TW201731462A - 模組化信號介面系統和能量穿刺器 - Google Patents

Abstract

一種模組化信號介面系統和能量穿刺器，包括：安裝在穿刺器上的介面轉換器，具有中心孔和導電觸點；以及安裝在外科手術器械軸上的器械連接器，具有中心孔以及導電觸點，器械連接器提供與外科手術器械之間的電通信；介面轉換器與器械連接器能夠彼此配合，使得介面轉換器上的導電觸點與器械連接器上的導電觸點電性連接。

Description

模組化信號介面系統和能量穿刺器

本發明係有關於外科手術器械，尤指一種傳輸一個或者多個電信號的模組化信號介面系統和能量穿刺器。

內視鏡醫療程序，尤其是內視鏡外科手術變得越來越普遍。在這些程序中，需要在病人身體上創建一個或者多個開口以便於提供通向病人解剖腔和其他內部結構的通道。本文使用的術語“內視鏡”指的是通過病人身體上的一個或多個開口(例如，切口)實現手術操作的程序，例如在腹壁上的一個或者多個開口。多種器械，包括，例如管狀光學儀器(即內視鏡)通過這些開口被插入病人體內進而對內部結構進行手術操作，和/或，在使用內視鏡的情況下，提供病人體內的可視性。術語“內視鏡”為一般性屬於，因此包括諸如“腹腔鏡”和“關節鏡”等術語，指的是在身體的特定區域使用內視鏡。

不管插入到病人體內的器械是內視鏡(其他器械可以通過該內視鏡被插入到體內)還是簡單的外科手術器械，例如夾持器，套管都將是第一個穿過組織壁的開口進入到解剖腔(或者病人的其他內部區域)。然後，穿過該套管，內視鏡或者其他外科手術器械被插入解剖腔內。在手術過程中套管提供了保持打開狀態的通道，從而提供了進入解剖腔的通道。

一種常用於刺穿組織並且內部具有套管的器械這裡被稱為“穿刺器”。穿刺器通常包括穿刺錐，適於在組識上產生開口，以及外套管(也被稱為穿刺器套管或者穿刺器管)。套管的遠端抵到病人的皮膚，切割元件位於套管內部。隨著穿刺錐的遠端尖端伸出超過套管的遠端，穿刺錐的遠端被推進穿過組織(例如，皮膚、筋膜和脂肪)直到其進入目標解剖腔。隨後套管被推進穿過穿刺錐創建的開口，通常緊隨在穿刺器的遠端尖端之後。一旦套管的遠端到達解剖腔內的理想位置，將穿刺錐從套管中取出。套管仍留在原來位置，並提供通向解剖腔的通道。

多數情況下，在內視鏡手術過程中，需要使用到不同類型的能量或者其他有線的外科手術器械，包括，例如，內視鏡、電外科器械(雙極和單極的，例如，雙極鉗)、超音波器械(例如超音波刀)、直流供電設備等。然而，在外科手術中，每一把器械通常都需要一根或者多根電纜來進行與其他設備(例如，電源、射頻或超音波產生器等)之間的能量傳遞和/或資料傳輸。在手術過程中或者其他內視鏡醫療程序中，這些電纜會變得很麻煩，經常會影響手術操作本身。這一問題(以及其他問題)對於那些在手術過程中需要用到多種能量或者其他有線的手術器械的情形更加突顯。

儘管已經有使用時穿過穿刺器套管的外科手術器械提供電力通信的設備或者技術存在，但是相信在本發明人之前沒有人已經製造或者使用如本文中描述的發明。

本發明提供了一種模組化信號介面系統，以在諸如外科套管 和被插入套管中的外科手術器械之間傳輸一個或者多個電信號。模組化信號介面系統通常包括信號介面轉換器以及器械連接器，其中，信號介面轉換器佈置在或者安裝到套管上，器械連接器被設置成與安裝到套管上的信號介面轉換器相配合以通過一個或者多個通道實現信號介面轉換器與器械連接器之間的電通信。以這樣的方式，一個或者多個電信號可以在信號介面轉換器和器械連接器之間被傳遞。信號介面轉換器與器械連接器的配合使得一個或者多個電信號能夠在信號介面轉換器和器械連接器之間被傳遞。該電信號可以包括功率信號(例如電流或者電壓)和/或通信信號(例如感測器信號)。

在某一具體實施方式中，信號介面轉換器被設置成固定到套管上(永久地或者可拆卸地)，具體地是被固定到套管的近端(即在使用過程中始終保持在病人體外的一端)。可操作地連接到信號介面轉換器上的電纜傳遞信號介面轉換器與其他設備(例如電源、射頻或音波產生器等)之間的一個或者多個電信號。信號介面轉換器提供器械連接器與連接到介面轉換器上的其他設備之間的電通信，而不再需要外科手術器械和其他設備之間的有線連接。

舉例說明，在一些具體實施方式中，介面轉換器與器械連接器的配合使得用於操作外科手術器械的電能可以通過信號介面轉換器被傳遞到手術器械上，而無需通過連接到外科手術器械上並從其延伸出的電纜來傳遞。在本實施方式中，無需連接到手術器械上的接電繩或者其他電導管，這些線圈或者導管會干擾醫療程序或影響醫生的操作。而是通過安裝到套管上的信號介面轉換器以及與其相連接的電纜或者其他導管共同提供 外部電通信(例如，連接到電源或者其他設備上)。

