CN108848667B - 模块化信号接口系统和能量穿刺器 - Google Patents

Abstract

一种模块化信号接口系统和能量穿刺器，包括：安装在穿刺器上的接口转换器，具有中心孔和导电触点；以及安装在外科手术器械轴上的器械连接器，具有中心孔以及导电触点，器械连接器提供与外科手术器械之间的电通信；接口转换器与器械连接器能够彼此配合，使得接口转换器上的导电触点与器械连接器上的导电触点电性连接。

Description

模块化信号接口系统和能量穿刺器

本申请要求2015年12月11日递交的、名称为“模块化信号接口系统和能量穿刺器”的美国临时申请No.62/266,149的优先权。前述临时申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

背景技术

内窥镜医疗程序，尤其是内窥镜外科手术变得越来越普遍。在这些程序中，需要在病人身体上创建一个或者多个开口以便于提供通向病人解剖腔和其他内部结构的通道。本文使用的术语“内窥镜的”指的是通过病人身体上的一个或多个开口(例如，切口)实现手术操作的程序，例如在腹壁上的一个或者多个开口。多种器械，包括，例如管状光学仪器(即内窥镜)通过这些开口被插入病人体内进而对内部结构进行手术操作，和/或，在使用内窥镜的情况下，提供病人体内的可视性。术语“内窥镜的”为一般性属于，因此包括诸如“腹腔镜的”和“关节镜的”等术语，指的是在身体的特定区域使用内窥镜。

不管插入到病人体内的器械是内窥镜(其他器械可以通过该内窥镜被插入到体内)还是简单的外科手术器械，例如夹持器，套管都将是第一个穿过组织壁的开口进入到解剖腔(或者病人的其他内部区域)。然后，穿过该套管，内窥镜或者其他外科手术器械被插入解剖腔内。在手术过程中套管提供了保持打开状态的通道，从而提供了进入解剖腔的通道。

一种常用于刺穿组织并且内部具有套管的器械这里被称为“穿刺器”。穿刺器通常包括穿刺锥，适于在组织上产生开口，以及外套管(也被称为穿刺器套管或者穿刺器管)。套管的远端抵到病人的皮肤，切割组件位于套管内部。随着穿刺锥的远端尖端伸出超过套管的远端，穿刺锥的远端被推进穿过组织(例如，皮肤、筋膜和脂肪)直到其进入目标解剖腔。随后套管被推进穿过穿刺锥创建的开口，通常紧随在穿刺器的远端尖端之后。一旦套管的远端到达解剖腔内的理想位置，将穿刺锥从套管中取出。套管仍留在原来位置，并提供通向解剖腔的通道。

多数情况下，在内窥镜手术过程中，需要使用到不同类型的能量的或者其他有线的外科手术器械，包括，例如，内窥镜、电外科器械(双极和单极的，例如，双极钳)、超声器械(例如超声刀)、直流供电设备等。然而，在外科手术中，每一把器械通常都需要一根或者多根电缆来进行与其他设备(例如，电源、电刀主机或超声主机等)之间的能量传递和/或数据传输。在手术过程中或者其他内窥镜医疗程序中，这些电缆会变得很麻烦，经常会影响手术操作本身。这一问题(以及其他问题)对于那些在手术过程中需要用到多种能量的或者其他有线的手术器械的情形更加突显。

尽管已经有向使用时穿过穿刺器套管的外科手术器械提供电力通信的设备或者技术存在，但是相信在本发明人之前没有人已经制造或者使用如本文中描述的发明。

发明内容

附图说明

尽管说明书以及权利要求特别指出了本发明的保护范围，可以相信的是，结合附图有助于理解具体实施方式的详细描述。除非上下文有相反指示，附图中使用的数字用于标记相似部件。另外，为了清楚的示出其他部件，一些视图中的某些特定部件被省略。除了在相应的详细描述中明确的陈述，否则这种省略并不一定表明任何一种实施方式中存在或者不存在特定部件。

图1示出了一种具体实施方式中模块化信号接口系统的示意图，包括安装到穿刺器套管外壳上的信号接口适配器和安装到外科手术器械轴上的器械连接器。

图2示出了图1所示实施方式的示意图，其中，信号接口适配器与器械连接器相配合，且外科手术器械的轴完全延伸进入穿刺器套管。

图3示出了图1所示实施方式的示意图，其中器械连接器在磁力的影响下被朝向信号接口适配器驱动。

图4为图1所示模块化信号接口系统的立体图，其中信号接口适配器被从穿刺器套管外壳上拆下，器械连接器被从外科手术器械上拆下。

图5为图4所示模块化信号接口系统的立体图，其中视图角度相对图4旋转90模，以使得信号接口适配器的近端表面可见(而非如图4所示的远端表面)。

图6A为图4所示模块化信号接口系统的信号接口适配器近端侧的立体图，已经将外壳拆下。

图6B与图6A所示角度相同，但是已经将盖板拆下。

图7A为图4所示系统的器械连接器远端侧的立体图，已经将外壳拆下。

图7B与图7A所示角度相同，但是已经将盖板拆下。

图8为图4所示系统的信号接口适配器远端侧的示意图，已经将外壳拆下，示出了信号接口系统的弹簧针触点和电缆导管电通信的示意图。

图9和图10示出了另一替代实施方式的模块化信号接口系统的立体图，其中图9示出了信号接口适配器的近端侧，图10示出了器械连接器的远端侧。

图11为图10所示模块化信号接口系统的立体图，图12为图11所示的部分放大视图。

图13和图14示出了另一替代实施方式的模块化信号接口系统的立体图，其中图13所示角度与图4类似，图14所示角度与图5类似。

图15为图13所示模块化信号接口系统的侧视图，示出了信号接口适配器与器械连接器相配合的状态。

图16为图13所示系统的信号接口适配器的底面图(或者远端视图)。

图17为图16所示信号接口适配器的侧视图。

图18为图17所示信号接口适配器的侧视图，相对旋转90信。

图19为图16所示信号接口适配器从近端侧看的爆炸视图。

图20为图19所示信号接口适配器从远端侧看的爆炸视图。

图21为图13所示信号接口适配器的外壳的立体图。

图22为图13所示信号接口适配器的底面平面(远侧平面图)。

图23为图13所示信号接口适配器的印刷电路板盖板的近端侧的立体图。

图24为图13所示系统器械连接器上平面图(近侧平面图)。

图25为图24所示器械连接器底平面图(远侧平面图)。

图26示出了图24所示器械连接器的侧视图。

图27示出了图24所示器械连接器远端侧的立体图。

图28示出了图24所示器械连接器近端侧的立体图。

图29示出了图24所示器械连接器从远端侧看的爆炸视图。

图30示出了图29所示器械连接器从近端侧看的爆炸视图。

图31示出了图24所示器械连接器的立体图，其中柔性印刷电路板盖板已经被拆下。

图32和图33分别示出了信号接口适配器和器械连接器的导电环。

附图仅仅用于阐明本发明而并非限制本发明的保护范围。本发明的实施方式可以以附图中所示方式以外的方式实现。因此，附图仅仅用于辅助解释本发明。因此，本发明的附图并不能用于限制本发明的保护范围。

具体实施方式

下面的详细描述的具体实施方式仅用于使本领域普通技术人员可以制作或者使用本发明。因此，这些具体实施方式的详细描述仅仅用于解释说明，并非用于限制本发明的保护范围。可以理解的是，在某些情况下，附图的某些对于理解本发明不必要的细节已经被省略。

除非上下文有相反指示，本文所使用的术语“电缆”包括信号传导装置，该信号传导装置包括两个或者两个以上导体的组件，该导体可以是导线(单股或多股)，也可以是其他能够传导电信号的物理导管、布线或线路，该电信号可以是能量信号(例如直流或者交流电能)，也可以是通信信号(例如表征被感知环境的电压电流信号、视频信号、图像信号或者音频信号等)。本文所使用的术语“电通信”指的是电信号可以在两个部件之间被传递，例如通过一个或者多个导线、导管、布线、线、终端块、柱、焊点、集成电路布线等，或者通过两部件的直接接触来实现。

本申请公开的实施例提供了一种模块化信号接口系统，以在诸如外科套管和被插入套管中的外科手术器械之间传输一个或者多个电信号。模块化信号接口系统通常包括信号接口适配器以及器械连接器，其中，信号接口适配器布置在或者安装到套管上，器械连接器被设置成与安装到套管上的信号接口适配器相配合以通过一个或者多个信道实现信号接口适配器与器械连接器之间的电通信。以这样的方式，一个或者多个电信号可以在信号接口适配器和器械连接器之间被传递。信号接口适配器与器械连接器的配合使得一个或者多个电信号能够在信号接口适配器和器械连接器之间被传递。该电信号可以包括功率信号(例如电流或者电压)和/或通信信号(例如传感器信号)。

在某一具体实施方式中，信号接口适配器被设置成固定到套管上(永久地或者可拆卸地)，具体地是被固定到套管的近端(即在使用过程中始终保持在病人体外的一端)。可操作地连接到信号接口适配器上的电缆传递信号接口适配器与其他设备(例如电源、射频RF或超声主机等)之间的一个或者多个电信号。信号接口适配器提供器械连接器与连接到接口适配器上的其他设备之间的电通信，而不再需要外科手术器械和其他设备之间的有线连接。

