合。
导体适配器426可接触并以其它方式电接合(连通)远侧连接叉402a，该远侧连接叉将由电导体418供应的电能传输(传导)到钳口210、212中的至少一者，以使钳口210、212中的一者或两者通电以用于操作。在一些实施方案中，例如，电能通过可由导电材料制成的钳口保持器414a、414b和第一轴件404a中的一者或两者传导到钳口210、212。然而，在其它实施方案中，钳口保持器414a、414b可由非导电材料制成，并且电能可另选地通过第一轴件404a传导到钳口210、212中的一者或两者。
图5是根据一个或多个实施方案的端部执行器204的放大局部分解图。更具体地，图5示出了在第一轴件404a处安装到远侧连接叉402a的端部执行器204，包括钳口210、212和对应的钳口保持器414a、414b。图5还示出了电导体418和被分解或以其它方式从第二轴件404b移除的多个第一滑轮412a的一部分。
在例示的实施方案中，绝缘覆盖物420(以虚线示出)延伸至并终止于导体适配器426附近。在此类实施方案中，绝缘覆盖物420可证明有利于防止电导体418与近侧连接叉402b(图4)、第二轴件404b(图4)或多个第二滑轮412b(图4)之间的放电或电连通。然而，在其它实施方案中，绝缘覆盖物420可终止于近侧连接叉402b的近侧，并且尽管如此，被布置和/或设计成避开近侧连接叉402b、第二轴件404b和多个第二滑轮412b，以免意外地向其传导电能。
如图所示，远侧连接叉402a可包括衬套502，该衬套可安置并以其它方式接纳在限定于远侧连接叉402a的近侧端部中的孔504内。在一些实施方案中，衬套502可由本文提及的非导电材料中的任一种制成，但可另选地由导电材料制成，并且电能可经由衬套502的至少一部分传输到钳口210、212中的至少一者。衬套502可被构造成能够接纳第二轴件404b，使得第二轴件404b能够在端部执行器204的关节运动期间相对于衬套502旋转。
多个第一滑轮412a和导体适配器426可安装到衬套502，并且可能够在端部执行器204的关节运动期间相对于衬套502旋转。因此，导体适配器426可能够在操作期间滑动地接合衬套502并以其它方式跨置在衬套上。因此并且与先前的电外科器械相比，导体适配器426不在焊点或压接件中终止，而是能够“浮动”在衬套502上，同时向远侧连接叉402a提供电能。在例示的实施方案中，衬套502提供并以其它方式限定被构造成能够接纳并安置多个第一滑轮412a和导体适配器426的不同直径，但在不脱离本公开的范围的情况下，可另选地具有恒定直径。
导体适配器426包围或以其它方式包括电导体418的远侧端部，并且可呈现能够促进电导体418与远侧连接叉402a之间的电连通的任何形状或设计。在例示的实施方案中，例如，导体适配器426包括限定或提供连续的环形圈的冲压成型鱼眼连接器。导体适配器426可围绕衬套502延伸以允许电导体418将电能传输到远侧连接叉402a。然而，在其它实施方案中，导体适配器426可另选地包括不连续的环形圈。在其它实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，导体适配器426可另选地在被布置成与衬套502持续接合的弯曲部分处终止。
图6是根据一个或多个实施方案的端部执行器204的另一个实施方案的放大等轴视图。类似于图5，图6示出了在第一轴件404a处安装到远侧连接叉402a的端部执行器204，包括钳口210、212和对应的钳口保持器414a、414b。此外，多个第一滑轮412a安装到第二轴件404b以用于相对旋转。此外，电导体418延伸至并终止于或靠近远侧连接叉402a的近侧端部，并且绝缘覆盖物420(以虚线示出)可沿着电导体418的长度的一些或全部延伸。
然而，与图5的实施方案不同，电导体418在与图4和图5的导体适配器426相异的导体适配器602中终止。更具体地，导体适配器602可包括被布置成接合远侧连接叉402a的对应弓形表面604的弓形构件或“鞍形件”。在例示的实施方案中，弓形表面604限定在远侧连接叉402a的近侧端部处，但在不脱离本公开的范围的情况下，可另选地设置在任何其它位置处。导体适配器602可由导电材料诸如导电金属(例如弹簧钢、铍铜等)制成，并且被构造成能够将电能从电导体418传输(传导)到远侧连接叉402a。在示例性操作中，远侧连接叉402a可围绕第二轴件404b的第二枢转轴线P2进行关节运动，并且导体适配器602可在此类运动期间保持与弓形表面604接合。
