ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Управление хирургическими устройствами традиционно осуществлялось вручную, причем сила срабатывания и/или управления инструментами определялась непосредственно врачом. Однако среди хирургических инструментов становится все больше хирургических инструментов с электропитанием, в которых сила срабатывания и/или управления инструментом обеспечиваются автоматизированным устройством, например, электрическим приводом, пневматическим или гидравлическим устройством и т.п. Примеры хирургических инструментов с электропитанием могут включать, например, пилы, зажимы и/или сшивающие инструменты. Такие инструменты с электропитанием позволяют разработчикам не задумываться над ограничением количества усилия, необходимого для срабатывания инструмента, в разумных пределах достижимого для врача. Инструменты с электропитанием также проще использовать врачам низкого роста и/или менее физически сильным врачам.
Однако одна значительная проблема инструментов с электропитанием заключается в отсутствии обратной связи с врачом. При использовании ручного хирургического инструмента врач может отслеживать состояние инструмента по количеству силы, которую он приложил к инструменту, положению спускового механизма рукоятки или другого устройства, к которому врач прикладывает силу, и т.п. Однако в инструменте с электропитанием такая обратная связь может отсутствовать. Таким образом, существует потребность в компенсации отсутствия обратной связи в хирургических инструментах с электропитанием.
ЧЕРТЕЖИ
Особенности различных вариантов осуществления указаны в прилагаемой формуле изобретения. Однако различные варианты осуществления, относящиеся как к устройству, так и к способам управления, а также их преимуществам, лучше всего будут понятны со ссылкой на следующее описание, приведенное в соответствии со следующими сопроводительными чертежами.
На фигуре 1 представлен один вариант осуществления хирургического сшивающего и рассекающего инструмента с пусковым элементом с электропитанием.
На фигуре 2 представлен один вариант осуществления концевого эффектора, представленного на фигуре 1.
На фигурах 3 и 4 представлены дополнительные виды одного варианта осуществления пускового стержня инструмента, представленного на фигуре 1.
На фигуре 5 представлен альтернативный вариант осуществления концевого эффектора, имеющего пусковой стержень без среднего штифта.
На фигуре 6 представлен вид сбоку в разрезе одного варианта осуществления хирургического инструмента, представленного на фигуре 1.
На фигуре 7 представлен вид с пространственным разделением компонентов одного варианта осуществления хирургического инструмента, демонстрирующий его различные компоненты.
На фигуре 8 представлен вид сбоку с меньшей глубиной разреза одного варианта осуществления хирургического инструмента, представленного на фигуре 1, демонстрирующий особенности компонентов, не показанных на виде сбоку в разрезе, представленном на фигуре 6.
На фигуре 9 представлен вид изнутри одного варианта осуществления хирургического инструмента, представленного на фигуре 1.
На фигуре 10 представлен частичный вид в сечении одного варианта осуществления хирургического инструмента, представленного на фигуре 1, с частичным удалением некоторых компонентов для более наглядного представления принципа действия втягивающего рычага.
На фигурах 11 и 12 представлен один вариант осуществления запорного кулачка хирургического инструмента, представленного на фигуре 1, в различных состояниях во время работы.
На фигурах 13-15 представлены различные варианты осуществления запорного кулачка, представленного на фигурах 11 и 2, и промежуточного передаточного механизма на трех стадиях работы.
На фигуре 16 представлен один вариант осуществления концевого эффектора инструмента, представленного на фигуре 1, в открытом положении при втягивании закрывающей гильзы с кассетой со скобами, установленной в удлиненном канале.
На фигуре 17 представлен один вариант осуществления рабочей части хирургического сшивающего и рассекающего инструмента, представленного на фигуре 1, в разобранном виде.
На фигуре 18 представлен один вариант осуществления концевого эффектора инструмента, представленного на фигуре 1, с удаленной частью кассеты со скобами.
На фигуре 19 представлен концевой эффектор, изображенный на фигуре 18, с полностью удаленной кассетой со скобами.
На фигуре 20 представлен один вариант осуществления концевого эффектора, представленного на фигуре 1, закрытого в положении фиксации ткани с неактивированным пусковым стержнем.
На фигуре 21 представлен один вариант осуществления верхней поверхности кассеты со скобами, изображенной на фигуре 16, с пусковым стержнем в неактивированном проксимальном положении.
На фигуре 22 представлен один вариант осуществления концевого эффектора, изображенного на фигуре 1, рядом с шарниром, где показано, что удлиненный канал имеет противоположные наклонные части, которые вместе с упором препятствуют защемлению ткани в концевом эффекторе.
На фигуре 23 представлен один вариант осуществления концевого эффектора, изображенного на фигуре 1, с тканью, расположенной между кассетой со скобами и упором.
На фигурах 24-26 представлен один вариант осуществления концевого эффектора, изображенного на фигуре 1, на различных стадиях активации.
На фигурах 27-29 схематически представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока и части инструмента, изображенного на фигуре 1, демонстрирующий присоединение аккумуляторного блока к инструменту и отсоединение от него.
На фигуре 30 представлен график уровня напряжения одного варианта осуществления аккумуляторного блока, изображенного на фигурах 27, 28 и 29, во времени по результатам измерения с момента присоединения к инструменту, изображенному на фигуре 1.
На фигуре 31 представлен один вариант осуществления упрощенной коммутационной схемы аккумуляторного блока одного варианта осуществления, содержащего ключ.
На фигуре 32 представлен один вариант осуществления упрощенной коммутационной схемы аккумуляторного блока одного варианта осуществления, содержащего первый ключ и второй ключ.
На фигурах 33-36 представлены виды в перспективе одного варианта осуществления аккумуляторного блока.
На фигурах 37 и 38 представлены виды в сечении одного варианта осуществления аккумуляторного блока, изображенного на фигурах 33-36, включая ключ, выполненный с возможностью поступательного перемещения.
На фигурах 39-42 представлено множество видов одного варианта осуществления док-станции аккумуляторов.
На фигуре 43 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления ключа, выполненного с возможностью поступательного перемещения, изображенного на фигурах 37 и 38.
На фигуре 44 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока, изображенного на фигурах 33-36, присоединенного к док-станции аккумуляторов, причем различные компоненты опущены для наглядности.
На фигурах 45 и 46 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока, причем различные компоненты опущены для наглядности.
На фигурах 48 и 47 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока, причем различные компоненты опущены для наглядности.
На фигуре 49 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления аккумуляторного блока с одним аккумуляторным элементом.
На фигурах 50 и 51 представлены виды изнутри аккумуляторного блока, изображенного на фигуре 49, на различных стадиях работы с различными компонентами, которые были опущены для наглядности.
На фигуре 52 представлен один вариант осуществления схемы управления, которая может управлять присоединением аккумуляторного блока или другого блока питания к приводу или другому приводному устройству для срабатывания инструмента, изображенного на фигуре 1.
На фигуре 53 представлен один вариант осуществления схемы управления, изображенной на фигуре 52, с дополнительными переключателями и элементами.
На фигуре 54 представлена блок-схема одного варианта осуществления последовательности работы инструмента, изображенного на фигуре 1, с использованием схемы управления, изображенной на фигуре 53.
На фигуре 55 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления печатной платы для реализации схемы управления, изображенной на фигурах 52 или 53, соединенной с аккумуляторным блоком, изображенным на фигуре 36.
На фигуре 56 представлен вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента, изображенного на фигуре 1, с переключателем окна аварийного доступа.
На фигуре 57 представлен другой вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента, изображенного на фигуре 1, с фиксирующим переключателем.
На фигуре 58 представлен другой вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента, изображенного на фигуре 1, с переключателем ограничения хода.
На фигуре 59 представлен другой вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента, изображенного на фигуре 1, с переключателем ограничения хода/реверсивным переключателем привода.
ОПИСАНИЕ
Различные варианты осуществления относятся к хирургическим инструментам, имеющим схемы управления для реализации электронной блокировки. Например, схема управления может содержать одно или более запирающих устройств, таких как, например, запирающее реле, транзистор и т.п. Хирургические устройства могут содержать концевой эффектор с первым и вторым элементами бранши, в которых по меньшей мере один из элементов бранши выполнен с возможностью поступательного перемещения (например, шарнирно или иным образом) в направлении другого элемента бранши. Хирургические инструменты также могут иметь пусковой стержень, выполненный с возможностью поступательного перемещения через концевой эффектор при смыкании элементов бранши (например, при перемещении в направлении друг к другу на шарнире). Элементы бранши концевого эффектора можно использовать для прижимания ткани. После фиксации ткани пусковой стержень может воздействовать на ткань. В различных осуществлениях дистальное перемещение пускового стержня может обеспечивать рассечение и/или сшивание ткани. Например, пусковой стержень может перемещать режущую кромку или скальпель для обеспечения рассечения ткани, прижатой между элементами бранши. Например, пусковой стержень также может приводить в действие клин или другой механизм для выталкивания скоб через ткань, зажатую между элементами бранши. В соответствии с различными вариантами осуществления пусковой стержень может выталкиваться за счет приводного устройства, такого как, например, электрический привод, пневматическое или гидравлическое устройство и т.п. Питание приводного устройства может осуществляться за счет источника питания, такого как, например, аккумулятор, и/или путем присоединения к внешнему источнику электропитания, такому как, например, сетевая розетка.
На фигуре 1 представлен один вариант осуществления хирургического сшивающего и рассекающего инструмента 102 с пусковым элементом с электропитанием. Представленный на фигуре вариант осуществления представляет собой эндоскопический инструмент, и в целом варианты осуществления инструмента 102, описанные в настоящем документе, представляют собой хирургические рассекающие и сшивающие инструменты. Однако следует отметить, что в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения инструмент может представлять собой неэндоскопический хирургический рассекающий и сшивающий инструмент, такой как, например, инструмент для лапароскопических или открытых хирургических процедур. Инструмент 102 может содержать концевой эффектор 104, который можно использовать для наложения скоб и рассечения ткани в результате контролируемых действий врача, удерживающего инструмент за рукоятку 106. На фигуре 2 представлен один вариант осуществления концевого эффектора 104 инструмента 102. В соответствии с различными вариантами осуществления в инструменте 102 можно использовать трехрогий пусковой механизм или пусковой стержень 108, который может контролировать разведение концевого эффектора 104. Например, первый элемент бранши или удлиненный канал 110 и выполненный с возможностью поступательного перемещения на шарнире второй элемент бранши или упор 112 могут быть зафиксированы на таком расстоянии, которое обеспечивает эффективное сшивание и рассечение.
Инструмент 102 может содержать рукоятку 106 и рабочую часть 114. Рабочая часть 114 может соединяться с рукояткой 106 и может содержать ствол 116, дистально заканчивающийся в концевом эффекторе 104. Рукоятка 106 может содержать пистолетную рукоятку 118. Закрывающий спусковой механизм 120 может быть расположен таким образом, чтобы врач имел возможность шарнирно повернуть закрывающий спусковой механизм 120 в направлении пистолетной рукоятки 118, чтобы обеспечить фиксацию или закрытие упора 112 в направлении удлиненного канала 110 концевого эффектора 104. Пусковой крючок 122 может быть расположен далее за пределами закрывающего спускового механизма 120 и может шарнирно поворачиваться врачом для обеспечения сшивания и рассечения ткани, зажатой в концевом эффекторе 104. Как описано ниже, при сшивании и рассечении ткани, зажатой в концевом эффекторе 104, можно использовать электрический привод.
Предполагается, что термины «проксимальный» и «дистальный» в настоящем документе используются по отношению к врачу, удерживающему рукоятку инструмента. Таким образом, концевой эффектор 104 расположен дистально по отношению к более проксимальной рукоятке 106. Для удобства и большей наглядности по отношению к фигурам в настоящем документе дополнительно предполагается использовать такие пространственные термины, как «вертикальный» и «горизонтальный». Однако хирургические инструменты используются во множестве ориентаций и положений, поэтому данные термины не являются абсолютными и не ограничивают настоящее изобретение.