举例说明，在一些具体实施方式中，接口适配器与器械连接器的配合使得用于操作外科手术器械的电能可以通过信号接口适配器被传递到手术器械上，而无需通过连接到外科手术器械上并从其延伸出的电缆来传递。在本实施方式中，无需连接到手术器械上的接电绳或者其他电导管，这些线圈或者导管会干扰医疗程序或影响医生的操作。而是通过安装到套管上的信号接口适配器以及与其相连接的电缆或者其他导管共同提供外部电通信(例如，连接到电源或者其他设备上)。

在一些具体实施方式中，模块化信号接口系统允许多种无线的、信号相关的外科手术器械与套管一起使用，这种外科手术器械可以是多种能量外科手术器械，从而使得操作器械所需要的电信号(例如功率，传感器信号等)可以通过设置在套管上的信号接口适配器被传递，而非连接到外科手术器械自身的电线。因此，无需在使用之前将每个器械都物理连接到外部电源(例如通过电缆)上。而是，将套管上的接口适配器连接到外部电源上，接口适配器与器械连接器的配合使得能量可以通过套管上的接口适配器被传递到器械上。在单台手术过程中，仅仅需要使用一根电缆就可以通过信号接口适配器为多把外科手术器械供电。此外，在一些实施方式中，信号接口适配器被设计为不影响穿过套管的传统外科手术器械(即不使用信号接口系统中器械连接器的器械)的使用。

接口适配器与器械连接器之间的配合可以通过多种方式来实现。一些实施方式中，接口适配器与器械连接器之间的配合通过使用磁力来实现。布置在接口适配器与器械连接器上的互补磁性区域不仅可以提供足够的力以磁性连接接口适配器和器械连接器，还可以确保其能够准确对齐地配合。当接口适配器与器械连接器对齐配合后，接口适配器上的导电的触点会与布置在器械连接器上的相对应的导电的触点接触，从而建立起接口适配器与器械连接器之间的电气连接。这种电气连接使得电信号穿过预设的相互接触的成对导电的触点。接口适配器与器械连接器之间对齐配合保证电信号可以通过正确的成对触点。

在某些具体实施方式中，其中一个部件或者两个部件上的触点包括多个导电的平面触点(例如不同形状的导电岛，如弯曲椭圆形)。可替代地，其中一个部件(例如信号接口适配器)包括多个导电的销触点，以与另一个部件(例如器械连接器)上预设的导电的平面触点配合。另外，分别布置在信号接口适配器与器械连接器上的触点进一步包括导电环，其中，每个导电环具有中心孔和多个周向孔，每个平面触点或者销触点均位于周向孔内。通过将平面/销触点布置在周向孔内，平面/销触点彼此电绝缘(即，非导电通信)并且与导电环本身绝缘。

在一些实施方式中，信号接口适配器可拆卸地连接到穿刺器套管上。例如，一些实施方式中，当将穿刺锥从套管内被移除后，接口适配器适于可拆卸地连接到套管外壳的近端。在另一些实施方式中，信号接口适配器与套管组件为一体结构，具体地是在套管组件的近端与信号接口适配器一体成型，因而无法将其从套管上移除。

通常情况下，设置有本文所描述的模块化信号接口系统的外科手术器械包括适于被接收在穿刺器套管内部通道的细长的轴。具体实施方式中，模块化信号接口系统的器械连接器包括中心孔，器械的轴可穿过该中心孔。在某一具体实施方式中，器械的轴可滑动地被接收在器械连接器的中心孔内，使得连接器可以沿着至少一部分的器械的轴轴向移动和旋转运动。由于器械连接器在磁力的作用下可以沿着器械的轴滑动并且可相对器械的轴旋转以与接口适配器相配合，器械连接器不会干扰位于穿刺器套管内的器械的使用，同时还能辅助器械连接器与接口适配器的配合，稍后详述。

在一些实施方式中，器械连接器通过电缆与器械(例如，器身)电通信，在某些情况下，电缆可盘绕在位于器械连接器与器身之间的器械轴的外部(如图1-3所示)。在这种排布方式中，电缆的长度布置为除非将电缆从器械和/或从器械连接器上拆下，否则器械连接器不会从器械轴上滑落。此外，在某一具体实施方式中，特别是器械轴可以相对器身(即器械手柄)旋转的手术器械，电缆可旋转地连接到器械上，使得电缆绕器械轴旋转的同时仍旧保持与器械的电通信。以这种方式，器械连接器与外科手术器械之间的电缆将不会限制器械轴相对器械手柄的旋转。在可替代的实施方式中，器械连接器通过内部布设的电缆与器身(或者器械的其他部分)电通信。

本文所描述的模块化信号接口系统可以广泛地应用在信号相关的外科手术器械上(例如穿过套管使用的能量外科手术器械)。例如，这些器械可用于：超声切割、超声烧灼、超声成像、超声聚焦、射频烧灼术，射频切割、射频消融、吻合、感测、成像、测量、机器人、触觉、切割、研磨、夹持、热量的、放射性同位素、药物输送、活检、高光谱成像、气腹、缝合。

图1-8示出了模块化信号接口系统(10)的一个具体实施例，包括信号接口适配器(12)和器械连接器(50)。这些附图示出的实施方式中，信号接口适配器(12)安装在穿刺器套管壳体(86)的近端，穿刺器套管壳体(86)包括有向远端延伸的套管(87)。器械连接器(50)可滑动地安装在能量外科手术器械(90)的细长轴(92)上，该细长轴(92)从器身(94)(也常被称为器械手柄)向远端延伸。在本示例中，器械(90)为现有技术中已知结构的电外科切割/吻合器械。

最佳参考图4和图5，信号接口适配器(12)通常包括外壳(13)和安装在外壳(13)上的盖板(23)。主电缆(14)的一端可操作地连接到信号接口适配器(12)上，另一端(未示出)适于可操作地连接到外部电气设备(例如，电源或射频RF或超声主机)上，以向接口适配器(12)提供电信号，某些情况下也可以接收来自接口适配器(12)的电信号。主电缆(14)可包括任意数量的电导管，某些情况下电导管的数量和当接口适配器(12)的触点与器械连接器(50)的触点导电通信时产生的信道的数量对应。

图1-8所示的实施方式中，接口适配器部件与器械连接器部件的配合面包括九个导电的触点，这些导电的触点均围绕每一部件上的中心孔排列布置，其中一个部件上的每个触点均指向另一个部件上相应的触点以与其导电接触，稍后详述。因此，在这种实施方式中，当这两个部件正确的配合后，接口适配器(12)与器械连接器(50)之间可形成九个不同的信道。类似地，例如，主电缆(14)外护套内包括九个独立的电导管(例如电线)——每个电导管对应模块化信号接口系统(10)的一个信道。然而，对这九个信道的使用将不同，在示出的实施方式中，四个信道用于传递能量信号，五个信道用于传递通信信号(包括作为“感应线”使用的一个信道，稍后详述)。可以理解的是，当然，匹配触点的数量可以为任意多个，进而可提供的信道也可以为任意多个。类似地，匹配触点的数量和信道的数量不必与主电缆(14)的导体数量相对应。在某些情况下，匹配触点的数量和信道的数量可多于电缆(14)中电导管的数量(例如，当接口适配器(12)和/或器械连接器(50)/器械(90)内部的电子电路除了需要那些电缆(14)内对应的导体以外还需要一个或者多个信道时)。在另一些情况下，匹配触点的数量和信道的数量可少于电缆(14)中电导管的数量(例如电缆(14)中有一个或多个多余的导线，例如出于安全考虑)。

最佳参考图4和图5，器械连接器(50)通常包括外壳(51)和安装在外壳(51)上的盖板(61)。器械电缆(52)可操作地连接在器械连接器(50)和器身(94)之间，适于传递器械连接器(50)和器身(94)之间的电信号。电缆(52)可包括任意数量的导体(例如电线)，在某些情况下其数量可以与当接口适配器(12)的触点和器械连接器(50)上布置的相对应的触点导电接触时产生的信道数量对应。例如，在本实施方式中，电缆(52)的外护套内具有九个独立的导体(电线)——每个导体对应模块化信号接口系统(10)所提供的一个信道。在另一些情况下，部件(12或50)上的匹配触点的数量和/或两部件(12,50)之间信道的数量多于电缆(52)中导电导体的数量(例如，当在使用过程中特定的器械不需要全部的信道时)。

图1-8所示的实施方式中，电缆(14,52)均不可拆卸地连接到相对应的部件(即，信号接口适配器(12)和器械连接器(50))上，如图所示。另外，电缆(52)不可拆卸地连接到器身(94)上——在这种情况下，电缆(52)位于器身(94)内部。对于器械轴相对于器身可旋转的器械来说，电缆(52)的近端可以安装为适于与器械的轴一起旋转的同时仍保持电气连接。最佳参考图5，电缆(52)的远端穿过外壳(51)的近端面(54)连接到器械连接器(50)上。最佳参考图4，电缆(14)穿过外壳(13)的侧壁连接到接口适配器(12)上。