在一些具體實施方式中，模組化信號介面系統允許多種無線的、信號相關的外科手術器械與套管一起使用，這種外科手術器械可以是多種能量外科手術器械，從而使得操作器械所需要的電信號(例如功率，感測器信號等)可以通過設置在套管上的信號介面轉換器被傳遞，而非連接到外科手術器械自身的電線。因此，無需在使用之前將每個器械都物理連接到外部電源(例如通過電纜)上。而是，將套管上的介面轉換器連接到外部電源上，介面轉換器與器械連接器的配合使得能量可以通過套管上的介面轉換器被傳遞到器械上。在單台手術過程中，僅僅需要使用一根電纜就可以通過信號介面轉換器為多把外科手術器械供電。此外，在一些實施方式中，信號介面轉換器被設計為不影響穿過套管的傳統外科手術器械(即不使用信號介面系統中器械連接器的器械)的使用。

介面轉換器與器械連接器之間的配合可以通過多種方式來實現。一些實施方式中，介面轉換器與器械連接器之間的配合通過使用磁力來實現。佈置在介面轉換器與器械連接器上的互補磁性區域不僅可以提供足夠的力以磁性連接介面轉換器和器械連接器，還可以確保其能夠準確對齊地配合。當介面轉換器與器械連接器對齊配合後，介面轉換器上的導電的觸點會與佈置在器械連接器上的相對應的導電的觸點接觸，從而建立起介面轉換器與器械連接器之間的電氣連接。這種電氣連接使得電信號穿過預設的相互接觸的成對導電的觸點。介面轉換器與器械連接器之間對齊配合保證電信號可以通過正確的成對觸點。

在某些具體實施方式中，其中一個部件或者兩個部件上的觸 點包括多個導電的平面觸點(例如不同形狀的導電島，如彎曲橢圓形)。可替代地，其中一個部件(例如信號介面轉換器)包括多個導電的銷觸點(pin)，以與另一個部件(例如器械連接器)上預設的導電的平面觸點配合。另外，分別佈置在信號介面轉換器與器械連接器上的觸點進一步包括導電環，其中，每個導電環具有中心孔和多個周向孔，每個平面觸點或者銷觸點均位於周向孔內。通過將平面/銷觸點佈置在周向孔內，平面/銷觸點彼此電絕緣(即，非導電通信)並且與導電環本身絕緣。

在一些實施方式中，信號介面轉換器可拆卸地連接到穿刺器套管上。例如，一些實施方式中，當將穿刺錐從套管內被移除後，介面轉換器適於可拆卸地連接到套管外殼的近端。在另一些實施方式中，信號介面轉換器與套管元件為一體結構，具體地是在套管元件的近端與信號介面轉換器一體成型，因而無法將其從套管上移除。

通常情況下，設置有本文所描述的模組化信號介面系統的外科手術器械包括適於被接收在穿刺器套管內部通道的細長的軸。具體實施方式中，模組化信號介面系統的器械連接器包括中心孔，器械的軸可穿過該中心孔。在某一具體實施方式中，器械的軸可滑動地被接收在器械連接器的中心孔內，使得連接器可以沿著至少一部分的器械的軸之軸向移動和旋轉運動。由於器械連接器在磁力的作用下可以沿著器械的軸滑動並且可相對器械的軸旋轉以與介面轉換器相配合，器械連接器不會干擾位於穿刺器套管內的器械的使用，同時還能輔助器械連接器與介面轉換器的配合，稍後詳述。

在一些實施方式中，器械連接器通過電纜與器械(例如，器 身)電通信，在某些情況下，電纜可盤繞在位於器械連接器與器身之間的器械軸的外部(如圖1-3所示)。在這種排布方式中，電纜的長度佈置為除非將電纜從器械和/或從器械連接器上拆下，否則器械連接器不會從器械軸上滑落。此外，在某一具體實施方式中，特別是器械軸可以相對器身(即器械手柄)旋轉的手術器械，電纜可旋轉地連接到器械上，使得電纜繞器械軸旋轉的同時仍舊保持與器械的電通信。以這種方式，器械連接器與外科手術器械之間的電纜將不會限制器械軸相對器械手柄的旋轉。在可替代的實施方式中，器械連接器通過內部佈設的電纜與器身(或者器械的其他部分)電通信。

