具有增强运动范围的机械肘节关节以及相关的装置和方法

具有增强运动范围的机械肘节关节以及相关的装置和方法
【专利摘要】一种例如用于外科手术器械的肘节关节可以包括第一盘形件、邻近该第一盘形件的第二盘形件以及延伸穿过该第一盘形件和该第二盘形件的驱动腱。该第一盘形件和该第二盘形件可以包括彼此相互啮合的对应的对置关节特征部。该第一盘形件和该第二盘形件可以进一步包括与这些关节特征部分开的对置负载支承表面。该驱动腱可以在该第一和第二盘形件中的至少一者上施加力以致使该第一和第二盘形件之间的相对旋转。该第一和第二盘形件可以相对于彼此具有大于约+/?45度的最大旋转运动范围。
【专利说明】具有増强运动范围的机械肘节关节以及相关的装置和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年2月21日提交的美国临时申请号61 /943，068的权益，该临时 申请通过引用以其全文合并于此。
技术领域
[0003] 本发明的多个方面涉及可铰接的肘节关节/腕关节(wrist joint)，并且涉及外科 手术器械以及利用这种肘节关节的相关系统和方法。
【背景技术】
[0004] 远程控制的外科手术器械(也称为遥控操作式外科手术器械)通常被用在微创医 疗程序中。外科手术器械可以包括将外科手术器械定位在期望位置的多个关节。因为个体 关节的运动范围可能是有限的，所以具有相同或相似运动的多个关节可能是必要的，以提 供超出个体关节的运动范围的期望运动范围。然而，使用多个关节需要额外的部件来控制 和支撑额外的关节，这可能增加操作的复杂性、整体尺寸以及制造该器械的难度。

【发明内容】

[0005] 本发明的示例性实施例可以解决上述问题中的一者或多者和/或可以表现出上述 期望特征中的一者或多者。其他特征和/或优点可以从以下说明书中变得明显。
[0006] 根据至少一个示例性实施例，一种肘节关节包括第一盘形件、邻近该第一盘形件 的第二盘形件以及延伸穿过该第一盘形件和该第二盘形件的驱动腱。该第一盘形件和该第 二盘形件可以包括彼此相互啮合的相应的对置关节特征部。该第一盘形件和该第二盘形件 可以进一步包括与关节特征部分开的对置负载支承表面。该驱动腱可以被配置为在该第一 和第二盘形件中的至少一者上施加力以致使该第一和第二盘形件之间的相对旋转。该第一 和第二盘形件可以相对于彼此具有大于约+/-45度的最大旋转运动范围。
[0007] 根据至少一个示例性实施例，一种外科手术器械包括轴、与该轴的第一末端耦接 的末端执行器、传动机构以及肘节关节。该传动机构可以被布置在该轴的与第一末端相反 的第二末端处。该传动机构可以通过多个致动元件传递驱动力以致动该末端执行器。该肘 节关节可以将该末端执行器耦接到该轴。该肘节关节可以包括耦接在一起的一对相邻盘形 件并且具有大于+/-45度的最大运动范围。
[0008] 根据至少一个示例性实施例，一种外科手术器械可以包括轴、与该轴的第一末端 耦接的末端执行器、传动机构以及可铰接肘节。该传动机构可以被布置在该轴的与第一末 端相反的第二末端处。该传动机构可以通过致动元件传递驱动力以致动该末端执行器。该 可铰接肘节可以将该末端执行器耦接到该轴。该可铰接肘节可以包括第一盘形件和第二盘 形件。该第一盘形件可以具有多个齿以及与所述多个齿分开的第一负载支承表面。该第二 盘形件可以具有被配置为与这些齿相互啮合的多个销以及与所述多个销分开的第二负载 支承表面。另外，该第一负载支承表面和该第二负载支承表面可以彼此接合以支承该肘节 的压缩力。
[0009] 根据至少一个示例性实施例，一种铰接肘节关节的方法包括将一个力施加到与该 肘节关节的第一盘形件和第二盘形件中的至少一者耦接的驱动腱，从而致使该第一盘形件 和该第二盘形件相对于彼此旋转。在该第一和第二盘形件的旋转过程中，当这些盘形件相 对于彼此旋转超过约+/-45度时，该第一和第二盘形件中的一者的多个齿中的至少一者与 该第一和第二盘形件中的另一者的多个销中的至少一者保持相互啮合，并且该第一和第二 盘形件的负载支承表面保持彼此接触。另外，该第一和第二盘形件的负载支承表面在径向 上与这些齿和销间隔开。
[0010] 根据至少一个示例性实施例，一种制作肘节关节的方法包括将第一盘形件配置有 多个齿以及与多个齿分开的第一负载支承表面。该方法可以进一步包括将第二盘形件配置 有多个销以及与多个销分开的第二负载支承表面。驱动腱可以被延伸穿过该第一盘形件和 该第二盘形件。该方法可以进一步包括使该第一和第二盘形件彼此耦接，以使得该第一和 第二关节特征部相互啮合并且该第一和第二负载支承表面彼此接触。另外，该第一和第二 盘形件可以相对于彼此具有大于约+/-45度的最大旋转运动范围。
[0011] 额外的目标、特征和/或优点将在随后的说明书中被部分地阐述，并且部分地根据 该说明书将变明显，或者可以通过本公开内容和/或权利要求书的实践而获悉。这些目标和 优点中的至少一些可以通过在所附权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得。
[0012] 应该理解的是，前述一般描述和以下详细描述都只是示例性和说明性的，并不限 制权利要求;而这些权利要求应享有它们的完全范围广度，包括等效物。
【附图说明】
[0013] 可以从下面详细说明书单独地或与附图一起来理解本发明。这些附图被包括在内 以提供对本发明的进一步理解，并且被并入且构成本说明书的一部分。这些附图展示了本 发明的一个或多个示例性实施例并与说明书一起用于解释某些原理和操作。
[0014] 图1示出了根据示例性实施例的遥控操作式外科手术系统。
[0015] 图2示出了根据示例性实施例的外科手术器械的远端的一部分。
[0016] 图3是包括多个齿的关节的示例性实施例的侧视图。
[0017] 图4示出了在关节的盘形件相对于彼此已旋转之后的图3的关节。
[0018] 图5示出了包括支承凸出部的关节的示例性实施例的透视图。
[0019] 图6是包括无盘形件的台肩的关节的示例性实施例的侧视图。
[0020] 图7是包括具有次摆线表面的凹陷部的关节的示例性实施例的侧视图。
[0021]图8是在关节的盘形件相对于彼此已旋转之后的图7的关节的局部详细视图。
[0022] 图9是包括位于径向向内位置的齿和销的关节的示例性实施例的透视图。
[0023] 图10是包括延伸穿过关节的腱的关节的示例性实施例的透视图。
[0024] 图11A是包括销的关节的示例性实施例的详细侧视图，这些销被定位在投影到这 些销的平面上的圆弧上。
[0025]图11B是图11A的关节从图11A的位置沿逆时针方向940运动过程中的该关节的侧 视图。
[0026]图11C是在图11A的关节经过图11B的位置继续沿逆时针方向940运动时的该关节 的侧视图。
[0027] 图11D是在图11A的关节经过图11C的位置继续沿逆时针方向940运动时的该关节 的侧视图。
[0028] 图11E是图11A的关节处于极端逆时针旋转位置的侧视图。
[0029] 图12是包括多个销的关节的示例性实施例的侧视图，这些销偏离投影到这些销的 平面上的圆弧。
[0030] 图13是包括多个销的关节的示例性实施例的侧视图，在这些销中至少一个销偏离 投影到这些销的平面上的圆弧并且至少一个销被定位在该圆弧上。
[0031] 图14是盘形件的示例性实施例的侧视图，其示出了具有不偏离圆弧的多个销的盘 形件与具有偏离圆弧的多个销的盘形件之间的比较。
[0032] 图15是包括多个关节的肘节的示例性实施例的侧视图。
[0033]图16是具有摆线表面的关节特征部的示例性实施例的侧视图。
[0034]图17是具有摆线表面的关节特征部的示例性实施例的侧视图。
[0035] 图18是带有具有摆线形状的表面的支承凸出部的示例性实施例的侧视图。
[0036] 图19是包括支柱的关节的示例性实施例的分解透视图。
【具体实施方式】
[0037]展示了示例性实施例的本说明书和附图不应被视为限制。在不脱离本说明书和权 利要求书(包括等效物）的范围的情况下，可以作出各种机械、组成、结构、电气和操作上的 改变。在一些情况下，没有详细示出或描述公知的结构和技术，以免本公开内容含糊不清。 两个或更多个附图中的相似数字表示相同或相似的元件。此外，参照一个实施例详细描述 的元件及其相关的特征每当可行时都可以被包括在并未具体示出或描述的其他实施例中。 例如，如果一个元件是参照一个实施例进行详细说明的并且不是参照第二实施例进行说明 的，则该元件仍可如包括在第二实施例中那样要求保护。
[0038]对于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，本说明书和权利要求书 中所使用的表示数量、百分比或比例以及其他数值的所有数字在所有实例中都应当理解为 通过术语"约"修改到在它们并未如此修改的程度。因此，除非有相反的指示，在下面的说明 书和所附权利要求书中列出的数值参数是可以根据所寻求获得的期望性质变化的近似值。 最起码并且并非试图限制将等效原则应用到权利要求书的范围，每个数值参数至少应根据 所报道的有效数字的数量并且通过应用普通舍入技术来进行解释。
[0039]应当指出的是，如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式"一"、"一 个"和"该"以及任何单数使用的任何字词都包括复数指示物，除非明确地且毫不含糊地限 于一个指示物。如本文所使用的，术语"包括"及其语法变体旨在是非限制性的，以使得列表 中的项目的引用不排除可以取代或添加到所列出项目的其他类似项目。
[0040]此外，本说明书中的术语不旨在限制本发明。例如，可以使用空间相关术语(例如 "之下"、"下方"、"下部"、"上方"、"上部"、"近"、"远"、"顺时针"、"逆时针"等)来描述如这些 附图中所展示的一个元件或特征相对另一元件或特征的关系。这些空间相关术语旨在涵盖 除了在附图中示出的位置和取向之外在使用或操作中装置的不同位置(即位置)和取向（即 旋转布局）。例如，如果装置在这些附图中被翻转，则被描述为"下方"或"之下"的元件或特 征将被定向为在其他元件或特征"上方"或"之上"。因此，示例性术语"下方"可以涵盖上方 和下方两种位置和取向。装置可以被另外定向（旋转90度或处于其他取向），并且本文所使 用的空间相关描述符做出了相应的解释。
