與機器人電外科裝置一起使用的閉鎖機構的制作方法
【專利說明】與機器人電外科裝置一起使用的閉鎖機構
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請設及下列同時提交的美國專利申請，該些美國專利申請全文W引用方式并 入本文：
[0003] 美國申請序列號_，名稱為"Haptic Feedback Devices for Surgical Robot",代理人案卷號 END7042USNP/110388 ;
[0004] 美國申請序列號_，名稱為"Closed Feedback Control for Electrosurgical Device",代理人案卷號 END7044USNP/110390 ;
[000引 美國申請序列號_，名稱為"Surgical Instruments with Articulating aiafts，，，代理人案卷號 END6423USNP/110392 ;
[0006] 美國申請序列號_，名稱為"叫trasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Transducers"，代理人 案卷號 END6819USNP/110393 ；
[0007] 美國申請序列號_，名稱為"Surgical Instruments with Articulating aiafts，'，代理人案卷號 END7047USNP/110394 ;
[000引 美國申請序列號_，名稱為"叫trasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Jaw Assemblies"，代理人案卷號 END7048USNP/110395 ；
[0009] 美國申請序列號_，名稱為"Surgical Instruments with Articulating aiafts，'，代理人案卷號 END7049USNP/110396 ;
[0010] 美國申請序列號_，名稱為"叫trasonic Surgical Instruments with Control Mechanisms",代理人案卷號 END7050USNP/110397;W及
[0011] 美國申請序列號_，名稱為"Surgical Instruments with Fluid Management System",代理人案卷號為 END7051USNP/110399。
【背景技術】
[0012] 本公開整體設及機器人外科領域。具體地，本公開并不唯一地設及機器人式受控 的外科器械。更具體地，本公開并不唯一地設及與電外科和超聲機器人外科器械一起使用 的閉鎖機構
[0013] 超聲外科裝置（諸如超聲刀）因其獨特的性能特性而用于外科手術的多種應用 中。根據具體的裝置構型和操作參數，超聲外科裝置能夠基本上同時進行組織的橫切和通 過凝結作用的止血，從而有利地最大程度減輕患者創傷。超聲外科裝置包括定位在近側的 超聲換能器和聯接到超聲換能器的器械，該器械具有安裝在遠側的端部執行器，該端部執 行器包括超聲刀片W切割和密封組織。端部執行器通常經由軸聯接到柄部和/或機器人外 科工具。刀片經由延伸穿過軸的波導而在聲學上聯接到換能器。具有該性質的超聲外科裝 置能夠用于開放性外科用途、腹腔鏡式或內窺鏡式外科手術，包括機器人輔助的手術。
[0014] 超聲能量使用比用在電外科手術中的溫度低的溫度來切割和凝結組織。通過高頻 振動（例如每秒55, 500次），超聲刀片使組織中的蛋白質變性W形成粘性凝結物。由刀表 面施加在組織上的壓力使血管塌縮并且允許所述凝結物形成止血密封。外科醫生能夠通過 由端部執行器施加至組織的力、施加該力的時間、W及端部執行器的選定偏移水平來控制 切割速度和凝結。
