CN105025823A

CN105025823A - 振荡碎石机末梢

Info

Publication number: CN105025823A
Application number: CN201480003991.7A
Authority: CN
Inventors: L.J.圣乔治; K.G.谢尔顿
Original assignee: Gyrus ACMI Inc
Current assignee: Gyrus ACMI Inc
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: US20140336666A1; US20180110534A1; US9877738B2; US20140336665A1; JP6189457B2; EP3804639B1; CN105101894B; US20150351783A1; US20210322040A1; WO2014183051A1; US9974552B2; WO2014183048A1; JP2016504172A; US11911055B2; JP6100923B2; US9113935B2; EP2925238A1; EP2925238B1; US11109874B2; ES2855198T3

Abstract

提供一种用于碎石机的末梢元件。所述末梢元件包括：近端，其经配置以用于附接到碎石机的波导；以及远端，其经配置以用于放置成抵靠至少一个尿路结石。碎石机将能量从末梢元件传输到至少一个尿路结石以将至少一个尿路结石分裂成碎片。末梢元件可进一步包括在近端与远端之间延伸的末梢元件通路。末梢元件通路与波导的内腔连通以用于实现抽吸尿路和冲洗尿路中的至少一者。远端具有一个或更多个尖锐边缘以在抽吸期间保持至少一个尿路结石与远端之间的接触。远端可经配置以限制在抽吸期间被吸入至末梢元件通路中的来自至少一个尿路结石的碎片的尺寸。

Description

振荡碎石机末梢

相关申请案

本申请要求在2013年5月9日提交的美国临时专利申请号61/821 ,518的权益，其全部内容通过引用被并入此文中。

技术领域

本公开涉及医疗装置，并且更确切地涉及用于使患者体内的结石破碎的碎石机。

背景技术

此部分中的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息，并且可构成或可不构成现有技术。

碎石术是一种用于使尿路、肾脏和/或膀胱中的结石或积石破碎的常见方法。大多数碎石装置使用超声波、激光或气动能源来使这些结石破碎。通常，碎石机包括连接到电控驱动器或气动致动器的轴。轴插入到患者身体结构中至接近结石的位置，并且经由轴发送波形以使用所述轴来冲击结石，从而在结石上产生手提钻（jackhammer）或钻孔效应，因此使结石破碎成更易于移除的更小单元。然后通过冲洗和/或装篮（basket）来移除结石碎片。

在能够与这种技术有关的文献中，包括以下专利文件和公开的专利申请：US 2006/0036168；US 2008/0287793；US 2010/0286791；US 2011/0251623；US2008/0188864；US 7,229,455；US 6,575,956；US 4,721,107；US 5,628,743；以及US 8,226,629，所有这些出于所有目的通过引用被并入本文中。

当前碎石装置会是昂贵的、复杂的和/或使结石破碎的效率低于所期望的效率。例如，一些碎石方法可包括：使用第一驱动器以经由第一轴将第一波形提供到结石；以及使用第二驱动器以经由第二轴将另一波形提供到结石，所述第二轴以同心方式安装在所述第一轴周围。虽然可期望将碎石机插入穿过患者的尿道和尿管，但这种装置由于组合轴尺寸较大而需要经皮穿刺接近结石。在另一个示例中，使用单个驱动器来将波形提供至结石，但是，单个波形使结石破碎的效果并不尽如人意。

因此，需要存在一种更有效、更简单、更小型和/或较不昂贵的碎石机装置。

发明内容

本公开提供用于碎石机的经改进的末梢元件。

在一个方面中，末梢元件包括：近端，其经配置以用于附接至碎石机的轴或波导；以及远端，其经配置以用于放置成抵靠至少一个尿路结石。碎石机将能量从末梢元件传输到至少一个尿路结石以将至少一个尿路结石分裂成碎片。末梢元件可进一步包括在近端与远端之间延伸的末梢元件通路。末梢元件通路与波导的内腔连通以用于实现抽吸尿路和冲洗尿路中的至少一者。远端具有一个或更多个尖锐边缘以在抽吸期间保持至少一个尿路结石与远端之间的接触。远端经配置以限制在抽吸期间被吸入至末梢元件通路中的来自至少一个尿路结石的碎片的尺寸。

本发明的特征可进一步在于本文中所描述的特征中的一者或任何组合，例如以下特征：波导能够将具有声频的声波波形和具有超声波频率的超声波波形传输到末梢元件；末梢元件具有从远端延伸到近端的四个埋头孔部段；远端具有四个点并且末梢元件具有从远端朝向近端延伸的压接部分；末梢元件具有从远端朝向近端延伸的至少一个槽；至少一个槽是两个槽或四个槽；末梢元件具有从远端朝向近端延伸的两个成角度的槽；末梢元件包括两个倾斜的突出片端部；末梢元件进一步包括定位在末梢元件通路中的嵌件；嵌件包括尖锐的最远侧边缘；末梢元件具有从远端朝向近端延伸的四个成角度的槽；末梢元件包括四个倾斜的突出片端部；末梢元件进一步包括定位在末梢元件通路中的两个嵌件；一个或两个嵌件包括尖锐的最远侧边缘。

另外的方面、优点和适用性领域将从本文中所提供的描述变得显而易见。应理解的是，描述和特定示例仅旨在用于说明的目的且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文中所描述的附图是仅用于说明目的且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1A是根据本公开的原理的用于使结石破碎的碎石机的侧面截面图；