В процессе использования врач может сначала активировать закрывающий спусковой механизм 120. Например, когда хирурга устраивает положение концевого эффектора 104, он может оттянуть закрывающий спусковой механизм 120 в полностью закрытое, фиксированное положение в непосредственной близости к пистолетной рукоятке 118. Затем врач может активировать пусковой крючок 122, чтобы инициировать рассечение и сшивание с электропитанием ткани, зажатой между упором 112 и удлиненным каналом 110. Например, пусковой стержень 108 может подаваться вперед для рассечения ткани и выталкивания скоб, как описано ниже в настоящем документе. Когда врач перестает прикладывать усилие к пусковому крючку 122, пусковой стержень 108 может вернуться в положение до срабатывания, изображенное на фигуре 2. Для высвобождения закрывающего спускового механизма 120 врач может активировать кнопку высвобождения 124 на рукоятке 106. Затем врач может высвободить закрывающий спусковой механизм, что в свою очередь высвободит упор 112 и удлиненный канал 110, которые расходятся на шарнире, возвращаясь в положение, изображенное на фигуре 2.
На фигуре 1 представлен ствол 116, который может содержать раму 126, заключенную в закрывающую гильзу 128. Пусковой приводной элемент 130 может быть размещен внутри рамы 126 и может проходить от рукоятки 106 до пускового стержня 108. Приводной элемент 130 может быть выполнен в виде единого компонента или может быть изготовлен из множества компонентов. Рама 126 может соединять рукоятку 106 с концевым эффектором 104. Если закрывающая гильза 128 будет проксимально отведена под воздействием закрывающего спускового механизма 120, как показано на фигурах 1 и 2, под воздействием пружины упор 112 может раскрываться, поворачиваясь на шарнире от удлиненного канала 110 и проксимально поступательно перемещаясь вместе с закрывающей гильзой 128.
Удлиненный канал 110 может принимать кассету со скобами 132, которая может срабатывать под воздействием пускового стержня 108 для выталкивания скоб в формирующий контакт с упором 112. Предполагается, что, хотя в настоящем документе преимущественно описана легко сменяемая кассета со скобами 132, в соответствии с различными вариантами осуществления такая кассета со скобами 132 может быть постоянно закреплена или может представлять собой неотъемлемую часть удлиненного канала 110, например, если большая часть концевого эффектора 104 заменяется после каждого пуска.
На фигурах 3 и 4 представлены дополнительные виды одного варианта осуществления пускового стержня 108. Как показано на фигурах 2-4, пусковой стержень 108 может включать три вертикально разнесенных штифта, которые контролируют разведение концевого эффектора 104 во время пуска. Верхний штифт 134 может быть расположен таким образом, чтобы входить в углубление упора 136 рядом с шарниром между упором 112 и удлиненным каналом 110. При срабатывании с закрытым упором 112 верхний штифт 134 может дистально продвигаться вперед в продольном пазе упора 138, проходя дистально через упор 112. В соответствии с различными вариантами осуществления незначительным отклонениям упора 112 вверх может препятствовать направленная вниз сила, передаваемая на упор 112 верхним штифтом 134. Пусковой стержень 108 также может включать нижний штифт или колпачок пускового стержня 140, который может проходить вверх в зацепление с пазом канала 142 в удлиненном канале 110, посредством этого помогая верхнему штифту 134 прижимать упор 112 и удлиненный канал 110 друг к другу, если между ними будет прижато избыточное количество ткани.
Пусковой стержень 108 также может содержать средний штифт 144, который может проходить через паз пускового привода 146, образованный на нижней поверхности кассеты 132 и верхней поверхности удлиненного канала 110. Таким образом, как описано ниже, средний штифт 144 может инициировать выталкивание скоб. При скольжении вдоль удлиненного канала 110 средний штифт 144 может сопротивляться возможному защемлению концевого эффектора 104 в закрытом положении на дистальном конце. Для иллюстрации преимуществ использования среднего штифта 144 на фигуре 5 представлен альтернативный вариант осуществления концевого эффектора 148, имеющего пусковой стержень 150 без среднего штифта. Как показано на фигуре 5, концевой эффектор 148 может защемляться в закрытом состоянии на дистальном конце, что может способствовать искажению необходимой формы скобы.
На фигурах 2-4 представлен пусковой стержень 108, который может содержать дистально расположенную режущую кромку 152 между верхним и средним штифтами 134, 144. При пуске концевого эффектора 104 режущая кромка 152 может проходить через проксимально расположенный вертикальный паз 154 в кассете 132 и рассекать зафиксированную ткань между упором 112 и удлиненным каналом 110. Правильное расположение пускового стержня 108 относительно удлиненного канала 110 и упора 112 может повысить вероятность точного разреза.
Правильное вертикальное разнесение трехрогого пускового стержня 108 может быть подходящим в случае ограниченного размера, допустимого для эндоскопических устройств. Более того, трехрогий пусковой стержень 108 может позволить изготавливать упор 112 с прогибом, который создает вертикальное отклонение на дистальном конце, аналогичное положению, показанному на фигуре 5. Такой упор с прогибом 112 может способствовать созданию необходимого зазора в концевом эффекторе 104 даже при уменьшенной толщине упора 112, что, таким образом, может в большей степени соответствовать ограниченным размерам эндоскопического устройства. Трехрогий пусковой стержень 108 может дополнительно обеспечивать более широкий набор применений, особенно в комбинации с диапазоном конфигураций кассет со скобами. Например, врач может выбрать серую кассету со скобами с зазором между тканями 0,02 мм, белую кассету со скобами с зазором между тканями 0,04 мм, синюю кассету со скобами с зазором между тканями 0,06 мм или зеленую кассету со скобами с зазором между тканями 0,102 мм. Вертикальный размер каждой соответствующей кассеты со скобами в комбинации с длиной скоб и встроенной направляющей клина (более подробно описаны ниже) может задавать такую необходимую толщину ткани при соответствующем вертикальном разнесении упора 112, которое устанавливается трехрогим пусковым стержнем 108.
На фигурах 6-9 представлены различные внутренние компоненты рукоятки 106 одного варианта осуществления хирургического инструмента 102. Например, на фигуре 6 представлен вид сбоку в разрезе одного варианта осуществления хирургического инструмента 102. На фигуре 7 представлен вид с пространственным разделением компонентов одного варианта осуществления хирургического инструмента 102, показывающий часть компонентов. На фигуре 8 представлен вид сбоку в разрезе одного варианта осуществления хирургического инструмента 102 с меньшей глубиной разреза, чем разрез на фигуре 6, для отображения особенностей компонентов, не показанных на виде сбоку в разрезе, представленном на фигуре 6. На фигуре 9 представлен вид изнутри одного варианта осуществления хирургического инструмента 102.
Рукоятка 106, представленная на фигурах 6-9, может содержать первую и вторую основные секции 156 и 158, которые могут быть сформованы из полимерного материала, такого как стеклонаполненный поликарбонат. Внутри первой и второй основных секций 156, 158 могут находиться первая и вторая секции рамы 160, 162. Поворотная ручка 164 может содержать отверстие 166, проходящее через нее, для зацепления и вращения рабочей части 114 вокруг ее продольной оси. Поворотная ручка 164 может включать выдающийся вовнутрь выступ 168, проходящий по меньшей мере вдоль части отверстия 166. Выдающийся выступ 168 входит в продольный паз 170, образованный в проксимальной части закрывающей гильзы 128 таким образом, чтобы вращение поворотной ручки 164 вызывало вращение закрывающей гильзы 128. Предполагается, что выступ 168 может дополнительно проходить через раму 126 и вступать в контакт с частью пускового приводного элемента 130, чтобы также воздействовать на его вращение. Таким образом, концевой эффектор 104 может поворачиваться вместе с поворотной ручкой 164.
Проксимальный конец 172 рамы 126 может проксимально проходить через поворотную ручку 164 и может иметь круговую прорезь 174, которая входит в зацепление с противоположными фиксирующими элементами канала 176, проходящими от секций рамы 160 и 162 соответственно. Фиксирующие элементы канала 176, проходящие от секций рамы 160, 162, могут служить для фиксации рамы 126 к рукоятке 106 таким образом, чтобы рама 126 не перемещалась продольно относительно рукоятки 106.
Закрывающий спусковой механизм 120 может содержать рукоятку 178, секцию рычага 180 и промежуточную секцию 182. Через промежуточную секцию 182 может проходить отверстие 184. Цилиндрический опорный элемент 186 может проходить через отверстие 184 для шарнирной установки закрывающего спускового механизма 120 на рукоятке 106 (например, на секциях рамы 160, 162). Второй цилиндрический опорный элемент 188 может проходить через отверстие 190 пускового крючка 122 для шарнирной установки пускового крючка 122 на рукоятке 106.
Закрывающая направляющая траверса 192 может располагаться в рукоятке 106 для обеспечения возвратно-поступательного перемещения в элементе и служит для передачи момента перемещения от закрывающего спускового механизма 120 на закрывающую гильзу 128. Закрывающая направляющая траверса 192 может быть соединена с рукояткой 106 через соответствующие части рамы 160, 162. Проксимальный конец 194 закрывающей гильзы 128 имеет фланец 196, который защелкивается при введении в принимающую выемку 198, образованную на направляющей траверсе 192. Дистальный конец принимающей траверсы 192 может быть соединен со вспомогательной направляющей траверсой 200 через смещающий элемент, такой как пружина 202. Проксимальный конец направляющей траверсы 192 может образовывать отверстие 204, в которое входит тяга 206. Проксимальный конец тяги 206 может быть связан с закрывающим спусковым механизмом 120. Например, тяга 206 может содержать отверстие для штифта 188. При этом, когда врач проксимально перемещает ручку 178 закрывающего спускового механизма 120 в направлении пистолетной рукоятки 118, тяга 206 может проталкиваться дистально, вызывая соответствующее дистальное перемещение вспомогательной направляющей траверсы 200, которое приводит к сжатию пружины 202, проксимально смещающей направляющую траверсу и в свою очередь дистально подающей направляющую траверсу 192 и закрывающую гильзу 128. Дистальное перемещение закрывающей гильзы 128 может вызывать поворотное поступательное перемещение упора 112 дистально в сторону удлиненного канала 110 концевого эффектора 104, и проксимальное перемещение обеспечивает смыкание, как описано ниже.
Когда закрывающий спусковой механизм 120 подается в направлении пистолетной рукоятки 118, часть рычага 180 спускового механизма 120 может поступательно перемещаться дистально. Если закрывающий спусковой механизм 120 будет полностью прижат к пистолетной рукоятке 118, переключатель зажима 124 может поворачиваться на шарнире вокруг штифта зажима 208 для фиксации закрывающего спускового механизма 120 в прижатом положении. Например, переключатель зажима 124 может смещаться под воздействием пружины (не показана) для вращения на шарнире вокруг штифта 208. Врач может разблокировать закрывающий спусковой механизм 120, например, активировав переключатель зажима 124, приводя к его повороту на шарнире вокруг штифта зажима 208 (по часовой стрелке, как показано на фигурах 6 и 8). При этом становится возможным возврат закрывающего спускового механизма 120 в открытое положение, что вызывает проксимальное перемещение закрывающей гильзы и поворот на шарнире упора 112 в проксимальном направлении и от удлиненного канала 110 концевого эффектора 104, как описано ниже.
По мере перемещения закрывающего спускового механизма 120 в сторону пистолетной рукоятки 118 его промежуточная секция 182 может продвигаться проксимально, заставляя пусковой крючок 122 также перемещаться проксимально в положение срабатывания. В положении срабатывания пусковой крючок 122 может быть размещен под углом приблизительно 45° к пистолетной рукоятке 118. Для срабатывания инструмента 102 врач сначала может отключить предохранитель пускового крючка 210. Например, предохранитель 210 может быть шарнирно соединен с закрывающим спусковым механизмом 120 вокруг штифта 212. Дистальная часть предохранителя 210 может входить в полость 214 пускового крючка 122, препятствуя активации пускового крючка 122. Врач может отключить предохранитель 210, извлекая его из полости 214 и проксимально поворачивая на шарнире предохранитель 210. При этом у врача появляется возможность активировать пусковой крючок 122.
