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用于電外科裝置的封閉反饋控制的制造方法

文檔序號:11057249閱讀:940來源:國知局
用于電外科裝置的封閉反饋控制的制造方法
用于電外科裝置的封閉反饋控制相關申請的交叉引用本申請涉及下列同時提交的美國專利申請,這些美國專利申請全文以引用方式并入本文:美國專利申請序列號_________________,名稱為“HapticFeedbackDevicesforSurgicalRobot”,代理人案卷號END7042USNP/110388;美國專利申請序列號_________________,名稱為“LockoutMechanismforUsewithRoboticElectrosurgicalDevice”,代理人案卷號END7043USNP/110389;美國專利申請序列號_________________,名稱為“SurgicalInstrumentswithArticulatingShafts”,代理人案卷號END6423USNP/110392;美國專利申請序列號_________________,名稱為“UltrasonicSurgicalInstrumentswithDistallyPositionedTransducers”,代理人案卷號END6819USNP/110393;美國專利申請序列號_________________,名稱為“SurgicalInstrumentswithArticulatingShafts”,代理人案卷號END7047USNP/110394;美國專利申請序列號_________________,名稱為“UltrasonicSurgicalInstrumentswithDistallyPositionedJawAssemblies”,代理人案卷號END7048USNP/110395;美國專利申請序列號_________________,名稱為“SurgicalInstrumentswithArticulatingShafts”,代理人案卷號END7049USNP/110396;美國專利申請序列號_________________,名稱為“UltrasonicSurgicalInstrumentswithControlMechanisms”,代理人案卷號END7050USNP/110397;和美國專利申請序列號_________________,名稱為“SurgicalInstrumentswithFluidManagementSystem”,代理人案卷號為END7051USNP/110399。

背景技術:
本公開整體涉及機器人外科手術領域。具體地,本公開并不唯一地涉及電外科器械。更具體地講,本公開并不唯一地涉及用于電外科裝置的反饋控制。超聲外科裝置(諸如超聲刀)因其獨特的性能特性而用于外科手術的多種應用中。根據具體的裝置構型和操作參數,超聲外科裝置能夠基本上同時進行組織的橫切和通過凝結作用的止血,從而有利地最大程度減輕患者創傷。超聲外科裝置包括定位在近側的超聲換能器和聯接到超聲換能器的器械,該器械具有安裝在遠側的端部執行器,該端部執行器包括超聲刀以切割和密封組織。端部執行器通常經由軸聯接到柄部和/或機器人外科工具。刀經由延伸穿過軸的波導而在聲學上聯接到換能器。具有該性質的超聲外科裝置能夠用于開放性外科用途、腹腔鏡式或內窺鏡式外科手術,包括機器人輔助的手術。超聲能量使用比用在電外科手術中的溫度低的溫度來切割和凝結組織。通過高頻振動(例如每秒55,500次),超聲刀使組織中的蛋白質變性以形成粘性凝結物。由刀表面施加在組織上的壓力使血管塌縮并且允許所述凝結物形成止血密封。外科醫生能夠通過由端部執行器施加至組織的力、施加該力的時間、以及端部執行器的選定偏移水平來控制切割速度和凝結。電外科裝置還用于多種外科應用。電外科裝置向組織施加電能以便對組織進行處理。電外科裝置可包括具有安裝在遠側的端部執行器的器械,該端部執行器包括一個或多個電極。端部執行器可抵靠組織定位,使得電流被引入到組織中。電外科裝置能夠用于雙極或單極操作。在雙極操作期間,電流分別通過端部執行器的有源電極和返回電極被引入組織中并從組織返回。在單極操作期間,電流通過端部執行器的有源電極被引入組織中,并通過返回電極(例如,接地墊)返回,該有源電極與返回電極分開地位于患者的身體上。通過組織的電流所生成的熱可在組織內和/或在組織之間形成止血密封,并且因此可尤其適用于例如密封血管。電外科裝置的端部執行器有時還包括可相對于組織和電極移動的切割構件以用于橫切組織。由電外科裝置施加的電能可通過發生器傳遞至器械。電能可以是射頻(“RF”)能量的形式。射頻能量為可在300kHz至1MHz頻率范圍內的電能形式。在其操作期間,電外科裝置可將低頻射頻能量傳遞通過組織,這會引起離子振蕩或摩擦,實際上造成電阻性加熱,從而升高組織的溫度。由于可在受影響的組織和周圍組織之間形成明顯的邊界,因此外科醫生能夠以高精確度進行操作和控制,而不損傷相鄰的非目標組織。射頻能量的低操作溫度可適用于在密封血管的同時移除、收縮軟組織,或對軟組織塑形。射頻能量可尤其良好地適用于結締組織,該結締組織主要包含膠原,并在接觸熱時收縮。

技術實現要素:
