CN113017835A - 用于手术工具组件的线缆张紧装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种用于外科工具组件的线缆张紧装置。外科工具组件包括壳体、端部执行器以及将壳体连接到端部执行器的细长轴。壳体包括多个卷轴，每个卷轴均具有环形轴环以及锚定在每个环形轴环上的线缆。线缆张紧装置包括：基板；下平台；下平台具有接收壳体的中心凹部。该装置还包括上平台，其包括具有多个圆形轴承的承载板，圆形轴承接收固定在多个圆形轴承内的多个扭矩螺栓，每个扭矩螺栓具有能够接收多个销的多个开口，每个销包括能够接收在外科工具组件壳体的卷轴的环形轴环中的一个或多个紧固件。装置还包括测量多个螺栓的旋转角度的角度盘，并且扳手可操作地连接到角度盘以向螺栓施加特定扭矩从而使连接到卷轴的线缆张紧。

Description

用于手术工具组件的线缆张紧装置

技术领域

本发明总体上涉及一种线缆张紧装置。更具体地，本公开涉及用于微创手术中的手术工具应用的线缆张紧装置。

背景技术

本部分旨在向读者介绍本领域的可能与本公开的各个方面相关的各个方面，下面将对其进行描述。相信本公开有助于向读者提供背景信息，以有助于更好地理解本公开的各个方面。因此，应该理解的是，应该从这种角度来阅读这些表述，而不仅仅是作为对现有技术的承认。此外，仪器和工具可互换使用，并且具有相同的含义。

机器人辅助手术***已在全球范围内被采用，以取代传统的手术治疗，以减少可能在外科手术或诊断程序中受损的外来组织的量，从而减少患者的康复时间、患者的不适感、持久的住院时间，尤其是有害的副作用。在机器人辅助的手术中，外科医生通常在外科医生控制台上操作主控制器，以无缝地捕获和传递外科医生执行的复杂动作，从而使人感觉外科医生正在直接铰接手术工具以进行手术。在外科医生控制台上操作的外科医生可以位于距手术部位一定距离处，或者可以位于正在对患者进行手术的手术室内。

机器人辅助手术彻底改变了医疗领域，并且成为医疗器械行业发展最快的领域之一。但是，机器人辅助手术的主要挑战是确保手术期间的安全性和准确性。机器人辅助手术的关键领域之一是开发用于微创手术的手术机器人。在过去的几十年中，外科手术机器人呈指数级发展，并且已成为医疗器械行业创新的主要领域。

在机器人辅助手术中，手术工具具有重要作用。外科手术工具是在各种外科手术过程中接触患者组织的实际部分。外科手术工具通过在工具上包括腕关节，可以提供更大的运动自由度，从而产生更自然的手状关节。为了促进腕关节活动，外科手术工具通常包括线缆驱动的运动***，该***设计成可铰接(移动)工具的端部执行器。常见的线缆驱动的运动***(致动元件)包括一根或多根驱动线缆、导线、细长的部件等，这些线缆穿过腕关节延伸以有助于关节式连接工具的端部执行器。在使用过程中以及线缆驱动的运动***的整个使用寿命中，驱动线缆将趋于以拉伸、蠕变以及松弛的形式疲劳。这种驱动电缆疲劳会在通常必须进行电气或机械补偿的驱动机构中产生反冲。

此外，驱动线缆中的松弛会导致致动元件的未对准和/或脱轨，例如在传动箱壳体或手腕或端部执行器中引导致动元件的主动轮或滑轮处。

在某些情况下，手术工具的驱动缆线的松弛或张力过低可能会导致手术工具的端部执行器发生无法预料的运动。确保在外科手术工具的整个设计寿命中都存在足够的驱动线缆张力的一种方法是，用足够高的张力预加载驱动线缆，以承受一些预加载的驱动线缆张力降低，特别是当端部执行器可用于推拉、夹紧、抓握或其他遇到阻力的动作时。但是，驱动线缆中的张力预加载会增加驱动***操作手术工具所必须施加的力。在驱动线缆沿着外科手术工具的表面行进时，预紧力会增加摩擦。在驱动线缆接触驱动线缆穿过的开口的弯曲表面的地方，预紧力还会引起摩擦。

鉴于上述挑战，期望提供一种方法来管理松弛，以最小化或防止致动元件的未对准或脱轨和/或通过致动元件提供来自力输入机构的驱动输入的力传递的响应性，以及对手术工具的端部执行器的最终致动的响应。此外，通常希望并且通常很关键的是，驱动线缆中的张力是可确定和可控制的。因此，期望外科手术张紧装置具有以受控的方式张紧驱动缆线的能力并且为医师提供在任何时候直接确定驱动缆线中的张力的能力。除了这些必要条件外，还应设计一种可用的手术张紧装置，其形式和功能应符合人体工程学，易于使用且可靠。

