CN1857170A - 利用电活性聚合物的吻合环施放装置 - Google Patents

利用电活性聚合物的吻合环施放装置 Download PDF

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Abstract

一种手术器械，其可操作地展开吻合环装置。所述器械包括构造为容纳吻合环并通过致动力展开吻合环的环展开机构。所述器械还包括电活性聚合物，其构造为从电源接收电压。所述电活性聚合物构造为将所述电压转换成机械致动力。所述电活性聚合物还构造为将致动力施加到环展开机构上，从而展开吻合环。

Description

利用电活性聚合物的吻合环施放装置
技术领域
本发明总的涉及外科，特别涉及在消化系统上进行外科手术的装置。
背景技术
世界上患有病态肥胖症的人口比例在不断增长。严重肥胖的人容易增加心脏病、中风、糖尿病、肺病和意外事件的风险。由于病态肥胖影响患者的寿命，所以治疗病态肥胖的方法一直是人们认真研究的课题。
治疗病态肥胖的一种已知方法包括使用吻合环。用于施放吻合环的装置在本领域中为人们所知。具有这种特性的装置通常适于将一个压缩吻合环插入到最近的胃肠道组织壁之间形成的吻合开口内。这些施放装置可以使用包括扩展元件的环展开机构，当压缩环被放置在吻合开口内时，上述扩展元件被致动，从而使吻合环从它的圆柱形压缩位置扩展到中空铆钉形的致动位置。
许多传统的施放装置要求致动力从操作手柄传递到远侧的环展开机构。虽然这种力通常相对较小，但当它必须传递到长的挠性或分离结构的端部时，即使是很小的力也可能是不允许的。因此，需要这样一种吻合环施放装置，其中能够展开吻合环的致动力在该装置的远侧部分产生，并且该力不依赖于将操作手柄与环展开机构相连的轴的长度。
发明内容
本发明的各个实施例提供了一种吻合环施放装置，其允许医生使致动力在施放装置的远侧部分处产生，从而致动环展开机构以展开吻合环。
在一个实施例中，吻合环施放装置包括一个环展开机构，其构造为能容纳并展开吻合环。所述装置还包括能够产生电压的电源。所述装置还包括电活性聚合物，其适于接收电压并将电压转换成机械致动力。所述电活性聚合物还适于将机械致动力施加到环展开机构以展开该环。所述装置提供了产生能够展开吻合环的机械致动力的部件，所述部件不必依赖于将机械力传送长的距离。
在另一个实施例中，一种器械包括一个手柄，该手柄包括用于接收操作者的输入的致动构件。该装置还包括电活性聚合物，其适于接收电压形式的操作者的输入。该电活性聚合物还适于将电压转换成机械致动力，其可施加到环展开机构来施放吻合环。在该实施例中，所述装置允许操作者将很小的力施加到致动构件上以产生电流，从而在环展开机构中产生必须的机械致动力。
在又一个实施例中，一种装置包括一个与细长轴的近侧部分连接的手柄。该装置还包括一个位于所述轴的远端的环展开机构。所述装置包括适于产生电压的电源，所述电压可被电活性聚合物接收。所述电活性聚合物适于将电压转换成机械致动力，该致动力可被施加到环展开机构上以施放吻合环。在该实施例中，所述装置可有利地避免将机械致动力沿着细长轴的全长传送的需要。
在另一个实施例中，所述装置包括一个手柄和一个具有近侧部分和远侧部分的细长轴，其中所述轴的近侧部分与手柄连接。所述装置还包括一个位于所述轴的远侧部分的环展开机构。所述环展开机构包括近侧部分和远侧部分。第一电活性聚合物与展开机构的近侧部分相连，并且其还适于接收来自电源的电压并将电压转换成机械致动力，所述机械致动力可施加到环展开机构的近侧部分，以展开吻合环的近侧部分。类似地，第二电活性聚合物与展开机构的远侧部分相连，并且其还适于接收来自电源的电压并将该电压转换成机械致动力，所述机械致动力可施加到环展开机构的远侧部分，以展开吻合环的远侧部分。在该实施例中，所述装置可有利地产生分离的机械致动力来对吻合环的两个部分进行展开，而无须将机械致动力沿着轴的长度传送。
(1)本发明涉及一种用于植入吻合环装置的手术器械，其包括：
(i)一个环展开机构，其构造为能容纳吻合环并在机械致动力的作用下展开吻合环；
