用於控制施加至醫療器械的力及其操縱的系統和方法

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專利名稱：用於控制施加至醫療器械的力及其操縱的系統和方法
用於控制施加至醫療器械的力及其操縱的系統和方法本申請是申請日為2006年10月27日、申請號為200680040305. 9 (國際申請號為 PCT/US2006/042275)且發明名稱為「用於控制施加至醫療器械的力及其操縱的系統和方法」的發明專利申請的分案申請。相關申請聲明本申請是由Gregory L. Merril等人於2003年3月19日提交的且題為「System and Method for Controlling Force Applied to and Manipulation of Medical Instruments」的第10/390，715，號共同未決美國專利申請序列的部分繼續申請，而該第 10/390, 715號美國專利申請序列又是分案申請並要求基於由Gregory L. Merril等人於 2001 ^3 M 16 011 ^^.!! "Apparatus for Controlling Force For Manipulation of Medical Instruments」的第09/811，358，號美國專利申請系列(現第6，817，973，號美國專利)的優先權，該第09/811，358，號美國專利申請系列要求由Gregory L. Merril等人於 2000 年 3 月 16 日提交的且題為"System and Method for Controlling Force Applied to and Manipulation of Medical Instruments」 的第 60/189，838，號臨時專利申請系列的優先權，其所有內容結合於此作為參考。
背景技術：
用於提供醫療檢查和治療的最低限度的侵入(invasive)技術常常採用內窺鏡， 諸如支氣管內窺鏡、輸尿管內窺鏡、或撓性乙狀結腸鏡。諸如這些的內窺鏡通常採用光纖成像裝置或CCD成像裝置以使醫生能夠目測檢查其他不可到達的人體組織(anatomy)區域， 諸如肺、輸尿道和腎、結腸等。這些內窺鏡通常還包括被稱為工作通道的管，通過該管可給予諸如麻醉劑的溶液並且通常可通過抽吸來抽出諸如粘液(mucus)的身體物質。除了用於給予和取出液體或其他物質之外，內窺鏡的工作通道還被用於穿過細長的器械以在通過內窺鏡的目測引導下於內窺鏡的末端處執行其他功能。以這種方式來使用的器械通常包括用於抓住物體或用於捏住並取出小的組織樣本的鑷子、用於取出針腔中的深處組織樣本的活組織檢查針、用於捕獲並取出物體(諸如從肺中取出吸入的花生或從腎的腎盂(calyx)中取出腎結石)的勒除器或籃形器具 (kisket)，以及各種其他器具。操縱這些器具要求隨工作通道器具自身的操縱一起同時操縱或穩定內窺鏡。通常可沿三個、四個或更多個自由度來操縱內窺鏡，包括插入和抽出、轉動、以及沿一維或二維 (上/下和/或左/右)的頂端彎曲。沿額外的兩個或更多個自由度來操縱工作通道器具包括插入/抽出、轉動、以及器具的致動等。例如，器具的致動可包括打開和關閉活體組織檢查鉗的鉗爪、控制活體組織檢查針的插入、起動燒灼或燒蝕器具、產生脈衝雷射、或打開和關閉勒除器或籃形器具。在操縱多自由度的工作通道器具的同時，操縱和穩定內窺鏡的三個或更多個自由度的任務是難以執行的，並且醫生常常使用助手來操縱一個或多個自由度，諸如工作通道器具的致動。

發明內容
