CN101331795B - 用于加热或冷却形状记忆手术装置的系统和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用来加热受热可形变的形状记忆手术装置的系统(20)。该系统包括：密封的杀菌外壳(22)；温度探头(28)，用来加热该形状记忆手术装置，所述的温度探头(28)与所述外壳(22)连接；及印刷电路板(24)，置于所述外壳(22)之内。所述印刷电路板(24)包括系统控制器(26)，该系统控制器具有电源电路、反馈电路和控制电路，该电源电路用来控制加热能量到所述温度探头(28)的接收和分配，所述反馈电路用来经所述温度探头(28)测量该形状记忆手术装置的状况，所述控制电路用来从所述反馈电路接收数据并可调地控制所述电源电路分配到所述温度探头(28)的加热能量的数量。该控制电路包括自动切断电路，用来在特定的时间之后或者在发生预定情况时终止加热能量到所述温度探头(28)的分配。

Description

用于加热或冷却形状记忆手术装置的系统和装置
技术领域
本发明总的涉及一种用来加热或冷却形状记忆可形变的手术钳的系统和装置，该手术钳用于植入的手术应用中。更具体地，本发明涉及用来加热或冷却镍/钛合金植入钳的系统和装置。
背景技术
加热或冷却形状记忆可形变的钳子最初用在室温下的开放结构中。在手术处置之后，提供一定量的热量来闭合该钳子，以便提供组织的支撑。在其它结构中，该钳子可以通过冷却被变回到其原始形状。因此，手术植入物可以被从其所固定的组织脱离下来。可以应用各种结构的植入物。实践中，手术的限制要求这些手术装置(或植入物)制造成满足极为严格的指标。
在手术环境中，期望加热或冷却装置能够使许多不同类型的钳子变形，不论是单皮层的还是双皮层的，是双脚(bipode)的还是四脚(quadripode)的钳子，也不论它们的剖面形状或尺寸，或者设计中使用的形状记忆金属的数量。许多已有技术的设计在它们所能变形的钳子的类型上是有限的。还期望加热或冷却装置包括一个可靠且有效的安全系统来防止由于该装置施加的过度加热或冷却而意外发生的骨坏死。许多已有技术没有包括可靠的安全系统。用来使形状记忆合金植入物变形的加热装置的一个常见的问题是不能看见该植入物的形变。这些植入物的各条腿嵌入到骨头或组织中，在某些情况下当变形时不发生移动，而是开始对组织施加作用力。许多已有技术的装置不能确定何时足够的能量已经被传送到了该植入物、使得它完全变形但是不变得过热而损害周围组织。还期望该装置可以在高压灭菌锅中杀菌或冲洗盆中消毒。许多已有技术的装置必须人工地清洗和杀菌。
发明内容
本发明的一个方面是用于加热可受热形变的形状记忆手术装置的系统。该系统包括密封的杀菌外壳、用来加热该形状记忆手术装置的温度探头和置于该外壳内部的印刷电路板，该温度探头与该外壳连接。该印刷电路板包括系统控制器，后者具有电源电路、反馈电路和控制电路，该电源电路控制加热能量到温度探头的接收和分配，该反馈电路用来经该温度探头测量该形状记忆手术装置的状况，该控制电路用来从反馈电路接收数据并且可调地控制电源电路分配到该温度探头的加热能量的数量。
本发明的另一方面是一种用来加热或冷却随温度可形变的形状记忆手术装置的系统。该系统包括密封的杀菌外壳、用来加热或冷却该形状记忆手术装置的温度探头和置于该外壳内部的印刷电路板，该温度探头与该外壳连接。该印刷电路板包括系统控制器，后者具有电源电路、反馈电路和控制电路，该电源电路用来控制加热能量或冷却剂到该温度探头的接收和分配，该反馈电路用来经该温度探头测量该形状记忆手术装置的状况，该控制电路用来从该反馈电路接收数据并可调地控制电源电路分配到该温度探头的加热能量或冷却剂的数量。
本发明的又一方面是一种用来加热可受热形变的形状记忆手术装置的装置。该装置包括一个密封的杀菌外壳、用来加热该形状记忆手术装置的温度探头、用来控制加热能量到该温度探头的接收和分配的机制、用来经该温度探头测量该形状记忆手术装置的状况的机制和用来从反馈电路接收数据并可调地控制该电源电路分配到温度探头的加热能量的数量的机制，该温度探头与该外壳连接。
附图说明