作为不可拆卸地连接电缆的替代实施方式，电缆(14,52)中的一个或者两个可拆卸地连接到与其相对应的接口适配器(12)和器械连接器(50)/器身(94)上，例如通过合适的凸型电连接器和凹型电连接器(例如RJ型连接器，端子(D-sub)连接器，连接器，连接器，以及其他现有技术已知的电连接系统或者今后开发出的电连接系统)。利用这种连接器可以使得电缆(14,52)中的一个或者两个可以从其相对应的接口适配器和器械连接器(50)/器身(94)上拆下。在某些情况下，这是有益的，例如当不需要向外科手术器械提供电通信时，可以实现将电缆(14)从接口适配器(12)上拆下。当接口适配器(12)不可拆卸地固定到穿刺器套管外壳(86)上，或者不希望将接口适配器(12)从穿刺器套管外壳(86)上拆下或者拆下不方便时，这种设计方式格外具有优势。

类似地，电缆(52)能够可拆卸地连接到器身(94)上是具有优势的，例如，这样器械连接器(50)就能够与不同的器械连接使用，和/或当不需要的时候可以从器械上拆卸下来。电缆(14,52)的可拆卸连接还使得器械容易被清洗和灭菌，以及使得电缆可被更换(尤其是当电缆(14,52)是市售(off-the-shelf)组件时)。

参考图4和图5，接口适配器(12)和器械连接器(50)均为具有中心孔(19，57)的环形结构，中心孔(19,57)分别延伸穿过接口适配器(12)和器械连接器(50)。这些孔(19，57)的尺寸设计为允许将器械轴(92)可滑动地和可旋转地穿过。例如，中心孔(19,57)的直径可与系统使用的穿刺器套管(87)的内径相等或者稍大于其内径。在一些实施方式中，信号接口适配器(12)的中心孔(19)的直径稍大于器械连接器(50)的中心孔(57)的直径，也稍大于穿刺器套管的内径。仅仅举例说明，中心孔(19,57)的直径可以约为3mm-100mm。在具体的实施方式中，中心孔(19,57)的直径大约为13mm(例如12.7mm)，大约与“，大约与“穿刺器的内径相等(此处的“内径相等(指的是接收在穿刺器套管内的器械的尺寸)。这种尺寸的设计使得模块化信号接口系统可以被应用在“管内的器和““内的器械的穿刺器上——这是最常用的穿刺器尺寸。在某些情况下，信号接口适配器(12)的中心孔(19)的直径比器械连接器(50)的中心孔(57)的直径以及穿刺器套管的内径大大约1-5mm。

在图1-8所示的实施方式中，接口适配器(12)不可拆卸地固定在穿刺器套管外壳(86)的近端(即作为穿刺器套管外壳的一部分)。在图13-31所示的替代实施方式中(稍后详述)，信号接口适配器可拆卸地安装在穿刺器上，例如可以通过接口适配器上布置的弹性夹子与穿刺器套管外壳上相对应的特征配合。可以理解的是，图1-8所示的信号接口适配器(12)和器械连接器(50)的形状仅仅作为示例进行说明。还可以理解的是，本文使用的术语“环形”，不仅包括具有圆形中心孔和与其同轴对应的圆形外周的形状，还包括其他外周形状，例如椭圆形、方形、矩形、多边形等。在一些实施方式中，信号接口适配器(12)和器械连接器(50)的外周形状可以与穿刺器套管外壳的形状类似，尤其是穿刺器套管外壳近端的形状。

最佳参考图4和图5，靠近信号接口适配器(12)近端面(18)布置有一对极性相反的磁性区域，例如由磁铁(20N，20S)产生的磁性区域。类似地，靠近器械连接器(50)远端面(56)布置有一对极性相反的磁性区域，例如由磁铁(58N，58S)产生的磁性区域。尽管磁性区域可以以任何一种周向间隔开的方式布置在接口适配器(12)和器械连接器(50)上，在示出的实施方式中，接口系统的部件(12,50)的磁铁间隔180铁布置(即布置在中心孔的相对两侧)，且其极性反向布置。在两部件(12,50)配合过程中，这种布置方式使得作用在器械连接器(50)上的旋转扭矩的磁力最大化。尽管每个部件(12,50)上均可以只布置一个单一的磁铁，将该磁铁布置在每个部件的靠近配合面处以形成极性相反的磁区，但是在每个部件的靠近配合面位置布置两个磁铁以形成相反极性的极性区域不仅可以增加将部件对齐的磁力，还可以保证当磁力无法将部件(12,50)正确的对齐配合时器械连接器(50)就不会被拉向接口适配器(12)。另外，尽管部件(12,50)上可以布置两个以上的磁性区域，但每个部件上至少需要布置一个与其他磁性区域的极性相反的磁性区域。以及，当信号接口系统(10)设计成在接口适配器(12)和器械连接器(50)之间有且仅有一个正确的旋转对齐位置，并且每个部件(12,50)上布置了两个以上的磁性区域，这些磁性区域应当被布置为在磁性配合过程中仅可以允许一个方向的旋转配合。

最佳参考图4和图5以及图6A-B和图7A-B，信号接口适配器(12)的近端面(18)和器械连接器(50)的远端面(56)均包括排布在其上的多个导电的触点，使得当部件(12,50)处在配合状态时(如图2所示)，布置在其中一个部件(12,50)上的一个或者多个预设的触点与另一个部件(12,50)上的一个或者多个预设的触点接触。导电的触点可以为任意类型，可以采用任何的排布方式，本文中所示出和描述的类型及排布方式仅仅为多种可能的类型和排布方式中的一些典型示例。

图1-8所示的实施方式中，两个部件(12,50)的每个接触面(18,56)包括导电环(22,60)，该导电环(22,60)包括通常与其相应的部件(12,50)相对应的外周，以及与其相应的部件(12,50)的中心孔(19,57)相对应的中心孔(25,63)。在所示的示例中，导电环(22,60)通常具有相同的配置，除了信号接口适配器(12)的导电环(22)包括有额外的一组孔适于允许触点(例如，以弹簧针的形式)延伸穿过其中，后文将做详细描述(例如，图6A和6B)。可以理解的是，导电环(22,60)也可以采用多种其他配置形式，例如导电环的外周长可以小于部件(12,50)的外周长(例如，图13-31所示的实施方式)。

每个导电环(22,60)安装在绝缘环形盖板(23,61)上，其中图6B和图7B未示出盖板。每个导电环(22,60)包括多个周向间隔排布的弯曲椭圆孔(24A,24B,62A,62B)，这些弯曲椭圆孔(24A,24B,62A,62B)布置在一对同心间隔带上。因此，信号接口适配器(12)的导电环(22)包括由多个间隔开的弯曲椭圆孔(24A)形成的外部带，以及由多个间隔开的弯曲椭圆孔(24B)形成的内部带，外部带和内部带均围绕中心孔(25)布置。类似地，器械连接器(50)的导电环(60)包括由多个间隔开的弯曲椭圆孔(62A)形成的外部带，以及由多个间隔开的弯曲椭圆孔(62B)形成的内部带，该外部带和内部带均围绕中心孔(63)布置。椭圆形导电岛(27A,27B,64A,64B)布置于弯曲椭圆孔(24A,24B,62A,62B)内，与导电环(22,60)的其他部分电绝缘。因此椭圆形导电岛(27A,27B,64A,64B)与其对应的弯曲椭圆孔(24A,24B,62A,62B)相比较小。当部件(12,50)处于配合状态时，每个位于器械连接器(50)导电环(60)上的孔(62A，62B)内的椭圆形导电岛(64A，64B)与布置在接口适配器(12)上的预设的弹簧针导电接触。换言之，八个椭圆形导电岛(64A，64B)中的每一个均提供一个导电的触点。如下文所述，导电环(60)提供器械连接器(50)上的第九个导电的触点。

导电环(22,60)，也被称为保护环，包围所有的椭圆形导电岛(27A,27B,64A,64B)。因此，任何来自椭圆形导电岛(27A,27B,64A,64B)的杂散电流都会首先穿过保护环(22,60)进而给病人或者医疗从业者带来触电的危险。然而，当部件(12,50)处于配合状态时，保护环(22,60)不仅彼此电通信，还和可操作地连接到信号接口适配器(通过主电缆(14))的外部电气设备(例如主机)相连接。因此，外部电气设备可以检测到从触点(27A，27B，64A，64B)跳至保护环(22,60)的杂散电流，并立刻关闭到信号接口适配器的电流通路。

信号接口适配器(12)上安装有多个弹簧针(26A,26B,26C)(也被称为弹簧销或弹簧负载(spring-loaded)触点)，如图5、图6A和图6B所示。弹簧针的弹簧偏置(spring-biased)柱塞部从接口适配器的近端面(18)向外延伸。在示例所示的排布方式中，每个外部椭圆孔(24A)内均固定有一对弹簧针(26A)，每个内部椭圆孔(24A)内均固定有一对弹簧针(26B)。每一对弹簧针均延伸穿过布置在椭圆导电岛(27A，27B)上的孔。椭圆岛(27A，27B)辅助每一对弹簧针正确对齐，并保持每一对弹簧针之间的电通信。可以理解的是，也可以在每个椭圆孔内布置一个弹簧针，布置或者不布置椭圆导电岛(27A，27B)均可。另外，还附加一组单个的弹簧针(26C)。然而，与邻近的弹簧针成对的布置不同，单个弹簧针(26C)围绕于接口适配器排布，使得每个弹簧针(26C)都布置在内部带上的每对邻近的椭圆孔(24B)之间的区域上。每一单个弹簧针(26C)延伸穿过导电环(22)上的缺口，并与导电环(22)电通信。