[0041] 根据多个不同的示例性实施例，本公开考虑了包括可实现相对大运动范围的关节 的外科手术器械。例如，关节可以具有允许关节的盘形件相对于彼此旋转超过+/-45度的最 大运动范围。在一个示例中，关节可以包括彼此相互啮合的多个齿和销，从而该关节可以具 有可重复的运动。盘形件可以包括一个或多个凹陷部，以容纳另一盘形件的一个齿。例如， 凹陷部可以具有次摆线形状。在另一示例中，关节可以具有与销接合的多个齿以及分开的 负载支承表面。该负载支承表面可以在径向上定位在里面，例如比盘形件的齿或销更靠近 盘形件的中央孔的位置，或者该负载支承表面可以在径向上定位在外面，例如比盘形件的 齿或销距盘形件的中央孔更远的位置。该负载支承表面可以具有局部圆柱形的形状、摆线 形状、销的形状或其他形状。在另一示例中，可以相对于一个圆弧改变盘形件的多个销的位 置，该圆弧可以表示盘形件之间的接触表面(例如负载支承表面)和通过销和齿轮之间的接 触点的理论弧。对于具有局部圆柱形形状的负载支承表面的盘形件，该圆弧可以具有与该 负载支承表面的表面相同的形状。通过改变一个或多个销相对于该弧的位置，制造该盘形 件的容易性和盘形件运动的平滑性可能被影响。例如，该盘形件的所有销可以被定位在该 圆弧上，所有销可以偏离该圆弧，或者至少一个销可以偏离并且至少一个销可以被定位在 该圆弧上。还可以存在多个销，这些销彼此与该圆弧偏离不同的距离。
[0042] 转到图1，其示出了遥控操作式外科手术系统100的示例，该遥控操作式外科手术 系统可以采用根据本文所描述的外科手术器械。系统1〇〇(其可以例如是来自直观外科手术 (Intuitive Surgical)公司的da Vinci?外科手术系统)包括具有多个外科手术器械140的 患者侧推车102,每个外科手术器械被安装在机器人臂110上的对接端口中。器械140可以是 可互换的，以使得安装在臂110上的器械140可以针对特定医疗程序加以选择或者在医疗程 序期间改变以提供所需要的临床功能。如本领域中所熟知的，外科手术器械140可以实现许 多功能，包括但不限于例如镊子或抓持器、针驱动器、解剖刀、剪刀、烧灼工具以及吻合器。
[0043] 每个器械140总体上包括传动或后端机构150、从传动机构150延伸的主轴160、在 主轴160的远端处的可选肘节机构（图1中未示出）以及从该肘节机构或直接从轴160延伸的 末端执行器180。图2展示了外科手术器械的远端200,该外科手术器械包括轴210、在轴210 的远端处的肘节220以及从肘节220延伸的末端执行器230。
[0044]例如，诸如拉/拉腱或推/拉杆的致动元件212以及连接到器械的肘节机构220和/ 或末端执行器230的导电体可以延伸穿过器械的轴210,如图2所示。此外，这些致动元件可 以延伸穿过主轴160并且连接到传动机构150。传动机构150典型地提供这些驱动腱到患者 侧推车102中的驱动电机的机械耦接。例如，传动机构150可以被配置为连接到患者侧推车 102的臂110的患者侧操纵器112。
[0045]该致动接口可以总体上包括为外科手术器械140的操作提供机械动力的驱动电 机。系统100因此可以根据需要控制这些腱中的移动和张力以移动或定位肘节机构并且操 作末端执行器180。可以使用患者侧推车102的臂110来将外科手术器械140的末端通过套管 插入经受医疗程序的患者的小切口中并且在患者内部的工作部位操作器械140的肘节机构 和/或末端执行器180。
[0046] 相机器械104可以类似地被安装在推车102的臂上并且可选地还具有肘节机构，系 统100操作该肘节机构以定位相机系统104的远端，从而观察患者体内的工作部位和外科手 术器械140的操作。可以在控制台（未示出）处观察到来自相机系统104的视图（其可以是立 体的或三维的），并且可以在监测器106上显示图像。系统100的处理系统因此可以提供使医 生或其他医务人员能够看到和操作相机系统104和器械140的用户界面。例如，正如外科手 术器械140那样，可以使用臂110来使相机器械104的末端穿过套管插入经受医疗程序的患 者的小切口中并且在患者内部的工作部位处操作肘节机构和/或末端执行器180。
[0047] 用于外科手术器械140的主轴160、肘节机构以及末端执行器180的直径和相机器 械104的直径总体上是根据与将使用的器械的套管的尺寸来选择的。在一个示例性实施例 中，相机器械104的直径以及肘节机构和主轴160的直径可以在从约3mm到约13mm的范围内。 例如，该直径可以是约4_、约5_或约8_，以匹配一些现有套管系统的尺寸。
[0048] 如图1的示意图所示，遥控操作式外科手术系统100可以进一步包括外科医生控制 台120和辅助控制/观察车130。一般地，外科医生控制台120通过各种输入装置(包括但不限 于夹持机构122和脚踏板124)接收来自用户（例如，外科医生）的输入并且用作主控制器，安 装在患者侧推车102上的这些器械140响应于该主控制器以实现这个或这些外科手术器械 102的期望运动并且相应地执行期望的外科手术程序。例如，虽然不受限于此，但夹持机构 122可以用作可控制这些外科手术器械140和/或相机器械104的主控装置，这些外科手术器 械和/或相机器械可以在机器人臂110处用作相应的"伺服"装置。例如，如本领域技术人员 所熟悉的，抓持机构122可以控制外科手术器械140的末端执行器180和/或肘节。此外，虽然 不受限于此，但脚踏板124可以被压下以提供例如单极或双极电外科能量或者激活这些器 械140的各种其他功能(例如，抽吸、冲洗和/或各种其他流出物输送模式）。换言之，基于例 如在外科医生控制台120处提供给输入装置的命令，患者侧推车102可以定位并致动器械 140、104,以通过在臂110处的患者侧操纵器112执行期望的医疗程序。因此，可以根据在外 科医生控制台120处由用户输入的命令远程遥控操作患者侧推车102的器械140、104。外科 医生控制台120可以进一步包括显示器，以允许外科医生例如在外科手术程序期间例如通 过患者侧推车102处的相机器械104观察外科手术部位的三维图像。
[0049] 在该遥控操作式外科手术系统的非限制性示例性实施例中，控制/观察车130包括 "核心"处理设备(诸如核心处理器134)和/或其他辅助处理设备，所述辅助处理设备可以被 结合到控制/观察车130中或在物理上由其支撑。控制/观察车130还可以包括用于操作该外 科手术系统的其他控件。在示例性实施例中，从外科医生控制台120发送的一个或多个信号 或输入可以被发送至控制/观察车130处的一个或多个处理器，所述处理器可以解释这个或 这些输入并且生成有待发送至患者侧推车102的一个或多个命令或输出以致使操纵外科手 术器械140和/或在患者侧推车102耦接到外科手术器械140的臂110中的一者或多者。应当 指出的是，图1中的这些系统部件不是以任何特定的定位示出的并且可以根据需要进行安 排，其中患者侧推车102相对于患者来布置以便影响对患者的外科手术。
[0050] 外科手术器械关节(如肘节关节)可以根据一个或多个自由度来移动，以给包括该 关节的外科手术器械或相机器械提供运动。例如，关节可以包括可相对于彼此以一个或多 个自由度移动(例如，任意地定义为俯仰和/或偏摆）的多个构件。外科手术器械或相机器械 的关节可以包括各种数量的构件。例如，外科手术器械或相机器械的关节可以是单件式关 节(例如，经设计在一个或多个方向上弯曲的单一工件，例如由于在该工件中提供的结构挠 性部分所导致）、两件式关节(如彼此直接相连的两个盘形件，其也可以称作椎骨）、三件式 关节(如两个盘形件和连接这两个盘形件的第三工件)或包括更大数量的工件的关节。
[0051] 虽然以下说明书在将关节构型应用于外科手术器械的背景下讨论了关节构型，但 本领域技术人员应当理解，这些关节构型可以被应用于相机器械。此外，虽然以下说明书讨 论了为两件式关节的关节构型，但本说明书的概念也可以应用于包括更大数量的工件的关 节，例如三件式关节或包括更大数量的工件的关节。
[0052] 本文描述的示例性实施例的关节构件可以包括具有摆线表面轮廓的特征部，例如 在Williams的美国公开号US 2011/0152879中所描述，该文件通过引用以其全文合并于此。 例如当将多个关节构件压缩在一起时，相比于具有更常见的渐开线形状的关节构件，具有 摆线形状的关节构件不容易卡滞。另外，美国公开号US 2011/0152879的图3中示出的外摆 线310和内摆线320包括凹形和凸形接触区域，这些接触区域提供相对大的接触面积以便于 在摆线310、320之间分配力。其结果是，对于给定的负载可以减小摆线表面之间的应力，并 且摆线表面可以在负载下经受减小的变形。
[0053] 如Williams的美国公开号US 2011/0152879中所描述，当肘节机构中的两个构件 具有根据固定关系或齿轮比改变的相对角度定向时，可以导致该肘节机构的齿轮移动。如 美国公开号US 2011/0152879的图1A和图1B所示，肘节关节100的构件110、120可以分别具 有圆形的支承表面112、122,从而允许当构件110、120相对于彼此旋转时在齿轮移动过程中 表面112、122在彼此上滚动。构件110可以包括齿114,该齿能够接合构件120的孔（凹陷部） 124的壁以防止滑移，诸如由于构件110、120之间的平移移动所导致的滑移。齿114和孔124 的壁的组合可以被称为销齿轮。因此，关节可以包括最小化或消除关节构件相对于彼此的 平移的多个特征部。外科手术器械(如外科手术器械的肘节)可以包括以这种方式弯曲的多 个关节。例如，外科手术器械可以包括相对于彼此定向以便(例如通过在俯仰和偏摆方向上 的弯曲）提供该外科手术器械的多个运动自由度的多个关节。