[0015] 電外科裝置還用于多種外科應用。電外科裝置向組織施加電能W便對組織進行處 理。電外科裝置可包括具有安裝在遠側的端部執行器的器械，該端部執行器包括一個或多 個電極。端部執行器可抵靠組織定位，使得電流被引入到組織中。電外科裝置能夠用于雙 極或單極操作。在雙極操作期間，電流分別通過端部執行器的有源電極和返回電極被引入 組織中并從組織返回。在單極操作期間，電流通過端部執行器的有源電極被引入組織中，并 通過返回電極（例如，接地墊）返回，該有源電極與返回電極分開地位于患者的身體上。通 過組織的電流所生成的熱可在組織內和/或在組織之間形成止血密封，并且因此可尤其適 用于例如密封血管。電外科裝置的端部執行器有時還包括可相對于組織和電極運動的切割 構件W用于橫切組織。
[0016] 由電外科裝置施加的電能可通過發生器傳遞至器械。電能可W是射頻（"RF")能 量的形式。射頻能量為可在300kHz至IMHz頻率范圍內的電能形式。在其操作期間，電外科 裝置可將低頻射頻能量傳遞通過組織，該會引起離子振蕩或摩擦，實際上造成電阻性加熱， 從而升高組織的溫度。由于可在受影響的組織和周圍組織之間形成明顯的邊界，因此外科 醫生能夠W高精確度進行操作和控制，而不損傷相鄰的非目標組織。射頻能量的低操作溫 度可適用于在密封血管的同時移除、收縮軟組織，或對軟組織塑形。射頻能量可尤其良好地 適用于結締組織，該結締組織主要包含膠原，并在接觸熱時收縮。
[0017] 在許多情況下，希望在向刀片元件施加電外科能量或超聲能量之前阻止切割構件 運動。在機器人外科系統中，外科醫生通常不與患者處于同一房間，并且不能在視覺上確認 在激活切割構件之前已向外科器械施加了能量。希望提供一種用于機器人外科系統W阻止 切割構件在施加電外科或超聲能量之前致動的機構。

【發明內容】

[0018] 在一個實施例中，提供了一種包括閉鎖機構的機器人式受控的外科工具。該外科 工具可包括器械安裝部分。該器械安裝部分包括外殼、板、具有端部執行器的軸組件、W及 將軸組件聯接到器械安裝部分的聯接器。端部執行器包括第一錯口構件和第二錯口構件W 及刀片，第一錯口構件和第二錯口構件在它們之間限定通道；刀片能夠滑動地接收在通道 內W切割位于第一錯口構件和第二錯口構件之間的組織。該外科工具可包括用于致動端部 執行器W便提供刀片在通道內的往復式運動的致動機構。閉鎖機構聯接到該致動機構。該 閉鎖機構可W選擇性地使刀片能夠進行往復式運動。結合部W機械方式和電氣方式將器械 安裝部分聯接到機器人操縱器。
【附圖說明】
[0019] 多個實施例的特征結構在所附權利要求書中進行了詳細描述。然而，參考結合如 下附圖的下列描述可最好地理解多個實施例（有關手術的組織和方法兩者）及其優點：
[0020] 圖1示出包括外科器械和超聲發生器的外科系統的一個實施例。
[0021] 圖2示出圖1所示的外科器械的一個實施例。
[0022] 圖3示出超聲端部執行器的一個實施例。
[0023] 圖4示出超聲端部執行器的另一個實施例。
[0024] 圖5示出圖1所示的外科器械的一個實施例的分解圖。
[0025] 圖6示出圖1所示的外科器械的一個實施例的剖視圖。
[0026] 圖7示出圖1所示的外科器械的各種內部部件。
[0027] 圖8示出包括外科器械和超聲發生器的外科系統的一個實施例的頂視圖。
[0028] 圖9示出圖1的外科器械的一個示例性實施例中包括的旋轉組件的一個實施例。
[0029] 圖10示出包括外科器械的外科系統的一個實施例，該外科器械具有單元件端部 執行器。
[0030] 圖11是電能外科器械的一個實施例的透視圖。
[0031] 圖12是圖1的外科器械的一個實施例的柄部的側視圖，其中移除了柄部主體的一 半W示出其中的一些部件。
[0032] 圖13示出圖11的外科器械的端部執行器的一個實施例的透視圖，其中錯口打開 并且可軸向運動的構件的遠側端部處于回縮位置。
[0033] 圖14示出圖11的外科器械的端部執行器的一個實施例的透視圖，其中錯口閉合 并且可軸向運動的構件的遠側端部處于部分推進的位置。
[0034] 圖15示出圖11的外科器械的可軸向運動的構件的一個實施例的透視圖。
[0035] 圖16示出圖11的外科器械的端部執行器的一個實施例的截面圖。
