在腱體致動外科器械中的腱體潤滑的製作方法

2023-09-22 09:15:05

專利名稱：在腱體致動外科器械中的腱體潤滑的製作方法
在腱體致動外科器械中的腱體潤滑相關申請的交叉參考本專利申請文件涉及代理人檔案號No. ISRG01850US,名稱為「Surgical Instruments with Sheathed Tendons」的共同提交的美國專利申請，其全部內容包括在此
以供參考。
背景技術：
通常在微創外科手術(minimally invasive surgical procedure)中使用自動控制(Robotically controlled)器械(instrument)。一種用於該外科器械的通常體系包括末端執行器(end effector)或工具，例如安裝在延伸體(extension)遠端的鉗狀骨針、解剖刀、剪子、線環(wire loop)或燒灼工具，延伸體有時在此稱為器械的主管。自動控制器械的遠端尖端通常包括腕部機構(wrist mechanism)，該腕部機構在主管和末端執行器之間以便允許對末端執行器的工作表面的操作、定位或取向。在外科手術期間，末端執行器、 腕部機構和主管的遠端能夠按照需要能夠被插入通過患者身上的小切口或自然腔道/孔口(natural orifice)並被引導以便將末端執行器定位在患者體內的工作點。能夠為纜索 (cable)或類似結構的腱體延伸通過器械的主管，並且連接末端執行器以及傳動及致動機構(a transmission and actuation mechanism)，該機構在此有時禾爾為後端機構(backend mechanism)。為了外科器械的自動操作，在器械近端的後端機構由馬達驅動，從而拉動腱體，並且因此移動或以其他方式操作腕部機構和末端執行器，並且可使用計算系統來向外科醫生提供用戶界面，從而精確地控制器械。已發展了自動控制外科器械，其具有柔性的主管，該主管能夠按需要彎曲，從而沿著自然內腔(natural lumen)例如患者的消化道的一部分前進，或者用於被插入通過彎曲的引導管(guide tube)，相比筆直途徑，該引導管提供了導向手術部位的改善的途徑。無論是直接插入還是通過引導件插入，這些柔性醫學器械的主管通常都將在幾個位置具有幾個彎曲，其可在一個程序期間改變，或者可一個程序不同於另一個程序。在這些彎曲處，貫通器械的腱體可與器械的主管的內壁摩擦並相互摩擦，而這些彎曲產生的摩擦(有時稱為絞盤摩擦(capstan friction))能夠很大程度上增加移動腱體從而操作腕部以及在主管遠端的末端執行器所需的力。此外，這些摩擦力傾向於在零速度時比在低的非零速度時更大， 導致響應腱體負載的變化產生所謂的粘性滑動(stick-slip motion)(有時稱為粘滯作用 (Stiction))。這種粘性滑動使器械遠端接頭的微幅運動(small motion)的平穩自動控制難以被實現。由於機械結構必須被設計成足夠結實從而抵擋大摩擦力，所以該大摩擦力也使小直徑柔性外科器械的構造更困難。因此，期望用於降低涉及柔性外科器械中所遇到的絞盤摩擦的結構和方法。

發明內容
依照本發明的一方面，柔性外科器械使用圍繞腱體的鞘體，腱體致動器械中的致動末端執行器或其他機構。鞘體增加了圍繞腱體的軸向剛度，從而在器械致動期間，抵抗腱體的反作用力並且減小或消除腱體的橫向運動。另外，能夠在鞘體中提供潤滑劑，從而減小抵抗鞘體運動的摩擦。鞘體能夠為多孔的，從而允許潤滑劑在鞘體的內部和外部之間流動。 可替換地，鞘體能夠為非多孔的，並且鞘體能夠例如通過波紋管式密封件(bellows-type seal)而被密封，從而將潤滑劑保持在鞘體內。在任一情形中，主管的遠端和鞘體通常都被密封，從而防止潤滑劑滲漏進患者體內。