当部件(12,50)处于配合状态时，八对弹簧针(26A，26B)中的每一对均与布置在器械连接器(50)远端面(56)上预设的一个椭圆形导电岛(64A，64B)电通信。当部件(12,50)处于配合状态时，不成对的弹簧针(26C)一起提供第九个导电的触点，与器械连接器(50)上导电环(60)对应的位于椭圆孔(62B)之间的部分电通信。

图8示出了移除外壳(13)后的信号接口适配器内部布线方式。八对弹簧针(26A，26B)中每一对中的每一个彼此电通信，同时也和主电缆(14)的导体(例如电导线)(28)电通信。四个不成对的弹簧针(26C)也彼此电通信，同时与主电缆(14)的第九电导体(28)电通信。弹簧针(26A，26B，26C)可以通过一个或者多个合适的连接器(以及，在某些情况下，其他导电部件)直接地(如图示)或者间接地与主电缆(14)的第九导体(28)的电通信。例如在信号接口适配器(12)的外壳(13)上可设置有凸型或者凹型电插头或者连接器，且插头/连接器的每个触点都与一对弹簧针(或者单个顶针(26C))电通信，且主电缆(14)的末端布置有一个对应匹配的凹型或者凸型电插头或者连接器，以可操作地与设置在接口适配器(12)上的插头/连接器配合。

器械连接器(50)也具有类似的布置方式，电缆(52)的第九导体(例如电线)和椭圆形导电岛(64A，64B)以及导电环(60)电通信(直接地或者间接地)。一个导体和每个导电岛(64A，64B)电通信，且第九导体和导电环(60)电通信。

作为可替代的实施方式，接口适配器(12)的导电环(22)和盖板(23)均以印刷电路板(“均以印刷)的形式制成。类似地，器械连接器(50)的导电环(60)和盖板(23)也以印刷电路板的形式制成。在这种布置方式中，导电岛(27A,27B,64A,64B)以及导电环(22,60)为印制在基板上的铜层，其中，基板作为盖板(23,61)。印制在基板(盖板)底面上的导电布线以合适的方式就可以连接到电缆(14,52)上，而无需使用电线。

本文描述的模块化信号接口系统可以使用在多种医疗程序中，尤其是外科手术中。无论穿刺器上是否布置有信号接口适配器(12)，均以常用的方式被插入病人体内，再将穿刺锥从套管(87)中移除。如果信号接口适配器没有布置在穿刺器上，那么信号接口适配器可以连接到穿刺器套管外壳(86)上。然后，将信号相关的外科手术器械插入套管中，例如轴上安装有器械连接器(50)的高频电刀/吻合器(90)。

具体地，器械的轴(92)通过布置于信号接口适配器(12)上的中心孔(19)被插入到套管中(如图1所示)。随着器械轴(92)被逐渐推入套管(87)，接口适配器(12)和器械连接器(50)逐渐靠近，最终接口适配器(12)和器械连接器(50)将靠得足够近使得磁力能够拉动器械连接器(50)在器械轴(92)上朝向接口适配器(12)滑动。磁性区域还可产生扭力，必要时，导致器械连接器(50)绕轴(92)旋转，直到器械连接器(50)和接口适配器(12)正确对齐(即，部件上的相应的导电的触点和另一部件上的导电的触点对齐)。器械连接器(50)被拉至与接口适配器(12)的配合位置，使得，每个布置在器械连接器远端面的导电岛(64A，64B)与从接口适配器(12)近端面延伸出的预设成对弹簧针(26A，26B)电接触。此外，导电环(60)将与四个不成对的弹簧针(26C)电接触。

由于弹簧针(26A，26B,26C)处于弹性压制状态，因此可以更有效的提供导电性，尤其是当使用导电岛(而不使用弹簧针)作为信号接口适配器(12)的导电的触点时，由于制造的误差将无法保证紧密的电接触。不管怎样，将弹簧针(26A,26B,26C)安装在接口适配器(12)上，两个部件(12,50)之间的磁性配合将使得弹簧针的柱塞部向内移动(即进入外壳(13))直到两个部件(12,50)的导电环(22,60)彼此接触。由此，信号接口适配器(12)和器械(90)之间建立起最多九个信道，实现与主电缆(14)连接的一个或者多个设备(例如主机)和外科手术器械(90)之间的信号传递(功率和/或通信信号)。

除了提供信道以外，导电环(22,60)上还具有附加的保险特征。杂散电流首先必须穿过一个导电环(22，60)，才会导致电流不恰当地从一条信号线(即信道)传递到另一条信号线(即短路)，或短接到仪器、病人和/或用户。这一特征是由导电环(22，60)围绕其他导电的触点(26A，26B、64A、64B)(除了不成对的弹簧针(26C)以外的)的部分提供的，这里弹簧针(26C)在功能上作为导电环(22)所提供的触点的一部分。导电环(22,60)提供的第九信道，也被称为“感应线”，可用于监测任意杂散电流或电压。如果该感应线感应到任意信号，则认为检测到故障并且将电源关闭。例如，可以在信号接口适配器(12)内完成感应线的信号传感，也可以通过外部设备实现(例如，主机)。

可以理解的是，尽管图1-8示出的实施方式中导电岛布置在器械连接器(50)上，对应的弹簧针布置在信号接口适配器(12)上，但是，如果需要的话也可以反置。

图9-12示出了模块化信号接口系统(110)的替代实施方式，包括信号接口适配器(112)和器械连接器(150)，其与图1-8所示结构类似。然而，在本实施方式中，单一的弹簧针(126A，126B)独立地与导电岛(164A，164B)配合，而不是使用如前述实施方式中的成对弹簧针。另外，由于弹簧针(126C)已经提供了与器械连接器(150)上布置的导电环(160)足够的接触，因此在信号接口适配器(112)上省略了导电环。因此，弹簧针(126A,126B,126C)延伸穿过绝缘盖板(123)的孔，该绝缘盖板(123)固定在外壳(113)上。

在部件(112,150)配合的过程中，在器械连接器(150)绕着器械的轴旋转至正确对齐位置前，信号接口适配器(112)的近端面经常会与器械连接器(150)的远端面接触。在图1-8所示的实施方式中，当这种情况发生时，在器械连接器旋转到位的过程中，弹簧针的露出端将滑过信号接口适配器的近端面。根据对齐所需要的旋转量，一个或者多个弹簧针甚至可能会轻易地与错误的岛(64A，64B)接触。

为了防止这种错误接触的发生，同时也便于器械连接器在信号接口适配器上旋转滑动，图9-12所示的实施方式进一步包括布置在接口适配器远端面的一对凸起(130)，当两个部件(112,150)彼此配合时，凸起(130)被接收在布置于器械连接器上的缺口(166)内。凸起(130)的一部分延伸超过弹簧针的露出末端，进而阻止弹簧针与器械连接器(150)的任何部分接触，直到器械连接器与信号接口适配器正确的对齐。当正确对齐后，凸起被接收在器械连接器(150)上的缺口(166)内，且器械连接器被拉进以与信号接口适配器接触，使得弹簧针与正确的导电岛(即触点)和器械连接器上的导电环电通信。可以理解的是，其中一个部件上可以布置两个或者两个以上凸起，另一个部件上布置相对应的适于接收凸起的缺口。在某些实施方式中，凸起可由非导电材料(例如塑料)制成。

凸起(130)和适于接收凸起(130)的缺口(166)可以具有多种结构形式，例如旋转地安装到接口适配器近端面的受制球轴承(captive ball bearings)(例如红宝石球轴承(ruby ball bearings))以及位于器械连接器远端面的与其形状相对应的缺口。在图9-12所示的实施方式中，每个凸起(130)包括旋转地安装在框架(132)内的轮子(131)，该框架(132)固定到接口适配器(112)的盖板(123)上。每个轮子(131)都安装在与其相对应的框架(132)内，使得该轮子的旋转轴(即轮轴)从接口适配器(112)中心孔(119)径向向外延伸。

继续参考图9，信号接口适配器(12)的磁铁(120N，120S)位于壳体(113)内且直接位于凸起(130)下方。在器械连接器(150)上，矩形缺口(166)位于导电环(160)和盖板(161)上，矩形缺口(166)的尺寸设计为当部件(112,150)处于配合状态时，适于接收凸起(130)的轮子(131)和框架(132)。如图10所示，磁铁(158N，158S)布置在缺口(166)的底座上，位于器械连接器(150)外壳(151)内。当然，缺口(166)也可以采用其他形式，这取决于凸起(130)的形状和尺寸。通常，缺口(166)的尺寸设计为允许凸起(130)掉入到缺口中足够的深度进而允许两部件(112,150)上的触点达到理想的电接触。在本实施方式中，由于接口适配器(112)的盖板(123)的近端面是非导电的(即，没有导电的触点)，当两部件(112,150)处于配合状态时，接口适配器盖板(123)的近端面与器械连接器的远端面(156)就没有接触的必要。然而，缺口(160)可以布置得足够深以允许其可以完全将凸起(130)接收其中—即，直到接口适配器盖板(123)的近端面与器械连接器的远端面(156)接触，进而保证在器械使用过程中可以保持正确的配合，并且提供关于配合的触觉和听觉的指示。