本發明涉及一種擴充內窺鏡的工作通道的功能性的裝置或系統，本裝置或系統通過添加用於感應工作通道器具的運動並用於施加原動力(motive force)的裝置來輔助醫生在工作通道中操縱器械。在一種使用模式中，本系統利用由電動機或其他裝置驅動的驅動輪以使醫生能夠通過以下方式快速地更換工作通道器具，即，通過將當前的器具從工作通道中平穩地移出， 且隨後快速地將新的器具移入到正好將要離開工作通道的一點。此時，醫生接管並執行將器具從內窺鏡中移出並移入到與人體組織相互作用的位置所需的精細運動技巧。在另一種操作模式中，內科醫生手動地操縱器具並通過一組驅動或制動驅動輪而提供有觸覺引導。 引導的一種形式是，提供器具正接近內窺鏡的端部並即將從內窺鏡中露出的通告。制動力或其他觸覺力會作為信號告知正接近工作通道的端部，使得用戶能夠在工作通道內快速地移動器具，而沒有由於太快而將器具從工作通道中移出的風險，由此降低了損壞或損傷鄰近內窺鏡的末端的組織的風險。在另一實施例中，傳感及驅動組件連接至導管，器械和器具穿過該導管進入到血管系統中。例如，在植入心臟起搏器(heart pacing lead)的過程中，心臟病專家必須對導嚮導管的位置進行多次精細的調節，接著試圖穩定該導管，與此同時穿過穩定了的導管的腔插入額外的元件。在一種模式中，利用被動或主動制動力將傳感/驅動組件控制為保持在某一位置。在另一種模式中，配備了導管的頂端並且主動機構控制了插入/抽回及滾動增量以穩定末端的實際位置。在又一個實施例中，傳感及驅動組件配備有應變儀或其他裝置以檢測在導管或工作通道器具的末端處遇到的力。這些力隨後通過電動機或其他動力機構放大並呈現給用戶。在另一個實施例中，傳感及驅動組件檢測並改變運動，例如檢測並過濾掉由用戶引起的高頻抖動。這種超穩定模式在要求精細電動機控制的情況下是有用的。在另一個實施例中，使用來自插入到工作通道中的裝置的信號來控制動力裝置以維持與人體組織電接觸的特定特性。在這種情況下，通過接觸力改變電阻抗。所希望的接觸特性最初由內科醫生實現，隨後本裝置被控制為自動控制接觸力以維持該特定的接觸特性。當考慮以下對具體實施例的詳細描述時，尤其是當結合附圖時，本發明的上述及更進一步的特徵和優點將變得顯而易見，其中，不同附圖中的相似參考標號用於指出相似構件。


結合到本說明書中並構成本說明書的一部分的附圖示出了本發明的一個或多個實施例，並且與詳細描述一起用於解釋本發明的原理和實施方式。附圖中圖Ia示出了具有工作通道和工作通道器具的未改良的內窺鏡。圖Ib示出了被改良為設置有根據本發明的傳感及控制元件的內窺鏡。圖2示出了插入到血管組織中的、結合有根據本發明的傳感及控制元件的內血管
5器具。圖3示出了根據本發明的軸向運動傳感及控制元件。圖4示出了將轉動運動傳感及控制元件添加至圖3中的裝置。
具體實施例方式圖Ia示出了現有技術的未改良的內窺鏡，示出了本體連接至內窺鏡管組件3的內窺鏡本體2。工作通道器具4被插入到內窺鏡本體2內的工作通道孔6中。工作通道器具 4滑動通過工作通道管1並通過工作通道孔5離開內窺鏡管組件3的末端。圖Ib示出了本發明的運動傳感及控制元件10的一個實施例，該元件固定至內窺鏡的工作通道孔6。工作通道器具4穿過運動傳感及控制元件10並穿過工作通道孔6。常規地操縱和操作工作通道就可以使其穿過運動傳感及控制元件10的本體。運動傳感及控制元件10可有助於控制工作通道器具4，如在下文所示的實施例中舉例說明的。工作器具4可以是在內血管檢查過程、內窺鏡檢查或其他醫療檢查過程中所使用的各種醫療器械的任何一種。例如，工作器具可以是導線、導管、心臟起搏器、或管心針。