为了说明本发明，附图显示了目前优选的本发明的一种形式。但是应当理解本发明不限于图中所示的精确配置和手段，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的手持式电池供电的装置的侧面剖视图；
图2是根据本发明的一个实施例的电极端的放大的局部视图；
图3是根据本发明的一个实施例的电极端的放大的局部视图；
图4是根据本发明的一个实施例的AC供电装置的等距视图；
图5是图2中的手持件装置的放大的侧面剖视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中相似的标记表示相似的部件，特别地参考图1，本发明的一个方面是系统20，它用来加热受热可形变的形状记忆手术装置(未示出)。如图1所示，在一个实施例中，系统20被包含在密封的、杀菌的手持外壳22中。系统20包括印刷电路板24，该印刷电路板24包括系统控制器26，印刷电路板24和系统控制器26二者均包括在外壳22中。系统控制器26与一个温度探头28连接，温度探头28从外壳22伸出，用来加热形状记忆手术装置。
外壳22总体是密封的，以便它为可杀菌的并且可承受高压灭菌锅的状况而不损坏其内部的任何部件，比如系统控制器26。系统20的各部件总地形成外壳22形式的一个手持装置。
温度探头28用来加热形状记忆手术装置，它经印刷电路板24与外壳22连接并从外壳的一端30伸出来。现在参考图2，在一个实施例中，温度探头28由一对电极32形成，这对电极用来施加电流到形状记忆手术装置。电极32使得形状记忆手术装置通过其对电流的电阻而被加热，而不是通过热传导或热辐射。如下面将更详细说明的，温度探头28也可以由温度触点而不是传统的例如电极32的电极来定义。
电流感应线34可以与电极32中的每个电极接合来测量每个电极的端36和形状记忆手术装置之间的电流。电极32可以由导电性材料诸如金、铝、银或它们的组合来形成。或者，电极32可以由电阻性材料诸如碳、石墨或它们的组合来形成。
在一个实施例中，如图2所示，电极32由两个石墨棒38形成，两个石墨棒都由绝缘材料40包覆，这样的电极32可以互相紧密接触地放置。电流感应线34连接到棒38中的每一个。电流感应线34互相绝缘，与石墨棒38也绝缘，只是邻近每个端42处与棒的接触点除外。电流感应线34用来测量端42附近的电流。电极32可以利用绝缘体44形成为圆柱形状，以方便放置到手术位置。
现在参考图3，在一个实施例中，一个电阻性导线或带子45可以与电极32接合并在电极32间延伸。电流流经导线或带子45。导线或带子45而不是电极32与形状记忆手术装置接触来加热该装置。
再次参考图1，印刷电路板24通常置于外壳22中来确保在杀菌期间得到保护。印刷电路板24包括系统控制器26，后者通常由电源电路(未示出)、反馈电路(未示出)和控制电路(未示出)定义，该电源电路用来控制加热能量到每个温度探头28的接收和分配，反馈电路用来经该温度探头测量该形状记忆手术装置的状况，该控制电路用来从该反馈电路接收数据并可调地控制电源电路分配到该温度探头的加热能量的数量。如果该温度探头28包括电极32，系统控制器26将控制流到电极的电流流量。
该控制电路典型地包括一个自动切断电路(未示出)，用来在特定时间之后或发生了预定情况之后终止加热能量到温度探头28的分配。系统20还可以包括一个或多个数字式微处理器(未示出)，用来确定一个恰当的温度和时间来加热该形状记忆手术装置，以便在该形状记忆手术装置中产生的温度不超过预定的最大值。该一个或多个数字式微处理器与该控制电路共同工作。该形状记忆手术装置典型地设计成在特定温度下发生形变，通常在摄氏45度和50度之间。该控制电路确保系统20将该形状记忆手术装置加热到略高于发生形变所需的温度但不能更高。温度限制使得植入物发生形变，但不引起组织由于过度加热而发生坏死。
系统20典型地包括一个源46，用来总地提供加热能量到该电源电路和系统。在一个实施例中，系统20构造成包括传感器(未示出)或另一机制，用来当温度探头28与形状记忆手术装置接触时自动地提供加热能量。当温度探头28由电极32定义时，源46可以包括可重复充电或可更换的电池47(置于外壳22中)或者与外壳22的一端48接合的电源线(未示出)，用来提供线电流形式的加热能量。当温度探头28是由非传统的电极或其它温度触点定义时，源46可以包括化学源、射频电外科发电器、超声发生器或交变磁场。