一旦器械连接器(150)在磁铁的作用下旋转进入到与接口适配器正确的对齐状态，器械连接器(150)的远端面(156)会在轮子(131)的顶上滑动，直到轮子(131)进入缺口(166)内。这种方式不仅使得极性相反的磁铁能够相互靠近，进而增加保持部件(112,150)之间配合的力，还可以提供配合到位的听觉和触觉指示。当然，可以理解的是，就像弹簧针可以布置于器械连接器上而不是布置在接口适配器上一样，凸起(130)也可以布置在器械连接器而不是(或者只有)接口适配器上，以及接口适配器上相对应的凸起也是如此。可以理解的是，凸起也可以采用其他形状布置在部件(112,150)中的一个或者两个上，包括非旋转的凸起，其无论如何都会沿着另一部件上的相对面滑动直到被接收进合适形状的缺口内，从而实现位置的对齐。

图13-31示出了模块化信号接口系统(210)的另一实施方式，包括信号接口适配器(212)和器械连接器(250)，与前述实施方式类似。然而在本实施方式中，任何一个部件(212,250)上都未设有弹簧针或者其他针形式的触点，而是采用部件(212,250)上布置平面触点的方式，与前面关于器械连接器(50,150)的描述类似。另外，信号接口适配器(212)拆卸地安装在穿刺器套管外壳的近端(即图1中示出的穿刺器套管外壳(86))。

图13和图14为模块化信号接口系统(210)的立体图，其中信号接口适配器(212)和器械连接器(250)处于未配合状态。图13示出了两部件(212,250)远端面视图，图14示出了两部件(212,250)的近端面视图。图15为两部件(212,250)处于配合状态的侧视图。可以理解的是，图13-31省略了从接口适配器(212)延伸到外部电气设备的电缆，以及从器械连接器(250)延伸到信号连接设备的电缆。然而，用于此种电缆的连接器已被示出，稍后详述。

与前面描述的实施方式类似，信号接口适配器(212)安装到穿刺器套管外壳的近端，穿刺器套管外壳包括从其向远端延伸的套管，器械连接器(250)可滑动地安装到外科手术器械的轴上(如图1所示)。如前所述，接口适配器(212)和器械连接器(250)均为环形结构，具有延伸穿过的中心孔(219,257)。当部件(212,250)处于配合状态时(图15)，中心孔(219,257)彼此对齐，进而形成一个直径不变的圆柱开口。孔(219,257)设计为可滑动旋转地接收器械的轴。可以理解的是，图13-31所示的接口适配器(212)和器械连接器(250)的结构仅仅作为示例。

通常信号接口适配器(212)包括外壳(213)以及安装到外壳(213)上的盖板(221)。在本实施方式中，盖板(221)为基底(223)的近端面蚀刻有导电环(222)的印刷电路板(PCB)。PCB盖板(221)为多层结构，具有电镀的通孔(或贯穿孔)(234)，这些通孔(234)将导电环(222)的一部分与包括多条导电布线(未示出)的底层连接在一起。

外壳(213)的近端面通常为杯型结构，其外缘(215)的内径稍大于PCB盖板(221)的外径。PCB盖板(221)被接收在外壳(213)的近端面，位于外壳(213)的近端表面且位于外缘(215)内(参见图19)。可以采用粘接或者诸如螺丝钉或者铆接和/或压接的机械紧固件的方式将PCB盖板(221)固定。

在前述实施方式中，信号接口适配器(212)上布置有磁极相反的磁铁(220N，220S)。类似地，器械连接器(250)上也布置有磁极相反的磁铁(258N，258S)。接口系统部件(212,250)上布置的磁极相反的磁铁间隔180置布置(即位于中心孔(219,257)的相对两侧)。一对圆柱孔(233)延伸穿过外壳(213)的厚度方向(参见图21和图22)，适于接收磁铁(220N，220S)，采用粘接、机械紧固件和/或压接的方式将磁铁固定。在器械连接器上，磁铁(258N，258S)被接收在圆柱腔(259)内，圆柱腔(259)开设在近端面(254)上，采用粘接、机械结构和/或压接的方式固定到位。

最佳如图19和图21所示，10针电通信器(235)被接收在接口适配器(212)外壳(213)近端面(217)的缺口(236)内，且设置于PCB盖板(221)之下。连接器(235)的针通过导电布线等类似方式(未示出)与接口适配器(212)的多个触点电通信。外壳(213)的侧壁具有矩形缺口(237)(参考图14)，电缆上的凹型连接器(未示出)通过该缺口(237)所提供的通道(238)可操作地连接到连接器(235)上，进而实现与外部设备的电通信(与前面描述的主电缆(14)类似)。

接口适配器(212)的远端可拆卸地安装到穿刺器套管外壳(例如图1中穿刺器套管外壳(86))的近端。具体地，外壳(213)的相对两侧具有一对类似弹簧的悬臂(240)。如图16所示，悬臂(240)可径向向内变形。通过采用合适的弹性材料制造外壳(213)可以增强这种弹性变形，例如使用注塑塑料。每个悬臂(240)的自由端具有向远端延伸的锁臂(241)，该锁臂(241)的终端为具有肩部(243)的径向延伸的夹子(242)。夹子(242)位于并且设计为可锁定地被接收在具有对应形状的穿刺器套管外壳近端槽内，从而使得肩部(243)被锁定在槽底部边缘之下。

例如，如公开号为No.2005/0070947的美国专利申请(公开日为2005年3月31，全文通过引用的方式并入到本文)的具体实施方式示出的夹子(242)与穿刺器外壳的第一外壳部件上布置的槽锁定配合。

具体地，夹子(242)与第一外壳部件(申请‘947中的36)的配合方式和“匹配的锁164,166“与第一外壳部件上表面槽的配合方式(参见申请‘947中图2)相同。当套管被插入病人体内后，将穿刺锥组件从穿刺器外壳中拆下，然后将本文描述的接口适配器(212)连接到穿刺器套管外壳上。夹子(242)被插入到穿刺器套管外壳的槽中。夹子(242)的远端斜面被槽壁抵压，引起悬臂(240)径向向内变形。继续向下推进夹子(242)直到肩部(243)越过槽的基底，同时夹子(242)径向向外变形，进而将接口适配器(212)固定到穿刺器套管外壳上。为了将接口适配器从套管外壳拆下，可径向向内按压悬臂(240)直到肩部(243)不再与套管外壳槽基底上的侧壁配合，此时允许将接口适配器拆下。可以理解的是，接口适配器(212)也可以采用其他方式可拆卸地安装到穿刺器套管外壳上，无论是采用已知的还是未来将出现的方式。

盖板(221)包括印刷在绝缘基板(223)近端侧的导电环(222)以及多个导电的触点。导电环(222)通常为环形结构，具有与接口适配器(212)的中心孔(219)相对应的中心孔(225)。尽管导电环(222)自身提供了与对应的导电环(260)和/或布置在器械连接器(250)上的另一个导电的触点相配合的触点，PCB盖板(221)还包括多个周向间隔布置的椭圆形导电岛(227A，227B)，与前述实施方式类似，椭圆形导电岛(227A，227B)布置在一对同心间隔开的带上。因此，PCB盖板(221)进一步包括具有间隔分布的触点(227A)的外部带和具有间隔分布的触点(227B)的内部带，内部带和外部带围绕中心孔(225)布置。椭圆形导电岛，即触点(227A，227B)被布置在导电环(222)上的弯曲椭圆孔(224A，224B)内，触点(227A，227B)与围绕在其周围的导电环(222)绝缘。

像图9-12示出的实施方式一样，接口适配器(212)具有一对凸起(230)，当部件(212,250)处于配合状态时，凸起(230)被接收在器械连接器(250)的对应缺口(266)内。在这种实施方式中，凸起包括受制的球轴承(captive ball bearings)(例如非导电的红宝石轴承(non-conductive ruby ball bearings))，受制的球轴承(captive ball bearings)不仅在部件(212,250)正确对齐前防止非匹配的电接触，同时还便于器械连接器和信号接口适配器的旋转滑动。轴承(230)被受制地安装在PCB盖板(221)的缺口(232)内，使得轴承(230)可以在缺口(232)内旋转。与前述实施方式中的凸起(130)类似，一部分轴承(230)延伸超过导电环(222)和岛(227A，227B)，进而阻止导电环(222)和岛(227A，227B)接触器械连接器(250)的任何部分直到器械连接器与信号接口适配器(212)正确地旋转对齐。当旋转对齐到位后，轴承(230)被接收进入器械连接器(250)上的缺口内，且器械连接器被拉至与接口适配器接触配合。可以理解的是，轴承(230)(或者其他凸起)也可以布置在器械连接器上而不是(或者只是)接口适配器上，接口适配器上的相对应的缺口也是如此。同时，尽管如下所述的缺口(266)采用布置在器械连接器盖板(261)及其他下部特征上的孔(271)的方式，缺口还可以采用其他多种形状，取决于接口适配器(212)上凸起的形状。