(10)‧‧‧模組化信號介面系統

(110)‧‧‧模組化信號介面系統

(210)‧‧‧模組化信號介面系統

(210)‧‧‧介面系統

(12)‧‧‧信號介面轉換器

(12)‧‧‧介面轉換器

(112)‧‧‧信號介面轉換器

(212)‧‧‧信號介面轉換器

(212)‧‧‧介面轉換器

(12，50)‧‧‧部件

(112，150)‧‧‧部件

(212，250)‧‧‧部件

(13)‧‧‧外殼

(113)‧‧‧外殼

(213)‧‧‧外殼

(130)‧‧‧凸起

(230)‧‧‧凸起

(230)‧‧‧軸承

(131)‧‧‧輪子

(132)‧‧‧框架

(14)‧‧‧主電纜

(14)‧‧‧電纜

(166)‧‧‧缺口

(166)‧‧‧矩形缺口

(160)‧‧‧缺口

(236)‧‧‧缺口

(266)‧‧‧缺口

(237)‧‧‧矩形缺口

(232)‧‧‧缺口

(275)‧‧‧缺口

(18)‧‧‧近端面

(18，56)‧‧‧接觸面

(254)‧‧‧近端面

(217)‧‧‧近端面

(19，57)‧‧‧中心孔

(119)‧‧‧中心孔

(219，257)‧‧‧中心孔

(225)‧‧‧中心孔

(263)‧‧‧中心孔

(325)‧‧‧中心孔

(20N，20S)‧‧‧磁鐵

(120N，120S)‧‧‧磁鐵

(220N，220S)‧‧‧磁鐵

(258N，258S)‧‧‧磁鐵

(215)‧‧‧外緣

(267)‧‧‧外緣

(22，60)‧‧‧導電環

(160)‧‧‧導電環

(260)‧‧‧導電環

(22，60)‧‧‧保護環

(222)‧‧‧導電環

(322，360)‧‧‧導電環

(322)‧‧‧信號介面轉換器導電環

(322)‧‧‧防護環

(23)‧‧‧蓋板

(23，61)‧‧‧絕緣環形蓋板

(261)‧‧‧柔性印刷電路板蓋板

(261)‧‧‧柔性PCB蓋板

(123)‧‧‧絕緣蓋板

(123)‧‧‧蓋板

(123)‧‧‧介面轉換器蓋板

(61)‧‧‧蓋板

(161)‧‧‧蓋板

(221)‧‧‧蓋板

(221)‧‧‧PCB蓋板

(230)‧‧‧軸承

(235)‧‧‧電通信器

(223)‧‧‧基底

(270)‧‧‧基底

(223)‧‧‧絕緣基板

(234)‧‧‧通孔

(24A，24B，62A，62B)‧‧‧彎曲橢圓孔

(224A，224B)‧‧‧彎曲橢圓孔

(324A，324B，362A，362B)‧‧‧彎曲橢圓孔

(62B)‧‧‧橢圓孔

(240)‧‧‧懸臂

(241)‧‧‧鎖臂

(242)‧‧‧夾子

(243)‧‧‧肩部

(24A)‧‧‧外部橢圓孔

(24A)‧‧‧內部橢圓孔

(24B)‧‧‧橢圓孔

(25，63)‧‧‧中心孔

(274)‧‧‧中心孔

(325，363)‧‧‧中心孔

(272)‧‧‧帶連接器

(273)‧‧‧彈性支撐件

(273)‧‧‧支撐件

(259)‧‧‧圓柱腔

(26A，26B，26C)‧‧‧彈簧針

(126A，126B，126C)‧‧‧彈簧針

(26A，26B、64A、64B)‧‧‧觸點

(27A，27B，64A，64B)‧‧‧橢圓形導電島

(327A，327B，364A，364B)‧‧‧橢圓形導電島

(27A，27B，64A，64B)‧‧‧觸點

(227A)‧‧‧觸點

(227B)‧‧‧觸點

(346，382)‧‧‧觸點

(383)‧‧‧觸點

(27A，27B)‧‧‧橢圓導電島

(27A，27B)‧‧‧橢圓島

(27A，27B，64A，64B)‧‧‧導電島

(64A，64B)‧‧‧島

(227A，227B)‧‧‧橢圓形導電島

(227A，227B)‧‧‧島

(264A，264B)‧‧‧橢圓形導電島

(264A)‧‧‧觸點

(264B)‧‧‧觸點

(266)‧‧‧凹壁

(268)‧‧‧弧形部件

(269)‧‧‧半球形腔

(269)‧‧‧腔

(269)‧‧‧下層腔室

(280)‧‧‧腔室

(276)‧‧‧外部支撐邊緣

(276)‧‧‧外緣

(278)‧‧‧支撐塊

(278)‧‧‧塊

(271)‧‧‧孔

(347，383)‧‧‧孔

(271)‧‧‧缺口

(28)‧‧‧導體

(28)‧‧‧第九電導體

(50)‧‧‧器械連接器

(150)‧‧‧器械連接器

(250)‧‧‧器械連接器

(51)‧‧‧外殼

(251)‧‧‧器械連接器外殼

(52)‧‧‧器械電纜

(52)‧‧‧電纜

(56)‧‧‧遠端面

(156)‧‧‧遠端面

(265)‧‧‧遠端面

(277)‧‧‧遠端面

(58N，58S)‧‧‧磁鐵

(158N，158S)‧‧‧磁鐵

(61)‧‧‧蓋板

(62A，62B)‧‧‧孔

(86)‧‧‧穿刺器套管殼體

(86)‧‧‧穿刺器套管外殼

(87)‧‧‧套管

(87)‧‧‧穿刺器套管

(90)‧‧‧能量外科手術器械

(90)‧‧‧器械

(90)‧‧‧高頻電刀/吻合器

(92)‧‧‧細長軸

(92)‧‧‧器械軸

(92)‧‧‧器械的軸

(92)‧‧‧軸

(94)‧‧‧器身

儘管說明書以及權利要求特別指出了本發明的保護範圍，可以相信的是，結合附圖有助於理解具體實施方式的詳細描述。除非上下文有相反指示，附圖中使用的數位用於標記相似部件。另外，為了清楚的示出其他部件，一些視圖中的某些特定部件被省略。除了在相應的詳細描述中明確的陳述，否則這種省略並不一定表明任何一種實施方式中存在或者不存在特定部件。