(ii)一个用于生成电压的电源；
(iii)电活性聚合物，其与所述环展开机构相关联并在操作上构造为能响应于生成的电压产生机械致动力。
(2)如第(1)项所述的手术器械，其中，所述电源包括电池。
(3)如第(1)项所述的手术器械，其中，所述电活性聚合物包括施加到聚合物基板上的导电材料。
(4)如第(3)项所述的手术器械，其中，所述聚合物基板构造为响应于通过电活性聚合物感生的电压而沿着一个方向扩张，并沿垂直方向收缩。
(5)如第(1)项所述的手术器械，还包括可从第一、未致动位置运动到第二、致动位置的致动器，其中在第二、致动位置处所述致动器可操作地导致电源跨过电活性聚合物感生电压。
(6)如第(1)项所述的手术器械，其中，所述环展开机构包括近侧部分和远侧部分，所述电活性聚合物构造为将致动力传送到环展开机构的近侧部分。
(7)如第(6)项所述的手术器械，还包括第二电活性聚合物。
(8)如第(7)项所述的手术器械，其中，所述第二电活性聚合物构造为将致动力传送到环展开机构的远侧部分。
(9)如第(8)项所述的手术器械，还包括可从第一、未致动位置运动到第二、致动位置的第二致动器，其中在第二、致动位置处第二致动器可操作地导致电源跨过第二电活性聚合物感生电压。
(10)如第(1)项所述的手术器械，其中，所述电活性聚合物包括彼此堆叠到其上来产生附加的力的多个电活性聚合物片。
(11)本发明还涉及一种用于植入吻合环装置的手术器械，其包括：
(i)一个手柄；
(ii)一个包括近侧部分和远侧部分的细长轴，所述近侧部分与所述手柄相连；
(iii)一个位于所述细长轴的远侧部分上的环展开机构，所述环展开机构包括近侧部分和远侧部分，分别响应于相对的近侧和远侧机械致动力；
(iv)一个电源，其在操作上构造为生成电压；
(v)第一电活性聚合物，其与环展开机构的近侧部分相连，并在操作上构造为响应于生成的电压产生近侧机械致动力；以及
(vi)第二电活性聚合物，其与环展开机构的远侧部分相连，并在操作上构造为响应于生成的电压产生远侧机械致动力。
(12)如第(11)项所述的手术器械，其中，所述电源容纳于手柄中。
(13)如第(11)项所述的手术器械，其中，所述环展开机构还包括一个与静止的第一管相连的中央部分。
(14)如第(11)项所述的手术器械，其中，环展开机构的近侧部分通过可滑动地容纳于所述轴中的第二管与第一电活性聚合物的第一端部相连，第一电活性聚合物还在第一电活性聚合物的第二端部与所述手术器械的静止元件相连。
(15)如第(14)项所述的手术器械，其中，跨过第一电活性聚合物感生的电压设置为导致该第二管向远侧运动，从而向远侧压迫环展开机构的近侧部分。
(16)如第(11)项所述的手术器械，其中，环展开机构的远侧部分通过可滑动地容纳于所述轴中的第三管与第二电活性聚合物的第一端部相连，第二电活性聚合物还在第二电活性聚合物的第二端部与所述手术器械的静止元件相连。
(17)如第(16)项所述的手术器械，其中，跨过第二电活性聚合物感生的电压设置为导致该第三管向近侧运动，从而向近侧压迫环展开机构的远侧部分。
(18)如第(11)项所述的手术器械，其中，环展开机构的近侧部分包括多个指状件，其构造为向近侧运动并响应于致动力向外铰接。
(19)如第(11)项所述的手术器械，其中，环展开机构的远侧部分包括多个指状件，其适于向远侧运动并响应于致动力向外铰接。
(20)本发明还涉及一种用于植入吻合环装置的手术器械，其包括：
(i)一个手柄；
(ii)一个包括近侧部分和远侧部分的细长轴，所述近侧部分与所述手柄相连；
(iii)一个环展开机构，其设置为容纳并展开吻合环；
(iv)一个适于生成电压的电源；
(v)电活性聚合物，其与环展开机构相关联，并适于接收来自电源的电压并将该电压转换成机械致动力，其中所述电活性聚合物构造为将机械致动力传送到所述环展开机构。
附图说明
包含于说明书中并构成说明书的一部分的附图解释了本发明的各个方案，并且它与上面给出的总体说明以及下面给出的各方案的详细描述一起用于解释本发明的原理。
