專利名稱：過載力機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各方面涉及機(jī)械裝置以及用于機(jī)械裝置的過載カ機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
腹腔鏡外科手木工具以及用于其它外科手術(shù)程序的工具是已知的。然而，現(xiàn)有腹腔鏡外科手術(shù)儀器通常具有相當(dāng)大的局限性，包括涉及如下內(nèi)容的局限性其進(jìn)入身體的被器官或其它障礙物遮擋的部分的能力，對(duì)這種儀器進(jìn)行消毒的難度，以及笨拙且難以使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)型的局限性。雖然這些現(xiàn)有的腹腔鏡外科手術(shù)儀器可以執(zhí)行侵入式外科手術(shù)程序，但這些儀器難以操作以及執(zhí)行外科手術(shù)中通常所需要的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。特別地，這種儀器難以在角落、障礙物周圍進(jìn)行操作并且難以在被阻擋的或其它難以觸及的環(huán)境中使用。此外，現(xiàn)有腹腔鏡外科手術(shù)儀器通常采用纜線和液壓管線對(duì)儀器的外科手術(shù)端頭進(jìn)行操作。這種工具昂貴并且難以清潔和消毒。由于每次使用后必須要進(jìn)行清潔程序，所以所引起的任何費(fèi)用基本都?jí)埣拥窖b置的使用成本上。可替代地，如果使用一次性工具，則會(huì)増加整個(gè)系統(tǒng)的成本。另外，一次性工具可以由比用于多次使用的工具不太耐用的材料制成，導(dǎo)致由于設(shè)備失靈和/或斷裂而引起的潛在的問題的増大。此外，使用纜線和液壓管線對(duì)儀器的外科手術(shù)端頭進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的腹腔鏡外科手術(shù)儀器易受意外誤用或用戶過度補(bǔ)償?shù)挠绊?，這有時(shí)會(huì)是由于缺乏直接的觸覺反饋造成的。特別地，當(dāng)用戶以可能對(duì)裝置自身、輔助裝置和/或患者造成損害的方式移動(dòng)用于腹腔鏡外科手術(shù)裝置的控制器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)問題。因而，本領(lǐng)域中存在對(duì)于ー種手動(dòng)致動(dòng)、鉸接的外科手術(shù)儀器的需要，該外科手術(shù)儀器向用戶提供運(yùn)動(dòng)的増加的自由度，還防止對(duì)裝置、輔助裝置和/或患者造成損害。

發(fā)明內(nèi)容
雖然本發(fā)明的各方面的以下論述出于說明性的目的采用了外科手術(shù)，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面不限于外科手術(shù)并且可以用于各種其它環(huán)境。例如，本發(fā)明的各方面可以用于制造、構(gòu)造、組裝管線，處理和處置危險(xiǎn)材料、水下操作，處理高溫材料或者用戶可以遠(yuǎn)離被操作的物體或在對(duì)機(jī)械裝置進(jìn)行操作時(shí)會(huì)經(jīng)受疲勞的任何其他環(huán)境。在本發(fā)明的ー個(gè)方面中，當(dāng)用于液壓裝置的控制缸的運(yùn)動(dòng)超過預(yù)定的不安全閾值時(shí)，過載カ機(jī)構(gòu)(overforce mechanism)對(duì)該運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分流或阻尼。這樣，所述過載カ機(jī)構(gòu)避免或減少對(duì)裝置自身、輔助裝置和/或患者的損害。在一方面中，過載カ機(jī)構(gòu)包括滾珠和彈簧機(jī)構(gòu)，當(dāng)達(dá)到カ或張カ閾值時(shí)，滾珠和彈簧機(jī)構(gòu)自動(dòng)釋放。另外，過載カ機(jī)構(gòu)還包括過載カ桿，過載力桿使得力或運(yùn)動(dòng)能夠被引導(dǎo)遠(yuǎn)離源頭。在本發(fā)明的另一方面中，當(dāng)用于液壓裝置的控制缸的運(yùn)動(dòng)超過預(yù)定的不安全閾值時(shí)，過載力機(jī)構(gòu)對(duì)該運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分流或者阻尼。該過載カ機(jī)構(gòu)包括定位銷和彈簧機(jī)構(gòu)以及過載カ桿，過載力桿使得運(yùn)動(dòng)能夠被引導(dǎo)遠(yuǎn)離源頭。在本發(fā)明的又一方面中，多個(gè)過載力機(jī)構(gòu)在同一裝置上用于多個(gè)部件。例如可以根據(jù)不同的機(jī)械控制或根據(jù)用于裝置的機(jī)械操作的不同方面的控制來使用該過載力機(jī)構(gòu)。多個(gè)過載カ機(jī)構(gòu)可以是完全相同，或者可以根據(jù)特定應(yīng)用而實(shí)質(zhì)性地變化。本發(fā)明的各方面可以結(jié)合如屬于Doyle等的美國專利No. 6，607，475中示出和描
述的方法、特征和操作，該專利的全部內(nèi)容通過參引合并到本文中。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明的各方面不限于美國專利No. 6，607，475中所示出的裝置的應(yīng)用，或者不限于相關(guān)的專利和應(yīng)用。在ー些方面中，本發(fā)明提供ー種用于對(duì)液壓致動(dòng)裝置的微觀運(yùn)動(dòng)和宏觀運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制的器械，包括鉸接的外科手木工具。在這些方面中，本發(fā)明可以增強(qiáng)裝置的控制和操作。本發(fā)明的各方面提供以下有益效果和優(yōu)點(diǎn)包括防止不需要的カ以及由此對(duì)致動(dòng)系統(tǒng)造成損害的能力。因此，致動(dòng)系統(tǒng)能夠被制造的更加耐用，并且精密儀器能夠用于否則將不能使用相對(duì)精密的設(shè)備的環(huán)境。在隨后的說明書中將部分地闡述涉及本發(fā)明的各方面的另外的優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征，并且在審查以下內(nèi)容時(shí)或在通過實(shí)踐本發(fā)明的各方面而獲知時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更好地理解涉及本發(fā)明的各方面的另外的優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征。