為了進一步減小風險，能夠使用外科上認可或生物相容的潤滑劑，例如由水與按重量計1-30%脂肪酸或水與按重量計1-10%精煉礦物油組成的潤滑劑。本發明的一個具體實施例是一種外科系統，其包含鞘體、腱體及液體潤滑劑，其中腱體延伸通過鞘體，而液體潤滑劑在腱體和鞘體之間。鞘體和腱體能夠是金屬結構、合成結構或複合結構。液體潤滑劑能夠是水溶液，其包含一種或更多種礦物油、脂肪酸和表面活性劑；聚乙二醇，其任選地包含添加劑，例如脂肪酸或表面活性劑；或者包含或不包含表面活性劑的礦物油。一種具體的低摩擦力組合包括不鏽鋼鞘體、合成腱體和是脂肪酸或礦物油的水溶液的液體潤滑劑。


圖1示出依照本發明實施例的柔性外科器械的一部分，其使用鞘體中的腱體和潤滑劑，從而減小阻礙腱體運動的摩擦力。圖2示出依照本發明實施例的外科器械的遠端，其使用0形環，從而密封引導器， 腱體通過該引導器離開主管的密封部分。圖3示出依照本發明實施例的外科器械的遠端，其使用波紋管式密封件，從而覆蓋引導器，腱體通過該引導器離開主管的密封部分。圖4示出依照本發明實施例的帶鞘腱體，其中鞘體中的狹槽或切口使鞘體更柔韌並且能滲透潤滑劑。圖5A和圖5B示出依照本發明實施例的帶鞘腱體，其使用末端密封件，從而將潤滑劑保持在鞘體中。圖6示出依照本發明實施例的柔性的、自動控制的外科器械的應用。在不同的圖中使用的相同附圖標記指示類似或相同的物品。
具體實施例方式依照本發明的一方面，具有柔性主管的自動控制外科器械能夠在腱體上使用液體潤滑劑，從而降低器械內彎曲處的絞盤摩擦。該潤滑劑能夠在外殼或鞘體中，該外殼或鞘體圍繞腱體的中間部分(medial portion)並且延伸通過主管到達該器械的被致動部件。進一步，主管能夠包含潤滑劑，從而減小由腱體鞘體相互摩擦或與主管的內壁之間的摩擦而導致的摩擦。腱體的鞘體能夠為多孔的從而允許潤滑劑在鞘體的內部和外部之間移動，或者能夠為密封的從而將潤滑劑保持在鞘體的內部。例如0形環或波紋管式密封件的密封件能夠將潤滑劑保持在主管或單獨鞘體的密封部分內。依照本發明的另一方面，柔性的外科器械針對各結構(例如主管、鞘體和腱體)使用特定的材料組合，並且使用例如水基溶液的潤滑劑，材料組合和潤滑劑一起提供了低摩擦和低粘滯作用，並且對於正在經歷外科手術的患者是無害的。一種特定的實施例結合了絞合或編織腱體以及不鏽鋼鞘體且使用為水、脂肪酸或精煉礦物油和適當表面活性劑的混合劑的潤滑劑，其中腱體由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)製成。圖1示出依照本發明實施例的柔性外科器械100。器械100包括後端機構130、柔性延伸件或主管120以及遠端尖端段110。對於外科手術過程，遠端尖端110和主管120 的遠端能夠直接插入患者體內，或者通過引導器遵循患者體內的彎曲路線到達外科手術過程(或者其他醫療或診斷程序)可執行的部位。到達該部位的路線可延伸通過患者身上的切口或者自然腔道，並且沿患者體內的自然內腔延伸。器械100的各部分可進一步穿過自然內腔的壁中的切口，從而通達到外科手術部位或者末端尖端110必須走的路線的其他部分。通常，器械100可需要遵循包括一個或更多彎曲的旋繞路線。插入器械100的過程能夠是手動過程，例如通常的內窺鏡或類似裝置的插入執行過程。可替換地，插入過程可完全是自動控制的或雖然是手動控制的，但是由遠端尖端Iio或主管120中的接頭的伺服致動操作來輔助。一旦被定位以在外科部位使用，則能夠使用遠端尖端110來執行外科手術過程，例如僅舉幾個例子切割、切除或破壞組織、插入醫療裝置、燒灼、血管封閉或縫合。腱體131、132和133從後端機構130延伸出，並且連接到遠端尖端110，以便通過後端機構130施加在腱體131、132和133上的張力控制遠端尖端110的操作。