CN110693555B - 手持式外科手术器械 - Google Patents

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Abstract

一种手持式外科手术器械包含手柄外壳、安置于所述手柄外壳内的第一马达、从所述手柄外壳向远侧延伸的轴部分、可操作地联接到所述第一马达且安置于所述轴部分内的铰接轴，以及与所述铰接轴相关联的位置传感器。所述铰接轴被配置成在所述轴部分内轴向移动以铰接末端执行器，且所述位置传感器被配置成确定所述铰接轴的铰接位置。

Description

手持式外科手术器械
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月10日提交的第62/695,883号美国临时专利申请的优先级权益，所述临时专利申请的整个公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及外科手术器械。更确切地说，本公开涉及手持式机电外科手术器械，其铰接、旋转和致动例如末端执行器等外科手术附接件的多种其它功能。
背景技术
许多手柄组合件制造商已开发具有用于操作和/或操控机电外科手术器械的专属驱动系统的产品线。在许多情况下，机电外科手术器械包含可重复使用的手柄组合件，以及一次性装载单元和/或单次使用的装载单元，例如外科手术末端执行器，其在使用前选择性地连接到手柄组合件且接着在使用之后从手柄组合件断开以便弃置或在一些情况下进行灭菌以供再次使用。
手柄组合件包含用于致动外科手术末端执行器的一个或多个功能的各种开关。期望开关操作直观，符合人体工程学设计，并且能够致动手持式机电外科手术器械的各种独立功能。
发明内容
在本公开的一个方面中，提供一种手持式外科手术器械，其包含手柄外壳、安置于手柄外壳内的第一马达、从手柄外壳向远侧延伸的轴部分、铰接轴，和与铰接轴相关联的位置传感器。铰接轴可操作地联接到第一马达且安置于轴部分内。铰接轴被配置成在轴部分内轴向移动以铰接末端执行器，且位置传感器被配置成确定铰接轴的铰接位置。
在各方面中，手持式外科手术器械可进一步包含可操作地联接在铰接轴和位置传感器之间的齿条。齿条可响应于铰接轴的轴向移动而平移以移动位置传感器。
在其它方面，齿条可为弓形且响应于铰接轴的轴向移动而沿着弓形路径平移。
在一些方面中，位置传感器可具有与齿条介接的可旋转齿轮，使得齿条的平移使可旋转齿轮旋转。
在各方面中，位置传感器可以是旋转式电位计。
在其它方面，手持式外科手术器械可进一步包含与铰接轴和齿条固定的铰接块。铰接块可将铰接轴的轴向移动传递到齿条。
在一些方面中，手持式外科手术器械可进一步包含驱动螺母，其可操作地联接到第一马达且可响应于第一马达的致动而旋转。驱动螺母可围绕铰接轴的近侧端部分安置且以可螺纹旋拧方式联接到其上，使得驱动螺母的旋转导致铰接轴的轴向移动。
在各方面中，位置传感器可以是电位计、电容性传感器、磁阻传感器、涡流传感器、霍尔效应传感器或光学传感器。
在其它方面，手持式外科手术器械可进一步包含铰接开关，其可枢转地联接到手柄外壳且可操作地联接到第一马达。铰接开关的致动可激活第一马达。
在一些方面中，手持式外科手术器械可进一步包含射击开关，其在铰接开关上方的位置处可枢转地联接到手柄部分。射击开关可被配置成激活末端执行器的夹持或射击。
在各方面中，手持式外科手术器械可进一步包含旋转开关，其在射击开关的近侧且在铰接开关上方的位置处旋转地联接到手柄外壳。旋转开关可被配置成激活末端执行器的旋转。
在其它方面，手持式外科手术器械可进一步包含可操作地联接到射击开关的第二马达，和可操作地联接到旋转开关的第三马达。
在一些方面中，手持式外科手术器械可进一步包含安置于手柄外壳内的印刷电路板。铰接开关、射击开关和旋转开关可与印刷电路板电连通。
在各方面中，手持式外科手术器械可进一步包含键合到印刷电路板的枢轴部件。旋转开关可旋转地联接到枢轴部件。
