CN111629675A - 关节镜装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种关节镜装置与手持件一起使用，该手持件具有带有旋转驱动轴杆的马达驱动器。细长探头沿着纵轴延伸，并且在近端包括近侧轮毂。所述近侧轮毂可拆卸地耦合至所述手持件，并且可打开‑可闭合的颚式结构被安设在所述细长探头的远端。由所述轮毂承载的转换机构将所述马达驱动轴杆的旋转运动转换为致动器构件的纵向运动。所述致动器构件在颚打开位置和颚闭合位置之间驱动所述颚式结构，以切除骨骼和其他硬组织。

Description

关节镜装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月12日提交的美国专利申请号16/129,620(代理人案卷号41879-721.501)的优先权，该专利要求于2017年9月26日提交的临时申请62/563,234(代理人案卷号41879-721.103)的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

本申请还是于2017年4月10日提交的专利申请号15/483,940(代理人案卷号41879-721.201)的延续，该专利要求于2017年4月11日提交的临时申请号62/321,114(代理人案卷号41879-721.101)和2017年4月20日提交的临时申请号62/325,326(代理人案卷号41879-721.102)的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及关节镜组织切割和去除装置，可以通过该装置从关节或其他部位切割和去除解剖学组织。更具体地，本发明涉及一种具有用以切割组织的由马达驱动的可打开-可闭合的颚的仪器。

背景技术

在包括关节盘摘除术、涉及切迹成形术(notchplasty)的前交叉韧带重建术和肩锁关节的关节镜切除术在内的几种外科手术中，需要对骨和软组织进行切割和去除。目前，在此类手术中，外科医生使用具有旋转切割表面的关节镜刨削器(arthroscopic shaver)和钻(burr)来去除硬组织。

专利申请号15/483,940描述了一种特定的关节镜切割器，其包括具有马达驱动器的手持件。轴杆组装件包括在工作端的可打开-可闭合的颚式结构以及在轴杆的另一端的轮毂。轮毂被配置为可拆卸地耦合至手持件，并且马达驱动器被配置为当轮毂耦合至手持件时使致动器构件轴向往复运动以驱动颚式结构。马达驱动器具有旋转轴杆，并且该旋转通过周转齿轮机构被转换成轴向往复运动，其中倾斜的凸轮表面被以圆形模式行进的螺柱往复运动，以与凸轮表面接合。尽管这种设计是有效的并且提供了对颚式结构的快速驱动，但是传递到颚式结构的闭合力可能会被约束。当切除骨头和其他硬组织时，这种受限的力可能是缺点。

由于这些原因，期望提供具有往复式驱动器元件的改进的关节镜和其他外科手术切割器，该驱动器元件能够将大的闭合力传递至颚式结构和其他机械末端效应器，以便更有效地去除骨骼和其他硬组织。如果这种改进的手术切割器还能够迅速去除软组织，则将是进一步期望的。这些目标中的至少一些将会通过以下本发明的描述和权利要求来实现。

发明内容

在第一个方面，本发明提供一种关节镜装置，所述装置可以与执行腹腔镜和其他外科手术的手持件一起使用。所述手持件具有带有旋转轴杆的马达驱动器，并且所述关节镜装置通常可拆卸或可移除地连接到所述持手件，以使所述装置可以是一次性的且所述手持件可以重复使用。所述装置包括沿纵轴延伸的细长探头。所述细长探头的近端上的近侧轮毂被配置为可拆卸地耦合至所述手持件，并且可打开-可闭合的颚式结构被安设在所述细长探头的远端。转换机构由轮毂承载，并且被配置为将由所述马达驱动器的驱动轴杆提供的旋转运动转换为致动器构件的纵向运动。所述致动器构件被进一步配置为在颚打开位置和颚闭合位置之间驱动颚式结构。

在特定实施方式中，本发明的关节镜装置的转换机构可以包括至少第一驱动元件，所述第一驱动元件具有被配置为与形成在所述轮毂中的内螺旋纹接合的外螺旋纹，所述内螺旋纹通常在轮毂的近侧腔中的内表面上方。所述第一驱动元件上的所述螺旋纹具有与在所述轮毂腔中形成的内螺旋纹相匹配的螺距和间距，以使所述第一驱动元件的旋转相对于所述轮毂轴向平移所述第一驱动元件。所述轴向平移的方向将取决于所述马达驱动轴杆的旋转方向，并且所述螺旋纹的螺距和间距将被选择来提供每毫米平移所需的旋转比例，如下文详细讨论。

所述转换机构通常还至少包括具有外螺旋纹的第二驱动元件，所述外螺旋纹与在所述第一驱动元件中形成的所述内螺旋纹相接合。所述第二驱动元件上的外螺旋纹具有与在所述第一驱动元件中形成的所述内螺旋纹相匹配的螺距和间距，以使所述第一驱动元件的旋转在相对于所述轮毂轴向平移所述第一驱动元件以外，相对所述第一驱动元件同步轴向平移所述第二驱动元件。

