外科设备的机械臂中的线缆和布线的制作方法

外科设备的机械臂中的线缆和布线
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2019年9月7日提交的美国临时专利申请第62/897,293号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及用于抓取、凝结、密封、操纵和/或切割组织的外科和电外科设备。更具体地说，本发明涉及包括机械臂的电外科设备，以及用于在这些机械臂内和穿过这些机械臂的路径中布线操作这些设备和机械臂所需的机械线缆和电线的装置。具体地讲，本发明适用于在机械外科臂的可弯曲部分内的这种路径中分离和保持机械线缆和电线。


背景技术：

4.众所周知，微创手术是有好处的。用于这种外科手术的器械通常具有位于铰接外科臂(优选具有最小直径)的远侧端部的外科端部执行器，该外科端部执行器通过小开口(例如体壁切口、自然孔道)插入以到达外科手术部位。在一些情况下，外科器械可以穿过插管，并且内窥镜可以用于提供外科手术部位的图像。
5.已经开发出利用端部执行器的外科器械，该端部执行器集成了组织融合和切割的使用，从而既方便又切割准确。在一些情况下，铰接外科臂具有一个或多个弯曲部分，这些弯曲部分由机械线缆控制，其纵向运动影响弯曲，并最终控制端部执行器的位置，并参考外科臂的纵向轴线改变其取向。在一些情况下，外科臂能够相对于外科臂纵向轴线向后弯曲。
6.本领域的当前状态缺乏能够提供相应的机械线和电力线缆穿过外科臂的长度特别是其可弯曲部分的最佳布线的装置和方法，其中当臂的部分弯曲时，电线与机械线缆分离以避免电和/或磁干扰，而不会使电线受力，并且当臂的相应部分弯曲到小曲率半径时，电线既不会受到太大的张力，也不会产生太大的松弛而导致污染和布线错误。这样的装置和方法将在安全和有效的布线中最佳地保留外科臂中的电线。


技术实现要素：

7.根据本文公开的实施方案，一种使用电外科功率发生器执行电外科操作的设备包括：(a)铰接机械臂；(b)电外科抓钳，所述电外科抓钳包括多个钳口并且在所述机械臂的远侧端部处连接到所述机械臂；(c)柔性套筒，所述柔性套筒至少部分地设置在所述臂的可弯曲部分中，所述套筒的外表面包括多个表面特征，所述多个表面特征限定绕所述套筒的中心纵向轴线的螺旋线路径；(d)致动线缆，所述致动线缆穿过所述套筒的内导管并且机械地联接到所述抓钳，以实现至少一个钳口的运动；以及(e)导电线，所述导电线用于提供从所述功率发生器到所述抓钳的电连接，所述线设置在所述套筒的外侧上并且与所述表面特征中的一个或多个表面特征接合，以便沿着所述螺旋线路径穿过所述一个或多个表面特征。
8.在一些实施方案中，所述多个表面特征可以包括非连续突起，所述螺旋线路径在所述非连续突起之间穿过。
9.在一些实施方案中，可能的是，所述多个表面特征可以包括交替的平行纵向肋和槽，对于所述套筒的至少纵长部分，所述肋和所述槽绕所述套筒的所述中心纵向轴线螺旋对齐，所述螺旋线路径在所述槽中的一个槽内穿过。在一些这样的实施方案中，
10.所述多个表面特征可以包括至少3个肋和至少3个槽。在一些这样的实施方案中，可能的是，对于所述套筒的第一纵长部分，所述平行肋和所述槽平行于所述中心纵向轴线，并且对于所述线缆套筒的第二纵长部分，所述平行肋绕所述中心轴线螺旋地缠绕。
11.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距沿所述螺旋线路径的长度可以具有小于
±
50％的波动。在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距是恒定的，或沿所述螺旋线路径的长度具有小于
±
10％的波动。