各種示例性實施例涉及用于機器人式受控的電外科器械的封閉反饋控制的系統和方法。在一個實施例中,該方法包括將至少一個電外科信號施加到以機器人方式控制的外科器械的電外科端部執行器。反饋信號可由電外科端部執行器生成并提供給控制邏輯部件。控制邏輯部件能夠基于從電外科端部執行器接收的反饋信號來確定目標組織的阻抗的變化速率。控制邏輯部件能夠控制或修改至少一個電外科信號使得從反饋信號確定的阻抗變化速率保持在預先確定的速率或預先確定的范圍內。附圖說明多個實施例的特征結構在所附權利要求書中進行了詳細描述。然而,參考結合如下附圖的下列描述可最好地理解多個實施例(有關手術的組織和方法兩者)及其優點:圖1示出包括外科器械和超聲發生器的外科系統的一個實施例。圖2示出圖1所示外科器械的一個實施例。圖3示出超聲端部執行器的一個實施例。圖4示出超聲端部執行器的另一個實施例。圖5示出圖1所示的外科器械的一個實施例的分解圖。圖6示出圖1所示的外科器械的一個實施例的剖視圖。圖7示出圖1所示的外科器械的一個示例性實施例的各種內部部件。圖8示出包括外科器械和超聲發生器的外科系統的一個實施例的頂視圖。圖9示出圖1的外科器械的一個示例性實施例中包括的旋轉組件的一個實施例。圖10示出包括外科器械的外科系統的一個實施例,該外科器械具有單元件端部執行器。圖11是電能外科器械的一個實施例的透視圖。圖12是圖11的外科器械的一個實施例的柄部的側視圖,其中移除了柄部主體的一半以示出其中的一些部件。圖13示出圖11的外科器械的端部執行器的一個實施例的透視圖,其中鉗口打開并且可軸向運動的構件的遠側端部處于回縮位置。圖14示出圖11的外科器械的端部執行器的一個實施例的透視圖,其中鉗口閉合并且可軸向運動的構件的遠側端部處于部分推進的位置。圖15示出圖1的外科器械的可軸向運動的構件的一個實施例的透視圖。圖16示出圖1的外科器械的端部執行器的一個實施例的截面圖。圖17示出無繩的電能外科器械的一個實施例的透視圖的一部分。圖18A示出圖17的外科器械的一個實施例的柄部的側視圖,其中移除了柄部主體的一半以示出其中的各種部件。圖18B示出根據一個實施例的射頻驅動和控制電路。圖18C示出根據一個實施例的控制器的主要部件。圖19示出機器人外科系統的一個實例實施例的框圖。圖20示出機械臂車的一個實施例。圖21示出圖20的機械臂車的機器人操縱器的一個實施例。圖22示出具有另選的裝置接頭結構的機械臂車的一個實施例。圖23示出可與機械臂車(諸如圖19-圖22的機械臂車)結合使用的控制器的一個實施例。圖24示出適于與機器人系統一起使用的超聲外科器械的一個實施例。圖25示出適于與機器人系統一起使用的電外科器械的一個實施例。圖26示出器械驅動組件的一個實施例,該器械驅動組件可聯接到外科操縱器以接收和控制圖24所示的外科器械。圖27示出包括圖26的外科工具的圖24的器械驅動組件實施例的另一個視圖。圖28示出包括圖26的電外科工具的圖25的器械驅動組件的另一個視圖。圖29-圖31示出圖26的器械驅動組件的適配器部分的另外視圖。圖32-圖34示出圖24-圖25的器械安裝部分的一個實施例,顯示用于將從動元件的運動轉化成外科器械的運動的部件。圖35-圖37示出圖24-圖25的器械安裝部分的另選實施例,顯示用于將從動元件的旋轉轉化成圍繞軸的軸線的旋轉運動的另選示例性機構,以及用于生成一個或多個構件沿軸538的軸線的往復式平移的另選示例性機構。圖38-圖42示出圖24-圖25的器械安裝部分的另選實施例,顯示用于將從動元件的旋轉轉化成圍繞軸的軸線的旋轉運動的另一個另選示例性機構。圖43-圖46A示出器械安裝部分的另選實施例,顯示用于使構件沿軸的軸線進行微分平移(例如,用于進行關節運動)的另選示例性機構。圖46B-圖46C示出包括內部功率源和能量源的器械安裝部分的一個實施例。圖48示出與封閉反饋控制方法一起使用的電外科端部執行器的一個實施例。圖49示出用于封閉反饋控制的方法的一個實施例。圖50示出用于封閉反饋控制的方法的可供選擇的實施例。具體實施方式各種示例性實施例涉及用于機器人式受控的電外科器械的封閉反饋控制的系統和方法。在一個實施例中,該方法包括將至少一個電外科信號施加到機器人式受控的外科器械的電外科端部執行器。反饋信號可由電外科端部執行器生成并提供至控制邏輯部件。控制邏輯部件能夠基于從電外科端部執行器接收的反饋信號來確定目標組織的阻抗的變化速率。控制邏輯部件能夠控制或修改至少一個電外科信號使得從反饋信號確定的阻抗變化速率保持在預先確定的速率或預先確定的范圍內。各種示例性實施例涉及修改電外科驅動信號。驅動信號能夠控制電外科刀沿電外科端部執行器的縱向軸線的運動。驅動信號可由控制邏輯部件控制以調整電外科刀的速度。通過改變電外科刀的速度,控制器可將目標組織的阻抗的增加速率保持在預先確定的速率或預先確定的范圍內。其他示例性實施例涉及修改遞送至電外科端部執行器以用于處理目標組織的電外科信號。遞送至電外科端部執行器的電外科信號可包括超聲信號或射頻(RF)信號。在一個實施例中,超聲信號被施加到電外科刀以賦予電外科刀超聲運動。在另一個實施例中,射頻信號被施加到位于電外科端部執行器上的第一電極和第二電極以將射頻信號傳遞到目標組織,以引起目標組織的接合(welding)。在另一個實施例中,超聲能量和射頻能量都可被施加到電外科端部執行器。電外科信號可由控制邏輯部件修改以將目標組織的阻抗的增加速率保持在預先確定的速率或預先確定的范圍內。現在將詳細提及若干實施例,包括顯示具有端部執行器的手動和機器人外科器械的示例性具體實施的實施例,所述端部執行器包括超聲元件和/或電外科元件。只要可行,相似或相同的參考編號可用于多個附圖并可指示相似或相同的功能。附圖僅出于舉例說明的目的描繪了所公開的外科器械和/或使用方法的示例性實施例。本領域的技術人員將通過以下描述容易地認識到:可在不脫離本文所述原理的情況下采用本文所示的結構和方法的另選的示例性實施例。