具体地，所述第一驱动元件与第二驱动元件之间配合的所述螺旋纹的螺距和间距将被选择以与所述第一驱动元件被驱动的方向相反的方向轴向平移所述第二驱动元件。通过使所述第一驱动元件和第二驱动元件相对于所述轮毂以相反的方向移动，可以最大化所述驱动轴杆在固定距离内平移所述第二驱动元件所需的旋转圈数，从而将在驱动所述颚式结构中所获得的机械优势最大化。当然，第一驱动元件上的所述内螺旋纹和所述外螺旋纹的螺距必须不同，以使所述第二驱动元件相对于所述轮毂的行程存在净差，以使所述致动器构件可以前进和回缩。在具体实施方式中，所述第二驱动元件被嵌套在所述第一驱动元件的中心腔内，以使所述第二驱动元件上的所述外螺纹与安设在所述第一驱动元件的中心腔的内壁上的所述内螺纹同中心接合。

在进一步的具体实施方式中，所述关节镜装置可进一步包括可旋转的驱动联轴器，所述驱动耦合被配置为由所述马达驱动的旋转轴杆来接合和驱动，并耦合到所述第一驱动元件并使之旋转。通常，所述可旋转的驱动联轴器被禁止相对于所述轮毂轴向平移，而所述第一驱动元件相对于所述轮毂自由旋转和轴向平移。相反，所述第二驱动元件被禁止旋转，但是相对于轮毂可以自由地轴向平移。以这种方式，所述马达驱动轴杆在第一方向上的旋转将导致所述第一驱动元件在所述轮毂的腔内沿远侧方向轴向平移，同时使所述第二驱动元件相对于所述轮毂向近侧平移。所述第一驱动元件向远侧平移的速率可以大于或小于所述第二驱动元件向近侧平移的速率，从而使连接到所述颚式结构的所述第二驱动元件发生净前进或缩回。这样的布置是有利的，因为它增加了由所述马达驱动单元施加的旋转总数，以使所述第二驱动元件移动(从而驱动所述可移动颚)超过给定距离。进而，这种更多的旋转圈数提供了机械优点，该机械优点是相对于由驱动马达施加的所述扭矩增加了施加至所述可移动颚的力。当要切除硬组织例如骨头时，这种增加的力将进一步有利。

在另外的特定实施方式中，致动器构件可以被进一步被耦合至用于打开和闭合所述颚式结构的枢转机构。所述枢转机构可以被进一步配置为提供杠杆元件以增加施加到所述颚式结构的所述闭合力。在其他具体方面，所述第一驱动元件的内螺纹和外螺纹的纵向部分可以彼此重叠，从而减小了容纳转换机构所需的长度和体积。所述第一驱动元件的内螺纹和外螺纹将具有不同的螺距，其中所述螺距的特定比率将被选择以控制转换机构的前进和“齿轮比”。以这种方式，可以选择不同的螺距以放大使所述颚式结构从所述颚打开位置向所述颚闭合位置移动时的扭矩。

在示例性实施例中，所述转换机构被配置为使致动器构件在0.5mm至5mm的行程内纵向移动，以将所述颚式结构从颚打开位置致动到颚闭合位置。在另外的特定实施方式中，所述转换机构被配置为将所述驱动联轴器从旋转1圈转换为旋转20圈，以提供所述颚式机构的行程。优选地，所述转换机构可以被配置为将所述驱动联轴器从旋转2圈转换为旋转10圈以提供所述行程。

可选地，本发明的关节镜装置可以进一步包括用于控制所述马达轴杆的控制器，然后所述控制器可以致动所述马达轴杆使所述马达轴杆以第一旋转方向旋转以使所述颚式结构中的颚朝所述颚打开位置分开，并使所述马达轴杆沿相反的旋转方向旋转，以使所述颚式结构朝所述颚闭合位置移动。所述控制器可以被配置为以单个行程打开和闭合所述颚式结构，或者以通常每秒一次至每秒20次闭合的速率打开和闭合所述颚。所述控制器可以进一步被配置为当所述马达驱动器被停用时将所述颚式结构移动到颚打开的默认位置或颚闭合的默认位置。

在本发明的第二方面，关节镜装置包括具有带有旋转轴杆的马达驱动器的手持件。细长探头沿着用于近侧轮毂的所述纵向通道延伸到远侧可打开-可闭合的颚式结构。所述轮毂被配置为用于可拆卸地耦合至所述手持件，并且驱动联轴器被安设在所述轮毂上以与所述马达轴杆接合。轮毂中的螺杆机构将所述驱动联轴器的旋转运动转换为致动器构件的纵向运动，该致动器构件被配置为用于在所述颚打开位置与所述颚闭合位置之间致动所述颚式结构。提供控制器来操作所述马达，以便以每秒一次到每秒20次的速率将颚式结构从颚打开位置移动到颚闭合位置，然后再返回到颚打开位置。

在本发明的第三方面，用于切除组织的方法包括提供具有马达驱动器和探头的手持件，其中所述探头具有近侧轮毂和远侧颚式结构。所述马达驱动器的旋转滑动轴杆被耦合到所述探头和所述手持件上的所述近侧轮毂。所述远侧颚式结构抵靠目标组织接合，并且来自所述马达驱动器的旋转扭矩被提供给所述近侧轮毂中的转换机构。所述转换机构轴向地平移致动器构件以在颚打开位置和颚闭合位置之间驱动颚式结构。转换机构被配置为将所述驱动轴杆从旋转一圈换换为旋转20圈，以提供所述颚式结构的单个打开或单个闭合行程。