现在来看模块化接口系统(212)的器械连接器(250)部件，该部件的结构与接口适配器(212)类似。然而，器械连接器(250)采用柔性印刷电路板(“采用柔性印)代替刚性印刷电路板，来提供匹配的触点。柔性印刷电路板允许触点从器械连接器(250)的远端面向外弹性地伸出，进而可以辅助其与接口适配器(212)上触点的匹配连接。因此，柔性印刷电路板上的触点取代了受弹簧力作用的弹簧针。此外，放置在柔性印刷电路板和器械连接器外壳(251)之间的弹性薄板在每个触点下提供支撑，可将触点向外推出进而辅助匹配接触。

与前面描述的实施方式类似，器械连接器(250)可滑动地安装到器械轴上。器械的轴可滑动地穿过器械连接器(250)的中心孔(257)，使得器械连接器可相对至少一部分的器械轴轴向滑动和旋转。器械连接器(250)通常包括外壳(251)和安装到外壳(251)上的柔性印刷电路板盖板(261)。柔性印刷电路板盖板(261)具有印刷在柔性绝缘基体(270)近端面的导电环(260)。柔性印刷电路板(261)为多层结构，通过电镀通孔(或贯穿孔)将导电环(260)的一部分与具有多条导电布线(未示出)的底层相连接。

最佳参考图29，外壳(251)的远端面(265)为凹壁结构，具有沿着其周长布置的外缘(267)。从外缘(267)径向向内延伸有一对弧形部件(268)，弧形部件(268)分别布置在远端面(265)的相对两侧，且每个弧形部件(268)的内部具有半球形腔(269)。半球形腔(269)位于凹壁(266)的底部，适于接收轴承(230)。部件(268)的高度低于外缘(267)的高度，因此弧形部件(268)的上(即远端)表面不会延伸到外缘的上表面，进而便于将轴承(230)接收到对应的半球形腔(269)内。

具有中心孔(274)的弹性支撑件(273)被接收在外壳(251)的远端面上。支撑件(273)包括一对缺口(275)以接收外壳(251)的远端面(265)上的弧形部件(268)。多个凸起或者支撑块(278)从支撑件(273)的远端面(277)向外延伸，外部支撑边缘(276)也从支撑件的周边向远端延伸。支撑块(278)和外部支撑边缘(276)相对于远端面(277)的高度大致相同。

支撑件(273)被接收在外壳(251)远端面(265)的凹壁上，被外缘(267)包围且弧形部件(268)位于缺口(275)内。如图31所示，支撑件(273)设计为外部支撑边缘(276)和支撑块(278)的上(即远端)表面相对彼此水平，且相对外壳(251)的外缘(267)的上(远端)表面水平，因此，支撑边缘(276)的外周和外缘(267)之间形成小的间隙。

柔性PCB盖板(261)包括印刷在基底(270)远端侧的导电环(260)以及多个导电的触点。导电环(260)通常为环形结构，具有与器械连接器(250)的中心孔(257)相对应的中心孔(263)。尽管导电环(260)自身提供了与信号接口适配器(212)的对应的导电环(222)匹配的导电的触点，柔性PCB盖板(261)进一步包括多个周向间隔布置的椭圆形导电岛(264A，264B)，椭圆形导电岛(264A，264B)布置在一对同心间隔开的带上。因此，柔性PCB盖板(261)进一步包括具有间隔分布的触点(264A)的外部带和具有间隔分布的触点(264B)的内部带，内部带和外部带关于中心孔(263)布置。椭圆形导电岛，即触点(264A，264B)被布置在成型在导电环(260)上的弯曲椭圆孔(224A，224B)内，触点(227A，227B)与围绕在其周围的导电环(222)绝缘。柔性PCB盖板(261)进一步包括一对布置在盖板相对两侧的缺口(271)，该缺口(271)靠近外缘布置，该缺口形成缺口(266)适于接收轴承(230)的入口部分。

柔性PCB盖板(261)位于弹性支撑件(273)之上，使得缺口(271)与支撑件上的缺口(275)和外壳(251)的腔(269)对齐(如图27所示)，进而提供接收轴承(230)的缺口(266)。另外，柔性PCB盖板(261)设计成使得其中一个支撑块(278)位于触点(264A，264B)之下，且盖板的外周位于支撑件(273)外缘(276)之上。支撑件(273)的块(278)和外缘(276)抵抗触点(264A，264B)向内的变形，同时还抵抗被外缘(276)支撑的柔性PCB盖板(261)的导电环(260)外部的向内变形。相应的，块(278)和外缘(276)包括偏置部件，以将触点(264A，264B)和导电环(260)的外部向外偏置(即，在使用过程中，朝向远端，朝向信号接口适配器(212)偏置)，进而便于器械连接器(250)和接口适配器(212)上触点的对齐和导电配合。

从柔性PCB盖板(261)延伸出的带连接器(272)，其触点通过一条或者多条布线或者布置在柔性PCB盖板(261)一层或者多层上的其他导电布线实现与触点(260,264A，264B)电通信。带连接器(272)包裹在器械连接器(250)外边缘处，被接收进入器械连接器外壳(251)上布置的腔室(280)内。与前文所述的电缆(52)类似(未示出)，电缆上的凹型连接器可操作地连接到带连接器(272)上，电缆的另一端可操作地连接到器械(例如器身)上，以提供器械连接器(250)和器械之间的电通信。

图13-31示出的模块化信号接口系统(210)的使用方式与图1-8示出的实施方式类似。一旦穿刺器以常规方式被插入病人体内，且接口系统(210)的部件(212,250)已经被分别放置在穿刺器外壳和器械上后，将器械轴通过信号接口适配器(212)的中心孔(219)插入套管(和图1类似)。随着器械轴继续插入穿刺器套管，最终接口适配器(212)和器械连接器(250)将靠得足够近使得磁力能够将器械连接器(250)沿着器械轴拉向接口适配器(212)。磁性区域的布置方式可以产生扭矩，进而使得器械连接器(250)绕着器械轴旋转(如果有需要)直到与接口适配器(212)正确对齐。一旦在磁性区域的作用下，器械连接器(250)被旋转进入到与接口适配器正确对齐位置，器械连接器(250)的远端在接口适配器的轴承(230)上滑过，直到轴承进入到器械连接器外壳(251)上布置的缺口(266)(即进入孔(271)和外壳(251)的下层腔室(269))内。如前所述，这种方式还可以提供关于配合的听觉以及触觉指示。

当配合以后，器械连接器(250)的每个触点(264A，264B)与预设的相对应的接口适配器的触点(227A，227B)配合(即接触实现电通信)。另外，器械连接器的导电环(260)与信号接口适配器的导电环(222)配合(即接触实现电通信)。

图32和图33示出了信号接口适配器和器械连接器的印刷电路板或者柔性印刷电路板上的匹配导电部的可替代实施方式，相应地，与前面描述的部件(212,250)上的布置类似。图32和图33中划线区域简单地示出了PCB/FPCB盖板中的导电部(例如铜的)。图中的导电部包括导电环(322,360)，具有中心孔(325,363)，相应地，同时进一步包括以椭圆导电岛形式设计的位于在导电环(322,360)孔内的附加的触点。器械连接器的导电环为与信号接口适配器导电环(322)镜像的结构，相对旋转180的布置。使用相同的印刷电路板/柔性印刷电路板可以简化制造工艺，电气连接和接口适配器以及器械连接器的任何差异都可以由外壳内的盖板下方的结构提供。

与前面描述的实施方式类似，每个导电环(322,360)为具有中心孔(325,363)的环形结构。每个导电环(322,360)还包括多个周向间隔分布的弯曲椭圆孔(324A,324B,362A,362B)，排布在同轴布置且间隔开的带上。因此，信号接口适配器盖板的导电环(322)包括有间隔排列的弯曲椭圆孔(324A)的外部带和有间隔排列的弯曲椭圆孔(324B)的内部带，内部带和外部带围绕中心孔(325)排列布置。类似地，器械连接器盖板的导电环(360)包括有间隔排列的弯曲椭圆孔(362A)的外部带和有间隔排列的弯曲椭圆孔(362B)的内部带，内部带和外部带围绕中心孔(363)排列布置。包括多个椭圆形导电岛(327A,327B,364A,364B)的多个触点，布置在弯曲椭圆孔(324A,324B,362A,362B)内，与导电环(322,360)的其余部分电绝缘。