发明内容

本公开寻求提供一种用于外科工具组件的改进的线缆张紧装置。

一方面，本公开的实施例提供了一种用于外科工具组件的线缆张紧装置。外科工具组件包括：在近端的壳体，在远端的端部执行器以及将所述壳体连接到所述端部执行器的细长轴。壳体包括多个卷轴，每个卷轴具有环形轴环和锚固在每个环形轴环上并固定在相应卷轴上的线缆。线缆张紧装置包括基板和可操作地固定到基板的下平台，其中下平台具有中心凹部，该中心凹部构造成接收外科工具组件的壳体。线缆张紧装置还包括可操作地固定在下平台上方的上平台，并且上平台包括具有多个圆形轴承的承载板，该多个圆形轴承构造成接收多个扭矩螺栓，多个扭矩螺栓固定在多个圆形轴承内。多个扭矩螺栓朝着下平台向下延伸，并且每个扭矩螺栓具有多个能够接收多个销的开口，其中每个销包括一个或多个能够接收在手术工具组件壳体的卷轴的环形轴环中的紧固件。线缆张紧装置还包括：安装在多个螺栓上的角度盘，该角度盘构造成测量多个螺栓旋转角度；以及扳手，该扳手可操作地附接到该角度盘，以向多个螺栓施加特定扭矩，从而使附接到外科工具接口壳体的卷轴上的线缆张紧。

可选地，把手可操作地固定在基板的相对端上并具有倒置的U形结构。

可选地，导轨在基板的纵轴上彼此平行地定位。

可选地，至少一对导轮沿导轨的纵轴安装在导轨上。

可选地，所述一对导轮的截面为U形，并且可以沿着导轨的纵轴移动。

可选地，该对锁定块构造成锁定外科工具组件的轴和端部执行器，使得外科工具组件在线缆张紧期间处于固定位置。

可选地，这对锁定块包括“U”形凹口，以接收手术工具组件的轴和端部执行器，并且还包括在每一端的螺钉，以限制凹口的空间以固定地保持手术工具组件。

可选地，沿着导轨彼此等距地放置至少一对锁定夹具，并且锁定夹具构造成将上平台固定到导轮上。

可选地，上平台具有第一端、第二端以及从第一端和第二端两者延伸的成对的倒置的“U”形腿。

可选地，成对的倒置的“U”形腿具有突出部分，从而可以通过各种锁定机构(不限于螺栓，滑入配合等)将突出部分安装到成对的导轮上。

可选地，下平台构造成固定在导轨之间的位置，使得上平台可以在成对的锁定夹具上对准以定位在下平台上方。

可选地，下平台包括定位在下平台的第一端上的成对的锁定夹具和放置在下平台的第二端上的一个居中定位的锁定夹具。

可选地，扳手包括定位在数字扳手上的可视指示器，该可视指示器构造成显示施加到螺栓上的扭矩以防止螺栓过度拧紧。

可选地，该角度盘的轮廓是圆形的，并且在其外周上包括多个开口以配合多个螺栓，并且角度盘构造成在角度盘的圆周上限定角度测量。

从附图和结合所附权利要求书解释的说明性实施例的详细描述，本公开的其他方面、优点、特征以目的将变得显而易见。

应当理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，本公开的特征易于以各种组合进行组合。

附图说明

为了进一步阐明本公开的优点和特征，将参考通过在附图中示出的本公开的特定实施例来对本公开进行更具体的描述。应当理解的是，这些附图仅描绘了本公开的典型实施例，因此不应视为对其范围的限制。将结合附图以附加的特征和细节来描述和解释本公开，其中：

图1(a)示出了根据本公开实施例的机器人手术***的多个机械臂的示意图；

图1(b)示出了根据本公开实施例的机器人手术***的外科医生控制台的示意图；

图1(c)示出了根据本公开实施例的机器人手术***的影像台车的示意图；

图2示出了根据本公开实施例的安装在机械臂上的工具接口组件的立体图；

图3(a)示出了根据本公开实施例的特定手术工具组件；

图3(b)示出了根据本公开的实施例的手术工具组件的远端或工作端；

图4(a)示出了根据本公开实施例的外科工具组件的壳体的立体图；

图4(b)示出了根据本公开实施例的手术工具组件的壳体的仰视立体图；

图5示出了根据本公开实施例的用于外科工具组件的缆线张紧装置的立体图；

图6示出了根据本公开的实施例的线缆张紧装置的剖视图，其示出了上平台；

图7示出了根据本公开的实施例的线缆张紧装置的另一剖视图，其示出了下平台；以及

图8示出了根据本公开实施例的用于外科工具组件的线缆张紧装置的另一剖视图。

具体实施方式

为了促进对本公开原理的理解，现在将参考附图中示出的实施例，并且将使用特定语言来描述该实施例。然而，将理解的是，由此不意图限制本公开的范围，并且在所说明的***中的这种改变和进一步的修改，以及在其中所说明的本公开的原理的这种进一步的应用，是本公开涉及的本领域技术人员通常会想到的。

本领域技术人员将理解，前述的一般描述和下面的详细描述是本公开的示例性和解释性的，并且不意图对其进行限制。在整个专利说明书中，采用的惯例是在附图中相同的数字表示相同的组件。

在整个说明书中，对“实施例”、“另一实施例”、“实施方式”、“另一实施方式”或类似语言的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在实施例中”、“在另一实施例中”、“在实施方式中”、“在另一实施方式中”以及类似语言的出现可以但不一定都指同一实施例。