在所述方法的特定实施方式中，接合可以包括将所述远侧颚式结构推进到关节中以使所述颚式结构抵靠骨接合。随后可以驱动所述马达以打开和闭合所述颚式结构以复位所述骨组织。通常，所述马达将由以上述各种控制方案中的任何一种的控制器来驱动，所述控制方案包括单独的打开和闭合行程、连续的打开和闭合模式、颚打开和颚闭合的默认停止点，等等。当被连续驱动时，所述马达驱动器通常会被控制以至少每秒一转(CPS)(通常为1CPS至100CPS)的速率打开和闭合颚。

所述方法可以进一步包括激活负压源并与所述探头的内部连通以从所述颚式结构抽吸切除的组织。

在本发明的所述方法中转换机构的具体结构和用途通常与以上关于本发明的所述设备所描述的相同。

在其他示例性实施方式中，所述马达驱动器被配置为以至少1CPS(每秒转数)的速率打开和闭合所述颚式结构，通常以1CPS至100CPS之间的速率打开和闭合，经常以1CPS至10CPS之间的速率，等等。

本发明的其他示例性关节镜切割器可以包括穿过所述轴杆组装件延伸到所述轴杆的工作端的通道。所述通道通常被配置为用于连接至可以提供从所述手术部位连续或周期性地抽吸或吸取切除的组织的负压源。

在另外的示例性实施方式中，本发明的所述关节镜切割器可以进一步包括被配置为控制所述马达驱动器的处理器，例如，以停止和/或开始所述颚式结构中的第一颚相对于所述颚式结构的第二颚的运动。通常，可以将所述移动停止在各种位置，如一个或多个默认位置。例如，默认位置可能是所述颚打开位置。在其他情况下，默认位置可能是所述颚闭合位置或处于打开和闭合之间的任何其他相对位置。通常，所述手持件中的传感器将被连接至控制器，并被配置为感测颚位置，例如，使用耦合到所述颚式结构的磁体(在一种情况下，由耦合至所述颚式结构的单独的移动构件携带)以指示默认位置和非默认位置，从而可以将运动停止在所需位置。

在另外的示例性实施方式中，本发明的所述关节镜切割器可以包括用于致动所述马达驱动器以例如以至少1CPS的速率打开和闭合所述颚式结构的致动器。这样的致动器还可以被配置为将所述颚式结构移动到所述颚打开位置、所述颚闭合位置以及用于其他目的，例如用于致动负压源，用于致动马达驱动器和负压源两者，用于响应于所述马达驱动器中的驱动来调制所述负压源，等等。在其他情况下，所述处理器可以被配置为相对于所述颚式结构的完全打开位置、部分打开位置或闭合位置来调节所述负压源。

在其他实施方式中，本发明的所述关节镜切割器可包括被配置为用于切割或切除组织的射频(RF)电极刃部分。替代地，所述颚式结构可以具有第一颚和第二颚，所述第一颚和第二颚包括珩磨的或其他剪刀状的用于剪切组织的刃部分。在其他实施方式中，所述颚式结构可以具有至少一个适用于切割和捕获组织的杯形颚。在其他实施方式中，所述颚式结构的颚可以具有金属切削刃、陶瓷切削刃或者可以简单地包括陶瓷材料。

在第二方面，本发明提供了进行半月板切除术的方法。这样的方法包括为手持件提供马达驱动器。所述探头被耦合至所述手持件，其中所述探头具有带有被配置为切除组织的可打开-可闭合的颚的工作端。所述马达驱动器被配置为在将所述手持件耦合至所述探头时打开和闭合所述颚。随后，可以将所述工作端推进到患者的关节中，以使所述颚抵靠半月板组织接合。随后可以通过致动所述马达驱动器以打开和闭合所述颚来切除半月板组织。

在特定实施方式中，用于进行半月板切除术的所述方法可以进一步包括用控制器来控制所述马达驱动器，以致动所述颚以单咬合或多咬合来切除所述半月板组织。例如，可以控制所述马达驱动器以至少1CPS的速率，通常以1CPS至100CPS的速率打开和闭合所述颚。在所述致动步骤中，还可以包括激活与所述探头的内部通道连通的负压源，以从所述工作端抽吸切除的半月板组织。

附图说明

现将参考附图对本发明的各个实施方式进行讨论。应当理解，附图仅描绘了本发明的典型实施方式，因此不应视为限制本发明的范围。

图1是具有工作端的一次性关节镜切割器或探头的透视图，该工作端包括具有切割刃的颚式结构。

图2为具有图1中的切割器可以耦合到的马达驱动器的手持件的透视图，其中该手持件主体包括用于在使用期间显示装置的操作参数的LCD屏幕以及在手持件上的操纵杆和模式控制致动器。

图3是根据本发明原理构造的探头的工作端的详细视图。

图4A是图1中处于颚打开位置的探头的工作端的放大侧视图。

图4B是图4A中处于颚闭合位置的工作端的侧视图。

图5A是图4A中处于颚打开位置的工作端的纵向截面图，示出了颚致动机构的一部分。

图5B是图4B中处于颚闭合位置的工作端的截面图。

图6是沿着图1的线6-6截取的图1中的探头的轮毂的纵向截面图，示出了齿轮机构和将旋转运动转换为线性运动以选定的CPS(每秒转数)速率来致动颚式结构的机构。

图7A是图中的探头轮毂的行星齿轮机构或周转齿轮机构和旋转运动-转-线性运动机构的透视图。

图7B是图7A的周转齿轮机构组件的分解图。

图8是在半月板切除术手术中使用图1至图6的探头的方法的示意图。

图9A是具有电外科手术颚式结构的探头的工作端的透视图，其中颚处于打开位置。

图9B是图9A的电外科手术颚式结构的工作端的视图，其中颚处于闭合位置。

图10是用于切割半月板的探头的另一变型的透视图。

图11A是图10的探头的轮毂的截面图，示出了使用差动螺杆组装件的用于将旋转运动转换为线性运动的驱动机构，该差动螺杆组装件用于增加马达输出扭矩以提供足够的颚闭合力，并且该驱动机构处于对应于颚打开位置的第一位置。