图1B是根据本公开的原理的图1A的碎石机的可替代实施例的侧面截面图；

图2是根据本公开的原理的用于与图1或图3的碎石机一起使用的闭环反馈回路的框图；

图3A是根据本公开的原理的用于使结石破碎的另一个碎石机的侧面截面图；

图3B是根据本公开的原理的图3A的碎石机的可替代实施例的侧面截面图；

图3C是根据本公开的原理的图3A的碎石机的另一个可替代实施例的侧面截面图；

图4是说明根据本公开的原理的用于使结石破碎的方法的框图；

图5是根据本公开的原理的用于使结石破碎的又另一个碎石机的侧面截面图；

图6A是根据本公开的原理的图5的碎石机的电机联接器的右侧视图；

图6B是根据本公开的原理的图6A的电机联接器的左侧视图；

图6C是根据本公开的原理的图6A-图6B的碎石机的电机联接器的端视图；

图6D是根据本公开的原理的图6A-图6C的碎石机的透视图；

图7A是根据本公开的原理的图5的碎石机的探针联接器的截面图；

图7B是根据本公开的原理的图7A的探针联接器的侧视图；

图7C是根据本公开的原理的图7A-图7B的探针联接器的端视图；

图7D是根据本公开的原理的图7A-图7C的探针联接器的透视图；

图8是图示根据本公开的原理的用于与图5的碎石机一起使用的碎石机组件的框图；

图9是图示根据本公开的原理的用于与图5的碎石机一起使用的碎石机组件的闭环步骤的图表，其显示是时间的函数的振荡振幅；

图10是根据本公开的原理的碎石机的无刷直流电机组件的一个实施例的透视图；

图11是根据本公开的原理的电机联接器和探针联接器的透视图；

图12是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的端视图；

图13是根据本公开的图12的远侧末梢部段的侧视图；

图14是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的端视图；

图15是根据本公开的图14的远侧末梢部段的侧视图；

图16是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的端视图；

图17是根据本公开的图16的远侧末梢部段的侧视图；

图18是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的端视图；

图19是根据本公开的原理的图18的远侧末梢部段的侧视图；

图20是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的端视图；

图21是根据本公开的图20的远侧末梢部段的侧视图；

图22是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的侧视图；

图23是根据本公开的原理的图22的远侧末梢部段的侧视图；

图24是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的一个实施例的端视图；

图25是根据本公开的图24的远侧末梢部段的侧视图；

图26是根据本公开的原理的待放置至碎石机的远侧末梢部段中的嵌件的一个实施例的侧视图；

图27是根据本公开的待放置至碎石机的远侧末梢部段中的嵌件的一个实施例的侧视图；

图28是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的透视图；

图29是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的端视图；

图30是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的侧视图；以及

图31是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的端视图；

图32是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的侧视图；

图33是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的透视图；

图34是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的透视图；

图35是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的透视图；以及

图36是根据本公开的原理的碎石机的远侧末梢部段的透视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或用途。本发明涉及一种用于使结石破碎的碎石机。

提供一种用于使患者体内的结石破碎的碎石机。所述碎石机可包括具有至少两种操作模式的电机（其可具有多个驱动器）。电机经配置以产生第一波形和第二波形。波导轴经配置以将第一波形和第二波形传输至结石。在一些形式中，以约等于结石的自然频率的频率将第一波形和第二波形中的至少一者提供至结石。

参照附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，且具体参照图1A，其图示根据本公开的原理的碎石机的示例，并且通常以10指定其。碎石机10可用于使患者身体结构中（例如，患者尿路、膀胱或肾脏等中）的结石破碎。

碎石机10包括包围超声波驱动器14和声波驱动器16的驱动器壳体12。因此，超声波驱动器14和声波驱动器16设置在驱动器壳体12的腔体13中。超声波驱动器14经配置以产生具有超声波频率的超声波波形，并且声波驱动器16经配置以产生具有声频的声波波形。引线15从超声波驱动器14延伸，并且引线17从声波驱动器16延伸，使得可以通过电源（未示出）来激励超声波驱动器14和/或声波驱动器16。声波驱动器16机械地联接至超声波驱动器14（例如，以连接器18的方式）。连接器18提供超声波驱动器14与声波驱动器16之间的刚性连接。本文中，声波驱动器16是由线圈153和磁体152构成。磁体152通过连接器18连接至超声波驱动器14。

波导轴20被提供用于将超声波波形和声波波形传输到例如尿路结石的至少一个结石。例如，波导轴20可部分插入到患者中通过患者尿道，或（举例说明）借助于穿过患者皮肤的切口经皮插入到患者中。可借助于波导轴20的端部22将一个或更多个波形传送到结石。在这个实施例中，波导轴20是由超声波驱动器14和声波驱动器16中的至少一者来驱动。

在本示例中，超声波驱动器14和声波驱动器16串联设置在驱动器壳体12内。更确切地，超声波驱动器14具有近端24和远端26，并且声波驱动器16具有近端28和远端30。超声波驱动器14的近端24设置成邻近声波驱动器16的远端30。连接器18接触并连接声波驱动器30的远端30和超声波驱动器14的近端24。因此，声波驱动器16设置成邻近驱动器壳体12的近端32，并且超声波驱动器14设置成邻近驱动器壳体12的远端34。

声波驱动器16经由线性轴承36联接到波导轴20，并且超声波驱动器14采用连接器38联接到波导轴20，且因此，波导轴20还将声波驱动器16和超声波驱动器14联接在一起。预期到的是，线性轴承36可由塑料或其它轻质材料制成。第一弹簧40连接到声波驱动器16的近端28和驱动器壳体12的近端32。第二弹簧42连接到超声波驱动器14的远端26和驱动器壳体12的远端34。