术语“包括”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性包含，使得包括步骤列表的过程或方法不仅仅包括那些步骤，而可以包括未明确列出或该过程或方法固有的其他步骤。类似地，在没有更多限制的情况下，以“包括...”开头的一个或多个装置或子***或元素或结构不排除其他装置或其他子***或其他元素或其他结构或附加设备或其他附加子***或其他元素或其他结构的存在。。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。本文提供的装置、***和示例仅是说明性的，而不旨于进行限制。

本文中的术语“一”不表示数量限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。此外，术语无菌屏障和无菌适配器表示相同的含义，并且在整个说明书中可以互换使用。

下面将参考附图详细描述本公开的实施例。

本公开涉及用于微创手术的机器人手术***。机器人手术***通常将涉及使用多个机械臂。一个或多个机械臂通常会支撑一种外科手术工具，外科手术工具为可铰接的(例如钳口、剪刀、抓紧器、持针器、微型解剖器、施钉器、示踪器、抽吸/冲洗工具、施夹器等)或非铰接的(例如切割刀片、烧灼探针、冲洗器、导管、吸孔等)。一个或多个机械臂通常将用于支撑一个或多个外科手术图像捕获设备，例如内窥镜(可以是各种结构中的任何一种，例如腹腔镜、关节内窥镜、宫腔镜等)，或可选地，一些其他成像方式(例如超声、x线透视检查、磁共振成像等)。

图1(a)示出了根据本公开实施例的机器人手术***的多个机械臂的示意图。具体地，图1示出了具有安装在患者推车101周围的四个机械臂103a，103b，103c， 103d的机器人外科手术***100。如图1所示的四个机械臂103a，103b，103c， 103d是出于说明的目的，并且机械臂的数量可以根据手术类型或机器人手术***而变化。四个机械臂103a，103b，103c，103d沿患者推车101安装，并且可以以不同的方式布置，但不限于机械臂103a，103b，103c，103d安装在患者推车101 上，或者机械臂103a，103b，103c，103d分离地安装在可移动装置上，或者机械臂103a，103b，103c，103d彼此机械和/或可操作地连接，或者机械臂103a，103b， 103c，103d连接到中心主体105，从而使机械臂103a，103b，103c，103d从中心主体105扩展出来。

图1(b)示出了根据本公开实施例的机器人手术***的外科医生控制台的示意图。外科医生控制台117通过控制患者体内的机械臂103a，103b，103c，103d 来助于外科医生远程操作躺在患者推车101上的患者。外科医生控制台117构造成在手术器械在患者体内时控制手术器械(如图2所示)的运动。外科医生控制台117可以至少包括可调节的观察装置107，不限于2D/3D监视器、可穿戴的观察装置(未示出)及其组合。外科医生控制台117可以配备有多个显示器，这些显示器不仅可以显示患者推车101上手术部位的3D高清晰度(HD)内窥镜视图，而且可以显示外科医生在机器人手术期间可以使用的各种医疗设备的其他信息。此外，观察装置107可以提供机器人手术***100的各种模式，不限于所附接的机械臂的标识和数量、所附接的当前工具类型、当前工具末端位置、碰撞信息以及诸如ECG之类的医疗数据、超声显示、立体图像、CT、MRI信息。外科医生控制台117还可以包括用于控制机械臂的机构，机构不限于一个或多个手控制器109、一个或多个脚控制器113、离合器机构(未示出)及其组合。外科医生控制台117处的手控制器109需要不间断地捕获和传输外科医生执行的复杂动作，从而给出外科医生正在直接操作手术工具的感觉。在手术期间，不同的控制器可能需要不同的目的。在一些实施例中，手控制器109可以是一个或多个手动操作的输入设备，例如操纵杆、骨骼外手套，动力和重力补偿的操纵器等。这些手控制器109控制遥控电动机，该遥控电动机又控制附接到机械臂的手术器械的运动。如图1(b)所示，外科医生可以坐在诸如椅子111之类的支撑装置上，同时控制外科医生控制台117。椅子111可以根据外科医生的方便性通过高度装置、肘靠等进行调节，并且可以在椅子111上设置各种控制装置。此外，外科医生控制台 117可以在手术室内部的单个位置，或者可以分布在医院中的任何其他位置，只要保持与机械臂的连接即可。

图1(c)示出了根据本公开实施例的机器人手术***的影像台车的示意图。影像台车119构造成显示由内窥镜捕获的操作的2D和/或3D视图。影像台车119 可以根据查看的方便性以各种角度和高度进行调整。影像台车119可具有各种功能，不限于提供触摸屏显示、预览/记录/播放设置、各种输入/输出装置、2D-3D 转换器等。影像台车119可包括诸如电视屏幕的视觉***部分115a，115b，其使得旁观者或其他非手术外科医生能够从患者体外观察手术部位。机械手之一通常接合具有视频图像捕获功能的外科手术器械(即，照相机器械)，以在影像台车 119上显示捕获的图像。在一些机器人外科手术***配置中，相机仪器包括光学器件，该光学器件将图像从相机仪器的远端传输到患者体外的一个或多个成像传感器(例如，CCD或CMOS传感器)。可选地，成像传感器可以位于相机仪器的远端，并且由传感器产生的信号可以沿着导线或无线地传输以进行处理并显示在影像台车上119。