圖1為超聲外科器械10的一個實施例的右側視圖。在該例示的實施例中,超聲外科器械10可用于各種外科手術,包括內窺鏡式外科手術或傳統的開放式外科手術。在一個示例性實施例中,超聲外科器械10包括柄部組件12、細長軸組件14和超聲換能器16。柄部組件12包括觸發器組件24、遠側旋轉組件13和開關組件28。細長軸組件14包括端部執行器組件26,該端部執行器組件包括用于解剖組織或相互抓緊、切割并凝結血管和/或組織的元件,以及用于致動端部執行器組件26的致動元件。柄部組件12適于在近側端部接收超聲換能器16。超聲換能器16機械地接合到端部執行器組件26的多個部分和細長軸組件14。超聲換能器16經由纜線22電聯接到發生器20。雖然大部分附圖描繪了結合腹腔鏡式外科手術使用的多端部執行器組件26,但是超聲外科器械10可用于更傳統的開放式外科手術中。出于本文的目的,從內窺鏡式器械的角度來描述超聲外科器械10;然而,可以設想,超聲外科器械10的開放式和/或腹腔鏡式形式也可包括如本文所述的相同或相似的操作部件和特征結構。在各種實施例中,發生器20包括若干功能性元件,諸如模塊和/或塊。不同的功能性元件或模塊能夠用于驅動不同種類的外科裝置。例如,超聲發生器模塊21可以驅動超聲裝置,諸如超聲外科器械10。在一些示例性實施例中,發生器20還包括用于驅動電外科裝置(或超聲外科器械10的電外科實施例)的電外科手術/射頻發生器模塊23。在各種實施例中,發生器20可在柄部組件12內一體地形成。在此類具體實施中,電池將協同定位在柄部組件12內以充當能量源。圖18A和附隨的公開內容提供了此類具體實施的一個示例。在一些實施例中,電外科手術/射頻發生器模塊23能夠生成治療和/或亞治療能級。在圖1所示的示例性實施例中,發生器20包括與發生器20成一體的控制系統25,以及經由纜線27連接至發生器的腳踏開關29。發生器20還可包括用于激活外科器械(諸如器械10)的觸發機構。觸發機構可包括電源開關(未示出)以及腳踏開關29。當由腳踏開關29激活時,發生器20可提供能量以驅動外科器械10的聲學組件并以預先確定的偏移水平來驅動端部執行器18。發生器20以聲學組件的任何合適的共振頻率來驅動或激發聲學組件,以及/或者形成治療/亞治療電磁/射頻能量。在一個實施例中,電外科/射頻發生器模塊23可作為電外科手術單元(ESU)實施,該電外科手術單元能夠利用射頻(RF)能量來提供足以來執行雙極電外科手術的功率。在一個實施例中,ESU可以是由ERBEUSA,Inc.(Marietta,Ga.)銷售的雙極ERBEICC350。如此前所論述,在雙極電外科手術應用中,可以使用具有有源電極和返回電極的外科器械,其中有源電極和返回電極可抵靠或鄰近待處理的組織定位,使得電流可從有源電極通過組織流至返回電極。因此,電外科/射頻發生器模塊23能夠通過將足以處理組織T(例如,燒灼)的電能施加到組織而用于治療目的。在一個實施例中,電外科/射頻發生器模塊23能夠遞送亞治療射頻信號,以實施組織阻抗測量模塊。在一個實施例中,電外科/射頻發生器模塊23包括如下文所詳述的雙極射頻發生器。在一個實施例中,電外科/射頻發生器模塊12能夠監控組織T的電阻抗Z,并通過在端部執行器組件26的夾持構件上提供的返回電極來控制基于組織T的時間和功率電平屬性。因此,電外科/射頻發生器模塊23可出于亞治療目的能夠用于測量組織T的阻抗或其他電特性。用于測量組織T的阻抗或其他電特性的技術和電路配置在共同轉讓的名稱為“ElectrosurgicalGeneratorforUltrasonicSurgicalInstruments”的美國專利公布No.2011/0015631中有更詳細的討論,該美國專利公布的公開內容全文以引用方式并入本文。合適的超聲發生器模塊21能夠在功能上以與EthiconEndo-Surgery,Inc.(Cincinnati,Ohio)銷售的GEN300相似的方式運作,如在以下美國專利中的一者或多者中所公開,所有這些專利均以引用方式并入本文:美國專利6,480,796(“MethodforImprovingtheStartUpofanUltrasonicSystemUnderZeroLoadConditions”);美國專利6,537,291(“MethodforDetectingBladeBreakageUsingRateand/orImpedanceInformation”);美國專利6,662,127(“MethodforDetectingPresenceofaBladeinanUltrasonicSystem”);美國專利6,678,899(“MethodforDetectingTransverseVibrationsinanUltrasonicSurgicalSystem”);美國專利6,977,495(“DetectionCircuitryforSurgicalHandpieceSystem”);美國專利7,077,853(“MethodforCalculatingTransducerCapacitancetoDetermineTransducerTemperature”);美國專利7,179,271(“MethodforDrivinganUltrasonicSystemtoImproveAcquisitionofBladeResonanceFrequencyatStartup”);以及美國專利7,273,483(“ApparatusandMethodforAlertingGeneratorFunctioninanUltrasonicSurgicalSystem”)。