從本文中下面所給出的詳細(xì)說明和附圖將完全地理解本發(fā)明的各方面，其中，詳細(xì)說明和附圖通過說明的方式給出并且僅為示例，因此不對(duì)本發(fā)明的各方面構(gòu)成限制，其中圖IA為根據(jù)本發(fā)明的各方面的供使用的示例性系統(tǒng)的示意圖；圖IB為裝置的從動(dòng)部分的變型的示意圖，該從動(dòng)部分可以替代圖IA中示出的裝置的從動(dòng)部分使用；圖2A為可以與本發(fā)明的各方面結(jié)合使用的示例性控制單元的ー個(gè)方面的詳細(xì)視圖；圖2B為可以與本發(fā)明的各方面結(jié)合使用的示例性控制單元的另一方面的詳細(xì)視圖；圖3為示例性過載カ機(jī)構(gòu)的局部剖視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的各方面的處于接合模式的示例性過載カ機(jī)構(gòu)的示意圖；圖5A和圖5B以剖視圖的方式示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的、圖4的分別處于接合操作和分離操作的示例性過載カ機(jī)構(gòu)；圖6為根據(jù)本發(fā)明的各方面的在沒有過載カ滑塊的情況下圖5A和圖5B中示出的、示例性過載カ機(jī)構(gòu)的滾珠與過載カ桿306中的凹部之間的關(guān)系的局部透明的近距離視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的各方面的、圖4的處于接合模式的示例性過載カ機(jī)構(gòu)的局部透明的側(cè)視示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的各方面的、圖4的處于接合模式的另ー示例性過載カ機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施方式

現(xiàn)在，在下文中將參照附圖更全面地說明本發(fā)明的各方面，附圖中示出了本發(fā)明的各種變型和方面。然而，本發(fā)明的各方面可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)并且不應(yīng)被解釋為受限于本文中所闡述的變型；相反，提供這些變型使得本公開內(nèi)容在說明性的實(shí)施方案方面將是詳盡和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開內(nèi)容的范圍。除非另有定義，本文中使用的所有技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明的各方面所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的一般理解具有相同的意義。本文中提供的方法和示例僅為說明性的并非旨在限制。圖IA為本發(fā)明的各方面的過載カ機(jī)構(gòu)的示例性系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)可以用于在患者P上進(jìn)行外科手木。美國專利6，607，475中更詳細(xì)地描述了裝置1，該專利的全部內(nèi)容通過參引合并到本文中。裝置I可以包括任意數(shù)量的適合的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置，以輔助執(zhí)行手術(shù)、維護(hù)和/或其它機(jī)械操作。盡管圖IA示出了外科手術(shù)裝置1，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面的變型能夠與具有機(jī)械致動(dòng)特征的任何適合的裝置結(jié)合使用。液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置中的ー些，比如圖IA中示出的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置，可以包括具有單個(gè)控制缸5的控制部分或具有多個(gè)控制缸7的控制部分。具有單個(gè)控制缸或多個(gè)控制缸的控制部分可以用于使得用戶，比如外科醫(yī)生，能夠致動(dòng)裝置的另一部分中的機(jī)械操作。例如，具有單個(gè)控制缸或多個(gè)控制缸的控制部分可以致動(dòng)和移動(dòng)用于執(zhí)行外科手術(shù)的各種工具2。一般來說，控制部分(例如，具有單個(gè)控制缸或多個(gè)控制缸的控制部分)是裝置I的“控制部分”的一部分，各種工具2是裝置I的“從動(dòng)部分”的一部分。圖IB為裝置的從動(dòng)部分的變型的示意圖，該從動(dòng)部分可以替代圖IA中示出的裝置的從動(dòng)部分被使用。如圖IB所示，裝置的從動(dòng)部分9包括各種工具2，這些工具2可以用于執(zhí)行手術(shù)和/或其它機(jī)械操作。控制部分與從動(dòng)部分之間的連接可以主要例如為液壓，以使得能夠在這兩個(gè)部分之間的傳遞機(jī)械力。然而，也可以存在其它連接(例如，電氣、液壓、電磁、纜線、光學(xué)等等)以便在裝置的控制部分與從動(dòng)部分之間傳遞各種類型的信息、力或運(yùn)動(dòng)。圖2A為可以與本發(fā)明的各方面結(jié)合使用的示例性控制單元的一個(gè)變型的詳細(xì)視圖。圖2A示出控制部分10的多個(gè)示例性特征，包括手柄11以及用干與用戶相互作用的拇指環(huán)12。通常，用戶可以抓握手柄11，將其拇指放置于拇指環(huán)12的內(nèi)部并擠壓。這種運(yùn)動(dòng)和/或類似運(yùn)動(dòng)通常引起控制缸100中的機(jī)械響應(yīng)，也示出在圖2中，控制缸100將該機(jī)械響應(yīng)傳遞至裝置的被稱為“從動(dòng)部分”的另一部分(未示出)。如圖2A所示，過載カ機(jī)構(gòu)可以例如為附接至控制缸或者鄰近控制缸的部分。