碎石机10具有多个部分，这些部分形成穿过其的内腔或通道以用于实现抽吸尿路和冲洗尿路中的至少一者。例如，波导轴20具有经形成穿过波导轴20的中心并沿波导轴20的长度延伸的内腔44。另外，壳体12具有形成穿过壳体12的近端32与远端34两者的开口46，声波驱动器16具有形成穿过声波驱动器16的中心的通道48，并且超声波驱动器14具有形成穿过超声波驱动器14的中心的通道50。因此，波导轴12延伸穿过壳体12和超声波驱动器14以及声波驱动器16。波导轴20可以是刚性的、半刚性的或柔性的。可替代地，波导轴可在近侧终止于超声波驱动器14的远端38处或终止于超声波驱动器14的远端38内，而不是无间断地持续穿过整个组件，并且作为超声波驱动器的整体式元件，中心内腔44可继续穿过其并且在离开超声波驱动器的近端24后立即终止，如图1B中所示。中心内腔44可继续穿过声波驱动器16的中心以作为在超声波驱动器的近端24处附接到中心内腔的管状附件，并在离开壳体32的近端之后终止，在此处，其可连接到抽吸管以实现移除过程废流体和结石碎片的目的。中心内腔51的管状附件51源自于波导轴20并继续穿过超声波驱动器14，所述管状附件51可由例如塑料的可替代材料构成。中心内腔的管状附件51与超声波驱动器14的近端24之间的连接可经配置以限制对超声波驱动器14的超声波振动的干扰。可利用中心内腔20的其它构型和中心内腔部件的各种连接方法，以将对超声波驱动器14的超声波振动造成的阻尼效应减到最小。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，超声波驱动器14和声波驱动器16可采用各种形式。例如，声波驱动器16可以是电磁线性驱动器。以另外示例的方式，声波驱动器16可以是音圈电机、可动线圈、可动磁体或双线圈。超声波驱动器14可具有压电叠堆。在图1中所呈现的示例性碎石机构型中，与大多数超声波驱动器一样，近侧弹簧和远侧弹簧是声波驱动器操作的基本参与元件，并且将直接影响其操作特征。低摩擦是实现声波驱动器的有效操作的基本要素，因为对抗声波驱动器的自由移动且经由超声波驱动器的连接的摩擦的量将确定以下各项：用来在操作期间恰当控制和恢复声波驱动器的位置的近侧弹簧和远侧弹簧中所需的弹簧力；有效驱动声波电机所需的电力；以及潜在地被传送到碎石机组件中以及可能被传送到使用者手中的废热能量。

在一些形式中，声波驱动器16被配置成以在目标结石的自然频率或谐振频率下振荡的频率来产生声波波形。例如，声波驱动器16可被配置成以约等于目标结石的自然频率或谐振频率的声频来产生声波波形。

声波驱动器16可进行调节从而以各种频率提供声波波形。例如，声波驱动器16可进行调节从而以第一频率、第二频率和第三频率提供声波波形。以示例的方式，第一频率可在约0.3-16 Hz的范围中、在约0.5-8 Hz的范围中或在约10-16 Hz的范围中。以示例的方式，第二频率可在约16-70 Hz的范围中或在约40-70 Hz的范围中。以示例的方式，第三频率可在约70-200 Hz的范围中或在约80-170 Hz的范围中。超声波驱动器14可被配置成以在约20-30 kHz的范围中的超声波频率来提供超声波波形。

关于波形的位移，超声波驱动器14可经配置以产生约20 μm或约10-50 μm的波形。声波驱动器可经配置以产生约0.5-2 mm的波形，所述波形可由使用者改变。例如，在第一频率中，声波驱动器16可经配置以产生约1-2 mm的第一波形幅值；在第二频率中，声波驱动器16可经配置以产生约0.5到1 mm的第二波形幅值；并且在第三频率中，声波驱动器16可经配置以产生约0.5 mm的第三波形幅值。

预期到的是，可基于目标结石的尺寸来选择声波波形的频率和/或幅值。例如，对于具有约10-15 mm尺寸的更大型结石可选择第一频率和波形幅值；对于具有约3-10 mm尺寸的中等尺寸的结石可选择第二频率和波形幅值；并且对于具有约1-3 mm尺寸的更小型结石可选择第三频率和波形幅值。虽然给出了三个示例，但声波驱动器16可经配置来提供任何数量的可选择的频率和幅值。

在一些变型中，碎石机10能够包括一个或更多个选择器以在声波驱动器16的各种模式之间进行选择。例如，选择器能够经配置以允许使用者选择第一频率、第二频率或第三频率和/或第一波形幅值、第二波形幅值或第三波形幅值。选择器能够包括一个或更多个按钮和/或滑动条，以用于微调选择项。例如，选择器能够包括第一按钮以用于选择第一频率范围和第一波形幅值范围，并且能够进一步通过使用滑动条来选择第一范围；同样，选择器能够包括第二按钮以用于选择第二频率范围和第二波形幅值范围，并且能够进一步通过使用与用于第一范围的滑动条相同的滑动条或不同的滑动条来选择第二范围；同样，选择器能够包括第三按钮以用于选择第三频率范围和第三波形幅值范围，并且能够进一步通过使用与用于第一范围和/或第二范围的滑动条相同的滑动条或不同的滑动条来选择第三范围。

碎石机10可进一步包括结石尺寸、质量或密度检测器，用于检测结石的尺寸。例如，结石尺寸、质量或密度检测器能够包括光学检测器和/或超声波回波检测器，碎石机经配置以基于结石的尺寸、质量或密度将声波驱动器自动设定成以第一频率、第二频率和第三频率中的一者来提供声波波形。以示例的方式，碎石机10能够经配置以在目标尿路结石的直径大于约10毫米的情况下将声波驱动器16设定成以第一频率提供声波波形；碎石机10能够经配置以在目标尿路结石的直径大于约2-5毫米并且直径小于或等于约10毫米的情况下将声波驱动器16设定成以第二频率提供声波波形；以及碎石机10能够经配置以在目标尿路结石的直径小于或等于约2-5毫米的情况下将声波驱动器16设定成以第三频率提供声波波形。

波导轴20具有被配置成以超声波波形的最大振幅来传送超声波波形的轴长度。例如，可按超声波波形的超声波半波长的增量来提供轴长度，使得位移是在位于波导轴20的远端22处的波形高点处。超声波波形的最大振幅可以是最优地引起结石破坏的振幅。

现参照图2，碎石机10能够包括闭环反馈回路52，所述闭环反馈回路52经配置以确定在最大振幅下振荡的优选超声波频率，从而在波导轴12的远端22处产生波腹或环路。例如，由放大器（AMP）54捕获和放大通过超声波驱动器14的压电元件的压缩和膨胀所产生的电压。来自放大器（AMP）54的模拟信号被传递到模拟至数字（A/D）转换器56并转换成12-16比特数字信号。此数字信号被传递到数字比较器（COMP）58，在此处，使所述数字信号与由微控制器产生的递增或递减的参照相比较。相对于参照和先前读取值来调节数字值并将其传递到数字至模拟（D/A）转换器60。由数字至模拟转换器（D/A）60产生的模拟信号驱动压控振荡器（VCO）62，所述VCO 62相应地增加或减小频率。通过线性放大器（AMP）64来放大压控振荡器（VCO）62的输出，所述AMP 64驱动超声波驱动器14的压电叠堆。通过此方式，环路被闭合。一旦由COMP 58和嵌入式算法检测到最大值，超声波驱动器14的频率将被设定成其最优值从而实现最大振幅，并且将经由波导轴20的远端22传送至结石66。