图2示出了根据本公开的实施例的安装在机械臂上的工具接口组件的立体图。工具接口组件200安装在机器人手术***100的机械臂201上。工具接口组件200 是用于对患者进行机器人手术的主要部件。如图2所示的机械臂201仅出于说明目的而示出，并且可以使用具有不同构造、自由度(DOF)和形状的其他机械臂。

如图2所示，工具接口组件200包括ATI(臂和工具接口)连接器203，该 ATI连接器203有助于工具接口200与机械臂可操作地连接。此外，工具接口200 还包括致动器组件205，该致动器组件安装在引导机构上并且能够沿着引导机构线性地移动。图2所示的引导机构是导轨207。如图1(b)所示，致动器组件205 沿着导轨207的运动由外科医生借助外科医生控制台117上的控制器来控制。无菌适配器组件209可释放地安装在致动器组件205上，以将机械臂的非无菌部分与无菌外科工具组件211分离。提供锁定机构(未示出)以与致动器组件205可释放地锁定和解锁无菌适配器组件209。无菌适配器组件209与致动器组件205可拆卸地接合，该致动器组件在无菌领域中驱动和控制无菌外科手术器械。在另一个实施例中，外科手术工具组件211还可以借助于按钮213与无菌适配器组件 209可释放地锁定/解锁或接合/脱离。

手术工具组件211包括轴215和端部执行器217。端部执行器217可以包括手术器械或者可以构造成附接手术器械。手术工具组件211还可以包含所存储的信息(例如，在器械内部的半导体存储器上)，该信息可以是永久的或者可以由机器人手术***100更新。

套管夹持器219设置在工具接口组件200上，并且构造成夹持套管221，该套管穿过开口(未示出)接收轴215。套管221包括中空主体，该中空主体包括在内表面(未示出)中的凹槽(未示出)。凹槽提供了锁定机构，该锁定机构以期望的角度将套管221固定到轴215，并且一旦被套管221接收，锁定机构就防止了轴215的移位、扭曲或任何轴向运动。套管夹持器219可拆卸地附接到工具接口组件200的一端，并且包括瓣状主体，瓣状主体接收套管221。备选地，套管夹持器219可以具有用于接收套管221的圆形主体，并且包括用于将套管221夹持在固定位置的凹槽。

套管夹持器219可以被固定到工具接口组件200的主体，并且可以构造成夹持或固定套管221，使得套管221在执行外科手术时是稳定的。套管夹持器219 可通过将套管夹持器219接收在安装座223的一组凹槽内而固定到工具接口组件 200的安装座223。

图3(a)示出了根据本公开实施例的特定手术工具组件300。如图3(a)中示意性所示，外科手术工具组件300可以包括近端301和远端303。外科工具组件300可包括在近端301处的壳体305和在远端303处的端部执行器307。外科工具组件300还可包括将壳体305连接到端部执行器307的细长轴309。

根据实施例，多条驱动线缆(未示出)在壳体305和端部执行器307之间于细长轴309内延伸。端部执行器307可以是与一项或多项外科手术任务相关的外科手术器械，例如钳子、针头驱动器、剪刀、双极烧灼器、组织稳定器或牵开器、施夹器、吻合装置、成像装置(例如，内窥镜或超声探头)等。一些手术器械还为手术工具组件300提供了铰接式的支撑，使得可以以一个或多个机械自由度来操纵手术工具组件300相对于轴309的位置和定向。此外，端部执行器307包括功能性机械自由度，例如打开或闭合的钳口或沿路径平移的刀。

图3(b)示出了根据本公开的实施例的手术工具组件的远端或工作端。在外科工具组件300的远端303还可包括腕状机构311。腕状机构311可以包括腕部构件313。腕部构件313的一个端部通过枢轴连接件319可枢转地安装在轴309 的端部317上的U形夹315中。腕部构件313可沿箭头321的方向围绕枢轴连接件319枢转。

在实施例中，端部执行器307可枢转地安装在腕部构件313的相对端上。根据特定实施例，端部执行器307为施夹器的形式，用于在外科手术过程中锚固夹子。因此，如图3(b)所示，端部执行器307具有第一部分323和第二部分325，第一部分323和第二部分325一起限定钳口状布置。应当理解的是，端部执行器 307可以是任何所需的外科手术工具的形式，其具有围绕共同的枢转轴线枢转的两个构件或手指，例如剪刀、用作针头驱动器的钳子等。端部执行器307通过枢轴连接件327可枢转地安装在腕部构件313的相对端上的U形夹(未示出)中。

根据实施例，第一部分323和第二部分325的自由端可围绕枢轴连接件327 朝向和远离彼此成角度地移位。根据另一实施例，第一部分323和第二部分325 可以绕枢轴连接件327成角度地移位，以整体改变端部执行器307相对于腕部构件313的方向。因此，第一部分323和第二部分325可绕枢轴连接件327独立于彼此成角度地移位，使得端部执行器307能够整体上绕枢轴连接件327可成角度地移位。

根据实施例，第一部分323和第二部分325每个均包括细长的指状部分或端部执行器元件。指状部分与端部执行器安装结构一体形成，该端部执行器安装结构例如为滑轮部分(未示出)的形式。滑轮部分限定了沿周向延伸的通道(未示出)，在该通道中承载例如激活线缆形式的细长元件。