圖1示出了一種具體實施方式中模組化信號介面系統的示意圖，包括安裝到穿刺器套管外殼上的信號介面轉換器和安裝到外科手術器械軸上的器械連接器。

圖2示出了圖1所示實施方式的示意圖，其中，信號介面轉換器與器械連接器相配合，且外科手術器械的軸完全延伸進入穿刺器套管。

圖3示出了圖1所示實施方式的示意圖，其中器械連接器在磁力的影響 下被朝向信號介面轉換器驅動。

圖4為圖1所示模組化信號介面系統的立體圖，其中信號介面轉換器被從穿刺器套管外殼上拆下，器械連接器被從外科手術器械上拆下。

圖5為圖4所示模組化信號介面系統的立體圖，其中視圖角度相對圖4旋轉90°，以使得信號介面轉換器的近端表面可見(而非如圖4所示的遠端表面)。

圖6A為圖4所示模組化信號介面系統的信號介面轉換器近端側的立體圖，已經將外殼拆下。

圖6B與圖6A所示角度相同，但是已經將蓋板拆下。

圖7A為圖4所示系統的器械連接器遠端側的立體圖，已經將外殼拆下。

圖7B與圖7A所示角度相同，但是已經將蓋板拆下。

圖8為圖4所示系統的信號介面轉換器遠端側的示意圖，已經將外殼拆下，示出了信號介面系統的彈簧針觸點和電纜導管電通信的示意圖。

圖9和圖10示出了另一替代實施方式的模組化信號介面系統的立體圖，其中圖9示出了信號介面轉換器的近端側，圖10示出了器械連接器的遠端側。

圖11為圖10所示模組化信號介面系統的立體圖，圖12為圖11所示的部分放大視圖。

圖13和圖14示出了另一替代實施方式的模組化信號介面系統的立體圖，其中圖13所示角度與圖4類似，圖14所示角度與圖5類似。

圖15為圖13所示模組化信號介面系統的側視圖，示出了信號介面轉換器與器械連接器相配合的狀態。

圖16為圖13所示系統的信號介面轉換器的底面圖(或者遠端視圖)。

圖17為圖16所示信號介面轉換器的側視圖。

圖18為圖17所示信號介面轉換器的側視圖，相對旋轉90°。

圖19為圖16所示信號介面轉換器從近端側看的爆炸視圖。

圖20為圖19所示信號介面轉換器從遠端側看的爆炸視圖。

圖21為圖13所示信號介面轉換器的外殼的立體圖。

圖22為圖13所示信號介面轉換器的底面平面(遠側平面圖)。

圖23為圖13所示信號介面轉換器的印刷電路板蓋板的近端側的立體圖。

圖24為圖13所示系統器械連接器上平面圖(近側平面圖)。

圖25為圖24所示器械連接器底平面圖(遠側平面圖)。

圖26示出了圖24所示器械連接器的側視圖。

圖27示出了圖24所示器械連接器遠端側的立體圖。

圖28示出了圖24所示器械連接器近端側的立體圖。

圖29示出了圖24所示器械連接器從遠端側看的爆炸視圖。

圖30示出了圖29所示器械連接器從近端側看的爆炸視圖。

圖31示出了圖24所示器械連接器的立體圖，其中柔性印刷電路板蓋板已經被拆下。

圖32和圖33分別示出了信號介面轉換器和器械連接器的導電環。

附圖僅僅用於闡明本發明而並非限制本發明的保護範圍。本 發明的實施方式可以以附圖中所示方式以外的方式實現。因此，附圖僅僅用於輔助解釋本發明。因此，本發明的附圖並不能用於限制本發明的保護範圍。

下面的詳細描述的具體實施方式僅用於使本領域普通技術人員可以製作或者使用本發明。因此，這些具體實施方式的詳細描述僅僅用於解釋說明，並非用於限制本發明的保護範圍。可以理解的是，在某些情況下，附圖的某些對於理解本發明不必要的細節已經被省略。

除非上下文有相反指示，本文所使用的術語“電纜”包括信號傳導裝置，該信號傳導裝置包括兩個或者兩個以上導體的元件，該導體可以是導線(單股或多股)，也可以是其他能夠傳導電信號的物理導管、佈線或線路，該電信號可以是能量信號(例如直流或者交流電能)，也可以是通信信號(例如表徵被感知環境的電壓電流信號、視訊訊號、圖像信號或者音訊信號等)。本文所使用的術語“電通信”指的是電信號可以在兩個部件之間被傳遞，例如通過一個或者多個導線、導管、佈線、線、終端塊、柱、焊點、積體電路佈線等，或者通過兩部件的直接接觸來實現。

本文所描述的模組化信號介面系統可以廣泛地應用在信號相關的外科手術器械上(例如穿過套管使用的能量外科手術器械)。例如，這些器械可用於：超音波切割、超音波燒灼、超音波成像、超音波聚焦、射頻燒灼術，射頻切割、射頻消融、吻合、感測、成像、測量、機器人、觸覺、切割、研磨、夾持、熱量的、放射性同位素、藥物輸送、活檢、高光譜成像、氣腹、縫合。

圖1-8示出了模組化信號介面系統(10)的一個具體實施例， 包括信號介面轉換器(12)和器械連接器(50)。這些附圖示出的實施方式中，信號介面轉換器(12)安裝在穿刺器套管殼體(86)的近端，穿刺器套管殼體(86)包括有向遠端延伸的套管(87)。器械連接器(50)可滑動地安裝在能量外科手術器械(90)的細長軸(92)上，該細長軸(92)從器身(94)(也常被稱為器械手柄)向遠端延伸。在本實施例中，器械(90)為現有技術中已知結構的電外科切割/吻合器械。