在本公开的另一方面中，提供一种手持式外科手术器械的手柄组合件，其包含手柄外壳、安置于手柄外壳内的第一马达、可枢转地联接到手柄外壳的铰接开关、可操作地联接到第一马达的铰接轴，和与铰接轴相关联的位置传感器。铰接开关可操作地联接到第一马达，使得铰接开关的致动激活第一马达。铰接轴被配置成响应于铰接开关的致动而轴向移动，且位置传感器被配置成确定铰接轴的铰接位置。
如本文中所使用，术语平行和垂直应理解为包含距真实平行和真实垂直达约+10度或-10度的大体上平行和大体上垂直的相对配置。
附图说明
在本文中参考附图描述本公开的实施例，附图中：
图1是根据本公开的实施例的手持式机电外科手术器械的透视图，所述手持式机电外科手术器械包含手柄组合件、联接到手柄组合件的轴部分，和与轴部分分离的外科手术末端执行器；
图2是图1的外科手术器械的侧视图，其中手柄外壳的一部分被移除；
图3是图2中示出的外科手术器械的侧部透视图，其中零件是分离的；
图4是图1的外科手术器械的手柄组合件的内部组件的侧部透视图；
图5是图4中示出的手柄组合件的内部组件的替代侧部透视图；
图6是图5中示出的手柄组合件的内部组件的放大透视侧视图；
图7是图1的外科手术器械的放大侧视图，其中手柄外壳的一部分被移除；
图8是示出为彼此分离的图7的手柄组合件的旋转开关、印刷电路板和枢轴部件的侧部透视图；
图9是示出为彼此组装的图8的旋转开关、印刷电路板和枢轴部件的侧部透视图；以及
图10是图1的手持式机电外科手术器械的外科手术末端执行器的分解视图。
具体实施方式
参考图式详细地描述当前公开的包含手柄组合件和其开关的外科手术器械的实施例，在图式中，相似参考标号在各图中的每一个中表示相同或对应元件。如本文所使用，术语“远侧”指代外科手术器械或其组件的较远离使用者的部分，而术语“近侧”指代外科手术器械或其组件的较接近使用者的部分。
如下文将详细地描述，提供一种手持式外科手术器械的手柄组合件，其具有用于致动末端执行器的多种功能的多个开关。开关中的一个为可操作地联接到铰接轴的铰接开关。铰接轴被配置成响应于铰接开关的激活而轴向移动以实现所附接末端执行器的铰接。手柄组合件包含与铰接轴相关联的位置传感器，用于基于铰接轴的轴向位置监视末端执行器的铰接定向。进一步提供一种符合人体工程学设计的手柄外壳，其具有开关，所述开关以使外科手术器械的使用对于临床医生来说更加直观的方式布置。下文进一步详述所公开的外科手术器械的其它特征和益处。
参看图1和2，根据本公开的实施例的外科手术器械一般表示为10，且呈电动手持式机电外科手术器械的形式，其被配置成将例如图1和10的外科手术末端执行器200等多个不同外科手术末端执行器选择性地联接到其上。末端执行器200被配置成由电动手持式机电外科手术器械10致动和操控。
手持式机电外科手术器械10包含手柄组合件100和从手柄组合件100向远侧延伸的轴部分102，其被配置成与例如末端执行器200(图10)等外科手术附接件选择性地连接。手柄组合件100具有射击开关162，其被配置和调适成致动末端执行器200的各种功能。此外，手柄组合件100具有铰接开关160和旋转开关164，其被配置成分别致动末端执行器200的铰接(例如，在与轴部分102同轴的位置和与轴部分102失准的多个位置之间沿着水平平面移动末端执行器200)和旋转末端执行器200(例如，围绕由轴部分102限定的中心纵向轴线“X”旋转末端执行器200)，如本文将更详细描述。
手柄组合件100包含手柄外壳104，其由主体106和从主体106垂直向下延伸的手柄部分108组成。手柄外壳104的主体106中定位有多个马达，例如第一马达M1、第二马达M2和第三马达M3。手柄外壳104进一步包含联接到所述多个马达M1-M3的马达控制器印刷电路板112。第一马达M1、第二马达M2和第三马达M3各自电连接或无线地连接到手柄组合件100的印刷电路板112和电池组114。每一马达M1-M3由相应的马达控制器或处理器(未明确示出)控制。马达轴杆通过相应马达M1-M3的旋转用以驱动手柄组合件100的轴杆和/或齿轮组件以便执行末端执行器200(图10)的各种操作。举例来说，第一马达M1被配置成相对于轴部分102铰接末端执行器200，第二马达M2被配置成使末端执行器200的钳口部件206、208(图10)相对于彼此移动和/或从末端执行器200射击钉子，且第三马达M3被配置成使末端执行器200围绕由轴部分102限定的纵向轴线“X”旋转。
