MX2010013735A - Elemento flexible tipo muñeca mecanica y metodos de fabricacion y uso del mismo. - Google Patents

Abstract

Un elemento flexible tipo muñeca mecánica y métodos de fabricación del mismo, que incluye variaciones que tienen un alojamiento de centro angularmente movible, un extremo efector rotativo y operable impulsado a través de un tren de impulso que tiene una o más uniones tipo universal y/u otros acoplamientos flexibles movibles a través de mecanismo de entrada dentro del alojamiento.

Description

ELEMENTO FLEXIBLE TIPO MUÑECA MECÁNICA Y METODOS DE FABRICACIÓN Y USO DEL MISMO RECLAMO DE PRIORIDAD Esta solicitud de patente reclama la prioridad de la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 61/076,432, titulada "ELEMENTO FLEXIBLE TIPO MUÑECA PARA APLICACIONES QUIRÚRGICAS Y MÉTODOS DE FABRICACIÓN Y USO DEL MISMO" registrada el 27 de junio de 2008, y la asignación al cesionario de esta y por esta se incorpora expresamente por referencia en el presente documento.

: ; REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud se relaciona con la solicitud de patente de E.U.A. copendiente de las solicitantes No.11/352, 899 titulada " HERRAMIENTA QUIRÚRGICA MANO- UNIÓN" registrada el 13 de febrero de 2006, la solicitud de patente de E.U.A. No. 11/775, 170 titulada " KIT DE HERRAMIENTAS QUIRÚRGICAS" registrada el 09 de julio de 2007, y la solicitud PCT. N° PCT/US07/86416 titulada "INSTRUMENTO DE POSICIONAMIENTO/DISPOSITIVOS DE MANTENIMIENTO" registrada el 04 de diciembre de 2007, la totalidad de cada una se incorpora aquí por referencia.

ANTECEDENTES Campo de la invención Aspectos de la presente invención se relacionan con un elemento flexible tipo muñeca mecánica y métodos de fabricación y uso del mismo, incluyendo variaciones que tienen un alojamiento del centro angularmente movible y un extremo efector rotativo y operable manejado a través de un tren de mando que tiene uno o más acoplamientos flexibles, tales como las uniones tipo universal.

Antecedentes de la tecnología '.

Existe una necesidad de mecanismos para la transmisión de fuerza mecánica alrededor de esquinas y curvas. En un ejemplo, estos mecanismos son necesarios en el ámbito de la cirugía para permitir la realización de trabajo en áreas difíciles de alcanzar, tal como puede ocurrir durante la cirugía abdominal. Algunos mecanismos se han producido en el arte relacionado, incluyendo cables de empuje y arrastre (push-pull) en tubos de guía, mecanismos de cable de polea, y mecanismos hidráulicos, sin embargo, ninguno de estos mecanismos del arte relacionado combina con eficacia movimientos tales como movimientos axiales y rotativos de tal forma que permita la ejecución eficaz y precisa de su uso. Por ejemplo, los cables de empuje y arrastre tienen . altas fuerzas de resistencia y de flexión, los mecanismos de cable polea son complejos y débiles, y los mecanismos hidráulicos suelen ser voluminosos y limitados por el recorrido de la manguera.

En otro ejemplo, también existe una necesidad de mecanismos y características para mecanismos de accionamiento hidráulico que, entre otras cosas, permitan el movimiento y la transmisión de la fuerza mecánica alrededor de las curvas para pasar sin la necesidad de entregar el líquido hidráulico alrededor de dichas curvas, sobre todo cuando varias líneas hidráulicas pueden ser necesarias (por ejemplo, para producir la rotación y captar operativamente corriente abajo de una curva en un brazo hidráulico u otra extensión).

Por lo tanto, se desean mejoras en los elementos flexibles tipo muñeca : mecánica.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los aspectos descritos se refieren a los elementos flexibles tipo de muñeca capaz de transmitir fuerza axial y/o de rotación alrededor de las esquinas y curvas. Con fines ilustrativos, estos aspectos se discuten en el presente con respecto a una aplicación quirúrgica, sin embargo, debe entenderse que estos aspectos también pueden aplicarse a muchas otras aplicaciones, tales como la robótica, fabricación, operaciones de control remoto, etc., y cualquier aplicación donde se desea la transmisión de fuerza axial y/o de rotación alrededor de las esquinas y curvas.

Los aspectos de la presente invención incluyen características relacionadas con un elemento flexible tipo muñeca mecánica para actividades relacionadas con la cirugía y métodos de fabricación y uso de los mismos, tales como las variaciones que tienen un alojamiento de centro angularmente movible y un extremo efector rotativo y operable manejado a través de un tren de mando que tiene uno o más acoplamientos flexibles, tales como las uniones tipo universal. La fuerza transmitida a través del conjunto de tales elementos incluye, por ejemplo, fuerza lineal y fuerza de rotación.

En una variación, los aspectos de la presente invención incluyen un elemento de empuje, arrastre y giro (PPR por sus siglas en ingles), que permite la transmisión de las fuerzas axiales y momentos angulares en las esquinas o curvas. El elemento PPR pueden incluir una o más uniones universales (por ejemplo, las uniones de Hooke) o mecanismos de funcionamiento similares dispuestos en serie (en una configuración en cadena) y conectados a una entrada y a una salida. El elemento PPR pueda estar contenido en un alojamiento.

En algunas variaciones, se proporciona un elemento de guía para evitar que partes del elemento PPR colapsen bajo la compresión y para mantener la forma apropiada en virtud de la extensión, entre otras cosas. El movimiento ejemplar que puede ser transmitido al extremo efector y/o herramientas a través del elemento PPR puede incluir el movimiento de rotación y de empuje-arrastre o de movimiento alternativo que pueda utilizarse, por ejemplo, para hacer que dos o más extensiones del extremo efector se muevan en relación la una a la otra (por ejemplo, para abrir y cerrar, para permitir agarrar o cortar, y liberar).

En una variación, el elemento de guía responde al ángulo de la curva y se ajusta de forma adecuada o ajusta automáticamente su posición en función de la operación del dispositivo dentro de un mecanismo que limita el movimiento, como una pista de guía en la que una extensión del elemento guía se desliza. La flexión del dispositivo para doblarse varios ángulos se puede lograr mediante el uso de uno o más puntos de pivote y mecanismos de control, tales como vínculos tipo tendones. El elemento PPR puede ser conectado a una fuente o fuentes de entrada axial y torsional (también se refiere indistintamente en este documento como un "mecanismo de entrada"), como una flecha giratoria, extensible y retráctil, alojada en una porción del cuerpo. La entrada axial y torsional a cada uno de los elementos PPR se transmiten de los elementos PPR a cualquier salida, como para permitir la rotación y el funcionamiento de un extremo efector. El extremo efector puede girar, por ejemplo, en relación con el elemento de PPR a través de una manga.

Algunas variaciones de la actual invención usan uno o más componentes esencialmente libres de fricción o de baja fricción en el elemento PPR y el sistema de guía, tales como los rodamientos de los elementos rodantes, que se traducen en eficiencia mecánica relativamente alta (por ejemplo, en comparación con los cables de empuje -arrastre o sistemas de cable-poleas). Otras partes del sistema relacionadas con el movimiento, tales como los pernos de la pista guía y los pivotes en algunas variantes, opcionalmente se pueden reemplazar con o incluir además de rodamientos de elementos rodantes de baja fricción para una acción incluso más suave. La pista guía adecuada, el alojamiento de la guía, y el centro o los componentes giratorios de la punta pueden abarcar materiales no conductores para manejar la distribución de energía eléctrica a los extremos efectores. Todos los componentes pueden ser chapados con un adecuado recubrimiento anti-fricción y/o aislante eléctrico y/o utilizarse con sustancias grasas compatibles o características.

A la inversa o además, algunas partes del sistema pueden ser conductores de electricidad, tales como para su uso en aplicaciones de la electrocirugía. Por ejemplo, el alojamiento externo del dispositivo puede ser no conductor, con el fin de aislar porciones conductoras interiores. El movimiento que transmiten las porciones internas que pueden ser conductores a fin de permitir que la corriente electro-quirúrgica se entregue al extremo efector y/o herramientas que se utilizan con ellos, mientras que el alojamiento externo aisla el dispositivo. Además, para asegurarse que los componentes sean conductores, pueden ser utilizados lubricantes conductores para garantizar o mejorar la comunicación eléctrica. En algunas variaciones, la energía eléctrica comunicada puede ser de alta frecuencia para mejorar la comunicación de la energía a través de superficies contiguas y lubricantes.

