Disposición de articulación.

Disposición (4) de articulación que incluye un primer elemento (6) de articulación,

un elemento (22) de transmisión y medios (16) de accionamiento asociados al primer elemento de articulación y un segundo elemento (8) de articulación asociado de forma móvil al primer elemento de articulación, en la que el elemento de transmisión está dispuesto al menos parcialmente alrededor de una superficie interior del primer elemento de articulación o contra la misma y es accionable por los medios de accionamiento para girar alrededor de un eje dispuesto longitudinalmente en el interior del primer elemento de articulación para provocar el movimiento del primer y segundo elementos de articulación entre sí.

Disposición de articulación

La presente invención se refiere a una disposición de articulación accionable, de forma específica, aunque no exclusiva, para una articulación con dos grados de libertad. Ejemplos específicos de la aplicación de la disposición de articulación incluyen endoscopios accionables articulados.

De forma típica, la cirugía mínimamente invasiva (MIS) se lleva a cabo a través de las aberturas naturales del cuerpo o de pequeñas incisiones artificiales guiadas por dispositivos de visualización ópticos o digitales, conocidos como endoscopios. El endoscopio tradicional utiliza una serie de dobletes acromáticos para la óptica de relé. De forma más típica, los endoscopios modernos utilizan lentes mucho más largas. En combinación con lentes de alta calidad y módulos de cámara en estado sólido en miniatura, un endoscopio permite la transmisión de vídeo desde la anatomía interna del paciente a dispositivos de vídeo externos. Esto da a los cirujanos la oportunidad de visualizar de manera eficaz el interior del paciente sin provocar lesiones innecesarias. Asimismo, dependiendo de la óptica que se utiliza, la magnificación permite llevar a cabo exámenes en gran detalle.

La MIS permite conseguir objetivos clínicos con inconvenientes mínimos para los pacientes, lo que da como resultado un menor trauma en el paciente, una hospitalización más breve, una mejor precisión en el diagnóstico y un mejor resultado terapéutico. A pesar de las ventajas para los pacientes, los cirujanos deben enfrentar varios inconvenientes en la MIS, incluyendo la pérdida de percepción de profundidad y de respuesta táctil, la mayor complejidad en el control de instrumentos y un entorno de trabajo con una colaboración difícil. En la MIS también se produce una reducción en los grados de libertad de los que dispone el cirujano debido al uso de instrumentos largos, rígidos y no naturales ergonómicamente, que está asociada al efecto de palanca", que requiere que los movimientos de la mano del cirujano sean no intuitivos.

Los desarrollos conocidos de endoscopios convencionales comprenden segmentos accionables individualmente que definen en cooperación un conducto hueco que se corresponde con el endoscopio. Debido a que las dimensiones de los endoscopios para cirugía que implican incisiones, tales como laparoscopia o artroscopia, imponen el tamaño de la incisión y, de forma general, a que es deseable mantener las incisiones en el paciente pequeñas, resulta deseable que el mecanismo de accionamiento esté dispuesto de manera que ocupe el menor volumen.

El documento WO-A-3/28547 se refiere a un endoscopio segmentado orientable que comprende múltiples segmentos interconectados por elementos de articulación, un motor que tiene un eje giratorio y un carrete.

Como elemento de seguridad, es deseable que los segmentos accionables sean móviles entre sí en caso de fallo del mecanismo de accionamiento (por ejemplo, debido a un fallo en la alimentación), de modo que el endoscopio sea flexible cuando los accionadores no están alimentados. Esto asegura la posibilidad de retirar el endoscopio de una cavidad del cuerpo independientemente de su forma, por ejemplo, en el caso de un fallo en la alimentación. Por lo tanto, es deseable que los accionadores puedan ser accionables sin alimentación. Además, es deseable que la resistencia al movimiento de los segmentos sea reducida para facilitar una fuerza de respuesta y una transmisión precisas a lo largo del endoscopio. Por estos motivos, es deseable que la fricción de los componentes de un mecanismo de accionamiento de este tipo de segmentos articulados sea reducida.

Según un aspecto de la invención, se da a conocer una disposición de articulación según la reivindicación 1.