進入人體並在人體上操作或與人體相互作用的器具端部可包括以下各種器具中的任何一種的一個或多個，諸如刀片、鋸齒狀邊緣、活組織檢查器具、套針頂端、超聲波器具、針、振動頂端、縫合器具、牽引器、電外科刀具、電外科凝結器、鑷子、針託、剪刀、衝洗器、吸引器、敷藥器、雷射器具、低溫器具、撓性操縱或引導頂端、和/或照相機。為了簡潔，如在此所使用的術語「工作通道」旨在指出可引導醫療器具的任何管道，包括導管、管子、內窺鏡檢查工作通道、或其他通道。圖2示出了本發明的運動傳感及控制元件10的內血管應用。運動傳感及控制元件10連接至引導器鞘7 (在此可認為該引導器鞘是「工作通道」)，該引導器鞘7刺穿皮膚8 和血管9的壁。細長的內血管器具4穿過運動傳感及控制單元10、穿過引導器鞘7、並進而進入血管9的腔中。圖3示出了傳感及控制元件10的一個實施例，該元件測量工作通道器具4的本體沿其平移自由度的運動並向該工作通道器具的本體施加力。運動傳感及控制元件10包括用於測量工作通道4的本體的平移運動的傳感器裝置。當工作通道器具4的細長部分在運動傳感和控制輪18與惰輪13之間穿過時，這使得每個輪子轉動。輪子18固定於由支架20 支撐的致動器12的軸15。而透明的光編碼器盤14又固定於電動機軸15的相對端。編碼器讀取器16使光線穿過透明的編碼器盤14。當透明的編碼器盤14轉動時，印在表面上的多個記號從光源的前方經過，交替地遮蔽穿過盤的光線。編碼器讀取器16中的多個光線傳感器測量變化的光線和灰暗的圖案並確定編碼器盤14的轉動運動量和轉動運動方向。控制單元M接收來自編碼器讀取器16的與工作通道器具4的平移運動相對應的運動信號。致動器12運行為，當該致動器被控制輪18傳送至器具4時其沿工作通道器具4的平移自由度提供力於該工作通道器具上。致動器12被來自控制單元M的控制信號控制。 在某些實施例中，控制單元M可通過檢查來自編碼器讀取器16的當前信號(該信號表明器具4的當前位置或運動)來確定將從致動器12輸出的力的總量，並且隨後控制致動器12 輸出這個力。例如，如下文中所述的，器具4的當前位置可表明何時將輸出力和/或將輸出力的總量。
例如，控制單元24 可包括微處理器、ASIC(application specific integrated circuit，專用集成電路)、或者其他類型的處理器或控制器。除了上述光學類型的傳感器以外，還可使用其他類型的傳感器來感測工作通道器具4的位置和/或運動量以確定插入距離；例如，可使用模擬電位計、其他類型的光學傳感器、磁性傳感器等。某些實施例可使用絕對傳感器來替代上述的相對傳感器；例如，可在器具4上設置連續的記號，並且當這些記號移動經過傳感器時可通過光學的或其他類型的檢測器來檢測這些記號以確定器具的位置。致動器12是改變器具4上的力的電子控制裝置。例如，致動器12可以是直流電動機、步進電機、動磁體致動器(moving magnet actuator)、音圈、液壓或氣動致動器、或能夠將力輸出到工作器具4上的各種其他類型的致動器。致動器12還可以是被動致動器，諸如磁粉制動器、液壓致動器、或其他形式的制動器，該致動器使得產生了用於抵抗器具4的基於來自控制單元M的控制信號的運動的可控阻抗。還可使用相同或不同類型的多個致動器12。在本發明的一種模式中，通過運動傳感及控制元件來測量及控制工作通道器具插入的總距離。例如，可將工作通道器具4的總插入距離提供給控制單元M，或者該控制單元可(使用傳感器)測量工作通道器具的總插入距離。該距離可用於輔助對器具4的控制。 例如，用戶或醫生可在工作通道內手動地移動器具4。