12.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距可以为所述套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的至少1/3。在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距为所述套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的至少1/2。在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距至多等于所述套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的1.5倍，或所述长度的1.25倍或所述长度本身。
13.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距与螺旋幅度之间的比率可以为至少10，或至少20，或至少50。
14.在一些实施方案中，所述臂的所述可弯曲部分可以包括多个可弯曲区段。在一些实施方案中，所述臂的所述可弯曲部分可以包括非邻接区段。
15.在一些实施方案中，可能的是，所述套筒被约束成与所述臂的所述可弯曲部分一起弯曲和/或伸直，并且所述电线的所述路径相对于所述套筒的所述中心纵向轴线的弯曲和/或伸直路径保持为螺旋形。在一些这样的实施方案中，对于所述臂的所述可弯曲部分至大于所述可弯曲部分直径的两倍的曲率半径的任何弯曲，所述电线的所述路径可以相对于所述套筒的所述中心轴线的所述弯曲和/或所述伸直路径保持为螺旋形。在一些实施方案中，对于所述臂的所述可弯曲部分至大于所述可弯曲部分直径1.5倍的曲率半径的任何弯曲，所述电线的所述螺旋路径可以相对于所述套筒的所述中心轴线的所述弯曲和/或所述伸直路径保持为螺旋形。
16.在一些实施方案中，可能的是，套筒组件的所述弯曲和/或所述伸直不会显著增加所述线中的张力。
17.在一些实施方案中，所述内导管可以具有圆形截面。在一些这样的实施方案中，所述内导管的内径可以为至少0.5mm和至多2.0mm。
18.在其中表面特征包括螺旋肋的一些实施方案中，所述套筒的所述外表面上的所述肋的最大螺旋幅度可以为至少1.0mm并且至多2.0mm。在一些这样的实施方案中，所述套筒的所述外表面上的所述肋的最大螺旋幅度可以为至少1.25mm并且至多1.5mm。
19.在一些实施方案中，表面特征可以与套筒一体形成。
20.在一些实施方案中，所述套筒可以包括热塑性弹性体，所述热塑性弹性体包括刚性聚酰胺和柔性聚醚。
21.在一些实施方案中，当电连接到电外科功率发生器时，电外科抓钳可以提供至少双极电外科模式。
22.在一些实施方案中，所述致动线缆可以机械地联接到所述抓钳，使得所述致动线
缆绕其中心轴线的旋转控制至少一个钳口的所述运动。在一些实施方案中，所述致动线缆可以机械地联接到所述抓钳，使得所述致动线缆在所述臂内的纵向移动控制至少一个钳口的所述运动。
23.在一些实施方案中，外科设备可以还包括电外科功率发生器，并且导电线可以提供从功率发生器到抓钳的电连接。
24.根据本文公开的实施方案，一种与电源一起使用的外科设备，其包括：a.铰接机械臂；b.在所述机械臂的远侧端部处连接到所述机械臂的工具，所述工具是电动的或者具有安装到其上的至少一个电动辅助装置；c.柔性套筒，所述柔性套筒至少部分地设置在所述臂的可弯曲部分中，所述套筒的外表面包括多个表面特征，所述多个表面特征限定绕所述套筒的中心纵向轴线的螺旋线路径；以及d.导电线，所述导电线用于提供从电力源到所述工具或到所安装的辅助装置的电连接，所述线设置在所述套筒的外侧上并且与所述表面特征中的一个或多个表面特征接合，以便沿着所述螺旋线路径穿过所述一个或多个表面特征。
25.在一些实施方案中，所述工具为外科工具。
26.在一些实施方案中，所述外科工具选自由抓钳、镊子、剪刀、夹具、钩和激光器组成的组。
27.在一些实施方案中，所述工具和/或所述辅助装置是相机，即所述导电线用于提供从所述电力源到所述相机的电连接。