图1是吻合环施放装置的透视图。
图2是将吻合环保持在未致动位置的吻合环施放装置的远侧部分的局部透视图。
图3是将吻合环保持在部分致动位置的图2中的吻合环施放装置的局部透视图。
图4是已致动的吻合环的主视图。
图5是图1中装置的透视图，其中环展开机构的远侧部分处于部分致动位置。
图6是图1中装置的透视图，示出了环展开机构的远侧和近侧部分都处于部分致动位置。
图7是图1中装置的透视图，示出了环展开机构的远侧和近侧部分都处于完全致动位置。
图8是图1中装置的环展开机构的分解图。
图9是图1中装置的手柄的剖开的分解图，其中省略了手柄的左半部分。
图10是处于未致动位置的图8中的环展开机构的剖视图。
图11是远侧部分处于部分致动位置的图8的环展开机构的剖视图。
图12是图8中环展开机构的剖视图，其中远侧和近侧部分都处于部分致动位置。
图13是图8中环展开机构的剖视图，其中远侧和近侧部分都处于完全致动位置。
图14是符合本发明的吻合环施放装置的轴部分的沿着图13中的平面14截取的剖视图。
图15是图1中装置的手柄的剖视图，其中省略了手柄的左半部分。
具体实施方案
参见附图，其中几幅图中相同的附图标记表示相同的组成部件。图1显示了一种施放器10，该施放器可操作地将吻合环装置(图1中未示出)从大致的圆柱形展开和致动到具有中空铆钉或环形特性的形状，所述形状能够在吻合目标部位(例如在病态肥胖患者的肥胖病胃旁路中)形成吻合连接。图2显示了另一个施放器12。应当理解，施放器10、12可以通过各种方式使用，包括但不限于腹腔镜检查或内窥镜检查。图2所示的施放器12在展开机构16上设置有吻合环14。在图2中，吻合环14显示为处于圆柱形压缩位置。在图3中，施放器12的展开机构16已经将吻合环14运动到中空铆钉形的致动位置。图4是处于已致动位置的吻合环14的近距离视图。吻合环14可包括形状记忆效应(SME)材料，例如镍钛诺(仅仅通过举例的方式)，其进一步辅助致动成接合的中空铆钉形状。对本领域普通技术人员而言，吻合环14的其它合适的材料也是显而易见的。在Park等的美国专利申请公开文本No.US2003/0032967中公开了一种典型的吻合环14。
应当理解，这里使用的术语“近侧”和“远侧”是相对于临床医生握持的施放器10的手柄而言的。还应当理解，为了描述方便和清楚，这里使用的诸如“右”、“左”、“垂直”、“水平”这样的空间术语是相对于附图而言的。不过，外科器械可用在许多方向和位置中，因而这些术语并不意味着是限制性的和绝对的。另外，本发明的特征可应用于执行内窥镜检查和腹腔镜检查的外科手术中，以及开放性手术或其它手术中。不应当将这里使用的这些或类似术语中的一种解释为限制本发明只能在外科手术的某一种中使用。
再次参见图1，本实施例的施放器10包括一个手柄18，其与具有近端22和远端24的细长轴20连接。如图1所示，细长轴20沿着其全长或者在一个或多个接头处是挠性的。当然，轴20可选择为刚性的、弹性的、可延展的或者具有其它特性。轴20的远端24包括环展开机构26。展开机构26可由位于手柄18上的按钮或者控制杆致动。如图1所示，在一个实施例中，手柄18包括一对致动器按钮28、30。致动器按钮28、30的作用将在下面描述。环展开机构26定位于末端32的近侧。
在本实施例中，环展开机构26包括多个近侧指状件34和多个远侧指状件36。近侧指状件34和远侧指状件36每个都与环展开机构26的静止的中间环38成双铰接关系。近侧指状件34适于响应致动器按钮28的致动向着中间环38滑动，从而导致指状件34从轴20向外致动(图6与7)。类似地，远侧指状件34适于响应致动器按钮30的致动向着中间环38滑动，从而导致指状件36从轴20向外致动(图5与7)。这样，吻合环可从压缩的圆柱形位置展开到致动的中空铆钉形成位置，如图3中所示。指状件34、36被如此构造，在吻合环展开之前和展开过程中通过接合瓣51保持吻合环，并且当吻合环展开时释放该瓣51。
