CN110573110A - 可锁定式液压手术支承设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在外科手术期间支承和定位患者的肢体或器械的手术支承设备。该设备由可调节结构部件构成，该可调节结构部件容纳用于锁定和解锁结构设备的单独的液压系统。结构部件包括三个可锁定接头和两个刚性支承臂。每个接头容纳液压活塞和锁环。液压压力由电动机和泵供应到接头，并由电路、压力传感器和阀控制。施加液压压力时，激活活塞，锁定接头。也可释放液压压力，以通过用户控制电路解锁接头。结构部件还包括用于将装置附接到支承结构的通用导轨夹具和用于附接附件装置的远侧快速连接件。

Description

可锁定式液压手术支承设备

技术领域

本公开涉及一种手术支承设备，并且更具体地涉及能够保持工具、器械等的可调整可锁定式臂状支承件。

背景技术

在某些外科手术中，通常必须以特定定向或将在长时间段(例如，在肩或膝关节上的骨科手术期间)内固定和维持的系列定向保持患者身体或肢体。另外，可能需要操纵并保持若干工具或器械以实现外科手术。即使单个器械也可能具有需要手动操纵的若干控制，导致在外科手术过程期间需要额外的员工或装置保持一个或多个器械。

目前，本领域已知许多手术支承装置，其中许多是利用由齿轮、弹簧或离合器定位和保持的结构臂的机械系统。这些装置中的一些使用液压压力锁定和解锁装置的臂之间的接头，以便旋转并保持臂就位。然而，一些液压装置将结构设备和液压压力系统两者组合成一个部件，例如，通过将支承臂中的至少一个用作结构构件和液压流体导管。将两种功能组合成一个部件限制了可用于结构支承件和液压管的材料的选择。这又可增加装置的尺寸和重量，限制了其功能和合意性。

发明内容

本文描述了一种手术支承设备，其可用于在外科手术期间支承并定位患者的肢体或器械。该设备由可调节结构部件构成，该可调节结构部件容纳用于锁定和解锁结构设备的单独的液压系统。结构部件包括三个可锁定接头和两个刚性支承臂。每个接头容纳液压活塞和锁环。液压压力由电动机和泵供应到接头，并由电路、压力传感器和阀控制。施加液压压力时，激活活塞，锁定接头。也可释放液压压力，以通过用户控制电路解锁接头。通过将液压系统与设备的结构臂分离，可选择更广泛的材料来管理液压压力和结构强度。有利地，这允许装置重量和装置模块化的潜力显著降低，同时仍然维持装置功能性。

本公开的手术支承设备的其它示例可包括任何适合组合的以下的一个或多个。

在实例中，本公开的手术支承设备包括基部构件和第一支承构件，该第一支承构件由第一接头在近端处可旋转地联接到基部构件。第一接头包括第一活塞组件。该设备还包括第二支承构件，第二支承构件由第二接头可旋转地联接到第一支承构件的远端。第二接头包括第二活塞组件。该设备还包括联接到第二支承构件的远端的第三接头。第三接头包括第三活塞组件。该设备还包括设置在基部构件内的驱动系统，该驱动系统用于将液压压力递送至第一接头、第二接头和第三接头中的每一个。驱动系统由供应导管连接到第一活塞组件、第二活塞组件和第三活塞组件中的每一个。供应导管包括在第一接头与第二接头之间延伸的第一软管，以及在第二接头和第三接头之间延伸的第二软管。第一活塞组件、第二活塞组件和第三活塞组件配置成响应于由驱动系统递送的液压压力分别锁定和解锁第一接头、第二接头和第三接头。

在手术支承设备的其它实例中，基部构件包括用于将设备附接到支承结构的安装构件。安装构件构造成允许设备与支承结构之间的360度旋转。在实例中，支承结构选自台、椅子或手术室墙壁之一。在实例中，第一接头是双球窝接头，并且第一活塞组件包括第一活塞子组件和第二活塞子组件。第一活塞子组件和第二活塞子组件中的每一个设置于双球窝接头的相应接头内。在实例中，供应导管包括在双球窝接头的接头之间延伸的第三管。第三管能够回转。在实例中，第二接头构造为铰链，以允许第一支承构件与第二支承构件之间的360度旋转。第二接头包括固定柱体和90度肘部。在实例中，第三接头是单球窝接头。