最佳參考圖4和圖5，信號介面轉換器(12)通常包括外殼(13)和安裝在外殼(13)上的蓋板(23)。主電纜(14)的一端可操作地連接到信號介面轉換器(12)上，另一端(未示出)適於可操作地連接到外部電氣設備(例如，電源或射頻或超音波產生器)上，以向介面轉換器(12)提供電信號，某些情況下也可以接收來自介面轉換器(12)的電信號。主電纜(14)可包括任意數量的電導管，某些情況下電導管的數量和當介面轉換器(12)的觸點與器械連接器(50)的觸點導電通信時產生的通道的數量對應。

圖1-8所示的實施方式中，介面轉換器部件與器械連接器部件的配合面包括九個導電的觸點，這些導電的觸點均圍繞每一部件上的中心孔排列佈置，其中一個部件上的每個觸點均指向另一個部件上相應的觸點以與其導電接觸，稍後詳述。因此，在這種實施方式中，當這兩個部件正確的配合後，介面轉換器(12)與器械連接器(50)之間可形成九個不同的通道。類似地，例如，主電纜(14)外護套內包括九個獨立的電導管(例如電線)-每個電導管對應模組化信號介面系統(10)的一個通道。然而，對這九個通道的使用將不同，在示出的實施方式中，四個通道用於 傳遞能量信號，五個通道用於傳遞通信信號(包括作為“感應線”使用的一個通道，稍後詳述)。可以理解的是，當然，匹配觸點的數量可以為任意多個，進而可提供的通道也可以為任意多個。類似地，匹配觸點的數量和通道的數量不必與主電纜(14)的導體數量相對應。在某些情況下，匹配觸點的數量和通道的數量可多於電纜(14)中電導管的數量(例如，當介面轉換器(12)和/或器械連接器(50)/器械(90)內部的電子電路除了需要那些電纜(14)內對應的導體以外還需要一個或者多個通道時)。在另一些情況下，匹配觸點的數量和通道的數量可少於電纜(14)中電導管的數量(例如電纜(14)中有一個或多個多餘的導線，例如出於安全考慮)。

最佳參考圖4和圖5，器械連接器(50)通常包括外殼(51)和安裝在外殼(51)上的蓋板(61)。器械電纜(52)可操作地連接在器械連接器(50)和器身(94)之間，適於傳遞器械連接器(50)和器身(94)之間的電信號。電纜(52)可包括任意數量的導體(例如電線)，在某些情況下其數量可以與當介面轉換器(12)的觸點和器械連接器(50)上佈置的相對應的觸點導電接觸時產生的通道數量對應。例如，在本實施方式中，電纜(52)的外護套內具有九個獨立的導體(電線)-每個導體對應模組化信號介面系統(10)所提供的一個通道。在另一些情況下，部件(12或50)上的匹配觸點的數量和/或兩部件(12，50)之間通道的數量多於電纜(52)中導電導體的數量(例如，當在使用過程中特定的器械不需要全部的通道時)。

圖1-8所示的實施方式中，電纜(14，52)均不可拆卸地連接到相對應的部件(即，信號介面轉換器(12)和器械連接器(50))上， 如圖所示。另外，電纜(52)不可拆卸地連接到器身(94)上-在這種情況下，電纜(52)位於器身(94)內部。對於器械軸相對於器身可旋轉的器械來說，電纜(52)的近端可以安裝為適於與器械的軸一起旋轉的同時仍保持電氣連接。最佳參考圖5，電纜(52)的遠端穿過外殼(51)的近端面(54)連接到器械連接器(50)上。最佳參考圖4，電纜(14)穿過外殼(13)的側壁連接到介面轉換器(12)上。

作為不可拆卸地連接電纜的替代實施方式，電纜(14，52)中的一個或者兩個可拆卸地連接到與其相對應的介面轉換器(12)和器械連接器(50)/器身(94)上，例如通過合適的凸型電連接器和凹型電連接器(例如RJ型連接器，端子(D-sub)連接器，Amphenol®連接器，Molex®連接器，以及其他現有技術已知的電連接系統或者今後開發出的電連接系統)。利用這種連接器可以使得電纜(14，52)中的一個或者兩個可以從其相對應的介面轉換器和器械連接器(50)/器身(94)上拆下。在某些情況下，這是有益的，例如當不需要向外科手術器械提供電通信時，可以實現將電纜(14)從介面轉換器(12)上拆下。當介面轉換器(12)不可拆卸地固定到穿刺器套管外殼(86)上，或者不希望將介面轉換器(12)從穿刺器套管外殼(86)上拆下或者拆下不方便時，這種設計方式格外具有優勢。

類似地，電纜(52)能夠可拆卸地連接到器身(94)上是具有優勢的，例如，這樣器械連接器(50)就能夠與不同的器械連接使用，和/或當不需要的時候可以從器械上拆卸下來。電纜(14，52)的可拆卸連接還使得器械容易被清洗和滅菌，以及使得電纜可被更換(尤其是當電纜 (14，52)是市售(off-the-shelf)組件時)。