参见图8，环展开机构26的一个实施例以分解图示出。如上所述，环展开机构26包括近侧指状件34。近侧指状件34与具有凸缘42的外管40相连。中间环38与具有凸缘46的基管44相连。远侧指状件36与具有凸缘50的内管48连接。如图10-13所示，基管44搁置于轴20上，因而它是静止的。环展开机构26的其它合适构造对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
在本实施例中，环展开机构26还包括电活性聚合物(EAP)52，其包括近侧部分54和远侧部分56。EAP52的近侧部分54连接到基管44的凸缘46。远侧部分56与外管40的凸缘42连接。如图8和图14所示，施放器10包括一对相对的EAP52。一个包括近侧部分60和远侧部分62的EAP 58也包括于环展开机构26中。近侧部分60与内管48的凸缘50连接，远侧部分62与基管44的凸缘46连接。如图8和图14所示，施放器10包括一对这种EAP 58。EAP可以是任何合适的类型，包括但不限于电子EAP或离子EAP。
在本实施例中，EAP52、58包括层压于聚合物芯体上的薄导电片。在一个实施例中，导电片包括碳纤维复合物。当跨过EAP52、58的各电极感生小的电压时，电极吸引到一起，从而导致聚合物基板的变形。基板的变形导致聚合物沿着一个方向扩张并沿垂直方向紧缩。导致聚合物基板变形所必须的电压可以是相对较小的。在一个实施例中，跨过EAP的各电极感生的电压在大约1.5伏到大约3伏之间。作为选择，EAP可以构造成响应于其它电压。还能够将EAP片堆叠来达到产生力的附加效果。在一个实施例中，EAP片非常薄，以优化输出力。仅仅作为例子给出，EAP片的厚度可以是大约20微米，由此导致可利用的功率密度大约为200kg/cm2，或者大约为人肌肉的功率密度的100倍，并且最大抗拉强度为100Mpa(或者使用工程塑料为60Mpa)。在最大应变速率为每秒8％时，EAP能够达到最大应变的40％。然而，应理解，前述EAP的特性仅仅是示例性的，因此是可选的，各种其它EAP构造均可被采用，并且EAP具有各种其它特性。
图10显示了处于未致动状态的近侧和远侧指状件34、36。通过将EAP 58与可滑动内管48和静止的基管44连接，本实施例的EAP 58适于响应于电压而扩张，并由此向近侧和向外拉动远侧指状件36(图11-13)，由此展开吻合环的远侧部分。类似地，通过将EAP 52与基管44和外管40固定地连接，EAP 52适于响应于电压的感生而沿纵向扩张，由此向远侧并向外推动近侧指状件34(图12-13)，从而展开吻合环的近侧部分。
如图9和15中所示，手柄18容纳着电源64。或者，也可利用外置电源来感生跨过EAP 52、58的电压。在本实施例中，第一致动器按钮28可从第一、未致动位置运动到第二、致动位置，由此导致电源64跨过EAP 52感生电压，从而引起聚合物基板扩张，并向远侧推动近侧指状件34来展开吻合环的近侧部分。第二致动器按钮30可从第一、未致动位置运动到第二、致动位置，由此导致电源64跨过EAP
58感生电压，从而引起聚合物基板扩张，并向近侧拉动远侧指状件36来展开吻合环的远侧部分。或者，致动器按钮28、30和指状件34、36之间的关系可以反过来，使第一致动器按钮28控制远侧指状件36，而第二致动器按钮30控制近侧指状件34。此外，可使用致动器按钮28、30的任何合适的替代。其它变化对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
在本实施例中，当第一和第二致动器按钮28、30位于未致动位置时，施放器10构造为没有跨过EAP 52、58感生电压。在本实施例中，电压从电源64经导线66传导到EAP 52、58。每个EAP 52、58适于接收来自电源64的正负导线66。