腱體131、 132和133能夠是提供操作遠端尖端110所需的強度和柔韌性的任何適當類型。例如，腱體能夠是鋼或其他金屬纜索或管(例如海波管)。可替換地，每個腱體131、132和133均能夠是由一種或更多種材料製成的合成纖維或纜索，舉幾個適當材料的例子例如UHMWPE、 液晶聚合物(LCP)、聚芳基醯胺聚合物(例如凱夫拉爾)或聚(對苯撐_2，6-苯並雙惡唑) (PBO)。圖1的實施例中的遠端尖端110包括使用腱體131、132和133被致動的末端執行器112和腕部機構116。特別地，末端執行器112包括樞轉的鉗子型夾具(jaw)114，使用例如腱體133的腱體來致動該夾具114。腱體133提供特定的運動自由度，從而閉合夾具114 以便夾緊、切割或其他動作。使用例如腱體131和132的腱體來致動腕部機構116，並且該腕部機構116提供特定的運動自由度來定位和定向末端執行器112。遠端尖端110的這種特定功能以及腱體131、132和133的布置和連接僅被提供作為示例來說明本發明實施例。 本發明的其他實施例能夠使用將受益於腱體摩擦減小的其他類型的末端執行器或腕部機構或被致動主管。腱體131、132和133與遠端末端110的連接示出用於外科器械致動的結構和方法。為了說明致動末端執行器112的一種策略，示出的腱體133連接到夾具114，以便腱體 133中的張力導致夾具114彼此緊貼閉合。為了說明用於腕部機構116的雙向致動的一種策略，示出了腱體131和132。特別地，腱體131和132在關於樞軸127的力矩臂處連接腕部段126，以便腱體131中的張力引起趨於沿一個方向(圖1中的逆時針方向)旋轉腕部段 126的扭矩，並且腱體132中的張力引起趨於沿相反方向(或圖1中的順時針方向)旋轉腕部段126的扭矩。因此，能夠通過拉動腱體131或132其中之一的某一長度，同時釋放另外一個腱體132或131的相等長度，而沿一個方向或另一個方向定向末端執行器112。能夠使用用腱體來致動腕部機構116和末端執行器112的各部分的其他策略。例如，能夠使用三個腱體(未示出)，從而完全定義腕部機構的取向，該取向由兩個非多餘的自由度組成。實際的醫療器械通常將需要比圖1所示更多的腱體，來致動外科器械中適當的自由度數量，但是在圖1中為了容易圖解而僅示出三個腱體131、132和133。本領域已知很多種類型的末端執行器和腕部機構，並且該機構的有些例子在以下文獻中被描述，即Larkin等人的名稱為"Minimally Invasive Surgical System」的美國專利申請公開號No. US 2008/0065105 ； Morley 等人的名稱為「Roll-Pitch-Roll Surgical Tool」的美國專利 No. 6，746，443 ；以及 Wallace等人的名禾爾為"Surgical Tools for use in Minimally Invasive Telesurgical Applications"的美國專利No. 6，394，998，其全部內容包括在此以供參考。後端機構130起傳送的作用，其能夠被連接成驅動馬達和計算機輔助控制系統 (未示出)，馬達和計算機輔助控制系統根據需要控制腱體131、132和133中的張力從而操作器械100。通常，後端機構130的具體操作將取決於末端尖端110或器械100中其他地方所使用的致動策略。在本領域已知適合的後端機構130的實施方式，並且其對本發明實施例的使用不關鍵。適合的後端機構130的有些實施例在以下文獻中被描述，即William A. Burbank 的名稱為 「Backend Mechanism for Four Cable Wrist」 的美國專利申請號 No. 12/173, 928 ；以及Gius印pe M Prisco 的名稱為「Passive Preload and Capstan Drive for Surgical Instruments」的美國專利申請號No. 