[0054]根据一个示例性实施例，用于最小化或消除关节构件之间的平移的关节构件的特 征部还可以增强关节构件的反复运动。例如，如美国公开号US2011/0152879的图1A和图1B 所示，例如为了使外科手术器械的肘节弯曲，在构件110、120已经相对于彼此旋转之后，用 户可能希望例如通过反转构件110、120旋转来使肘节变直。如果任一旋转导致构件110、120 相对于彼此在侧向方向上和/或沿外科手术器械的纵向轴线方向上的实质位移，则构件 110、120相对于彼此的随后移动可能是较不平滑的。此外，构件110、120之间的实质位移可 能影响构件110、120之间的移动的控制，并且用户可以观测所述位移。通过分别为构件110、 120提供齿114和孔124,能够以最小的平移实现构件110、120的反复运动。因此，关节构件可 以被配置为具有基本可重复的运动。关节构件通过使关节构件基本返回到它们的原始位置 以重复运动的这种能力可以被称为关节的正时。例如，构件110的齿114和构件120的孔124 可以用作提供正时以使构件110、120基本返回到其原始位置(例如在美国公开号US 2011/ 0152879的图1A的示例性实施例中所示的中性状态)的结构。
[0055]在关节盘形件的销齿轮中，例如由美国公开号US 2011/0152879的构件110的齿 114和构件120的孔124提供的销齿轮，包括销齿轮的相邻盘形件之间允许的最大旋转量可 以例如被限制为相对于关节的纵向轴线约+/-45度。对于外科手术器械的肘节的整体运动， 可以通过使用包括销齿轮的两组盘形件关节来获得例如高达约+/-90度的最大运动范围， 其中每组盘形件关节提供相对于关节的纵向轴线的+/-45度的最大旋转。然而，使用两组盘 形件关节强加了额外制造成本并且需要其他额外零件，例如用于外科手术器械的后端部件 中的控制缆线和电机。鉴于这些考虑，可能期望提供一种具有相对大的最大运动范围（例 如，大于约+/-45度）的肘节关节。因此，在这样的肘节关节中，该关节可以提供直到和大于 约+/-45度的受控铰接运动。此外，可能期望提供一种具有平滑运动并实现"正时"的肘节。 [0056]转到图3,其示出了用于外科手术器械的肘节的关节400的示例性实施例。如图3所 示，关节400包括第一盘形件410和第二盘形件420。因此，根据一个示例性实施例，关节400 可以是两件式关节，其中第一盘形件410和第二盘形件420彼此直接接触。例如，盘形件410、 420可以处于直接接触，而无需在盘形件410、420之间插入额外的关节部件。术语"盘形件" 是在如经常用于描述椎骨状结构的术语的一般意义上使用的。本领域技术人员应当理解， 关节的盘形件部件可以具有不限于圆形截面或环形形状的各种形状和构型。
[0057]相比于仅包括单个齿和相应孔的关节构件，诸如美国公开号US2011/0152879的构 件110、120,关节400可以包括具有彼此相互啮合的相应关节特征部411、421的盘形件410、 420。例如，如图3的示例性实施例所示，第一盘形件410的关节特征部411可以包括第一齿 412和第二齿414,但是也可以使用其他数量的齿，例如三个、四个或更多个齿。如图3所示， 第二盘形件420的关节特征部421可以包括配置为与齿412、414接合的第一销422、第二销 424和第三销426,然而可以使用其他数量的销，例如四个、五个或更多个销。根据一个示例 性实施例，销422、424、426可以各自具有恒定的曲率半径。销的曲率半径可以与盘形件的相 邻部分不同。其结果是，多个销的直径可以彼此不同。
[0058]图11A的示例性实施例中展示了销的曲率半径，该图示出了包括销922、924、926的 盘形件940,这些销相对于它们的销中心923、925、927具有相应的曲率半径960、962、964。如 图11A的示例性实施例所示，邻近销922、926的盘形件部分970、972相比于销922、926具有不 同的曲率半径并因此具有不同的形状。类似地，邻近销924的柄(stem)943相比于销924具有 不同的曲率半径并因此具有不同的形状。此外，尽管每个销922、924、926具有相同的曲率半 径960、962、964,但半径960、962、964可以彼此不同。例如，半径960、962,964可以分别是不 同的，或者半径960、962、964中的至少一者可以与其他的不同。在一个示例中，半径960和 964可以是相同的，但半径962可以不同。
[0059] 根据一个示例性实施例，齿和销可以具有摆线形状，其在通过引用合并于此的美 国公开号US 2011/0152879中被描述。转到图16,其示出了关节1400的示例性实施例，该关 节包括具有摆线形状的齿1412的盘形件1410和具有摆线形状的销1422、1424的盘形件 1420。然而，关节的盘形件不限于单个齿和两个销，而是可以包括两个、三个或更多个摆线 形状的齿以及三个、四个或更多个摆线形状的销。例如，图17的示例性实施例描绘了关节 1500,该关节包括具有两个摆线形状的齿1512、1514的盘形件1510以及包括摆线形状的销 1522、1524、1526 的盘形件 1520。
[0060] 根据一个示例性实施例，盘形件410可以在盘形件410的相对于近端-远端方向470 的每一端处包括所述多个齿，如图3所示。类似地，盘形件420可以在盘形件420的相对于近 端-远端方向470的每一端处包括所述多个销。在各种示例性实施例中，当盘形件包括可以 是在其每一端处的多个齿或销或者在其一端处的多个齿和在另一端处的多个销的关节特 征部时，在相反末端处的这些齿或销可以在圆周方向上彼此偏离约90度，如图3的示例性实 施例所示。
[0061]因为关节400包括具有多个齿的至少一个盘形件，所以关节400提供了第一盘形件 410和第二盘形件420之间的增强的运动范围。例如，关节400可以提供第一盘形件410和第 二盘形件420之间的大于+/-45度的最大运动范围（最高达到一个滚动角极限），例如，当盘 形件410、420例如针对任意的俯仰或偏摆运动相对于彼此沿方向430旋转时，如图4所示。根 据另一示例，关节400可以提供第一盘形件410和第二盘形件420之间的超过约+/-45度至约 +/-75度的最大运动范围。根据另一示例，关节400可以提供第一盘形件410和第二盘形件 420之间的超过+/-45度至约+/-80度的最大运动范围。根据另一示例，关节400可以提供第 一盘形件410和第二盘形件420之间的超过+/-75度至约+/-90度的最大运动范围。根据另一 示例，关节400可以提供第一盘形件410和第二盘形件420之间的约+/-60度至约+/-80度的 最大运动范围。关节400可以提供盘形件410、420之间的甚至更大的运动范围，例如第一盘 形件410和第二盘形件420之间的超过+/-45度至约+/-90度的最大运动范围（滚动角极限）， 或者第一盘形件410和第二盘形件420之间的约+/-60度至约+/-90度的最大运动范围，虽然 盘形件410、420之间可以实现甚至更高的运动范围（滚动角极限）。
[0062]由于由关节400提供的增强的运动范围，因此包括关节400的肘节可以提供使用较 少的零件以更有效的方式提供期望的运动量，例如在俯仰或偏摆方向上的+/-90度。在每个 关节受限于约45度的最大滚动倾角的先前肘节结构中，对于整个肘节机构，需要若干个这 样的关节串联以达到相对较大的滚动角。但是，根据本发明的多个方面，在多个结构中可以 要求较少的关节(并且因此较少的盘形件)来实现相对较大的运动范围，其中每个关节具有 比这些结构的总运动范围更有限的运动范围。而且如图所示，单一关节可以提供高达90度 的滚动角极限，从而需要两个具有45度滚动角极限的关节来实现相同的滚动角。此外，单关 节实施方式具有从器械轴的中心线到末端执行器尖端的较短末端执行器抛掷距离，这允许 末端执行器在小的外科手术部位更好出入。其结果是，可以减小包括一个或多个关节400的 肘节的制造成本和复杂性，同时仍实现所希望的对铰接的控制。此外，包括在关节400的盘 形件410、420中的多个齿和相应的多个销可以提供增强的正时，以有助于准确地定位盘形 件410、420,包括例如使盘形件返回到中性位置(例如，零角度滚动对准），并且例如当盘形 件410、420相对于彼此沿方向430旋转时加强盘形件410、420之间的运动的平滑性。此外，单 关节实施方式具有从器械轴的中心线到末端执行器尖端的较短末端执行器抛掷距离，这允 许末端执行器在小的外科手术部位更好出入。根据一个示例性实施例，肘节可以包括多个 关节400以实现较高的运动范围（高达滚动极限角度），例如，在俯仰或偏摆方向具有高达 +/-180的运动范围的肘节。如图15中的示例性实施例所示，肘节1300可以包括第一关节 1302和第二关节1304以实现较高的运动范围，其中该第一关节包括第一盘形件1310和第二 盘形件1320,该第二关节包括第三盘形件1330和第四盘形件1340。
[0063]关节特征部还可以包括其他构型以协助如何使该关节的齿和销相互接合。根据一 个示例性实施例，如图3和图4所示，可以在盘形件410的齿412、414之间提供凹陷部416，其 中凹陷部416被成形为接纳盘形件420的中心销424。另外，盘形件420的关节特征部421可以 包括多个凹陷部以接纳这些齿412、414。例如，如图3和图4所示，凹陷部423可以被定位在销 422、424之间以接纳齿412,并且凹陷部425可以被定位在销424、426之间以接纳齿414。提供 接纳销424的凹陷部416和接纳齿412、414的凹陷部423、425可以允许更紧密地耦接齿412、 414和销422、424、426，例如允许齿412、414和销422、424、426在彼此之间延伸更远。其结果 是，可以使得盘形件410、412之间的运动更平滑，并且可以增强关节400的正时。例如，可以 增强盘形件410、412在相对于彼此旋转(如图4的示例性实施例所示)之后基本上返回到图3 中所示的示例性实施例的笔直构型的能力，这进而增强了包括关节400的肘节以大致相同 的方式例如在多个周期中重复图4中所示的旋转的能力。