En un aspecto, un elemento flexible tipo muñeca mecánica comprende un alojamiento del cuerpo que se extiende a lo largo de un primer eje longitudinal, un centro y una pluralidad de acoplamientos. El centro, al menos parcialmente se extiende a lo largo de un segundo eje longitudinal y esta moviblemente conectado al alojamiento del cuerpo. El centro cuenta con un primer extremo móvil a una primera posición que define un primer ángulo entre el segundo eje longitudinal y el primer eje longitudinal del alojamiento del cuerpo, en donde el primer ángulo es variable. La pluralidad de acoplamientos abarca una pluralidad de elementos moviblemente ¡nterconectados por una pluralidad de uniones, en donde la pluralidad de acoplamientos son moviblemente posicionables en relación al alojamiento del cuerpo y el centro. Además, la pluralidad de acoplamientos tienen un extremo de entrada adyacente al alojamiento del cuerpo y un extremo de salida al lado opuesto del primer extremo del centro, en donde el extremo de entrada se configura para recibir una fuerza de entrada que comprende al menos una fuerza axial o fuerza de torsión. Además, la pluralidad de acoplamientos está configurada para transmitir al menos una parte de la fuerza de entrada del extremo de entrada hasta el extremo de salida cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo el primer ángulo.

En otro aspecto del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, el alojamiento del cuerpo comprende una extensión adyacente al centro, en donde la extensión comprende una pared interna que define una superficie, en donde la pluralidad de acoplamientos están en contacto móvil con la superficie, en donde la superficie define límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos con respecto al alojamiento del cuerpo y el centro. Opcionalmente, en este aspecto, la extensión se puede extender a lo largo de un tercer eje longitudinal, y en donde la superficie define una ranura que tiene una primera longitud substancialmente paralela al tercer eje longitudinal y un segundo tramo sustancialmente perpendicular al tercer eje longitudinal, en donde el primer tramo es mayor el segundo tramo.

En otro aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente puede comprender además un elemento de guía movible conectado con el alojamiento del cuerpo y el centro, en donde el elemento de guía es más movible en relación con la pluralidad de acoplamientos y comprende además una superficie, donde la superficie define límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos. Opcionalmente, en este aspecto, el elemento de guía se puede mover a un segundo ángulo relativo al alojamiento del cuerpo cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo el primer ángulo relativo al alojamiento del cuerpo, en donde el segundo ángulo es menor que el primer ángulo. pcionalmente, el elemento de guía puede comprender los extremos opuestos, en donde el primer extremo de la guía esta rotativamente conectado a un primer alojamiento del cuerpo o el centro adyacente al primero de los extremos opuestos, y en donde el elemento de guía esta conectado deslizablemente a un segundo alojamiento del cuerpo o el centro adyacente al segundo de los extremos opuestos.

En otro aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente puede comprender además un alojamiento de la guía moviblemente conectada con el alojamiento del cuerpo y el centro, donde el alojamiento de la guía esta además moviblemente conectado al menos a una pluralidad de acoplamientos y comprende una superficie de apoyo que soporta por lo menos una pluralidad de acoplamientos durante el movimiento del primer extremo del centro a la primera posición que define el primer ángulo. Opcionalmente, en este aspecto, la superficie de apoyo puede limitar la cantidad de pivote entre la pluralidad de acoplamientos. En otra opción de este aspecto, la superficie de apoyo puede evitar que porciones de la pluralidad de acoplamientos se colapsen bajo la compresión y mantiene la alineación de la pluralidad de acoplamientos con la extensión. En otra opción, el alojamiento del cuerpo puede abarcar una extensión adyacente al centro, en donde la extensión comprende una pared interna que define un primer espacio, en donde el alojamiento de la guía comprende además un elemento de soporte, y que comprende además un elemento guía que tiene un primer extremo de la guía, un segundo extremo de la guía y una segunda ranura, en donde el primer extremo de la guía esta moviblemente conectado al alojamiento del cuerpo dentro de la primera ranura, en donde el segundo extremo de la guía esta moviblemente conectado con el centro, y en donde el elemento de soporte del alojamiento de la guía esta moviblemente conectado dentro de la segunda ranura del elemento de guía de tal manera que la segunda ranura define un límite para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos. Además, en otra opción, la primera ranura puede definir un límite angular del primer ángulo, y en donde la segunda ranura define un límite de movimiento axial de la pluralidad de acoplamientos en respuesta a la fuerza de entrada que comprende la fuerza axial. En otra opción, el alojamiento de la guía está conectado a por lo menos una pluralidad de acoplamientos en una pluralidad de uniones. En otra opción, el elemento flexible tipo muñeca mecánica puede comprender además un elemento de soporte situado entre la superficie de apoyo y por lo menos una pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de rodamiento permite al menos una pluralidad de acoplamientos para rotar en relación al alojamiento de la guía.

En otro aspecto del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, cada una de las pluralidades de uniones comprende una unión universal o una unión de Hooke.

En otro aspecto del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, cada una de las pluralidades de uniones comprende un primer par de rodamientos de bola, separados a lo largo de un primer eje, soportando una primera pluralidad de elementos y un segundo par de rodamientos de bola, separados por un segundo eje, soportando un segundo de la pluralidad de elementos, en donde el primer eje es prácticamente perpendicular al segundo eje.

En otro aspecto del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, cada una de las pluralidades de uniones comprende una unión de velocidad constante.

En un aspecto más del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, cada uno de las pluralidades de elementos que comprende un primer extremo rígido que tiene una primer superficie de enganche y un segundo extremo rígido que tiene una segunda superficie de enganche, en donde cada una de la pluralidad de uniones se define por una interacción móvil entre la primer superficie de enganche de un respectivo primer elemento y la segunda superficie de enganche de un respectivo segundo elemento, en donde una de la primera superficie de enganche y la segunda superficie de enganche comprenden una superficie curva. Opcionalmente, en este aspecto, cada una de las pluralidades de elementos comprende además una porción de la flecha que conecta el primer extremo rígido y el segundo extremo rígido, comprende además un alojamiento de la guía que tiene un elemento de soporte de la extensión y una conexión con la flecha que permite la rotación relativa y evita movimiento axial relativo, y que comprende además un elemento de guía moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo y el centro, en donde el elemento de guía comprende una superficie moviblemente conectada con el elemento de soporte del alojamiento de la guía, en donde la superficie define límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos .

En un aspecto más del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, la pluralidad de uniones comprenderá un mínimo de tres uniones.

En otro aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente puede comprender además un sistema de impulso que tiene un mecanismo de entrada acoplado con el extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada. Opcionalmente, en este aspecto, el sistema de impulso genera además otra fuerza para mover el primer extremo del centro a la primera posición definiendo el primer ángulo. En otra opción de este aspecto, el sistema de impulso comprende además al menos uno de un sistema eléctrico, un sistema hidráulico, un sistema magnético, o un sistema mecánico.

En otro aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente puede comprender además un sistema de impulso que tiene un mecanismo de entrada acoplado con el extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso cuenta con un sistema hidráulico de accionamiento manual.

En otro aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente puede comprender además un extremo efector, junto con el extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector se mueve en respuesta a recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada transmitida por la pluralidad de acoplamientos. Opcionalmente, el extremo efector consta de una herramienta quirúrgica.

En otro aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente puede comprender además un sistema de impulso hidráulico de accionamiento manual que tiene un mecanismo de entrada acoplado al extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada, y un extremo efector, acoplado al extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector consta de una herramienta quirúrgica y se mueve en respuesta a recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos.

En otro aspecto del elemento flexible tipo muñeca mecánica descrito anteriormente, al menos uno del alojamiento del cuerpo y del centro comprenden un material no conductor de electricidad, y que comprende además un extremo efector conectado con el centro y comunicado con una porción conductora de electricidad dentro del alojamiento del cuerpo y del centro, en donde el extremo efector se configura para recibir una corriente eléctrica entregada a través de la porción conductora de electricidad.