參考圖4和圖5，介面轉換器(12)和器械連接器(50)均為具有中心孔(19，57)的環形結構，中心孔(19，57)分別延伸穿過介面轉換器(12)和器械連接器(50)。這些孔(19，57)的尺寸設計為允許將器械軸(92)可滑動地和可旋轉地穿過。例如，中心孔(19，57)的直徑可與系統使用的穿刺器套管(87)的內徑相等或者稍大於其內徑。在一些實施方式中，信號介面轉換器(12)的中心孔(19)的直徑稍大於器械連接器(50)的中心孔(57)的直徑，也稍大於穿刺器套管的內徑。僅僅舉例說明，中心孔(19，57)的直徑可以約為3mm-100mm。在具體的實施方式中，中心孔(19，57)的直徑大約為13mm(例如12.7mm)，大約與“10mm”穿刺器的內徑相等(此處的“10mm”指的是接收在穿刺器套管內的器械的尺寸)。這種尺寸的設計使得模組化信號介面系統可以被應用在“5mm”和“10mm”的穿刺器上-這是最常用的穿刺器尺寸。在某些情況下，信號介面轉換器(12)的中心孔(19)的直徑比器械連接器(50)的中心孔(57)的直徑以及穿刺器套管的內徑大大約1-5mm。

在圖1-8所示的實施方式中，介面轉換器(12)不可拆卸地固定在穿刺器套管外殼(86)的近端(即作為穿刺器套管外殼的一部分)。在圖13-31所示的替代實施方式中(稍後詳述)，信號介面轉換器可拆卸地安裝在穿刺器上，例如可以通過介面轉換器上佈置的彈性夾子與穿刺器套管外殼上相對應的特徵配合。可以理解的是，圖1-8所示的信號介面轉換器(12)和器械連接器(50)的形狀僅僅作為示例進行說明。還可以理解的是，本文使用的術語“環形”，不僅包括具有圓形中心孔和與其同軸對應的圓形 外周的形狀，還包括其他外周形狀，例如橢圓形、方形、矩形、多邊形等。在一些實施方式中，信號介面轉換器(12)和器械連接器(50)的外周形狀可以與穿刺器套管外殼的形狀類似，尤其是穿刺器套管外殼近端的形狀。

最佳參考圖4和圖5，靠近信號介面轉換器(12)近端面(18)佈置有一對極性相反的磁性區域，例如由磁鐵(20N，20S)產生的磁性區域。類似地，靠近器械連接器(50)遠端面(56)佈置有一對極性相反的磁性區域，例如由磁鐵(58N，58S)產生的磁性區域。儘管磁性區域可以以任何一種周向間隔開的方式佈置在介面轉換器(12)和器械連接器(50)上，在示出的實施方式中，介面系統的部件(12，50)的磁鐵間隔180°佈置(即佈置在中心孔的相對兩側)，且其極性反向佈置。在兩部件(12，50)配合過程中，這種佈置方式使得作用在器械連接器(50)上的旋轉扭矩的磁力最大化。儘管每個部件(12，50)上均可以只佈置一個單一的磁鐵，將該磁鐵佈置在每個部件的靠近配合面處以形成極性相反的磁區，但是在每個部件的靠近配合面位置佈置兩個磁鐵以形成相反極性的極性區域不僅可以增加將部件對齊的磁力，還可以保證當磁力無法將部件(12，50)正確的對齊配合時器械連接器(50)就不會被拉向介面轉換器(12)。另外，儘管部件(12，50)上可以佈置兩個以上的磁性區域，但每個部件上至少需要佈置一個與其他磁性區域的極性相反的磁性區域。以及，當信號介面系統(10)設計成在介面轉換器(12)和器械連接器(50)之間有且僅有一個正確的旋轉對齊位置，並且每個部件(12，50)上佈置了兩個以上的磁性區域，這些磁性區域應當被佈置為在磁性配合過程中僅可以允許一個方向的旋轉配合。

最佳參考圖4和圖5以及圖6A-B和圖7A-B，信號介面轉換器(12)的近端面(18)和器械連接器(50)的遠端面(56)均包括排布在其上的多個導電的觸點，使得當部件(12，50)處在配合狀態時(如圖2所示)，佈置在其中一個部件(12，50)上的一個或者多個預設的觸點與另一個部件(12，50)上的一個或者多個預設的觸點接觸。導電的觸點可以為任意類型，可以採用任何的排布方式，本文中所示出和描述的類型及排布方式僅僅為多種可能的類型和排布方式中的一些典型示例。

圖1-8所示的實施方式中，兩個部件(12，50)的每個接觸面(18，56)包括導電環(22，60)，該導電環(22，60)包括通常與其相應的部件(12，50)相對應的外周，以及與其相應的部件(12，50)的中心孔(19，57)相對應的中心孔(25，63)。在所示的示例中，導電環(22，60)通常具有相同的配置，除了信號介面轉換器(12)的導電環(22)包括有額外的一組孔適於允許觸點(例如，以彈簧針的形式)延伸穿過其中，後文將做詳細描述(例如，圖6A和6B)。可以理解的是，導電環(22，60)也可以採用多種其他配置形式，例如導電環的外周長可以小於部件(12，50)的外周長(例如，圖13-31所示的實施方式)。