除控制缸100之外，裝置的某些變型可以包括“滑閥”，“滑閥”例如可以如圖2A所示地定位?；y的特別的ー個(gè)目的在于控制裝置的控制缸100與從動(dòng)部分之間的流體連通。圖2A中的控制部分10僅為可以與本發(fā)明的各方面結(jié)合使用的控制部分的類型中的一種的示例。本發(fā)明的各方面可以與各種其他裝置結(jié)合使用，各種其他裝置包括不同的控制部分。圖2B為可以與本發(fā)明的各方面結(jié)合使用的示例性控制單元的另ー變型的詳細(xì)視圖。圖2B示出控制部分200的多個(gè)示例性特征，包括手柄211以及用干與用戶相互作用的觸發(fā)環(huán)212?？刂撇糠?00與圖2A中示出的示例性控制部分10的不同之處主要在于控制部分200允許可以從用戶傳遞到裝置的從動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)具有更多的自由度。如圖2B所示，每個(gè)自由度對(duì)應(yīng)于其自身的控制缸100。如圖2A和圖2B所示，過載カ機(jī)構(gòu)可以為控制缸的部分。每個(gè)過載カ機(jī)構(gòu)可以同時(shí)在裝置的多個(gè)部分上實(shí)施。通常，用戶可以抓握手柄211，將用戶的拇指放置在觸發(fā)環(huán)212的內(nèi)部，擠壓觸發(fā)環(huán)212并使手柄211沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)和/或類似的運(yùn)動(dòng)通常引起控制缸100中的機(jī)械響應(yīng)，控制缸100將該機(jī)械響應(yīng)傳遞至裝置的從動(dòng)部分(未示出)。根據(jù)本發(fā)明的各方面，可以通過過載カ機(jī)構(gòu)來調(diào)解上述響應(yīng)。圖2B還示出了示例性滑閥150，示例性滑閥150連接到控制缸100。如圖2B所示，滑閥150通常連接至控制缸100中的每ー個(gè)。在圖2B中，清楚地示出了示例性滑閥150與裝置的從動(dòng)部分、入口 150a之間的流體連接。通常，液壓管線可以連接到入口 150a的一端，入口 150a的另一端可以連接到裝置的控制部分或從動(dòng)部分上的對(duì)應(yīng)的控制缸(未示出)。在該示例性構(gòu)型以及其它示例性構(gòu)型中，每個(gè)自由度通常具有位于控制部分中的一 個(gè)控制缸以及位于對(duì)應(yīng)地相關(guān)聯(lián)的從動(dòng)部分中的ー個(gè)控制缸。圖2B中的控制部分200僅為可以與本發(fā)明的各方面結(jié)合使用的控制部分的類型中的一種的示例。本發(fā)明的各方面可以與各種其它裝置結(jié)合使用，各種其他裝置包括不同的控制部分。圖3至圖7示出可以根據(jù)本發(fā)明的各方面使用的示例性過載カ機(jī)構(gòu)300。該過載カ機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)組件、從動(dòng)組件以及可變地接合的聯(lián)接器，下面進(jìn)行詳細(xì)描述。驅(qū)動(dòng)組件是過載カ構(gòu)件的與控制部分5操作地聯(lián)接的部分。參照?qǐng)D3，圖3示出包括用于接納桿306和缸302的支座301的過載カ機(jī)構(gòu)的局部剖視圖。該過載力機(jī)構(gòu)還包括過載カ滑塊機(jī)構(gòu)303和聯(lián)接構(gòu)件305(圖4至圖6)，過載カ滑塊機(jī)構(gòu)303包括偏置機(jī)構(gòu)304(圖4至圖5B)，比如彈簧，聯(lián)接構(gòu)件305，比如為滾珠軸承，尤其用于將過載カ桿306機(jī)械地聯(lián)接至過載カ滑塊303以及使過載カ桿306與過載カ滑塊303機(jī)械地分離。如圖3所示，缸302靠置在支座301內(nèi)。軸306a滑動(dòng)地設(shè)置在缸302內(nèi)。如在圖3中所見，軸306a的ー個(gè)端部從缸302延伸并與桿306配合，同時(shí)桿306a的另ー個(gè)端部與活塞306c聯(lián)接。因此，由于桿306與軸306a的配合，桿306的運(yùn)動(dòng)引起軸306a和活塞306c在缸302內(nèi)的軸向滑動(dòng)。缸302還包括液壓流體20，當(dāng)活塞306a在缸302內(nèi)運(yùn)動(dòng)吋，液壓流體20被置換。如下面將更詳細(xì)地描述的，其中桿306和過載カ滑塊303彼此聯(lián)接和分離的狀態(tài)以下將被稱為器械的“接合操作”。圖5A和圖5B在截面圖中示出了圖3和圖4的分別處于接合操作和分離操作中的示例性過載カ機(jī)構(gòu)300。同樣如圖5A所示，液壓流體20可以布置在缸302中。圖4、圖5A和5B中示出的示例性過載カ機(jī)構(gòu)300的液壓裝置可以與美國專利6，607，475中更詳細(xì)地描述的大致相似。特別地，圖5A示出了容納在缸302中的液壓流體20。液壓流體20能夠通過入口排出缸102，這會(huì)在裝置的遠(yuǎn)端中的一點(diǎn)處產(chǎn)生液壓壓力。從從動(dòng)缸置換的另外的液壓流體20可以通過另ー個(gè)入口進(jìn)入到活塞306c的后部，從而使系統(tǒng)中的液壓流體20的體積保持恒定。在本發(fā)明的各方面的范圍內(nèi)可以利用可替代的液壓布置。例如，液壓流體20可以相對(duì)于內(nèi)缸302不同地定位，或者容納在輔助容器(未示出)中?？梢跃哂袌D中未示出的另外的液壓管線和連接裝置，并且在不改變本發(fā)明的各方面的本質(zhì)的情況下，可以添加或去除另外的部件。圖4、圖5A和圖5B示出過載カ機(jī)構(gòu)300的一個(gè)示例性實(shí)施方案。如圖4、圖5A和圖5B所示，可變地接合的聯(lián)接器可以包括過載カ滑塊303和各種機(jī)械部件，以便將過載カ滑塊聯(lián)接到過載カ桿306，過載カ桿306附接到缸302的軸306a。例如，如圖4、圖5A和圖5B所示，過載カ機(jī)構(gòu)300可以包括偏置機(jī)構(gòu)(304)以及坐置在軌道301a或支座301中的導(dǎo)向部分上的ー組滾珠軸承305。從動(dòng)組件包括過載カ機(jī)構(gòu)的由驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的部分，比如桿306 和軸 306a。