参看图2-7，手柄组合件100包含被配置成实现末端执行器200(图10)的铰接的铰接组合件120。铰接组合件120具有可操作地联接到第一马达M1的驱动螺母122，和可操作地联接到驱动螺母122的铰接轴124。驱动螺母122轴向受限且可旋转地支撑在手柄外壳104的主体106中。驱动螺母122具有齿轮外表面126和螺纹内表面(未明确示出)。驱动螺母122的齿轮外表面126与固定到第一马达M1的驱动轴的正齿轮128介接，使得经由第一马达M1的激活而产生的正齿轮128的旋转致使驱动螺母122旋转。驱动螺母122围绕铰接轴124的近侧端部分124a安置，其中驱动螺母122的螺纹内表面以可螺纹旋拧方式联接到铰接轴124的近侧端部分124a的螺纹外表面130。如此，驱动螺母122的旋转在近侧方向或远侧方向的任一个上驱动铰接轴124的轴向移动，这取决于驱动螺母122的旋转方向。
铰接轴124从由轴部分102限定的中心纵向轴线“X”横向偏移且从手柄外壳104内向远侧延伸并穿过轴部分102。铰接轴124具有限定钩状特征132的远侧端部分124b，所述钩状特征被配置成与末端执行器200(图10)的铰接连杆203的近侧端介接以驱动末端执行器200的工具组合件204相对于末端执行器200的近侧主体部分202的铰接。在实施例中，铰接轴124的远侧端部分124b可具有与末端执行器200的任何合适的联接布置以实现末端执行器200的铰接，例如齿条与小齿轮连接，如2015年5月6日提交的第2016/0324514号美国专利申请公开案中所示出和描述，所述专利申请公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。
如图5-7中最佳示出，手柄组合件100进一步包含铰接监视系统140，其被配置成感测末端执行器200(图10)相对于轴部分102的铰接位置。举例来说，铰接监视系统140可恒定地确定由末端执行器200限定的纵向轴线和由轴部分102限定的纵向轴线“X”之间的角度。铰接监视系统140包含铰接块或滑动件142、齿条144和位置传感器146。
铰接监视系统140的铰接块142与铰接轴124的近侧端部分124a轴向固定，借此铰接块142随着铰接轴124线性地平移。铰接监视系统140的齿条144可以是柔性的且具有弓形形状。在实施例中，齿条144可呈现任何合适的形状，例如直线形。齿条144可滑动地安置于随手柄外壳104一起形成的一对导引件148之间以允许齿条144沿着弓形路径平移。齿条144具有固定到铰接块142的远侧端部分150，使得铰接块142的线性移动驱动齿条144沿着弓形路径的平移。齿条144的齿轮齿与位置传感器146的正齿轮152介接以使位置传感器146的正齿轮152随着铰接轴124轴向移动而旋转。
位置传感器146示出为旋转电位计，然而，预期位置传感器146可以是任何合适的旋转式或线性位置传感器，例如电容性传感器、磁阻传感器、涡流传感器、霍尔效应传感器、光学传感器等。位置传感器146固定在手柄外壳104内且联接到齿条144。随着位置传感器146的正齿轮152响应于齿条144的移动而旋转，位置传感器146中的被感测元件(例如刮片接触件(未图示))相对于位置传感器146中的感测元件(例如电阻性轨道(未图示))移动，借此监视刮片接触件和电阻性轨道之间的电压。由位置传感器146确定的电压与末端执行器200(图10)相对于轴部分102的铰接角度成比例，因此为外科手术器械10提供用于始终检测末端执行器200的铰接位置的手段。