系统20可以包括手动开关，诸如瞬间开关50和多位置开关52，这些开关置于外壳22中。瞬间开关50允许用户手动地激活该系统。多位置开关52允许用户手动地设置时间量或要传递到该形状记忆手术装置的电流量。当发生了特定的情况时，例如达到了形状记忆手术装置的期望温度时，或者当经过了预定量的操作时间之后，或者该装置移动到了期望的形状，或者预定量的电流流经了该装置，可视和可听的信号特征，比如LED54、蜂鸣器56和数字的或模拟的读数器58向用户报警。
使用中，系统20通过首先选择适合要变形的形状记忆手术装置的尺寸的多位置开关52的位置来操作。移动多位置开关52到几个形状记忆手术装置尺寸位置之一会点亮LED54。LED54表明该单元可获得能量。
接下来，温度探头28的端36被置于与形状记忆手术装置的一侧接触。当电极32被置于与形状记忆手术装置接触时，电流感应线34感应电路的完整性。一旦传导电路是完整的，用户按下瞬时开关50，于是电流被提供到电极32若干秒直到听到来自蜂鸣器56的声音信号。此时，LED54改变颜色，表明与形状记忆手术装置发生了接触并且电源电路正在传递特定电流到端36。LED54在加热过程结束时变回其原来颜色。提供电流感应线34来更精确地测量每个端36的电流。在经过了特定量的时间之后，电源电路停止传递电流。
现在参考图4、5，本发明的另一方面是系统120，用来加热受热可形变的形状记忆手术装置(未示出)。系统120基本上类似于系统20，不同之处在于系统120包括密封的杀菌外壳122，后者与单独密封的杀菌手持单元124经由电缆(cord)126和插头128接合。
外壳122通常包括一个系统控制器，后者基本上类似于系统控制器26。在一个实施例中，系统120是AC供电装置，包括与外壳122接合的AC电源线130。但是，系统120也可以由能够为系统20供电的任何电源来供电。外壳122通常包括ON/OFF开关132、能量/时间选择器134、LED136和压电蜂鸣器138。
现在参考图5，手持单元124的第一末端140经由电缆126和插头128连接到外壳122。温度探头142(例如电极144)从手持单元124的与第一末端相对的末端146伸出。导线148典型地与电极144中的每一个接合并将电极经由电缆126和插头128连接到外壳122。电流经由电缆126中的导线148提供到电极144。电流感应线150在每个电极的端152处或附近与每个电极接合。电流感应线150还经电缆126和插头128延伸回到外壳122。电流感应线150提供关于电极144的状况的反馈到外壳122中的系统控制器(未示出)。手持单元124还包括一个激活开关154，后者经一个或多个导线156(延伸通过电缆126)电气地与外壳122中的系统控制器连接。
本发明的另一实施例是一种系统，用来加热或冷却可随温度形变的形状记忆手术装置。再次参考图1和2，这样的系统可以基本上类似于系统20和120。这样的系统与系统20和120的不同之处在于它包括一个温度探头，用来加热和冷却该形状记忆手术装置。再有，这样的系统将控制加热能量或冷却剂(未示出)到温度探头的接收和分配。加热能量源可以与系统20和120中提供的相同。冷却能量源160以冷却剂形式出现，可以与电池47相邻地包括在外壳22中。冷却剂的例子包括压缩气体或热电冷却器。
虽然已经相对于本发明的实施例说明了本发明，本领域的技术人员应当理解在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以做出前述的和各种其它的改变、省略和附加。因此其它的实施例均包括在后面的权利要求范围之内。

Claims (26)

1.一种用来加热受热可形变的形状记忆手术装置的系统，所述系统包括：
密封的杀菌外壳；
温度探头，用来加热该形状记忆手术装置，所述的温度探头与所述外壳连接；以及
印刷电路板，置于所述外壳之内，所述印刷电路板包括系统控制器，该系统控制器具有电源电路、反馈电路和控制电路，该电源电路用来控制加热能量到所述温度探头的接收和分配，所述反馈电路用来经所述温度探头测量该形状记忆手术装置的状况，所述控制电路用来从所述反馈电路接收数据并可调地控制所述电源电路分配到所述温度探头的加热能量的数量。