28.在一些实施方案中，所述工具和/或所述辅助装置是数据采集工具-所述导电线用于提供从所述电力源到所述数据采集工具的电连接。
29.在一些实施方案中，所述数据采集工具是或包括电动温度计、相机和电动麦克风中的至少一者。
30.在一些实施方案中，所述工具和/或所述辅助装置包括电动照明源(例如，发光二极管(led))-即所述导电线用于提供从所述电力源到所述照明源的电连接。
31.在一些实施方案中，所述工具具有至少一个内部自由度。
32.在一些实施方案中，其还包括致动线缆，所述致动线缆穿过所述套筒的内导管并且机械地联接到所述工具，以便：(i)相对于所述自由度中的一个或多个修改所述工具的内部构造；和/或(ii)机械地操作或致动所述工具。
33.在一些实施方案中，所述多个表面特征包括非连续突起，所述螺旋线路径在所述非连续突起之间穿过。
34.在一些实施方案中，其中所述多个表面特征包括交替的平行纵向肋和槽，对于所述套筒的至少纵长部分，所述肋和所述槽绕所述套筒的所述中心纵向轴线螺旋对齐，所述螺旋线路径在所述槽中的一个槽内穿过。
35.在一些实施方案中，所述多个表面特征包括至少3个肋和至少3个槽。
36.在一些实施方案中，对于所述套筒的第一纵长部分，所述平行肋和所述槽平行于所述中心纵向轴线，并且对于所述线缆套筒的第二纵长部分，所述平行肋绕所述中心轴线螺旋地缠绕。
37.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距沿所述螺旋线路径的长度具有小于
±
50％的波动。
38.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距是恒定的，或沿所述螺旋线路径的长度具有小于
±
10％的波动。
39.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距为所述套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的至少1/3。
40.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距为所述套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的至少1/2。
41.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距至多等于所述套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的1.5倍，或所述长度的1.25倍或所述长度本身。
42.在一些实施方案中，所述螺旋线路径的螺距与螺旋幅度之间的比率为至少10，或至少20，或至少50。
43.在一些实施方案中，所述臂的所述可弯曲部分包括多个可弯曲区段。
44.在一些实施方案中，所述臂的所述可弯曲部分包括非邻接区段。
45.在一些实施方案中，所述套筒被约束成与所述臂的所述可弯曲部分一起弯曲和/或伸直，并且所述电线的路径相对于所述套筒的所述中心纵向轴线的弯曲和/或伸直路径保持为螺旋形。
46.在一些实施方案中，对于所述臂的所述可弯曲部分至大于所述可弯曲部分直径的两倍的曲率半径的任何弯曲，所述电线的所述路径相对于所述套筒的所述中心轴线的所述弯曲和/或所述伸直路径保持为螺旋形。
47.在一些实施方案中，对于所述臂的所述可弯曲部分至大于所述可弯曲部分直径1.5倍的曲率半径的任何弯曲，所述电线的螺旋路径相对于所述套筒的所述中心轴线的所述弯曲和/或所述伸直路径保持为螺旋形。
48.在一些实施方案中，所述套筒组件的所述弯曲和/或所述伸直不会显著增加所述线中的张力。
49.在一些实施方案中，所述内导管具有圆形截面。
50.在一些实施方案中，所述内导管的内径为至少0.5mm和至多2.0mm。
51.在一些实施方案中，所述套筒的所述外表面上的所述肋的最大螺旋幅度为至少1.0mm并且至多2.0mm。