[0036] 圖17示出無繩的電能外科器械的一個實施例的透視圖的一部分。
[0037] 圖18A示出圖17的外科器械的一個實施例的柄部的側視圖，其中移除了柄部主體 的一半W示出其中的各種部件。
[003引圖18B示出根據一個實施例的射頻驅動和控制電路。
[0039] 圖18C示出根據一個實施例的控制器的主要部件。
[0040] 圖19示出機器人外科系統的一個實施例的框圖。
[0041] 圖20示出機械臂車的一個實施例。
[0042] 圖21示出圖20的機械臂車的機器人操縱器的一個實施例。
[0043] 圖22示出具有另選的裝置接頭結構的機械臂車的一個實施例。
[0044] 圖23示出可與機械臂車（諸如圖19-圖22的機械臂車）結合使用的控制器的一 個實施例。
[0045] 圖24示出適于與機器人系統一起使用的超聲外科器械的一個實施例。
[0046] 圖25示出適于與機器人系統一起使用的電外科器械的一個實施例。
[0047] 圖26示出器械驅動組件的一個實施例，該器械驅動組件可聯接到外科操縱器W 接收和控制圖24所示的外科器械。
[0048] 圖27示出包括圖26的外科器械的圖24的器械驅動組件實施例的另一個視圖。
[0049] 圖28示出包括圖26的電外科器械的圖25的器械驅動組件實施例的另一個視圖。
[0050] 圖29-圖31示出圖26的器械驅動組件的適配器部分的附加視圖。
[0化1] 圖32-圖34示出圖24-圖25的器械安裝部分的一個實施例，顯示用于將從動元 件的運動轉化成外科器械的運動的部件。
[0052] 圖35-圖37示出圖24-圖25的器械安裝部分的另選實施例，顯示用于將從動元 件的旋轉轉化成圍繞軸的軸線的旋轉運動的另選示例性機構，W及用于生成一個或多個構 件沿軸538的軸線的往復式平移的另選示例性機構。
[0053] 圖38-圖42示出圖24-圖25的器械安裝部分的另選實施例，顯示用于將從動元 件的旋轉轉化成圍繞軸的軸線的旋轉運動的另一個另選示例性機構。
[0054] 圖43-圖46A示出器械安裝部分的另選實施例，顯示用于使構件沿軸的軸線發生 微分平移（例如，用于進行關節運動）的另選示例性機構。
[0化5] 圖46B-圖46C示出包括內部功率和能量源的工具安裝部分的一個實施例。
[0化6] 圖47示出包括閉鎖機構和行程結束開關的器械安裝部分的一個實施例。
[0057]圖48示出與第一齒輪交接的閉鎖機構和與第二齒輪交接的行程結束開關的一個 實施例。
[005引圖49示出與安裝到軸組件的蝸輪交接的閉鎖機構的一個實施例。
【具體實施方式】
[0化9] 各種示例性實施例設及用于機器人外科系統的控制系統。
[0060] 本文描述了外科器械和機器人外科系統的各種實施例。本領域的技術人員將理 解，外科工具閉鎖機構的各種實施例可W與所述的外科器械和機器人外科系統一起使用。 提供的說明只是為了舉例，本領域的技術人員將理解，所公開的外科工具閉鎖機構不只是 限于本文所公開的裝置，而是可W與任何兼容的外科器械或機器人外科系統一起使用。
[0061] 現在將具體地參考若干實施例，包括顯示具有端部執行器的機器人外科器械的示 例性具體實施的實施例，所述端部執行器包括超聲和/或電外科元件。只要可行，相似或相 同的參考編號可用于多個附圖并可指示相似或相同的功能。附圖僅出于舉例說明的目的描 繪了使用方法的示例性實施例。本領域的技術人員將通過W下描述容易地認識到；可在不 脫離本文所述原理的情況下采用本文所示的結構和方法的另選的示例性實施例。