En algunas realizaciones, la disposición de articulación incluye dos elementos de articulación asociados de forma pivotante, teniendo uno de los elementos de articulación tendones asociados al mismo de modo que el mismo es pivotable con respecto al otro elemento de articulación tirando de los tendones. Un elemento de transmisión está dispuesto alrededor del otro elemento de articulación o en el interior del mismo y está conectado a los tendones para transmitir una fuerza a través de los mismos a efectos de provocar el movimiento de los elementos de articulación entre sí. Por lo tanto, el elemento de transmisión está dispuesto para girar alrededor de un eje dispuesto en el interior del otro elemento de articulación. La disposición comprende además medios de accionamiento para accionar el elemento de transmisión a efectos de hacerlo girar alrededor del primer elemento para transmitir la fuerza.

De forma ventajosa, haciendo que el elemento de transmisión sea giratorio alrededor de un eje dispuesto en el interior de uno de los elementos de articulación, se obtiene una transmisión de fuerza con reducción de alta velocidad y que ocupa poco espacio, ya que el diámetro de una superficie accionada del elemento de transmisión es grande para un contorno de sección determinado de la disposición de articulación. Además, debido a que el propio elemento de transmisión gira alrededor o en el interior del elemento de articulación (por ejemplo, a diferencia de si lo hace junto al mismo, si se usa un simple carrete para accionar los tendones), se elimina la fricción tangencial de los tendones a lo largo de la circunferencia del elemento de accionamiento.

En algunas realizaciones, el elemento de transmisión define un carrete, incluyendo la superficie accionada o separado de la misma, y en el que los tendones se enrollan, de modo que el giro del carrete en una dirección suelta un tendón y recoge el otro tendón y el giro del carrete en la otra dirección recoge el tendón y suelta el otro tendón. Los tendones pueden tener un material con una única longitud fijado al carrete. En algunas realizaciones, la disposición comprende una disposición de guía de tendón que define un punto de inflexión para cada tendón a

efectos de guiar cada tendón de una dirección generalmente a lo largo del carrete a una dirección generalmente a lo largo del otro elemento de articulación hacia el elemento de articulación. La disposición de guía de tendón puede incluir al menos una polea para cada parte de tendón. La misma puede Incluir dos poleas para cada tendón, de modo que el tendón cambia de dirección dos veces, lo que permite mejorar la transmisión de fuerza en algunas realizaciones. De forma ventajosa, los tendones pueden unirse al elemento de articulación mediante una unión elástica, tal como un muelle de compresión dispuesto entre un extremo de cada tendón y el elemento de articulación, al que están unidos para compensar cualquier falta de tensión por variaciones de la longitud de la trayectoria del tendón cuando la primera y segunda partes de articulación pivotan entre sí.

En algunas realizaciones, un extremo de cada parte de tendón está unido al segundo elemento de articulación y otro extremo de cada parte de tendón está unido al elemento de transmisión. Por lo tanto, un extremo está fijado en el elemento de transmisión y, por lo tanto, el otro extremo está fijado en el segundo elemento de articulación. En otras realizaciones, las partes de tendón están fijadas de forma deslizable al segundo elemento de articulación y un extremo de cada parte de tendón está unido al primer elemento de articulación y el otro extremo de cada parte de tendón está unido al elemento de transmisión. Por lo tanto, un extremo está fijado en el elemento de transmisión y, por lo tanto, el otro extremo está fijado en el primer elemento de articulación. La parte de tendón puede discurrir hasta el segundo elemento de articulación y a través del segundo elemento de articulación a lo largo del elemento de pivotamiento, volviendo luego al primer elemento de articulación. De esta manera, es posible multiplicar por dos la transmisión de fuerza al segundo elemento de articulación.

En algunas realizaciones, los puntos de inflexión definen una línea que se desvía con respecto a un plano definido por el punto de unión en el elemento de transmisión/carrete donde están unidos los tendones cuando el elemento de transmisión gira. En consecuencia, el cambio incremental en la longitud de la trayectoria cuando el elemento de transmisión gira cambia con la posición del punto de unión entre los puntos de inflexión y el cambio resultante en los lados del triángulo definido por los tres puntos. Esta variación es opuesta en dirección a la variación del cambio de la longitud de trayectoria total incremental de los tendones entre los puntos de inflexión y el segundo elemento de articulación cuando los lados de los triángulos correspondientes cambian y, por... [Seguir leyendo]

1. Disposición (4) de articulación que incluye un primer elemento (6) de articulación, un elemento (22) de transmisión y medios (16) de accionamiento asociados al primer elemento de articulación y un segundo elemento (8) de articulación asociado de forma móvil al primer elemento de articulación, en la que el elemento de transmisión está dispuesto al menos parcialmente alrededor de una superficie interior del primer elemento de articulación o contra la misma y es accionable por los medios de accionamiento para girar alrededor de un eje dispuesto longitudinalmente en el interior del primer elemento de articulación para provocar el movimiento del primer y segundo elementos de articulación entre sí.