滾珠軸承305可以經(jīng)由過載カ滑塊303中的孔303a與裝置的其它部分接觸。另夕卜，過載カ桿306中可以具有通道或凹部306b，通道或凹部306b的尺寸設(shè)定成容納滾珠軸承305的至少一部分。圖6為示例性過載カ機(jī)構(gòu)300的滾珠軸承305與過載カ桿306中的凹部306b之間的關(guān)系的局部透明的近距離視圖，其中，過載カ滑塊303不可見。圖7為根 據(jù)本發(fā)明的各方面的、圖3和圖4的處于接合模式中的示例性過載カ機(jī)構(gòu)局部透明的側(cè)視示意圖。如圖6和圖7所示，滾珠軸承305可以經(jīng)由彈簧304保持在凹部306b中。當(dāng)滾珠軸承305通過過載カ滑塊303中的保持結(jié)構(gòu)303a經(jīng)由偏置特征304保持就位吋，聯(lián)接構(gòu)件305，比如滾珠軸承，可以將過載カ滑塊303和過載カ桿306機(jī)械地聯(lián)接。換言之，當(dāng)滾珠軸承305通過彈簧304固定在凹部306b中時(shí)，過載カ滑塊303、過載カ桿306和活塞306c可以作為單個(gè)單元運(yùn)動(dòng)。因此，施加于過載カ滑塊303的カ可釋放地連接到附接于軸306a的過載カ桿306，并由此引起活塞306b的運(yùn)動(dòng)，以便將液壓流體20泵送到從動(dòng)缸以及將液壓流體20從從動(dòng)缸泵出。這僅為一個(gè)示例性實(shí)施方案，并且根據(jù)本發(fā)明的各方面的其它實(shí)施方案也是可能的。例如，可替代地，可以以相反的方式固定滾珠軸承305，使得過載カ桿306中存在開ロ并且過載カ滑塊303中存在凹部。在這種情況下，如圖4、圖5A和5B所示，彈簧304可以固定到過載カ桿306上或者固定在過載カ桿306的內(nèi)部，而不是或另外地，固定在過載カ滑塊303上。如果以相反的方式固定過載カ機(jī)構(gòu)，則過載カ機(jī)構(gòu)的操作與以下段落中描述的操作基本相反。如圖4和圖5A所示，在接合操作中，當(dāng)滾珠軸承305定位成使其如圖5A、圖6和圖7中示出的位于過載カ桿306的凹部306b的內(nèi)部吋，滾珠軸承305可以將滑塊303的運(yùn)動(dòng)傳遞至過載カ桿306和活塞306c。換言之，由滾珠軸承305提供的聯(lián)接可以使得過載カ桿306、活塞306b和過載カ滑塊303作為單個(gè)単元運(yùn)動(dòng)。當(dāng)用戶施加比由彈簧304的彈簧力設(shè)定的閾值大的カ時(shí)，由過載カ桿306對(duì)滾珠軸承305施加的力可以向外地按壓在彈簧304上，達(dá)到使得滾珠克服彈簧304的力的程度，導(dǎo)致由滾珠軸承305提供的聯(lián)接斷開。在這種被稱為“分離操作”的情況下，過載カ桿306和滑塊303的機(jī)械聯(lián)接可被斷開。這樣，彈簧304可被選擇為具有與使由滾珠軸承305提供的聯(lián)接分離的カ閾值相對(duì)應(yīng)的預(yù)期的彈簧力，由此致動(dòng)分離操作并停止向裝置的從動(dòng)部分和/或末端執(zhí)行器或工具傳遞カ或運(yùn)動(dòng)。接合操作定義為當(dāng)由用戶對(duì)示例性過載カ機(jī)構(gòu)300施加的力不足以克服彈簧304的カ時(shí)的情況。通常，在接合操作中，由用戶執(zhí)行的機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的大多數(shù)或全部可以由用戶通過系統(tǒng)傳遞至目標(biāo)物或手術(shù)室。在這種情況下，滾珠軸承305可以在圖4中示出的位置中相對(duì)于過載カ滑塊303保持固定。換言之，過載カ桿306和滑塊303可以作為一個(gè)單元運(yùn)動(dòng)。可替代地，普通狀態(tài)可被定義成使得過載カ滑塊303和過載カ桿306允許相對(duì)于彼此的一些運(yùn)動(dòng)。在接合操作中，例如當(dāng)擠壓拇指環(huán)時(shí)，如在美國專利6，607，475中更詳細(xì)地描述的那樣，可以通過一系列的操縱桿和齒輪將過載力機(jī)構(gòu)300從縮回位置致動(dòng)到延伸位置。在接合操作中，滾珠軸承305可以如圖5A中示出的那樣居中地定位在過載力桿306的凹部306b內(nèi)，并且可以相對(duì)于過載力桿306保持固定。尤其在這種方式中，控制部分5可以利用示例性過載力機(jī)構(gòu)300將來自用戶的機(jī)械力引導(dǎo)到施加物。一般來說，由示例性過載力機(jī)構(gòu)300致動(dòng)的裝置被稱為裝置的“從動(dòng)”部分。這些裝置可以包括機(jī)械夾持器、操縱桿臂、樞轉(zhuǎn)裝置、移動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、切割工具、抓握工具以及其它適合的裝置。能夠通過裝置的從動(dòng)部分以任意數(shù)量的適合的方式來使用機(jī)械力。例如，控制部分5能夠用于進(jìn)行外科手術(shù)程序，使目標(biāo)移動(dòng)或?yàn)槿我鈹?shù)量的適合的應(yīng)用機(jī)械地提供力。如圖IA所示，控制部分5可被聯(lián)接至各種外科手術(shù)器械(例如，夾鉗、剪刀、針等等)以執(zhí)行外科手術(shù)操作。然而，當(dāng)用戶太快或過于劇烈地致動(dòng)拇指環(huán)時(shí)，過載力機(jī)構(gòu)300可能致動(dòng)裝置的從動(dòng)部分的部分，使得對(duì)裝置自身或者其它地方(如上所述)造成損害。在這種情況下，示·例性過載力機(jī)構(gòu)300可以進(jìn)入分離操作，使得過載力滑塊303以下述方式與過載力桿306脫離。圖5B示出處于分離操作中的圖5B的示例性過載力機(jī)構(gòu)。當(dāng)裝置的控制部分中的來自用戶的推力(例如，單位時(shí)間期間施加的力)大到足以使?jié)L珠軸承305從過載力桿306中的凹部306b移出時(shí)，將會(huì)啟動(dòng)分離操作。如圖5B所示，在分離操作中，尤其當(dāng)施加太大的力時(shí)，滾珠軸承305可以從凹部306b移出，使得滾珠軸承305相對(duì)于凹部306b運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滾珠軸承305相對(duì)于凹部306b運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以通過凹部306b的輪廓相對(duì)于過載力桿306向外迫壓滾珠軸承305。