在其它实例中，第一活塞组件、第二活塞组件和第三活塞组件包括活塞和锁环。基部构件还包括至少一个用户激活控制件。在实例中，至少一个用户激活控制件选自电源开关、激活按钮、远程开关和脚踏板。液压压力由泵和驱动系统的电动机供应。液压压力由电路板和驱动系统的至少一个阀控制。在实例中，至少一个阀是电磁阀、止回阀和泄放阀中的一个。驱动系统还包括用于容纳流体的储存器。适配器可释放地联接到第三接头以用于附接到工具或器械。液压压力同时地锁定和解锁第一接头、第二接头和第三接头中的每一个。在实例中，该设备构造成用于在无菌场中。在其它实例中，该设备的至少一部分由无菌盖布覆盖。

通过阅读以下详细描述并查看相关附图，这些和其它特征和优点将是显而易见的。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是说明性的，并不是对要求保护的方面的限制。

附图说明

通过结合以下附图参考详细描述将更全面地理解本公开，其中：

图1A和1B以透视图(图1A)和侧视图(图1B)示出了本公开的示例性手术支承设备；

图2A是图1A和1B的手术支承设备的横截面视图；

图2B是图1A和1B的手术支承设备的基部的详细横截面视图；

图3是移除液压部件的手术支承设备的结构部件的横截面视图；

图4是移除结构部件的手术支承设备的液压系统的横截面视图；以及

图5A-5C是图1A和1B的手术支承设备的单独接头的横截面视图。

具体实施方式

在下面的描述中，相似的部件已被赋予相同的附图标记，而不管它们是否在不同的示例中示出。为了以清楚和简明的方式示出示例，附图可能不一定按比例绘制，并且某些特征可以以略微示意的形式示出。关于一个示例描述和/或示出的特征可以在一个或多个其它示例中以相同方式或以类似方式使用和/或与其它示例的特征组合或代替其它示例的特征。

如说明书和权利要求书中所使用的，出于描述和定义本发明的目的，使用术语“约”和“大致”用于表示可以归因于任何定量比较、值、测量或其它表示的固有不确定度。术语“约”和“大致”也在本文中用于表示定量表示可以与所述基准不同而不会导致所讨论主题的基本功能发生变化的程度。“包括”、“包含”和/或每个的多个形式是开放式的并且包括列出的部分并且可以包括未列出的附加部分。“和/或”是开放式的并且包括一个或多个列出的部分和列出的部分的组合。

现在转到图1A，示出了本公开的示例性手术支承设备10的透视图。设备10包括具有安装构件22(如通用导轨夹具)的基部12，用于将设备10附接到支承结构，如手术台或椅子，或者手术室的墙壁。安装构件22可借助用户控制件23操作。基部12的近端11可包括用于电源(如电池)的电源附接件(未示出)。还可提供用户控制件13，如电源开关。设备10进一步包括基部接头14、中接头16和远接头18。远接头18构造成为待由设备10保持就位的物品提供支承。例如，工具安装件或器械适配器20可以可释放地联接到远接头18，以固定待由设备10的远端保持的物品。

在实例中，基部接头14是双球窝接头，中接头16是铰链接头，并且远接头18是单球窝接头。然而，本公开考虑了不同类型的接头和接头布置。可为管状构造以抵抗偏转和扭转力的第一刚性支承构件24将基部接头14与中接头16互连。从中接头16延伸是第二刚性支承构件26，其也可为管状构造，以抵靠偏转和扭转力。然而，本公开考虑了备选结构部件，如支承构件24、26的定制凸起或其它几何构造。另外，本公开考虑了支承构件的备选数量，如三个、四个或五个。值得注意的是，每个额外支承构件将需要至少一个额外接头，优选旋转接头，以形成设备10。

图1B是图1A的设备10的侧视图。在图1B中，可以看出，基部12进一步包括多个用户激活控制件，如激活按钮21和远程开关(未示出)的远程开关连接件25。基部12还可包括用于脚踏板激活构件(未示出)的脚踏板连接件27。本公开还考虑了其它用户致动器，如语音控制件。另外，还可提供在致动器故障的情况下使用的手动锁定和解锁备用或超驰机构。因此，如下所述，用户可通过一个或多个用户激活控制件来锁定和解锁接头14、16、18。