碎石机10还可包括经配置以门控超声波波形的脉动器68。因此，能够使用约20-30 KHz的连续信号或使用约20-30 KHz的门控（中断）信号来激励超声波驱动器14。门控波形是具有可变频率（0.3-200 Hz）和占空比的方波波形。在一些实施例中，占空比是约80%接通、20%中断。在一些实施例中，占空比是50%接通、50%中断。预期到的是，占空比可在85%-50%接通、15%-50%中断的范围中。这样允许以所选择的频率和接通/中断持续时间来应用脉动超声波能量。门控信号的频率和占空比能够是使用者可选择的。预期到的是，脉动超声波频率可与门控信号同相。

碎石机10能够具有各种操作模式。例如，能够仅以超声波模式来操作碎石机10，使得仅仅连续超声波能量被传输到目标结石66。能够以门控超声波模式来操作碎石机10，使得以使用具有可变占空比和约0.3-200 Hz的频率（与目标结石66的自然频率一致）的方波信号来门控超声波能量。能够以振荡超声波模式来操作碎石机10，其中，根据所选范围，通过具有约0.5-2 mm的位移和约0.3-200 Hz的频率（与结石66的自然频率一致）的声波驱动器16来脉动连续超声波能量。能够以振荡门控超声波模式来操作碎石机10，其中，根据所选范围，通过具有约0.5-2 mm的位移和约0.3-200 Hz的频率（与结石的自然频率一致）的声波驱动器16来脉动受门控的超声波能量。能够以低频率冲击模式来操作碎石机10，其中，仅声波驱动器16的约0.3-200 Hz的低频率被传输到目标结石66，所述低频率具有低振幅（1-2 mm）和高冲击力（5-10 lb）从而产生手提钻效应，并且不使用超声波驱动器14。

本发明的超声波驱动器和线性驱动器是用能够完全独立或能够以各种方式同步化和操纵的振荡频率来激励的。在同步化、扫频和门控输出方法中激励所述驱动器产生非常有效的结果，其优于更连续的和/或单频激励方法。当应用理想的超声波谐振频率时，其以连续可变、重复方式被中断或门控，其可以是低至高斜坡方法，以便产生有利的碎石结果。

在一个示例中，利用在范围低端处的频率来驱动轴，该轴以大致1-1.5 kg初始力与更大的结石（例如，大于5 mm）良好联接，这样有效地将声波能量和受门控的超声波能量转移到结石本体中，并且在轴端驱动穿过结石时常常使结石分裂成多片。使用中间范围频率驱动（既用于使低频纵向平移驱动振荡又用于门控碎石轴的超声波谐振驱动）使较小尺寸的结石更容易分裂且以较小的力，并且可使用在频率范围的更高端处的频率且不施加力或施加很小的力将最小结石减小到易于排出的尺寸。预期到的是，以在任何一个频率或频带附近允许存在某个持续时间的扫描速率从对于所遇到的结石的类型以及对于最大碎片的尺寸理想最优的频率范围的最低端扫描到最高端，这样允许所述频率或频带的能量有效地联接到结石碎片中，从而在结石或结石碎片经历强烈超声波能量和更低频振荡能量时引发更有效的结石分裂效果，该能量将与结石材料的谐振频率良好地匹配和/或将利用结石结构中的弱点。

当结石碎片的尺寸减小时，可需要较小的力来将结石碎片分裂成更小的片。碎石系统可联接到排出流或抽吸源，且因此已看出，可通过轴末梢来吸收小型结石碎片并且轴末梢的超声波能量可随后使由于尺寸过大而无法进入碎石轴内部直径的结石碎片减小至能够易于排出的尺寸。预期到的是，碎石轴的远侧末梢可经设计来限制可进入排出流的碎片尺寸。在沿这些管线的远端处的特征部将有助于限制此类结石的出现，即这些结石可由于流出路径中的收缩部分或急骤的方向改变或在碎片太大的情况下沿离开路径被卡住并且会易于沉淀且妨碍将来碎片的离开。

在一些形式中，可将波导轴20的远端22放置成接触结石66并在激活驱动器14、16中的一个或更多个时在结石66上具有手提钻效应。但是，在其它形式中，可将波导轴20的远端22放置成邻近但不接触结石66。在一些形式中，波导轴20的远端22可轻触结石66但没有手提钻效应，使得振荡使结石66分裂。当波导轴20以结石66的自然频率或接近此自然频率振荡时，此类轻触可以是优选的。

现参照图3A-图3C，图示了碎石机的变型并且通常以110指代其。类似于碎石机10，碎石机110包括包围超声波驱动器114和声波驱动器116的驱动器壳体112。因此，超声波驱动器114和声波驱动器116设置在驱动器壳体112的腔体113中。超声波驱动器114和声波驱动器116可具有相同操作和效应，并且可与上文关于碎石机10的超声波驱动器14和声波驱动器16所描述的类型相同，且本文中通过引用将来自上文的此讨论并入此部分中。引线115从超声波驱动器114延伸，并且引线117从声波驱动器116延伸，使得可以通过电源（未示出）来激励超声波驱动器114和/或声波驱动器116。声波驱动器116机械地联接至超声波驱动器114（例如，以连接器118的方式）。连接器118提供超声波驱动器114与声波驱动器116之间的刚性连接。本文中，声波驱动器116是由线圈153和磁体152构成。磁体152通过连接器118连接到超声波驱动器114。