然而，當器具的前端(末端)接近預置界限、點、或距離(諸如通道的出口點)時，控制信號可被傳輸至致動器12以產生對於減慢並隨後停止運動傳感和控制輪18的進一步運動所需的扭矩，且由此減慢並隨後停止工作通道器具4的進一步插入。在其他操作模式中，如果醫生將器具插入到工作通道中，則致動器12可用於將器具4移動到工作通道中並穿過通道至正好將要離開該工作通道的一點，進而使該器具可供醫生隨時手動地使用，即，進而醫生將該器具從內窺鏡種移出並將其移入到與人體組織相互作用的位置。控制單元對可使用來自元件10的傳感器的信號來確定器具的位置。在某些實施例中，由致動器12驅動的驅動輪可使醫生能夠通過以下方式快速地更換工作通道器具，即，通過將當前的器具從工作通道中平穩地移出，並隨後快速地將新插入的器具移入到位於工作通道的另一端處的正好將要離開該工作通道的一點。在又一操作模式中，內科醫生可手動地操縱器具並通過致動器12而提供有觸覺引導。引導的一種形式是提供器具正接近或已接近所希望的位置或已行進預定的距離的觸覺通告。例如，該觸覺通告可表明器具已到達工作通道或導管的端部並即將從通道中露出。制動力或阻力、或其他觸覺力可作為信號告知器具正靠近工作通道的端部，使得用戶能夠在工作通道內快速地移動器具，而沒有由於太快而將器具從工作通道中移出的風險，因而降低了損壞或損傷鄰近內窺鏡的末端的組織的風險。通告可採用各種形式，從單一的阻抗脈衝、阻擋力(連續的阻力)、振動、阻尼力(具有基於器具沿一個或多個方向的速度的數量級)、彈簧力、到一系列特定的搖動或致動停止(actuated detent)等。在另一個實施例中，通告可表明已由用戶移動的器具的每個增量或預定距離。例如，可通過致動器12在器具被移入到工作通道中的每10釐米輸出一次停止、振動、或搖動，或者可在沿通道的一半位置或四分之一位置處發出通告。在另一個實施例中，傳感及控制元件10可提供力於導管上，裝置和器具穿過該導管進入到血管系統中。例如，在植入心臟起搏器的過程中，心臟病專家必須對導嚮導管的位置進行多次精細的調節，隨後試圖使該導嚮導管穩定，與此同時通過穩定了的導管的腔插入額外的元件(諸如引導器具)。在一種方式中，可利用來自致動器12的被動力或主動力將傳感及控制元件10控制為將力輸出到導管上以使該導管保持在所希望的位置處。在另一個實施例中，可配備有導管的頂端並且主動機構可以控制導管的插入/抽回以及滾動增量以穩定末端的實際位置。在另一個實施例中，傳感及控制元件10可檢測並改變工作器具4的運動。例如， 元件10的傳感器可檢測由用戶引起的、基於可能由用戶傳遞至器具的短的、不希望的運動或擺動的高頻抖動。於是在檢測到這些運動之後，可通過致動器12提供沿相反方向的力將它們過濾掉以抵消或減小抖動的幅度。這種超穩定模式在要求精細電動機控制的情況下是有用的。在另一個實施例中，來自插入到工作通道中的裝置或器具的信號可用來控制動力裝置/器具以維持與人體組織電接觸的特定特性，例如，在心臟起搏器的使用中。對於這類情況，如果器具與人體組織部分的接觸力的數量級改變，則通常電阻抗也改變。本發明可用於維持或實現所希望的接觸特性(或接觸力)。例如，所希望的接觸特性最初可由內科醫生手動地使用器具實現。隨後，傳感及控制元件10可被控制為自動控制接觸力，以通過檢測由所希望的接觸產生的電阻抗來維持特定的接觸特性；如果電阻抗超出或低於所希望的閥值，則將來自致動器12的作用在器具上的力調節為提供所希望的電接觸。其他的實施例可使用位於器具的末端上的力傳感器來檢測當前的接觸力並維持所希望的接觸力。在本發明的另一個實施例中，測量由用戶施加在工作通道器具4上的力並利用這些力來確定力，其中運動傳感及控制元件10可有效地放大或縮小由用戶施加給器具4的力。