图7是根据一个或多个附加实施方案的端部执行器204的另一个实施方案和腕关节206的放大等轴视图。在例示的实施方案中，包括钳口210、212和对应的钳口保持器414a、414b的端部执行器204在第一轴件404a处安装到远侧连接叉402a，并且近侧连接叉402b以假想线(虚线)示出。此外，多个第一滑轮412a和多个第二滑轮412b分别安装到第二轴件404b和第三轴件404c，如上文一般性地描述。
在例示的实施方案中，电导体418延伸穿过密封件422并且通过导体适配器702在远侧连接叉402a处终止。导体适配器702将电导体418有效地联接到远侧连接叉402a，使得在操作期间通过电导体418传输(传送)的电能对应地传输(传送)到远侧连接叉402a。导体适配器702可包括例如一种类型的连接器，诸如但不限于压接件、钎焊件、焊接件、或它们的任何组合。在一些实施方案中，电导体418可包括绝缘覆盖物(未示出)，该绝缘覆盖物覆盖电导体418的一些或全部，使得电导体418不会意外地将电能传导到近侧连接叉402b、第二轴件404b或多个第二滑轮412b。
在一些实施方案中，电导体418的至少一部分可包括或以其它方式限定导电弹簧构件704。导电弹簧构件704可包括电导体418的柔性或弹性节段，该柔性或弹性节段允许端部执行器204围绕第二轴件404b的第二枢转轴线P2进行关节运动，而不损失通过电导体418到远侧连接叉402a的导电性。在一些实施方案中，导电弹簧构件704可包括导电材料诸如镍钛诺线材等的紧密缠绕的线圈。在其它实施方案中，导电弹簧构件704可包括由导电材料制成的柔性但平坦的带状物。在操作期间，导电弹簧构件704可被构造成能够挠曲或弯曲以允许远侧连接叉402a进行关节运动，同时仍然向其供应电能。
图8A是根据一个或多个实施方案的端部执行器204的另一个实施方案和腕关节206的放大剖视图。在例示的实施方案中，包括钳口210、212和对应的钳口保持器414a、414b的端部执行器204在第一轴件404a处安装到远侧连接叉402a。此外，多个第一滑轮412a和多个第二滑轮412b分别安装到第二轴件404b和第三轴件404c，该第二轴件和第三轴件安装到近侧连接叉402b。
在例示的实施方案中，电导体418延伸穿过密封件422并且联接到柔性电路802，该柔性电路延伸穿过近侧连接叉402b并在远侧连接叉402a处终止。柔性电路802将电导体418有效地联接到远侧连接叉402a，使得在操作期间通过电导体418传输(传送)的电能对应地传输(传送)到远侧连接叉402a。柔性电路802可包括例如聚酰亚胺柔性电路，但在不脱离本公开的范围的情况下，可另选地由聚醚醚酮(PEEK)制成。
图8B是根据本公开的一个或多个实施方案的图8A的柔性电路802的示例性实施方案的示意图。如图所示，柔性电路802包括其中嵌入有印刷电路804的基本上平坦的膜。印刷电路804从电导体418延伸并且可连通地联接到该电导体，以将电能传送到远侧连接叉402a(图8A)。
柔性电路802可包括被构造成能够容纳第二轴件404b的第一孔806a和被构造成能够容纳第三轴件404c的第二孔806b。在第一孔806a处，柔性电路802可包括将印刷电路804放置成与远侧连接叉402a连通的环形导电垫808(图8A)。导电垫808可由银、金或形成环形圈的另一种导电金属制成。将柔性电路804捕获在衬套502(图5)与多个第一滑轮412a(图8A)之间提供了导电路径。因此，导电垫808将能量传递到远侧连接叉402a，该远侧连接叉能够将电能传送到钳口210、212中的一者或两者。
本文所公开的实施方案包括：
A.一种端部执行器，该端部执行器包括：远侧连接叉；第一钳口和第二钳口，该第一钳口和第二钳口在第一轴件处可旋转地安装到远侧连接叉；近侧连接叉，该近侧连接叉在第二轴件处可旋转地联接到远侧连接叉；以及电导体，该电导体延伸穿过近侧连接叉并且在远侧连接叉处终止，以向第一钳口和第二钳口中的至少一者供应电能。