應當理解,在各種實施例中,發生器20能夠以若干模式來操作。在一種模式中,發生器20能夠使得超聲發生器模塊21和電外科/射頻發生器模塊23可被獨立地操作。例如,可將超聲發生器模塊21激活以向端部執行器組件26施加超聲能量,并且隨后,可通過電外科/射頻發生器模塊23向端部執行器組件26施加治療或亞治療射頻能量。如此前所論述,可向夾持在端部執行器組件26的受權利要求保護元件之間的組織施加亞治療電外科/射頻能量,以測量用于控制超聲發生器模塊21的激活或改變其激活的組織阻抗。由施加亞治療能量獲得的組織阻抗反饋還可用于激活電外科/射頻發生器模塊23的治療電平,從而將夾持在端部執行器組件26的受權利要求保護元件之間的組織(例如,血管)密封。在另一個實施例中,超聲發生器模塊21和電外科/射頻發生器模塊23可被同時激活。在一個示例中,超聲發生器模塊21與用于測量組織阻抗的亞治療射頻能級被同時激活,與此同時,端部執行器組件26的超聲刀切割并凝結夾持在端部執行器組件26的夾持元件之間的組織(或血管)。此類反饋可用于例如修改超聲發生器模塊21的驅動輸出。在另一個示例中,超聲發生器模塊21可與電外科/射頻發生器模塊23被同時驅動,使得在將端部執行器組件26的超聲刀部分用于切割受損組織的同時,電外科/射頻能量被施加到端部執行器夾持組件26的電極部分以便將組織(或血管)密封。當發生器20經由觸發機構激活時,在一個實施例中,電能由發生器20連續地施加到聲學組件的換能器疊堆件或組件上。在另一個實施例中,電能由發生器20以間歇方式施加(例如,為脈沖的)。發生器20的控制系統中的鎖相環路可監控來自聲學組件的反饋。鎖相環路調節由發生器20發送的電能的頻率,使其與聲學組件的選定縱向振動模式的共振頻率匹配。此外,控制系統25中的第二反饋回路將提供給聲學組件的電流維持在預選的恒定水平,以便在聲學組件的端部執行器18處實現基本上恒定的偏移。在另一個實施例中,控制系統25中的第三反饋回路監控位于端部執行器組件26中的電極之間的阻抗。雖然圖1-圖9示出手動操作的超聲外科器械,但是應當理解,超聲外科器械還可以用于(例如)如本文所述的機器人應用中,以及手動應用和機器人應用的組合中。在超聲操作模式下,提供給聲學組件的電信號可使端部執行器18的遠側端部在例如大約20kHz至250kHz的范圍內縱向振動。根據各種實施例,刀22可在約54kHz至56kHz的范圍內振動,例如以約55.5kHz振動。在其他實施例中,刀22可以其他頻率振動,包括例如約31kHz或約80kHz。可通過例如控制由發生器20施加到聲學組件的換能器組件的電信號的振幅來控制刀的振動偏移。如上所述,發生器20的觸發機構允許使用者激活發生器20,以使得可將電能連續地或間歇地提供給聲學組件。發生器20還具有電源線以便插入電外科單元或常規電源插座。據設想,還可以通過直流(DC)源諸如電池來對發生器20供電。發生器20可包括任何合適的發生器,諸如可得自EthiconEndo-Surgery,Inc的GEN04型和/或GEN11型發生器。圖2是超聲外科器械10的一個示例性實施例的左側透視圖,顯示柄部組件12、遠側旋轉組件13、細長軸組件14和端部執行器組件26。在該例示的實施例中,細長軸組件14包括尺寸被設計為機械地接合端部執行器組件26的遠側端部52,以及機械地接合柄部組件12和遠側旋轉組件13的近側端部50。細長內窺鏡式軸組件14的近側端部50接收在柄部組件12和遠側旋轉組件13內。關于細長軸組件14、柄部組件12和遠側旋轉組件13之間的連接的更多細節在圖5和圖7的描述中提供。在該例示的實施例中,觸發器組件24包括與固定柄部34結合操作的觸發器32。固定柄部34和觸發器32以符合人體工程學的方式形成,并且適于與使用者舒適地交接。固定柄部34與柄部組件12整體地相關聯。觸發器32可相對于固定柄部34可樞轉地運動,如在下文相對于超聲外科器械10的操作更詳細地解釋。當使用者施加相對于觸發器32的擠壓力時,觸發器32可沿朝著固定柄部34的方向33A可樞轉地運動。當使用者釋放相對于觸發器32的擠壓力時,彈簧元件98(圖5)致使觸發器32沿方向33B可樞轉地運動。在一個示例性實施例中,觸發器32包括細長觸發器鉤36,其在細長觸發器鉤36和觸發器32之間限定孔38。孔38的大小被設計成適于接收使用者的從中穿過的一根或多根手指。觸發器32還可包括在觸發器32基底的上方模塑的彈性部分32a。形成重疊注塑的彈性部分32a,從而得到更加舒適的接觸表面,用于沿向外方向33B控制觸發器32。在一個示例性實施例中,可在細長觸發器鉤36的一部分的上方提供重疊注塑的彈性部分32a。細長觸發器鉤32的近側表面保持未涂布狀態或涂布有非彈性基材,以使使用者能夠輕易地將其手指滑入和滑出孔38。在另一個實施例中,觸發器的幾何結構形成完全閉合的套環,其限定大小被設計成適于接收使用者的從中穿過的一根或多根手指的孔。完全閉合的套環觸發器還可包括在觸發器基底的上方模塑的彈性部分。在一個示例性實施例中,固定柄部34包括近側接觸表面40和握持錨定件或鞍形表面42。鞍形表面42倚靠在手上拇指和食指結合的指蹼上。近側接觸表面40具有手槍式握把輪廓,其在沒有環或孔的普通手槍式握把上接收手掌。近側接觸表面40的輪廓曲線可為波狀外形的以適應或接收手掌。穩定性尾部44朝向柄部組件12的更近側的部分定位。穩定性尾部44可以與手的位于拇指和食指之間的最上方指蹼部分接觸,以穩定柄部組件12并使柄部組件12更易于控制。