每個導電環(22，60)安裝在絕緣環形蓋板(23，61)上，其中圖6B和圖7B未示出蓋板。每個導電環(22，60)包括多個周向間隔排布的彎曲橢圓孔(24A，24B，62A，62B)，這些彎曲橢圓孔(24A，24B，62A，62B)佈置在一對同心間隔帶上。因此，信號介面轉換器(12)的導電環(22)包括由多個間隔開的彎曲橢圓孔(24A)形成的外部帶，以及由多個間隔開的彎曲橢圓孔(24B)形成的內部帶，外部帶和內部帶均圍繞中 心孔(25)佈置。類似地，器械連接器(50)的導電環(60)包括由多個間隔開的彎曲橢圓孔(62A)形成的外部帶，以及由多個間隔開的彎曲橢圓孔(62B)形成的內部帶，該外部帶和內部帶均圍繞中心孔(63)佈置。橢圓形導電島(27A，27B，64A，64B)佈置于彎曲橢圓孔(24A，24B，62A，62B)內，與導電環(22，60)的其他部分電絕緣。因此橢圓形導電島(27A，27B，64A，64B)與其對應的彎曲橢圓孔(24A，24B，62A，62B)相比較小。當部件(12，50)處於配合狀態時，每個位於器械連接器(50)導電環(60)上的孔(62A，62B)內的橢圓形導電島(64A，64B)與佈置在介面轉換器(12)上的預設的彈簧針導電接觸。換言之，八個橢圓形導電島(64A，64B)中的每一個均提供一個導電的觸點。如下文所述，導電環(60)提供器械連接器(50)上的第九個導電的觸點。

導電環(22，60)，也被稱為保護環，包圍所有的橢圓形導電島(27A，27B，64A，64B)。因此，任何來自橢圓形導電島(27A，27B，64A，64B)的雜散電流都會首先穿過保護環(22，60)進而給病人或者醫療從業者帶來觸電的危險。然而，當部件(12，50)處於配合狀態時，保護環(22，60)不僅彼此電通信，還和可操作地連接到信號介面轉換器(通過主電纜(14))的外部電氣設備(例如主機)相連接。因此，外部電氣設備可以檢測到從觸點(27A，27B，64A，64B)跳至保護環(22，60)的雜散電流，並立刻關閉到信號介面轉換器的電流通路。

信號介面轉換器(12)上安裝有多個彈簧針(26A，26B，26C)(也被稱為彈簧銷或彈簧負載(spring-loaded)觸點)，如圖5、圖6A和圖6B所示。彈簧針的彈簧偏置(spring-biased)柱塞部從介面轉換器的近 端面(18)向外延伸。在示例所示的排布方式中，每個外部橢圓孔(24A)內均固定有一對彈簧針(26A)，每個內部橢圓孔(24A)內均固定有一對彈簧針(26B)。每一對彈簧針均延伸穿過佈置在橢圓導電島(27A，27B)上的孔。橢圓島(27A，27B)輔助每一對彈簧針正確對齊，並保持每一對彈簧針之間的電通信。可以理解的是，也可以在每個橢圓孔內佈置一個彈簧針，佈置或者不佈置橢圓導電島(27A，27B)均可。另外，還附加一組單個的彈簧針(26C)。然而，與鄰近的彈簧針成對的佈置不同，單個彈簧針(26C)圍繞於介面轉換器排布，使得每個彈簧針(26C)都佈置在內部帶上的每對鄰近的橢圓孔(24B)之間的區域上。每一單個彈簧針(26C)延伸穿過導電環(22)上的缺口，並與導電環(22)電通信。

當部件(12，50)處於配合狀態時，八對彈簧針(26A，26B)中的每一對均與佈置在器械連接器(50)遠端面(56)上預設的一個橢圓形導電島(64A，64B)電通信。當部件(12，50)處於配合狀態時，不成對的彈簧針(26C)一起提供第九個導電的觸點，與器械連接器(50)上導電環(60)對應的位於橢圓孔(62B)之間的部分電通信。

圖8示出了移除外殼(13)後的信號介面轉換器內部佈線方式。八對彈簧針(26A，26B)中每一對中的每一個彼此電通信，同時也和主電纜(14)的導體(例如電導線)(28)電通信。四個不成對的彈簧針(26C)也彼此電通信，同時與主電纜(14)的第九電導體(28)電通信。彈簧針(26A，26B，26C)可以通過一個或者多個合適的連接器(以及，在某些情況下，其他導電部件)直接地(如圖示)或者間接地與主電纜(14)的第九導體(28)的電通信。例如在信號介面轉換器(12)的外殼(13)上 可設置有凸型或者凹型電插頭或者連接器，且插頭/連接器的每個觸點都與一對彈簧針(或者單個頂針(26C))電通信，且主電纜(14)的末端佈置有一個對應匹配的凹型或者凸型電插頭或者連接器，以可操作地與設置在介面轉換器(12)上的插頭/連接器配合。

器械連接器(50)也具有類似的佈置方式，電纜(52)的第九導體(例如電線)和橢圓形導電島(64A，64B)以及導電環(60)電通信(直接地或者間接地)。一個導體和每個導電島(64A，64B)電通信，且第九導體和導電環(60)電通信。

作為可替代的實施方式，介面轉換器(12)的導電環(22)和蓋板(23)均以印刷電路板(“PCB”)的形式製成。類似地，器械連接器(50)的導電環(60)和蓋板(23)也以印刷電路板的形式製成。在這種佈置方式中，導電島(27A，27B，64A，64B)以及導電環(22，60)為印製在基板上的銅層，其中，基板作為蓋板(23，61)。印製在基板(蓋板)底面上的導電佈線以合適的方式就可以連接到電纜(14，52)上，而無需使用電線。