B.一种外科工具，该外科工具包括：驱动外壳；细长轴，该细长轴从驱动外壳延伸；端部执行器，该端部执行器布置在细长轴的远侧端部处并且包括第一钳口和第二钳口；腕，该腕插入端部执行器与细长轴之间并且包括远侧连接叉和近侧连接叉，该远侧连接叉在第一轴件处可旋转地安装第一钳口和第二钳口，该近侧连接叉操作地联接到细长轴并且在第二轴件处联接到远侧连接叉；以及电导体，该电导体从驱动外壳延伸并穿过近侧连接叉，电导体在远侧连接叉处终止以向第一钳口和第二钳口中的至少一者供应电能。
C.一种操作外科工具的方法，该方法包括将外科工具与患者相邻定位以用于操作，外科工具包括：驱动外壳；细长轴，该细长轴从驱动外壳延伸；端部执行器，该端部执行器布置在细长轴的远侧端部处并且包括第一钳口和第二钳口；腕，该腕插入端部执行器与细长轴之间并且包括远侧连接叉和近侧连接叉，该远侧连接叉在第一轴件处可旋转地安装第一钳口和第二钳口，该近侧连接叉操作地联接到细长轴并且在第二轴件处联接到远侧连接叉；以及电导体，该电导体从驱动外壳延伸穿过近侧连接叉并且在远侧连接叉处终止。该方法还包括经由电导体向远侧连接叉供应电能，从而使第一钳口和第二钳口中的至少一者通电。
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者或多者：要素1：其中，电导体选自由导电材料制成的线材、轴、杆或条。要素2：还包括部分地覆盖电导体的绝缘覆盖物。要素3：其中，电导体穿过近侧连接叉而不与近侧连接叉接触。要素4：还包括导体适配器，该导体适配器布置在电导体的远侧端部处以将电导体放置成与远侧连接叉电连通。要素5：其中，导体适配器组装在第二轴件上。要素6：其中，第二轴件延伸穿过安置在限定于远侧连接叉的近侧端部中的孔内的衬套，并且其中导体适配器安装到衬套。要素7：其中，衬套由非导电材料制成，该非导电材料选自陶瓷、塑料、热塑性或热固性聚合物、复合材料、硬橡胶、具有绝缘涂层的金属、以及它们的任何组合。要素8：其中，导体适配器包括连续的环形圈。要素9：其中，导体适配器包括被布置成接合远侧连接叉的对应弓形表面的弓形构件。要素10：其中，电导体的一部分限定导电弹簧构件。
要素11：其中，端部执行器被构造用于单极或双极操作。要素12：还包括布置在近侧连接叉的近侧端部处的密封件，其中电导体延伸穿过密封件。要素13：其中，轴适配器插入腕与细长轴之间。要素14：还包括导体适配器，该导体适配器布置在电导体的远侧端部处以将电导体放置成与远侧连接叉电连通。要素15：其中，导体适配器组装在第二轴件上。要素16：其中，导体适配器包括被布置成接合远侧连接叉的对应弓形表面的弓形构件。
要素17：其中，导体适配器布置在电导体的远侧端部处，该方法还包括将电导体放置成通过导体适配器与远侧连接叉电连通；以及使腕进行关节运动，同时通过导体适配器保持与远侧连接叉的电连通。
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4与要素5；要素5与要素6；要素6与要素7；要素4与要素8；要素4与要素9；要素4与要素10；要素14与要素15；以及要素14与要素16。
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例示性的，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例示性实施方案，并且所有此类改变都被视为在本公开的范围内。本文例示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/或本文所公开的任何任选元件的情况下实施。虽然根据“包括”、“含有”或“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“基本上由各种部件和步骤组成”或“由各种部件和步骤组成”。上文所公开的所有数值和范围可改变一些量。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，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它文件存在任何冲突，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“…中的至少一个”将整体修饰列表，而不是列表的每个成员(即，每个项目)。短语“…中的至少一个”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 (20)