图11B是图11A的轮毂的截面图，示出了处于对应于颚闭合位置的第二位置的驱动机构。

图12是图11A至图11B的与轮毂分开的驱动机构的组件的分解图。

具体实施方式

本发明涉及组织切割和去除装置以及相关的使用方法。现将描述本发明的变型以提供对本文公开的装置的形式、功能和使用方法的原理的总体理解。总体而言，本发明提供了用于切割组织的关节镜切割器或钻孔器，该钻孔器是一次性的并且被配置成可拆卸地耦合至非一次性的手持件和马达驱动组件。这种对本发明的一般原理的描述并不意味着限制随附权利要求中的发明构思。

图1至图5B示出了具有颚式结构108的组织切割探头100，该颚式结构被马达驱动以在施加高切割力的单个致动中闭合和打开颚，或者可替代地，可以致动马达驱动器以1CPS到100CPS(每秒转数)的速率依次闭合和打开颚以逐渐细咬或切割组织。该探头可以用于关节镜和其他领域，例如ENT、妇科和泌尿科。

图1示出了一次性切割探头100，其适用于可拆卸地耦合至如图2中所示的手持件104和其中的马达驱动单元105。如下文将要描述的，在图1和图3所示的变型中，上颚110和下颚112被配置为杯形颚，以帮助通过内部通道115捕获和取出组织碎片(参见图5A-5B)。

参考图1，可以看到切割探头100具有近侧轮毂120，该近侧轮毂120可以被可拆卸地耦合至图2的手柄或手持件104。在图1的变型中，探头100具有围绕纵向轴124延伸至工作端125的轴杆122，工作端125包括与马达驱动器105耦合的可打开-可闭合的颚式结构108。轴杆122包括外套筒140和适用于在外套筒140的孔腔144中往复运动的内致动构件142。外套筒140的近端145以固定的方式耦合至轮毂120，轮毂120可以是注塑塑料，例如，外套筒140插入物在该注塑塑料中模塑。外套筒140通常可以是薄壁不锈钢管，但还可以使用其他材料如陶瓷、金属、塑料或其组合。如从图5A至图5B中可以理解的，在该变型中，致动构件142的往复运动适用于闭合和打开颚式结构108。参考图1和图2，轮毂120被配置有用于将轮毂120可拆卸地锁定在手持件104中的卡扣特征件146或其他合适的特征件。

在图2中，可以看出，手持件104通过电缆148可操作地耦合至控制马达驱动单元105的控制器处理器150。电缆148还将电力从电源155耦合到马达驱动器105。手持件104上的致动器按钮156a至156d中的任一个都可以被用来选择操作模式，如颚的单次打开-闭合致动，或者打开和闭合颚的连续顺序。此外，可以使用致动器按钮来调节打开和闭合颚的CPS。各种模式可以显示在LCD 158上。图2还示出，负压源160耦合至抽吸管162，抽吸管162与手持件104中的流动通道165以及致动构件142中的通道115连通，致动构件142延伸至工作端125。

如在图1、图3和图4A-图5B中可以看到，第二颚或下颚112和下颚壳体170是不动的并固定到外套管140。上颚110绕下颚壳体170中的枢轴点172枢转。致动构件142可以包括其中具有通道115的套筒以及耦合至致动杆175的远端174，该致动杆具有在套环部分177中的围绕上颚110中的横向轴杆180的横向镗孔176。因此，可以看出，致动构件142的往复运动是如何使第一颚或上颚110相对于第二颚或固定的下颚112移动。应当理解，颚式结构的上颚构件和下颚构件均可移动，如在活检冲头和医用切割探头上的类似端部效应器中已知的那样。在图3中，上颚110由高强度金属制成，但是应当理解，这样的颚也可以由陶瓷，如共同作者的美国专利9,585,675和9,603,656中所述的具有高断裂韧性的陶瓷制成，以上专利通过引用并入本文。下颚112同样可以由具有锋利的切削刃的金属或合适的陶瓷制成。

参考图3、图4A至图4B和图5A至图5B，可以看出，如在活检冲头或半月板冲头中已知的用于切除组织的上颚110是杯形的。上颚110具有以U形围绕该颚的内部腔188延伸的抓握和/或切割刃185。下颚112具有对应的U形锋利的切削刃190。从图4A至图5B可以理解，颚式结构108的闭合在切割刃185和切割刃190之间剪切组织，从而在颚的内部腔188中捕获组织碎片192(图5B)。在图4B和图5B的闭合位置，可以看出，上颚110的U形刃185进入下颚壳体170的基板部分195中的U形槽194。之后，组织碎片192可被负压源160抽吸通过内部通道115，并被收集在收集容器196(参见图8)中。