滾珠軸承305的向外運(yùn)動(dòng)通?？梢匝刂鴪D4中示出的方向D，并且可以使?jié)L珠軸承305利用大到能夠克服彈簧力的力在彈簧304上按壓。一旦克服彈簧力，滾珠軸承305就可以不受過載力桿306的凹部306b的約束地滑動(dòng)。該動(dòng)作可以使過載力滑塊303與過載力桿306以及示例性過載力機(jī)構(gòu)300的其余部分脫離，使得用戶的運(yùn)動(dòng)不再被傳遞。如果用戶的運(yùn)動(dòng)在分離操作中不被傳遞，則該運(yùn)動(dòng)不會(huì)被液壓地傳遞到裝置的其它部分，包括裝置的從動(dòng)部分。在這種情況下，響應(yīng)于用戶輸入，過載力滑塊303可以相對(duì)于過載力桿306自由地滑動(dòng)。這樣，用戶的運(yùn)動(dòng)不被裝置傳遞，并且裝置的從動(dòng)部分(未示出)不對(duì)用戶輸入作出反應(yīng)。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的各方面的過載力機(jī)構(gòu)的另一示例性實(shí)施方案。如圖8所示，過載力機(jī)構(gòu)400的過載力滑塊403可以與示例性過載力機(jī)構(gòu)300的過載力滑塊303大致相似。然而，用于將過載力滑塊403聯(lián)接到軸401和缸402的機(jī)械部件可以是不同的。例如，如圖8所示，過載力機(jī)構(gòu)400可以包括彈簧404，彈簧404使定位銷405保持與過載力桿406接觸。定位銷405可以經(jīng)由過載力滑塊403中的定位銷容納開口 403a與裝置的其它部分接觸。如圖8所示，與在圖5A中所示的滾珠軸承305夾持在彈簧304與過載力桿306之間的方式相似，定位銷405可以經(jīng)由彈簧404保持為與過載力桿406接觸。另外，在過載力桿406中可以具有凹部406b，凹部406b容納定位銷405的至少一部分。凹部406b可以例如與圖6中示出的過載力桿306中的凹部306b大致相似。如圖8中最佳地示出的，定位銷405可以通過經(jīng)由彈簧404供給的彈簧力壓入或固定到凹部406b內(nèi)。當(dāng)定位銷405穿過過載力滑塊403中的定位銷容納開口 403a由彈簧404按壓就位時(shí)，定位銷405可以機(jī)械地聯(lián)接過載力滑塊403和過載力桿406。換言之，當(dāng)定位銷405通過彈簧404固定在凹部406b中時(shí),過載力滑塊403和過載力桿406可以作為單個(gè)單元運(yùn)動(dòng)。這僅為一種實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的各方面的其他實(shí)施方案也是可能的。例如，可替代地，可以以相反的方式固定定位銷405，使得在過載力桿406中具有開口并且在過載力滑塊403中具有凹部。在這種情況下，彈簧403可以固定到過載力桿406上或者固定在過載力桿406的內(nèi)部，而非或另外地，如圖8中示出的固定在過載力滑塊403上。如果以相反的方式固定過載力機(jī)構(gòu)，則過載力機(jī)構(gòu)的操作與以下段落中描述的操作大致相反。如圖8所示，在接合操作中，當(dāng)定位銷405定位成使得定位銷405位于過載力桿406的凹部406b的內(nèi)部時(shí)，定位銷405可以將過載力桿406的運(yùn)動(dòng)傳遞至軸406a。換言之，由于由定位銷405提供的聯(lián)接，過載力桿406和過載力滑塊403可以作為單個(gè)單元運(yùn)動(dòng)。當(dāng)用戶施加比由彈簧304設(shè)定的閾值更大的力時(shí)，由過載力桿406對(duì)定位銷405施加的力可以向外按壓在彈簧404上，達(dá)到使得定位銷305可以克服彈簧404的力的程度。在這種被稱為“分離操作”的情況下，過載力桿406和過載力滑塊403的機(jī)械聯(lián)接可被斷開。 接合操作定義為當(dāng)由用戶對(duì)示例性過載力機(jī)構(gòu)400施加的力不足以克服彈簧304的力時(shí)的情況。通常，在接合操作中，由用戶執(zhí)行的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的大部分或全部可以由用戶通過系統(tǒng)傳遞至目標(biāo)物或手術(shù)室。在這種情況下，定位銷405可以在圖8中示出的位置相對(duì)于過載力滑塊403保持固定。換言之，過載力滑塊403和過載力桿406 (以及由此的軸406a)可以作為一個(gè)單元運(yùn)動(dòng)。在接合操作中，例如當(dāng)擠壓拇指環(huán)時(shí)，可以如美國專利6，607，475中詳細(xì)描述的那樣通過一系列操縱桿和齒輪使過載力機(jī)構(gòu)400從縮回位置致動(dòng)到延伸位置。在接合操作中，定位銷405可以居中地定位在過載力桿406的凹部406b內(nèi)，并且相對(duì)于凹部406b保持固定。尤其在該方式中，控制部分5利用示例性過載力機(jī)構(gòu)400將來自用戶的機(jī)械力引導(dǎo)到施加物。一般來說，由示例性過載力機(jī)構(gòu)400致動(dòng)的裝置被稱為裝置的“從動(dòng)”部分。這些裝置可以包括機(jī)械夾持器、操縱桿臂、樞轉(zhuǎn)裝置、移動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、切削工具、抓握工具以及任何其它適合的裝置。機(jī)械力可以通過裝置的從動(dòng)部分以任意數(shù)量的適合的方法使用。例如，控制部分5可以用于進(jìn)行外科手術(shù)程序，使物體運(yùn)動(dòng)或?yàn)槿我鈹?shù)量的適合的應(yīng)用機(jī)械地提供力。如圖IA所示，控制部分5可以聯(lián)接至各種外科手術(shù)器械(例如，夾鉗、剪刀、針等等)以執(zhí)行外科手術(shù)操作。然而，當(dāng)用戶太快或過于劇烈地致動(dòng)拇指環(huán)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，因?yàn)檫^載力機(jī)構(gòu)400可能致動(dòng)裝置的從動(dòng)部分的部分，使得對(duì)裝置自身或其它地方(如上所述)造成損害。在這種情況下，過載力機(jī)構(gòu)400可以進(jìn)入分離操作，使得過載力滑塊403以下述方式使內(nèi)缸402和外缸401脫離。