在一個示例性實施例中,開關組件28可包括撥動開關30。撥動開關30可以作為位于柄部組件12內部的具有中心樞軸304的單個部件來實施,以消除同時激活的可能性。在一個示例性實施例中,撥動開關30包括第一突出旋鈕30a和第二突出旋鈕30b,用于將超聲換能器16的功率設置設定在最小功率電平(例如,MIN)和最大功率電平(例如,MAX)之間。在另一個實施例中,搖臂開關可在標準設置和特殊設置之間樞轉。特殊設置可允許由裝置執行一個或多個特殊程序。當第一突出旋鈕30a和第二突出旋鈕30b被致動時,撥動開關30圍繞中心樞軸旋轉。一個或多個突出旋鈕30a,30b聯接到一個或多個臂,所述一個或多個臂運動通過一小段弧并且致使電觸點根據第一突出旋鈕30a或第二突出旋鈕30b的啟動情況來閉合或斷開電路從而以電氣方式為超聲換能器16供能或使超聲換能器16去能。撥動開關30聯接到發生器20以控制超聲換能器16的啟動。撥動開關30包括用于啟動超聲換能器16的一個或多個電功率設置開關,旨在為超聲換能器16設定一項或多項功率設置。啟動撥動開關30所需的力被導向為大致朝向鞍形點42,由此避免了在啟動撥動開關30時器械在手中旋轉的任何趨勢。在一個示例性實施例中,第一突出旋鈕30a和第二突出旋鈕30b位于柄部組件12的遠側端部上,使得它們能被使用者輕易地觸及,從而在最低程度或基本上無需重新定位握把的情況下激活電源,因此適于在啟動撥動開關30的同時維持控制并將注意力集中在手術部位(例如,腹腔鏡手術中的監視器)上。突出旋鈕30a,30b能夠卷繞柄部組件12的側面至一定程度,以便更易于被不同長度的手指觸及,并且在不順手位置或針對較短的手指允許較大的觸及自由度來啟動突出旋鈕。在該例示的實施例中,第一突出旋鈕30a包括多個觸覺元件30c,例如該例示的實施例中的紋理突出部或“凸耳”,以允許使用者區分第一突出旋鈕30a和第二突出旋鈕30b。本領域的技術人員應當理解,可將若干人體工程學特征結構結合到柄部組件12中。此類人體工程學特征結構在名稱為“ErgonomicSurgicalInstruments”的美國專利申請公布No.2009/0105750中有所描述,該專利申請公布全文以引用方式并入本文。在一個示例性實施例中,撥動開關30可以由使用者的手操作。使用者可以在任何點輕易地觸及第一突出旋鈕30a和第二突出旋鈕30b,同時還避免在任何時間意外或無意啟動。撥動開關30可以易于用手指操作以控制傳輸至超聲組件16和/或超聲組件16的功率。例如,食指可用于啟動第一接觸部分30a以將超聲組件16接通到最大(MAX)功率電平。食指可用于啟動第二接觸部分30b以將超聲組件16接通到最小(MIN)功率電平。在另一個實施例中,搖臂開關可使器械10在標準設置和特殊設置之間樞轉。特殊設置可允許由器械10執行一個或多個特殊程序。使用者無需觀察第一突出旋鈕30a或第二突出旋鈕30b便可以操作撥動開關30。例如,第一突出旋鈕30a或第二突出旋鈕30b可以包括紋理部或突出,因而無需觀察便可以觸覺方式區分第一突出旋鈕30a和第二突出旋鈕30b。在其他實施例中,觸發器32和/或撥動開關30可以單獨地用于或與超聲發生器模塊21的激活相結合地用于致動電外科/射頻發生器模塊23。在一個示例性實施例中,遠側旋轉組件13可繞縱向軸線“T”在任一方向上不受限制地旋轉。遠側旋轉組件13機械地接合到細長軸組件14。遠側旋轉組件13位于柄部組件12的遠側端部上。遠側旋轉組件13包括圓柱形轂46以及在轂46的上方形成的旋鈕48。轂46機械地接合細長軸組件14。旋鈕48可包括有凹槽的聚合物特征結構,并且可以用手指(例如,食指)接合以旋轉細長軸組件14。轂46可包括在主結構的上方模塑的用于形成旋鈕48的材料。旋鈕48可在轂46上方重疊注塑。轂46包括在遠側端部露出的端蓋部分46a。在腹腔鏡式手術期間,轂46的端蓋部分46a可以接觸套管針的表面。轂46可以由硬質耐用塑料諸如聚碳酸酯形成,用于緩解端蓋部分46a和套管針之間可能出現的任何摩擦。旋鈕48可以包括由突肋48a形成的“扇形凹口”或凹槽以及位于肋48a之間的凹面部分48b,從而提供更加精確的旋轉握持。在一個示例性實施例中,旋鈕48可以包括多個凹槽(例如,三個或更多個凹槽)。在其他實施例中,可以采用任何合適數量的凹槽。旋鈕48可以由在硬質塑性材料上重疊注塑的較軟聚合材料形成。例如,旋鈕48可以由柔韌的、有彈性的、柔性的聚合材料(包括例如GLS公司制造的TPE合金)形成。這種較軟的重疊注塑材料可以提供更好的握持,以及對旋鈕48的運動的更加精確的控制。應當理解,任何提供充分地耐受滅菌處理、具有生物相容性且提供對外科手套提供足夠摩擦阻力的材料都可以用于形成旋鈕48。在一個示例性實施例中,柄部組件12由包括第一部分12a和第二部分12b的兩(2)個外殼部分或護罩形成。從使用者的角度由遠側端部朝近側端部觀察柄部組件12,第一部分12a被視為右側部分,并且第二部分12b被視為左側部分。第一部分12a和第二部分12b中的每個包括多個接合部69(圖5),接合部的尺寸被設計為彼此機械地對準并接合以形成柄部組件12并且封閉其內部工作部件。與柄部組件12整體地相關聯的固定柄部34在組裝柄部組件12的第一部分12a和第二部分12b后成形。可以在柄部組件12的第一部分12a和第二部分12b的周邊周圍的多個點處設置多個另外的接合部(未示出),例如能量方向點/撓曲點,以用于超聲焊接的目的。可以按本領域已知的任何方式將第一部分12a和第二部分12b(以及下文所述的其他部件)組裝在一起。