在本示例中，超声波驱动器114和声波驱动器116彼此以同心方式设置在驱动器壳体112内。更确切地，声波驱动器116限定其中的腔体167，并且超声波驱动器114设置在声波驱动器116的腔体167中。超声波驱动器114具有近端124和远端126，并且声波驱动器116具有近端128和远端130。超声波驱动器114的近端124设置成邻近在声波驱动器116的腔体167内的声波驱动器116的近端128。超声波驱动器114的远端126设置成邻近在声波驱动器116的腔体167内的声波驱动器116的远端130。因此，超声波驱动器114和声波驱动器116的近端124、128设置成邻近驱动器壳体112的近端132，并且超声波驱动器114和声波驱动器116的远端126、130设置成邻近驱动器壳体112的远端134。声波驱动器可为与线圈153或一组线圈153、154一起作用的磁体152。

超声波驱动器114和声波驱动器116经由线性轴承136联接到波导轴120，并且超声波驱动器114用连接器138联接到波导轴120。预期到的是，线性轴承136可由塑料或其它轻质材料制成。第一弹簧140连接到超声波驱动器114和声波驱动器116的近端124、128中的一者或两者，并且第一弹簧140连接到驱动器壳体112的近端132。第二弹簧142连接到超声波驱动器114和声波驱动器116的远端126、130中的一者或两者，并且第二弹簧140连接到驱动器壳体112的远端134。预期到的是，近侧弹簧140和远侧弹簧142中的任一者或两者还可被配置成代替在轴向上支撑和引导可动驱动器元件的线性轴承而作用，因此提供线性轴承元件功能同时还提供必要的机械弹簧元件功能。

碎石机110具有多个部分，这些部分形成穿过其的内腔或通道以用于实现抽吸尿路和冲洗尿路中的至少一者。例如，波导轴120具有经形成穿过波导轴120的中心并沿波导轴120的长度延伸的内腔144。另外，壳体112具有经形成穿过壳体12的近端132与远端134两者的开口146，并且超声波驱动器114和声波驱动器116具有形成穿过超声波驱动器114和声波驱动器116的中心的通道147。因此，波导轴112延伸穿过壳体112和超声波驱动器114以及声波驱动器116。波导轴120可以是刚性的、半刚性的或柔性的。可替代地，波导轴120可在近侧终止于超声波驱动器114的远端38、138处或终止于其内，而不是无间断地持续穿过整个手持件组件112，并且作为超声波驱动器114的整体式元件，中心内腔144可继续穿过其并且在离开超声波驱动器的近端124后立即终止，如图3B和图3C中所示。中心内腔144可继续穿过声波驱动器116的中心以作为在超声波驱动器的近端124处附接到中心内腔的管状附件，并在离开壳体132的近端之后终止，在此处，其可经由抽吸连接器175连接到抽吸管以实现移除过程废流体和结石碎片的目的。中心内腔151的管状附件源自于波导轴120并继续穿过超声波驱动器114，所述管状附件可由例如塑料的可替代材料构成。中心内腔151的管状附件与超声波驱动器114的近端124之间的连接可经配置以限制对超声波驱动器114的超声波振动的干扰。可利用中心内腔144的其它构型和中心内腔部件的各种连接方法，以将对超声波驱动器114的超声波振动上造成的阻尼效应减到最小。

碎石机10的没有被描述为不同于碎石机110的其余的描述和操作可应用到碎石机110，并且本文中通过引用将此论述并入这部分中。例如，图2的闭环反馈回路可应用到图3的碎石机110且由其加以使用。

现参照图4，图示了一种使用如本文中所要求保护的碎石机（例如，上文所描述的碎石机10、110）来使尿路结石破碎的方法并且通常以100指代其。方法100包括：确定尿路结石66的尺寸、确定尿路结石66的类型或确定尿路结石66的尺寸与类型两者的步骤102。方法100进一步包括选择用于产生声波波形的声频的幅值的步骤103，所述声频的幅值是基于尿路结石66的尺寸或类型选择的。例如，可选择声频的幅值以对应于目标结石66的自然频率。方法100包括使用声波驱动器16、116来产生声波波形的步骤104。方法100包括使用超声波驱动器14、114来产生具有超声波频率的超声波波形的步骤105。如果需要，可同时地或可替代地连续地完成步骤104、105。方法100包括经由波导轴20、120将声波波形和超声波波形传输到尿路结石66的步骤106。

当执行方法100时，可以约为尿路结石66的自然频率来提供声频的幅值。另外或在可替代方案中，可从至少低声频、中声频和高声频来选择声频的幅值。例如，可提供在约0.3-16 Hz的范围中的低声频，可提供在约16-70 Hz的范围中的中声频，并且可提供在约70-200 Hz的范围中的高声频。可提供在约20-30 kHz的范围中的超声波频率。可提供具有的超声波波形振幅在约10-50微米的范围中的超声波波形，并且可提供具有的声波波形振幅在约0.5-2毫米的范围中的声波波形。

方法100还可包括经由延伸穿过波导轴20、120的内腔44、144且因此经由形成于超声波驱动器14、114和声波驱动器16、116中的通道48、50、147来抽吸尿路和/或冲洗尿路。

另外，方法100可包括使用如上文所描述的具有可变频率和占空比的方波来电子门控超声波波形。

现参照图5，图示了碎石机的变型并且通常以210指代其。碎石机210经配置以使患者体内（例如，患者尿管、肾脏或膀胱中）的结石破碎。碎石机210包括壳体212，所述壳体212具有设置在壳体212中的无刷直流电机214。无刷直流电机214可操作以产生旋转运动。以示例的方式，无刷直流电机214是可耐高温高压消毒的，并且可具有三个霍尔效应传感器。例如，可使用螺纹将电机214安装到壳体的固定器部分215中。

电机轴216从无刷直流电机214的转子延伸且可操作以沿碎石机210的纵向轴线X旋转。电机联接器218附接到电机轴216，其也在图6A-图6D中显示出。例如，如图6A-图6D中所示，电机联接器218呈环形并且具有从端面221延伸的延伸部219。电机联接器218可由硬钢形成。

具有凸轮表面226的探针联接器224在壳体212中设置成邻近电机联接器218。图7A-图7D中也图示了探针联接器224。例如，探针联接器具有从端部227延伸的伸长的圆柱轴225。端部227具有形成于其上的凸轮表面226。探针联接器224（包括凸轮表面226）和电机联接器218形成机械运动转换器，其中，由电机214产生的旋转运动被转换成探针联接器224的线性振荡运动，从而产生线性波形。预期到的是，凸轮表面226可倾斜以促进产生更大冲击。