现转向图6和图7A至图7B，可以描述将马达驱动器105的旋转轴杆202的旋转转换为致动构件142的线性运动的机构。在本发明的一个方面，当切割诸如半月板之类的较硬的组织时，需要的是可以由颚式结构108的切割刃抵靠目标组织施加的力的放大。在图6和图7A中，可以看出，如本领域中已知的可旋转的驱动联轴器204适用于接合马达轴杆202。驱动联轴器204承载磁体205a、磁体205b，所述磁体205a和磁体205b与手持件中的霍尔传感器206协作(图2和图6)，以获取与驱动联轴器204的旋转方向相关的信号。然后，控制器和处理器150可以根据联轴器204的旋转方向来确定颚式结构108的打开位置和闭合位置。可以看出，致动器构件142的近端208延伸穿过驱动联轴器204到达驱动联轴器204的侧面中的开口212，以允许组织碎片(例如，图5B中的组织碎片195)通过轮毂120被提取。驱动构件242被固定在具有凸轮表面222的套环220中，该套环在轮毂120的内部腔215中旋转(图6)。

在本发明的一方面，驱动联轴器204与包括周转齿轮系组装件250的齿轮减速机构接合，该周转齿轮系组装件250也可以称为行星齿轮机构。图7A示出了从图6的轮毂120移除的周转齿轮系组装件250。图7B以分解图示描绘了图7A的齿轮系250，示出了太阳齿轮252、行星齿轮255a和行星齿轮255b、承载环258、静止输出环260、输出环齿轮262和输出环齿轮传输板265，如现有技术已知的。图7A至图7B还示出了与旋转套环220上的成角度的凸轮表面222接合的突出元件或大头钉270，其适用于将旋转运动转换成线性运动。因此，旋转的马达轴杆202的旋转使太阳齿轮252以及行星齿轮255a和行星齿轮255b旋转以提供齿轮减速，并最终旋转输出环齿轮传输板265和圆头螺栓270以致动不可旋转的凸轮表面222，进而使致动器构件242往复运动。提供弹簧276以将承载凸轮表面222的旋转套环220推向轮毂120的内部腔215中的近侧或缩回的位置。打开和闭合颚式结构108所需的往复行程R在图6中示出。

在本发明的一个方面，图6至图7B的周转齿轮机构被配置为用于放大马达驱动器的输出扭矩以增加颚式结构的闭合力。在一种变型中，齿轮机构将马达输出扭矩增加至少10倍或至少20倍。在一些变型中，齿轮机构将马达输出扭矩增加至少40倍且通常至少60倍。在另一方面，齿轮机构将马达输出扭矩增加到至少10英寸-

磅、至少40英寸-磅、至少60英寸-磅或至少80英寸-磅。

在本发明的另一方面，处理器150适用于以至少1CPS(每秒转数)的速率操作马达驱动器105以使颚式结构在打开位置和闭合位置之间移动。通常，马达驱动器被配置为以在1CPS和100CPS之间的速率，并且通常在1CPS和10CPS之间的速率在打开位置和闭合位置之间移动颚式结构。处理器还可以被配置为控制马达驱动器105以在选定的默认位置中停止第一颚相对于第二颚的移动，该默认位置通常是闭合位置但也可以是打开位置。可以理解，该颚必须处于闭合位置以便引入患者体内，因此闭合位置是典型的默认位置。然而，当医师已经将工作端125定位在治疗部位时，颚式结构108优选地将处于打开位置。因此，手持件104上的按钮(156a至156d)可适用于将颚从默认闭合位置移动到打开位置。

在使用中，致动器按钮(156a至156d)可以用于以单咬闭合和打开颚式结构108，或者致动器按钮可以以选定的速率依次闭合和打开颚。在一种变型中，诸如操纵杆的致动器按钮可以将闭合打开速率从较低的速率增加到较高的速率。通常，手持件104上的致动器按钮致动马达驱动器105以至少1CPS(每秒转数)的速率在颚打开位置和颚闭合位置之间移动颚式结构108。通常，致动速率在2CPS和10CPS之间，尽管速率可能更高，例如高达100CPS。

在本发明的另一方面，处理器150可以被配置为响应于马达驱动器105的致动来调节负压源160，因此负压与闭合颚和打开颚同时被致动。在另一变型中，处理器150可以被配置为相对于完全打开的颚位置、部分打开的颚位置或闭合的颚位置来调节负压源。

现参考图1、图2和图8，以半月板切除术过程示意性地示出了使用图1的探头100的方法。首先，医生将图1的探头100插入图2的手持件104中。探头轮毂120(图6)中的磁体280和磁体282相对于手持件(图2)中的霍尔传感器284定向，使得控制器处理器150识别耦合到手持件104的探头的类型和探头的向上方向或向下方向。在2017年3月9日提交的待审的美国专利申请第15/454,432号(代理人案卷号41879-715.201)(其通过引用并入本文)中进一步描述了探头轮毂中使用霍尔传感器和磁体进行(i)装置识别和(ii)关节镜工具的工作端组装件的定位。然后，基于这样的装置识别，控制器选择适当的处理器算法来操作探头100。手持件104适用于接收和操作多个不同的工具，包括旋转的机械刮刀、往复式电外科手术刮刀、钩形电外科手术装置和铰接式射频装置。因此，装置识别是必要的，因为每种不同类型的探头都需要不同的处理器算法来控制马达驱动器105、负压源160和潜在的RF源285，如下所述。