52.在一些实施方案中，所述套筒的所述外表面上的所述肋的所述最大螺旋幅度为至少1.25mm并且至多1.5mm。
53.在一些实施方案中，所述表面特征与所述套筒一体形成。
54.在一些实施方案中，所述套筒包括热塑性弹性体，所述热塑性弹性体包括刚性聚酰胺和柔性聚醚。
55.一种遥控操作的机器人外科系统，其包括：本文公开的任何装置；患者侧控制台，所述患者侧控制台被配置成与所述外科工具对接，以致动所述外科工具来执行一个或多个外科手术规程；以及外科医生侧控制台，所述外科医生侧控制台包括一个或多个输入装置，所述一个或多个输入装置被配置成由外科医生操纵并且传输信号以在所述患者侧控制台处控制所述外科工具。
附图说明
56.现在将参考附图通过示例进一步描述本发明，其中为了便于和清楚地呈现而不必按比例选择图中所示的部件和特征的尺寸。此外，在一些附图中，为了表示的方便和清楚，对象的相对尺寸和对象之间的相对距离可能被夸大或缩小。在附图中：
57.图1示出了根据本发明的实施方案的外科系统的简化示意图。
58.图2a示出了根据本发明的实施方案的外科臂单元。
59.图2b示出了根据本发明的实施方案的具有包括堆叠连杆和端部执行器工具的可弯曲部分的机械臂。
60.图2c示出了根据本发明的实施方案的弯曲机械臂的可弯曲部分的结果。
61.图2d示出了本公开中使用的机械臂的中心轴线、机械臂的一部分的直径以及机械臂的可弯曲部分的曲率半径的示意图。
62.图3是机械臂的一部分的纵向截面投影，示出了根据本发明的实施方案的线缆和布线套筒。
63.图4示意性地示出了根据本发明的实施方案的具有类似弯曲的线缆套筒的覆盖层的图2c的弯曲机械臂。
64.图5a和图5b示意性地示出了根据本发明的实施方案的具有螺旋肋和槽作为表面特征的套筒及其局部放大，
65.图6示出了根据本发明的实施方案的具有突起作为表面特征的套筒。
66.图7示出了根据本发明实施例的图5a的具有螺旋线路径中的线的套筒。
67.图8a是图7的线的二维投影。
68.图8b和图8c分别是具有不同螺距的线的二维投影。
69.图9示出了本公开中使用的螺距和螺旋幅度的示意图。
70.图10示出了根据本发明的实施方案的在套筒长度的第一部分的外表面上具有直肋和槽以及在其第二部分的外表面上具有螺旋肋和槽的套筒的实施方案。
具体实施方式
71.根据实施方案，机械外科臂可以容纳用于致动和控制位于臂远侧端部处的外科工具的运动的“机械”或“致动”线缆。外科工具的实例是用于电外科的多爪抓钳。抓钳优选地提供通常用于融合组织(例如血管)或用于组织束的一般凝结、冷切割、组织解剖和组织操纵/回缩的至少一种双极电外科模式。抓钳也可以提供单极电外科模式。
72.臂的“远”端在本文中被定义为外科工具所连接的端，即在正常外科手术中距离包括臂的外科设备的操作者或使用者最远的端。本文所用的术语“机械”表示线缆通常不用于导电，并且通常不承载数据，尽管在一些实施方案中,“机械”线缆可以用于承载数据和/或用作完成电路的接地回路。
73.机械或致动线可以延伸臂的整个长度或其一部分，并且可以在臂的近端处或附近直接或间接地连接到一个或多个机械和/或电子控制元件，诸如传动装置或致动器。取决于臂和/或工具的机械布置，外科工具可以通过致动线缆施加的纵向力(即，产生前后运动)或者经由线缆施加的旋转扭矩直接或间接地控制。可能期望穿过绕臂的中心轴线部署的纵向导管(诸如管或套筒)布线致动线缆，以便维持直线的布线路径，从而允许对运动的最大控
制。
74.机械外科臂可以另外容纳电线，在外科设备的操作状态下，该电线将电力从诸如(但不限于)电外科发生器的电源传导到由致动线缆控制的同一外科工具。线可以是单线或双线(或者甚至是三线)。如果使用单线，则可以通过使用另一返回路径(例如金属臂壳体或致动线缆)来完成电路。可能期望将电线的路径与致动线缆的路径物理分离，以避免尤其是可能干扰致动线缆的功能和/或危及不太坚固的电线的物理完整性的潜在缠结。优选地，电线与致动线缆物理分离且电绝缘，该致动线缆优选地与臂的中心轴线同轴以实现最大功能。因此，如果电线沿直线路径穿过臂，则必然会偏离中心。将线保留在偏离中心的布线路径中可能需要复杂的机械方案，并且在一些情况下，可能在穿过臂的可弯曲部分的线的部分上施加过度的应变、应力和/或剪切力，甚至导致撕裂，尤其是当臂被放置在重复的向后弯曲位置时。