2. Disposición de articulación según la reivindicación 1, en la que el primer elemento de articulación está asociado de forma pivotante al segundo elemento de articulación mediante un elemento de pivotamiento y la disposición de articulación comprende una primera y segunda partes (12, 14) de tendón fijadas al segundo elemento de articulación en cada lado del elemento de pivotamiento, estando dispuesto el elemento de transmisión para transmitir una fuerza a la primera y segunda partes de tendón a efectos de provocar el movimiento del segundo elemento de articulación con respecto al primer elemento de articulación.

3. Disposición de articulación según la reivindicación 2, en la que el elemento de transmisión define un carrete (24) en el que se enrollan el primer y segundo tendones, de modo que el giro del carrete en una dirección suelta la primera parte de tendón y recoge la segunda parte de tendón y el giro del carrete en la otra dirección suelta la segunda parte de tendón y recoge la primera parte de tendón.

4. Disposición de articulación según la reivindicación 3, que incluye una disposición de guía de tendón que define un punto de inflexión para cada parte de tendón a efectos de guiar cada parte de tendón de una dirección generalmente a lo largo del carrete a una dirección generalmente a lo largo del primer elemento de articulación en alejamiento con respecto al carrete y al elemento de transmisión.

5. Disposición de articulación según la reivindicación 4, en la que un punto (28) de unión en el que la primera y segunda partes de tendón están fijadas al elemento de transmisión se desvía con respecto a una línea definida por los puntos de inflexión cuando el elemento de transmisión gira.

6. Disposición de articulación según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en la que las partes de tendón están fijadas de forma deslizable al segundo elemento de articulación y un extremo de cada parte de tendón está unido al primer elemento de articulación y otro extremo de cada parte de tendón está unido al elemento de transmisión.

7. Disposición de articulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que define un orificio pasante (42) cuando el primer y segundo elementos de articulación están alineados.

8. Elemento de articulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de transmisión define una superficie dentada (2) a lo largo al menos de parte de su circunferencia para definir un engranaje y los medios de accionamiento incluyen un piñón que engrana con el engranaje.

9. Disposición de articulación según la reivindicación 8, dependiendo de la reivindicación 2, en la que las partes de tendón están fijadas al elemento de transmisión en contacto con una superficie adyacente a la superficie dentada.

1. Disposición de articulación según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9 y una disposición de articulación adicional según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, estando montadas entre sí la disposición de articulación y la disposición de articulación adicional en segundos elementos de articulación respectivos o comprendiendo un segundo elemento de articulación común de modo que un eje de pivotamiento de la disposición de articulación es perpendicular con respecto a un eje de pivotamiento de la disposición de articulación adicional para definir una articulación con dos grados de libertad.

11. Disposición de articulación según la reivindicación 1, en la que el segundo elemento de articulación es giratorio alrededor del eje y está fijado al elemento de transmisión para moverse con el elemento de transmisión.

12. Disposición de articulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de accionamiento están dispuestos en el interior del primer elemento de articulación.

13. Disposición de articulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, definiendo el segundo elemento de articulación un elemento de bloqueo de giro para fijar el segundo elemento de articulación a otra disposición de articulación haciendo girar las disposiciones de articulación entre sí.

14. Disposición de articulación según la reivindicación 13, incluyendo el segundo elemento de articulación contactos eléctricos para su unión de forma deslizante a contactos correspondientes en la otra disposición de articulación cuando el elemento de bloqueo de giro está bloqueado.

15. Dispositivo segmentado que comprende una pluralidad de disposiciones de articulación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

16. Dispositivo segmentado según la reivindicación 15, en el que las articulaciones están dispuestas entre sí para definir un orificio de instrumento a través de las articulaciones para el paso de un instrumento a través del dispositivo.

17. Endoscopio que comprende un dispositivo segmentado según la reivindicación 15 o la reivindicación 16.

18. Herramienta quirúrgica para cirugía mínimamente invasiva que comprende un dispositivo segmentado según la

reivindicación 15 o la reivindicación 16.