弹簧228偏压探针联接器224至与电机联接器218接触，并且当电机联接器218旋转时，其沿凸轮表面226滑动且使探针联接器224沿纵向轴线X来回移动。预期到的是，弹簧228可进一步包括阻尼特征。当电机联接器218围绕电机联接器218的中心旋转时，电机联接器218的延伸部219接触探针联接器224的凸轮表面226。电机联接器218因此在沿纵向轴线的一个方向上沿碎石机210的纵向轴线X推动探针联接器224，并且弹簧228在沿纵向X的反向上偏压探针联接器224，由此当电机联接器218的延伸部219旋转远离凸轮表面226的高部分231时使探针联接器224沿相反方向移动。预期到的是，凸轮表面可倾斜以产生更大冲击。预期到的是，可硬化且打磨凸轮表面以减小磨损可能性。线性轴承229可设置成邻近弹簧228，这样减少了线性移动的摩擦。预期到的是，线性轴承229可由塑料或其它轻质材料制成。

波导轴220联接到探针联接器224。波导轴220经配置以将线性波形传输到目标结石。例如，当波导轴220的远端222放置成接触目标结石时，它可在结石上产生手提钻效应。由此，壳体212可以是手柄，并且波导轴220从其延伸。

预期到的是，在一些实施例中，电机轴305可与凸轮轴302分离，如图10到图11中所描绘的。将电机轴305与凸轮轴302隔离可起到随时间流逝来保护电机的完整性的作用，如图10中所示。预期到的是，齿轮组件310将能量从BLDC电机轴305转移至凸轮轴302。考虑到从电机输出的能量的放大作用，此齿轮组件310可以是以1:4的比值。凸轮轴302可在近端处包括阻尼机构312，所述阻尼机构312可包括一段硅树脂并且可由放置在凸轮对311与碎石轴320之间的这段硅树脂内的内部弹簧而得到进一步支撑，所述凸轮对311和所述碎石轴320一起形成来包围凸轮轴302且在操作期间提供对振动运动和/或线性运动的阻尼作用。预期到的是，可在多个点处提供轴承和硅树脂，在这些点处，凸轮轴302和电机轴305连接到壳体300中。例如，在一些实施例中，电机联接器318设有电机联接器附接块316，所述电机联接器附接块316考虑到在定期维修期间换出凸轮对311的选项（其表示电机联接器与轴联接器之间的转移点）以校正磨损。使用固定螺钉315可容易地松开和移除电机联接器318和电机联接器附接块316，以便插入替换用的电机联接器318。预期到的是，当此轴位于朝向装置的中心线时，可经由凸轮轴302来提供抽吸或冲洗能力。

图11说明电机联接器318和探针联接器324的特写视图。电机联接器318（包括端表面321）在壳体300中设置成邻近轴联接器324（包括凸轮表面326）。在一些实施例中，通过松开电机联接器附接块316中的固定螺钉315，可移除且可替换电机联接器318。电机联接器连接到凸轮轴302，并且探针联接器连接到波导轴320。

可将碎石机210提供为碎石机组件211的一部分，所述碎石机组件211还包括控制器270或驱动器/放大器（见图8）。控制器270可被配置成以至少第一操作模式和第二操作模式来操作无刷直流电机214。第一操作模式可以是超调脉冲模式，并且第二操作模式可以是高速旋转模式。

例如，无刷直流电机214具有联接到旋转轴216的转子。在超调脉冲模式中，脉冲转矩由无刷直流电机通过以部分旋转来移动转子产生；转子和旋转轴216可在少于转子的全程旋转的至少一个步幅（step）中被移动以在波导轴220上产生转矩。在一个示例中，转子和旋转轴216可以在约10度与30度之间的多个来回步幅（或在超调脉冲模式中约15度）被移动，其在波导轴220上提供高转矩。在超调脉冲模式中，控制器270对电流模式起作用，并且大的放大增益被应用至电流回路。例如，能够在短的周期内将约20安培的电流施加到控制器270。因此，能够在超调脉冲模式的情况下将高转矩施加到结石66，这样可在结石66上具有弹道效应。使用图8中所示的反馈回路，放大增益能够经编程以适合于不同尺寸的结石。

在高速旋转模式中，无刷直流电机214以连续旋转运动来操作转子和旋转轴216。可将恒定控制电压施加到控制器270的放大器，并且电机214可以高达约50,000 rpm或甚至60,000 rpm的速度旋转。因此，在高速旋转模式中，转子和旋转轴216可以约40,000到约60,000 rpm的速度旋转。在一个变型中，可将约0-10 V（例如，在高速旋转模式中，约5V）的电压施加到控制器270。

参照图9，图表400图示波导轴220的振荡振幅是时间的函数。当碎石机210处于超调脉冲模式时，在短的时间周期内提供高振幅，如由脉冲模式图线404所示。当碎石机210处于高速旋转模式时，提供适度的和连续的振幅，如由旋转图线403所示。图线402显示当在控制器270中施加小的比例增益时电机14的运动。

再次参照图8，控制器270可以是比例-积分-微分（PID）控制器，其具有比例控制逻辑272、积分控制逻辑274和微分控制逻辑276。碎石机组件211还可包括位置反馈传感器278（例如，光学编码器），以确定电机214的转子的位置。位置反馈传感器278经配置以将转子位置数据提供至PID控制器270。位置传感器可将转子位置数据提供到PID控制器内的求和点280，然后其更新控制逻辑且将该控制逻辑提供至求和点282且最终提供至电机214。电源284将电力输入提供至控制器270，其可以对于超调脉冲模式能够提供高电力且对于高速旋转模式能够提供较低电力，反之亦然。