75.因此，可能期望将电线缠绕在致动线缆穿过的套筒或管周围，并且根据本文公开的实施方案，使用套筒外表面提供的表面特征来在外表面周围形成稳定的线路径。可以期望绕套筒外表面的螺旋线路径，因为可以使螺旋的中心轴线与套筒的中心轴线同轴，致动线缆在臂的中心穿过该中心轴线。如下文所述，套筒和臂的中心轴线保持彼此同轴，或者如果不同轴，则至少彼此平行，同时臂的可弯曲部分弯曲和伸直；尽管看起来由于弯曲而变形，但是螺旋线路径相对于套筒的中心轴线的路径保持螺旋。臂的可弯曲部分的弯曲可以包括“极端”弯曲，诸如反曲构造和s形曲线，并且在任何这样的使用中，套筒保持与臂同轴(或平行)。形成以臂的中心轴线为中心的稳定的螺旋线路径可以具有以下优点：当线路径随着臂的可弯曲部分弯曲时减小线中的张力，和/或当组装时减小线中提供的松弛量。线可以在其螺旋线路径内纵向滑动，使得曲线或弯曲“内侧”的“多余”线可以朝向曲线或弯曲的“外侧”滑动，否则线将处于更大的张力下，或者甚至变得拉伸或断裂。电线在其螺旋线路径内的这种滑动螺旋运动优选是不受阻碍的，或者至少是充分不受阻碍的，使得套筒组件的弯曲和/或伸直不会显著增加线中的张力。作为反例，如果线缠绕或系在套筒外表面的表面特征周围，这种滑动很可能会受到过度阻碍，并且线的一部分(诸如处于操作状态的位于曲线或弯曲“外侧”的部分)中的张力会显著增加。
76.图1示出了根据实施方案的典型现有技术外科系统100的示意图。系统100包括两个外科机械臂102。在其他实施方案中，提供了单个外科臂。外科机械臂102的大小和/或形状优选地被设计成插入人体或患者106中。外科机械臂102中的每一者由相应的马达单元108致动。在该实例中，外科臂102和/或马达单元108通过附接到例如床的患者支架116来支撑，但也可以由患者侧推车来支撑。
77.电外科发生器112向臂102和马达单元108供电。如电外科领域中已知的，电外科发生器提供高频(例如射频)交变极性电流。电外科发生器112可以被配置成提供例如适用于切割和/或凝结和/或密封和/或干燥和/或烧灼组织的不同频率和/或功率电平。合适的、可商购获得的电外科发生器112的实例是covidien force fx esu电外科发生器。电力经由被配置成传送射频电外科功率的线缆114供应给马达单元108。
78.外科臂102的运动和/或电外科充电由控制台118控制。控制台118包括多个用户界面，包括以下中的一个或多个：输入装置，例如输入装置臂120，其中控制台被配置成基于输入装置臂120的运动来生成控制信号；触摸屏显示器128，其被配置成接收用户输入和/或显
示手术区的成像，例如以显示由使用外科臂102中的一者插入患者106中的相机收集的图像；以及一个或多个附加用户界面130(例如按钮、开关等)。
79.控制台118包括处理器(未示出)，该处理器被配置成接收来自用户输入的信号并向马达单元108和/或电外科发生器112发送控制信号。脚踏板126和/或电外科发生器112包括处理器(未示出)，该处理器被配置成接收控制信号(例如由用户按压脚踏板126的一部分生成的)，以基于控制信号改变供应给马达单元108的电功率。脚踏板控制信号不一定穿过控制单元处理器。
80.输入装置臂120的运动控制相应的外科装置臂102的运动。用户124可以通过抓住输入装置臂手柄127来定位和/或移动输入臂120。
81.可能期望外科臂的大小和/或形状被设计成适用于插入人体中。例如，臂的大小和/或形状可以被设计成通过腹腔镜端口插入和/或用于执行腹腔镜手术。例如，臂的大小和/或形状可以被设计成通过自然身体孔道插入，例如阴道、肛门、气管、食道、耳道。