[0062] 圖1為超聲外科器械10的一個實施例的右側視圖。在該例示的實施例中，超聲外 科器械10可用于各種外科手術，包括內窺鏡式外科手術或傳統的開放式外科手術。在一個 示例性實施例中，超聲外科器械10包括柄部組件12、細長軸組件14和超聲換能器16。柄 部組件12包括觸發器組件24、遠側旋轉組件13和開關組件28。細長軸組件14包括端部 執行器組件26,該端部執行器組件包括用于解剖組織或相互抓緊、切割并凝結血管和/或 組織的元件，W及用于致動端部執行器組件26的致動元件。柄部組件12適于在近側端部 接收超聲換能器16。超聲換能器16機械地接合到端部執行器組件26的多個部分和細長軸 組件14。超聲換能器16經由纜線22電聯接到發生器20。雖然大部分附圖描繪了結合腹 腔鏡式外科手術使用的多端部執行器組件26,但是超聲外科器械10可用于更傳統的開放 式外科手術中，并且在其他實施例中，可被配置用于內窺鏡式手術中。出于本文的目的，從 內窺鏡式器械的角度來描述超聲外科器械10 ;然而，可W設想，超聲外科器械10的開放式 和/或腹腔鏡式型式也可包括如本文所述的相同或相似的操作部件和特征結構。
[0063] 在各種實施例中，發生器20包括若干功能性元件，諸如模塊和/或塊。不同的功 能性元件或模塊能夠用于驅動不同種類的外科裝置。例如，超聲發生器模塊21可W驅動超 聲裝置，諸如超聲外科器械10。在一些示例性實施例中，發生器20還包括用于驅動電外科 裝置（或超聲外科器械10的電外科實施例）的電外科手術/射頻發生器模塊23。在各種 實施例中，發生器20可在柄部組件12內一體地形成。在此類具體實施中，電池將協同定位 在柄部組件12內W充當能量源。圖18A和附隨的公開內容提供了此類具體實施的一個示 例。
[0064] 在一些實施例中，電外科手術/射頻發生器模塊23能夠生成治療和/或亞治療能 級。在圖1所示的示例性實施例中，發生器20包括與發生器20成一整體的控制系統25, W 及經由纜線27連接至發生器的腳踏開關29。發生器20還可包括用于激活外科器械（諸如 器械10)的觸發機構。觸發機構可包括電源開關（未示出）W及腳踏開關29。當通過腳踏 開關29激活時，發生器20可提供能量來驅動外科器械10的聲學組件并W預先確定的偏移 水平來驅動端部執行器18。發生器20 W聲學組件的任何合適的共振頻率來驅動或激發聲 學組件，W及/或者形成治療/亞治療電磁/射頻能量。
[0065] 在一個實施例中，電外科/射頻發生器模塊23可作為電外科手術單元巧SU)實 施，該電外科手術單元能夠利用射頻（R巧能量來提供足W來執行雙極電外科手術的功率。 在一個實施例中，ESU可 W是由 ERBE USA，Inc. (Marietta，Ga.)銷售的雙極ERBE ICC 350。 如此前所論述，在雙極電外科手術應用中，可W使用具有有源電極和返回電極的外科器械， 其中有源電極和返回電極可抵靠或鄰近待處理的組織定位，使得電流可從有源電極通過組 織流至返回電極。因此，電外科/射頻發生器模塊23能夠通過將足W處理組織T (例如，燒 灼）的電能施加到組織而用于治療目的。
[0066] 在一個實施例中，電外科/射頻發生器模塊23能夠遞送亞治療射頻信號，W實施 組織阻抗測量模塊。在一個實施例中，電外科/射頻發生器模塊23包括如下文所詳述的雙 極射頻發生器。在一個實施例中，電外科/射頻發生器模塊12能夠監控組織T的電阻抗Z， 并通過在端部執行器組件26的夾持構件上提供的返回電極來控制基于組織T的時間和功 率電平屬性。因此，電外科/射頻發生器模塊23可出于亞治療目的能夠用于測量組織T的 阻抗或其他電特性。用于測量組織T的阻抗或其他電特性的技術和電路配置在共同轉讓的 名稱為"Electrosurgical Generator for Ultrasonic Surgical Instruments"的美國專 利公布No. 2011/0015631中有更詳細的討論，該美國專利公布的公開內容全文W引用方式 并入本文。