[0064]根据一个示例性实施例，也可以在横向于齿412、414或在其外部的多个位置提供 销凹陷部413、415,如图3和图4所示。销凹陷部413、415可以被配置为当盘形件410、412相对 于彼此旋转时接纳销422、426,如图4所示（凹陷部415接纳销426)。其结果是，甚至当盘形件 410、412相对于彼此以相对较高的运动范围（例如高达约+/-75度或更大)旋转时，销凹陷部 413、415也可以协助增强齿412、414与销422、424、426之间的接合(换言之，如图4中所描绘， 使齿414维持在销426、424之间的凹陷部中）。
[0065]根据一个示例性实施例，包括多个齿的关节构件可以使这些齿中的至少一者在关 节的铰接过程中变得与相应的销脱离。当讨论关节特征部(如齿和销)时，如本文所使用的 "相互啮合"和"接合"不一定意味着关节特征部是接触的。如下面将要讨论的，关节特征部 (如齿和销)可以在正常条件下彼此间隔开而不接触，或者关节特征部可以在正常情况下彼 此接触，例如提供支承压缩负载的表面。例如，当相互啮合或接合的齿和销在正常条件下并 非正常为接触时，多个齿和销可以随后彼此接触，例如当侧向力和/或扭矩导致盘形件相对 于彼此在侧向方向上移动时。当盘形件相对于彼此沿纵向方向移位时，尤其是当盘形件已 相对于彼此旋转时，齿和销也可以彼此接触。当这种情况发生时，至少一个齿与一个或多个 销之间的间隙闭合，从而导致相互啮合的齿和这个或这些销彼此接触，这基本上防止了这 些盘形件之间的进一步侧向移动和该关节的潜在错位。其结果是，可以维持这些盘形件的 相对位置，这增强了包括这些盘形件的关节的正时和这些盘形件在侧向方向上的移动自由 度的最小化或消除，即使在相互啮合或接合的关节特征部正常为不彼此接触时亦如此。在 另一示例中，相互啮合或接合的齿和销可以正常为彼此接触，例如在齿和销本身用作负载 支承表面时。例如，在图16和图17的示例性实施例中，齿1412、1512、1514和销1422、1424、 1522、1524、1526可以本身用作负载支承表面而无需额外的负载支承凸出部。
[0066]图3示出了在关节400的中性状态下接合的齿和销的示例性实施例，其中齿412与 销422和424相互啮合，并且齿414与销424和426相互啮合。另外，销424可以被接纳在销凹陷 部416中，并且齿412、414可以分别被至少部分地接纳在齿凹陷部423、425中并定位在齿凹 陷部423、425的外边缘处。当盘形件410、420沿方向430旋转时，如图4的示例性实施例所示， 该旋转可以导致齿412与相应的销422、424脱离并从齿凹陷部423移除。然而，在图4的位置 中，当至少一个齿由于盘形件的相对旋转变得脱离时，另一个齿可以保持与相应的销接合， 从而这些齿和销可以继续影响盘形件410、420的定位和正时。例如，当盘形件410、420相对 于彼此沿方向430旋转时，齿414可以保持与销424和426接合。另外，如图4所示，齿414的大 部分被接纳在齿凹陷部425中。
[0067]如以上所讨论的，包括盘形件410、420的关节400可以被提供在外科手术器械的肘 节中，例如图2的示例性实施例中的肘节220。当用在外科手术器械的肘节中时，盘形件410、 420可以由驱动腱(未示出）一起拉动，该驱动腱可以被用来控制关节400的运动（如以上针 对图1的示例性实施例所讨论的）并且按压盘形件410、420彼此抵靠以将肘节的这些部件保 持在一起，这是本领域技术人员所熟悉的。根据一个示例性实施例，盘形件510可以包括一 个或多个腱通道554,以容纳穿过盘形件510的相应数量的腱，如图5所示。类似地，盘形件 520可以包括一个或多个腱通道550。根据一个示例性实施例，例如当盘形件的多个分离部 分位于腱的预期路径上时，盘形件可以包括用于每个腱的多于一个通道。例如，盘形件520 可以包括腱通道550以及在盘形件520的另一部分中用于相同腱的另一腱通道552。根据一 个示例性实施例，通道550、552沿基本上平行于关节500的纵向轴线的方向彼此未对准。根 据一个示例性实施例，图5的示例性实施例的腱通道550、552、554可以具有比腱的直径更大 的直径，以允许当盘形件510、520相对于彼此旋转时该腱在这些通道内来回移动。根据一个 示例性实施例，盘形件可以包括两个腱通道(例如，当使用推/拉致动构件时）、三个腱通道、 四个腱通道或更大数量的腱通道。
[0068]多个腱将一个关节的多个盘形件保持在一起的构型的后果是在这些盘形件之间 施加了压缩负载。为了解决这些压缩负载，示范性关节构件可以包括一个或多个关节特征 部，所述关节特征部包括适应该压缩负载的负载支承表面。图5展示了具有与图3和图4的示 例性实施例类似的元件但还具有多个额外关节特征部的关节的另一示例性实施例。例如， 盘形件510可以包括具有负载支承表面546的一个或多个支承凸出部544,该负载支承表面 被配置为接收负载(如压缩负载），并且盘形件520可以包括具有负载支承表面542的一个或 多个支承凸出部540,该负载支承表面被配置为接收该压缩载荷，例如如图5所示通过与凸 出部544的表面546接合来接收该压缩载荷。根据一个示例性实施例，表面542、546可以被配 置为在盘形件510、520相对于彼此的整个运动过程中保持彼此接触，只要在盘形件510、520 之间施加压缩负载即可。
[0069] 如图5的示例性实施例所示，支承凸出部540、544的表面542、546可以具有局部圆 柱体的形状。然而，本文所述描述的这些示例性实施例的支承凸出部的表面并不限于局部 圆柱体，并且可以替代地具有其他形状。根据一个示例性实施例，支承凸出部可以具有摆线 形状的表面，如在美国公开号2011/0152879中所描述。例如，第一支承凸出部1610可以具有 摆线形状的表面1612,并且第二支承凸出部1620可以具有摆线形状的表面1622,如美国公 开号2011/0152879中所描述。根据另一示例性实施例，支承凸出部可以由支柱来提供，如在 2004年11月16日公开的美国专利号6，817,974的示例性实施例中所描述，该文件通过引用 整体合并于此。如美国专利号6,817,974所描述，支柱可以被提供为连接两个相邻盘形件的 独立工件，从而提供三件式关节。例如，如图19的示例性实施例所示，关节1700可以包括第 一盘形件1710和第二盘形件1720(各自在图19中示意性地示出）以及配置为连接和支承盘 形件1710和1720之间的负载的支柱1730。如图19的示例性实施例所示，支柱1730可以包括 多个凸出部1732和连接这些凸出部1732的环1734。盘形件1710和1720各自可以包括接合凸 出部1732以通过支柱1730来连接盘形件1710和1720的特征部，例如，盘形件1720中的多个 凹槽1722。
[0070]根据示例性实施例，盘形件510可以在盘形件510的关于图5所示的近端-远端方向 570的每个末端处包括支承凸出部544。类似地，盘形件520可以在盘形件520的每个末端处 包括支承凸出部540。当盘形件在其每个末端处包括支承凸出部时，如图5的示例性实施例 所示，在相反末端处的凸出部可以在圆周方向上彼此偏离约90度。然而，支承凸出部不限于 图5所示的构型，而是可以具有以下位置，即在这些位置中支承凸出部沿盘形件的纵向轴线 是基本对准的而不是彼此偏移的，例如用以增加包括这些盘形件的肘节的运动范围。
[0071] 根据一个示例性实施例，支承凸出部540和544可以与关节特征部511、521分开，这 些关节特征部511、521分别包括齿512、514和销522、524、526。例如，如图5所示，支承凸出部 540可以是在物理上与销522、524、526分开的不同构件。凸出部540的表面542可以是与由销 522、524、526提供的表面分开的不同表面。此外，支承凸出部544和支承表面546可以是在物 理上与齿512、514分开的不同构件，如图5所不，并且凸出部544的表面546可以是与由齿 512、514提供的表面分开的不同表面。根据一个示例性实施例，凸出部540、544可以相对于 盘形件520的中央孔560被定位在与销522、524、526和齿512、514不同的径向位置，各种控制 腱、杆和其他器械部件可以穿过该中央孔。根据一个示例性实施例，支承凸出部540可以在 径向上被定位在里面，以使得支承凸出部540被定位成比关节特征部521更靠近盘形件520 的中央孔560，所述关节特征部可以包括销522、524、526，如图5所示。类似地，支承凸出部 544可以在径向上定位在里面，以使得支承凸出部540被定位成比关节特征部511更靠近盘 形件510的中央孔(未示出），所述关节特征部可以包括齿512、514。
[0072] 虽然齿512、514和销522、524、526以及支承凸出部540、544可以是盘形件510、520 的一部分（即与盘形件510、520具有一件式构造），但齿512、514和销522、524、526以及支承 凸出部540、544不局限于这样的构型。例如，齿512、514和/或销522、524、526和/或支承凸出 部540、544可以替代地被提供为连接到盘形件510、520的分离工件。