转向图8，患者膝盖的剖视图示出了具有在292处指示的“桶柄”撕裂的半月板290。医师将套管295引入关节空间，然后使内窥镜298穿过套管以查看治疗部位。流体源300被耦合到套管255，以将诸如盐水的扩张流体引入治疗部位。之后，医师将轴杆122和探头100的工作端引入治疗部位，其中颚式结构108处于默认闭合位置。之后，如图8所示，医师使用手持件104(图2)上的致动器按钮(156a至156d)将颚式结构108移动到颚打开位置。随后，医师操纵工作端以将打开的颚式结构108定位在旨在切除的撕裂292的半月板组织上。之后，医师使用驱动器按钮(156a至156d)在单次咬合中或在依次重复咬合中以高闭合力闭合颚式结构。随后，医师可以使颚式结构108在治疗部位周围移动以去除目标组织。然后，将切除的组织碎片通过探头100的内部通道115和手持件104的流道165抽吸，以收集在收集容器196中。

图9A至图9B图示了具有颚式结构408的探头的另一工作端400，该颚式结构408具有第一颚或上颚410和下颚412。在该变型中，上颚410同样具有杯形形状，并承载以U形围绕上颚410的周边延伸的活性电极415。上颚410由电极415被固定到其的诸如陶瓷的介电材料形成。如图2所示，电极被可操作地耦合到RF源285。上颚410绕枢轴销418旋转，并且可以如以上的先前实施方式一样被致动。从图9A中可以看出，电极415可以从颚面424的最外边缘422向后缩进尺寸D，该尺寸D可以是0.05mm至2mm，使得下颚412可以用作返回电极425。可替代地，下颚可以包括陶瓷材料，并且细长外套管428可以用作以425'指示的返回电极。从图9A至图9B可以理解，当闭合时，颚中的腔440允许电极415使用来自RF源285的切割电流在电极415经过下颚412的边缘445时从目标组织剪切组织碎片。如关节镜外科手术中已知的，将目标组织浸入盐水中。如在任何关节镜手术中一样，目标组织通常包括软骨、半月板、结缔组织、肌腱和韧带中的至少一种。

如在2017年3月9日提交的待审的美国专利申请第15/454,390号(代理人案卷号41879-716.201)和2017年3月9日提交的第15/454,432号(代理人案卷号41879-715.201)(其通过引用并入本文)中进一步描述的那样，如图9A至图9B中所示的电外科探头可以将来自RF源285的RF电流通过手持件104(图2)连接到探头轮毂和颚式结构408。

在图9A至图9B的变型中，上颚410在枢轴销418上旋转，但是应当理解，柔性铰链或活动铰链也是可行的。在另一个变型中，应当理解，另一个电极455(参见图9B)可以被安设在下颚412的外表面上，或者如本领域中已知的可以被配置成用于消融或凝结的任一颚表面上。

图10是半月板切割装置500的替代变型的透视图，该半月板切割装置500同样包括耦合至细长轴杆510的近侧轮毂505，该细长轴杆沿着纵轴511延伸至远侧颚式结构512。在该变型中，颚式结构512同样包括固定的下颚514和可移动的上颚515，该上颚515具有适用于切割半月板的锋利的切割刃。

图10的实施方式与先前的实施方式的不同之处在于，其使用基于螺杆的转换机构而不是前述的行星齿轮或周转齿轮机构来将马达轴杆的旋转运动转换为线性运动。基于螺杆的转换机构包括螺旋纹的驱动组装件，以将来自手持件中的马达驱动轴杆的旋转运动转换为颚或其他末端效应器的枢转往复运动。具体地，使用螺旋纹驱动部件可以显著放大由马达驱动轴杆施加的扭矩力，以增加施加到颚的闭合力。

现参考图11A至图11B的截面图和图12的分解图，示例性的基于螺杆的转换机构包括驱动结构或组装件520，该驱动结构或组装件520包括多个螺旋纹的组装件，该多个螺旋纹的组装件适用于将如上面图2所示的来自马达驱动器105的驱动轴杆202的旋转运动转换为致动器构件522的纵向运动或“行程”，所述致动器构件可往复运动地安装在轴杆510中。由于由螺旋纹组装件提供的“齿轮减速”，来自马达轴杆的高速、低扭矩力可被转换成具有足够的力以切割致密的半月板组织的颚式结构512的低速闭合。

参考图11A，被配置为由手持件104(图2)中的驱动轴杆202接合并旋转的驱动联轴器525被安装为在轮毂505的近端526中旋转。驱动联轴器525包括延伸到形成在轮毂的近端中并且具有螺旋纹壁的圆柱形腔567中的远侧延伸部548。驱动联轴器525相对于轮毂505旋转，但是不能纵向移动。

驱动联轴器525的远侧延伸部548使传输元件540旋转，该传输元件540将轴向运动传递至驱动颚致动器构件522的输出元件545。传输元件540和输出元件545是与腔567的螺旋纹壁一起提供了差动螺杆机构的螺纹缸，该差动螺杆机构提供了高水平的机械优势，其增加了输出元件的轴向输出力，从而增加了施加到颚式结构512并由颚式结构512施加的闭合力。图11A示出了在对应于颚打开(致动器构件522向近侧缩回)配置的第一位置中的驱动结构520，而图11B示出了在对应于颚闭合(致动器构件522向远侧推进)配置的第二位置中的驱动结构520。