雖然未示出，但示例性過載力機(jī)構(gòu)400的分離操作可以與圖5B中示出的示例性過載力機(jī)構(gòu)300的分離操作大致相似。當(dāng)裝置的控制部分中的來自用戶的推力(例如，單位時(shí)間期間施加的力)大到足以使定位銷405從過載力桿406中的凹部406b移出時(shí)，可以啟動(dòng)分離操作。在分離操作中，例如當(dāng)對(duì)過載力桿406施加太大的力使得定位銷405相對(duì)于凹部406b運(yùn)動(dòng)時(shí)，定位銷405可以從凹部406b移出。當(dāng)定位銷405相對(duì)于凹部406b運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以通過凹部406b的輪廓相對(duì)于過載力桿406向外迫壓定位銷405。定位銷405的向外運(yùn)動(dòng)通?？梢匝刂鴪D8中示出的方向D，并且可以使得定位銷405利用大到可以克服例如彈簧力的力按壓彈簧或其它回復(fù)力構(gòu)件(未顯示)。如果彈簧力被克服，則定位銷405可以不受過載力桿406的凹部406b的約束地滑動(dòng)并且穿過過載力滑塊403的定位銷容納開口 403a。定位銷的這一運(yùn)動(dòng)可以使過載力滑塊403與過載力桿406和示例性過載力機(jī)構(gòu)400的其余部分脫離，使得用戶的運(yùn)動(dòng)不再被傳遞。在這種情況下，響應(yīng)于用戶的輸入，過載力滑塊403可以自由地滑動(dòng)，同時(shí)缸軸401和過載力桿406可以保持固定。這樣，用戶的運(yùn)動(dòng)不被裝置傳遞，并且裝置的從動(dòng)部分(未示出)不對(duì)用戶輸入作出反應(yīng)。 盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的各個(gè)方面以及關(guān)于外科手術(shù)器械的示例對(duì)本發(fā)明的各方面進(jìn)行了描述，但與任何適合的機(jī)械裝置結(jié)合使用都在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。另外，雖然已經(jīng)參照外科醫(yī)生對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但根據(jù)本發(fā)明的使用情況，本發(fā)明可以由另外的用戶使用。此外，雖然利用液壓機(jī)構(gòu)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但可以實(shí)施非液壓機(jī)構(gòu)，比如纜索滑輪裝置或推拉纜索裝置，這也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明 的精神的情況下能夠做出許多和各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于外科手術(shù)系統(tǒng)部件的過載カ機(jī)構(gòu)，包括 機(jī)械地致動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件； 能夠由所述驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)組件；以及 可變地接合的聯(lián)接器，所述可變地接合的聯(lián)接器構(gòu)造成將所述驅(qū)動(dòng)組件的操作可變地連接到所述從動(dòng)組件，所述可變地接合的聯(lián)接器被構(gòu)造成在預(yù)定カ極限以下將來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)直接傳遞到所述從動(dòng)組件，并且在所述預(yù)定カ極限以上使來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)不能夠傳遞到所述從動(dòng)組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述可變地接合的聯(lián)接器包括 套筒，所述套筒能夠與所述從動(dòng)組件可變地接合并且由所述驅(qū)動(dòng)組件直接接合；以及 偏置機(jī)構(gòu)，所述偏置機(jī)構(gòu)用于改變所述套筒與所述從動(dòng)組件的可變的接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述可變地接合的聯(lián)接器包括 軸，所述軸具有與所述套筒滑動(dòng)地聯(lián)接的至少ー個(gè)導(dǎo)向部分；以及 至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件，所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件能夠經(jīng)由至少ー個(gè)凹部特征和所述至少一個(gè)導(dǎo)向部分與所述套筒和所述軸接合， 其中，所述至少ー個(gè)凹部特征部分地限定在所述套筒中，并且其中，所述偏置機(jī)構(gòu)能夠與所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件接合并且在所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件上施加保持力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述從動(dòng)組件還包括設(shè)置在所述軸內(nèi)的桿，所述至少ー個(gè)凹部特征部分地限定在所述桿中，以及所述套筒經(jīng)由所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件與所述桿聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述偏置機(jī)構(gòu)將所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件偏置成與所述桿接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件包括ー對(duì)滾珠軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件包括定位銷。