例如,定位銷、按扣型接合部、舌狀物接合部和溝槽接合部、鎖定接片、粘結口可以單獨或組合用于組裝目的。在一個示例性實施例中,細長內窺鏡式軸組件14包括適于機械地接合柄部組件12和遠側旋轉組件13的近側端部50;以及適于機械地接合端部執行器組件26的遠側端部52。細長軸組件14包括外部管狀護套56和位于外部管狀護套56內的往復式管狀致動構件58。管狀往復式管狀致動構件58的近側端部機械地接合到柄部組件12的觸發器32,以響應于觸發器32的致動和/或釋放而沿方向60A或60B運動。可樞轉地運動的觸發器32可以生成沿縱向軸線“T”的往復式運動。這種運動可用于例如致動端部執行器組件26的鉗口或夾緊機構。一系列連桿將觸發器32的樞轉旋轉轉化成聯接到致動機構的軛的軸向運動,該軸向運動控制端部執行器組件26的夾緊機構的鉗口的打開和閉合。管狀往復式管狀致動構件58的遠側端部機械地接合到端部執行器組件26。在該例示的實施例中,管狀往復式管狀致動構件58的遠側端部機械地接合到可繞樞轉點70樞轉的夾持臂組件64,以響應于觸發器32的致動和/或釋放而打開和閉合夾持臂組件64。例如,在該例示的實施例中,當沿方向33A擠壓觸發器32時,夾持臂組件64可繞樞轉點70沿方向62A從打開位置運動到閉合位置。當沿方向33B釋放觸發器32或使其向外接觸時,夾持臂組件64可繞樞轉點70沿方向62B從閉合位置運動到打開位置。在一個示例性實施例中,端部執行器組件26附接在細長軸組件14的遠側端部52處,并且包括夾持臂組件64和刀66。端部執行器組件26的夾緊機構的鉗口由夾持臂組件64和刀66形成。刀66可超聲致動并在聲學上聯接到超聲換能器16。柄部組件12上的觸發器32最終連接至驅動組件,它們一起機械地配合以影響夾持臂組件64的運動。沿方向33A擠壓觸發器32使夾持臂組件64沿方向62A從打開位置運動到夾持或閉合位置,在打開位置,夾持臂組件64和刀66相對于彼此以間隔關系設置,在夾持或閉合位置,夾持臂組件64和刀66配合以夾持其間的組織。夾持臂組件64可以包括夾持墊69以接合刀66和夾持臂64之間的組織。沿方向33B釋放觸發器32使夾持臂組件64沿方向62B從閉合關系運動到打開位置,在打開位置,夾持臂組件64和刀66相對于彼此以間隔關系設置。柄部組件12的近側部分包括用于接收超聲組件16的遠側端部的近側開口68。超聲組件16插入近側開口68中并且機械地接合到細長軸組件14。在一個示例性實施例中,觸發器32的細長觸發器鉤36部分提供具有較短的跨度和旋轉行程的較長的觸發器杠桿。細長觸發器鉤36的較長杠桿允許使用者在孔38內使用多根手指來操作細長觸發器鉤36,并且使觸發器32沿方向33B樞轉以打開端部執行器組件26的鉗口。例如,使用者可以將三根手指(例如,中指、無名指和小指)插入孔38中。多根手指允許外科醫生可在觸發器32和細長觸發器鉤36上施加較大的輸入力來啟動端部執行器組件26。當沿方向33A閉合或擠壓觸發器32或沿方向33B通過向外開啟運動來開啟觸發器32時,較短的跨度和旋轉行程產生更舒適的握持,從而減少進一步向外伸出手指的需求。這將顯著減輕與觸發器32沿方向33B的向外開啟運動相關聯的手部疲勞和緊張。觸發器的向外開啟運動可以由彈簧元件98(圖5)彈簧協助以有助于緩解疲勞。開啟彈簧力足以協助輕易地開啟,但不足以在展開解剖期間對組織張力的觸覺反饋造成不利影響。例如,在外科手術期間,任意食指可用于控制細長軸組件14的旋轉,以在合適的取向上來定位端部執行器組件26的鉗口。中指和/或其他較短手指可用于擠壓觸發器32和抓握鉗口內的組織。一旦鉗口位于所期望的位置并且鉗口夾持住組織,食指就可用于啟動撥動開關30,從而調整超聲換能器16的用于處理組織的功率電平。一旦已經處理了組織,使用者就可以使用中指和/或較短手指抵靠細長觸發器鉤36沿遠側方向向外推動來釋放觸發器32,從而打開端部執行器組件26的鉗口。使用者不必調整其對柄部組件12的握持即可執行此基本過程。圖3-圖4示出細長內窺鏡式軸組件14相對于端部執行器組件26的連接。如前所述,在該例示的實施例中,端部執行器組件26包括夾持臂組件64和刀66以形成夾緊機構的鉗口。刀66可以是在聲學上聯接到超聲換能器16的可超聲致動的刀。觸發器32機械地連接至驅動組件。觸發器32和驅動組件機械地共同配合以使夾持臂組件64沿方向62A運動到打開位置,其中夾持臂組件64和刀66相對于彼此以間隔關系設置,并且使夾持臂組件64沿方向62B運動到夾持或閉合位置,在該位置夾持臂組件64和刀66配合以夾持其間的組織。夾持臂組件64可以包括夾持墊69以接合刀66和夾持臂64之間的組織。管狀往復式管狀致動構件58的遠側端部機械地接合到端部執行器組件26。在該例示的實施例中,管狀往復式管狀致動構件58的遠側端部機械地接合到可繞樞轉點70樞轉的夾持臂組件64,以響應于觸發器32的致動和/或釋放而打開和閉合夾持臂組件64。例如,在該例示的實施例中,當沿方向33A擠壓觸發器32時,夾持臂組件64可繞樞轉點70沿方向62B從打開位置運動到閉合位置。當沿方向33B釋放觸發器32或使其向外接觸時,夾持臂組件64可繞樞轉點70沿62B方向從閉合位置運動到打開位置。如此前所論述,夾持臂組件64可包括電聯接到電外科/射頻發生器模塊23以接收治療和/或亞治療能量的電極,其中電外科/射頻能量可在或不在超聲能量施加至刀66的同時被施加到電極。此類能量激活可以任何合適的組合施加,以便與算法或其他控制邏輯部件相配合而實現所期望的組織效應。圖5為圖2所示的超聲外科器械10的分解圖。