82.现在参考图2a，臂单元204包括近侧端部和远侧端部，在近侧端部处支撑单元223附接到臂102，在远侧端部处电外科工具224(诸如图示的多爪抓钳)附接到臂102。多爪抓钳的实例旨在是非限制性的，并且可以使用任何合适的外科工具。附图中示出了抓钳工具设计的各种非限制性实例；在所公开的实施方案中，由致动线缆致动的任何电动外科工具都适合用作电外科工具。臂102的可弯曲部分200沿臂的长度定位，更靠近远侧端部。可弯曲部分200可以包括一系列堆叠连杆199，其为臂102提供外部柔性；图2b示出了臂102的可弯曲部分200中的多个堆叠连杆199的实例。如图2b所示，臂102或可弯曲部分200的一个或多个区段可以具有不同的直径，同时共享相同的中心纵轴。
83.臂102的可弯曲部分200可以包括非邻接区段。换句话讲，可弯曲部分200实际上可以包括多个可弯曲部分，其间插入或不插入不可弯曲段。图2c示出了沿可弯曲部分200在多个位置弯曲的典型臂102。图2c的顺时针“路线”揭示了：刚性部分202(图2c所示的臂102的最近侧部分)；可弯曲区段208，其包括在可弯曲部分200的长度内的第一可弯曲区段；刚性连接区段212；可弯曲区段220，其包括在可弯曲部分200的长度内的第二可弯曲区段；和外科工具224所连接的刚性区段216。刚性区段216可以容纳用于将致动线缆的控制运动传递给外科工具224的机械装置。
84.臂102的可弯曲部分200中的任何部分或区段可以弯曲到曲率半径r，出于本公开的目的，该曲率半径被计算为中心轴线或中心线cl的曲率半径，为了清楚起见，如图2d所示。在实施方案中，曲率半径r的下限可以由可弯曲部分及其部件连杆的大小和具体设计以及臂102的直径d来限定。例如，曲率半径r可以被限制为臂102的直径的至少3倍，或臂102的直径的至少两倍，或臂的直径的至少1.5倍，或臂102的直径的至少1.25倍。
85.适用于电外科的机械外科臂102的可弯曲部分200(或其任何区段)的直径d可以在6至12mm、或7至11mm、或8至10mm、或8至9mm的范围内。不同的区段可以被设计成具有不同的d值。连杆199的“长度”，即当结合在不弯曲的可弯曲部分200中时，可以在1.5至4mm、或2.0至3.25mm、或2.25至2.75mm的范围内。当对应的可弯曲部分200(或其区段)最大程度地挠曲或弯曲时，每个连杆199可以对应于5
°
至15
°
，或6
°
至13
°
，或7
°
至11
°
，或8
°
至10
°
的弧。得到的曲率半径r可以在10至20mm、11至16mm、12至15mm或13至14mm的范围内。
86.现在参考图3，其示出了臂102的远侧部分的截面图。未示出截面的线缆和布线套
筒210被示出成设置在臂102的可弯曲部分200内。
87.贯穿本公开和所附权利要求使用的术语“设置在...内”应该理解为包括可互换的“完全设置在...内”或“部分设置在...内”中的一者。例如，虽然图3示出了套筒210的整个长度包含在可弯曲部分200的标记长度中，但即使套筒210的长度与可弯曲部分200的长度之间存在重叠，使得套筒的一个或两个端从可弯曲部分200的标记长度延伸，图3的套筒210仍将“设置在”可弯曲部分200内。此外，如结合图2c所讨论的，标记为可弯曲部分200的长度可以包括一个或多个刚性段，例如刚性段212。套筒210的目的、功能、形状和制造将在下面进一步讨论。可能期望套筒具有与臂102的中心纵向轴线cl同轴的中心纵向轴线，如图3所示。