Пусковой крючок 122 можно перевести в положение «выключен» с помощью смещающего элемента, такого как пружина 216 (фигура 9). При активации (например, в противовес воздействию пружины 216) пусковой крючок 122 может поворачиваться по часовой стрелке, как показано на фигуре 9. Контакторная часть 218 спускового механизма может активировать переключатель спускового механизма 220, например, с помощью привода 221, что может инициировать пуск инструмента 102. Активация переключателя спускового механизма 220 может активировать привод 222. Привод 222 может быть соединен с редуктором 224, содержащим корпус 226 и блок передаточного механизма 228. Редуктор 224 может замедлять работу привода 222. В одном варианте осуществления привод 222 может вращаться со скоростью 106000 об/мин, тогда как редуктор 224 может обеспечивать соотношение 509:1.
Выход из редуктора 224 может быть связан с промежуточным передаточным механизмом 230. Промежуточный передаточный механизм 230 может находиться в механическом соединении с приводным механизмом 232. Приводной механизм 232 может быть выполнен с возможностью вращения вокруг приводного стержня 234. Смещающий элемент, такой как пружина 236, может смещать приводной механизм 232 и/или приводной стержень 234 таким образом, чтобы обеспечить механическое соединение приводного механизма 232 с зубчатой поверхностью 240 рейки 238. Рейка 238 может быть связана с пусковым приводным элементом 130, который в конечном счете может находиться в механическом соединении с пусковым стержнем 108. Соответственно, вращение привода 222 может вызывать вращение редуктора 224, что приводит к вращению промежуточного передаточного механизма 230 и приводного механизма 232. Вращение приводного механизма 232 может вызывать дистальное или проксимальное перемещение рейки 238, приводного элемента 130 и толкающей штанги 108. Дистальное и проксимальное перемещение толкающей штанги 108 может вызывать срабатывание инструмента 102, например, как описано ниже в настоящем документе.
Рейка 238 может дистально перемещаться при срабатывании инструмента. Верхняя зубчатая поверхность 242 рейки 238 может быть соединена с зажимом 244, что приводит к дистальному перемещению зажима 244 вокруг шарнирного штифта 246. В дистальном положении зажим 244 может контактировать с фиксирующим переключателем 124, препятствуя его расцеплению, как описано выше. При этом обеспечивается механическая блокировка, которая не позволяет врачу высвобождать фиксирующий переключатель 124, пока инструмент 102 находится в активированном положении (например, толкающая штанга 108 проходит дистально).
В соответствии с различными вариантами осуществления хирургический инструмент 102 может содержать механизмы, позволяющие врачу отключать привод 222 и вручную расцеплять пусковой стержень 108. Например, инструмент 102 может содержать окно аварийного доступа 248. Как описано ниже, окно доступа 248 может быть соединено с переключателем таким образом, чтобы электропитание привода 222 могло отключаться, когда врач открывает окно доступа 248. Под окном доступа 248 устройство 102 может содержать ручной втягивающий рычаг 250. Втягивающий рычаг 250 может быть выполнен с возможностью поворота вокруг шарнирного штифта 252. Запорный кулачок 254 также может быть выполнен с возможностью поворота вокруг штифта 252. После того как врач открыл и/или снял окно доступа 248, у него появляется возможность потянуть на себя втягивающий рычаг 250. При этом рычаг 250 может поворачиваться вокруг штифта 252 (по часовой стрелке, как показано на фигуре 9, и против часовой стрелки, как показано на фигуре 6). Сначала запорный кулачок 254 может поворачиваться вместе с втягивающим рычагом 250. По мере вращения запорного кулачка 254 запорный рычаг 256 кулачка 254 может контактировать с верхней поверхностью 258 приводного механизма 232, противодействуя смещению пружины 236 и сдвигая приводной механизм 232 вниз, расцепляя его с зубчатой поверхностью 240 рейки 238. При этом может происходить расцепление привода 222 и рейки 238, приводного элемента 130 и толкающей штанги 108. Когда запорный кулачок 254 поворачивается на заданном уровне, запорный рычаг 256 может фиксироваться на приводном механизме 232, препятствуя обратному вращению запорного кулачка 254.
На фигурах 10-15 представлена дополнительная информация по работе запорного кулачка 254. На фигуре 10 представлен частичный вид в сечении одного варианта осуществления хирургического инструмента 102 с удалением различных компонентов для более наглядного представления принципа действия втягивающего рычага 250. На фигуре 10 представлен вид в сечении рейки 238. На фигурах 11 и 12 представлен один вариант осуществления запорного кулачка 254 в различных состояниях во время работы. Запорный кулачок 254 может содержать часть корпуса 260. Запорный кулачок 256 может поворачиваться или иным образом разгибаться относительно части корпуса 260 вокруг шарнирной части 262. Шарнирная часть 262 может содержать, например, гибкий шарнир. В одном варианте осуществления часть корпуса 260 и запорный рычаг 256 могут представлять собой единое целое и могут быть образованы из одного фрагмента материала. Запорный кулачок 254 может образовывать пространство 264, которое позволяет запорному рычагу 256 поворачиваться на шарнире в сторону части корпуса 260. Запорный рычаг 256 может иметь зубец 266, который принимает прорезь 268 в части корпуса 260. На соответствующих внешних периферийных зонах часть корпуса 260 может иметь первую контактирующую поверхность 270, а запорный рычаг 256 может иметь вторую контактирующую поверхность 272. В закрытом положении (фигура 11) первая контактирующая поверхность 270 по существу может быть совмещена со второй контактирующей поверхностью 272 таким образом, чтобы внешняя периферийная зона запорного кулачка 254 имела по существу непрерывную криволинейную поверхность. В открытом положении (фигура 12) запорный рычаг 256 поворачивается на шарнире в сторону от части корпуса 260 для увеличения пространства 264. Зазор 258 образуется между первой контактирующей поверхностью 270 и второй контактирующей поверхностью 272.
На фигурах 10, 11 и 12 при вращении рычага 250 в направлении, указанном стрелкой 274, запорный кулачок 254 поворачивается, и вторая внешняя поверхность 272 запорного рычага 256 первой контактирует с верхней поверхностью 258 промежуточного передаточного механизма 230. В результате такого контакта запорный рычаг 256 может поворачиваться на шарнире в сторону части корпуса 260 для образования по существу непрерывной периферической зоны. Когда запорный кулачок 254 продолжает вращаться, вторая контактирующая поверхность 272, а затем и первая контактирующая поверхность 270 прикладывают силу к промежуточному передаточному механизму 230 для преодоления смещающего усилия, приложенного пружиной 236. Таким образом, промежуточный передаточный механизм 230 проталкивается в направлении, указанном стрелкой 275, аналогично рычагу 250, который вращается в направлении, указанном стрелкой 274. Перемещение промежуточного передаточного механизма 230 может приводить к его отсоединению от зубчатой поверхности 240 рейки 260, что создает возможность для свободного перемещения рейки 260. После того как запорный рычаг 256 выходит из зацепления с верхней поверхностью 258 промежуточного передаточного механизма 230, он может поворачиваться на шарнире в открытое положение (фиг. 12), фиксируя на месте запорный кулачок 254. После открытого положения запорный кулачок 254 может препятствовать вращению в направлении, указанном стрелкой 276 (фигура 10), из-за сцепления запорного рычага 256 с промежуточным передаточным механизмом 230.
На фигурах 13-15 представлены различные варианты осуществления запорного кулачка 254 и промежуточного передаточного механизма 230 на трех стадиях работы. Различные компоненты были удалены и/или упрощены для наглядности. Как показано на фигурах, запорный кулачок 254 может быть изготовлен из цельного фрагмента материала. Запорный кулачок 254 содержит запорный рычаг 256, который выполнен с возможностью поворота на шарнире относительно части корпуса 260. На фигуре 13 представлен один вариант осуществления запорного кулачка 254 в расцепленном положении. В этом положении дистальная часть 278 запорного рычага 256 отделена от части корпуса 260. Как показано на фигуре 14, когда запорный кулачок 254 поворачивается в направлении, указанном стрелкой 274, запорный рычаг 256 поворачивается к части корпуса 260 для образования по существу непрерывного периферического перекрытия запорного рычага 256 и части корпуса 260. После того как запорный кулачок 254 входит в контакт с верхней поверхностью 258 промежуточного передаточного механизма 230, передаточный механизм 230 может перемещаться в направлении, указанном стрелкой 280. Пока запорный кулачок 254 продолжает вращаться в направлении, указанном стрелкой 274, в конечном счете запорный рычаг 256 проходит над приводным стержнем 234. Как показано на фигуре 15, когда дистальная часть 278 запорного рычага 256 отделяется от части корпуса 260, она входит в зацепление с зубцами промежуточного передаточного механизма 230 для закрепления запорного кулачка 254 в сцепленном положении. Соответственно, в различных вариантах осуществления, если запорный кулачок 254 может быть изготовлен из цельного куска материала, он может функционировать в виде двух частей (например, кулачка и блокирующего механизма).
На фигуре 6 представлен втягивающий рычаг 250, который также может содержать рычаг храпового механизма 282, выполненный с возможностью поворота вокруг штифта храпового механизма 284. При поднятии втягивающего рычага 250 зубчатая часть 286 рычага храпового механизма 282 может контактировать с верхней зубчатой поверхностью 242 рейки 238. Дополнительное вращение втягивающего рычага 250 может принуждать зуб 286 воздействовать на рейку 238 проксимально направленным усилием, заставляя приводной элемент 130 и толкающую штангу 108 проксимально перемещаться. При дополнительном подъеме втягивающего рычага 250 зубчатая часть 286 может выходить из зацепления с верхней зубчатой поверхностью 242, позволяя врачу возвращать втягивающий рычаг 250 в исходное положение, не вызывая соответствующего дистального перемещения рейки 238. Дополнительное проксимальное перемещение рейки 126, приводного элемента 130 и толкающей штанги 108 может достигаться за счет дополнительного подъема втягивающего рычага 250, повторяя описанный выше процесс.
На фигуре 17 представлен один вариант осуществления рабочей части 114 хирургического сшивающего и рассекающего инструмента 102 в разобранном виде. Кассета со скобами 132 представлена образованной из корпуса кассеты 304, направляющей клина 306, одинарных и двойных выталкивателей 308, скоб 310 и лотка со скобами 312. В собранном виде лоток со скобами 312 содержит направляющую клина 306, одинарные и двойные выталкиватели 308 и скобы 310 в корпусе кассеты 304.
Удлиненный канал 110 может иметь проксимально расположенную полость для прикрепления 314, которая принимает элемент фиксатора канала 316 на дистальном конце рамы 126 для соединения концевого эффектора 104 с рукояткой 106. Удлиненный канал 110 также может иметь криволинейный паз упора 316, в который при повороте входит шарнир упора 318 упора 112. Закрывающая гильза 128, которая включает раму 126, может включать дистально расположенный язычок 320, который входит в зацепление с элементом упора 324, расположенным проксимально, но дистально по отношению к шарниру упора 318 на упоре 112, посредством этого обеспечивая открытие и закрытие упора 112. Пусковой приводной элемент 130 представлен состоящим из пускового стержня 108, соединенного с пусковым разъемом 326 штифтами 328, который в свою очередь вращательно и проксимально соединен с металлическим приводным стержнем 330. Пусковой стержень 108 фиксируется на дистальном конце рамы направляющими пазами 332, вставленными в нее.
На фигуре 18 удалена часть кассеты со скобами 132, чтобы открыть части удлиненного канала 110, такие как выемки 300, 302, и открыть некоторые компоненты кассеты со скобами 132 в неактивированном положении. В частности, удален корпус кассеты 304 (показан на фигуре 17). Направляющая клина 306 представлена в проксимальном неактивированном положении, причем блок толкателя 334 контактирует со средним штифтом 144 (не показан на фигуре 18) пускового стержня 108. Направляющая клина 306 входит в продольный скользящий контакт с лотком скоб 312 и удерживает клинья 308, которые воздействуют на одинарные и двойные выталкиватели 308 по мере перемещения направляющей клина 306 дистально вверх. Скобы 310 (не показаны на фигуре 18) упираются в выталкиватели 308, которые, таким образом, также перемещаются вверх до контакта с образующими упор углублениями 290 на упоре 112 для образования закрытых скоб. Также показан паз канала 142 в удлиненном канале 110, который совмещен с вертикальным пазом 154 в кассете со скобами 132.