[0073] 如以上所指出的，盘形件的齿和销在正常条件下可以是彼此间隔开的，即使在齿 512、514与销522、524、526接合时也是如此，如图5的示例性实施例所示。例如，正常条件下 (例如在关节500不经受侧向力和/或扭矩时)可以在齿512、514与相应的销522、524、526之 间提供约〇. 〇〇 1英寸的间隙。在这样的构型中，可以使用凸出部540、544来支承盘形件510、 520之间的压缩负载，因为齿512、514和销522、524、526可以不接触以支承压缩负载。根据另 一实施例，图3的关节400的齿412、414和销422、424、426可以在齿412、414与销422、424、426 接合时彼此接触。其结果是，齿412、414和销422、424、426可以用作压缩负载的支承表面。在 齿与销用作支承表面的构型中，根据一个示例性实施例，由于用作负载支承表面的齿和销， 可以省去作为负载支承表面的支承凸出部。如以上所指出的，在图16和图17的示例性实施 例中的齿1412、1512、1514和销1422、1424、1522、1524、1526本身可以用作负载支承表面而 无需额外的负载支承凸出部。
[0074] 关节构件可以包括不同于以上示例性实施例中所讨论的那些特征部的各种其他 设计特征部。例如，参照图3和图4,盘形件420的关节特征部421可以形成相对于盘形件420 的主体472的台肩462,并且盘形件410的关节特征部411可以包括凸出部468,该凸出部形成 相对于盘形件410的主体474的台肩466，如图3和图4的示例性实施例所示。例如，关节特征 部421可以被定位在凸出部464上，该凸出部形成相对于盘形件420的主体472的台肩462,并 且关节特征部411可以被定位在凸出部468上，该凸出部形成相对于盘形件410的主体474的 台肩466。台肩462、466可以相对于主体472、474形成近似直角。盘形件420、410的本体472、 474可以分别包括倾斜表面473、475,当盘形件420、410相对于彼此旋转到盘形件420、410之 间的运动范围极限时这些倾斜表面可以彼此接合，如图3和图4所示。因此，倾斜表面473、 475可以用作限制盘形件410、420之间的旋转的止挡件。
[0075] 此外，齿和/或齿凹陷部可以是相对较大的并且被配置为在相互啮合时提供大表 面接触程度。相比于使用可以由侧负载更容易脱离的较大数量的小齿轮，这种大表面接触 可以协助例如在相对较高的侧负载下使盘形件之间的滑移最小化。大表面接触还使盘形件 之间的旋转(相比于滚动)例如绕关节的纵向轴线的旋转最小化。因此，通过使盘形件的支 承表面之间的滑移和盘形件的相对轴向旋转最小化，可以在大角度(例如，超过45度并且高 达90度，这取决于个体构型的滚动角极限）下使用该肘节，而在外科手术过程中经受的负载 下两个盘形件不会彼此脱离。
[0076] 根据另一示例性实施例，关节600可以包括不具有台肩或从盘形件主体凸出形成 台肩的凸出部的盘形件610、620，如图6所示。代替台肩，盘形件610可以包括在盘形件610的 一侧从倾斜表面632延伸的齿612、614。类似地，盘形件620可以包括在盘形件620的一侧从 倾斜表面630延伸的销622、624、626。例如，齿612、614可以直接从倾斜表面632延伸，并且销 622、624、626可以直接从倾斜表面630延伸。盘形件610、620可以包括以上讨论的用于图3和 图5的示例性实施例的盘形件410、420的其他特征部，例如凸出部540、544和凹陷部413、 415、416、423、425。
[0077] 如以上参照图5的示例性实施例的所示出和讨论的，盘形件520、510的支承凸出部 540、544可以被定位成沿径向方向分别比销522、524、526和齿512、514更靠近中央孔560。如 图5所示，当盘形件510、520相对于彼此旋转时，这样的构型可以在齿512、514与销522、524、 526之间产生开口 553。如果在外科手术器械的肘节或其他部件中使用关节500时，其中盘形 件510、520暴露于周围环境，则可能期望对盘形件510、520进行设计以使齿512、514与销 522、524、526之间的开口最小化或消除，甚至对于盘形件510、520的相对较大的旋转亦如 此。例如，齿和销之间的开口 553可能允许材料从周围环境进入开口 553，这可能潜在地阻碍 关节的铰接。
[0078]转到图7,其示出了包括第一盘形件652和第二盘形件654的关节650的示例性实施 例。盘形件652可以包括齿656,并且盘形件654可以包括销651、655。根据一个示例性实施 例，盘形件654的被配置为容纳齿656的凹陷部658可以具有次摆线形状，以使齿与销之间的 开口最小化或消除。如图7的示例性实施例所示，在第一盘形件652和第二盘形件654相对于 彼此旋转时，齿656的尖端657可以跟踪曲线653，其中曲线653的末端延伸超过盘形件652、 654之间的物理运动范围极限，以使得曲线653的形状更加明显。通过在关节650中使用具有 次摆线表面的凹陷部658,齿656和凹陷部658之间的开口可以被最小化或消除，特别是在关 节650包括单个齿656时。当一个关节包括多个齿时，例如在图3-5的示例性实施例中，这些 齿和销之间还可能发生间隙或其他未对准，特别是当关节被致动到大运动范围时。
[0079] 转到图8,其示出了在盘形件652、654已经相对于彼此沿图7中的方向660旋转到其 最大程度之后区域659的放大视图，齿656保持与凹陷部658的表面接合。例如，如图8中所 示，齿656的尖端657可以保持接纳在凹陷部658内，特别是当关节650包括小数量的齿时。另 外，齿656与销651、655之间（以及齿656与凹陷部658的表面之间）的间隙可以保持是小的， 例如当齿656与销651、655在正常条件下彼此不接触时（例如，当没有侧向力和/或扭矩被施 加到关节650时），从而使齿656和销651、655之间的开口最小化或消除，其中当盘形件652、 654朝向中性位置往回旋转时来自周围环境的材料可能进入这些开口。
[0080]解决齿与销之间的开口的另一种方法是减少齿与销之间的开口在周围环境中的 暴露量。在图5的示例性实施例中，盘形件520、510的支承凸出部540、544可以在径向上相对 于中央孔560分别位于销522、524、526和齿512、514的里面。其结果是，齿512、514和销522、 524、526被定位在盘形件510、520的周缘上，并且齿512、514和销522、524、526之间的开口 553例如在盘形件510、520相对于彼此旋转时可以暴露在周围环境中。在另一示例性实施例 中，多个支承凸出部可以被定位在比齿或销距中央凸出部更大的径向距离处。
[0081]转到图9,其示出了用于关节700的示例性实施例，该关节包括第一盘形件710和第 二盘形件720。如以上针对图5的示例性实施例所描述，盘形件710可以包括齿712、714和支 承凸出部744,但支承凸出部744相对于齿712、714位于外侧位置。例如，支承凸出部744可以 被定位在比齿712、714距中央孔761更大的径向距离处。如以上针对图5的示例性实施例所 描述，盘形件720可以包括销722、724、726和支承凸出部740,但支承凸出部740相对于销 722、724、726被定位在外侧位置。例如，支承凸出部740可以被定位在比销722、724、726距盘 形件720的中央孔762更大的径向距离处。其结果是，齿712、714和销722、724、726未被定位 在盘形件710、720的外周缘上，并且支承凸出部740、744可以将齿712、714和销722、724、726 防护到使齿712、714和销722、724、726之间的开口相比于图5的示例性实施例更少地暴露于 周围环境的程度。
[0082] 根据一个示例性实施例，盘形件710、720的凸出部740、744可以包括腱通道以允许 腱穿过盘形件710、720,例如图5的示例性实施例中示出的腱通道550、552、554。转到图10， 其示出了包括盘形件810、820的关节800的示例性实施例，这些盘形件可以根据图9的示例 性实施例进行配置。盘形件810、820可以分别包括支承凸出部812、822。由于支承凸出部 812、822相对于中心孔814、824定位在外侧位置(支承凸出部812、822可以在径向上定位在 外面并且接近盘形件810、820的周缘），因此延伸穿过支承凸出部812、822中的通道的驱动 腱830也被定位在外侧位置。由于驱动腱830被定位在盘形件810、820的周缘并且在盘形件 810、820之间延伸，因此腱830可以对来自周围环境的材料提供屏障并且减少或消除此类材 料进入盘形件810、820的齿与销之间的开口。
[0083]对于包括相对于提供支承表面的支承凸出部定位在径向外面位置的齿和销的盘 形件实施例而言，一个考虑因素是制造盘形件的容易性。例如，相比于其中齿和销相对于支 承凸出部定位在径向外面位置的盘形件实施例，例如当模制或机加工盘形件时，将齿和销 定位在支承凸出部的径向里面可能造成制造挑战。鉴于这种考虑，各种示例性实施例设想 将用于关节的盘形件配置为便于该盘形件的制造，其包括例如包括相对于凸出部和中央孔 位于径向里面位置的齿或销的盘形件。