与图13-31所示的实施方式相比，图32和图33示出的实施方式还包括附加的信道(也被称为通信路径或线路)。具体地，附加的导电的触点(346,382)，也被称为防护返回触点(guard return contact)，布置在信号接口适配器和器械连接器的相配合的表面上，因此当部件处于配合状态时，可以提供十个信道。防护返回触点(346,382)布置在导电环(322,360)的孔(347,383)内，因此，防护返回触点(346,382)与相对应的导电环(322,360)电绝缘。当信号接口适配器的近端面与器械连接器的远端面处于配合状态时，不仅导电环(322,360)彼此导电接触，防护返回触点(346,382)也与另一个部件上的导电环(322,360)的一部分电接触。因此，防护返回触点(346,382)连同导电环(322,360)提供一对信道，用以确认信号接口适配器和器械连接器彼此是否正确的配合。

举例说明，外部设备(例如，主机)或者信号接口适配器自身可以向位于信号接口适配器上的防护返回触点(346)施加小的测试电压。如果接口适配器和器械连接器之间处于安全的配合状态，连接到信号接口适配器导电环(322)的线路上可显示对应的电压。如果没有返回电压信号，外部设备或者信号接口适配器会认为接口适配器和器械连接器之间的连接不安全，将不会从接口适配器传递危险的电压或者电流信号。一旦检测到安全的连接，防护返回触点与导电环(322)配合产生的附加的信道(或者线路)会提供第二个多余的感应线，以检测其他杂散电压或者电流。

可替代地，不用于(或者除了用于)检测两部件之间正确连接以及检测使用过程中杂散的电流或者电压，防护返回触点(346,382)还可用于识别。例如，器械连接器一侧的防护返回触点(382)可以与集成电路板或者布置于器械连接器上或者可操作地连接到器械连接器上的外科手术器械上的类似设备电通信。集成电路板向外部设备提供识别信息(即信号)，外部设备通过防护返回触点(383)和防护环(322)的专用数据通道可操作地连接到信号接口适配器上。这样，外部设备(例如主机)就可以接收指示诸如器械类型或者其他与器械相关的信息。

在一些实施方式中，信号接口适配器和器械连接器是被动的，仅完成多个路径(即信道)，通过这些路径信号(能量和/或数据)可以在外部电气设备和外科手术器械之间传递。在其他实施方式中，信号接口适配器和/或器械连接器上提供有多种电子电路，例如前述用于识别的集成电路板。信号接口适配器和器械连接器中的一个或者两个包括多种其他电路，例如用于指示模块化信号接口系统存在的1-wire芯片。其他合适的电路还包括一个或者多个传感器，以检测两部件之间关于连接的不同状态，甚至可用于检测关于穿刺器、外科手术器械的一个或者多个状态，或者检测关于穿刺器、外科手术器械其中之一在外科手术环境中的使用状态。

进一步地，信号接口适配器(或者与其连接的穿刺器外壳)包括自己的电源(例如一个或者多个电池)适于给外科手术器械提供能量——因此也就不需要通过主电缆(14)连接到外部电子设备。尽管已经开发出无线的外科手术器械，例如超声切割/凝结器械，由于增加了电源的重量，因此使得这类外科手术器械与有电线的外科手术器械相比重量增加且显得更加笨重。将电源放置在信号接口适配器(或者与信号接口适配器连接的穿刺器外壳)上可以避免这种情况。这种布置方式使得单个电源可用于给多个外科手术器械提供能量。

另外，尽管前述的实施方式通过使用主电缆(14)将信号接口适配器直接连接到外部电气设备(例如电源，射频RF或超声主机)，可替代地，外部电气设备可包括中央集线器，其可操作地连接到一个或者多个附加的电气设备上，例如主机等。中央集线器可以为接口适配器和其中的一个或者多个附加的电气设备之间的信号分配路径。例如，中央集线器可以将信号转换为适于模块化信号接口系统的合适的信号，该信号来自于或者传递到预先存在的主机(或者其他电气设备)。这样，本文描述的模块化信号接口系统可以与主机或者其他各种类型和/或各个制造商的电气设备一起使用。对于那些具有识别连接到模块化信号接口设备的外科手术器械类型功能的设计来说，结合中央集线器的设计格外有用，在识别出外科手术器械类型之后，通过中央集线器就可以给其他合适的主机(或其他电子设备)分别双向通路。

关于本文所描述的系统两部件上所布置的磁性区域，可以采用多种材料制成，尤其是钕铁硼磁体以及铝镍钴合金磁铁。某些情况下也可以使用电磁铁。

尽管本文已经对模块化信号接口系统和其上的部件做出了详细的描述，可以理解的是，这些部件、特征和结构，连同设备的制造方法以及本文描述的方法都不限制在本文所描述的具体实施方式中。例如，在替代实施方式中，两个部件的匹配面仅包括导电岛、弹簧针或者其他杂散的导电的触点，而没有设置导电环。

Claims (63)

1.一种模块化信号接口系统，适于当外科手术器械被插入穿刺器套管时提供与所述外科手术器械之间的电通信，包括：

(a)信号接口适配器，布置在或者适于安装在所述穿刺器上，所述信号接口适配器具有延伸穿过的中心孔，以及具有多个导电的触点的近端面；以及

(b)器械连接器，布置在或者适于安装在所述外科手术器械的轴上，所述器械连接器具有延伸穿过的中心孔，以及具有多个导电的触点的远端面，所述器械连接器适于提供一个或者多个所述器械连接器上的导电的触点与布置或者安装有所述器械连接器的外科手术器械之间的电通信；

其中所述信号接口适配器与所述器械连接器能够彼此配合，使得在配合后，所述中心孔轴向对齐并且所述信号接口适配器上预设的多个所述导电的触点与所述器械连接器上预设的多个所述导电的触点电接触。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器上的所述导电的触点包括第一多触点，所述第一多触点围绕所述中心孔周向间隔布置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器上的所述第一多触点周向布置在一对间隔开的同心带上。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和/或所述器械连接器的所述导电的触点进一步包括至少一个具有多个缺口的带缺口的平面导电触点，其中所述至少一个部件的每个第一多触点布置在一个所述缺口的边界内，以使得第一多触点不会与带缺口的平面导电触点电接触。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述带缺口的平面导电的触点包括导电环，所述中心孔延伸穿过所述导电环。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其中至少一个所述部件的所述导电的触点进一步包括至少一个额外的导电的触点，布置为当两部件配合时，所述至少一个额外的导电的触点与另一个所述部件的所述带缺口的平面导电的触点电接触。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其中至少一个所述部件的所述导电的触点进一步包括至少一个额外的导电的触点，布置为当两部件配合时，所述至少一个额外的导电的触点与另一个所述部件的所述导电环电接触。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器均具有所述导电环以及所述至少一个额外的触点。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器的所述多个触点均包括平面的触点。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器的所述至少一个额外的触点包括布置在所述导电环的额外缺口内的防护返回触点，以便于所述防护返回触点与相对应的所述导电环电绝缘。

11.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，其中所述信号接口适配器和所述器械连接器中的第一部件的所述第一多触点包括平面触点，第二部件的第一多触点包括平面触点或者细长触点，适于与所述第一部件预设的所述平面触点电接触。

12.根据权利要求4-8中任一项所述的系统，其特征在于，其中所述信号接口适配器和所述器械连接器中的第一部件的所述第一多触点包括平面触点，第二部件的所述第一多触点包括平面触点或者销触点，适于与所述第一部件预设的所述平面触点电接触。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器的所述第一多触点均包括平面触点。

14.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括主电缆，所述主电缆具有与所述信号接口适配器的所述触点电通信的导体，所述主电缆适于可操作地与外部电气设备连接。

15.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括器械电缆，所述器械电缆包括与所述器械连接器的每个所述触点电通信的导体，所述器械电缆可操作地连接到所述外科手术器械或适于可操作地与所述外科手术器械连接。

16.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器包括至少一个磁性区域，所述器械连接器包括至少一个磁性区域，所述磁性区域被布置成在所述磁性区域的磁力吸引下保持所述接口适配器和所述器械连接器配合连接。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器和所述器械连接器的配合连接由所述磁性区域的磁力吸引引起。

18.根据权利要求16所述的系统，其中：

-所述信号接口适配器包括一对磁铁，所述磁铁布置于所述信号接口适配器的所述中心孔的相对两侧，以提供所述信号接口适配器近端面附近的磁性相反的区域，以及

-所述器械连接器包括一对磁铁，所述磁铁布置于所述器械连接器的所述中心孔的相对两侧，以提供所述器械连接器远端面附近的磁性相反的区域，

其中，所述一对磁铁布置为提供将所述信号接口适配器和所述器械连接器拉向匹配位置的磁力。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述器械连接器布置于，或者适于安装到外科手术器械的所述轴上，所述器械连接器可沿着所述器械的所述轴纵向移动，且可关于所述器械的所述轴旋转，所述两对磁铁布置为提供将所述器械连接器拉动进入到与所述接口适配器匹配位置的磁力，通过将所述器械连接器相对所述器械的所述轴滑动，绕着所述轴旋转，使得所述信号接口适配器和所述器械连接器上的所述触点正确对齐。

20.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器部件和所述器械连接器部件其中一个部件进一步包括布置在其远端面或者其近端面上的两个或者两个以上凸起，另一个部件布置有位于其远端面或者近端面上的以在所述部件处于配合状态时接收所述凸起的两个或者两个以上缺口。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，其中所述凸起包括由非导电材料制成的轴承。