На фигуре 19 представлен концевой эффектор 104, изображенный на фигуре 18, с полностью удаленной кассетой со скобами 132 для представления среднего штифта 144 пускового стержня 108, а также удаленной части удлиненного канала 110, удаленной смежно с пазом канала 142, чтобы открыть колпачок пускового стержня 140. Кроме того, удалены части ствола 116, чтобы открыть проксимальную часть пускового стержня 108. Рядом с шарниром из упора 112 вниз выступает пара противоположных тканевых упоров 346, которые могут препятствовать зажиму чрезмерного количества ткани в концевом эффекторе 104 во время фиксации.
На фигуре 20 представлен один вариант осуществления концевого эффектора 104, закрытого в положении фиксации ткани с неактивированным пусковым стержнем 108. Можно увидеть верхний штифт 134 в углублении упора 136, вертикально совмещенный с пазом упора 138, обеспечивая дистальное продольное перемещение пускового стержня 108 во время срабатывания. Средний штифт 144 может быть расположен таким образом, чтобы дистально толкать направляющую клина 306 таким образом, чтобы клин 308 последовательно контактировал с двойными выталкивателями 308 и поднимал их, а также взаимодействовал с соответствующими скобами 310 для создания формирующего контакта с углублениями 290, определяющими форму скобы, на нижней поверхности 288 упора 112. В соответствии с различными вариантами осуществления в концевом эффекторе 104 может применяться механическое устройство блокировки. Механическое устройство блокировки может препятствовать двойному срабатыванию инструмента 102 без перезагрузки новой кассеты со скобами 132. Например, предполагается, что срабатывание инструмента 102 без загруженной кассеты со скобами может привести к рассечению ткани, а не к ее сшиванию. Блокировка может осуществляться любым подходящим способом. Например, пусковой стержень 108 после втягивания в проксимальном направлении может смещаться под воздействием удлиненного канала 110 или другого компонента таким образом, чтобы верхний штифт 134 больше не был совмещен с пазом упора 138, препятствуя дистальному перемещению пускового стержня 108 (например, повторному срабатыванию). При установке новой кассеты со скобами 132 в удлиненном канале 110 может восстанавливаться зацепление пускового стержня 108, совмещение верхнего штифта 134 и паза упора 138, что делает возможным повторное срабатывание. Предполагается, что для реализации механической блокировки можно использовать любой подходящий механизм в концевом эффекторе или рукоятке 106.
На фигуре 21 представлен один вариант осуществления верхней поверхности 294 кассеты со скобами 132 с пусковым стержнем 108 в неактивированном проксимальном положении. Отверстия сшивающего инструмента 292 расположены на каждой стороне вертикального паза 154 в кассете со скобами 132. На фигуре 22 представлен один вариант осуществления концевого эффектора 104 рядом с шарниром, показывающий, что удлиненный канал 110 имеет противоположные наклонные части 348, которые вместе с тканевыми упорами 346 упора 112 посредством этого препятствуют защемлению ткани в концевом эффекторе 104. Также более подробно представлены двойные выталкиватели 308 и их взаимодействие со скобами 310.
На фигурах 24-26 представлен один вариант осуществления концевого эффектора 104 на различных стадиях активации. В процессе использования хирургический сшивающий и рассекающий инструмент 102 может применяться для рассечения ткани и сшивания ее скобами. На фигурах 1-2 инструмент 102 представлен в исходном положении с неактивированной полностью загруженной кассетой со скобами 132, зафиксированной на дистальном конце удлиненного канала 110. Оба спусковых механизма 120, 122 поданы вперед, и концевой эффектор 104 открыт так, как он обычно выглядит после вставки концевого эффектора 104 через троакар или другое отверстие в полость тела. Затем врач может управлять инструментом 102 таким образом, чтобы ткань 340, которая должна сшиваться скобами и рассекаться, была расположена между кассетой со скобами 132 и упором 112. На фигуре 23 представлен концевой эффектор 104 в соответствии с одним вариантом осуществления, показанный с тканью 340, расположенной между кассетой со скобами 132 и упором 112.
Затем врач проксимально перемещает закрывающий спусковой механизм 120 до тех пор, пока он не окажется непосредственно смежным с пистолетной рукояткой 118, блокируя рукоятку 106 в закрытом и фиксированном положении. Втянутый пусковой стержень 108, показанный на фигуре 24 в концевом эффекторе 104, не может препятствовать избирательному открытию и закрытию концевого эффектора 104, но может оставаться в углублении упора 136. При закрытом и фиксированном упоре 112 пусковой стержень 108 может быть совмещен в положение срабатывания через концевой эффектор 104. В частности, верхний штифт 134 может быть совмещен с пазом упора 138, а удлиненный канал 110 может быть надежно зацеплен в пазе канала 142 за счет среднего штифта 144 и колпачка пускового стержня 140.
После фиксации ткани врач может перемещать пусковой крючок 122 проксимально, обеспечивая дистальное перемещение пускового стержня 108 в концевом эффекторе 104, как показано на фигуре 25. В частности, средний штифт 144 входит в кассету со скобами 132 через паз пускового привода 146, обеспечивая выталкивание скоб 310 по направляющей клина 306 в направлении упора 112. Самый нижний штифт или колпачок пускового стержня 140 взаимодействует со средним штифтом 144 для скользящей установки режущей кромки 152 пускового стержня 108 для рассечения ткани. Два штифта 140, 144 также определяют установку верхнего штифта 134 пускового стержня 108 в продольном пазе упора 138 упора 112, прочно фиксируя расстояние между упором 112 и удлиненным каналом 110 в процессе его дистального перемещения при срабатывании.
Врач может продолжать перемещение пускового крючка 122 до тех пор, пока он не окажется проксимальным относительно закрывающего спускового механизма 120 и пистолетной рукоятки 118. Посредством этого в результате зацепления с упором 112, как показано на фигуре 26, может осуществляться загиб всех концов скоб 310. Колпачок пускового стержня 140 может фиксироваться относительно упора пускового стержня 342, выступающего в направлении дистального конца паза канала 142. Режущая кромка 152 может полностью проходить через ткань. Процесс завершается после высвобождения пускового крючка 122. Как описано ниже в настоящем документе, высвобождение пускового крючка 122 может привести к изменению направления поворота привода 222 на обратное, вызывая втягивание пускового стержня 108. После втягивания пускового стержня 108 врач может нажать на фиксирующий переключатель 124 (например, при одновременном нажатии закрывающего спускового механизма 120). При этом может открываться концевой эффектор 104.
На фигуре 1 показано, что в рукоятке 106 инструмента 102 может быть размещен по меньшей мере один аккумуляторный блок 506. Аккумуляторный блок 506 может содержать один аккумулятор или множество аккумуляторов, расположенных в ряд и/или имеющих параллельную конфигурацию. Рукоятка 502 может содержать док-станцию аккумуляторов 508, к которой может присоединяться аккумуляторный блок 506. Док-станция аккумуляторов 508 может иметь любую подходящую структуру для соединения аккумуляторного блока 506 с инструментом 102. Например, док-станция аккумуляторов 508 может представлять собой или содержать полость в рукоятке 106, выполненную с возможностью принимать по меньшей мере часть аккумуляторного блока 506, как показано на фигуре. В других вариантах осуществления док-станция аккумуляторов 508 может быть реализована при помощи множества других структур. В одном варианте осуществления док-станция аккумуляторов 508 может содержать опору, которая вставлена в аккумуляторный блок 506. В одном варианте осуществления пистолетная рукоятка 120 может содержать док-станцию аккумуляторов 508. В любом случае, как более подробно описано ниже, док-станция аккумуляторов 508 может содержать выступающую часть для взаимодействия с аккумуляторным блоком 506 при присоединении аккумуляторного блока 506 к рукоятке 502. После присоединения аккумуляторный блок 506 может быть электрически соединен с рукояткой и может обеспечивать питание привода 222 инструмента 102.
На фигурах 27-29 схематически представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока 506 и части инструмента 102, показывающий присоединение аккумуляторного блока 506 к инструменту 102 и отсоединение от него. Аккумуляторный блок 506 может содержать ключ 512, который автоматически замыкает схему в аккумуляторном блоке 506 при присоединении к инструменту 102. Ключ можно использовать для медленного уменьшения заряда аккумуляторного блока 506 с течением времени. Например, как только аккумуляторный блок 506 будет достаточно разряжен, его можно утилизировать как неопасные отходы. Аккумуляторный блок 506 может содержать источник напряжения 510. В одном варианте осуществления источник напряжения 510 представляет собой литиевый аккумулятор и содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент, выбранный из группы, состоящей из аккумуляторного элемента CR123 и аккумуляторного элемента CR2. Предполагается, что можно использовать любой подходящий источник напряжения. Аккумуляторный блок 506 также может содержать ключ 512, который может быть электрически соединен с источником напряжения 510, когда переключатель 516 закрыт. Каждый из аккумуляторного блока 506 и инструмента 102 содержит электропроводные контакты 518, 520 соответственно, которые находятся в месте контакта при присоединении аккумуляторного блока 506 к инструменту 102. На фигуре 27 представлен аккумулятор в неприсоединенном положении. Переключатель 516 находится в открытом положении, и источник напряжения 510 может находиться в полностью заряженном состоянии. На фигуре 28 представлен аккумуляторный блок 506 в присоединенном положении. Проводящие контакты 518 аккумуляторного блока 506 находятся в электрическом соединении с контактами 520 инструмента, посредством этого позволяя аккумуляторному блоку 506 снабжать энергией схему 514 (фигура 46). В присоединенном положении переключатель 516 может переходить в закрытое положение для электрического соединения источника напряжения 510 с ключом 512. Во время работы инструмента энергия будет поступать из источника напряжения 510 через ключ 512. Иными словами, ключ 512 будет отводить заряд от источника напряжения 510 одновременно с подачей рабочей мощности на инструмент 102 аккумуляторным блоком 506. Как более подробно описано ниже, часть инструмента 102 может физически взаимодействовать с ключом 512 в процессе присоединения аккумуляторного блока 506 к инструменту 102 для перевода переключателя 516 из открытого в закрытое положение. На фигуре 29 представлен аккумуляторный блок 506 в неприсоединенном положении. В одном варианте осуществления переключатель 516 остается в закрытом положении, чтобы разрядка источника напряжения 510 могла продолжаться даже после того, как аккумуляторный блок 506 будет отсоединен от инструмента 102.
На фигуре 30 представлен график 600 уровня напряжения в аккумуляторном блоке 506 одного варианта осуществления в течение времени, измеренного с момента присоединения к инструменту 102. График 600 включает три примера разрядных кривых 602, 604, 606. Как показано при помощи первой разрядной кривой 602, напряжение в источнике питания 510 может падать ниже 2,0 вольт через приблизительно 28 часов. Как показано при помощи второй разрядной кривой 604, напряжение в источнике питания 510 может падать ниже 2,0 вольт через приблизительно 30 часов. Как показано при помощи третьей разрядной кривой 606, напряжение в источнике питания 510 может падать ниже 2,0 вольт через приблизительно 33 часа. Общая форма разрядной кривой может зависеть, например, от уровня активности инструмента 102 во время хирургической процедуры. Например, инструмент, связанный с первой разрядной кривой 602, более активно использовался во время хирургической процедуры, чем инструмент, связанный со второй разрядной кривой 606. В любом случае ключ 512 может поддерживать напряжение в аккумуляторном блоке 506 на удовлетворительном уровне в течение определенного периода времени, чтобы убедиться в том, что инструмент можно использовать по назначению в ходе хирургической процедуры. Например, в одном варианте осуществления напряжение в аккумуляторном блоке 506 может поддерживаться на уровне приблизительно 6 вольт в течение приблизительно 12 часов. Через 12 часов уровень напряжения постепенно снижается до неопасного уровня. Подразумевается, что ключ 512 может калиброваться для более быстрой или более медленной разрядки источника напряжения.