En otro aspecto, un elemento flexible tipo muñeca mecánica comprende un alojamiento del cuerpo que se extiende a lo largo de un primer eje longitudinal, un centro, una pluralidad de acoplamientos, un elemento de guía, y un alojamiento de la guía. El centro, al menos parcialmente se extiende a lo largo de un segundo eje longitudinal y esta moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo, en donde el centro comprende un primer extremo móvil a una primera posición definiendo un primer ángulo entre el segundo eje longitudinal y el primer eje longitudinal del alojamiento del cuerpo, en donde el primer ángulo es mayor que cero grados. La una pluralidad de acoplamientos comprende una pluralidad de elementos movibles interconectados por una pluralidad de las uniones, en donde la pluralidad de acoplamientos son moviblemente posicionables en relación al alojamiento del cuerpo y el centro. Además, la pluralidad de acoplamientos tienen un extremo de entrada adyacente al alojamiento del cuerpo y un extremo de salida al lado opuesto al primer extremo del centro, en donde el extremo de entrada se configura para recibir una fuerza de entrada que comprende al menos una de una fuerza axial o una fuerza de torsión. Además, la pluralidad de acoplamientos está configurada para transmitir al menos una parte de la fuerza de entrada del extremo de entrada hasta el extremo de salida cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo. Además, el elemento de guía esta moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo, el centro y la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía comprende además una superficie que define los límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos. El elemento guía se puede mover a un segundo ángulo relativo al alojamiento del cuerpo cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo relativo al alojamiento del cuerpo, en donde el segundo ángulo es menor que el primer ángulo. Además, el alojamiento de la guía está conectado al alojamiento del cuerpo y el centro a través de una conexión móvil con el elemento de guía, en donde el alojamiento de la guía esta además moviblemente conectado al menos a una de la pluralidad de acoplamientos y abarca una superficie de apoyo que soporta por lo menos una de la pluralidad de acoplamientos durante el movimiento del primer extremo del centro a la primera posición que define el primer ángulo. Opcionalmente, en este aspecto, el elemento flexible tipo muñeca mecánica puede comprender además un sistema de impulso hidráulico de accionamiento manual que tiene un mecanismo de entrada acoplado con el extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada y un extremo efector acoplado al extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector consta de una herramienta quirúrgica y se mueve en respuesta al recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos.

En otro aspecto, un elemento flexible tipo muñeca mecánica comprende un alojamiento del cuerpo que se extiende a lo largo de un primer eje longitudinal, un centro, una pluralidad de acoplamientos, un elemento de guía, un alojamiento de la guía, un sistema de impulso, y un extremo efector. El centro, al menos parcialmente se extiende a lo largo de un segundo eje longitudinal y esta moviblemente conectado al alojamiento del cuerpo, en donde el centro cuenta con un primer extremo móvil a una primera posición que define un primer ángulo entre el segundo eje longitudinal y el primer eje longitudinal del alojamiento del cuerpo, en donde el primer ángulo es mayor que cero grados. La pluralidad de acoplamientos de comprende una pluralidad de elementos interconectados de forma movible por una pluralidad de uniones, en donde la pluralidad de acoplamientos son moviblemente posicionables en relación al alojamiento del cuerpo y el centro. Además, la pluralidad de acoplamientos tienen un extremo de entrada adyacente al alojamiento del cuerpo y el extremo de salida opuesto acoplado al primer extremo del centro, en donde el extremo de entrada se configura para recibir una fuerza de entrada de los cuales al menos una de una fuerza axial o una fuerza de torsión, y en donde la pluralidad de acoplamientos están configurados para transmitir al menos una parte de la fuerza de entrada del extremo de entrada hasta el extremo de salida cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo el primer ángulo. El elemento de guía esta moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo, el centro y la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía comprende además una superficie que define los límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía se puede mover a un segundo ángulo en relación con el alojamiento del cuerpo cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo concerniente al alojamiento del cuerpo, en donde el segundo ángulo es menor que el primer ángulo. El alojamiento de la guía está conectado al alojamiento del cuerpo y al centro a través de una conexión móvil con el elemento de guía, y el alojamiento de la guía esta además moviblemente conectado al menos a una de la pluralidad de acoplamientos y abarca una superficie de apoyo que soporta por lo menos una de la pluralidad de acoplamientos durante el movimiento del primer extremo del centro a la primera posición que define el primer ángulo. El sistema de impulso tiene un mecanismo de entrada acoplado con el extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada. Y, el extremo efector se acopla con el extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector se mueve en respuesta a recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos. Opcionalmente, en este aspecto, el sistema de impulso cuenta con un sistema hidráulico de accionamiento manual, y en donde el extremo efector consta de una herramienta quirúrgica.

Las ventajas adicionales y las nuevas características en relación con la presente invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, y en parte se harán más evidentes a los expertos en la materia tras examinar los siguientes o tras aprender por la práctica los aspectos de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención será completamente entendida por la descripción detallada que se presenta a continuación y por los dibujos que la acompañan, que se dan a modo de ilustración y de ejemplo solamente y por lo tanto no son una limitativa en lo que respecta a los aspectos de la presente invención, en donde: La Fig. 1 muestra una vista de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, La Fig. 2 muestra el elemento flexible tipo muñeca mecánica de la Fig. 1 , con la porción del extremo efector girada y en una posición abierta, relativa a la posición de la Fig.1 ; La Fig. 3 muestra una vista parcial seccionada de diversos elementos de un ejemplar del centro y la manga del extremo efector que permite la rotación relativa entre ellos, de acuerdo con aspectos de la presente invención; La Fig. 4 muestra el elemento flexible tipo muñeca mecánica de la Fig. 1 orientada tal que la parte del centro esta angulada con respecto a la porción del cuerpo; La Fig. 5 presenta una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento •flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, en una posición similar a la mostrada en la Fig. 1 ; La Fig. 6 muestra una vista parcial seccionada de diversos elementos de ejemplares de los acoplamientos flexibles y un alojamiento de la guía, de acuerdo con aspectos de la presente invención; La Fig. 7 presenta una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, en una posición similar a la mostrada en la Fig. 4; La Fig. 8 contiene una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, con el centro en posición angular con relación a la porción del cuerpo en una orientación similar a la mostrada en la Fig. 4, con el extremo efector en una posición abierta y de primer giro en relación a la de la Fig. 7; La Fig. 9 muestra una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, con el centro en posición angular con relación a la porción del cuerpo en una posición similar a la mostrada en la Fig. 4, con el extremo efector en una posición cerrada en relación con la de la Fig. 8; La Fig. 10 muestra una vista lateral parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, en una posición similar a la mostrada en la Fig. 4; La Fig. 1 1 presenta una vista vertical de corte transversal de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, en una posición similar a la mostrada en la Fig. 10; La Fig. 12 presenta una vista parcial horizontal de corte transversal de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, en una posición similar a la mostrada en la Fig. 10; La Fig. 13 presenta una vista en explosión y desmontada de los diversos componentes de una porción de un ejemplar del tren de impulso, de acuerdo con otra variante de la presente invención; La Fig. 14 muestra otra variante de un ejemplar de la ampliación del alojamiento, de acuerdo con aspectos de la presente invención; La Fig. 15 muestra otra variante de un ejemplar del elemento de unión flexible y el alojamiento de la guía, de acuerdo con aspectos de la presente invención; La Fig. 16 muestra otra variante de un ejemplar del centro y la guía, de conformidad con los aspectos de la presente invención; La Fig. 17 muestra una vista de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica usando un ejemplar de la unión de velocidad constante, de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Fig. 18 presenta una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica, de acuerdo con aspectos de la presente invención, en una posición similar a la mostrada en la Fig. 17.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Los aspectos de la presente invención se describirán ahora con más detalle en lo sucesivo con referencia a los dibujos adjuntos, en donde las variaciones y los aspectos de la presente invención se muestran. Los aspectos de la presente invención pueden, sin embargo, ser realizados de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitados a las variaciones establecidas en este documento, sino que estas variaciones se proporcionan para que esta divulgación sea minuciosa y completa en las implementaciones ilustrativas, y transmitirá completamente el alcance de la misma a los expertos en la materia.