在這個實施例中，手柄17被設置為鄰近力-扭矩傳感器19，而該力-扭矩傳感器又被設置為鄰近工作通道器具4，以使由用戶通過手柄17施加至工作通道器具4的平移力被力-扭矩傳感器19感應到。下文所述的且存在於控制單元M中的控制算法接收由所施加的力(由力-扭矩傳感器19測量)產生的信號並做出響應而產生控制信號，該控制信號被傳輸至致動器12以控制輪子18的運動。可利用由致動器12施加的力或利用通過工作通道器具4施加的摩擦力來移動輪子18。當工作通道器具4被用戶保持為不動時，通過致動器12的軸15施加至輪子18的力被扭矩傳感器22抵抗，且由此被該扭矩傳感器感應到，該扭矩傳感器22連接至支架20，而該支架又緊固於傳感及控制元件10的基座11。由控制輪18施加至工作通道器具4的力被扭矩傳感器22感應到並被表示為Fw。 將這個力與由用戶施加的力(Fu)相加則得到該工作通道器具的末端處的有效力Fk，如在以下等式中所表式的Fffc = Fu+Fw (1)下文所述的且包含於控制器M中的控制算法動態地改變了由輪子18施加的力 Fff,以響應於由用戶施加的力Fu來控制工作通道器具力Fwc。具體地，如果用戶施加的力與工作器具力之間的所希望的關係由函數f表式為Fwc = f (Fu) (2)聯合這些等式並求解Fw就提供了以下控制算法Fff = T(Fu)-Fu (3)控制單元M接收與用戶施加的力Fu和控制輪力Fw相對應的信號並調節傳輸至致
8動器12的控制信號以執行等式3的控制算法。在一個不同實施例中，傳感及控制元件10可配備有應變計或其他裝置，以檢測或測量在導管或工作通道器具的末端處遇到的力。這些力隨後可通過致動器12或其他動力機構放大並呈現給用戶，以使醫生能夠更容易地控制或確定移動後的導管或器具的末端的狀態。圖4示出了本發明的傳感及控制元件10的另一個實施例，其中，除了如圖3中所述的感應平移及控制軸向力之外，還感應及控制器具4的轉動和扭矩。圖4中，當工作通道器具4的細長部分在運動感應及控制輪觀與惰輪沈之間轉動時，這使得每個輪子轉動。 輪子觀固定於致動器30的軸四。而透明的光編碼器盤34固定於致動器30的電動機軸四的相對端。。編碼器讀取器38使光線穿過透明的編碼器盤34。當透明的編碼器盤轉動時，印在表面上的記號從光源的前方經過，交替地遮蔽穿過盤的光線。編碼器讀取器38中的多個光線傳感器測量變化的光線和灰暗的圖案並編碼器盤34的轉動運動量和轉動運動方向。控制單元M接收來自編碼器讀取器38的與工作通道器具4的轉動相對應的運動信號。控制單元M利用這些信號來測量工作通道器具4的轉動。致動器30可類似於致動器12，其中，控制單元M向致動器30提供控制信號以輸出沿器具4的轉動自由度的力。如上所述，傳感器34/38和致動器30都可採用各種不同的形式。在一個實施例中，當器具4接近預置的轉動界限時，控制信號由控制單元M產生並被傳輸至致動器30，以產生對於減慢並隨後停止運動感應及控制輪觀的進一步運動所需的扭矩，且由此減慢並隨後停止工作通道器具4的進一步轉動。其他的實施例可類似於以上所述的用於器具4的平移感應和致動的那些實施例；例如，當器具4轉動預定的轉動距離(例如，角度數)時，可向用戶輸出觸覺指示。在圖4的元件10的某些實施例中，可測量由用戶施加至工作通道器具4的扭矩， 並且可使用運動傳感及控制元件10來放大和縮小由用戶施加至器具4的扭矩。圖4中，手柄17被設置為鄰近力-扭矩傳感器19，而力-扭矩傳感器19又被設置為鄰近工作通道器具4，以使由用戶通過手柄17施加至工作通道器具4的轉動力被力-扭矩傳感器19感應到。