12/286, 644，其全部內容包括在此以供參考。主管120根據需要是柔性的，從而如上所述，沿著期望的路線到達外科手術部位。 在一個實施例中，主管120能夠是由適當的柔性材料製成的均勻截面管(uniform tube), 所述材料例如尼龍、聚醯胺、矽樹脂或氟化乙丙烯。另外或可替換地能夠由一層或更多層螺旋線圈或一系列剛性環或能夠以椎骨體方式相對彼此移動的其他結構來構成主管120。該椎骨體能夠由提供在主管120中使用所需的強度和耐久性的塑料、金屬或其他材料製成。 主管120也能夠由多層複合材料製成，其能夠包括低摩擦力的親水外部塗層，從而允許容易地插入通過生物組織、由螺旋狀、編織或辮股材料(例如不鏽鋼或高強度合成聚合物纖維)製成的一層或更多層內部加固層、圍繞內部加固層的粘合聚合物以及可能的低摩擦力內壁塗層，如PTFE。主管120能夠被構成成單獨的內腔管且所有的器械鞘體束在其內，或者可替換地，主管120能夠被構造成具有多條通路的多內腔管，從而將單個或成束致動纜索約束在主管120橫截面上的特定位置。另外，主管120能夠包含提供特定外科功能的特徵和用於選擇性地改變主管的柔性部分的硬度或者致動主管上不是末端尖端110的部分的額外自由度，其中所述特徵例如用於吹入法、吸入法、外科手術部位衝洗、光或功率輸送的通路。依照本發明的一方面，腱體131、132和133分別被封裝在主管120內部的鞘體 121、122和123中。在器械100中，鞘體121、122和123有幾個目的。特別地，為了當後端機構130向腱體131、132和133施加張力或改變張力時能夠抵抗主管120內的腱體131、 132和133的反作用力和橫向運動，鞘體121,122和123被設計成具有比腱體131,132和 133更大的軸向硬度。鞘體121、122和123能夠由以下金屬或者合成或聚合物材料製成，其中所述金屬例如不鏽鋼(例如304，17-4PH,Nitronic60 )或者鎳鈦合金，所述合成或聚合物材料例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚嵌段醯胺(PEBA)如Pebax 、尼龍或聚醯亞胺。鞘體121、 122和123能夠具有平滑/光滑的內部表面和已去毛刺的末端，從而減小腱體131、132和 133的滑動摩擦力，但是鞘體121、122和123也包含液體潤滑劑，當後端機構為了操作末端尖端110而移動腱體131、132和133時，該潤滑劑進一步減小所遇到的摩擦力。鞘體121、122和123能夠為多孔的，從而允許潤滑劑在鞘體121、122和123的內部和外部之間穿過， 或者為無孔的，從而將潤滑劑限制在鞘體121、122和123內部。無論鞘體121、122和123 是多孔的還是無孔的，鞘體121、122和123的外部都能夠塗覆有液體潤滑劑，或者主管120 的內部能夠填充有潤滑劑，從而減小與鞘體121、122和123相對彼此滑動相關的摩擦力，當在用於外科手術或其他程序的插入期間彎曲主管120時該摩擦力普遍發生。在鞘體121、122和123中具有腱體131、132和133的柔性外科器械不必須需要主管120，而是能夠使用其他機構從而在插入期間將鞘體121、122和123保持在一起。例如， 能夠沿著鞘體121、122和123周期性地安置帶子、鏈或其他連接物(未示出)，從而將鞘體保持在一起。在其他的實施例中，與單獨的引導器一起使用的外科器械能夠在沒有主管120 或鞘體121、122和123的連接物的情況下，使用鞘體121、122和123以及腱體131、132和 133，並且引導器中的內腔能夠保持鞘體121、122和123被束在一起。