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述至少一個(gè)導(dǎo)向部分包括限定在所述軸中的軌道，所述軌道能夠與所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件可匹配地接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)向外的力小于或等于閾值カ時(shí)，所述偏置機(jī)構(gòu)的所述保持力比在所述套筒的滑動(dòng)操作期間施加在所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件上的向外的カ大，從而保持所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件與所述桿的接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)向外的力大于閾值カ時(shí)，所述偏置機(jī)構(gòu)的所述保持力比在所述套筒的滑動(dòng)操作期間施加在所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件上的向外的力小，從而使所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件與所述桿分離。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，所述外科手術(shù)系統(tǒng)經(jīng)由液壓壓カ機(jī)械地操作。
12.—種液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)系統(tǒng)，包括 控制部分，所述控制部分具有至少ー個(gè)控制缸； 致動(dòng)部分； 從動(dòng)部分，所述從動(dòng)部分液壓地連接到所述控制部分，所述從動(dòng)部分具有至少ー個(gè)外科手木工具和對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)控制缸的至少ー個(gè)從動(dòng)缸；以及 過載カ機(jī)構(gòu)，所述過載力機(jī)構(gòu)與所述控制部分操作地連接，其中，所述致動(dòng)部分的致動(dòng)經(jīng)由所述從動(dòng)組件將機(jī)械カ傳遞到所述從動(dòng)部分，所述過載カ機(jī)構(gòu)包括 機(jī)械地致動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件； 能夠由所述驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)組件；以及 可變地接合的聯(lián)接器，所述可變地接合的聯(lián)接器構(gòu)造成將所述驅(qū)動(dòng)組件的操作可變地連接到所述從動(dòng)組件，所述可變地接合的聯(lián)接器構(gòu)造成在預(yù)定カ極限以下將來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)直接傳遞到所述從動(dòng)組件，并且在所述預(yù)定カ極限以下使來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)不能夠被傳遞到所述從動(dòng)組件。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述可變地接合的聯(lián)接器包括 套筒，所述套筒能夠與所述從動(dòng)組件可變地接合并且由所述驅(qū)動(dòng)組件直接接合；以及 偏置機(jī)構(gòu)，所述偏置機(jī)構(gòu)用于改變所述套筒與所述從動(dòng)組件的可變的接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述可變地接合的聯(lián)接器包括 軸，所述軸具有與所述套筒滑動(dòng)地聯(lián)接的至少ー個(gè)導(dǎo)向部分；以及至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件，所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件能夠經(jīng)由至少ー個(gè)凹部特征和所述至少一個(gè)導(dǎo)向部分與所述套筒和所述軸接合， 其中，所述至少ー個(gè)凹部特征部分地限定在所述套筒中，并且其中，所述偏置機(jī)構(gòu)能夠與所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件接合并且在所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件上施加保持力。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述控制部分的所述致動(dòng)部分包括手柄和觸發(fā)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，還包括滑閥，所述滑閥用于控制所述至少一個(gè)控制缸與所述至少一個(gè)從動(dòng)缸之間的流體連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，所述至少ー個(gè)控制缸包括多個(gè)缸，并且其中，所述多個(gè)控制缸中的每個(gè)控制缸均提供用于使所述從動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)的自由度。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，還包括設(shè)置在所述軸內(nèi)的桿，其中，所述至少ー個(gè)凹部特征部分地限定在所述桿中，并且其中，所述套筒經(jīng)由所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件與所述桿聯(lián)接。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，所述偏置機(jī)構(gòu)將所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件偏置成與所述桿接合。