图2A在横截面视图中示出了图1A和1B的设备10。在图2A中，可以看出，液压驱动系统30封闭在基部12内。连接到驱动系统30是一系列连续的液压压力管道，其延伸穿过每个接头14、16、18。确切地说，第一压力管42在基部接头14与中接头16之间延伸，且第二压力管43在中接头16与远接头18之间延伸。在图2B中更详细地示出驱动系统30。在图2B中，液压压力由泵15和容纳在基部12内的电动机19供应。液压压力进一步由电路板17控制。然而，本公开还考虑了用于施加液压压力的其它系统，如气动系统。驱动系统30还可包括加压流体源，如储存器44，以及一个或多个压力传感器(未示出)。可包括电磁阀、止回阀和泄放阀中的至少一个的控制阀45，控制来自储存器44的流体供应以及来自电动机19和泵15的压力。控制阀45可由用户操纵，例如，通过踩下脚踏板，以重新配置控制阀45以将储存器44中的加压流体排放到液压压力系统中。

现在转到图3，更详细地示出在移除液压部件的情况下的图1A和1B的设备10的结构构件。如上所述，安装构件22用于将设备10固定到支承结构，如手术室扶手。安装构件22包括可锁定旋转接头28，其允许整个设备10相对于支承结构旋转360度。安装到基部12是基部接头14，其由第一柱体30a和第二柱体30b组成。设置于第一柱体30a内的第一球组件33a由结构支承件32连接到设置于第二柱体30b内的第二球组件33b，所述结构支承件构造成防止第一球组件33a相对于第二球组件33b的相对移动。基部接头14的双球窝布置比单球窝布置向基部接头14有利地提供更大的运动范围。中接头16由固定柱体34和90度肘部36组成，90度肘部36将第二支承构件26连接到中接头16。中接盖16构造成允许第一支承构件24与第二支承构件26之间的360度旋转。远接头18包括设置于壳体38内的远球组件35。在实例中，整个设备10由诸如盖布(未示出)的无菌隔层覆盖，以允许在无菌场内使用设备10。无菌盖布的非限制性实例在授予Tenet Medical Engineering,Inc的美国公开号2011/0088702中描述，其全部内容通过引用并入本文。盖布上的可选远程开关也可用于由用户远程激活。

图4示出了本公开的示例性液压系统40，其用于与例如图3的设备10一起使用。驱动系统30连同压力管42、43形成液压压力系统40。每个接头14、16、18通过密封的活塞组件向液压压力系统40开放。例如，基部接头14通过基部接头活塞子组件46a、46b向系统40开放。中接头16通过中接头活塞组件48向系统40开放，且远接头18通过远接头活塞组件50向系统40开放。基部接头活塞子组件46a、46b由回转压力软管52连接。在实例中，如下文更详细地描述，在受压时，活塞组件46a、46b、48和50接合接头14、16、18的结构构件，并同时施加锁定力。然而，本公开还考虑了独立锁定和解锁每个接头14、16、18。例如，额外压力管可在接头14、16、18之间延伸，以隔离每个接头处的液压压力。

讨论现在将转到图5A，其示出了基部接头活塞子组件46b的放大视图(基部接头活塞子组件46a基本上是其镜像)。如图5A所示，活塞53在第二柱体30b内沿轴向可滑动地移位。在实例中，一个或多个密封件55外接活塞53以在活塞53与第二柱体30b之间建立密封。密封件55由一个或多个间隔件66分开。密封件55和间隔件66由保持环68保持在适当位置。附接到子组件46a(图4)的压力软管52允许来自子组件46a的加压流体与子组件46b连通。压力软管52也由密封件55密封地联接在第二柱体30b内。由于压力软管52，加压流体同时供应到子组件46a、46b。

为了将第二球组件33b相对于第二柱体30b锁定(并且类似地，第一球组件33a相对于第一柱体30a)，加压流体供应到子组件46b的区域。加压流体向活塞53施加力以沿箭头70的方向推动活塞53。因此，推动活塞53在箭头70的方向上行进，直到其接合第二球组件33b，从而抵靠锁环72压缩第二球组件33b。第二球组件33b例如由摩擦配合或楔入配合来接合锁环72。当此发生时，第二球组件33b相对于第二柱体30b维持在锁定构造中，从而防止其间的任何相对移动。因此，加压流体的供应引起基部接头14变为锁定在适当位置。加压流体还传送到第一支承构件24中的第一压力管42，以允许加压流体传输到中接头16(图5B)。