88.图4示意性地示出了臂102的可弯曲部分200在套筒210上弯曲的效果。套筒210显然将在弯曲的可弯曲部分200的范围内弯曲。然而，期望的是套筒210适当地限制在臂内，并且具有足够的柔性，使得其中心轴线和臂的中心轴线cl在与如上所述的可弯曲部分200的曲率半径r的范围相关联的整个弯曲范围内保持同轴(即平行)。虽然图4似乎示出了延伸臂102的可弯曲部分200的长度的单个套筒210，但在一些实施方案中，可以有多于一个套筒210；例如，可弯曲部分200的每个可弯曲区段(例如区段208和220)可以有一个套筒。可以选择具有能够如本文所述的重复弯曲和伸直的物理性质的热塑性弹性体。发明人已经发现，用于制造套筒210的合适材料是包括刚性聚酰胺和柔性聚醚的热塑性弹性体，其实例为可从arkema,colombes cedex,france商购获得的配方。套筒可以使用本领域已知的任何方法制造，包括但不限于模塑、挤出和3d打印。附加地或替代地，具有螺旋设置的表面特征的套筒可以由具有尚未螺旋设置的表面特征的“未缠绕”套筒制成。
89.套筒可以部署在臂内以布线机械线缆，诸如用于在连接到臂的远侧端部的外科工具中传递或产生运动的致动线缆，同时布线电线，诸如提供电源与外科工具之间电连接的电线。根据实施方案，套筒包括机械线缆穿过的内或中央纵向导管，以及套筒外表面上的多个表面特征，电线可以穿过该表面特征布线，其中表面特征可以用于将线保留在路径(诸如螺旋路径)内。
90.图5a和图5b示出了具有内导管110和在其外表面211上的表面特征的套筒210的非限制性实例。内导管110可以具有圆形截面；这不仅有助于在套筒210的外表面上具有规则的螺旋线路径，而且圆形截面也有利于机械臂102的组装和操作。例如，包括圆形截面内导管110的套筒210在组装期间不需要以特定方式取向，并且套筒210可以在各个方向上同样轻松(用力)弯曲等。不同的形状会使组装变得复杂，且/或影响套筒210的弯曲行为。如图所示，在图5a中，致动线缆240穿过内导管110。图5a和图5b所示的示例性表面特征包括与螺旋槽249交替的平行螺旋肋248。肋248和槽249被形成为螺旋地绕套筒210的中心纵向轴线cl
套管
并且延伸外表面211的整个长度。在一些实施方案中，肋248和槽249延伸外表面211的长度的至少70％或至少80％或至少90％。如下面将要描述的，线(例如线的一区段)可以保留在由槽中的一者限定的螺旋线路径中，同时线至多承受适度的张力。伴随本公开的图示实例一致地示出了4个肋和4个槽。然而，任何合理数量的肋和槽可以被实施为表面特征，从最少3个到最多6个或8个(或者甚至10个)肋和槽。如果肋太少，即少于3个，则线可能不会保留在螺旋路径中；如果肋太多，则槽中可能没有足够的空间来容纳电线，这取决于电线的物理尺寸。尽管图中未示出，但未被电线占据的一个或多个槽249可以用作附加线缆—机械线
缆、数据线缆和/或电气线缆的路径。
91.图6示出了具有内导管110和在其外表面211上的表面特征的套筒的另一非限制性实例。在该实例中，表面特征包括多个突起215。通过将线穿过适当的突起215之间，可以将线保留在螺旋线路径中。在另一实例(未示出)中，突起215可以具有蘑菇状“帽”,以将线更好地保留在螺旋线路径中。在又一实例中(也未示出)，可能的是，仅提供限定螺旋线路径所需的那些突起215。
92.需要限制线缠绕的数量或每单位长度(即线或中心轴的长度)的缠绕数量，以避免产生干扰臂和/或外科工具的正常操作或甚至磁化致动线缆的磁场。如上所述，在稳定的螺旋线路径内螺旋缠绕线的优点可以用少量的缠绕来实现。例如，长度为100mm的套筒可以缠绕不超过3次螺旋旋转，或者不超过2次螺旋旋转，或者甚至更少。因此，不管是对于穿过臂的整个可弯曲部分的单个套筒，还是对于臂的可弯曲部分的多个区段中的多个套筒中的任何一个套筒或其一部分，螺距可以是套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的至少1/3，或者至少是该长度的1/2。在一些实施方案中，线的至少一个完整的螺旋旋转是必要的，以允许线内路径螺旋滑动和其他优点，包括避免采用螺旋线路径的电共振，并且在其他实施方案中，旋转的五分之四、四分之三或甚至三分之二可能是足够的。在一些实施方案中，螺距至多等于套筒的对应部分的中心轴线路径的长度的1.5倍，或者至多等于该长度的1.25倍，或者至多等于该长度本身。