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件包括ー對(duì)滾珠軸承。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，所述至少ー個(gè)聯(lián)接構(gòu)件包括定位銷。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，所述至少一個(gè)導(dǎo)向部分包括限定在所述軸中的軌道，所述軌道能夠與所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件可匹配地接合。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，當(dāng)向外的力小于或等于閾值カ時(shí)，所述偏置機(jī)構(gòu)的所述保持力比在所述套筒的滑動(dòng)操作期間施加在所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件上的向外的カ大，從而保持所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件與所述桿的接合。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置，其中，當(dāng)向外的カ大于閾值カ時(shí)，所述偏置機(jī)構(gòu)的所述保持力比在所述套筒的滑動(dòng)操作期間施加在所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件上的向外的力小，從而使所述至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件與所述桿分離。
25.ー種操作具有過載カ機(jī)構(gòu)的液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置的方法，所述過載カ機(jī)構(gòu)包括機(jī)械地致動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件、能夠由所述驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)組件以及可變地接合的聯(lián)接器，所述方法包括 將所述驅(qū)動(dòng)組件操作地連接到控制部分； 將所述可變地接合的聯(lián)接器構(gòu)造成將所述驅(qū)動(dòng)組件的操作可變地連接到所述從動(dòng)組件；以及 將所述可變地接合的聯(lián)接器構(gòu)造成在預(yù)定カ極限以下將來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)直接傳遞到所述從動(dòng)組件，并且在預(yù)定カ極限以上使來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)不能夠傳遞到所述從動(dòng)組件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括在所述預(yù)定カ極限以下經(jīng)由所述從動(dòng)組件將機(jī)械カ傳遞至所述液壓地驅(qū)動(dòng)的外科手術(shù)裝置的從動(dòng)部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，致動(dòng)所述控制部分包括致動(dòng)手柄和觸發(fā)器。
28.—種用于外科手術(shù)系統(tǒng)部件的過載カ機(jī)構(gòu),包括 機(jī)械地致動(dòng)的驅(qū)動(dòng)組件； 能夠由所述驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)組件；以及 用于將所述驅(qū)動(dòng)組件的操作可變地連接到所述從動(dòng)組件的裝置，所述裝置用于在預(yù)定カ極限以下將來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)直接傳遞到所述從動(dòng)組件，并且在預(yù)定カ極限以上使來自所述驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)不能夠被傳遞到所述從動(dòng)組件。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的過載カ機(jī)構(gòu)，其中，用于可變地連接操作和用于傳遞運(yùn)動(dòng)的所述裝置包括 套筒，所述套筒能夠與所述從動(dòng)組件可變地接合并且由所述驅(qū)動(dòng)組件直接結(jié)合；以及 偏置機(jī)構(gòu)，所述偏置機(jī)構(gòu)用于改變所述套筒與所述從動(dòng)組件的可變的接合。
全文摘要
一種過載力機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)組件、從動(dòng)組件以及可變地接合的聯(lián)接器，當(dāng)用于液壓裝置的控制缸的運(yùn)動(dòng)超過預(yù)定的不安全閾值時(shí)，過載力機(jī)構(gòu)對(duì)該運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分流或阻尼。過載力機(jī)構(gòu)避免或減小對(duì)裝置自身、輔助裝置和/或患者的損害。在一方面中，可變地接合的聯(lián)接器可以包括偏置機(jī)構(gòu)和聯(lián)接構(gòu)件，其中，偏置機(jī)構(gòu)在達(dá)到力閾值或張力閾值時(shí)自動(dòng)復(fù)位或釋放。另外，過載力從動(dòng)組件可以包括過載力桿，過載力桿使得力或運(yùn)動(dòng)能夠被引導(dǎo)遠(yuǎn)離源頭。可變地接合的聯(lián)接器可以包括定位銷和彈簧機(jī)構(gòu)，彈簧機(jī)構(gòu)利用張力自動(dòng)地復(fù)位。
文檔編號(hào)F16H35/10GK102791217SQ201180007577
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
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