尽管前面的实施例包括与基管44、内管48和外管40连接的EAP，应理解，EAP可在例如施放器10的装置中使用，从而以各种其它方式和构造来展开吻合环。仅仅作为例子给出，代替与管44、48和40连接，EAP可与一个或多个指状件34、32连接来实现指状件34、32的致动。或者，一个或多个指状件34、32的至少一部分可由EAP材料构成。例如，每个指状件34、32的至少一侧的一部分可由EAP材料构成。因此，指状件34、32可构造为具有EAP，使它们以与捕蝇草相同的方式运行。换言之，指状件34、32可通过使指状件/叶片的一侧的表面积相对于该指状件/叶片另一侧面的表面积增大来张开而展开吻合环。仅仅作为例子给出，指状件34、32的至少一部分包括EAP，其构造为响应于施加的电压而扩张，由此引起指状件34、32扩张来展开环。类似地，指状件34、32的至少一部分包括EAP，其构造为响应于施加的电压(或者在施加的电压消失时)而收缩或缩回，由此引起指状件34、32缩回或关闭来移除施放器10。作为选择，EAP可构造为当电压的极性反转时，使其能引起指状件34、32缩回或关闭。在这样的实施例中，施放器10可包括开关或其它部件来转换极性。
作为选择，指状件34、32可由EAP和弹性材料够构成，从而使指状件34、32响应于施加到EAP上的电压而张开，并且当电压除去时指状件34、32在弹性材料的促动下关闭。在另一实施例中，每个指状件34、32与含有EAP的连杆铰接连接。指状件34、32构造为具有EAP的其它合适方式对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
还应理解，当EAP定位于环展开机构26中位于向远侧超出轴20的位置时，一个或多个管44、48或40可以废弃。在一个实施例中，当EAP定位于环展开机构26中位于向远侧超出轴20的位置时，管44、48或40可以不存在于轴20上，并且轴20仅仅容纳导线66。作为选择，EAP可用在轴20内部，也可向远侧超出轴20。仍有其它合适的构造，对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
已经显示并描述了本发明的各种实施例和构思。这里描述的方法和系统的其它变化可由本领域普通技术人员在不背离本发明的范围的情况下适当修改来实现。一些所述潜在的替代、改变和变化已经提及，其它变化在前述教导下对本领域普通技术人员来说是显而易见的。相应地，本发明旨在包含落入所附权利要求书的精神和范围内时所有的这些替代、改变和变化，并理解为不将其限制为在说明书中显示和描述的结构和运行的细节。其它优点对本领域技术人员来说很容易理解。

Claims (10)

1.一种用于植入吻合环装置的手术器械，其包括：
(i)一个环展开机构，其构造为能容纳吻合环并在机械致动力的作用下展开吻合环；
(ii)一个用于生成电压的电源；
(iii)电活性聚合物，其与所述环展开机构相关联并在操作上构造为能响应于生成的电压产生机械致动力。
2.如权利要求1所述的手术器械，其中，所述电源包括电池。
3.如权利要求1所述的手术器械，其中，所述电活性聚合物包括施加到聚合物基板上的导电材料。
4.如权利要求3所述的手术器械，其中，所述聚合物基板构造为响应于通过电活性聚合物感生的电压而沿着一个方向扩张，并沿垂直方向收缩。
5.如权利要求1所述的手术器械，还包括可从第一、未致动位置运动到第二、致动位置的致动器，其中在第二、致动位置处所述致动器可操作地导致电源跨过电活性聚合物感生电压。
6.如权利要求1所述的手术器械，其中，所述环展开机构包括近侧部分和远侧部分，所述电活性聚合物构造为将致动力传送到环展开机构的近侧部分。
7.如权利要求6所述的手术器械，还包括第二电活性聚合物。
8.如权利要求7所述的手术器械，其中，所述第二电活性聚合物构造为将致动力传送到环展开机构的远侧部分。
9.如权利要求8所述的手术器械，还包括可从第一、未致动位置运动到第二、致动位置的第二致动器，其中在第二、致动位置处第二致动器可操作地导致电源跨过第二电活性聚合物感生电压。
10.如权利要求1所述的手术器械，其中，所述电活性聚合物包括彼此堆叠到其上来产生附加的力的多个电活性聚合物片。
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