[0084]如图11A所示，根据一个示例性实施例，关节900包括具有齿912、914的第一盘形件 910以及具有销922、924、926的第二盘形件920。在图11A的示例性实施例中示出的构型可以 被用在图3-6、图9和图10的示例性实施例中。当关节900处于图11A中所示的中性位置时并 且在盘形件910、920相对于彼此滚动时，齿912、914和销922、924、926被配置为彼此接合。圆 弧（由虚线表示)930、932表示盘形件910、920之间的接触表面(支承表面）。圆弧930、932表 示这些盘形件的滚动运动表面，该圆弧对应于穿过销和齿轮之间的接触点的理论弧线。因 此，圆弧930、932可以对应于盘形件910、920之间的接触表面(支承表面）。例如，当盘形件 910、920包括支承凸出部(例如图5的示例性实施例的支承凸出部540、544)并且这些支承凸 出部具有局部圆柱体的形状时，圆弧930、932对应于圆柱形支承表面。例如，圆弧930、932可 以是以上关于图5和图9的示例性实施例所讨论的支承凸出部540、544、740、744的表面在销 922、924、926的平面上的投影。销922、924、926的平面可以例如是图11A的页面的平面。例 如，圆弧930、932可以遵循支承凸出部的负载支承表面的轮廓并且指示销922、924、926相对 于该负载支承表面的位置(例如，邻近该负载支承表面）。因此，圆弧930、932可以跟踪相应 盘的支承凸出部件的负载支承表面。换言之，尽管销922、924、926可以如图5和图9的示例性 实施例所示在关节900的径向方向上偏离支承凸出部，但销922、924、926的中心923、925、 926可以沿方向952延伸到与盘形件920的支承凸出部基本上相同的程度。其结果是，盘形件 910、920可以沿方向940相对彼此滚动，如同盘形件910、920用作抵靠彼此滚动的两个圆（由 圆弧930、932表示）。特别是，销922、924、926的各自中心923、925、927位于圆弧932上。例如， 在图11A中所示的中性位置(例如，处于零角度滚动对准）中，关节900是笔直的，从而纵向轴 线901穿过盘形件910、920两者的中心。此外，当盘形件910、920相对于彼此沿方向940旋转 时，销922、924、926的中心923、925、927可以保持在圆弧932上，因为销中心923、925、927和 圆弧932之间的距离基本上不改变。
[0085] 如图11A-E所示，齿912、913、这些齿之间的凹陷部/凹部944以及在每个齿912、913 的相反侧的侧切口 /凹陷部950用作第一盘形件上的机械正时特征部。类似地，销/凸出部 924、侧销/凸出部922、926连同这些销/凸出部922、924和922、926之间的凹陷部/凹部一起 用作第二盘形件上的机械正时特征部。在所公开的实施例的背景下，正时是指两个盘形件 之间的运动的机械转位（indexing)，这些盘形件是肘节或类似结构的部件，以使得这两个 部件之间的角度滚动关系可以被精确地控制并且在作出控制输入以将角度滚动关系改变 至期望值之后是已知的。因此，公开了这种正时特征部的各种实施方式。
[0086] 根据一个示例性实施例，一个关节可以被配置为具有关节900的一半的运动范围。 例如，一个关节可以与图11A的示例性实施例中的关节900类似地进行配置但仅具有关节 900的一半结构，例如，仅是纵向轴线901的左侧或纵向轴线901的右侧的结构。因此，如果关 节只具有图11A中纵向轴线901的左侧的结构，则该关节可以沿方向940旋转到纵向轴线901 的左侧，其中当关节笔直时(例如图11中的盘形件910、920)运动停止，以使该关节具有关节 900的一半运动范围。类似地，如果关节只具有图11A中纵向轴线901的右侧的结构，则该关 节可以沿方向940旋转到纵向轴线901的右侧，其中当关节笔直时运动停止。
[0087] 为了增强关节900的正时和关节900的运动的平滑性，齿912、914和销922、924、926 可以沿径向方向952延伸，以使得当关节900例如通过使盘形件910、920相对于彼此旋转而 铰接时齿912、914和销922、924、926大程度地接合并相互啮合。其结果是，如图11A所示，销 924延伸到位于齿912、914之间的凹陷部944中，使得齿912、914和销922、924、926可以彼此 大程度地接合并相互啮合。在齿912、914和销922、924、926之间具有高程度的接合和相互啮 合的此类实施例中，为了促成盘形件910、920之间的大运动(旋转)范围，如图11A所示，可以 在与销924连接的柄943的侧面提供切口 942。其结果是，当盘形件910、920相对于彼此沿方 向940旋转并且销924和齿912或914二者之一朝向彼此移动时，这些齿912、914的相应侧 913、915中的一者可以被接纳在销924的切口942内，以便为关节900提供高运动范围。另外， 切口 950可以被定位成侧向于这些齿912、914(例如邻近这些齿912、914的基部），以便当盘 形件910、920相对于彼此旋转时在高运动范围内容纳销922、926。盘形件910的台肩951可以 与盘形件920的一部分(例如销922或926的一部分)接合并且用作机械止挡件，如将在下面 进行讨论的。
[0088]如以上关于图3和图4的示例性实施例所讨论的，关节900致动可以导致齿从相应 的销脱离，以便从相应的销之间的齿凹陷部移除。图11B描绘了在关节900例如通过盘形件 910、920相对于彼此沿箭头940的逆时针方向旋转而运动的过程中的关节900。虽然图11B-11E中描绘的运动范围是逆时针的，但本领域技术人员应当理解，所描述的运动也将适用于 沿顺时针方向940的移动。因此，在图11A所示出的对称轮廓和所描绘的各种其他实施例中， 运动范围包括相对于肘节结构的纵向轴线的+/_(顺时针/逆时针）范围。然而，肘节关节还 可以被配置为相对于该纵向轴线仅沿一个方向移动，并且因此仅可以提供这些关节结构的 一半(例如，图11A中所描绘的轴线901的左侧或右侧）。
[0089]如图11B所示，所描绘的致动关节900以使其滚动将促使齿914随着盘形件910、920 进一步延伸到盘形件920的销926和924之间的凹陷部982中。相反，齿912开始从凹陷部980 撤回并且与销922和924脱离。随着关节900继续旋转，齿912与销922和924之间的凹陷部980 的脱离取得进展，如图11C和图11D所示，这些图示出了齿912从凹陷部980和从销922和924 完全移除或脱离。如图11E所示，一旦关节900已达到其完全运动范围（滚动极限角度），关节 900的铰接就停止，此时齿912从销922和924之间的凹陷部完全移除，齿914的至少一个部分 (图11的实施例中为大部分)保持在销926和924之间的凹陷部982内，并且销926接合盘形件 910的台肩951，该台肩用作机械止挡件以协助使铰接停止并且支持关节900的位置处于其 极限运动范围位置。
[0090] 如以上关于图11A所讨论的，盘形件910、920可以包括切口942、950,以促成盘形件 910、920之间的大运动（旋转）范围。然而，切口942、950可能难以制造，特别是如果盘形件 920是通过模制工艺制造的，因为由于切口942、950相对于盘形件910、920的邻近部件的形 状，用模具表面形成切口942、950且随后从切口 942、950撤回模具表面是困难的，尤其是如 在图5的示例性实施例中当齿912、914和销922、924、926在径向上定位在支承凸出部的里面 时。另外，当齿912、914和销922、924、926被定位在径向里面位置时，如在图9的示例性实施 例中，该里面位置使得齿912、914和销922、924、926的机加工具有挑战性。
[0091] 为了增强制造关节盘形件的容易性，关节盘形件可以被设计成具有较少切口或甚 至没有切口的形状。转到图12,其示出了关节1000的侧视图，根据一个示例性实施例，该关 节包括具有齿1012、1014的第一盘形件1010以及具有销1022、1024、1026的第二盘形件920。 圆弧（由虚线表示）1030、1032表示盘形件1010、1020之间的接触表面。例如，圆弧1030、1032 可以是以上关于图5和图9的示例性实施例所讨论的支承凸出部540、544、740、744的表面的 投影，类似于圆弧930、932。因此，盘形件1010、1020可以沿方向1040相对彼此旋转，如同盘 形件1010、1020-样用作抵靠彼此滚动的两个圆（由圆弧1030、1032表示）。
[0092] 在图12的示例性实施例中，齿1012、1014和销1022、1024、1026被成形为比图11A的 示例性实施例以更小的程度沿径向方向1052延伸。其结果是，销中心1023、1025、1027偏离 圆弧1032。例如，在图12所示的中性位置中，关节1000是笔直的，从而纵向轴线1001穿过盘 形件1010、1020两者的中心。例如，销中心1023、1025、1027可以通过比由圆弧1032表示的支 承凸出部朝向盘形件1010沿径向方向1052(其可以是朝向圆弧1032的中心的径向方向）延 伸更小的量来偏离圆弧1032。当关节1000铰接时，销1022、1024、1026的中心1023、1025、 1027可以保持在弧1032上。因此，当盘形件1010、1020相对于彼此沿方向1040旋转时，销 1022、1024、1026的中心1023、1025、1027可以保持在圆弧1032上，因为销中心1023、1025、 1027与圆弧1032之间的距离基本上不改变。因为齿1012、1014和销1022、1024、1026沿径向 方向1052较小程度地延伸，柄1043的侧面1042可以是基本上是直的并且没有底切 (undercut)。此外，侧向于齿1012、1014的位置1050也可以缺少切口，例如缺少图11A的示例 性实施例中的切口 950。因此，由于较少的切口或缺少底切，可以更容易地制造盘形件1010、 1020,从而使阻止模具表面撤回（例如由于互锁表面)的表面轮廓最小化或消除。
[0093] 然而，由于齿1012、1014和销1022、1024、1026沿径向方向1052较小程度地延伸，例 如相比于图11A的示例性实施例，齿1012、1014和销1022、1024、1026更小程度地接合和相互 啮合。其结果是，关节1000的铰接可能是较不平滑的，例如在盘形件1010、1020相对于彼此 沿方向1040旋转时。此外，相比于例如在图11A的示例性实施例中的在齿和销之间具有较大 接合的关节，可能降低由齿1 〇 12、1014和销1022、1024、1026提供的正时程度。