В одном варианте осуществления для снижения уровня энергии в источнике напряжения можно использовать резистивный элемент. На фигуре 31 представлена упрощенная коммутационная схема аккумуляторного блока 616 одного варианта осуществления, содержащего ключ 612. Аккумуляторный блок 616 может быть присоединен к инструменту 102, например, при помощи контактов 618. В этом варианте осуществления аккумуляторный блок 616 может содержать первое соединение аккумуляторных элементов 610 и второе соединение аккумуляторных элементов 611. В одном варианте осуществления первое и второе соединения аккумуляторных элементов 610, 611 могут представлять собой литиевые аккумуляторы. Каждое из первого и второго соединений аккумуляторных элементов 610, 611 может иметь множество отдельных аккумуляторных элементов 610a, 610b, 611a, 611b, расположенных параллельно. Например, каждое из первого и второго соединений аккумуляторных элементов 610, 611 может представлять собой источник постоянного тока 6 В, соединенный последовательно для создания постоянного тока 12 В на контактах 618 аккумуляторного блока 616, когда он полностью заряжен. Однако аккумуляторные элементы 610a, 610b, 611a, 611b могут быть электрически соединены друг с другом последовательно, параллельно или в любой их комбинации. Количество аккумуляторных элементов 610a, 610b, 611a, 611b может быть выбрано таким образом, чтобы снизить опасность срабатывания, обусловленную аккумуляторным блоком 616. Например, количество соединенных аккумуляторных элементов может быть выбрано таким образом, чтобы общая энергия, доступная для образования электрической дуги или короткого замыкания, была меньше энергии, необходимой для воспламенения распространенных транспортных и/или упаковочных материалов. В соответствии с различными вариантами осуществления данное значение может определяться соответствующими правительственными требованиями.
В одном варианте осуществления ключ 612 может содержать первый резистивный элемент 622 и второй резистивный элемент 624. Подразумевается, что в некоторых вариантах осуществления аккумуляторный блок 616 может содержать, например, множество ключей 612, каждый из которых имеет более или менее двух резистивных элементов или других элементов схемы. В представленном варианте осуществления первый резистивный элемент 622 соединен через первый анод 626 и первый катод 628 с первым соединением аккумуляторных элементов 610 через первый переключатель 630. Первый резистивный элемент 624 может быть соединен через второй анод 632 и второй катод 634 со вторым соединением аккумуляторных элементов 611 через второй переключатель 636. Первый и второй переключатели 630, 636 могут быть закрыты при присоединении аккумуляторного блока 616 к хирургическому инструменту 102 для инициирования разрядки первого и второго соединений аккумуляторных элементов 610, 611.
Характеристики резистивных элементов, используемых с ключом 612, могут сильно варьироваться в зависимости от реализации. В одном варианте осуществления первый резистивный элемент 622 имеет сопротивление в диапазоне от приблизительно 90 Ом до приблизительно 110 Ом. В одном варианте осуществления первый резистивный элемент 622 имеет сопротивление в диапазоне от приблизительно 97 Ом до приблизительно 104 Ом. В одном варианте осуществления резистивный элемент 622 имеет сопротивление 102,9 Ом и номинальную мощность 1 ватт. Определение необходимого сопротивления по меньшей мере частично основано на емкости источника напряжения, уровне напряжения источника напряжения и необходимой продолжительности во времени разрядной кривой. Например, в одном варианте осуществления емкость аккумулятора первого соединения аккумуляторных элементов 610 составляет 1400 мА/ч, уровень напряжения составляет 6 В постоянного тока, и целевое время разрядки составляет 24 часа. Деление 1400 мА/ч на 24 часа дает ток 0,0582 A. По закону Ома деление 6 В на 0,582 A дает сопротивление 102,9 Ом. С током 0,583 А и сопротивлением 102,9 Ом мощность, рассеиваемая резистором, составляет 350 Вт. Предполагается, что различные уровни напряжения, емкости аккумулятора и необходимое время разрядки приводят к различным значениям сопротивления.
Фигура 32 представляет собой упрощенную коммутационную схему аккумуляторного блока 716 одного варианта осуществления, содержащего первый ключ 712 и второй ключ 713. Аккумуляторный блок 716 может быть соединен с инструментом 102, например, при помощи контактов 718. В этом варианте осуществления аккумуляторный блок 716 содержит первое соединение аккумуляторных элементов 710, второе соединение аккумуляторных элементов 711 и третий аккумуляторный элемент 714. Первый ключ 712 содержит первый резистивный элемент 722 и второй резистивный элемент 724. Второй ключ 713 содержит третий резистивный элемент 726. Резистивные элементы 722, 724, 726 соединены с соответствующими аккумуляторными элементами с помощью переключателей 730, 736 и 738. Переключатели 730, 736 и 738 могут быть закрыты после присоединения аккумуляторного блока 716 к хирургическому инструменту 102 для инициирования разрядки первого и второго соединения аккумуляторных элементов 610, 611 и третьего аккумуляторного элемента 716. Сопротивление третьего резистивного элемента 726 может быть аналогично или может отличаться от сопротивления первого и второго резистивных элементов 722, 724. Как описано выше, сопротивление третьего резистивного элемента 726 может по меньшей мере частично зависеть от напряжения третьего аккумуляторного элемента 714 и необходимых характеристик разрядной кривой.
На фигурах 33-36 представлены виды в перспективе одного варианта осуществления аккумуляторного блока 506, реализующего схему аккумуляторного блока 616, изображенного на фигуре 31. Аккумуляторный блок 506 может содержать корпус 802, образующий внутреннюю полость 810. Поскольку внутренняя полость 810 показана в центральной части корпуса 802, предполагается, что внутренняя полость 810 может быть расположена в любом подходящем месте. Корпус 802 может быть закрыт колпачком 804, который может быть закреплен на корпусе 802 при помощи одной или более механических защелок 806, 808. На фигуре 34 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока 506 с колпачком 804, удаленным для отображения множества аккумуляторных элементов 812 внутри блока. Можно использовать любое подходящее количество и/или тип аккумуляторных элементов 812. Например, можно использовать аккумуляторные элементы CR123 и/или CR2. На фигуре 35 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока 506 с частью корпуса 802, удаленной для отображения аккумуляторных элементов 812. На фигуре 36 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока с частью корпуса 802, удаленной с той же целью, что и на фигуре 35. На фигуре 36 представлена батарея 506 со стороны 890, расположенная внешней поверхностью дистально, когда батарея 506 установлена на хирургическом устройстве 102. Можно увидеть внутреннюю полость 810, а также пару контактов 886, 888 в электрическом соединении с различными аккумуляторными элементами 812.
На фигурах 37 и 38 представлены виды в сечении одного варианта осуществления аккумуляторного блока 506, включая ключ 812, выполненный с возможностью поступательного перемещения. Ключ 812 может быть расположен внутри внутренней полости 810 и может быть выполнен с возможностью поступательного перемещения во внутренней полости 810 в направлениях, указанных стрелкой 815. На фигуре 37 представлен ключ 812 в открытом положении, на фигуре 38 представлен ключ 812 в закрытом положении. Ключ 812 может содержать по меньшей мере два контакта 816, 818. Когда ключ 812 находится в открытом положении, часть контактов 816, 818 может соприкасаться с непроводящей частью корпуса 802, такой как контактные пальцы 820, 822. В соответствии с различными вариантами осуществления контакты 816, 818 могут быть смещены для приложения усилия к контактным пальцам 820, 822 для сопротивления перемещению ключа 812 в направлении стрелок 815. В некоторых вариантах осуществления контактные пальцы 820, 822 также могут образовывать один или более выступов или понижающихся частей, как показано на фигурах 37 и 38. Аккумуляторный блок 506 также может содержать один или более электродов, таких как первый электрод 824 и второй электрод 826. Каждый из первого и второго электродов 824 и 826 может электрически соединяться с катодом или анодом аккумуляторных элементов, которые содержатся в аккумуляторном блоке 506. В закрытом положении (фигура 38) контакты 816, 818 находятся в электрическом соединении с электродами 824, 826, посредством этого позволяя источнику напряжения разряжаться через ключ 812. Как более подробно описано ниже, ключ 812 может поступательно перемещаться из открытого положения в закрытое положение после присоединения аккумуляторного блока 506 к хирургическому инструменту.
На фигуре 43 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления ключа 812 в соответствии с одним неограничивающим вариантом осуществления. Контакты 816, 818 ключа 812 могут быть соединены с основной частью 830 ключа 812. Аналогичным образом контакты 836, 838 ключа 812 могут быть соединены с основной частью 830 ключа 812. В соответствии с различными вариантами осуществления контакты 816, 818 могут быть электрически соединены друг с другом при помощи резистивного элемента (не показан), прикрепленного к печатной плате 832. Аналогичным образом контакты 836, 838 могут быть электрически соединены друг с другом при помощи резистивного элемента (не показан), прикрепленного к печатной плате 832. Как представлено на фигуре, контакты 816, 818, 836, 838 могут иметь изгиб или кривизну для смещения контактов наружу, когда они сжаты внутри. Кроме того, в одном варианте осуществления дистальный конец каждого из контактов 816, 818, 836, 838 может иметь секцию, направленную внутрь. Основная часть 830 может содержать контактирующую поверхность 840, которая входит в зацепление с инструментом, когда аккумуляторный блок 506 присоединен к инструменту. С помощью такого сцепления ключ 812 может поступательно перемещаться относительно корпуса 802.
На фигурах 39-42 представлено множество видов одного варианта осуществления док-станции аккумуляторов 850. Док-станция аккумуляторов 850 может быть расположена в рукоятке 106 инструмента 102 и может принимать аккумуляторный блок 506. Например, док-станция аккумуляторов 850 может содержать выступающий элемент или надставку 858. Док-станция аккумуляторов 850 может быть расположена в основных секциях 156, 158 и в некоторых вариантах осуществления может быть связана с секциями рамы 160, 162 таким образом, чтобы выступающий элемент 858 проходил в проксимальном направлении. Аккумуляторный блок 506 может устанавливаться в устройстве 102 путем ее дистального перемещения к док-станции аккумуляторов 850. Выступающий элемент 858 док-станции аккумуляторов 850 может проходить во внешнюю полость 810 аккумуляторного блока 506. Контакты 882, 884 док-станции аккумуляторов 850 также могут проходить во внутреннюю полость 810 аккумуляторного блока 506. В полости контакты 882, 884 док-станции аккумуляторов 850 могут находиться в электрическом соединении с контактами 886, 888 аккумуляторного блока 506 (фигура 36). Когда контакты 886, 888 аккумуляторного блока 506 соединяются с контактами 882, 884 док-станции аккумуляторов 850, аккумуляторный блок 506 может находиться в электрическом соединении с инструментом 102.
На фигуре 44 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока 506, присоединенного к док-станции аккумуляторов 850. Различные компоненты были удалены для большей наглядности. На фигурах 37, 38, 43 и 44 и фигурах 39-42 представлена док-станция аккумуляторов 850 с выступающим элементом 858, имеющим такой размер, чтобы он мог помещаться в полости 810 (фигура 33) аккумуляторного блока 506. Перед соединением ключ 812 может находиться в открытом положении (фигура 37). Во время присоединения аккумуляторного блока 506 к док-станции аккумуляторов 850 выступающий элемент 858 вставлен в полость 810, и аккумуляторный блок 506 перемещается относительно док-станции аккумуляторов 850 в направлении, указанном стрелкой 862. В конечном счете дистальный конец 860 выступающего элемента 858 контактирует с контактирующей поверхностью 840 ключа 812. Если пользователь продолжает присоединение аккумуляторного блока 506, ключ 812 поступательно перемещается относительно корпуса 802 в направлении, указанном стрелкой 864, и переходит в закрытое положение (фигура 38). В этом положении аккумуляторный блок 506 начинает медленно разряжаться. Когда аккумуляторный блок 506 удаляют из док-станции аккумуляторов 850, ключ 812 может оставаться в положении, показанном на фигуре 38. Таким образом, аккумуляторные элементы (не показаны) аккумуляторного блока 506 могут терять любой оставшийся заряд через резистивный элемент перед или во время утилизации.