因此，在超调脉冲模式中，电机214是由在电流模式中的高性能伺服驱动器270驱动。位置传感器278位于更新环路中。例如，所述环路可设定成每隔0.5 ms的间隔来重复。可通过以下方程式来解释所提供的转矩：T = Kp (θ2-θ1) + Kd (ω2-ω1)，其中T是经由波导轴220提供至结石66的转矩，Kp是比例增益，θ2是在一个环路中的转子最终角位置，θ1是在一个回路中的初始转子角位置，Kd是微分增益，ω2是在一个回路中的转子的最终角速度，以及ω1是在一个回路中的转子的初始角速度。ω2 = dθ2/dt且ω1 = dθ1/dt。

在一些实施例中（其中凸轮轴302沿与电机轴305的中心轴线分离的纵向轴线定位，并且提供齿轮组件310以在凸轮轴302与电机轴305之间转移能量），对于具有齿轮比1:4的正齿轮，转矩值的范围可从约112 mNm至约144 mNm。对于此实施例所产生的旋转速度的范围将是从约2500 rpm至约7500 rpm。

如在以上示例中，可以约等于结石66的自然频率的频率将波导轴220、320的振荡提供至结石66。

结石的自然频率可基于结石尺寸而变化。预期到的是，可将各种操作模式与本文中所描述的碎石机一起使用。以示例的方式，可如上文所述的提供三个范围，或可将其更加归纳为小结石模式、大结石模式和一般模式。例如，小结石模式可提供在17-170 Hz的范围中的振荡频率。例如，大结石模式可提供在0.5-17 Hz的范围中的振荡频率。例如，一般模式可提供在0.5-170 Hz的范围中的振荡频率。

在自动操作模式中，装置可以开始于一般模式中的操作，并且然后在经由（例如）使用传感器检测到大结石或小结石时继续进行以相应模式来操作。例如，如果起初利用大结石模式，则装置可在预定的时间周期（例如，30秒到1分钟）之后切换到小结石模式中的操作。

在另一个实施例中，可利用手动操作模式。例如，在这个模式中，使用者可基于经由内窥镜的远端得到的直接观察结果来选择是否以大结石模式、小结石模式还是以一般模式操作。

进一步预期到的是，装置可设有尖锐的末梢，在碎石期间尖锐的末梢可促进在使用抽吸功能之后保持结石接触该末梢以将结石吸引至装置的远端，并且可在有效碎石期间进一步限制流出碎片的尺寸，并且可有助于通过产生更小的粒子尺寸来提高结石清除率，其能够通过经由碎石轴20进行的抽吸来被移除。预期到的是，末梢元件通路可设有各种可替代的构型，包括具有埋头孔部段的四点压接末梢、具有倾斜的突出片（tab）端部的四个槽的成角度的末梢（four slot angled tip）、具有倾斜的突出片端部并且突出片的一侧向内弯曲的四个槽的成角度的末梢、具有切入相对的侧中的两个槽的末梢、具有可选嵌件的分开末梢以及具有四个槽切入和带有倾斜突出片端面的两个嵌件的末梢。图12-图28中提供了此类末梢元件的示例。

图12-图13图示末梢元件的示例实施例的远端的端视图和侧视图，所述末梢元件可提供在波导轴20上的远端22处。压接末梢330与埋头孔部段相组合，所述埋头孔部段从波导轴20的远端22朝向近端延伸。

图14-图15图示包括在波导轴20的远端22处设有压接末梢330的可替代实施例。

图16-图17图示的可替代实施例包括在远端处设有四个槽335并且在波导轴20的远端22处还包括成角度的末梢区域332。图18-图19图示的可替代实施例包括倾斜的突出片端部333以及向内弯曲部分334，这样将轮廓线要素添加至最远侧区域，其可提供尖锐表面的额外分布从而使肾结石保持接触轴20的远端22。这个实施例图示，突出片在一个边缘处向内弯曲以便减小管的截面开口区域，从而减小进入管的结石碎片的尺寸，增加被碎裂的结石的受影响区域，提供楔形效应以更加有效地分裂结石且减小所产生的结石碎片的整体尺寸。包含侧槽还改进了冲洗且加强更小的结石碎屑的排出，否则这些更小的结石碎屑会介入到轴末梢与被碎裂的结石之间，并且因此通过抑制碎石机轴末梢在被碎裂的结石上的直接冲击而降低碎石机的结石碎裂有效性。

图20-图21图示额外的可替代实施例，其中嵌件336放置至槽335中并且角332被应用到波导轴20的最远侧区域22。此实施例图示添加横向构件以便于减小管的截面开口区域，从而减小进入管的结石碎片的尺寸，增加被碎裂的结石的受影响区域，以及更加有效地分裂结石且减小所产生的结石碎片的整体尺寸。包含侧槽还改进了冲洗且加强更小的结石碎屑的排出，否则这些更小的结石碎屑会介入到轴末梢与被碎裂的结石之间，并且因此通过抑制碎石机轴末梢在被碎裂的结石上的直接冲击而降低碎石机的结石碎裂有效性。在此示例中，嵌件在管面处比管内部下方更宽，以通过提供从轴末梢的远侧面至轴的近侧方向不断变宽的截面来减小在末梢处阻塞的可能性。可将例如此的嵌件钎焊或焊接到碎石轴，以将其紧固就位。

图22-图23图示的实施例中，一个或更多个嵌件槽可设有互锁或保持特征部以用于将槽335中的嵌件的位置保持在碎石机轴末梢的远端22内。互锁特征部可包括凹槽、斜切边缘或突出片和槽。这些机械保持特征部旨在帮助放置嵌件，以及除了将嵌件通过焊接或钎焊等其它方法固定至碎石轴之外增加对嵌件的保持。

图24-图25图示可替代实施例，其中两个嵌件336以相对于彼此垂直的方式放置至槽335中，以改进碎裂有效性并进一步限制在有效抽吸期间可进入波导轴20的肾结石粒子尺寸。嵌件336的边缘可额外地设有尖锐表面338，以用于加强结石保持接触远端22以及更有效地碎裂结石的能力。在此实施例中，轴突出片额外地设有角末梢332，以更有效地与结石表面接合。嵌件可以是具有更狭窄的近侧边缘的楔形形状，以减小阻塞的可能性。