更具体地，参考图11A至图12，驱动联轴器522的远侧延伸部分548具有细长的管状形状，其具有第一纵向键部分550a和第二纵向键部分550b，第一纵向键部分550a和第二纵向键部分550b被接收在传输元件540的中央通道的槽部分552a和552b中。所述键部分550a和键部分550b被配置为在驱动联轴器525旋转时向传输元件540施加旋转力以及由于在驱动联轴器525旋转时传输元件上的外螺旋纹555与圆柱腔567的螺旋纹壁的相互作用，在传输元件540轴向平移时在槽部分552a和槽部分552b中轴向平移(沿纵向滑动)，。驱动联轴器525被安装在防止所述驱动联轴器525轴向移动的轴承525a中，即，驱动联轴器在旋转时保持轴向固定。

传输元件540具有圆柱形状，具有围绕其外表面556的外螺旋纹555和围绕沿驱动元件540的纵轴511延伸的中心镗孔562的内螺旋纹560(图11A和图11B)。因此，外螺旋纹555和内螺旋纹560在传输元件540的整个长度上围绕轴线511彼此同心。

从图11A中还可以看出，围绕传输元件540的外表面556的外螺旋纹555与形成在轮毂505的圆柱形腔567的内壁上的配合的螺旋纹565接合，使得传输元件540在第一驱动元件540由驱动联轴器525旋转时在圆柱形腔567内纵向移动。从图11A和图12可以理解，驱动联轴器520的延伸部分548的键部分550a和键部分550b可滑动地接合第一驱动元件540中的接收槽552a和接收槽552b，从而旋转驱动元件540，取决于驱动联轴器525由相关联的马达驱动器，如马达驱动单元105旋转的方向，该驱动元件540在轮毂505中前进或后退。

从图11A和图12中也可以看出，输出元件545具有被配置有螺旋纹570的外表面568，该螺旋纹570与传输元件540的镗孔562中的配合的内螺旋纹560接合。因此，可以理解，传输元件540的旋转将相对于轮毂505纵向驱动输出元件545。传输元件545还具有向远侧延伸的远端部分575，该远端部分具有在轮毂505的远端部分580中的槽578a和槽578b中滑动的键部分576a和键部分576b，使得输出元件545能够纵向移动但不能旋转。例如，通过粘合剂、销钉、压合或其他合适的方式，可以是不锈钢海波管的致动器构件522被固定在传输元件545中。

以这种方式，驱动联轴器520的旋转引起传输元件540的旋转和纵向运动。传输元件540与形成在圆柱形腔567的内壁上的螺旋纹565螺纹接合，从而使传输元件轴向前进或后退。同时，内螺纹传输元件540与第二驱动元件545螺纹接合，从而使第二驱动元件545纵向而不是螺旋地移动，从而致动颚式结构。

从前面的实施方式的描述中可以理解，控制器和软件算法被配置为控制马达的操作，以使驱动联轴器525旋转预定的转数，然后使第一驱动元件540和第二驱动元件545以预定方式移动，以将颚式结构512从颚打开位置移动到颚闭合位置。控制器算法还适用于使马达反向旋转以将颚式结构512从颚闭合位置移动到颚打开位置。进一步地，控制器算法适用于操作马达以快速速率(例如以从每秒一转到每秒20转)顺序地闭合和打开。

在一种特定的变型中，在致动器构件522移动大约1.65mm的情况下，可以从颚打开位置将颚式结构512致动到颚闭合位置。第一驱动元件540在其与轮毂螺纹接合的外表面上具有1.25mm的螺旋(第一)纹550。第一驱动元件540的镗孔中的第二螺旋纹555是与第二驱动元件545接合的1.0mm螺纹。在该变型中，驱动联轴器525的6.6转数将使致动器构件522平移1.65mm的行程，以将颚式结构从颚打开位置移动到颚闭合位置，或者在驱动联轴器520的每次旋转移动0.25mm。在该示例中，第一驱动元件540的总纵向位移为8.25mm。

上面描述的驱动结构520使用多个驱动组装件来增加扭矩，但是应当理解，也可以使用单个螺杆机构将旋转运动转换成线性运动，并且这落入本发明的范围内。单个螺旋旋转组装件的使用，而不是图11A至12的变型的差动螺钉的使用，可能需要恰好五个螺距，这可能是不利的，因为这种螺纹设计可能不够坚固。

在图11A至图12所示的变型中，螺旋驱动结构将马达驱动器的输出扭矩放大至少10倍，以增加颚式结构的闭合力。在类似的变型中，上述驱动结构可以将马达输出增加至少20或至少60倍。换句话说，驱动结构可以将马达输出扭矩增加到至少10英寸-磅、40英寸-磅、60英寸-磅或80英寸-磅。

在另一种变型中，具有类似于上述的颚打开和闭合机构的探头可以操作包括用于切割组织的机械刀或剪刀的工作端。

尽管上文已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是应当理解，该描述仅用于说明的目的，并且本发明的上述描述并非详尽无遗的。本发明的某些具体特征在一些附图中示出而在其他附图中没有示出，这仅仅是为了方便，并且可以根据本发明将任何特征与另一特征组合。对于本领域普通技术人员而言，许多变化和替代将是显而易见的。这样的替代和变化旨在包含在权利要求的范围内。在从属权利要求中呈现的特定特征可以被组合并且落入本发明的范围内。本发明还包括从属权利要求任选地以引用其他独立权利要求的多项从属权利要求的形式书写的实施方式。