Предполагается, что ключ для разрядки аккумуляторного блока, выполненный с возможностью поступательного перемещения, не ограничен вариантом осуществления, показанным на фигуре 44. Например, на фигурах 45 и 46 представлен один вариант осуществления аккумуляторного блока 900 и ключа 912 с различными компонентами, удаленными для наглядности. Ключ 912 выполнен с возможностью поступательного перемещения между открытым положением (фигура 45) и закрытым положением (фигура 46). В открытом положении контакты 916, 918 входят в зацепление с непроводящими частями корпуса 920, 922 соответственно. Ключ 912 может двигаться по траектории 914 при поступательном перемещении между открытым положением и закрытым положением. На фигуре 46 представлен аккумуляторный блок 900 в закрытом положении после того, как толкатель 958 поступательно переместил ключ 912 в направлении, указанном стрелкой 964. Толкатель 958 может представлять собой, например, компонент док-станции аккумуляторов хирургического инструмента. В одном варианте осуществления док-станция аккумуляторов содержит полость, размеры которой позволяют принимать аккумуляторный блок 900, и толкатель 958 расположен в полости. В закрытом положении контакты 916, 918 находятся в электрическом соединении с электродами 924, 926. Ключ 912 может содержать печатную монтажную плату 932, на которой установлен по меньшей мере один резистивный элемент при помощи, например, поверхностной установки или соединения через сквозные отверстия.
На фигурах 47 и 48 представлен аккумуляторный блок 1000 в соответствии с другим неограничивающим вариантом осуществления. Различные компоненты были опущены для большей наглядности. Аккумуляторный блок 1000 может содержать ключ 1012, который может быть выполнен с возможностью поступательного перемещения между открытым положением (фигура 47) и закрытым положением (фигура 48). Аккумуляторный блок 1000 также может содержать первый электрод 1024 с контактом 1025 и второй электрод 1026 с контактом 1027. Электроды 1024, 1026 могут контактировать с аккумуляторными элементами (не показаны) аккумуляторного блока 1000. В открытом положении контакты 1016, 1018 ключа 1012 не входят в зацепление с контактами 1025, 1027 электродов 1024, 1026. Ключ 1012 может двигаться по траектории 1014 при поступательном перемещении между открытым положением и закрытым положением. На фигуре 48 представлен аккумуляторный блок 1000 в закрытом положении после того, как толкатель 1058 поступательно переместил ключ 1012 в направлении, указанном стрелкой 1064. Толкатель 1058 может представлять собой, например, компонент док-станции аккумуляторов хирургического инструмента. В закрытом положении контакты 1016, 1018 ключа 1012 электрически соединены с контактами 1025, 1027 электродов 1024, 1026. Ключ 1012 может содержать печатную монтажную плату 1032, которая включает по меньшей мере один резистивный элемент. В некоторых вариантах осуществления сами контакты 1016, 1018 могут содержать резистивные элементы. По сути резистивные элементы могут представлять собой элементы с любым подходящим значением сопротивления и любой подходящей механической конфигурацией.
На фигуре 49 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления аккумуляторного блока 1100. На фигурах 50 и 51 представлены виды изнутри аккумуляторного блока 1100 на различных стадиях работы с удалением различных компонентов для наглядности. Аккумуляторный блок 1100 имеет один аккумуляторный элемент 1102 и внешний корпус 1104, который образовывает полость 1110. Внешний корпус 1104 может быть непроводящим и может иметь проводящие контакты для подачи питания на схему хирургического инструмента, когда аккумуляторный блок 1100 присоединен к хирургическому инструменту. В одном варианте осуществления аккумуляторный блок 1100 вставлен в полость в пистолетной рукоятке хирургического инструмента. Аккумуляторный блок 1100 содержит ключ 1112, который выполнен с возможностью поступательного перемещения между открытым положением (фигура 50) и закрытым положением (фигура 51). В одном варианте осуществления ключ 1112 имеет первый и второй контакты 1116, 1118, которые соединены с печатной платой 1132. Печатная плата 1132 может включать, например, по меньшей мере один резистивный элемент. В некоторых вариантах осуществления печатная плата 1132 включает дополнительную схему. Аккумуляторный блок 1100 содержит первый электрод 1124, соединенный с анодом аккумуляторного элемента 1102, и второй электрод, соединенный с катодом аккумуляторного элемента 1102. Перед присоединением аккумуляторного блока 1100 к инструменту ключ 1112 находится в открытом положении (фигура 50). В представленном варианте осуществления первый контакт 1116 электрически соединен с первым электродом 1124, а второй контакт 1118 находится в состоянии покоя или, наоборот, соединен с непроводящим контактным пальцем 1120. При присоединении аккумуляторного блока 1100 к инструменту выступающая часть 1158 инструмента может помещаться в полость 1110 и контактировать с ключом 1112 для выталкивания ключа 1112 в направлении, указанном стрелкой 1164. В закрытом положении (фигура 51) первый контакт 1116 электрически соединен с первым электродом 1124, а второй контакт 1118 электрически соединен со вторым электродом 1126. В этом положении образуется замкнутая схема, которая позволяет аккумуляторному элементу 1102 разряжать энергию через ключ 1112. Дополнительные варианты осуществления аккумуляторных блоков описаны в совместной заявке на патент США №12/884995 под названием «СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАНИЕМ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ И АККУМУЛЯТОРОВ», поданной 17 сентября 2010 г., полное содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки. Другие варианты осуществления аккумуляторных блоков описаны в совместной заявке на патент США №12/884838 под названием «ХИРУРГИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ И АККУМУЛЯТОРЫ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ», поданной 17 сентября 2010 г., полное содержание которой также включено в настоящий документ путем ссылки.
В соответствии с различными вариантами осуществления электрическое соединение аккумуляторного блока 506 или другого источника питания с приводом 222 может инициировать активацию инструмента 102. На фигуре 52 представлен один вариант осуществления схемы управления 1200, которая может управлять присоединением аккумуляторного блока 506 или другого источника питания, к приводу 222 или другому приводному устройству для активации инструмента 102. В соответствии с различными вариантами осуществления схема управления 1200 может быть реализована с использованием компонентов на печатной плате ПК 1202, представленной на фигуре 7. Схема управления 1200 может содержать различные переключатели и другие компоненты для управления присоединением аккумуляторного блока 506 к приводу 222. Аккумуляторный блок 506 представлен с положительным электродом 1212 и отрицательным электродом 1210. Аналогичным образом привод 222 представлен с положительным выводом 1216 и отрицательным выводом 1214. Предполагается, что полярность схемы 1200 можно изменить, например, исходя из других соображений конфигурации.
Схема управления 1200 может содержать пусковой переключатель 220 (также представлен на фигуре 9), который может находиться в механическом соединении с пусковым крючком 120 (например, через привод 221). Схема управления 1200 также может содержать переключатель ограничения хода/реверсивный переключатель привода 1204 и фиксирующий переключатель 1206. Переключатель ограничения хода/реверсивный переключатель привода 1204 может быть активирован, когда пусковой стержень 108 достигает конечной точки хода (например, в наиболее дистальном положении или рядом с ним). В соответствии с различными вариантами осуществления переключатель ограничения хода/реверсивный переключатель привода 1204 врач также может активировать вручную до конечной точки хода пускового стержня 108, чтобы остановить и/или изменить направление активации инструмента 102 на обратное. Фиксирующий переключатель 1206 может быть активирован при закрытии концевого эффектора 104 (например, упор 112 и удлиненный канал 110 контактируют друг с другом), а также при открытии концевого эффектора 104. Фиксирующее реле 1208 также может входить в число компонентов схемы 1200. В соответствии с различными вариантами осуществления реле 1208 может представлять собой нетвердотельное реле (например, механическое реле, электромагнитное реле и т.п.). Благодаря этому инструмент 102 может подвергаться гамма-стерилизации, а также другим методикам стерилизации, которые могут повреждать твердотельные компоненты. Предполагается, что в различных вариантах осуществления фиксирующее реле 1208 может быть заменено любого рода переключающим устройством, включая, например, полевой транзистор (ПТ), биполярный плоскостной транзистор (БПТ) и т.п. В некоторых вариантах осуществления реле 1208 также можно заменить на микропроцессор.
В момент готовности инструмента к работе (например, кассета со скобами 132 загружена в удлиненный канал 110) схема управления 1200 может быть выполнена таким образом, как показано на фигуре 52. Переключатель ограничения хода/реверсивный переключатель привода 1204 может быть присоединен между 1 и 3, обеспечивая электрическое соединение между положительным электродом 1212 аккумулятора и положительным выводом 1216 привода 222. Реле 1208 может находиться в закрытом состоянии. Например, электрическое соединение может быть образовано между штифтами 4 и 5 реле 1208. Пусковой переключатель 220 может быть присоединен между точками 1 и 3, обеспечивая электрическое соединение между положительным электродом 1212 аккумулятора 506 и отрицательным выводом 1214 привода 222. Поскольку оба вывода 1214, 1216 привода 222 соединены с одним электродом 1212 аккумулятора 506, привод 222 может не работать.
Врач может привести в действие инструмент, активировав пусковой крючок 122, который через привод 221 может вызывать перемещение пускового переключателя 220 во второе состояние, в котором точки 1 и 3 соединены. При этом обеспечивается электрическое соединение между отрицательным выводом 1214 привода 222 и отрицательным электродом 1210 аккумулятора 506 (например, через точки 1 и 2 пускового переключателя 220 и штифты 4 и 5 реле 1208). При этом может начаться вращение привода 222 в прямом направлении. Например, привод может поворачивать редуктор 224, промежуточный передаточный механизм 230, приводной механизм 232 и рейку 238, что в конечном счете толкает пусковой стержень 108 дистально.
Когда пусковой стержень 108 достигает конечной точки хода, переключатель ограничения хода 1204 может переключаться из положения, показанного на фигуре 52, в положение, в котором точки 1 и 2 переключателя 1204 будут соединены. При этом штифт 3 реле 1208 может быть соединен с отрицательным электродом 1210 аккумулятора 506 (например, через соединение со штифтами 4-5 реле 1208). Это в свою очередь может обеспечивать питание реле 1208, приводя к размыканию электрического соединения между штифтами 4 и 5 с замыканием электрического соединения между штифтами 5 и 6. Когда врач высвобождает пусковой крючок 122, пусковой переключатель может вернуться в положение, показанное на фигуре 52. При этом привод 222 может быть соединен с аккумулятором 506 с обратной полярностью. Например, положительный вывод 1216 привода 222 может быть соединен с отрицательным электродом 1210 аккумулятора 506 через переключатель 1204 и реле 1208 (например, через штифты 5 и 6). Отрицательный вывод 1214 привода 222 может быть соединен с положительным электродом 1212 аккумулятора 506 через пусковой переключатель 220. Таким образом, привод 222 может вращаться в обратном направлении, подавая пусковой стержень 108 проксимально через редуктор 224, промежуточный передаточный механизм 230, приводной механизм 232 и рейку 238.
После завершения операции активации реле 1208 может находиться в состоянии, в котором электрическое соединение между штифтами 4 и 5 отсутствует. В этом состоянии повторное срабатывание инструмента 102 невозможно (например, привод 222 не может быть соединен с аккумулятором 506 в нужной полярности для обеспечения вращения в прямом направлении). В соответствии с различными вариантами осуществления фиксирующий переключатель 1206 может быть расположен таким образом, чтобы обеспечивать питание реле 1208 (например, с переводом штифта 1 вниз), чтобы перевести реле 1208 в исходное состояние с электрическим соединением между штифтами 4 и 5. После этого инструмент 102 готов к повторной активации. Фиксирующий переключатель 1206 может находиться в механическом соединении с частью приводного механизма, активированного закрывающим спусковым механизмом 120 для смыкания упора 114 с удлиненным каналом 110. Например, фиксирующий переключатель 1206 может находиться в механическом соединении с зажимом 244, описанным выше в настоящем документе. При смыкании упора 114 с удлиненным каналом 110 (например, при зацеплении с зажимом 244) переключатель 1206 может находиться в положении, показанном на фигуре 52, обеспечивая электрическое соединение между точками 1 и 3 переключателя 1206. После расцепления зажима 244 фиксирующий переключатель 1206 может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечивать электрическое соединение между точками 1 и 2 с подачей питания на реле 1208, как описано выше. Соответственно, после активации инструмента 102 схема 1200 может быть выполнена таким образом, чтобы препятствовать работе привода 222 в прямом направлении до тех пор, пока концевой эффектор 104 не будет снова открыт. Это может не позволять врачу случайно активировать инструмент 102 до тех пор, пока концевой эффектор 104 не открыт, чтобы установить новую кассету со скобами 132. В соответствии с различными вариантами осуществления инструмент 102 может содержать устройство механической блокировки в дополнение к релейной блокировке, реализованной в схеме 1200. При этом, как описано в настоящем документе, схема 1200 может не позволять врачу переводить инструмент 102 в состояние механической блокировки. За счет этого можно уменьшить износ при эксплуатации инструмента 102, а также снижается возможность дезориентировать врача в ситуации, когда устройство находится в состоянии механической блокировки.