[0094] 鉴于这些考虑，可能期望提供一种在制造关节的容易性和关节的齿与销之间的接 合之间提供平衡的关节。转到图13,该侧视图示出了关节1100的示例性实施例，该关节包括 具有齿1112、1114的第一盘形件1110以及具有销1122、1124、1126的第二盘形件1120。圆弧 (由虚线表示）1130、1132表示盘形件1110、1120之间的接触表面。例如，圆弧1130、1132可以 是以上关于图5和图9的示例性实施例所讨论的支承凸出部540、544、740、744的表面的投 影，类似于圆弧930、932。因此，盘形件1110、1120可以沿方向1140相对彼此旋转，如同盘形 件11ΠΚ1120-样用作抵靠彼此滚动的两个圆（由圆弧1130、1132表示）。
[0095] 在图13的示例性实施例中，销1122、1126被配置为沿径向方向1152较小程度地延 伸，使得销1122、1126偏离圆弧1132，但销1124比销1122、1126沿径向方向1152延伸更大的 量。因此，销1122、1126的相应中心1123、1127沿径向方向1152径向地偏离圆弧1132,但销 1124的中心1125被定位在圆弧1132上。在图13所示的中性位置中，例如，关节1100是笔直 的，从而纵向轴线1101穿过盘形件1110、1120两者的中心。此外，当盘形件1110、1120相对于 彼此沿方向1140旋转时，销1124的中心1125可以保持在圆弧1132上，因为销中心1123、 1125、1127和圆弧1132之间的距离基本上不改变。此外，销1124可以延伸以被接纳在位于齿 1112、1114之间的凹陷部1144中。其结果是，齿1112、1114和销1122、1124、1126比图12的示 例性实施例更大程度地彼此接合并相互啮合，这相比于图12的示例性实施例可以提供更平 滑的运动和增强的正时。此外，销1124从其延伸的柄1143的侧面1142可以缺少底切，并且侧 向于齿1112、1114的位置1150也可以缺少底切，从而有助于盘形件1110、1120的制造。因此， 通过提供以下盘形件1120，该盘形件包括与表示盘形件1120与配套盘形件1110之间的接触 表面的圆弧1132轴向偏离的至少一个销以及不偏离圆弧1132的至少一个销，在制造容易性 和齿与销的接合之间可以提供平衡，这影响关节运动的平滑性和关节"正时"。虽然在图13 的示例性实施例中销1124不偏离圆弧1132而销1122、1126偏离圆弧1132,但可以使用其他 构型。例如，包括四个销的盘形件可以具有偏离表示该盘形件的接触表面的圆弧的两个末 端销，而两个中间销不偏离该圆弧。
[0096]如所描述，例如关于图11A-11E的关节的运动，应当理解的是，图12和图13的示例 性实施例的齿1000和1100在关节1〇〇〇、11〇〇的铰接过程中也根据盘形件的旋转方向发生从 它们对应的凹陷部移除/撤回。另外，关节1000、1100的齿可以在关节1000、1100的铰接过程 中发生与相应的销脱离，如以上关于图11B-11E所讨论的。图11A至图11E的顺序展示了在两 个盘形件从对准(零角度)取向滚动到约90度的示例性滚动极限角度时这些盘形件之间的 滚动运动，这些盘形件包括接触支承表面和邻近接触支承表面的正时结构。在两个支承表 面抵靠彼此滚动时，齿的外表面和相应的凹陷部滑动通过彼此直到销926的侧面卡滞抵靠 台肩951并且齿914的外表面卡滞抵靠销924的外表面以用作滚动角极限止挡件。在一些实 施方式中可以消除这些卡滞滚动极限止挡件中的任一者，或者在使用独立的机械滚动极限 角止挡件的其他实施方式中两者都可以消除。在其他实施方式中，不使用机械滚动极限止 挡件，并且这两个盘形件之间的角度关系被控制，以使得该角度不超过可能在预期负载下 导致关节脱离的限定角度。
[0097] 图11A-13的示例性实施例的关节900、1000、1100的也可以包括如上面图5和图9的 示例性实施例所描述的支承凸出部(未示出），以便支承压缩负载。如以上所指出的，这些支 承凸出部可以提供由圆弧930、932,1030、1032、1130、1132表示的表面。这样的支承凸出部 可以允许关节900、1000、1100的齿和销保持彼此间隔开。例如，包括在图12的示例性实施例 的关节1000中的支承凸出部可以允许齿1012、1014和销1022、1024、1026在正常情况下（例 如，当侧向力和/或扭矩未被施加到关节1000时)彼此间隔开，如在图12的示例性实施例中 所指示。可替代地，图11A-13的示例性实施例的关节可以缺少支承凸出部，其中这些关节的 齿和销支承压缩负载。特别地，图15和图17的关节900和1100可以缺少凸出部，其中关节900 的齿912、914和销922、924、926支承压缩负载，并且当盘形件1110、1120处于图13的示例性 实施例所示的位置时，凹陷部1144和齿1112、1114与关节1100的销1124-起支承压缩负载。
[0098] 通过利用在其中一个或多个销偏离圆弧的构型，可以改变销和齿的形状。例如，齿 1112、1114可以比图11六的示例性实施例（其中销中心923、925、927位于圆弧932上）中的齿 912、914被更不对称地成形，齿1112的第一侧1113遵循不同于齿1112的第二侧1115的曲率。 非对称地成形的齿可以影响齿和销之间的接合以及切口的减少或消除。转到图14,其示出 了盘形件1210的示例性实施例，其中线1220勾勒出当相应的销(未示出）偏离圆弧时（例如 在图12的示例性实施例中）齿1212、1214的形状。相比之下，线1230表示当相应的销（未示 出）不偏离圆弧时(例如在图11A的示例性实施例中）齿1212、1214的形状。当一些销偏离而 一些销不偏离时（例如在图13的示例性实施例中），齿1212、1214可以具有线1220、1230的混 合的形状。线1233、1235可以是齿1212、1214的纵向轴线并且可以延伸穿过齿1212、1214的 尖端1234,如图14所示。线1220、1230之间的比较示出了线1232比线1220提供了用于齿 1212、1214的更对称的形状。此外，线1220减少或消除了切口 1232(用线1230表示），否则这 些切口将被定位在侧向位置1222。另外，相比于由线1230提供的齿尖端1234,线1220可以致 使减少齿尖端1224沿方向1250延伸的量。
[0099] 本文所描述的示例性实施例和方法已被描述为与用于遥控操作式外科手术系统 的外科手术和其他器械一起使用。然而，本文所描述的示例性实施例和方法可以与其他类 型的装置(如腹腔镜器械)和采用关节运动的其他手持式器械一起使用。
[0100] 鉴于本文的公开内容，本领域技术人员将清楚进一步的修改和替代实施例。例如， 这些系统和方法可以包括为清楚起见从这些图表和说明中省略的额外部件或步骤。因此， 本说明书应被解释为仅是说明性的，并且是出于传授本领域技术人员实施本传授内容的一 般方式的目的。应当理解的是，本文所示出和描述的不同实施例应看作是示例性的。多个元 素和材料以及这些元素和材料的安排可以取代本文所展示和描述的那些元素和材料，多个 部分和过程可以颠倒，并且当前教导内容的某些特征可以独立地使用，所有这些对受益于 本说明书之后的本领域技术人员将是明显的。可以对本文描述的这些元素作出改变，而不 脱离当前教导内容和以下权利要求的精神和范围。
[0101] 应当理解的是，本文所列举的特定示例和实施例都是非限制性的，并且可以作出 对结构、尺寸、材料以及方法的修改而不偏离当前教导内容的范围。
[0102] 通过考虑说明书以及本文所公开的本发明的实践，本领域技术人员将清楚根据本 公开内容的其他实施例。旨在将本说明书和示例仅视为是示例性的，而真正范围和精神由 所附权利要求来指示。
【主权项】
1. 一种肘节关节，包括： 第一盘形件;和 邻近所述第一盘形件的第二盘形件；以及 驱动腱，所述驱动腱延伸穿过所述第一盘形件和所述第二盘形件，其中所述第一盘形 件和所述第二盘形件包括彼此相互啮合的对应的对置关节特征部，并且其中所述第一盘形 件和所述第二盘形件包括与所述关节特征部分开的对置负载支承表面； 其中所述驱动腱被配置为在所述第一盘形件和所述第二盘形件中的至少一者上施加 力以致使所述第一盘形件和所述第二盘形件之间的相对旋转； 其中所述第一盘形件和所述第二盘形件相对于彼此具有大于约+/-45度的最大旋转运 动范围。2. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述负载支承表面被径向地定位在所述第一 盘形件和所述第二盘形件各自的对应关节特征部的里面。3. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述负载支承表面被径向地定位在所述第一 盘形件和所述第二盘形件各自的对应关节特征部的外面。4. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述第一盘形件和所述第二盘形件中的一者 的关节特征部包括多个齿，并且所述第一盘形件和所述第二盘形件中的另一者的关节特征 部包括多个销。5. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述销和所述齿具有摆线形状的表面。6. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述第一盘形件和所述第二盘形件中包括所 述多个销的所述另一者包括至少一个凹陷部，所述至少一个凹陷部具有次摆线形状并且被 配置为接纳所述多个齿之一。7. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述多个销各自的中心被定位在一个圆弧上， 所述圆弧是包括所述多个销的盘形件的所述负载支承表面的投影，其中所述投影是在所述 多个销的平面上。8. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述多个销各自的中心在径向上偏离一个圆 弧，所述圆弧是包括所述多个销的盘形件的所述负载支承表面的投影，其中所述投影是在 所述多个销的平面上。9. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述销的至少一个中心偏离一个圆弧，所述圆 弧是包括所述多个销的盘形件的所述负载支承表面的投影，并且所述销中的至少一者的中 心被定位在所述圆弧上，其中所述投影是在所述多个销的平面上。10. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述多个销的中心在径向上从一个圆弧偏离 不同的距离，所述圆弧是包括所述多个销的盘形件的所述负载支承表面的投影，其中所述 投影是在所述多个销的平面上。11. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述销具有恒定的曲率半径。12. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述销具有不同的直径。13. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述齿中的至少一者是与所述第一盘形件和 所述第二盘形件中的所述一者分开的工件。14. 根据权利要求4所述的肘节关节，其中所述销中的至少一者是与所述第一盘形件和 所述第二盘形件中的所述另一者分开的工件。15. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述负载支承表面具有局部圆柱形的形状。16. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述负载支承表面具有摆线形状。17. 根据权利要求1所述的肘节关节，进一步包括支柱，所述负载支承表面位于所述支 柱上。18. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述肘节关节具有约3mm至约13mm的直径。19. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述肘节关节是两件式关节。20. 根据权利要求1所述的肘节关节，其中所述第一盘形件和所述第二盘形件的所述关 节特征部被配置为相对于彼此以销齿轮运动旋转。21. -种外科手术器械，包括： 轴； 末端执行器，所述末端执行器被耦接到所述轴的第一末端； 传动机构，所述传动机构被设置在所述轴的与所述第一末端相反的第二末端处，其中 所述传动机构通过致动元件传递驱动力以致动所述末端执行器;以及 肘节关节，所述肘节关节将所述末端执行器耦接到所述轴； 其中所述肘节关节包括耦接在一起的一对相邻盘形件，并且其中所述肘节关节具有大 于+/-45度的最大运动范围。22. 根据权利要求21所述的外科手术器械，其中所述盘形件中的一者包括多个齿，并且 所述盘形件中的另一者包括多个销，其中在关节运动过程中所述多个齿和所述多个销中的 至少一些彼此相互啮合。23. 根据权利要求21所述的外科手术器械，其中所述盘形件进一步包括关节特征部和 负载支承表面，其中所述负载支承表面被径向地定位在所述第一盘形件和所述第二盘形件 各自的对应关节特征部的里面。24. 根据权利要求21所述的外科手术器械，其中所述盘形件进一步包括关节特征部和 负载支承表面，其中所述负载支承表面被径向地定位在所述第一盘形件和所述第二盘形件 各自的对应关节特征部的外面。25. 根据权利要求21所述的外科手术器械，其中所述最大运动范围从约+/-75度到约 +/-90 度。26. 根据权利要求21所述的外科手术器械，其中所述肘节关节是两件式关节。27. 根据权利要求21所述的外科手术器械，其中所述传动机构被配置为与遥控操作式 外科手术系统的患者侧操纵器接合以接收驱动力来致动所述器械。28. 一种外科手术器械，包括： 轴； 末端执行器，所述末端执行器被耦接到所述轴的第一末端； 传动机构，所述传动机构被布置在所述轴的与所述第一末端相反的第二末端处，其中 所述传动机构通过致动元件传递驱动力以致动所述末端执行器;以及 可铰接的肘节，所述肘节将所述末端执行器耦接到所述轴，其中所述肘节包括： 第一盘形件，所述第一盘形件具有多个齿以及与所述多个齿分开的第一负载支承表 面；以及 第二盘形件，所述第二盘形件具有配置为与所述齿相互啮合的多个销以及与所述多个 销分开的第二负载支承表面； 其中所述第一负载支承表面和所述第二负载支承表面彼此接合以支承所述肘节的压 缩力。29. 根据权利要求28所述的外科手术器械，其中所述第一负载支承表面被径向地定位 在所述齿的里面，并且所述第二负载支承表面被径向地定位在所述销的里面。30. 根据权利要求28所述的外科手术器械，其中所述第一负载支承表面被径向地定位 在所述齿的外面，并且所述第二负载支承表面被径向地定位在所述销的外面。31. 根据权利要求28所述的外科手术器械，其中所述第二盘形件的所有销的中心都被 定位在一个圆弧上，所述圆弧是所述第二负载支承表面在所述销的平面上的投影。32. 根据权利要求28所述的外科手术器械，其中所述第二盘形件的所述销各自的中心 偏离一个圆弧，所述圆弧是第二负载支承表面在所述销的平面上的投影。33. 根据权利要求28所述的外科手术器械，其中所述第二盘形件的所述销中的至少一 者的中心偏离一个圆弧，所述圆弧是所述第二负载支承表面在所述销的平面上的投影，并 且所述销中的至少一者的中心被定位在所述圆弧上。34. -种铰接肘节关节的方法，所述方法包括： 将力施加到与所述肘节关节的第一盘形件和第二盘形件中的至少一者耦接的驱动腱， 从而致使所述第一盘形件和所述第二盘形件相对于彼此旋转； 其中在所述第一盘形件和所述第二盘形件的旋转过程中，当所述盘形件相对于彼此旋 转超过约+/-45度时，所述第一盘形件和所述第二盘形件中的一者的多个齿中的至少一者 与所述第一盘形件和所述第二盘形件中的另一者的多个销中的至少一者保持相互啮合，并 且所述第一盘形件和所述第二盘形件的负载支承表面保持彼此接触； 其中所述第一盘形件和所述第二盘形件的所述负载支承表面在径向上与所述齿和所 述销间隔开。35. -种制作肘节关节的方法，包括： 将第一盘形件配置有多个齿以及与所述多个齿分开的第一负载支承表面； 将第二盘形件配置有多个销以及与所述多个销分开的第二负载支承表面； 使驱动腱延伸穿过所述第一盘形件和所述第二盘形件;并且 使所述第一盘形件和所述第二盘形件彼此耦接，以使得所述第一关节特征部和所述第 二关节特征部相互啮合并且所述第一负载支承表面和所述第二负载支承表面彼此接触； 其中所述第一盘形件和所述第二盘形件相对于彼此具有大于约+/-45度的最大旋转运 动范围。36. -种医疗装置，包括： 第一肘节部件，所述第一肘节部件包括第一齿轮接口和第一圆柱形支承表面，其中所 述第一齿轮接口包括第一齿和第二齿； 可移动地耦接到所述第一肘节部件的第二肘节部件，所述第二肘节部件包括： 第二齿轮接口，所述第二齿轮接口包括被配置为分别与所述第一齿和所述第二齿相互 啮合的第一凹陷表面和第二凹陷表面，以及 第二圆柱形支承表面，所述第二圆柱形支承表面由所述第一圆柱形支承表面支撑； 其中所述第二肘节部件相对于所述第一肘节部件可移动通过大于45度的角运动范围， 在该过程中所述第二齿轮接口和所述第一齿轮接口相互啮合，并且所述第二圆柱形支承表 面沿所述第一圆柱形支承表面滚动； 其中所述第一齿轮接口与所述第二齿轮接口相互啮合，使得所述第一齿的至少一个部 分被接纳在所述第一凹陷表面中并且相对于所述第一凹陷表面移动，并且所述第二齿的至 少一个部分被接纳在所述第二凹陷表面中并且相对于所述第二凹陷表面移动。37. -种医疗装置，包括： 第一肘节部件，所述第一肘节部件包括第一支承表面和第一正时特征部，所述第一正 时特征部邻近所述第一支承表面，所述第一正时特征部包括第一侧齿、第二侧齿以及在所 述第一侧齿与所述第二侧齿之间的中心凹陷部，所述第一侧齿具有外表面，所述第二侧齿 具有外表面；以及 第二肘节部件，所述第二肘节部件包括第二支承表面和第二正时特征部，所述第二正 时特征部邻近所述第二支承表面，所述第二正时特征部包括具有第一侧和相反的第二侧的 中心销、邻近所述中心销的所述第一侧的第一侧凹陷部以及邻近所述中心销的所述第二侧 的第二侧凹陷部； 所述第一支承表面和所述第二支承表面滚动接触； 所述第一侧齿的外表面沿所述第一侧凹陷部的表面滑动接触，并且在所述第一支承表 面抵靠所述第二支承表面在第一滚动运动范围内滚动离开所述第一肘节关节与所述第二 肘节关节之间的零角度滚动对准时，所述第二齿被从所述第二凹陷部移出;并且 所述第二侧齿的外表面沿所述第二侧凹陷部的表面滑动接触，并且在所述第一支承表 面抵靠所述第二支承表面在第二滚动运动范围内滚动离开所述第一肘节关节与所述第二 肘节关节之间的零角度滚动对准时，所述第一侧齿被从所述第一侧凹陷部移出，所述第二 滚动运动范围是在与所述第一滚动运动范围相反的方向上。38. 根据权利要求37所述的医疗装置： 所述第一侧齿的外表面以所述第一滚动运动范围的滚动极限角接合抵靠所述中心销 的第一侧。39. 根据权利要求37所述的医疗装置： 所述第一正时特征部包括在与所述中心凹陷部相反的一侧上邻近所述第一侧齿的第 一侧凹陷部； 所述第二正时特征部包括在与所述中心销相反的一侧上邻近所述第一侧凹陷部的第 一侧销； 在所述第一肘节部件与所述第二肘节部件之间的所述零角度滚动对准处，所述中心销 位于所述中心凹陷部中，并且所述第一侧销离开所述第一侧凹陷部； 在所述第一滚动运动范围的滚动极限角度处，所述中心销离开所述中心凹陷部，并且 所述第一侧销位于所述第一侧凹陷部中。40. 根据权利要求37所述的医疗装置，其中所述滚动运动范围的滚动极限角度大于+/-45度。
【文档编号】A61B34/30GK106061425SQ201580009730
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月20日
【发明人】D·P·萨拉里夫, G·F·布里森, M·R·威廉斯
【申请人】直观外科手术操作公司