93.现在参考图7，图5a和图5b的套筒210被示出为具有设置(在对应部分)在槽249中的一者中的螺旋线路径中的线255。如上所述，适度数量的线缠绕是优选的，以避免在致动线缆240周围产生潜在的有问题的磁场。在图7的特定实例中，螺距使得绕该特定套筒的线缠绕少于两个。(为了更加清楚，在图9中示出了在本公开和所附权利要求中使用的术语螺距和螺旋幅度的用法。)所采用的螺距优选地沿套筒210的长度具有至多适度的波动，例如小于
±
50％、或小于
±
10％或0％的波动，即保持恒定(其中“恒定”意味着在
±
2％的公差内)。
94.图7的线255的实际形状在图8a中以二维投影示出。这里更容易看到，绕套筒210的线255有大约(但不完全)两个缠绕。如图9所示，由于螺距hp(在本公开中，以及在正常的科学使用中)被定义为螺旋的相邻“峰”之间的线性距离，因此可以说图8a中的线255的螺距hp略大于对应套筒210的中心轴线(cl)长度的一半。换句话讲，如果图7的套筒210的长度为100mm，则hp的对应值将大于50mm。图8b和图8c中示出了具有替代螺距hp的线255的实例(以二维投影)。图8b中的线255具有等于套筒210的长度的约三分之一的螺距，而图8c中的线255具有约等于套筒210的长度的螺距。对于本领域技术人员来说显而易见的是，图8b和图8c的线255将需要具有与图5a、图5b和图7的套筒210不同的形成肋248和槽249的套筒210，或者替代地，需要具有可选表面特征(例如图6的突起215)的套筒210。
95.图9示出了本文所用的术语螺距hp和螺旋幅度ha。如前所述，hp是连续螺旋峰之间的线性距离。ha是螺旋的中心轴线cl上方的螺旋环的距离(高度)。尤其如图7所示，具有肋248和槽249的套筒210可以具有介于1.0与2.0mm之间、介于1.1与1.7mm之间或介于1.25与1.5mm之间的ha值。螺旋肋套筒的螺距hp与螺旋幅度ha之间的比率可以为至少10、至少20或至少50。
96.图10示出了套筒210的实施方案，其中平行交替的肋248和槽249对于套筒长度的
第一部分是“直的”，即平行于套筒的中心轴线，而对于套筒长度的第二部分是“螺旋的”。当套筒的一端或两端没有容纳在臂的可弯曲部分中而是容纳在邻近可弯曲部分的刚性段中时，这样的实施方案可能特别适用于机械臂。
97.本发明已经使用其实施方案的详细描述进行了描述，这些实施方案以示例的方式提供并且不旨在限制本发明的范围。所描述的实施方案包括不同的特征，并非所有的特征在本发明的所有实施方案中都是必需的。本发明的一些实施方案仅利用一些特征或这些特征的可能组合。本发明所属领域的技术人员将会想到所描述的本发明的实施方案的变型以及包括所描述的实施方案中提到的特征的不同组合的本发明的实施方案。
98.本文件中描述的任何特征或特征组合可以与2018年3月8日提交并作为美国专利公开us20180256246a1公布的美国专利申请序列号15/915,237；和2017年3月9日提交并作为美国专利公开us20170258539a1公布的美国专利申请序列号15/454,123；2017年2月6日提交并作为美国专利公开us20170239005a1公布的美国专利申请序列号15/501,862号中描述的任何特征或特征组合相组合；所有这些专利均据此以引用方式并入本文，如同其全部内容进行了全面阐述一样。
99.在本公开的说明书和权利要求中，动词“包含”、“包括”和“具有”及其变形中的每一者用于表示动词的宾语不一定是动词的主语的构件、部件、元件或零件的完整列表。如本文所用，除非上下文中另外明确指示，否则单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数个指示物。例如，术语“一个标记”或“至少一个标记”可以包括多个标记。