На фигуре 53 представлен один вариант осуществления схемы управления 1200 с дополнительными переключателями и элементами. Например, как показано на фигуре 53, схема управления 1200 также может содержать переключатель окна аварийного или экстренного доступа 1218. Переключатель окна аварийного доступа 1218 может находиться в механическом соединении с окном аварийного доступа 248. Например, при закрытом окне аварийного доступа 248 переключатель 1204 может быть замкнут, как показано на фигуре 53. При удалении окна аварийного доступа 248 переключатель 1204 может размыкаться, создавая открытую схему, связанную с отрицательным выводом аккумулятора 506. Переключатель ограничения хода 1220 может быть присоединен таким образом, чтобы включать резистивный элемент 1222 в схему 1200 или исключать его из схемы в зависимости от положения пускового стержня 108. Резистивный элемент может представлять собой один резистор и/или набор резисторов, соединенных последовательно, параллельно (показано на фигуре) или в любой другой подходящей конфигурации. При включении резистивного элемента 1222 в схему 1200 может происходить снижение тока, подаваемого на привод 222. За счет этого могут снижаться скорость и крутящий момент, обеспечиваемые приводом 222. Кроме того, как показано на фигуре 53, схема управления 1200 может содержать терморезистор PTC или другой термический элемент предохранителя 1224 для размыкания соединения между приводом 222 и аккумулятором 506 при выделении слишком большого количества тепла (например, резистивным элементом 1222).
На фигуре 54 представлена блок-схема одного варианта осуществления последовательности работы 1301, показывающая активацию инструмента 102 с использованием схемы управления 1200, как показано на фигуре 53. На стадии 1300 инструмент 102 может быть готов к активации. Например, переключатели 1218, 1206, 1220, 220, 1204 и реле 1208 могут быть выполнены, как показано ниже в таблице 1.
На стадии 1302 врач может активировать пусковой крючок 122. При этом пусковой переключатель 220 может замыкаться, обеспечивая соединение между точками 1 и 2 переключателя 220. Соответственно, положительный вывод привода 222 может быть соединен с положительным электродом 1212 аккумулятора 506 через переключатель ограничения хода/направления привода 1204. Отрицательный вывод 1214 привода 222 может быть соединен с отрицательным электродом 1210 аккумулятора 506 через термический элемент предохранителя 1224, резистивный элемент 1222 и соединение между штифтами 4 и 5 реле. При этом начинается вращение привода 222, приводящее к дистальному перемещению пускового стержня 108 (например, через редуктор 224, промежуточный передаточный механизм 230, приводной механизм 232 и рейку 238). Поскольку резистивный элемент 1222 электрически связан между приводом 222 и аккумулятором 506, ток, подаваемый на привод 222, может уменьшаться. В свою очередь при этом может снижаться скорость и/или крутящий момент, которые обеспечиваются приводом 222 при активном резистивном элементе 1222.
На стадии 1304 пусковой стержень 108 может проходить через заданное положение своего хода активации. При этом может происходить размыкание переключателя ограничения хода 1220, обеспечивая соединение точек 1 и 2 переключателя 1220. В свою очередь при этом может происходить выключение из схемы резистивного элемента 1222, термического предохранителя 1224 и реле 1208 с подачей полного тока на привод 222. В различных вариантах осуществления заданное положение хода срабатывания может представлять собой точку, после которой механическая блокировка больше не возможна и/или маловероятна. Например, резистивный элемент 1222 можно использовать для ограничения тока, подаваемого на привод 222, в течение части хода активации, в котором пусковой стержень 108 или другой элемент приводного механизма может подвергаться механической блокировке. При этом может снижаться уровень повреждений приводного механизма или другого компонента устройства 102 при включении механической блокировки. После прохождения положения, при котором возможна механическая блокировка, может активироваться переключатель ограничения хода 1220 с отключением резистивного элемента 1222, обеспечивая полную подачу питания на привод 222 (например, для рассечения ткани).
Пусковой стержень 108 может достигать конца хода (например, в своем наиболее дистальном положении или рядом с ним) на стадии 1306. В этой точке может происходить активация переключателя ограничения хода/направления привода 1204, вызывая соединение точек 1 и 2. При этом положительный вывод 1216 привода 222 может быть электрически соединен с отрицательным электродом 1210 аккумулятора 506. Штифт 3 реле 1208 также может быть электрически соединен с отрицательным электродом 1210 аккумулятора 506, обеспечивая питание реле 1208 и размыкание соединения между штифтами реле 4 и 5.
Когда врач высвобождает спусковой механизм 122 на стадии 1308, также может быть активирован пусковой переключатель 220, обеспечивая замыкание между контактами 1 и 2. При этом отрицательный вывод 1214 привода может быть электрически соединен с положительным электродом 1212 аккумулятора 506. При этом может происходить изменение направления вращения привода 222 на обратное, вынуждая привод 222 возвращать пусковой стержень в его исходное проксимальное положение (например, через редуктор 224, приводной механизм 232 и рейку 238).
Аналогично описанному выше варианту осуществления, при разомкнутом реле 1208 (например, при отсутствии соединения между 4 и 5) становится невозможным вращение привода 222 в прямом направлении для активации пускового стержня 108 до тех пор, пока активирован фиксирующий переключатель 1206 (например, при открытии концевого эффектора 104). При этом у врача не будет возможности повторно активировать инструмент 102 до тех пор, пока не будет открыт концевой эффектор 104, например, для загрузки новой кассеты со скобами 132. Также, аналогично описанному выше варианту осуществления, врач может остановить активацию, вручную переводя переключатель ограничения хода/направления привода 1204 в положение, в котором точки 1 и 2 будут замкнуты, вынуждая схему 1200 и инструмент 102 вести себя так же, как это происходило на стадиях 1306 и 1308.
На фигурах 55-59 представлена ориентация и работа различных вариантов осуществления переключателей 1218, 1206, 1220, 220 и 1204, описанных выше. На фигуре 55 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления печатной платы 1202, соединенной с док-станцией аккумулятора 850. Как показано на фигурах, печатная плата 1202 и док-станция аккумулятора 850 могут быть расположены в рукоятке 106 инструмента 102 таким образом, как, например, показано на фигуре 7. На фигуре 55 представлена печатная плата 1202 с переключателем окна аварийного доступа 1218, фиксирующий переключатель 1206, переключатель ограничения хода 1220, переключатель спускового механизма 220 и переключатель ограничения хода/направления привода 1204. На фигуре 56 представлен вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента 102, показывающий переключатель окна аварийного доступа 1218. Переключатель 1218 может содержать привод 1304, который может быть нагружен пружиной. Как показано на фигуре, окно аварийного доступа 248 может содержать рычаг 1302. Рычаг 1302 может быть расположен под приводом 1304 переключателя 1218. После снятия окна аварийного доступа 248 из-под привода 1304 можно извлечь рычаг 1302, изменяя состояние переключателя 1218.
На фигуре 57 представлен другой вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента 102, показывающий фиксирующий переключатель 1206. Фиксирующий переключатель 1206 может содержать привод 1306. Привод 1306 может быть расположен таким образом, чтобы состояние переключателя 1206 менялось при активации кнопки высвобождения 124 для высвобождения концевого эффектора 104.
На фигуре 58 представлен другой вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента 102, показывающий переключатель ограничения хода 1220. Переключатель ограничения хода 1220 может содержать привод 1308 и рычаг привода 1310. Рычаг привода 1310 может перемещаться вдоль верхней поверхности рейки 238. В соответствии с различными вариантами осуществления рейка 238 может содержать зубцы 1312 вдоль верхней поверхности. Зубцы 1312 могут быть продольно расположены на рейке таким образом, чтобы рычаг привода 1310 переключателя 1220 попадал в зубцы 1312 при заданном положении хода активации, показанном на фигуре 54. В альтернативном варианте осуществления предполагается, что рейка 238 может содержать выступ, расположенный таким образом, чтобы контактировать с приводом в заданном положении хода активации.
На фигуре 59 представлен другой вид в разрезе одного варианта осуществления инструмента 102, показывающий переключатель ограничения хода/реверсивный переключатель привода 1204. Переключатель 1204 может содержать привод 1322. Привод 1322 может срабатывать от внешней кнопки реверсирования привода 1320 или рейки 238, когда она достигает дистального конца перемещения (например, указывая конец хода пускового стержня 108). Например, рейка 238 может содержать выступ 1324, который контактирует с приводом 1322 переключателя 1204. Кроме того, рейка 238 может содержать, например, зубцы или полость (не показаны), расположенные таким образом, чтобы контактировать с приводом 1322 на дистальном конце траектории перемещения рейки 238.
Хотя устройство, описанное в настоящем документе, демонстрирует вращательное перемещение привода 222, переходящее в продольное поступательное перемещение рукоятки 106 (например, посредством рейки 238 и пускового стержня 108), предполагается, что инструменты в соответствии с различными вариантами осуществления смогут обеспечивать такое поступательное перемещение вне рукоятки, например, в стволе или в самом концевом эффекторе. Например, в некоторых вариантах осуществления вращение приводного стержня (не показан) может распространяться на некоторую часть или на весь ствол 114 от рукоятки 106 до концевого эффектора 104. В таком варианте осуществления можно использовать различные переключатели, описанные в настоящем документе. Например, различные переключатели, описанные в настоящем документе, могут быть расположены таким образом, чтобы их активация происходила в том же положении относительно пускового стержня 108, как описано в настоящем документе.
Хотя настоящее изобретение было проиллюстрировано с помощью нескольких вариантов осуществления и указанные варианты осуществления были описаны достаточно подробно, заявитель не имеет намерения сократить или иным образом ограничить объем прилагаемой формулы изобретения до данных вариантов осуществления. Дополнительные преимущества и модификации сразу станут очевидны для специалистов в данной области. В другом примере, несмотря на то что трехрогий пусковой элемент 108 имеет преимущества для работы эндоскопического хирургического рассекающего и сшивающего инструмента 102, аналогичный трехрогий элемент можно применять и для других клинических процедур. По существу считается, что эндоскопические процедуры распространены в большей степени, чем лапароскопические процедуры. Соответственно, настоящее изобретение описано в контексте эндоскопических процедур и эндоскопического устройства. Однако в настоящем документе термин «эндоскопический» не должен считаться ограничивающим настоящее изобретение рамками хирургического сшивающего и рассекающего инструмента, использующегося только в сочетании с эндоскопической трубкой (то есть троакаром). Наоборот, предполагается, что настоящее изобретение может найти применение в любых процедурах с ограниченным доступом в виде небольшого разреза, включая, без ограничений, лапароскопические процедуры, а также операции открытого доступа. В еще одном примере, несмотря на то, что представленную рукоятку 106, описанную в настоящем документе, врач использует вручную, ее конфигурация находится в соответствии с аспектами настоящего изобретения для части или всех функций рукоятки с электропитанием (например, пневматической, гидравлической, электромеханической, ультразвуковой и т.п.). Более того, средства управления каждой из этих функций могут быть ручными и могут располагаться на рукоятке или обеспечивать дистанционное управление (например, беспроводное дистанционное управление, автоматизированный удаленный пульт управления и т.п.).
Следует понимать, что по меньшей мере некоторые чертежи и описания в настоящем документе упрощены для иллюстрации элементов, необходимых для четкого понимания сущности изобретения, при этом другие элементы удалены для большей наглядности. Однако специалистам в данной области будет понятно, что данные и другие элементы могут быть необходимы. Однако поскольку такие элементы хорошо известны в данной области и они не обеспечивают лучшее понимание сущности изобретения, описание таких элементов не приведено в настоящем документе.