腕部构件313的两侧是两组滑轮(未示出)，两组滑轮同轴地定位在枢轴连接件319上和轴309的端部317的U形夹315中。此外，另外两组滑轮329，331 可旋转地安装在腕部构件313的相对侧上。手腕部构件313的一侧上的一组滑轮 329，331中的每个滑轮与枢轴连接件319上的滑轮组(未示出)的相关滑轮大体上共面。此外，滑轮329，331中的每一个定位成使得其圆周紧靠在枢轴连接件 319上的滑轮组(未示出)的其相关联的滑轮的圆周附近。

因此，滑轮组329，331的每个滑轮和滑轮组(未示出)的它们的相关联的滑轮的沿周向延伸的通道结构在它们之间限定了空间，激活线缆331可紧密地穿过该空间。

在另一实施例中，四个细长元件，例如线缆，用于实现腕状机构311的运动。这些线缆可以表示为C1，C2，C3和C4(但由于壳体的复杂性而未显示)。应该理解的是，尽管对于单手指端部执行器将需要较少的线缆长度，但是从腕状机构延伸出六根线缆长度。在另一实施例中，适当地锚定每个这样的线缆长度的一端，以使得第一部分323和第二部分325绕它们的枢轴连接件327以及腕部构件313 绕着其枢轴连接件319进行角位移。因此，线缆通过穿过轴309向下延伸的通道 (未示出)朝向壳体305。

再次参考图3(a)，轴309可旋转地联接到壳体305，以使轴309相对于壳体305能够进行角位移。轴309是中空的，并且线缆C1，C2，C3和C4沿着轴 309并在轴309内部轴向延伸到壳体305中的卷轴组件(稍后说明)形式的驱动构件。

图4(a)示出了根据本公开的实施例的手术工具组件的壳体的立体图。壳体 305包括多个卷轴，本文在图4(a)中示出了四个卷轴401，403，405，407。这些卷轴401，403，405，407分别固定在轴409，411，413，415上。轴409，411， 413，415延伸穿过壳体305的基座417。轴409，411，413，415的开口端(与基座相对)可旋转地保持在盖板(未显示，以更清楚地显示卷轴)中。每个卷轴 401，403，405，407包括两个大致环形的轴环，例如，卷轴401包括两个轴环 429，431。

轴309的端部可旋转地安装在轴承组件419中的壳体305的基座417上。此外，轴309的端部承载鼓轮421，该鼓轮421超出轴承组件419进入壳体305。钨线形式的两个细长元件，例如C5，C6(未示出)，在鼓轮421和卷轴401之间延伸。应当理解的是，线缆C5，C6的一端分别锚固在卷轴401的每个轴环429， 431上，而另一端锚定在鼓轮421上，线缆C5，C6的一部分分别至少部分地绕卷轴401和鼓轮421缠绕。因此，卷轴401在顺时针方向上的角度位移导致轴309 在逆时针方向上的角位移，卷轴401在逆时针方向上的角位移导致轴309在顺时针方向上的角位移。根据实施例，鼓轮421和卷轴401通常具有周向延伸的引导通道，以引导线缆C5，C6的缠绕。

根据另一实施例，线缆C1，C2，C3，C4的相对端固定在卷轴403，405，407 上，卷轴403，405，407中的任何一个用于固定两根线缆，另外两个卷轴则分别固定一根线缆。线缆C1，C2，C3，C4从卷轴403，405，407在彼此相邻布置的两个空转轮423，425上被引导并进入居中放置的通道427延伸穿过鼓轮421并进入空心轴309。应当理解的是，卷轴403，405，407的选择性角位移引起线缆 C1，C2，C3，C4的选择性牵拉。

根据实施例，手术工具组件300可操作地连接到致动器，例如电动机(未示出)，以响应于卷轴相关联的致动器的致动而引起每个卷轴401，403，405，407 的选择性角位移。因此，致动器的选择性致动通过卷轴401，403，405，407传递，此外，线缆C1，C2，C3，C4，C5，C6有助于端部执行器307的运动。

根据实施例，线缆C1，C2，C3，C4，C5，C6优选地由细丝的多个辫状物构成，以提供强度和弹性。对于坚固的柔性线缆，已使用150至350根直径0.0007 至0.001英寸的钨丝辫状物，从而提供了外径为0.014至0.018英寸的线缆。对于需要更大扭矩才能起作用的工具(例如施夹器)，具有更多编织物，更粗的导线和/或更粗的总直径的线缆更有用。由于制造的和缠绕的线缆通常固有地包含一些“构造拉伸”，并且由于通过使所使用的线缆中的固有拉伸最小化而提高了本文所述工具的灵敏度，因此优选在使用前去除该构造拉伸。可以采取几个步骤来消除此拉伸，包括使线缆在其运动范围内循环，将大于预期的载荷施加到线缆上，并重新拉伸线缆以消除这些步骤导致的拉伸。

通常，对于具有两个工作部件(例如施夹器323，325)的端部执行器307，在壳体305中设置四个卷轴401，403，405，407。线缆C1缠绕在一个这样的卷轴上，线缆C2缠绕在另一个卷轴上，线缆C3和C4缠绕在另一个卷轴上，并且第四卷轴可操作地连接到轴309，以响应于那个卷轴的角位移而引起轴的角位移。