腱體131、132和133延伸超過相應的鞘體121、122和123的末端，從而與被致動的組件建立連接，並且能夠使用密封件從而即使腱體131、132和133延伸超過潤滑劑所限於的部分，仍能將潤滑劑限制在器械100的一個或更多個期望部分內。例如，壓應力密封件 124能夠緊貼著腕部機構116的構件125而密封主管120，而單獨的密封件能夠被置於接觸構件125的鞘體121、122和123的末端。通常期望需要將液體潤滑劑限制於主管120內或鞘體121、122和123中從而在需要潤滑劑處避免潤滑劑的損失，並且在外科手術期間最小化潤滑劑在患者體內的釋放。因為在外科手術期間可預期到因為器械100的正常操作或故障所引起的一些潤滑劑滲漏，所以在任何情況下，所選擇的潤滑劑都不應對患者有害。圖2示出類似圖1的器械100的柔性外科器械的主管120的遠端處的末端執行器 200的一部分。末端執行器200使用安裝在主管120中的基礎構件210、防止主管120和構件210之間滲漏的密封件220以及防止圍繞從主管120延伸的腱體201和202滲漏的密封件231和232。更普遍地，在被致動的器械的遠端末端處的密封系統將需要密封延伸到潤滑劑所限於的容積之外的每個腱體，從而在典型的柔性器械中將需要兩個以上密封件231和 232。如上所述，主管120的近端(未示出)連接後端機構，並且可類似地密封件以便將潤滑劑限制在主管120內，或者可包括用於向主管120中注入潤滑劑或使潤滑劑在主管120 內循環的系統。構件210具有安裝在器械的主管120中的一部分以及延伸超過主管120的一部分。在圖解實施例中，構件210延伸超過主管120的部分提供與密封件220嚙合的表面。密封件220能夠是0形環或壓應力環，其可以是沿主管120的長度延伸的鞘體的一部分，或者是裝在主管120的末端上的靴形體的一部分。可替換地，能夠在構件210和主管120之間施加密封材料或粘合劑，從而防止潤滑劑滲漏。密封件231和232是定位在通過構件210延伸的引導器管211和212中的0形環。 腱體201和202貫穿引導器管211和212，並且通過相應的密封件231和232緊密配合，所以密封件231和232被壓在相應的腱體201和202以及相應的引導器管211和212的內壁之間。每個引導器管211或212都可包括槽口或其他結構，當用於致動末端執行器200而移動腱體201和202時，該槽口或其他結構將相應的密封件231或232保持就位。結果，腱體201和202能夠貼著密封件231和232滑動，而不引起潤滑劑的明顯滲漏。必要時，腱體 201和202的材料和結構能夠在腱體201和202接觸各自的密封件231和232的各區域內是不同的。例如，腱體201或202能夠包括被熔合到一部分金屬或塑料管或杆的一部分合成纜索，其中該合成纜索用於沿主管的大部分長度提供柔韌性，而該金屬或塑料管或杆用於在腱體201或202接觸相應的密封件231或232處提供更好的密封表面。另外，使用實心連杆作為腱體201或202的一部分能夠起密封件的作用，從而最小化潤滑劑的毛細所用，而尤其對於合成纜索能夠發生該毛細作用。可替換地，穿透纜索並粘結到纜索的纖維的一種柔性密封材料(例如液體矽樹脂或氨基鉀酸酯)能夠防止毛細作用，並且在固化之前，柔性密封材料能夠被模鑄或以其他方式形成，從而繞不平滑纜索產生平滑表面，並且因此提高0 形環密封件231和232的密封性能。圖3示出類似圖2的末端執行器200的末端執行器300，但是末端執行器300使用摺疊或波紋管式密封件331和332來防止圍繞相應的腱體201和202的滲漏。每個密封件331或332都具有一個末端和一個相反末端，所述末端能夠粘結或以其他方式固定在機械構件210上，所述相反末端能夠粘結或以其他方式固定在相應的腱體201或202上。