2.根据权利要求1的系统，其中所述的控制电路还包括自动切断电路，用来在特定量的时间之后或者在发生预定情况时终止加热能量到所述温度探头的分配。
3.根据权利要求1的系统，还包括一个或多个数字微处理器，用来确定加热该形状记忆手术装置的恰当的温度和时间，使得该形状记忆手术装置中产生的温度不超过预定的最大值，其中所述的一个或多个数字微处理器与所述控制电路共同工作。
4.根据权利要求1的系统，其中所述的温度探头是一个电极，用来将电流施加到该形状记忆手术装置。
5.根据权利要求1的系统，还包括与所述温度探头接合的电流感应线，其中所述电流感应线被配置用来测量所述温度探头的一端与该形状记忆手术装置之间的导电性。
6.根据权利要求1的系统，还包括数字或模拟读数器，用来指示该形状记忆手术装置的状况。
7.根据权利要求4的系统，其中所述电极由金、铝、银或它们的组合之一来形成。
8.根据权利要求4的系统，其中所述电极由石墨形成。
9.根据权利要求1的系统，还包括第二温度探头和电阻线或带子，该电阻线或带子与所述温度探头和所述第二温度探头接合并在其间延伸。
10.根据权利要求1的系统，还包括用来当所述温度探头被使得与该形状记忆手术装置接触时自动提供加热能量的装置。
11.根据权利要求1的系统，还包括一个密封的、杀菌的手持单元，所述的温度探头从该单元伸出。
12.根据权利要求11的系统，其中所述的手持单元和所述温度探头经电缆与所述外壳连接。
13.根据权利要求1的系统，其中所述外壳被构造成用来手持并且所述温度探头从所述外壳伸出。
14.根据权利要求1的系统，还包括用来提供加热能量的装置。
15.根据权利要求14的系统，其中所述用来提供加热能量的装置包括放置于所述外壳内并与所述电源电路相接合的电池。
16.根据权利要求15的系统，其中所述外壳构造成用来手持并且所述温度探头从所述外壳伸出。
17.根据权利要求14的系统，其中所述用来提供加热能量的装置包括一个电源电缆，用来提供线电流形式的加热能量到所述电源电路。
18.根据权利要求14的系统，其中所述用来提供加热能量的装置包括化学源，用来提供加热能量到所述电源电路。
19.根据权利要求14的系统，其中所述用来提供加热能量的装置包括射频电外科发生器，用来提供加热能量到所述电源电路。
20.根据权利要求14的系统，其中所述用来提供加热能量的装置包括超声发生器，用来提供加热能量到所述电源电路。
21.根据权利要求14的系统，其中所述用来提供加热能量的装置包括一个交变磁场，用来提供加热能量到所述电源电路。
22.一种用来加热或冷却可随温度形变的形状记忆手术装置的系统，所述系统包括：
密封的杀菌外壳；
温度探头，用来加热或冷却该形状记忆手术装置，所述温度探头与所述外壳连接；以及
置于所述外壳之内的印刷电路板，所述印刷电路板包括系统控制器，所述系统控制器具有电源电路、反馈电路和控制电路，所述电源电路用来控制加热能量或冷却剂到所述温度探头的接收和分配，所述反馈电路经所述温度探头测量该形状记忆手术装置的状况，所述控制电路用来从所述反馈电路接收数据并且可调地控制所述电源电路分配到所述温度探头的所述加热能量或者所述冷却剂的数量。
23.根据权利要求22的系统，其中所述冷却剂是压缩气体。
24.根据权利要求22的系统，其中所述冷却剂是从热电冷却器产生的。
25.根据权利要求22的系统，其中所述控制电路还包括自动切断电路，用来在一个特定量的时间之后或者在发生了预定的情况时终止加热能量到所述温度探头的分配。
26.一种用来加热受热可形变的形状记忆手术装置的装置，所述装置包括：
密封的杀菌外壳；
温度探头，用来加热该形状记忆手术装置，所述温度探头与所述外壳连接；
用来控制加热能量到所述温度探头的接收和分配的第一装置；
用来经所述温度探头测量该形状记忆手术装置的状况的第二装置；以及
用来从所述第二装置接收数据并可调地控制所述第一装置分配到所述温度探头的加热能量的数量的第三装置。
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