下文所述的且存在於控制單元M中的控制算法接收由所施加的力(由力-扭矩傳感器19測量)產生的信號並做出響應而產生控制信號，該控制信號被傳輸至致動器30以控制輪子觀的運動。可利用由電動機12施加的力或利用通過工作通道器具4施加的摩擦力來移動輪子觀。當工作通道器具4被用戶者保持為不動時，通過致動器30的軸四施加至輪子觀的力被扭矩傳感器32抵抗，且由此被該扭矩傳感器感應到，該扭矩轉矩連接至支架 36，而該支架又緊固於傳感及控制元件10的基座11。由控制輪觀施加至工作通道器具4 的扭矩被扭矩傳感器32感應到並被表示為Tw。這個扭矩加上由用戶施加的扭矩(Tu)則得到該工作通道器具的末端處的有效扭矩Tk，如在以下等式中所表式的Tffc = Tu+Tw (4)下文所述的且包含於控制器M中的控制算法動態地改變了由輪子28施加的扭矩 Tff,以響應於由用戶施加的扭矩Tu來控制工作通道器具扭矩τκ。具體地，如果用戶施加的扭矩與工作器具扭矩之間的所希望的關係由函數q表式為Tffc = Q(Tu) (5)
聯合這些等式並求解Tw就提供了以下控制算法Tw = Q(Tu)-Tu (6)控制單元M接收與用戶施加的扭矩Tu和控制輪扭矩Tw相對應的信號並調節傳輸至電動機30的控制信號以執行等式6的控制算法。在適當的實施例中傳感器19可包括兩個傳感器一個傳感器測量由用戶施加至器具4的軸向力，而另一個傳感器測量由用戶施加至器具4的扭矩。因此，如圖4中所示的傳感及控制單元10可向工作通道器具提供轉動位置或平移位置控制，以及平移力和轉動扭矩控制。如圖2中所示，傳感及控制單元10可用於控制任何細長的醫療器械，諸如用在幹涉放射檢查中的導管。儘管已根據幾個優選實施例描述了本發明，但本領域技術人員應該預料到，在閱讀說明書並研究附圖之後，對本發明的替換、改變、以及其等同物將變得顯而易見。例如，可使用多種不同類型的傳感器和致動器來感應器具的位置或運動並向用戶輸出觸覺感覺。此外，一個實施例中所述的多個特徵可與其他實施例互換使用。此外，已使用的特定術語是為了描述清楚的目的，而並不是用來限制本發明。
權利要求
1.一種內窺鏡，包括內窺鏡本體，限定一通道，所述通道適於接收細長元件並可釋放地接合插入在所述通道中的所述細長元件，其中，所述細長元件具有被構造為接合身體中的組織的遠端並且具有能夠被操縱的近端；觸覺反饋系統，連接至所述內窺鏡本體並適於可釋放地接合所述細長元件，所述觸覺反饋系統包括致動器，適於可釋放地接合所述細長元件；以及傳感器，連接至所述致動器並適於感應施加至所述細長元件的第一力，其中，所述致動器被構造成基於感應到的第一力向所述細長元件施加第二力。
2.根據權利要求1所述的內窺鏡，進一步包括可編程的控制器，所述可編程的控制器連接至所述致動器和所述傳感器並適於控制所述第二力。
3.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，所述致動器適於向沿平移自由度運動的所述細長元件施加所述第二力。
4.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，所述致動器適於向沿轉動自由度運動的所述細長元件施加所述第二力。
5.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，所述傳感器檢測施加至所述細長元件的縱向引導力。
6.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，所述傳感器檢測施加至所述細長元件的轉動引導力。