Salvo que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos utilizados en el presente tienen el mismo significado que comúnmente es entendido por un técnico en la materia a la que pertenecen los aspectos de la presente invención. Los métodos y los ejemplos proporcionados en este documento son ilustrativos y no pretenden ser limitantes.

A modo de introducción, los aspectos de la presente invención incluyen un elemento flexible tipo muñeca mecánica para su uso en actividades relacionadas con la cirugía y los métodos de funcionamiento del mismo, incluyendo las variaciones que tienen un alojamiento del centro angularmente móvil, y un extremo efector rotativo y operable conducido a través de elementos adicionales en un tren de impulso, que puede incluir una o más uniones tipo universal o de otros mecanismos flexibles de transmisión de movimiento similares.

La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100, de acuerdo con aspectos de la presente invención. Como se muestra en la Fig.1 , el elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 tiene un alojamiento de cuerpo 1 10 que se acopla a o de otro modo se engancha operativamente a un centro 120. Entre otras cosas, el centro puede moverse angularmente con relación al alojamiento 110 (comparar, por ejemplo, la posición que se muestra en la Figura 3.) acerca de, por ejemplo, uno o más puntos de pivote 150. Opcionalmente, un extremo efector u otra herramienta o componente 140 (también referido indistintamente y/o colectivamente como "extremo efector") está enganchada con el centro 120, como a través de una manga 130 que permite la rotación relativa con respecto al centro 120. En otra opción, un sistema de impulso 191 puede funcionar junto al elemento tipo muñeca mecánica 100, en donde el sistema 191 genera fuerzas para mover el centro 120 con relación al alojamiento del cuerpo 110 y/o para desplazar el extremo efector 140, por ejemplo, para realizar trabajo útil.

En la vista de la Fig. 1 , el alojamiento del cuerpo 1 0, el centro 120 y el extremo efector 140 se muestran colocados en una alineación aproximadamente lineal a lo largo de las longitudes axiales en dirección Xi de cada uno de estos elementos. También se muestra en la Fig. 1 un mecanismo de viajes limitador de movimiento, tales como una ranura 12 en la extensión 1 11 que se extiende desde el adjunto al alojamiento del cuerpo 1 10, que limita los viajes de un perno de pista guía deslizante 165, cuyo funcionamiento se describe más adelante.

La Fig. 2 muestra el elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 de la Fig. 1 , con la porción del extremo efector 140 rotado y en una posición "abierta" (en relación con las dos extensiones 141a, 141 b), relativa a la posición que se muestra en la Fig. 1. Como se indica en la Fig. 2, la manga 130, como se muestra, es rotativa en relación con el centro 120, tal como la posición indicada. Por ejemplo, la manga 130 puede incluir una o más extensiones, un labio, u otra característica o características similares que se extienden desde su superficie exterior por un enganche con una abertura de recepción o cualquier otro elemento correspondiente en el centro 120. Otros métodos y/o características similares pueden ser utilizados para permitir dicho movimiento de rotación relativo. Además, como se muestra en la Fig. 2, la porción del extremo efector 140 puede ser manipulada, por ejemplo, al mover los brazos o extensiones 141 a, 141 b relativas una a la otra (por ejemplo, la apertura en direcciones Di, D2). Más detalles de la operación y el control de la manga 30 y la porción del extremo efector 140 se describirá más adelante.

La Fig. 3 muestra una vista de corte parcial representativa de una porción de un ejemplar de la manga 130 y el centro 120 enganchados de acuerdo con un ejemplo de variación de características para permitir la rotación relativa entre ellos. Como se muestra en la Fig. 3, la manga 130 tiene un labio extendido 131 sobre su superficie circunferencial exterior que es enganchada dentro de un surco de 121 en la superficie interior del centro 120, lo que permite la rotación de deslizamiento de la manga 130 en relación con el centro 120.

La Fig. 4 muestra un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 de acuerdo con los aspectos de la presente invención similar al dispositivo que se muestra en la Fig. 1 , que se orienta a una posición tal que la porción del centro 120 se mueve angularmente a un ángulo A3 relativo al alojamiento del cuerpo 1 10. Dicha operación angular se puede producir a través de una barra de control u otro elemento tipo tendón, por ejemplo, no visible en Fig. 4. Por ejemplo, la barra de control u otro elemento tipo tendón puede ser un mecanismo para transmitir la fuerza, como un enlace conectado entre la porción del centro 120 y un actuador de curva (no mostrado). La operación y control del elemento 100 se describe más adelante.

La Fig. 5 presenta una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 en una posición similar a la que se muestra en la Fig. 1. Como se muestra en la Fig. 5, lo que se extiende desde el interior del alojamiento del cuerpo 1 10 es un mecanismo de entrada 180 (por ejemplo, la flecha). Acopladas a o de otro modo operables a través del mecanismo de entrada 180 están uno o más acoplamientos flexibles 400, tales como las uniones universales y/o las uniones de Hooke. Cabe señalar que el aumento del número de acoplamientos 400 puede aumentar el rendimiento mecánico de la transmisión de fuerzas axiales a través de los acoplamientos 400 cuando la porción del centro 120 y/o el extremo efector 140 tienen un ángulo con respecto al alojamiento del cuerpo 110, ya que cada acoplamiento 400 adicional reduce el ángulo relativo de la unión entre acoplamientos adyacentes, mejorando así la transmisión de la fuerza axial. Opcionalmente, en algunos aspectos, uno o más alojamientos de guía 410 pueden ser moviblemente conectados a uno o más acoplamientos flexibles 400 para asegurar y/o limitar los viajes de uno o más de acoplamientos flexibles. En la variación se muestra, que por lo menos un alojamiento de la guía 410 ha o está conectado a un mecanismo que limita el recorrido del movimiento, tales como un perno 41 1 deslizable dentro de una guía de 160. En el ejemplo de variación mostrada en la Fig. 5, tres acoplamientos flexibles 400 están acoplados en serie con el mecanismo de entrada 180, y la guía 160 es asegurada en un extremo a través de un primer perno 165 deslizable dentro de la ranura 1 12 y en un segundo extremo a través de un segundo perno 122 asegurado al centro 120.

En una operación ejemplar, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 5, el mecanismo de entrada 180 comprende una flecha de entrada acoplada a la unión(es) elástica 400, que en este aspecto incluye tres uniones universales acopladas en serie, el acoplamiento(s) flexible 400 se acopla además con el extremo efector 140 a través de una flecha del extremo efector (uno o más de los mecanismo de entrada 180, los acoplamientos flexibles 400, y/o partes del extremo efector 140 indistintamente también se hace referencia en este documento como un "tren de impulso"). La guía 160 esta asegurada y/o limitada en el movimiento en sus dos extremos por un primer perno 165 que viaja dentro de la ranura 1 12 de la extensión 1 1 1 y por un segundo perno 122 conectado al centro 120. El alojamiento de la guía 410 se acopla a la central de las tres uniones universales en serie. El alojamiento de la guía 410 incluye un perno de extensión 41 1 que está limitado en su recorrido por la ranura 161 de la guía 160. Cabe señalar que, en la posición mostrada en la Fig. 5, el primer perno 165 se encuentra cerca de un primer extremo de la ranura 112.

La flecha de entrada del mecanismo de entrada de 180 puede ser movido (por ejemplo, deslizando) con el acoplamiento(s) flexible 400 (por ejemplo, en la dirección S i como se muestra en la Fig. 5). Como se señaló anteriormente, el sistema de impulso 191 se puede acoplar con el mecanismo de entrada 180 haciendo que el mecanismo de entrada 180 se mueva. El sistema de impulso 191 provee, al menos una de la fuerza axial o la fuerza de torsión a los acoplamientos 440. Por ejemplo, el sistema de impulso 191 puede incluir una o cualquier combinación de un sistema hidráulico, un sistema magnético, un sistema mecánico, o un sistema eléctrico (por ejemplo, los motores servo), entre otros sistemas. Además, en un aspecto, que no debe interpretarse como una limitación, el sistema de impulso 191 cuenta con un sistema hidráulico de accionamiento manual, tal como un sistema operado por movimientos manuales de una persona, como un cirujano, que mueve el fluido hidráulico a través de tubos para generar la fuerza o movimiento en el mecanismo de entrada 180. La fuerza o el movimiento del mecanismo de entrada 180, a su vez producen el movimiento (por ejemplo, en la dirección S41 en la orientación del dispositivo 100 que se muestra en la Fig. 5) de acoplamientos flexibles, que pueden viajar junto con el alojamiento de la guía 410 dentro de los límites de la ranura 161. Entre otras cosas, el alojamiento de la guía 410 asegura que las tres uniones universales no pivoteen de manera significativa respecto a los otros en una dirección diferente a la dirección del viaje (es decir, generalmente en dirección S4i como se muestra en la Fig. 5). El movimiento en la dirección S4i de las uniones universales a su vez puede afectar al extremo efector 140, por ejemplo, causando que las extensiones 141a, 141 b se abran y cierren.