应当理解的是，当使轴309相对于壳体305成角度地移位时，腕状机构311 与轴309相对应地相对于壳体305成角度地移动。因此，在轴309的这种角位移期间，使线缆C1，C2，C3和C4沿它们的长度扭曲。

图4(b)示出了根据本公开实施例的手术工具组件的壳体的仰视立体图。卷轴401，403，405，407的仰视图的形状为盘状，以使卷轴易于移动。卷轴401， 403，405，407以隔开的方式定位在壳体305的基座417上，以使每个卷轴401， 403，405，407彼此等距，以不干扰相邻卷轴的运动。

图5示出了根据本公开的实施例的用于外科工具组件的线缆张紧装置的立体图。

线缆张紧装置500设计成在外科工具组件300的线缆中保持恒定的张力。这补偿了随着时间或通过长期使用手术工具而可能在线缆中产生的任何拉伸、松弛和/或蠕变。线缆张紧器还包括单向锁定机构的各种实施例，该单向锁定机构设计为保持线缆中的恒定张力，从而确保手术工具中可预测的驱动性能。

线缆张紧装置500包括基板501，线缆张紧装置500的各种部件安装在基板 501上。基板501可以包括矩形轮廓，在其顶表面503上具有用于附接各种部件的装置。基板501构造成将手术工具组件300固定地附接到其顶表面503上。

基板501可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。基板501的材料可以选自包括铝、钢、铁、镍、铜、锌、锡或其任意组合的组中。根据本公开的特定实施例，基板501由铝制成。基板501可以被涂覆或可以具有保护涂层，例如合金涂层。根据实施例，可以使用阳极氧化工艺来涂覆基板501，以便在基板501的表面上形成氧化铝的保护涂层。基板501可以具有任何合适的尺寸，使得可以方便地附接手术工具组件300。基板501可以具有提供足够强度的合适的厚度。

此外，线缆张紧装置500可以包括在基板501的相对端上的把手505，507。把手505，507具有倒置的U形结构，并构造成允许使用者将线缆张紧装置500 从一个位置移动到另一位置。

把手505，507可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。用于把手505，507的材料可以选自包括铝、钢、铁、镍、铜、锌、锡或其任意组合组成的组中。根据特定实施例，把手505，507由铝或钢制成。把手505，507可以具有提供足够强度的合适厚度。

在实施例中，把手505，507构造成通过各种锁定机构附接到基板501的顶表面503的端部，锁定机构不限于螺栓、滑入配合、按钮锁定机构等。

此外，线缆张紧装置500可以包括在基板501的纵轴上彼此平行定位的导轨 509，511。如图5所示，导轨509，511定位在基板501的一端。沿导轨509，511 安装至少一对导轮。如图6所示，两对相对的导轨513，515分别沿着导轨509， 511安装。相对的一对导轮513，515沿导轨509，511的纵轴方向安装。相对的一对导轮513，515的截面为U形，并且可以沿着导轨509，511的纵轴移动。相对的一对导轮513，515沿其底端(未示出)以大致U形的方式包围导轨509， 511。

导轨509，511和相对的一对导轨513，515可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。导轨509，511和一对导轮513，515的材料可以选自包括铝、钢、铁、镍、铜、锌、锡或任何其组合的组中。根据特定实施例，导轨509，511 和相对的一对导轮513，515由铝或钢制成。

在一实施例中，导轨509，511构造成通过各种锁定机构附接在基板501的顶表面503的一端上，各种锁定机构不限于螺栓、滑入配合等。

此外，线缆张紧装置500可以包括一对锁定块517，519，该对锁定块构造成分别锁定外科工具组件300的轴309和端部执行器307，使得在线缆张紧期间，手术工具组件300不会移动。一对锁定块517，519在与导轨509，511相对的端部固定地定位在线缆张紧装置500的顶表面503上。一对锁定块517，519包括“U”形凹口以接收外科工具组件300的轴309和端部执行器307，并且在每一端还包括螺钉527，529，以限制凹部的空间，从而固定地保持外科工具组件300。

一对锁定块517，519可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。在实施例中，一对锁定块517，519构造成成通过各种锁定机构附接到基板501 的顶表面503的一端上，各种锁定机构不限于螺栓、滑入配合等。

此外，线缆张紧装置500可以包括至少一对沿着导轨509，511的侧面定位的锁定夹具，并且如图5所示，两对相对的锁定夹具521，523沿导轨509，511 彼此等距地定位。相对的一对锁定夹具521，523构造成将上平台(将在后面讨论)分别固定到滑架513，515上。根据实施例，在导轨509，511的侧部设有另一对相对的锁定夹具525。

相对的成对的锁定夹具521，523，525可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。在实施例中，相对的一对锁定夹具521，523，525构造成通过各种锁定机构附接到基板501的顶表面503上，各种锁定机构不限于此螺栓、滑入配合等。

图6示出了根据本公开实施例的用于外科工具组件的线缆张紧装置的剖视图。

线缆张紧装置500可以包括具有第一端603、第二端605和中心凹部(未示出)的上平台601。上平台601具有从第一端603和第二端605延伸的一对倒置的U形腿607，609。一对倒置的“U”形腿607，609用螺栓固定在第一端603 和第二端605上。一对倒置的U形腿607，609分别具有突出部分611，613。这些突出部分611，613存在于一对倒置的U形腿607，609的每一侧上，使得突出部分611，613可以通过各种锁定机构安装在该对导轮513，515上，各种锁定机构不限于螺栓、滑入配合等。在安装后，一对锁定夹具521，523可以将上平台 601固定在导轨513，515上，使得上平台601可以在导轨509，511上移动。