在該例示的實施例中,分解圖顯示柄部組件12的內部元件、柄部組件12、遠側旋轉組件13、開關組件28和細長軸組件14。在該例示的實施例中,第一部分12a和第二部分12b配合形成柄部組件12。第一部分12a和第二部分12b各自包括多個接合部69,接合部的尺寸被設計為彼此機械地對準并接合以形成柄部組件12并且封閉超聲外科器械10的內部工作部件。旋鈕48機械地接合到外部管狀護套56,使得其可以沿圓形方向54旋轉最多360°。外部管狀護套56位于往復式管狀致動構件58之上,該往復式管狀致動構件經由多個聯接元件72機械地接合到柄部組件12并保持在其中。聯接元件72可包括O形環72a、管套環帽72b、遠側墊圈72c、近側墊圈72d和螺紋管套環72e。往復式管狀致動構件58位于往復式軛84內,該往復式軛保持在柄部組件12的第一部分12a和第二部分12b之間。軛84是往復式軛組件88的一部分。一系列連桿將細長觸發器鉤32的樞轉旋轉轉化成往復式軛84的軸向運動,該軸向運動控制超聲外科器械10遠側端部處的端部執行器組件26的夾緊機構的鉗口的打開和閉合。在一個示例性實施例中,四聯接件設計提供例如在相對短的旋轉跨度方面的機械優勢。在一個示例性實施例中,超聲傳輸波導78設置在往復式管狀致動構件58的內部。超聲傳輸波導78的遠側端部52在聲學上聯接(例如,直接或間接機械聯接)到刀66,并且超聲傳輸波導78的近側端部50被接收在柄部組件12內。超聲傳輸波導78的近側端部50適于在聲學上聯接到超聲換能器16的遠側端部,如下文更詳細地討論。超聲傳輸波導78通過保護護套80和多個隔離元件82(諸如硅膠環)與細長軸組件14的其他元件隔離。外部管狀護套56、往復式管狀致動構件58和超聲傳輸波導78通過銷74機械地接合。開關組件28包括撥動開關30和電氣元件86a,b,用于根據第一突出旋鈕30a或第二突出旋鈕30b的啟動來以電氣方式為超聲換能器16供能。在一個示例性實施例中,外部管狀護套56將使用者或患者與超聲傳輸波導78的超聲振動隔離。外部管狀護套56通常包括轂76。外部管狀護套56通過螺紋連接到柄部組件12的遠側端部上。超聲傳輸波導78延伸穿過外部管狀護套56的開口,而隔離元件82將超聲傳輸波導24與外部管狀護套56隔離。外部管狀護套56可使用銷74附接到波導78。波導78中用于接收銷74的孔穴可以標稱地出現在位移波節處。波導78可通過螺栓螺紋連接或卡合到手持式柄部組件12中。轂76上的平坦部分可以允許組件扭轉至所需的程度。在一個示例性實施例中,外部管狀護套56的轂76部分優選地由塑料構造,并且外部管狀護套56的管狀細長部分由不銹鋼制成。作為另外一種選擇,超聲傳輸波導78可以包括圍繞在其周圍的聚合材料,以隔離其與外部接觸。在一個示例性實施例中,超聲傳輸波導78的遠側端部可以通過內部螺紋連接而聯接到刀66的近側端部,優選地位于或靠近波腹。據設想,刀66可通過任何合適的手段諸如焊接接頭等附接到超聲傳輸波導78。雖然刀66可以與超聲傳輸波導78分離,但另據設想,單元件端部執行器(例如,刀66)和超聲傳輸波導78可形成為單個一體件。在一個示例性實施例中,觸發器32聯接到連桿機構以將觸發器32沿方向33A和33B的旋轉運動轉化為往復式管狀致動構件58沿相應方向60A和60B的線性運動。觸發器32包括其中形成有開口以接收第一軛銷92a的第一組凸緣98。第一軛銷92a還定位成穿過在軛84的遠側端部處形成的一組開口。觸發器32還包括用于接收聯接件92的第一端部92a的第二組凸緣96。觸發器銷90接收在形成于聯接件92和第二組凸緣96中的開口內。觸發器銷90接收在形成于聯接件92和第二組凸緣96中的開口內,并且適于聯接到柄部組件12的第一部分12a和第二部分12b以形成觸發器32的觸發器樞轉點。聯接件92的第二端部92b接收在形成于軛84的近側端部中的狹槽384內,并通過第二軛銷94b保持在其中。隨著觸發器32繞由觸發器銷90形成的樞轉點190以樞轉方式旋轉,軛在箭頭60A,B指示的方向上沿縱向軸線“T”水平平移。圖8示出超聲外科器械10的一個示例性實施例。在該例示的實施例中,在柄部組件12的局部剖面圖內顯示超聲換能器16的剖視圖。超聲外科器械10的一個示例性實施例包括:聯接到超聲換能器16的超聲信號發生器20,該超聲換能器16包括手持式外殼99;以及可超聲致動的單元件或多元件端部執行器組件26。如此前所論述,端部執行器組件26包括可超聲致動的刀66和夾持臂64。超聲換能器16(被稱為“Langevin疊堆件”)通常包括換能部分100、第一共振器部分或端罩102、第二共振器部分或前罩104、以及輔助部件。這些部件的總體構造是共振器。超聲換能器16的長度優選地為整數個系統半波長(nλ/2;其中“n”為任何正整數;例如,n=1、2、3……),如下文將更詳細地描述。聲學組件106包括超聲換能器16、鼻部錐108、速度變換器118和表面110。在一個示例性實施例中,端罩102的遠側端部連接至換能部分100的近側端部,而前罩104的近側端部連接至換能部分100的遠側端部。前罩104和端罩102的長度由多個變量確定,這些變量包括換能部分100的厚度、用于制造端罩102和前罩22的材料的密度和彈性模量、以及超聲換能器16的共振頻率。前罩104可以與速度變換器118一樣,從其近側端部到其遠側端部向內成錐形以放大超聲振動振幅,另選地,可以不具有放大作用。合適的振動頻率范圍可以為約20Hz至32Hz,并且非常合適的振動頻率范圍可以為約30-10kHz。例如,合適的工作振動頻率可以為大約55.5kHz。