La flecha de entrada, como se muestra en la Flg. 5 también se puede girar, por ejemplo, en la dirección R4 , que a su vez hace girar las uniones universales en las direcciones correspondientes R42 y gira el extremo efector en las direcciones correspondientes R43.

La Fig. 6 muestra una vista parcial seccionada de diversos elementos de ejemplares acoplamientos flexibles y un alojamiento de la guía, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En la Fig. 6, los elementos de acoplamientos flexibles mostrados incluyen porciones de conexión rígida 401 , 402, acoplados con una unión 403, formando, por ejemplo, una unión tipo universal. El movimiento Angular o de otro tipo de la porción 401 en relación con la unión 403 puede ocurrir, por ejemplo, a través de los rodamientos 404a, 404b (por ejemplo, los rodamientos de bola), y de forma similar entre la unión 403 y porción 402. Además, en la variación ejemplar mostrada en la Fig. 6, la porción 401 incluye las extensiones 401a, 401 b recibidas dentro de la hendidura 410a extendiéndose sobre la superficie interior del alojamiento de la guía general de forma cilindrica 410. El montaje de las porciones 401 , 402, y 403 y los componentes relacionados pueden de este modo girar en dirección R45, con extensiones de 401 a, 401 b viajar dentro de la ranura 410a.

En algunas variaciones, cada uno de estos elementos 401 , 402, 403, 404a, 404b pueden comprender un material conductor para mejorar la comunicación eléctrica a través de ellos. Además, los rodamientos 404a, 404b pueden ser lubricados con un lubricante conductor de la electricidad.

La Fig. 7 presenta una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100, de acuerdo con aspectos de la presente invención, orientada en una posición similar a la mostrada en la Fig. 4. Como se muestra en la Fig.7, la guía 160 se mueve angularmente a un ángulo A51 de su eje longitudinal X52 con respecto al eje X51 del mecanismo de entrada 180, y el extremo efector 420 se mueve angularmente a un ángulo A52 de su eje longitudinal X53 en relación con el eje X52 de la guía 160. Tal movimiento angular de la guía 160 y del extremo efector 420 con respecto al mecanismo de entrada 180 puede ser producido a través de la operación de una barra de control u otro mecanismo tipo tendón, por ejemplo (no se muestra en la Fig. 7). Por ejemplo, la barra de control u otro elemento tipo tendón pueden ser un mecanismo para transmitir fuerza, como un enlace conectado entre la porción del centro 120 y el alojamiento del cuerpo 110, como se muestra abajo en la Fig. 17. Cabe señalar que el perno 41 1 se extiende en la posición mostrada en la Fig. 7, se encuentra a una distancia D51 de un primer extremo de la ranura 161 y el perno 165 se encuentra a distancia D52 desde el primer extremo de la ranura 1 12. El movimiento del perno 165 en relación con el primer extremo de la ranura 1 12 resulta en el movimiento angular del centro 120 y del extremo efector 140 en relación con el alojamiento del cuerpo 1 10.

La Fig. 8 contiene una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100, de acuerdo con aspectos de la presente invención, que tiene una posición de movimiento angular del centro 120 en relación con el mecanismo de entrada 180, en una orientación similar a la de la Fig. 4, con el extremo efector 140 en una posición abierta y de primer giro en relación a la mostrada en la Fig. 7. Además, el mecanismo de entrada 180, en la posición mostrada en la Fig. 8 se ha deslizado con los acoplamientos flexibles 400 en la dirección Se-i , con el fin de ampliar el acoplamiento(s) flexible 400 a una posición tal que el perno de extensión 41 1 se ha movido a un lugar cercano al primer extremo de la ranura 161. El alojamiento de la guía 410, junto con el acoplamiento(s) flexible 400, se deslizó en consecuencia en la dirección S62, relativa a la posición que se muestra en la Fig. 7.

Como resultado del movimiento del acoplamiento(s) flexible 400 en la dirección SQ2 como se indica, las extensiones 141a, 141 b en respuesta se han movido de una primera posición, más cerrada, como se muestra en la Fig. 7 a una segunda posición, más abierta, como se muestra en la Fig. 8. Tenga en cuenta que el perno de pista de guía 165 es libremente deslizable en la ranura 1 12 de extensión 1 1 1 , de modo que el tren de impulso general puede deslizarse y llegar al menos a una posición vinculante o de otra manera adecuada a través del perno 165 dentro de la ranura 1 12.

También, como se muestra en la Fig. 8, el movimiento de rotación puede ser comunicado a través del mecanismo de entrada 180 en la dirección R6i , que se comunica al extremo efector 140 en dirección R63 a través del acoplamiento flexible(s) 400 en dirección R62- La Fig. 9 muestra una vista parcial seccionada del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 que tiene una posición de movimiento angular del centro 120 en relación con la porción del cuerpo 1 10 como se muestra en la Fig. 4, con el extremo efector 140 en una posición cerrada en relación con la que se muestra en la Fig. 8. Contrario al movimiento indicado en y descrito con respecto a la Fig. 8 la Fig. 9 muestra que el movimiento del mecanismo de entrada de 180 en la dirección S7i movió el acoplamiento(s) flexible 400 en la dirección S72, como se indica. Por lo tanto, las extensiones 141 a, 141 b han pasado de la segunda posición, más abierta (Figura 8) a la primera posición, más cerrada (Fig. 9). Tenga en cuenta que el perno de pista de guía 165 es de nuevo libremente deslizable en la ranura 1 12 de la extensión 1 1 1 , para que el tren de impulso general pueda deslizarse y llegar a una posición vinculante o de otra manera adecuada.

También de manera similar a como se muestra y describe con respecto a la Fig. 8, el efecto del movimiento de rotación R7i comunicado a través del mecanismo de entrada 80 al extremo efector 140 en la dirección de rotación R72 se muestra en la Fig. 9.

La Fig. 10 muestra una vista lateral parcialmente seccionada de la sección del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 en una posición similar a la que se muestra en la Fig. 4. El punto de vista de la Fig. 10 es similar a la de ía Fig. 8, pero muestra más claramente la superficie exterior del centro 120 y de la manga 130. Además, una parte de la porción de conexión rígida 401 es visible en esta vista.

Las Fig. 11 y 12 presentan una vista representativa vertical y transversal axial del elemento flexible tipo muñeca mecánica 100 en una posición similar a la que se muestra en la Fig. 10. En la vista de las Fig. 1 1 y 12 están visibles las porciones de conexión rígidas 401 , 402 y los rodamientos 404a, 404b separados a lo largo de un primer eje y los rodamientos 404a' y 404b' (no mostrados) separados a lo largo de un segundo eje, asi como otras porciones de los elementos de acoplamiento flexibles, de acuerdo con aspectos de la presente invención. En este caso, el segundo eje de los rodamientos 404c y 404d es sustancialmente perpendicular al primer eje de los rodamientos 404a y 404b en cada respectiva unión 403 (no se muestra). Más específicamente, además, refiriéndose a la Fig. 5, en este aspecto, las porciones de conexión rígidas 401 y 402 incluyen una porción de la flecha y una porción de extensión, tal como una estructura tipo brazo C o tipo tenedor. Como tal, cada brazo de la estructura de brazo C es moviblemente conectada a un par de rodamientos espaciados en un eje determinado, de tal manera que dichos brazos C adyacentes se encuentran en planos sustancialmente perpendiculares, lo que permite fijar cada unión 403 adyacentes a estructuras rígidas para rotar juntos, pero permitiendo cambios angulares relativos. Además, una o las uniones 170 de la pluralidad de acoplamientos en este aspecto incluyen una unión universal que tiene un bloque central de apoyo horizontal y vertical de pares de rodamientos de bola que están moviblemente conectados a elementos conectores tipo tenedor del acoplamiento elástico. Tal como las uniones 170 permiten el movimiento angular variable entre los elementos de acoplamiento, y las uniones 170 también transfieren las fuerzas axiales y torsionales. Otros diseños de uniones U podría ser utilizadas.