每個密封件331或332都具有彈性材料摺痕，隨著連接的腱體201或202的移動該摺痕摺疊或打開。永久地固定每個密封件331和332的末端防止了由於腱體201或202摩擦固定的密封件而引起的密封件331或332的磨損。與摩擦腱體201和202的密封件231和232相比，末端執行器300的密封件331和332可以具有更少洩漏、產生更少的由於磨損而導致的顆粒以及具有更長的壽命。然而，密封件231和232可要求更小的空間並且可有助於更小直徑的器械的操作。圖2和圖3中的密封系統能夠防止或最小化在主管120的遠端末端處的液體潤滑劑的滲漏，並且因而允許主管120包含或填充有潤滑劑。在本發明的一個實施例中，腱體 201和202的鞘體203和204是多孔的，所以潤滑劑能夠在每個鞘體203或204的內部和外部之間穿行。如果鞘體203和204具有低多孔性，那麼鞘體203和204能夠填充有滲漏至鞘體203和204的外部表面的潤滑劑。當腱體201和202移動時，鞘體203和204內部的潤滑劑降低腱體201和202與各自的鞘體203和204之間的摩擦力。當彎曲柔性主管120 期間移動鞘體203和204時，塗覆在鞘體203和204外部的潤滑劑會減小鞘體203和204 及主管120之間的摩擦力。如果鞘體203和204具有高多孔性，那麼潤滑劑能夠填充主管 120及鞘體203和204，從而類似地防止摩擦。通過選擇可透過潤滑劑的鞘體203和204材料，或者通過在沿每個鞘體203或204 的長度間隔地在不滲透性鞘體材料上打孔(例如針孔或切口)，從而鞘體203和204能夠被製成多孔的。另外類型的多孔鞘體203或204使用允許潤滑劑在線圈之間流動的螺旋繞線。而另外類型的多孔鞘體是由編成的多股繩製造的管，所以潤滑劑能夠穿過多股繩之間。 圖4示出腱體-鞘體系統400，其包括貫穿鞘體420的腱體410，其中鞘體420包括一系列切口 425。切口 425提供了在鞘體420的內部和外部之間的流體路線，並且也能夠增加鞘體 420的柔韌性，所以鞘體420能夠由相對剛性的材料例如不鏽鋼製成。用於將潤滑劑限制在期望區域的可替換系統使用了無孔鞘體，該無孔鞘體能夠被密封從而將潤滑劑限制在鞘體的內部。圖5A示出包括鞘體520中的腱體510的鞘體-腱體系統500A的一個例子。在該系統中，鞘體520為無孔的，並且可為例如不鏽鋼海波管、塑料管或者聚醯胺、聚醯亞胺、聚醚嵌段醯胺基質或其他無孔塗層中的螺旋線圈。一種例如!^ort Wayne Metals 或者 AsahiHntec (日本)出售的陷型絞管金屬管(stranded-swaged metaltube)能夠提供無孔鞘體，其具有類似於海波管的摩擦特性但是柔韌性更大。必要時，鞘體 520能夠為多段鞘體，其結合了實心海波管和陷型絞管金屬管，前者用於具有較低柔韌性的後端段，而後者用於遠端尖端附近的高柔韌段。密封件530在鞘體520的兩端上，從而將液體潤滑劑540限制在鞘體520的內部。在圖解實施例中，密封件530為波紋管式密封件，其相應的末端粘貼於腱體510和鞘體520，但是可替換地，能夠使用限制潤滑劑540但允許腱體510相對於鞘體520運動的0形環或其他任何類型的密封件。圖5A示出密封件530的一個具體構造，其為波紋管式密封件，並且兩端都在鞘體520之外。也可能有其他的構造。 例如，圖5B示出這樣一種構造，其中兩個波紋管式密封件530都在鞘體520的內部。可替換地，腱體密封件530可以只在每個鞘體520的一端使用，例如在近端使用，而鞘體和腱體的遠端能夠附連到具有參考圖2和圖3描述的類型的密封件的遠端尖端。在具體柔性器械中使用的潤滑劑通常將根據以下條件選擇，即腱體、鞘體及器械的主管所使用的材料，以及組件尺寸的較小程度的延伸。