上平台601和倒置的“U”形腿607，609可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。上平台601和倒置的“U”形腿607，609的材料可以选自包括铝、钢、铁、镍、铜、锌、锡或其任何组合的组中。根据特定实施例，上平台601 和倒置的“U”形腿607，609由铝或钢制成。

承载板615通过各种锁定机构固定地安装在上平台601的凹部上，各种锁定机构不限于螺栓、滑入配合等。承载板615包括多个圆形轴承617，每个轴承617 具有固定在轴承617内的扭矩螺栓619。多个扭矩螺栓619朝向上平台601的下部向下延伸。多个转矩螺栓619能够沿顺时针方向移动，并且能够沿逆时针方向受限制地运动。每个扭矩螺栓619在下端具有多个开口621。这些开口621是圆柱形的，并且能够接收销623的突出部分(未示出)。每个扭矩螺栓619能够在其开口621之一中接收一个销623。

根据实施例，每个销623在一端处包括突出部分，该突出部分能够被接收在扭矩螺栓619的开口621中。此外，每个销钉623在另一端固定地包括一个或多个紧固件625，该紧固件能够被接收在壳体305的卷轴401的环形轴环429，431 中。根据具体实施例，每个销钉623包括两个紧固件625，该两个紧固件625构造成由环形轴环429，431接收。紧固件625垂直于销623的纵向轴线固定地定位。

根据另一实施例，具有角度盘629的扳手627被定位在位于承载板615中的扭矩螺栓619上。扳手627和角度盘629将在本公开的后面进行讨论。

图7示出了根据本公开的实施例的用于外科工具组件的线缆张紧装置的另一剖视图。

线缆张紧装置500可以包括下平台701，该下平台具有第一端703，第二端 705和构造成接收外科工具组件300的壳体305的中心凹部707。中心凹部707 的诸如形状、尺寸、深度等的构造位于接收壳体305的视图内。下平台701构造成固定在导轨509，511之间的位置，使得上平台601可以在一对锁定夹具521， 523上对准，如图5所示，上平台601位于下平台701上方。

下平台701可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。下平台701 的材料可以选自包括铝、钢、铁、镍、铜、锌、锡或其任意组合的组中。根据特定实施例，下平台701由铝或钢制成。根据另一实施例，下平台701的轮廓是矩形的。

此外，外科手术工具组件300的壳体305可以通过沿彼此等距地设置在每个端部703，705上的锁定装置被固定在下平台701的凹部707内。根据实施例，一对锁定夹具709定位在第一端703上，并且一个居中放置的锁定夹具711定位在第二端705上。在实施例中，锁定夹具709，711构造成通过各种锁定机构附接到下平台701上，各种锁定机构不限于螺栓、滑入配合等。一对锁定夹具709， 711可以由任何合适的弹性材料制成，例如金属或合金。

在另一实施例中，图7示出了包含各个卷轴401，403，405，407的壳体305 的内部结构，各个卷轴上附接有各种线缆C1-C6。为了便于说明，我们在此不为线缆指定附图标记。

图8示出了根据本公开实施例的用于外科工具组件的缆线张紧装置的另一剖视图。上平台601直接定位在下平台701上方，使得上平台601可操作地固定到下平台701。

多个扭矩螺栓619从上平台601朝向下平台701向下延伸。多个转矩螺栓619 能够以受限制的运动在顺时针方向和逆时针方向上移动。如上所述，每个扭矩螺栓619在下端具有多个开口621，并且能够接收销623的突出部(未示出)。每个扭矩螺栓619能够在其开口621之一中接收一个销623。

此外，每个销623包括在另一端固定的一个或多个紧固件625，该一个或多个紧固件625能够接收在壳体305的卷轴401的环形轴环429，431中，以连接一个或多个扭矩螺栓、一个或多个销以及一个或多个卷轴，为了说明目的，图8 显示了扭矩螺栓619、销623以及连接到卷轴的线缆之间的连接件401。

如图6所示，数字扳手627用于向螺栓619施加特定的扭矩，从而拧紧附接到手术工具接口300的壳体305的卷轴401上的线缆。数字扳手627可以在数字扳手627上的屏幕上提供施加在螺栓619上的扭矩的可视指示器，以防止螺栓619 拧得过紧，从而可能损坏螺栓619或拧得过紧，这可能会导致连接到壳体305卷轴401的线缆潜在损坏。

附在多个螺栓619上的角度盘629构造成测量螺栓619的旋转角度。角度盘 629限定了角度盘629的圆周上的角度测量。使用特定的角度测量确定螺栓619 是否以所需的角度同等地紧固。角度盘629为圆形轮廓，并且在其外周上具有多个开口(未示出)以装配螺栓619。