在操作中，为了相对于轴部分102铰接末端执行器200，在左或右方向的任一个中致动手柄组合件100的铰接开关160以在对应方向中铰接末端执行器200。举例来说，向左移动铰接开关160可致使印刷电路板112将信号传输到第一马达M1以在顺时针方向中旋转其马达轴杆和附接的正齿轮128，借此在逆时针方向中旋转铰接组合件120的驱动螺母122。因为驱动螺母122以可螺纹旋拧方式联接到铰接轴124，所以驱动螺母122的逆时针旋转驱动铰接轴124相对于轴部分102且在轴部分102内的近侧移动以向左铰接末端执行器200。末端执行器200朝右铰接可通过向右移动铰接开关160来实现，这将启动上文描述的一系列事件，但以相反次序。
除实行末端执行器200的铰接外，铰接轴124的近侧移动还使铰接监视系统140的铰接块142缩回。随着铰接块142向近侧移动，齿条144沿着其弓形路径平移以旋转位置传感器146的正齿轮152。归因于正齿轮152的旋转量与末端执行器200的铰接量相称，位置传感器146准确地确定末端执行器已铰接的量，从而为临床医生、外科手术器械10和/或相关联机器人系统提供末端执行器200的铰接位置。
参看图7-9，现将详细地描述手柄组合件100的开关160、162、164。铰接开关160可相对于手柄外壳104的手柄部分108在左右方向中转动以最终借助于上文描述的机械连杆机构实现对应方向中末端执行器200(图10)的铰接。铰接开关160具有跨越印刷电路板112的相对侧的分叉近侧端166。铰接开关160的分叉近侧端166具有邻接印刷电路板112的第一接触开关168a的第一指状物，和邻接印刷电路板112的第二接触开关(未明确示出)的第二指状物。如此，朝左转动铰接开关160激活了第一接触开关168a，这会激活第一马达M1以朝左铰接末端执行器200，且朝右转动铰接开关160激活了第二接触开关，这会激活第一马达M1以朝右铰接末端执行器200。
射击开关162可构造为可枢转地联接到手柄外壳104的手柄部分108的双态切换杆。射击开关162相对于轴部分102的纵向轴线“X”垂直延伸，且具有安置于枢转轴线的相对侧上的第一端部分162a和第二端部分162b。第一端部分162a邻接印刷电路板112的第三接触开关168b，且第二端部分162b邻接印刷电路板112的第四接触开关168c。如此，在射击开关162的第一端部分162a上施加向近侧定向的力使射击开关162在第一方向上枢转以激活第三接触开关168b，且在射击开关162的第二端部分162b上施加向近侧定向的力使射击开关162在第二方向上枢转以激活第四接触开关168c。第三接触开关168b的激活会激活第二马达M1以推进外科手术器械10的射击杆105。因为射击杆105联接到末端执行器200的驱动组合件209(其包含刀杆211和致动滑板213，图10)，所以射击杆105的前进会推进末端执行器200的驱动组合件209，这闭合了末端执行器200的钳口部件206、208并且射击末端执行器200。第四接触开关168c的激活会激活第二马达M1以缩回射击杆105，借此末端执行器200的驱动组合件209的刀杆211缩回以打开末端执行器200的钳口部件206、208。
旋转开关164安置在射击开关162的近侧(例如，后方)且在铰接开关160上方，且被配置成围绕与末端执行器200的旋转轴平行的枢转轴线旋转。旋转开关164跨越印刷电路板112，且具有在手柄外壳104的手柄部分108的第一横向侧上暴露的第一橫向臂164a，和在手柄外壳104的手柄部分108的第二横向侧上暴露的第二橫向臂164b。旋转开关164的第一和第二橫向臂164a、164b具有相应的凸舌170a、170b，所述凸舌被定位且配置成通过临床医生的手指致动。
例如枢轴销等枢轴部件172键合到印刷电路板112。旋转开关164的橫向臂164a、164b各自限定圆化凹口，所述圆化凹口一起限定在其中容纳枢轴部件172的圆柱形通路。旋转开关164的橫向臂164a、164b与印刷电路板112的相应相对侧间隔开以允许旋转开关164相对于枢轴部件172以及围绕枢轴部件172旋转。旋转开关的第一橫向臂164a邻接印刷电路板112的第五接触开关(未明确示出)，且旋转开关164的第二橫向臂164b邻接印刷电路板112的第六接触开关168d。