22.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述信号接口适配器包括至少一个磁性区域，所述器械连接器包括至少一个磁性区域，所述磁性区域布置为所述信号接口适配器和所述器械连接器的匹配连接由所述磁性区域的磁性吸引引起。

23.根据权利要求22所述的系统，其中：

-所述信号接口适配器包括一对磁铁，所述磁铁布置于所述信号接口适配器的所述中心孔的相对两侧，以提供所述信号接口适配器近端面附近的磁性相反的区域，以及

-所述器械连接器包括一对磁铁，所述磁铁布置于所述器械连接器的所述中心孔的相对两侧，以提供所述器械连接器远端面附近的磁性相反的区域，

其中，所述磁铁布置为提供将所述接口适配器和所述器械连接器拉向匹配位置的磁力。

24.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，其特征在于，其中所述信号接口适配器和/或所述器械连接器的至少一部分的所述导电的触点被弹性偏置。

25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，其中所述信号接口适配器和/或所述器械连接器的至少一部分所述导电的触点被弹簧偏置。

26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，其中所述信号接口适配器和/或所述器械连接器的至少一部分所述导电的触点包括弹簧针。

27.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，其特征在于，其中所述信号接口适配器和/或所述器械连接器的至少一部分的所述导电的触点被弹性偏置。

28.一种外科穿刺器包括具有沿轴向方向延伸的通道的套管，布置于所述套管近端的外壳，以及安装在所述外壳上的信号接口适配器，所述信号接口适配器包括：

-延伸穿过并且与所述套管的所述通道轴向对齐的中心孔，以及

-具有多个导电的触点的近端面。

29.根据权利要求28所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器进一步包括至少一个磁性区域。

30.根据权利要求29所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器的所述导电的触点包括间隔布置的第一多触点，所述触点围绕所述信号接口适配器的所述中心孔布置。

31.根据权利要求30所述的外科穿刺器，其特征在于，所述第一多导电的触点围绕所述信号接口适配器的所述中心孔周向布置在一对间隔开的同心带上。

32.根据权利要求30所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器的所述导电的触点进一步包括至少一个具有多个缺口的带缺口的平面的导电的触点，其中所述信号接口适配器的每个所述第一多触点位于一个所述缺口的边界内，以使得所述第一多触点不会与所述带缺口的平面的导电的触点导电接触。

33.根据权利要求32所述的外科穿刺器，其特征在于，所述带缺口的平面的导电的触点包括导电环，所述中心孔延伸穿过所述导电环。

34.根据权利要求30所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器的所述第一多触点包括平面触点。

35.根据权利要求28-34中任一项所述的外科穿刺器，其特征在于，进一步包括与所述信号接口适配器的所述触点电通信的电连接器，所述电连接器适于可操作地连接到电缆上，用于接收外部电气设备传递来的功率信号。

36.根据权利要求28-34中任一项所述的外科穿刺器，其特征在于，进一步包括与所述信号接口适配器的所述触点电通信的具有导体的电缆，所述电缆适于可操作地连接到外部电气设备上。

37.根据权利要求28-34中任一项所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器包括一对布置于所述信号接口适配器的所述中心孔的相对两侧的磁铁，以提供所述信号接口适配器近端面附近的磁性相反的区域。

38.根据权利要求28-34中任一项所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器包括布置在其近端面上的两个或者两个以上的缺口。

39.根据权利要求28-34中任一项所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器包括两个或者两个以上的凸起，所述凸起从其近端面延伸，其中所述凸起包括非导电轴承。

40.根据权利要求28-34中任一项所述的外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器的至少一部分所述导电的触点被弹性偏置。

41.一种信号相关的外科手术器械，包括：

(a)器械外壳；

(b)细长轴，适于被接收在穿刺器套管内部的通道内，所述细长轴从所述外壳向远端延伸；

(c)器械连接器，具有延伸穿过的中心孔，所述细长轴延伸穿过所述器械连接器的所述中心孔，以便于所述器械连接器可沿着所述轴纵向移动，且可围绕所述轴旋转，所述器械连接器进一步包括多个布置在其远端面的导电的触点。

42.根据权利要求41所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，进一步包括与所述器械连接器的所述触点电通信的具有导体的电缆，所述电缆在所述器械连接器和所述器械外壳之间延伸。

43.根据权利要求42所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述电缆绕着所述细长轴盘绕。

44.根据权利要求41所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述器械连接器进一步包括至少一个磁性区域。

45.根据权利要求43所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述器械连接器进一步包括至少一个磁性区域。

46.根据权利要求41所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述器械连接器的所述导电的触点包括围绕所述器械连接器的所述中心孔布置的间隔开的第一多触点。

47.根据权利要求46所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述第一多导电的触点围绕所述器械连接器的所述中心孔周向布置在一对间隔开的同心带上。

48.根据权利要求46所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述器械连接器的所述导电的触点进一步包括至少一个具有多个缺口的带缺口的平面的导电的触点，其中所述器械连接器的每个所述第一多触点位于一个所述缺口的边界内，以便于所述第一多触点不会与所述带缺口的平面的导电的触点电接触。

49.根据权利要求48所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，其中所述带缺口的平面的导电的触点包括导电环，所述中心孔延伸穿过所述导电环。

50.根据权利要求46所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，其中所述器械连接器的所述第一多触点包括平面触点。

51.根据权利要求41-50中任一项所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，其中所述器械连接器进一步包括：外壳和固定到所述器械连接器的所述外壳上的盖板，其中所述中心孔延伸穿过所述盖板，所述盖板包括具有多个所述导电的触点的绝缘基板的印刷电路板。

52.根据权利要求51所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述印刷电路板包括柔性印刷电路板，所述器械连接器进一步包括位于所述盖板之下的弹性支撑件，所述弹性支撑件包括多个触点偏置凸起，布置于至少一部分所述导电触点对侧，所述偏置凸起弹性向外偏置所述触点。

53.根据权利要求41-50中任一项所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，其中所述器械连接器包括一对磁铁，所述磁铁布置于所述器械连接器的所述中心孔相对的两侧，以提供所述器械链接器远端面附近的磁性相反的区域。

54.根据权利要求41-50中任一项所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述器械连接器进一步包括(a)从其远端面延伸出的两个或者两个以上凸起，所述凸起包括非导电轴承，或者(b)布置在其远端面上的两个或者两个以上的缺口。

55.根据权利要求41-50中任一项所述的信号相关的外科手术器械，其特征在于，所述器械连接器的至少一部分所述导电的触点被弹性偏置。

56.一种能量外科穿刺器包括：

(a)具有沿轴向方向延伸的通道的套管；

(b)布置于所述套管近端的穿刺器套管外壳；

(c)可移动地安装到所述穿刺器套管外壳上的信号接口适配器，所述信号接口适配器包括：

-外壳，

-延伸穿过所述外壳并且与所述套管的所述通道轴向对齐的中心孔，

-具有围绕所述中心孔布置的多个导电的触点的近端面，

-布置于所述近端面附近的至少一个磁性区域，

-与所述信号接口适配器的所述导电的触点电通信的电连接器，所述电连接器适于可操作地与电缆连接用于接收外部电气设备的功率信号。

57.根据权利要求56所述的能量外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器进一步包括一对布置于所述适配器外壳相对侧的弹性的悬臂，每一个所述悬臂具有向远端延伸的锁臂，所述锁臂终端为径向延伸的夹子，所述夹子位于所述穿刺器套管外壳近端之下并且可锁定地被接收在所述穿刺器套管外壳近端的槽内，以可拆卸地将所述信号接口适配器连接到所述穿刺器套管外壳。

58.根据权利要求56所述的能量外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器进一步包括固定到所述适配器外壳的盖板，所述中心孔延伸穿过所述盖板，所述盖板包括具有多个导电的触点的绝缘基板的印刷电路板。

59.根据权利要求56-58中任一项所述的能量外科穿刺器，其特征在于，所述导电的触点包括围绕所述中心孔周向间隔布置在一对间隔开的同心带上的第一多平面触点。

60.根据权利要求58所述的能量外科穿刺器，其中所述导电的触点包括：

-围绕所述绝缘基板的所述中心孔周向间隔布置的第一多平面的触点，以及

-布置于所述绝缘基板上的印刷导电环，所述中心孔延伸穿过所述导电环，所述导电环包括多个缺口，

其中每个所述第一多触点位于一个所述缺口内，以使得所述第一多触点不会与所述导电环电接触。

61.根据权利要求56-58或者60中任一项所述的能量外科穿刺器，其特征在于，所述信号接口适配器进一步包括布置于所述信号接口适配器的所述中心孔相对侧的一对磁铁，所述磁铁适于提供所述信号接口适配器近端面附近的磁性相反的区域。

62.根据权利要求56-58或者60中任一项所述的能量外科穿刺器，其特征在于，其中所述信号接口适配器进一步包括(a)从其近端面延伸出的两个或者两个以上凸起，所述凸起包括非导电轴承，或者(b)布置在其近端面上的两个或者两个以上缺口。

63.根据权利要求56-58或者60中任一项所述的能量外科穿刺器，其特征在于，其中所述信号接口适配器的至少一部分所述导电的触点被弹性偏置。