在一個示例性實施例中,壓電元件112可由諸如鋯鈦酸鉛、間鈮酸鉛、鈦酸鉛、鈦酸鋇或其他壓電陶瓷材料等任何合適的材料制成。正電極114、負電極116和壓電元件112中的每個都具有延伸穿過中心的鏜孔。正電極114和負電極116分別電聯接到電線120和122。電線120和122封閉在纜線22內,并且可電連接到超聲信號發生器20。聲學組件106的超聲換能器16將來自超聲信號發生器20的電信號轉化為機械能,該機械能主要致使超聲換能器16以及端部執行器組件26的刀66部分出現以超聲頻率縱向振動運動的聲學駐波。在另一個實施例中,超聲換能器的振動運動可以在不同的方向起作用。例如,振動運動可包括細長軸組件14的頂端的更復雜運動的局部縱向分量。合適的發生器為得自EthiconEndo-Surgery,Inc.(Cincinnati,Ohio)的GEN11型發生器。當聲學組件106被供能時,振動運動駐波通過聲學組件106生成。超聲外科器械10被設計為在共振下操作,使得產生預先確定的振幅的聲學駐波圖案。沿聲學組件106的任何點處的振動運動振幅取決于沿聲學組件106用于測量振動運動的位置。振動運動駐波的最小或零交點通常稱為波節(即縱向運動最小的位置),駐波的局部最大絕對值或峰值通常稱為波腹(即局部運動最大的位置)。波腹與距其最近的波節之間的距離為四分之一波長(λ/4)。線120和122將電信號從超聲信號發生器20傳輸到正電極114和負電極116。由超聲信號發生器20響應于致動器224(諸如腳踏開關)而提供的電信號來激勵壓電元件112,從而在聲學組件106中產生聲學駐波。電信號在壓電元件112中產生反復小位移形式的擾動,導致材料內出現較大的交替壓縮力和張力。反復的小位移使壓電元件112沿電壓梯度的軸線以連續方式伸展和收縮,從而生成超聲能量的縱波。通過細長軸組件14的傳輸部件或超聲傳輸波導部分78將超聲能量通過聲學組件106傳輸至端部執行器組件26的刀66部分。在一個示例性實施例中,為了使聲學組件106能夠向端部執行器組件26的刀66部分遞送能量,聲學組件106的所有部件必須在聲學上聯接到刀66。超聲換能器16的遠側端部可以在表面110處通過螺紋連接件(諸如螺柱124)在聲學上聯接到超聲傳輸波導78的近側端部。在一個示例性實施例中,優選地對聲學組件106的部件進行聲學調諧,使得任何組件的長度均為整數個半波長(nλ/2),其中波長λ是聲學組件106的預選或操作的縱向振動驅動頻率fd的波長。另據設想,聲學組件106可以結合任何合適的聲學元件布置方式。在一個示例性實施例中,刀66的長度可基本上等于系統半波長的整數倍(nλ/2)。刀66的遠側端部可設置在波腹附近,以便提供遠側端部的最大縱向偏移。當換能器組件被供能時,刀66的遠側端部能夠以例如55kHz的預先確定的振動頻率在例如大約10至500微米峰到峰的范圍內運動,并且優選地在約30至64微米的范圍內運動。在一個示例性實施例中,刀66可聯接到超聲傳輸波導78。所示的刀66和超聲傳輸波導78由適于傳輸超聲能量的材料形成為單個單元構造。此類材料的示例包括Ti6Al4V(含有鋁和釩的鈦合金)、鋁、不銹鋼、或其他合適的材料。另選地,刀66可以與超聲傳輸波導78分開(并且由不同的組合物制成),并且通過例如螺柱、焊接件、膠水、快速連接或其他合適的已知方法聯接這兩個部件。超聲傳輸波導78的長度可基本上等于例如整數個半波長(nλ/2)。超聲傳輸波導78可以優選地由使用適合高效傳播超聲能量的材料(諸如上述鈦合金(即,Ti6Al4V)、或任何合適的鋁合金、或其他合金)構造的實芯軸制成。在一個示例性實施例中,超聲傳輸波導78包括在近側端部處的縱向突出的附接柱,用于通過螺紋連接諸如螺柱124來聯接到超聲傳輸波導78的表面110。超聲傳輸波導78可包括定位在多個波節處的多個起穩定作用的硅氧烷環或適形支撐件82(圖5)。硅氧烷環82抑制不可取的振動并將超聲能量與外部保護護套80(圖5)隔離,以確保縱向的超聲能量流以最大的效率到達刀66的遠側端部。圖9示出近側旋轉組件128的一個示例性實施例。在該例示的實施例中,近側旋轉組件128包括插在圓柱形轂135上的近側旋鈕134。近側旋鈕134包括多個徑向突出部138,這些突出部被接收在形成于圓柱形轂135的近側端部上的相應狹槽130中。近側旋鈕134限定用于接收超聲換能器16的遠側端部的開口142。徑向突出部138由柔軟的聚合材料形成,并且限定了尺寸相對比超聲換能器16的外徑較小的直徑,以便在超聲換能器16的遠側端部時形成摩擦過盈配合。聚合物徑向突出部138徑向地突起到開口142中,以形成牢牢地抓住超聲換能器16的外殼的“抓具”肋。因此,近側旋鈕134牢固地抓住超聲換能器16。圓柱形轂135的遠側端部包括周邊唇緣132和周邊支承表面140。周邊唇緣與形成于外殼12中的溝槽接合,周邊支承表面140則與外殼12接合。這樣,圓柱形轂135便機械地保持在外殼12的兩個外殼部分(未示出)內。圓柱形轂135的周邊唇緣132位于或“被捕獲”在第一外殼部分12a和第二外殼部分12b之間,并且可在溝槽內適當地自由旋轉。周邊支承表面140倚靠著外殼的內部部分,以協助正確的旋轉。這樣,圓柱形轂135便可在外殼內適當地自由旋轉。使用者利用其手指或拇指接合在近側旋鈕134上形成的凹槽136,以旋轉外殼12內的圓柱形轂135。在一個示例性實施例中,圓柱形轂135可以由耐用塑料諸如聚碳酸酯形成。在一個示例性實施例中,圓...
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