在旋转开关164的第一橫向臂164a上施加朝上定向的力或在旋转开关164的第二橫向臂164b上施加朝下定向的力会使旋转开关164围绕枢轴部件172在第一方向上旋转以激活第六接触开关168d，且在旋转开关164的第二橫向臂164b上施加朝上定向的力或在旋转开关164的第一橫向臂164a上施加朝下定向的力会使旋转开关164围绕枢轴部件172在第二方向上旋转以激活第五接触开关。第六接触开关168d的激活会激活第三马达M3以使正齿轮174、轴部分102和附接的末端执行器200依次围绕轴部分102的纵向轴线“X”在第一方向上旋转，且第五接触开关的激活会激活第三马达M3以使正齿轮174、轴部分102和附接的末端执行器200依次围绕轴部分102的纵向轴线“X”在第二方向上旋转。
如可理解，轴部分102的旋转还可致使铰接轴124相对于驱动螺母122旋转，借此无意中驱动末端执行器200的铰接。为了避免这一点，处理器可被配置成在旋转开关164被致动时同时激活第一马达M1。通过这种方式，第一马达M1致使铰接组合件120的驱动螺母122在与轴部分102相同的旋转方向中旋转，以防止铰接轴124和驱动螺母122之间的相对旋转。通过第一马达M1确保驱动螺母122随铰接轴124一起围绕轴部分102的纵向轴线“X”旋转，可避免末端执行器200的非有意的铰接。
在一些实施例中，可指派手柄组合件100的开关160、162、164来致动待由各种外科手术末端执行器实行的各种功能。预期开关160、162、164可以各种方式配置，例如配置为开关、摇臂、翼片、闩锁、操纵杆、拨号盘、按钮或触摸屏。
参看图5-9，手柄组合件100可进一步包含安全开关180，其构造为横向地延伸穿过手柄外壳104的主体106的伸长杆。安全开关180具有相对的端部分182(图7)、184(图5)，其从手柄外壳104的外表面暴露以允许临床医生在射击停用位置和射击启用位置之间滑动安全开关180。在射击停用位置中，安全开关180中的一个接触或松开印刷电路板112上的接触开关186，借此发信号通知处理器以防止激活第二马达M2，不管是否致动了射击开关162。在射击启用位置中，安全开关180接触或松开接触开关186，借此发信号通知处理器以允许在致动射击开关162后激活第二马达M2。预期安全开关180可在射击启用位置中被照明以为临床医生提供安全性已关断且外科手术器械10准备好射击的视觉指示。
如图1和10中所示出，末端执行器200被配置成联接到外科手术器械10的轴部分102的远侧端。末端执行器200包含近侧主体部分202和工具组合件204。近侧主体部分202可拆卸地附接到远侧端，且手柄部分102和工具组合件204以枢转方式附接到末端执行器200的近侧主体部分202的远侧端。近侧主体部分202被配置成经由铰接连杆203的纵向平移相对于轴部分102的远侧端铰接，如上文所描述。工具组合件204包含砧部组合件206和筒组合件208。筒组合件208相对于砧部组合件206枢转，且可在开放或未夹持位置和闭合或夹持位置之间移动以插入穿过套管针的插管。
为了详细论述外科手术末端执行器200的构造和操作，如图1和10中所示出，可参考2009年8月31日提交的标题为“用于外科手术钉合装置的工具组合件(TOOL ASSEMBLYFOR A SURGICAL STAPLING DEVICE)”的第7,819,896号美国专利，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
本文中描述的组件中的任一个可考虑强度、耐久性、耐磨损性、重量、耐腐蚀性、易于制造性、制造的成本等由金属、塑料、树脂、复合物等制造而成。
应理解，可对当前公开的包含开关组合件的外科手术器械的实施例作出各种修改。因此，上文的描述不应解释为限制性的，而仅仅是作为实施例的例证。所属领域的技术人员将设想在本公开的范围和精神内的其它修改。