1.一种端部执行器，包括：
远侧连接叉；
第一钳口和第二钳口，所述第一钳口和所述第二钳口在第一轴件处可旋转地安装到所述远侧连接叉；
近侧连接叉，所述近侧连接叉在第二轴件处可旋转地联接到所述远侧连接叉；以及
电导体，所述电导体延伸穿过所述近侧连接叉并且在所述远侧连接叉处终止，以向所述第一钳口和所述第二钳口中的至少一者供应电能。
2.根据权利要求1所述的端部执行器，其中，所述电导体选自由导电材料制成的线材、轴、杆或条。
3.根据权利要求2所述的端部执行器，还包括部分地覆盖所述电导体的绝缘覆盖物。
4.根据权利要求1所述的端部执行器，其中，所述电导体穿过所述近侧连接叉而不与所述近侧连接叉接触。
5.根据权利要求1所述的端部执行器，还包括导体适配器，所述导体适配器布置在所述电导体的远侧端部处以将所述电导体放置成与所述远侧连接叉电连通。
6.根据权利要求5所述的端部执行器，其中，所述导体适配器组装在所述第二轴件上。
7.根据权利要求6所述的端部执行器，其中，所述第二轴件延伸穿过安置在限定于所述远侧连接叉的近侧端部中的孔内的衬套，并且其中所述导体适配器安装到所述衬套。
8.根据权利要求7所述的端部执行器，其中，所述衬套由非导电材料制成，所述非导电材料选自陶瓷、塑料、热塑性或热固性聚合物、复合材料、硬橡胶、具有绝缘涂层的金属、以及它们的任何组合。
9.根据权利要求5所述的端部执行器，其中，所述导体适配器包括连续的环形圈。
10.根据权利要求5所述的端部执行器，其中，所述导体适配器包括被布置成接合所述远侧连接叉的对应弓形表面的弓形构件。
11.根据权利要求5所述的端部执行器，其中，所述电导体的一部分限定导电弹簧构件。
12.一种外科工具，包括：
驱动外壳；
细长轴，所述细长轴从所述驱动外壳延伸；
端部执行器，所述端部执行器布置在所述细长轴的远侧端部处并且包括第一钳口和第二钳口；
腕，所述腕插入所述端部执行器与所述细长轴之间并且包括远侧连接叉和近侧连接叉，所述远侧连接叉在第一轴件处可旋转地安装所述第一钳口和所述第二钳口，所述近侧连接叉操作地联接到所述细长轴并且在第二轴件处联接到所述远侧连接叉；以及
电导体，所述电导体从所述驱动外壳延伸并穿过所述近侧连接叉，所述电导体在所述远侧连接叉处终止以向所述第一钳口和所述第二钳口中的至少一者供应电能。
13.根据权利要求12所述的外科工具，其中，所述端部执行器被构造用于单极或双极操作。
14.根据权利要求12所述的外科工具，还包括布置在所述近侧连接叉的近侧端部处的密封件，其中所述电导体延伸穿过所述密封件。
15.根据权利要求12所述的外科工具，其中，轴适配器插入所述腕与所述细长轴之间。
16.根据权利要求12所述的外科工具，还包括导体适配器，所述导体适配器布置在所述电导体的远侧端部处以将所述电导体放置成与所述远侧连接叉电连通。
17.根据权利要求15所述的外科工具，其中，所述导体适配器组装在所述第二轴件上。
18.根据权利要求15所述的外科工具，其中，所述导体适配器包括被布置成接合所述远侧连接叉的对应弓形表面的弓形构件。
19.一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；
细长轴，所述细长轴从所述驱动外壳延伸；
端部执行器，所述端部执行器布置在所述细长轴的远侧端部处并且包括第一钳口和第二钳口；
腕，所述腕插入所述端部执行器与所述细长轴之间并且包括远侧连接叉和近侧连接叉，所述远侧连接叉在第一轴件处可旋转地安装所述第一钳口和所述第二钳口，所述近侧连接叉操作地联接到所述细长轴并且在第二轴件处联接到所述远侧连接叉；以及
电导体，所述电导体从所述驱动外壳延伸穿过所述近侧连接叉并且在所述远侧连接叉处终止；以及
经由所述电导体向所述远侧连接叉供应电能，从而使所述第一钳口和所述第二钳口中的至少一者通电。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，导体适配器布置在所述电导体的远侧端部处，所述方法还包括：
将所述电导体放置成通过所述导体适配器与所述远侧连接叉电连通；以及
使所述腕进行关节运动，同时通过所述导体适配器保持与所述远侧连接叉的电连通。
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