例如，包含脂肪酸的水溶液的潤滑劑為金屬腱體和金屬鞘體之間的最佳潤滑劑，而礦物油的水溶液是合成腱體和金屬鞘體之間的最佳潤滑劑。在一個例示性實施中，腱體為鞘體中的大約直徑0. 4mm的絞合或編織 UHMWPE，而該鞘體為具有大約0. 5mm內直徑的不鏽鋼海波管。為了增加強度和硬度，每個腱體都能夠包含一個更複雜的結構，例如圍繞聚(對苯撐_2，6-苯並雙惡唑)纖維內核的超高分子量聚乙烯纖維管狀編織物。必要時，每個腱體中的表面絞線能夠部分熔合，從而為腱體提供平滑的外部表面。在通過鞘體進給腱體之前或之後，能夠允許如下的水基潤滑劑浸透腱體(例如編織或絞合腱體)，該水基潤滑劑包含高達10 %並且優選大約5 %或更多精煉醫用級礦物油，或者包含高達30 %並且優選大約5 %或更多脂肪酸(例如月桂酸或肉豆蔻酸)。潤滑劑也可包含0. 05-1%濃度的表面活性劑(例如矽氧烷)，從而幫助產生脂肪酸或礦物油的水溶液。這些潤滑劑配方為該腱體-鞘體材料的組合提供了小摩擦力係數，而在外科手術期間發生潤滑劑滲漏時對患者無害。也可使用其他的潤滑劑配方，例如具有高達碳基潤滑劑在水中的溶解度的更高百分比礦物油或脂肪酸的水溶液。另外，這些潤滑劑會隨時間而變幹，因此改變與水的相對比例，但是即使變幹以後，潤滑劑仍提供期望的潤滑功能。也能夠使用純水或純礦物油。當用於金屬鞘體(例如不鏽鋼鞘體)中的合成腱體(例如UHMWPE腱體)時，鹽溶液，例如按重量為水中有0.9%的氯化鈉(NaCl)的常規鹽溶液為醫用安全液體潤滑劑，其能夠提供小摩擦力而沒有粘滯作用。鞘體材料和腱體材料的組合對於提供小摩擦力及避免粘滯作用很重要。對於使用 UHMWPE腱體和不鏽鋼鞘體的示例性實施例，特定類型的不鏽鋼例如17-4PH、Nitronic 60 或304鋼可提供比其他類型的不鏽鋼更好的結果(即，小摩擦力)。在其他實施例中，其他金屬或高強度聚合物可替換鞘體材料中的不鏽鋼。為了優化性能，不同材料構成的鞘體通常需要不同的潤滑劑配方。例如，編織UHMWPE構成的腱體能夠被用在由聚醚醚酮(PEEK)或聚醯胺-醯亞胺(PAI)構成的鞘體內部，且結合地使用如下所述的水基潤滑劑，該水基潤滑劑包含1-30%的溶解脂肪酸(例如月桂酸或肉豆蔻酸)。 也可在超彈性鎳-鈦合金(Nitinol )鞘體中使用UHMWPE腱體，同時結合使用上述類型的液體潤滑劑，以便實現小摩擦力並避免粘滯作用。如果期望一種在儲存或製造期間比上述水基潤滑劑更不易於變幹的潤滑劑，則聚乙二醇或有關的醚-二醇類化合物(polyglycol)例如聚乙二醇(PEG)能夠替代潤滑劑中的水基。在例示性實施例中，用於包含在不鏽鋼鞘體中的UHMWPE腱體的潤滑劑能夠這樣製成，即聚乙二醇基包含1-6%的溶解脂肪酸(例如月桂酸或肉豆蔻酸)。表1 用於帶鞘腱體的材料和潤滑劑組合
權利要求
1.一種外科系統，包含 鞘體；腱體，所述腱體延伸通過所述鞘體；以及液體潤滑劑，所述液體潤滑劑在所述腱體和所述鞘體之間。
2.根據權利要求1所述的系統，其中每個所述腱體都包含合成纖維。
3.根據權利要求2所述的系統，其中每個所述腱體都包含超高分子量聚乙烯編織絞線。
4.根據權利要求2所述的系統，其中所述超高分子量聚乙烯編織絞線被部分熔合，從而提供光滑的外部表面。
5.根據權利要求2所述的系統，其中每個所述腱體都包含圍繞聚(對苯撐-2，6-苯並雙惡唑)纖維內核的超高分子量聚乙烯管狀編織物。
6.根據權利要求1所述的系統，其中所述鞘體由從不鏽鋼、鎳-鈦合金、聚醚醚酮、聚醚嵌段醯胺、尼龍和聚醯亞胺組成的組中選擇的材料製成。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述鞘體包含被嵌入合成基質中的螺旋纏繞不鏽鋼的複合構造。