Хотя были описаны некоторые варианты осуществления, подразумевается, что различные модификации, изменения и адаптации данных вариантов осуществления могут проводиться специалистами в данной области с достижением некоторых или всех преимуществ описания. Например, в соответствии с различными вариантами осуществления для выполнения указанной функции или функций один компонент может быть заменен множеством компонентов, и множество компонентов может быть заменено одним компонентом. Следовательно, настоящая заявка распространяется на все такие модификации, изменения и адаптации без отклонения от объема и сущности описания, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
Любой патент, публикация или другой материал описания, которые, как предполагается, полностью или частично включены в настоящий документ путем ссылки, являются составной частью настоящего документа в той степени, в которой они не противоречат существующим определениям, положениям и другому материалу описания, представленным в настоящем документе. В связи с этим в той мере, в какой это необходимо, описание, как наглядно представлено в настоящем документе, превалирует над любым материалом, противоречащим положениям данного документа, включенным в настоящий документ путем ссылки. Любой материал или его часть, которая, как предполагается, включена в настоящий документ путем ссылки, но противоречит существующим определениям, положениям или другой информации, раскрытой в настоящем документе, будет включена в настоящий документ в той мере, в которой между включенным материалом и настоящим материалом описания не будут возникать противоречия.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ СО СТУПЕНЧАТЫМ СТЕРЖНЕМ | 2014 |
|
RU2661729C2 |
| СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНЦЕВОГО ЭФФЕКТОРА ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ | 2014 |
|
RU2685463C2 |
| ХИРУРГИЧЕСКАЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА | 2014 |
|
RU2693674C2 |
| ХИРУРГИЧЕСКИЙ СШИВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С УПРАВЛЕНИЕМ ДВИГАТЕЛЕМ НА ОСНОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА, СВЯЗАННОГО С ТОКОМ ДВИГАТЕЛЯ | 2016 |
|
RU2731410C2 |
| ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА | 2016 |
|
RU2714684C1 |
| МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛИРОВКИ МОЩНОСТИ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ И АККУМУЛЯТОРОВ | 2011 |
|
RU2573584C2 |
| МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ХИРУРГИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ С МЕХАНИЗМАМИ БЛОКИРОВКИ СИСТЕМЫ ЗАПУСКА | 2014 |
|
RU2675082C2 |
| ДЖОЙСТИКОВЫЕ УЗЛЫ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ | 2014 |
|
RU2661144C2 |
| ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ | 2014 |
|
RU2653808C2 |
| ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ С МЯГКИМ УПОРОМ | 2014 |
|
RU2669463C2 |
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для рассечения и сшивания ткани. Хирургический инструмент содержит концевой эффектор с первым элементом бранши и со вторым элементом бранши. Второй элемент бранши имеет возможность перемещения из открытого положения в закрытое положение. Концевой эффектор содержит пусковой стержень, который расположен так, чтобы обеспечивать активацию путем поступательного перемещения в концевом эффекторе, когда первый и второй элементы бранши находятся в закрытом положении. Хирургический инструмент содержит приводное устройство, запирающий спусковой механизм и схему управления. Приводное устройство механически связано с пусковым стержнем. Запирающий спусковой механизм механически связан с концевым эффектором так, чтобы активация запирающего спускового механизма вызывала поворот на шарнире второго элемента бранши в направлении первого элемента бранши. Схема управления содержит пусковой переключатель, фиксирующий переключатель, запирающее устройство и датчик ограничения хода. Хирургический инструмент имеет обратную связь с хирургом. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 59 ил., 1 табл.
1. Хирургический инструмент с электропитанием для рассечения и сшивания ткани, содержащий:
концевой эффектор, содержащий:
первый элемент бранши;
второй элемент бранши, соединенный таким образом, чтобы перемещаться относительно первого элемента бранши из открытого положения, в котором элементы бранши разведены относительно друг друга, в закрытое положение; и
пусковой стержень, расположенный таким образом, чтобы обеспечивать активацию путем поступательного перемещения в концевом эффекторе, когда первый и второй элементы бранши находятся в закрытом положении; и
приводное устройство, механически соединенное с пусковым стержнем; и
запирающий спусковой механизм, механически соединенный с концевым эффектором таким образом, чтобы активация запирающего спускового механизма вызывала поворот второго элемента бранши в направлении первого элемента бранши;
схему управления, содержащую:
пусковой переключатель, выполненный с возможностью электрического соединения с источником питания для подачи тока на приводное устройство и электрического соединения с приводным устройством;
фиксирующий переключатель, находящийся в механическом соединении с запирающим спусковым механизмом;
запирающее устройство, находящееся в электрическом соединении с фиксирующим переключателем, источником питания и приводным устройством; и
переключатель ограничения хода, находящийся в электрическом соединении с запирающим устройством; и
причем пусковой переключатель электрически связан таким образом, чтобы при активации соединять источник питания с приводным устройством через первое соединение, содержащее запирающее устройство и пусковой переключатель;
причем переключатель ограничения хода электрически связан таким образом, чтобы при регистрации конца хода пускового стержня вызывать изменение состояния запирающего устройства для размыкания первого соединения между источником питания и приводным устройством, при этом фиксирующий переключатель электрически и механически соединен таким образом, чтобы после высвобождения запирающего спускового механизма вызывать изменение состояния запирающего устройства для обеспечения восстановления посредством пускового переключателя первого соединения между источником питания и приводным устройством.
2. Хирургический инструмент по п. 1, в котором первый элемент бранши имеет такую форму, чтобы принимать кассету со скобами, и второй элемент бранши образует по меньшей мере одно углубление для скоб, чтобы принимать и формировать скобу.
3. Хирургический инструмент по п. 2, в котором пусковой стержень находится в механическом соединении с выталкивателем скоб для дистального перемещения выталкивателя скоб при активации.
4. Хирургический инструмент по п. 1, в котором пусковой стержень содержит режущую кромку.
5. Хирургический инструмент по п. 1, дополнительно содержащий рейку, выполненную с возможностью поступательного перемещения дистально и проксимально в рукоятке, причем рейка находится в механическом соединении с пусковым стержнем, причем рейка образует по меньшей мере одну зубчатую поверхность.
6. Хирургический инструмент по п. 5, в котором приводное устройство расположено таким образом, чтобы вращать передаточный механизм, находящийся в механическом соединении с рейкой.
7. Хирургический инструмент по п. 6, в котором вращательное перемещение приводного устройства и передаточного механизма в первом направлении обеспечивает дистальное поступательное перемещение рейки и пускового стержня и в котором вращательное перемещение приводного устройства и передаточного механизма во втором направлении обеспечивает проксимальное поступательное перемещение рейки и пускового стержня.
8. Хирургический инструмент по п. 5, в котором рейка образует выступ и в котором переключатель ограничения конца хода содержит привод, расположенный таким образом, чтобы контактировать с выступом для активации переключателя ограничения хода, когда рейка достигает положения, соответствующего концу хода пускового стержня.
9. Хирургический инструмент по п. 5, в котором схема управления дополнительно содержит переключатель ограничения хода, расположенный таким образом, чтобы обеспечивать активацию, когда пусковой стержень достигает заданного положения; и резистивный элемент, находящийся в электрическом соединении с переключателем ограничения хода, причем переключатель ограничения хода электрически соединен таким образом, чтобы электрически переключать резистивный элемент между источником питания и приводным устройством до того момента, пока переключатель не будет активирован под воздействием пускового стержня, достигшего заданного положения.
10. Хирургический инструмент по п. 9, в котором переключатель ограничения хода содержит привод и в котором рейка образует полость, расположенную таким образом, чтобы принимать привод переключателя ограничения хода для обеспечения активации переключателя ограничения хода, когда пусковой стержень достигает заданного положения.
11. Хирургический инструмент по п. 1, в котором рукоятка дополнительно содержит зажим, расположенный механически таким образом, чтобы фиксировать второй элемент бранши относительно первого элемента бранши.
12. Хирургический инструмент по п. 11, в котором фиксирующий переключатель содержит привод, расположенный таким образом, чтобы обеспечивать активацию при высвобождении зажима.
13. Хирургический инструмент по п. 1, в котором схема управления дополнительно содержит переключатель окна аварийного доступа, соединенный с окном аварийного доступа рукоятки таким образом, чтобы при открытии окна аварийного доступа активировался переключатель окна аварийного доступа для размыкания электрического соединения с источником питания.
14. Хирургический инструмент по п. 1, в котором запирающее устройство представляет собой реле.
15. Хирургический инструмент по п. 14, в котором реле представляет собой запирающее реле.
16. Хирургический инструмент по п. 1, в котором реле представляет собой по меньшей мере одно из механического реле или электромагнитного реле.
17. Хирургический инструмент с электропитанием для рассечения и сшивания ткани, содержащий:
концевой эффектор, содержащий:
первый элемент бранши;
второй элемент бранши, соединенный таким образом, чтобы обеспечивать поворот на шарнире относительно первого элемента бранши; и
пусковой стержень, расположенный таким образом, чтобы обеспечивать активацию путем дистального поступательного перемещения в концевом эффекторе, когда первый и второй элементы бранши поворачиваются на шарнире в закрытое положение; и
рукоятку, содержащую:
запирающий спусковой механизм, механически соединенный с концевым эффектором таким образом, чтобы активация запирающего спускового механизма вызывала поворот на шарнире второго элемента бранши в направлении первого элемента бранши;
пусковой крючок;
приводное устройство, механически соединенное с пусковым стержнем, по меньшей мере дистально; и
схему управления, содержащую:
пусковой переключатель, находящийся в электрическом соединении с источником питания для подачи тока на приводное устройство и в электрическом соединении с приводным устройством, а также в механическом соединении с пусковым крючком;
фиксирующий переключатель, находящийся в механическом соединении с запирающим спусковым механизмом;
переключатель ограничения хода, расположенный таким образом, чтобы обеспечивать активацию, когда пусковой стержень достигает заданного положения;
резистивный элемент, находящийся в электрическом соединении с переключателем ограничения хода;
реле, находящееся в электрическом соединении с фиксирующим переключателем, источником питания и приводным устройством; и
переключатель ограничения хода, находящийся в электрическом соединении с реле; и
причем пусковой переключатель электрически связан таким образом, чтобы активация пускового крючка соединяла источник питания с приводным устройством через первое соединение, содержащее реле и пусковой переключатель;
причем переключатель ограничения хода электрически связан таким образом, чтобы при регистрации конца хода пускового стержня происходила подача энергии на реле и размыкание первого соединения между источником питания и приводным устройством; и
причем активация переключателя ограничения хода вызывает электрическое отключение резистивного элемента по меньшей мере от одного из источника питания и приводного устройства.
18. Хирургический инструмент по п. 17, в котором схема управления дополнительно содержит переключатель окна аварийного доступа, соединенный с окном аварийного доступа рукоятки таким образом, чтобы при открытии окна аварийного доступа активировался переключатель окна аварийного доступа для размыкания электрического соединения с источником питания.
19. Хирургический инструмент по п. 17, дополнительно содержащий рейку, выполненную с возможностью поступательного перемещения дистально и проксимально в рукоятке, причем рейка находится в механическом соединении с пусковым стержнем, причем рейка образует по меньшей мере одну зубчатую поверхность.
20. Хирургический инструмент по п. 19, в котором приводное устройство расположено таким образом, чтобы вращать передаточный механизм, находящийся в механическом соединении с рейкой.
21. Хирургический инструмент по п. 19, в котором переключатель ограничения хода содержит привод и в котором рейка образует полость, расположенную таким образом, чтобы принимать привод переключателя ограничения хода, чтобы обеспечить активацию переключателя ограничения хода, когда пусковой стержень достигает заданного положения.
22. Хирургический инструмент по п. 17, в котором схема управления дополнительно содержит термический предохранитель, электрически соединенный между источником питания и приводным устройством, когда резистивный элемент электрически соединен между источником питания и приводным устройством.
23. Хирургический инструмент по п. 17, в котором реле представляет собой запирающее реле.
24. Хирургический инструмент по п. 17, в котором реле представляет собой по меньшей мере одно из механического реле или электромагнитного реле.