La Fig. 13 presenta una vista en explosión y desmontado de los distintos componentes de una porción de un ejemplar del tren de impulso, de acuerdo con otra variante de la presente invención. El elemento A de la Fig. 13 es un ejemplar de la ampliación de alojamiento, que además se detalla en la Fig. 14. El elemento B de la Fig.13 es un ejemplar del elemento de acoplamiento flexible y el alojamiento de la guía, que además se detalla en la Fig. 15. El elemento C de la Fig. 13 muestra un ejemplar del centro y la guía, y otras partes correspondientes, tal como se detalla en la Fig. 16.

Refiriéndose ahora a la Fig. 14, ilustra un ejemplar de la extensión del alojamiento de acuerdo con un aspecto de la invención. La extensión del alojamiento incluye un alojamiento principal en forma de "U" que rodea una flecha, por ejemplo, una barra de control, que se extiende por el centro del alojamiento principal. La flecha está acoplada al alojamiento principal a través de un cojinete de brida. El alojamiento principal también incluye un par de mecanismos que limitan los movimientos de viajes, tales como una ranura, lo que limita los viajes de un par de pernos de rodillo deslizables. Los pernos de rodillo deslizables se acoplan a la ranura a través de una rueda de cojinete modificada. Los pernos de rodillo deslizables se insertan en la rueda de cojinete modificada. Los pernos de rodillo deslizables se mantienen dentro de la rueda de cojinete modificada a través separadores de calza de rodamientos y un clip C. Los pernos de rodillos deslizables se mueven dentro de una ranura de un enlace externo (no mostrado). Los pernos de rodillo deslizables en la parte externa limitan el movimiento angular del alojamiento principal.

Volviéndose ahora a la Fig. 15, ilustra un ejemplar del elemento de acoplamiento flexible y el alojamiento de la guía de acuerdo con un aspecto de la presente invención. El alojamiento de la guía rodea la cadena de acoplamientos flexibles incluyendo un par de clavijas acopladas a los lados opuestos del alojamiento de la guía que extiende en un par de ruedas de cojinete. El par de ruedas de cojinete viajan dentro de una ranura de una pista de la guía (no mostrado) que limita el movimiento de la cadena de acoplamientos flexibles. Un retenedor de llaves está acoplado al alojamiento de la guía alrededor de la cadena de acoplamientos flexibles que limita el movimiento de rotación de acoplamientos flexibles.

Refiriéndose ahora a la Fig. 16, ilustra otra variación de un ejemplar del centro en forma de "U" y la guía de acuerdo con aspectos de la presente invención. El centro rodea una flecha que se extiende por la mitad del centro. Un par de soportes de enlace de las guías de uniones U se acoplan en el interior del centro a través de una clavija extendiéndose a través de un par de cojinetes modificados. Cada clavija se extiende a través de los cojinetes modificados por medio de espaciadores de calza de rodamientos y un clip C. Los soportes de enlace de las guías de uniones U están conectados a un enlace externo (no mostrado) que limita el movimiento del centro por medio de clavijas de deslizamiento en una ranura de la parte externa. El centro incluye un extremo de los alojamientos de pivote acoplados al enlace externo a través de un perno de rodillo que se extiende hasta el extremo del alojamiento del pivote. El perno de rodillo se inserta en las ruedas de cojinete y en su lugar con espaciadores de calza de rodamientos y un clip C. El perno de rodillo se desliza en la ranura de la parte exterior que limita el movimiento del extremo del alojamiento del pivote.

Una variación de la presente invención puede implicar el uso de diferentes tipos o estructuras de acoplamientos flexibles (por ejemplo, diferentes uniones de Hooke o uniones universales). La Fig. 17 ilustra una vista de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 200 con una unión de Hooke de velocidad constante, de acuerdo con un aspecto de la invención. Como se muestra en la Fig. 17, el elemento flexible tipo muñeca mecánica 200 tiene un alojamiento del cuerpo 210 que se acopla o de otro modo operativamente se engancha a un centro 220. Entre otras cosas, el centro podrá moverse angularmente en relación al alojamiento 210 sobre, por ejemplo, uno o más puntos de pivote 250. Dicha operación angular se puede producir a través de una barra de control u otro elemento tipo tendón, por ejemplo, un enlace 270, que puede ser accionado por un sistema de impulso similar al sistema de impulso 191 , como se mencionó anteriormente. El enlace 270 puede ser asegurado en un extremo del alojamiento del cuerpo 210 a través de un primer perno 274 y asegurado al centro 220 a través de un segundo perno 272. Un extremo efector u otra herramienta o componente 240 (también indistintamente y/o que colectivamente referido como "extremo efector") se engancha con el centro 220, como a través de una manga 230 que permite la rotación relativa con respecto al centro 220.

Un mecanismo de entrada 280 se extiende desde el interior del alojamiento del cuerpo 210 (por ejemplo, la flecha). Acoplado a o de otro modo operable al mecanismo de entrada 280 esta una o más uniones de velocidad constante 500, así como uno o más alojamientos de la guía 510 para asegurar y/o limitar los viajes de una o más de las uniones de velocidad constante 500. Cada unión de velocidad constante 500 tiene un alojamiento de la guía 510 o de otro modo se une a un mecanismo de movimiento que limita el viaje. En la variación se muestra, el alojamiento de la guía 510 acoplada a la unión central de velocidad constante 500 tiene un elemento de apoyo o perno 51 1 deslizable dentro de una guía 260 para limitar el movimiento de las uniones de velocidad constante 500. En la variación ejemplar mostrada en la Fig. 17, tres uniones de velocidad constante 500 se juntan en serie con el mecanismo de entrada 280, y la guía 260 se asegura en un extremo a través de un primer perno 265 deslizable dentro de la ranura 212 y en un segundo extremo a través de un segundo perno 222 asegurados al centro 220.

La Fig. 18 ilustra una vista parcial seccionada de un ejemplar del elemento flexible tipo muñeca mecánica 200 en una posición similar a la que se muestra en la Fig. 17. Como se muestra en la Fig. 18, un mecanismo de entrada 280 (por ejemplo, la flecha) se extiende desde el interior del alojamiento del cuerpo 210. Tres uniones de velocidad constante 500 se acoplan en serie con el mecanismo de entrada 280.

Cada unión de velocidad constante 500 puede tener una primera porción 514, como un extremo macho, y una segunda porción 512, como un extremo hembra, y una flecha 518 conectando las porciones 514 y 516. Además, cada porción 514 y 516 tiene la estructura de cooperación para permitir la transferencia de las fuerzas de rotación y/o de las fuerzas axiales sobre la posición oblicua de las porciones. En el aspecto ilustrado, por ejemplo, la parte hembra 512 puede tener una pared interna que define una abertura de tamaño para adaptarse a una porción macho 514 correspondiente. En un aspecto, por ejemplo, las partes macho 514 puede tener una forma redondeada hexagonal y las porciones hembra 512 pueden tener una abertura correspondiente de forma hexagonal. Las porciones macho 514 se pueden acoplar a las partes hembra 512, por ejemplo, en un arreglo de bola y enchufe, en ensamblados alternativos, como se ilustra en la Fig. 18. La forma redondeada hexagonal de la parte macho permite a las uniones de velocidad constante rotar en cualquier dirección. Además, la forma hexagonal de la parte macho proporciona una transferencia de torque a la flecha de las uniones de velocidad constante. Además, cabe señalar que se puede colocar un rodamiento entre las estructuras de cooperación de las porciones 514 y 516. Además, cada unión de velocidad constante 500 también puede incluir un rodamiento 516 entre la flecha 518 y el alojamiento de la guía 510. Como tal, el alojamiento de la guía 510 se puede acoplar a los rodamientos 516 para permitir la rotación relativa entre la flecha 518 y el alojamiento de la guía 510.