中接头16在图5B中的放大视图中示出。在图5B中，活塞82在固定柱体34内沿轴向可滑动地移位。活塞82由轴承86与保持环88分离。在实例中，一个或多个密封件84外接活塞82以在活塞82与固定柱体34之间建立密封。密封件84由一个或多个间隔件81分开。密封件84和间隔件81由保持环88保持在适当位置。为了相对于固定柱体34锁定中接头活塞组件48，加压流体供应到中接头活塞组件48的区域。加压流体向活塞82施加力以沿箭头90的方向推动活塞82。因此，推动活塞82在箭头90的方向上行进，直到活塞82接合锁环92。活塞82例如由摩擦配合或楔入配合来接合锁环92。当此发生时，肘部36相对于壳体34维持在锁定构造中，从而防止其间的任何相对移动。因此，加压流体供应引起中接头16变为锁定在适当位置。加压流体还传送到在第二支承构件26中的第二压力管43，以允许加压流体传输到远接头18(图5C)。

图5C是远接头18的放大视图，包括设置在壳体38内的远接头活塞组件50。活塞102在壳体38内沿轴向可滑动地移位。在实例中，一个或多个密封件104外接活塞102以在活塞102与壳体38之间建立密封。密封件104由一个或多个间隔件103分开。为了锁定远接头18，加压流体供应到远接头活塞组件50的区域。加压流体向活塞102施加力以沿箭头110的方向推动活塞102。因此，推动活塞102在箭头110的方向上行进，直到远球组件35接合锁环106，从而抵靠锁环106压缩远球组件35。远球组件35例如由摩擦配合或楔入配合接合锁环106。当此发生时，远球组件35相对于壳体38维持在锁定构造中，从而防止其间的任何相对移动。因此，加压流体供应引起远接头18变为锁定在适当位置。

尽管已参考其优选实施例具体示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。这样的变化旨在由本申请的范围涵盖。因而，本申请的示例的前述描述并非旨在限制，而是由所附权利要求传达完整范围。

Claims (20)

1.一种手术支承设备，包括：

基部构件；

第一支承构件，所述第一支承构件由第一接头在近端处可旋转地联接到所述基部构件，所述第一接头包括第一活塞组件；

第二支承构件，所述第二支承构件由第二接头可旋转地联接到所述第一支承构件的远端，所述第二接头包括第二活塞组件；

联接到所述第二支承构件的远端的第三接头，所述第三接头包括第三活塞组件；以及

驱动系统，所述驱动系统设置在所述基部构件内，用于将液压压力递送到所述第一接头、所述第二接头和所述第三接头中的每一个，所述驱动系统由供应导管连接到所述第一活塞组件、所述第二活塞组件和所述第三活塞组件中的每一个；

其中所述供应导管包括在所述第一接头与所述第二接头之间延伸的第一软管，以及在所述第二接头和所述第三接头之间延伸的第二软管；并且

其中所述第一活塞组件、所述第二活塞组件和所述第三活塞组件构造成响应于由所述驱动系统递送的所述液压压力分别锁定和解锁所述第一接头、所述第二接头和所述第三接头。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述基部构件包括用于将所述设备附接到支承结构的安装构件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述安装构件构造成允许所述设备与所述支承结构之间的360度旋转。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述支承结构选自台、椅子或手术室的墙壁之一。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一接头是双球窝接头，并且所述第一活塞组件包括第一活塞子组件和第二活塞子组件，所述第一活塞子组件和所述第二活塞子组件中的每一个设置在所述双球窝接头的相应接头内。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述供应导管包括在所述双球窝接头的接头之间延伸的第三管，所述第三管能够回转。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二接头构造为铰链，以允许所述第一支承构件与所述第二支承构件之间的360度旋转。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二接头包括固定柱体和90度肘部。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述第三接头是单球窝接头。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一活塞组件、所述第二活塞组件和所述第三活塞组件中的每一个包括活塞和锁环。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述基部构件还包括至少一个用户激活控制件。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个用户激活控制件选自电源开关、激活按钮、远程开关和脚踏板。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述液压压力由泵和所述驱动系统的电动机供应。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述液压压力由电路板和所述驱动系统的至少一个阀控制。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个阀是电磁阀、止回阀和泄放阀中的一个。

16.根据权利要求1所述的设备，其中所述驱动系统进一步包括用于容纳流体的储存器。

17.根据权利要求1所述的设备，还包括适配器，所述适配器可释放地联接到所述第三接头以附接到工具或器械。

18.根据权利要求1所述的设备，其中所述液压压力同时地锁定和解锁所述第一接头、所述第二接头和所述第三接头中的每一个。

19.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备构造成用于无菌场。

20.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备的至少一部分由无菌盖布覆盖。