图26-图27图示嵌件的实施例，其带有波导轴20的远端22的互锁特征部。左嵌件可旋转且放置在右嵌件的顶部上，使得它们通过使用互锁特征部（在本示例中，通过切入到所述嵌件中的槽）来形成紧密固定配合。

图28-图30表示具有压接末梢330的波导轴20的远端22的可替代实施例。压接末梢330设有尖锐拐角337和锐利边缘338，以加强肾结石在结石分裂或有效抽吸期间保持接触波导轴20的能力。更小的远侧开口减小了所排出碎片的尺寸。

类似于图18-图19但具有更薄的侧壁，图31-图32图示尖锐特征部的可替代实施例，其可被提供到波导轴20的远端22。四个槽335被切割成从远端22朝向近端延伸，并且在末梢处设有倾斜333和角度332。

图33-图36显示已通过各种斜切或有角度切割方法从平坦端面进行改变的碎石轴末梢。图33-图34图示碎石轴末梢的外部的简单平面斜切。此类型的末梢提供用于“深入至”结石表面的尖锐的点和边缘以及用于分开结石的楔进作用。图35-图36呈现碎石轴末梢面的示例，其已具有多个有角度切口，从而产生尖锐的、锥状的和/或脊状的点或边缘，这些将加强此类末梢“深入”至结石表面的能力。在这些示例两者中，能够在表面修饰之前经由钎焊、焊接或类似方式来使管末梢增加弯曲的或额外的材料，使得可呈现小于原始管的内部直径的开口，从而限制在抽吸期间进入管的结石碎片的尺寸。例如，与图33-图34中所表示的那些示例相比，图35-图36中所表示的类型的末梢构型预期具有更低的由于直接接触产生的无意组织损伤的可能性，这是因为锐利元件更多、定位得更紧密并且有效地不那么具有侵略性。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且未脱离本发明的主旨的变型旨在本发明的范围内。这些变型将不被视为脱离本发明的精神和范围。例如，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，各个附图中的变型能够彼此组合。

本发明的优选实施例已公开。但是，本领域普通技术人员将认识到，某些改变将在本发明的教导内。因此，应研究以下权利要求以确定本发明的准确范围和内容。

以上申请中所叙述的任何数值包括以一个单位的增量从下限值到上限值的所有值，前提条件是在任何下限值与任何更高值之间存在至少2个单元的间距。作为示例，如果陈述了部件的量或过程变量的值（例如，温度、压力、时间等）是从1至90、优选地从20至80、更优选地从30到70，则本说明书中旨在明确列举例如15到85、22到68、43到51、30到32等等的值。对于小于1的值来说，视情况而定，一个单位被认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅仅是明确旨在说明内容的示例，并且在所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合在本申请中将被视为以类似方式明确陈述。

除非以其它方式陈述，否则所有范围既包含端点又包含在端点之间的所有数字，关于范围使用“约”或“大致”适用于范围的两端。因此，“约20-30”旨在涵盖“约20至约30”（包含至少所指定的端点）。

所有文章和引用（包含专利申请和公开）的公开内容出于所有目的通过引用被并入。

用来描述组合的术语“基本上由……构成”应包括所确认的元件、成分、部件或步骤以及实质上不影响所述组合的基本和新颖特性的此类其它元件、成分、部件或步骤。

描述本文中的元件、成分、部件或步骤的组合的术语“包括”或“包含”的使用还预期基本上由所述元件、成分、部件或步骤构成的实施例。

Claims

1.一种用于碎石机的末梢元件，所述末梢元件包括：

近端，其经配置以用于附接到所述碎石机的波导，所述碎石机包括排出内腔，所述排出内腔能够支持有效抽吸；

远端，其经配置以用于放置成抵靠至少一个尿路结石，所述碎石机将能量从所述末梢元件传输到所述至少一个尿路结石以将所述至少一个尿路结石分裂成碎片；以及

末梢元件通路，其在所述近端与所述远端之间延伸，所述末梢元件通路与所述波导的内腔连通以用于实现抽吸尿路和冲洗尿路中的至少一者，

其中，所述远端具有一个或更多个尖锐边缘以在有效抽吸期间保持所述至少一个尿路结石与所述远端之间的接触。

2.根据权利要求1所述的末梢元件，其中，所述远端经配置以限制在抽吸期间被吸入至所述末梢元件通路中的来自所述至少一个尿路结石的碎片的尺寸。

3.根据权利要求1所述的末梢元件，其中，所述波导能够将具有声频的声波波形和具有超声波频率的超声波波形传输到所述末梢元件。

4.根据权利要求1所述的末梢元件，其中所述末梢元件具有一个或更多个埋头孔部段，其从所述末梢元件的所述远端延伸至所述末梢元件的所述近端。

5.根据权利要求1所述的末梢元件，其中所述远端具有一个或更多个点，并且所述末梢元件具有从所述远端朝向所述近端延伸的压接部分。

6.根据权利要求1所述的末梢元件，其中所述末梢元件具有从所述远端朝向所述近端延伸的至少一个槽。

7.根据权利要求6所述的末梢元件，其中所述至少一个槽是两个槽。

8.根据权利要求6所述的末梢元件，其中所述至少一个槽是四个槽。

9.根据权利要求1所述的末梢元件，其中所述末梢元件具有从所述远端朝向所述近端延伸的带有成角度的多个侧的两个槽。

10.根据权利要求9所述的末梢元件，其中所述末梢元件包括两个倾斜的突出片端部。

11.根据权利要求9所述的末梢元件，其进一步包括定位在所述末梢元件通路中的嵌件。

12.根据权利要求11所述的末梢元件，其中所述嵌件包括尖锐的最远侧边缘。

13.根据权利要求1所述的末梢元件，其中所述末梢元件具有从所述远端朝向所述近端延伸的带有成角度的多个侧的四个槽。

14.根据权利要求13所述的末梢元件，其中所述末梢元件包括四个倾斜的突出片端部。

15.根据权利要求14所述的末梢元件，其进一步包括定位在所述末梢元件通路中的两个嵌件。

16.根据权利要求15所述的末梢元件，其中一个或两个嵌件包括尖锐的最远侧边缘。