[0067] 合適的超聲發生器模塊21能夠在功能上W與化hicon化do-Surge巧，Inc. (Cineinnati，化i0)銷售的GEN300相似的方式運作，如在W下美國專利中的一者或多 者中所公開，所有該些專利均W引用方式并入本文；美國專利6, 480, 796( "Method化r Improving the Start Up of an Ultrasonic System Under Zero Load Conditions"）； 美國專利 6, 537, 291 ("Method for Detecting Blade 化 eakage Using Rate and/or Impedance Information");美國專利 6,662, 127( "Method for Detecting Presence of a Blade in an 叫trasonic System");美國專利 No. 6,678, 899( "Method for Detecting Transverse Vibrations in an Ultrasonic Surgical System"）；美國 專利 No.6,977,495 ("Detection CircuitiT for Surgical Handpiece System"); 美國專利 No. 7, 077, 853( "Method for 化1州lating Transducer Capacitance to Determine Transducer Temperature");美國專利 No. 7,179, 271 ( "Method for Driving an Ultrasonic System to Improve Acquisition of Blade Resonance Frequency at Startup") 及美國專利No.7,273,483( "Apparatus and Method for Ale;rting Generator Function in an Ultrasonic Surgical System"）。
[0068] 應當理解，在各種實施例中，發生器20能夠W若干模式來操作。在一種模式中，發 生器20能夠使得超聲發生器模塊21和電外科/射頻發生器模塊23可被獨立地操作。
[0069] 例如，可將超聲發生器模塊21激活W向端部執行器組件26施加超聲能量，并且隨 后，可通過電外科/射頻發生器模塊23向端部執行器組件26施加治療或亞治療射頻能量。 如此前所論述，可向夾持在端部執行器組件26的受權利要求保護元件（claim element)之 間的組織施加亞治療電外科能量/射頻能量來測量用于控制超聲發生器模塊21的激活或 改變其激活的組織阻抗。由施加亞治療能量獲得的組織阻抗反饋還可用于激活電外科/射 頻發生器模塊23的治療電平，從而將夾持在端部執行器組件26的受權利要求保護元件之 間的組織（例如，血管）密封。
[0070] 在另一個實施例中，超聲發生器模塊21和電外科/射頻發生器模塊23可被同時 激活。在一個示例中，超聲發生器模塊21與用于測量組織阻抗的亞治療射頻能級被同時激 活，與此同時，端部執行器組件26的超聲刀片切割并凝結夾持在端部執行器組件26的夾持 元件之間的組織（或血管）。此類反饋可用于例如修改超聲發生器模塊21的驅動輸出。在 另一個示例中，超聲發生器模塊21可與電外科/射頻發生器模塊23被同時驅動，使得在將 端部執行器組件26的超聲刀片部分用于切割受損組織的同時，電外科/射頻能量被施加到 端部執行器夾持組件26的電極部分W便將組織（或血管）密封。
[0071] 當發生器20經由觸發機構激活時，電能由發生器20連續地施加到聲學組件的換 能器疊堆件或組件上。發生器20的控制系統中的鎖相環路可監控來自聲學組件的反饋。 在另一個實施例中，電能由發生器20 W間歇方式施加（例如，為脈沖的）。鎖相環路調節 由發生器20發送的電能的頻率，使其與聲學組件的選定縱向振動模式的共振頻率匹配。此 夕F，控制系統25中的第二反饋回路將提供給聲學組件的電流維持在預選的恒定水平，W便 在聲學組件的端部執行器18處實現基本上恒定的偏移。在另一個實施例中，控制系統25 中的第S反饋回路監控位于端部執行器組件26中的電極之間的阻抗。雖然圖1-圖9顯示 手動操作的超聲外科器械，但是應當理解，超聲外科器械還可W用于（例如）如本文所述的 機器人應用中，W及手動應用和機器人應用的組合中。
[0072] 在超聲操作模式下，提供給聲學組件的電信號可使端部執行器18的