Volviendo a la Fig. 17, en una operación ejemplar, por ejemplo, el mecanismo de entrada 280 consta de una flecha de entrada, acoplado a las uniones de velocidad constante 500, que en este aspecto incluye tres uniones de velocidad constante acopladas de serie, las uniones de velocidad constante 500 que se acoplan además con el extremo efector 240 a través de una flecha del extremo efector (uno o más mecanismos de entrada 280, las uniones de velocidad constante 500, y/o las partes del extremo efector 240 indistintamente también son referidas en el presente como un "tren de impulso"). La guía 260 es asegurada y/o limitada en el movimiento en sus dos extremos por un primer perno 265 que viaja dentro de la ranura 212 de la extensión 21 1 y por un segundo perno 222 conectado al centro 220. El alojamiento de la guía 510 acoplado a la central de las tres uniones de velocidad constante en serie incluye un perno de extensión 511 que está limitado en su recorrido por la ranura 261 de la guía 260. Cabe señalar que, en la posición mostrada en la Fig. 15, el primer perno 265 se encuentra cerca de un primer extremo de la ranura 212.

La flecha de entrada del mecanismo de entrada 280 puede ser movido (por ejemplo, deslizando) hacia y lejos de las uniones de velocidad constante 500 (por ejemplo, en la dirección S41 como se muestra en la Fig. 17). Como se mencionó anteriormente, un sistema de impulso 191 (por ejemplo, hidráulico, mecánico, magnético y/o eléctrico) se puede acoplar con el mecanismo de entrada 280 provocando el movimiento del mecanismo de entrada 280. Este movimiento, a su vez produce el movimiento (por ejemplo, en la dirección S41 en la orientación del dispositivo 200 mostrado en la Fig. 17) de las uniones de velocidad constante, que pueden viajar junto con el alojamiento de la guía 510 dentro de los límites de la ranura 261. Entre otras cosas, el alojamiento de la guía 510 asegura que las tres uniones de velocidad constante no pivoteen de manera significativa con respecto una a la otra en una dirección diferente a la dirección de conducción (es decir, generalmente en dirección S41 como se muestra en la Fig. 17). El movimiento en la dirección S41 de las uniones universales a su vez puede afectar al extremo efector 240, haciendo que las extensiones 241 a, 241 b abran y cierren.

La flecha de entrada 280 como se muestra en la Fig. 17 También se puede girar, por ejemplo, en la dirección R41 , que en un aspecto gira en la misma dirección que las correspondientes uniones de velocidad constante y el extremo efector, sin embargo, las conexiones también puede ser configuradas de tal manera que la rotación de la flecha de entrada 280 en una sola dirección causa que las uniones y/o el extremo efector giren en una dirección opuesta. Además, en general, para este aspecto o para los aspectos antes discutidos, cabe señalar que una entrada de rotación puede ser transferida a ambas salidas rotatoria o axial, y una entrada axial puede ser transferida a ambas salidas axial o rotatoria, en función de una configuración de las estructuras de conexión.

Otra variación de los aspectos de la presente invención incluye el uso de dos miembros de acoplamiento flexible en una cadena conectada a un mecanismo de entrada y un extremo efector. Este aspecto puede no requerir un alojamiento de la guía rodeando a los miembros de acoplamiento flexible.

Si bien las declaraciones precedentes discuten aspectos y/o realizaciones ilustrativas, cabe señalar que varios cambios y modificaciones pueden ser hachos sin alejarse del alcance de los aspectos y/o realizaciones descritos como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por otra parte, aunque algunos elementos de los aspectos y/o realizaciones descritos pueden ser descritos o reivindicados en singular, el plural es contemplado a menos que la limitación al singular este explícitamente establecida. Además, la totalidad o una parte de cualquier aspecto y/o realización se pueden utilizar con la totalidad o una parte de cualquier otro aspecto y/o realización, a menos que se indique lo contrario.

Claims (31)

REIVINDICACIONES

1. Un elemento flexible tipo muñeca mecánica, que comprende: un alojamiento del cuerpo que se extiende a lo largo de un primer eje longitudinal; un centro al menos parcialmente extendido a lo largo de un segundo eje longitudinal y conectado móvilmente con el alojamiento del cuerpo, en donde el centro comprende un primer extremo movible a una primera posición que define un primer ángulo entre el segundo eje longitudinal y el primer eje longitudinal del alojamiento del cuerpo, en donde el primer ángulo es variable; y una pluralidad de acoplamientos que comprenden una pluralidad de elementos movibles interconectados por una pluralidad de uniones, en donde la pluralidad de acoplamientos son moviblemente posicionables en relación al alojamiento del cuerpo y el centro, en donde la pluralidad de acoplamientos tienen un extremo de entrada adyacente al alojamiento del cuerpo y un extremo de salida opuesto adyacente al primer extremo del centro, en donde el extremo de entrada se configura para recibir una fuerza de entrada que comprende al menos una de una fuerza axial o una fuerza de torsión, y en donde la pluralidad de acoplamientos están configurados para transmitir al menos una parte de la fuerza de entrada desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo.

2. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el alojamiento del cuerpo comprende una extensión adyacente al centro, en donde la extensión comprende una pared interna que define una superficie, en donde por lo menos uno de la pluralidad de acoplamientos está en contacto móvil con la superficie, en donde la superficie define límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos con respecto al alojamiento del cuerpo y el centro.

3. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 2, en donde la extensión se extiende a lo largo de un tercer eje longitudinal, y en donde la superficie define una ranura que tiene una primer tramo substanciaimente paralelo al tercer eje longitudinal y un segundo tramo substanciaimente perpendicular al tercer eje longitudinal, en donde el primer tramo es mayor que el segundo tramo.

4. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además un elemento de guía moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo y el centro, en donde el elemento de guía esta además moviblemente conectado a la pluralidad de acoplamientos y comprende además una superficie, donde la superficie define los límites de movimiento de la pluralidad de acoplamientos.

5. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 4, en donde el elemento de guía se puede mover a un segundo ángulo con relación al alojamiento del cuerpo cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo con relación al alojamiento del cuerpo, en donde el segundo ángu|o es menor que el primer ángulo.

6. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 5, en donde el elemento de guía comprende los extremos opuestos, en donde el primer extremo de la guía esta rotativamente conectado al primero del alojamiento del cuerpo o del centro adyacente al primero de los extremos opuestos, y en donde el elemento de guía es deslizantemente conectado al segundo del alojamiento del cuerpo o del centro adyacente al segundo de los extremos opuestos.

7. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además un alojamiento de la guía moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo y el centro, en donde el alojamiento de la guía esta además moviblemente conectado al menos a uno de la pluralidad de acoplamientos y comprende una superficie de apoyo que soporta a por lo menos uno de la pluralidad de acoplamientos durante el movimiento del primer extremo del centro a la primera posición definiendo el primer ángulo.

8. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 7, en donde la superficie de apoyo limita una cantidad de pivote entre la pluralidad de acoplamientos.

9. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 7, en donde la superficie de apoyo evita que las porciones de la pluralidad de acoplamientos colapsen bajo la compresión y mantiene la alineación de la pluralidad de acoplamientos bajo la extensión.

10. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 7, en donde el alojamiento del cuerpo comprende una extensión adyacente al centro, en donde la extensión comprende una pared interna que define una primera ranura, en donde el alojamiento de la guía comprende además un elemento de apoyo, y que comprende además un elemento de guía que tiene un primer extremo de la guía, un segundo extremo de la guía y una segunda ranura, en donde el primer extremo de la guía esta moviblemente conectado al alojamiento del cuerpo dentro de la primer ranura, en donde el segundo extremo de la guía esta moviblemente conectado con el centro, y en donde el elemento de soporte del alojamiento de la guía esta moviblemente conectado dentro de la segunda ranura del elemento de guía de tal manera que la segunda ranura define un límite para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos.

11. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 10, en donde la primera ranura define un límite angular del primer ángulo, y en donde la segunda ranura define un límite axial del movimiento de la pluralidad de acoplamientos en respuesta a la fuerza de entrada que comprende la fuerza axial.

12. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 7, en donde el alojamiento de la guía está conectado a por lo menos uno de la pluralidad de acoplamientos en una de la pluralidad de las uniones.

13. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 7, que comprende además un elemento de soporte situado entre la superficie de apoyo y por lo menos uno de la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento que permite al menos a uno de la pluralidad de acoplamientos girar en relación con el alojamiento de la guía.

14. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , donde cada uno de la pluralidad de uniones comprende una unión universal o una unión de Hooke.

15. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , donde cada una de la pluralidad de uniones comprende un primer par de rodamientos de bola, separados a lo largo de un primer eje, soportando un primer de la pluralidad de elementos y un segundo par de rodamientos de bola, separados a lo largo de un segundo eje, soportando un segundo de la pluralidad de elementos, en donde el primer eje es prácticamente perpendicular al segundo eje.

16. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , donde cada una de la pluralidad de uniones comprende una unión de velocidad constante.

17. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , donde cada uno de la pluralidad de elementos comprende un primer extremo rígido que tiene una primera superficie de enganche y un segundo extremo rígido que tiene una segunda superficie de enganche, en donde cada una de la pluralidad de uniones esta definida por una interacción móvil entre la primera superficie de enganche de un respectivo primer elemento y la segunda superficie de enganche de un respectivo segundo elemento, en donde una de la primera superficie de enganche y la segunda superficie de enganche comprende una superficie curva.

18. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 17, en donde cada uno de la pluralidad de elementos comprende además una porción de la flecha que conecta el primer extremo rígido y el segundo extremo rígido, que comprende además un alojamiento de la guía que tiene un elemento de soporte de extensión y una conexión con la flecha que permite la rotación relativa e impide el movimiento axial relativo, y que comprende además un elemento de guía moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo y el centro, en donde el elemento de guía comprende una superficie moviblemente conectada con el elemento de soporte del alojamiento de la guía, en donde la superficie define límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos.

19. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la pluralidad de las uniones comprende al menos tres uniones.

20. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además un sistema de impulso que tiene un mecanismo de entrada acoplado al extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada.

21. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 20, en donde el sistema de impulso genera además otra fuerza para mover el primer extremo del centro a la primera posición que define el primer ángulo.

22. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 20, en donde el sistema de impulso comprende además al menos uno de un sistema eléctrico, un sistema hidráulico, un sistema magnético, o un sistema mecánico.

23. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además un sistema de impulso que tiene un mecanismo de entrada acoplado al extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso cuenta con un sistema hidráulico de accionamiento manual.

24. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende además un extremo efector, acoplado con el extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector se mueve en respuesta al recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos.

25. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 24, en donde el extremo efector comprende una herramienta quirúrgica.

26. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad reivindicación 1 , que comprende además: un sistema de impulso hidráulico de accionamiento manual que tiene un mecanismo de entrada acoplado al extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada; y un extremo efector, acoplado al extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector comprende una herramienta quirúrgica y se mueve en respuesta al recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos.

27. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 1 , en donde por lo menos uno del alojamiento del cuerpo y del centro comprende un material no conductor de electricidad, y comprende además un extremo efector conectado con el centro y en comunicación con una porción conductora de electricidad en el cuerpo el alojamiento y el centro, en donde el extremo efector esta configurado para recibir una corriente eléctrica entregada a través de la porción conductora de electricidad.

28. Un elemento flexible tipo muñeca mecánica, que comprende: un alojamiento del cuerpo que se extiende a lo largo de un primer eje longitudinal; un centro, que se extiende al menos parcialmente a lo largo de un segundo eje longitudinal y moviblemente conectado al alojamiento del cuerpo, en donde el centro cuenta con un primer extremo movible a una primera posición que define un primer ángulo entre el segundo eje longitudinal y el primer eje longitudinal del alojamiento del cuerpo, en donde el primer ángulo es mayor que cero grados; una pluralidad de acoplamientos que comprende una pluralidad de elementos movibles interconectados por una pluralidad de uniones, en donde la pluralidad de acoplamientos son moviblemente posicionables en relación al alojamiento del cuerpo y el centro, en donde la pluralidad de acoplamientos tienen un extremo de entrada adyacente al alojamiento del cuerpo y un extremo de salida opuesto adyacente al primer extremo del centro, en donde el extremo de entrada se configura para recibir una fuerza de entrada comprendiendo al menos una de una fuerza axial o una fuerza de torsión, y en donde la pluralidad de acoplamientos están configurados para transmitir al menos una parte de la fuerza de entrada desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo; un elemento de guía moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo, el centro y la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía comprende además una superficie que define los límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía se puede mover a un segundo ángulo en relación con el alojamiento del cuerpo cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo con respecto al alojamiento del cuerpo, en donde el segundo ángulo es menor que el primer ángulo; y un alojamiento de la guía conectada con el alojamiento del cuerpo y el centro a través de una conexión móvil con el elemento de guía, en donde el alojamiento de la guía esta además moviblemente conectado a al menos uno de la pluralidad de acoplamientos y abarca una superficie de apoyo que soporta por lo menos uno de la pluralidad de acoplamientos durante el movimiento del primer extremo del centro a la primera posición definiendo del primer ángulo.

29. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 28, abarcando: un sistema de impulso hidráulico de accionamiento manual que tiene un mecanismo de entrada acoplado con el extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada; y un extremo efector acoplado al extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector comprende una herramienta quirúrgica y se mueve en respuesta al recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos.

30. Un elemento flexible tipo muñeca mecánica, que comprende: un alojamiento del cuerpo que se extiende a lo largo de un primer eje longitudinal; un centro, que se extiende al menos parcialmente a lo largo de un segundo eje longitudinal y moviblemente conectado al alojamiento del cuerpo, en donde el centro cuenta con un primer extremo movible a una primera posición que define un primer ángulo entre el segundo eje longitudinal y el primer eje longitudinal del alojamiento del cuerpo, en donde el primer ángulo es mayor que cero grados; una pluralidad de acoplamientos que comprende una pluralidad de elementos movibles interconectados por una pluralidad de uniones, en donde la pluralidad de acoplamientos son moviblemente posicionables en relación al alojamiento del cuerpo y el centro, en donde la pluralidad de acoplamientos tienen un extremo de entrada adyacente al alojamiento del cuerpo y un extremo de salida opuesto adyacente al primer extremo del centro, en donde el extremo de entrada se configura para recibir una fuerza de entrada comprendiendo al menos una de una fuerza axial o una fuerza de torsión, y en donde la pluralidad de acoplamientos están configurados para transmitir al menos una parte de la fuerza de entrada desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo; un elemento de guía moviblemente conectado con el alojamiento del cuerpo, el centro y la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía comprende además una superficie que define los límites para el movimiento de la pluralidad de acoplamientos, en donde el elemento de guía se puede mover a un segundo ángulo en relación con el alojamiento del cuerpo cuando el primer extremo del centro está en la primera posición definiendo del primer ángulo con respecto al alojamiento del cuerpo, en donde el segundo ángulo es menor que el primer ángulo; un alojamiento de la guía conectado con el alojamiento del cuerpo y el centro a través de una conexión móvil con el elemento de guía, en donde el alojamiento de la guía esta además moviblemente conectado a al menos uno de la pluralidad de acoplamientos y abarca una superficie de apoyo que soporta a por lo menos uno de la pluralidad de acoplamientos durante el movimiento del primer extremo del centro a la primera posición definiendo del primer ángulo; un sistema de impulso que tiene un mecanismo de entrada acoplado con el extremo de entrada de la pluralidad de acoplamientos, en donde el sistema de impulso genera la fuerza de entrada; y un extremo efector acoplado al extremo de salida de la pluralidad de acoplamientos, en donde el extremo efector comprende se mueve en respuesta al recibir por lo menos parte de la fuerza de entrada emitida por la pluralidad de acoplamientos.

31. El elemento flexible tipo muñeca mecánica de conformidad con la reivindicación 30, en donde el sistema de impulso cuenta con un sistema hidráulico de accionamiento manual, y en donde el extremo efector comprende una herramienta quirúrgica.