Claims (16)

1.一种手持式外科手术器械，其包括：
手柄外壳；
第一马达，其安置于所述手柄外壳内；
轴部分，其从所述手柄外壳向远侧延伸；
铰接轴，其可操作地联接到所述第一马达且安置于所述轴部分内，所述铰接轴被配置成在所述轴部分内轴向移动以铰接末端执行器；
位置传感器，其与所述铰接轴相关联，其中所述位置传感器被配置成确定所述铰接轴的铰接位置；以及
可操作地联接在所述铰接轴和所述位置传感器之间的齿条，其中所述齿条为弓形且响应于所述铰接轴的轴向移动而沿着弓形路径平移以移动所述位置传感器。
2.根据权利要求1所述的手持式外科手术器械，其中所述位置传感器具有与所述齿条介接的可旋转齿轮，使得所述齿条的平移会使所述可旋转齿轮旋转。
3.根据权利要求2所述的手持式外科手术器械，其中所述位置传感器为旋转式电位计。
4.根据权利要求1所述的手持式外科手术器械，其进一步包括与所述铰接轴和所述齿条固定的铰接块，其中所述铰接块将所述铰接轴的所述轴向移动传递到所述齿条。
5.根据权利要求1所述的手持式外科手术器械，其进一步包括驱动螺母，所述驱动螺母可操作地联接到所述第一马达且能够响应于所述第一马达的致动而旋转，其中所述驱动螺母围绕所述铰接轴的近侧端部分安置且以可螺纹旋拧方式联接到其上，使得所述驱动螺母的旋转导致所述铰接轴的所述轴向移动。
6.根据权利要求1所述的手持式外科手术器械，其中所述位置传感器选自以下组成的组：电位计、电容性传感器、磁阻传感器、涡流传感器、霍尔效应传感器和光学传感器。
7.根据权利要求1所述的手持式外科手术器械，其进一步包括铰接开关，所述铰接开关可枢转地联接到所述手柄外壳且可操作地联接到所述第一马达，其中所述铰接开关的致动会激活所述第一马达。
8.根据权利要求7所述的手持式外科手术器械，其进一步包括射击开关，所述射击开关在所述铰接开关上方的位置处可枢转地联接到所述手柄外壳，其中所述射击开关被配置成激活所述末端执行器的夹持或射击。
9.根据权利要求8所述的手持式外科手术器械，其进一步包括旋转开关，所述旋转开关在所述射击开关的近侧且在所述铰接开关上方的位置处旋转地联接到所述手柄外壳，其中所述旋转开关被配置成激活所述末端执行器的旋转。
10.根据权利要求9所述的手持式外科手术器械，其进一步包括：
第二马达，其可操作地联接到所述射击开关；以及
第三马达，其可操作地联接到所述旋转开关。
11.根据权利要求9所述的手持式外科手术器械，其进一步包括安置于所述手柄外壳内的印刷电路板，其中所述铰接开关、所述射击开关和所述旋转开关与所述印刷电路板电连通。
12.根据权利要求11所述的手持式外科手术器械，其进一步包括键合到所述印刷电路板的枢轴部件，所述旋转开关旋转地联接到所述枢轴部件。
13.一种手持式外科手术器械的手柄组合件，其包括：
手柄外壳；
第一马达，其安置于所述手柄外壳内；
铰接开关，其可枢转地联接到所述手柄外壳且可操作地联接到所述第一马达，使得所述铰接开关的致动会激活所述第一马达；
铰接轴，其可操作地联接到所述第一马达且被配置成响应于所述铰接开关的致动而轴向移动；
位置传感器，其与所述铰接轴相关联，其中所述位置传感器被配置成确定所述铰接轴的铰接位置；以及
可操作地联接在所述铰接轴和所述位置传感器之间的齿条，其中所述齿条为弓形且响应于所述铰接轴的轴向移动而沿着弓形路径平移以移动所述位置传感器。
14.根据权利要求13所述的手柄组合件，其中所述位置传感器具有与所述齿条介接的可旋转齿轮，使得所述齿条的平移会使所述可旋转齿轮旋转。
15.根据权利要求14所述的手柄组合件，其中所述位置传感器为旋转式电位计。
16.根据权利要求13所述的手柄组合件，其进一步包括与所述铰接轴和所述齿条固定的铰接块，其中所述铰接块将所述铰接轴的所述轴向移动传递到所述齿条。
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