7.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，所述傳感器適於檢測所述細長元件在所述通道中沿一個自由度的運動並基於感應到的運動輸出運動信號，所述致動器適於基於所述運動信號向所述細長元件施加相應的力。
8.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，所述致動器被構造為沿與所述第一力相反的方向施加所述第二力。
9.根據權利要求1所述的內窺鏡，其中，將所施加的第二力與施加至所述細長元件的所述第一力相加。
10.一種外科手術器械，包括本體，限定一通道，所述通道適於接收細長元件並可釋放地接合插入在所述通道中的所述細長元件，其中，所述細長元件具有被構造為接合身體中的組織的遠端並具有能夠被操縱的近端；致動器，適於可釋放地接合所述細長元件；以及傳感器，連接至所述致動器並適於感應所述細長元件在所述通道中的運動，所述致動器適於基於感應到的所述細長元件的運動向所述細長元件施加力。
11.根據權利要求10所述的外科手術器械，進一步包括可編程的控制器，所述可編程的控制器適於響應於感應到的所述細長元件的運動來控制施加至所述細長元件的力。
12.根據權利要求10所述的外科手術器械，其中，所述致動器適於向沿平移自由度運動的所述細長元件施加第二力。
13.根據權利要求10所述的外科手術器械，其中，所述致動器適於向沿轉動自由度運動的所述細長元件施加第二力。
14.根據權利要求10所述的外科手術器械，其中，所述傳感器適於檢測施加至所述細長元件的縱向引導力。
15.根據權利要求10所述的外科手術器械，其中，所述傳感器適於檢測施加至所述細長元件的轉動引導力。
16.根據權利要求10所述的外科手術器械，其中，所述傳感器適於檢測沿一個自由度施加到所述細長元件的第一力並基於感應到的第一力輸出力信號，所述致動器適於響應於所述力信號向所述細長元件施加第二力。
17.根據權利要求10所述的外科手術器械，其中，所述致動器適於沿與感應到的所述細長元件的的運動相反的方向施加力。
18.一種外科手術器械，包括本體，限定一通道，所述通道適於接收細長元件並可釋放地接合插入在所述通道中的所述細長元件，其中，所述細長元件具有被構造為接合身體中的組織的遠端並具有能夠被操縱的近端；第一致動器，適於可釋放地接合所述細長元件並沿一個自由度向所述細長元件施加第一力；以及用於感應的裝置，用於感應1)所述細長元件的運動以及2)在從外部向所述細長元件施加的力中的至少一個，其中，所述第一致動器基於來自所述用於感應的裝置的感應信號來施加所述第一力。
19.根據權利要求18所述的外科手術器械，進一步包括第二致動器，所述第二致動器適於響應於所述感應信號沿第二自由度向所述細長元件施加第二力。
20.根據權利要求18所述的外科手術器械，進一步包括可編程的控制器，所述可編程的控制器連接至所述第一致動器和所述用於感應的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種用於控制施加至外科手術器械的力並用於操縱該外科手術器械的設備。優選地，在本設備中感應施加至外科手術器械的運動和/或力。優選地，使用致動器向外科手術器械施加力以控制和操縱該器械。本設備反饋於沿一個或多個自由度向外科手術器械施加力而施加可變力，以便向用戶提供增強的觸覺體驗。
文檔編號A61B17/28GK102204808SQ201110069660
公開日2011年10月5日 申請日期2006年10月27日 優先權日2005年10月27日
發明者J·麥可·布朗, 梅裡爾·L·格雷戈裡, 理察·L·坎寧安, 羅伯特·F·柯亨, 菲利普·G·費爾德曼 申請人:伊默生公司