8.根據權利要求1所述的系統，其中所述潤滑劑包含水溶液，所述水溶液包含從由礦物油、脂肪酸和表面活性劑組成的組中選擇的添加劑。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述液體潤滑劑包含聚乙二醇。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述液體潤滑劑進一步包含從由脂肪酸和表面活性劑組成的組中選擇的添加劑。
11.根據權利要求1所述的系統，其中所述液體潤滑劑進一步包含礦物油。
12.根據權利要求11所述的系統，其中所述液體潤滑劑進一步包含表面活性劑。
13.根據權利要求1所述的系統，其中 所述鞘體由金屬製成；以及所述腱體由合成材料製成。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述金屬是不鏽鋼。
15.根據權利要求14所述的系統，其中所述合成材料從以下材料組成的組中選擇，即超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、液晶聚合物(LCP)、聚芳基醯胺聚合物和聚(對苯撐-2，6-苯並雙惡唑)(PBO)。
16.根據權利要求15所述的系統，其中所述潤滑劑包含水溶液，所述水溶液包含從由礦物油、脂肪酸和表面活性劑組成的組中選擇的添加劑。
17.根據權利要求15所述的系統，其中所述液體潤滑劑包含聚乙二醇。
18.根據權利要求17所述的系統，其中所述液體潤滑劑進一步包含從由脂肪酸和表面活性劑組成的組中選擇的添加劑。
19.根據權利要求15所述的系統，其中所述液體潤滑劑包含礦物油。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述液體潤滑劑進一步包含表面活性劑。
21.一種潤滑外科器械中腱體的方法，包含 在腱體上施加液體潤滑劑；以及將所述腱體連接於所述外科器械的遠端尖端，其中在所述遠端尖端的致動期間，所述腱體抵靠所述遠端尖端的機械組件的表面而滑動，並且當所述腱體在所述表面上滑動時， 所述液體潤滑劑減小摩擦力。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述液體潤滑劑包含水溶液。
23.根據權利要求22所述的方法，其中所述水溶液包含鹽。
24.根據權利要求22所述的方法，其中所述水溶液包含從由礦物油、脂肪酸和表面活性劑組成的組中選擇的添加劑。
25.根據權利要求21所述的方法，其中所述液體潤滑劑包含聚乙二醇。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述液體潤滑劑進一步包含從由脂肪酸和表面活性劑組成的組中選擇的添加劑。
27.根據權利要求21所述的方法，其中所述液體潤滑劑包含礦物油。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述液體潤滑劑進一步包含表面活性劑。
29.根據權利要求21所述的方法，其中所述機械組件的所述表面包含從以下材料組成的組中選擇的材料，即不鏽鋼、鎳-錫合金、聚醯胺醯亞胺、雲母加固聚(四氟乙烯)、聚苯並咪唑、聚對苯基共聚物和聚醚醚酮。
全文摘要
一種使用繞腱體的鞘體的柔性外科器械，該腱體致動末端執行器或器械中的其他機構。能夠在鞘體中引入液體潤滑劑，從而減小摩擦力。公開的腱體、鞘體和潤滑劑成分的組合將摩擦力減小至操作微創器械的適當水平，並且對患者無害且無毒。
文檔編號A61B17/29GK102271598SQ200980153301
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月17日 優先權日2008年12月30日
發明者E·F·杜瓦爾, J·R·斯蒂格, T·W·羅傑斯 申請人:直觀外科手術操作公司