其他变化也在本发明的精神内。因此，尽管本发明易于进行各种修改和替代的构建，但本发明的某些图示的实施方式在附图中示出并且已在上文详细描述。但是应当理解，无意将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其目的是在于涵盖落入如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替代构建和等同物。

除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一种”和“该”的使用以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。术语“连接”应被解释为部分或全部地包含在内、附接至或接合在一起，即使存在某些干预。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值都被包括在本说明书中，如同它们在本文中被单独记载。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明的实施方式，并不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。

本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述时，那些优选实施方式的变化可以对于本领域普通技术人员而言变得显而易见。发明人预期熟练的技术人员能够根据需要采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于如本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律所允许的对所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变化的任何组合。

本文引用的包括出版物、专利申请和专利在内的所有参考文献均通过引用并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入本文并且在本文中完整阐述。

Claims (15)

1.一种关节镜装置，所述关节镜装置与手持件一起使用，该手持件具有带有旋转轴杆的马达驱动器，所述关节镜装装置包括：

沿纵轴延伸的细长探头；

在所述细长探头的近端上的近侧轮毂，其中所述近侧轮毂被配置为可拆卸地耦合至所述手持件；

在所述细长探头的远端上的可打开-可闭合的颚式结构；以及

由所述轮毂承载的转换机构，所述转换机构被用于将所述马达驱动轴杆的旋转运动转换为致动器构件的纵向运动，其中所述致动器构件被配置为用于在颚打开位置和颚闭合位置之间驱动所述颚式结构，其中所述转换机构包括至少第一驱动元件，所述第一驱动元件具有与所述轮毂中的内螺旋纹接合的外螺旋纹，其中所述第一驱动元件的旋转使所述第一驱动元件相对于所述轮毂轴向平移。

2.根据权利要求1所述的关节镜装置，其中所述转换机构还包括至少第二驱动元件，所述第二驱动元件具有与所述第一驱动元件中的内螺旋纹接合的外螺旋纹，其中所述第一驱动元件的旋转使所述第二驱动元件沿与所述第一驱动元件相反的方向轴向平移。

3.根据权利要求2所述的关节镜装置，其中所述第二驱动元件被嵌套在所述第一驱动元件的中心腔内，以使所述第二驱动元件上的所述外螺旋纹与安设在所述第一驱动元件的所述中心腔的内壁上的所述内螺旋纹同中心接合。

4.根据权利要求3所述的关节镜装置，还包括可旋转的驱动联轴器，所述可旋转的驱动联轴器被配置为由所述马达驱动器的所述旋转轴杆接合和驱动，并且耦合至所述第一驱动元件并使之旋转。

5.根据权利要求4所述的关节镜装置，其中所述可旋转的驱动联轴器被禁止轴向平移，所述第一驱动元件自由旋转且轴向平移，并且所述第二驱动元件被禁止旋转但自由轴向平移。

6.根据权利要求5所述的关节镜装置，其中所述致动器构件被耦合至用于打开和闭合所述颚式结构的枢转机构。

7.根据权利要求6所述的关节镜装置，其中所述第一驱动元件的内螺纹和外螺纹的纵向部分彼此重叠。

8.根据权利要求7所述的关节镜装置，其中所述第一驱动元件的内螺纹和外螺纹具有不同的螺距。

9.根据权利要求8所述的关节镜装置，其中所述不同的螺距被配置为在使所述颚式结构从所述颚打开位置朝所述颚闭合位置移动时放大扭矩。

10.根据权利要求9所述的关节镜装置，其中所述转换机构被配置为使所述致动器构件在0.5mm至5mm的行程内纵向地移动，以将所述颚式结构从颚打开位置致动到颚闭合位置。

11.根据权利要求10所述的关节镜装置，其中所述转换机构被配置为将所述驱动联轴器从旋转1圈转换为旋转20圈以提供所述行程。

12.根据权利要求11所述的关节镜装置，其中所述转换机构被配置为将所述驱动联轴器从旋转2圈转换为旋转10圈以提供所述行程。

13.根据前述权利要求中任一项所述的关节镜装置，还包括用于控制所述马达轴杆的控制器，其中，所述控制器致动所述马达轴杆以使所述马达轴杆以第一旋转方向旋转，以使所述颚式结构朝所述颚闭合位置移动，并且所述控制器致动所述马达轴杆以使所述马达轴杆以第二旋转方向旋转，以使所述颚式结构朝所述颚打开位置移动。

14.根据权利要求13所述的关节镜装置，其中所述控制器被配置为以每秒一次至每秒20次的速率将所述颚式结构从所述颚打开位置移动到所述颚闭合位置并返回所述颚打开位置。

15.根据权利要求14所述的关节镜装置，其中所述控制器被配置为执行以下动作中的至少一项：(1)在操作者停止使用时，将所述颚式结构移动到默认的颚打开位置；(2)当操作者停止使用时，将所述颚式结构移动到默认的颚闭合位置，以及(3)允许所述颚式结构的单次闭合和打开的致动。

Images