为了说明和描述的目的，已经给出了本公开的示例性实施例的前述描述。它们并不旨在是详尽的或将本公开限制为所公开的精确形式，并且显然，根据以上教导，许多修改和变化是可能的。选择和描述示例性实施例是为了最好地解释本公开的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够最佳地利用本公开以及具有适于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。应当理解的是，在不脱离本公开的权利要求的精神或范围的情况下，考虑到等效物的替换，因为情况可能暗示或提供权宜之计，但意在涵盖本申请或实施。

上面已经关于特定实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。但是，益处、优势、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优势或解决方案出现或变得更加明显的任何组件均不应被解释为该组件的关键、必需或必要特征或组件。

尽管已经使用特定语言来描述本公开，但是并不旨在由于该公开而引起的任何限制。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以对设备进行各种工作修改，以实现本文所教导的发明构思。

Claims (14)

1.一种用于外科工具组件(300)的线缆张紧装置(500)，其中，所述外科工具组件(300)包括在近端(301)处的壳体(305)、在远端(303)处的端部执行器(307)以及将所述壳体(305)连接到所述端部执行器(307)的细长轴(309)，所述壳体(305)包括多个卷轴(401),(403),(405),(407)，每个卷轴均具有环形轴环(429)，(431)以及锚定在每个环形轴环(429)，(431)上并固定在相应卷轴(401)，(403)，(405)，(407)上的线缆；所述线缆张紧装置(500)包括：

基板(501)；

下平台(701)，其可操作地固定到所述基板上；所述下平台(701)具有中心凹部(707)，所述中心凹部(707)构造成接收所述外科工具组件(300)的所述壳体(305)；

上平台(601)，其可操作地固定在所述下平台(701)上，并且所述上平台(601)包括承载板(615)，所述承载板具有多个圆形轴承(617)，所述圆形轴承构造成接收多个扭矩螺栓(619)，所述多个扭矩螺栓(619)固定在所述多个圆形轴承(617)内，所述多个扭矩螺栓(619)朝所述下平台(701)向下延伸，每个扭矩螺栓(619)具有能够接收多个销(623)的多个开口(621)，每个销(623)包括一个或多个紧固件(625)，所述一个或多个紧固件(625)能够接收在所述外科工具组件壳体(305)的所述卷轴(401)，(403)，(405)，(407)的环形轴环(429)，(431)中；以及

角度盘(629)，其安装在所述多个螺栓(619)上，所述角度盘构造成测量所述多个螺栓(619)的旋转角度，并且扳手(627)可操作地连接到所述角度盘以向所述多个螺栓(619)施加特定扭矩从而使连接到所述手术工具接口壳体(305)的所述卷轴(401)，(403)，(405)，(407)的线缆张紧。

2.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，还包括可操作地固定在所述基板(501)的相对端上并具有倒置的U形结构的把手(505)，(507)。

3.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，还包括在所述基板(501)的纵轴上彼此平行定位的导轨(509)，(511)。

4.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，还包括至少一对导轮(513)，(515)，所述一对导轮(513)，(515)沿导轨(509)，(511)的纵轴安装在所述导轨(509)，(511)上。

5.根据权利要求4所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述一对导轮(513)，(515)的截面为U形，并且能够沿着所述导轨(509)，(511)的所述纵轴移动。

6.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，还包括成对的锁定块(517)，(519)，所述成对的锁定块构造成锁定所述外科工具组件(300)的所述轴(309)和所述端部执行器(307)，以使所述手术工具组件(300)在线缆张紧期间处于固定位置。

7.根据权利要求6所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述成对的锁定块(517)，(519)包括“U”形凹口，以接收所述外科手术工具组件(300)的所述轴(309)和所述端部执行器(307)，并且还包括在每个端部处的螺钉(527)，(529)，以限制所述凹口的空间从而固定地保持所述外科手术工具组件(300)。

8.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，还包括沿所述导轨(509)，(511)彼此等距布置的至少一对锁定夹具(521)，(523)，所述锁定夹具(521)，(523)构造成将上平台(601)固定在所述导轮(513)，(515)上。

9.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述上平台(601)具有第一端(603)、第二端(605)以及从所述第一端(603)和所述第二端(605)延伸的成对的倒置“U”形腿(607)。

10.根据权利要求9所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述成对的倒置“U”形腿(607)，(609)具有突出部分(611)，(613)，使得所述突出部分(611)，(613)通过各种锁定机构安装在所述一对导轮(513)，(515)上，所述各种锁定机构不限于螺栓、滑入配合等。

11.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述下平台(701)构造成固定在所述导轨(509)，(511)之间的位置，使得所述上平台(601)在所述成对的锁定夹具(521)，(523)上对准，以定位在所述下平台(701)上。

12.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述下平台(701)包括成对的锁定夹具(709)，所述成对的锁定夹具定位在所述下平台(701)的第一端(703)上并且一个居中地放置的锁定夹具(711)定位在所述下平台(701)的第二端(705)上。

13.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述扳手(627)包括视觉指示器，所述视觉指示器定位在数字扳手(627)上并且构造成显示施加到所述螺栓(619)上的扭矩以防止过度拧紧所述螺栓(619)。

14.根据权利要求1所述的线缆张紧装置(500)，其中，所述角度盘(629)是圆形的并且包括在其外周上的多个开口以配合所述多个螺栓(619)，并且所述角度盘(629)构造成限定在所述角度盘(629)的圆周上的角度测量。

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