本文描述的模組化信號介面系統可以使用在多種醫療程序中，尤其是外科手術中。無論穿刺器上是否佈置有信號介面轉換器(12)，均以常用的方式被插入病人體內，再將穿刺錐從套管(87)中移除。如果信號介面轉換器沒有佈置在穿刺器上，那麼信號介面轉換器可以連接到穿刺器套管外殼(86)上。然後，將信號相關的外科手術器械插入套管中，例如軸上安裝有器械連接器(50)的高頻電刀/吻合器(90)。

具體地，器械的軸(92)通過佈置於信號介面轉換器(12) 上的中心孔(19)被插入到套管中(如圖1所示)。隨著器械軸(92)被逐漸推入套管(87)，介面轉換器(12)和器械連接器(50)逐漸靠近，最終介面轉換器(12)和器械連接器(50)將靠得足夠近使得磁力能夠拉動器械連接器(50)在器械軸(92)上朝向介面轉換器(12)滑動。磁性區域還可產生扭力，必要時，導致器械連接器(50)繞軸(92)旋轉，直到器械連接器(50)和介面轉換器(12)正確對齊(即，部件上的相應的導電的觸點和另一部件上的導電的觸點對齊)。器械連接器(50)被拉至與介面轉換器(12)的配合位置，使得，每個佈置在器械連接器遠端面的導電島(64A，64B)與從介面轉換器(12)近端面延伸出的預設成對彈簧針(26A，26B)電接觸。此外，導電環(60)將與四個不成對的彈簧針(26C)電接觸。

由於彈簧針(26A，26B，26C)處於彈性壓制狀態，因此可以更有效的提供導電性，尤其是當使用導電島(而不使用彈簧針)作為信號介面轉換器(12)的導電的觸點時，由於製造的誤差將無法保證緊密的電接觸。不管怎樣，將彈簧針(26A，26B，26C)安裝在介面轉換器(12)上，兩個部件(12，50)之間的磁性配合將使得彈簧針的柱塞部向內移動(即進入外殼(13))直到兩個部件(12，50)的導電環(22，60)彼此接觸。由此，信號介面轉換器(12)和器械(90)之間建立起最多九個通道，實現與主電纜(14)連接的一個或者多個設備(例如主機)和外科手術器械(90)之間的信號傳遞(功率和/或通信信號)。

除了提供通道以外，導電環(22，60)上還具有附加的保險特徵。雜散電流首先必須穿過一個導電環(22，60)，才會導致電流不恰當 地從一條信號線(即通道)傳遞到另一條信號線(即短路)，或短接到儀器、病人和/或用戶。這一特徵是由導電環(22，60)圍繞其他導電的觸點(26A，26B、64A、64B)(除了不成對的彈簧針(26C)以外的)的部分提供的，這裡彈簧針(26C)在功能上作為導電環(22)所提供的觸點的一部分。導電環(22，60)提供的第九通道，也被稱為“感應線”，可用於監測任意雜散電流或電壓。如果該感應線感應到任意信號，則認為檢測到故障並且將電源關閉。例如，可以在信號介面轉換器(12)內完成感應線的信號傳感，也可以通過外部設備實現(例如，主機)。

可以理解的是，儘管圖1-8示出的實施方式中導電島佈置在器械連接器(50)上，對應的彈簧針佈置在信號介面轉換器(12)上，但是，如果需要的話也可以反置。

圖9-12示出了模組化信號介面系統(110)的替代實施方式，包括信號介面轉換器(112)和器械連接器(150)，其與圖1-8所示結構類似。然而，在本實施方式中，單一的彈簧針(126A，126B)獨立地與導電島(164A，164B)配合，而不是使用如前述實施方式中的成對彈簧針。另外，由於彈簧針(126C)已經提供了與器械連接器(150)上佈置的導電環(160)足夠的接觸，因此在信號介面轉換器(112)上省略了導電環。因此，彈簧針(126A，126B，126C)延伸穿過絕緣蓋板(123)的孔，該絕緣蓋板(123)固定在外殼(113)上。

在部件(112，150)配合的過程中，在器械連接器(150)繞著器械的軸旋轉至正確對齊位置前，信號介面轉換器(112)的近端面經常會與器械連接器(150)的遠端面接觸。在圖1-8所示的實施方式中，當這 種情況發生時，在器械連接器旋轉到位的過程中，彈簧針的露出端將滑過信號介面轉換器的近端面。根據對齊所需要的旋轉量，一個或者多個彈簧針甚至可能會輕易地與錯誤的島(64A，64B)接觸。

為了防止這種錯誤接觸的發生，同時也便於器械連接器在信號介面轉換器上旋轉滑動，圖9-12所示的實施方式進一步包括佈置在介面轉換器遠端面的一對凸起(130)，當兩個部件(112，150)彼此配合時，凸起(130)被接收在佈置於器械連接器上的缺口(166)內。凸起(130)的一部分延伸超過彈簧針的露出末端，進而阻止彈簧針與器械連接器(150)的任何部分接觸，直到器械連接器與信號介面轉換器正確的對齊。當正確對齊後，凸起被接收在器械連接器(150)上的缺口(166)內，且器械連接器被拉進以與信號介面轉換器接觸，使得彈簧針與正確的導電島(即觸點)和器械連接器上的導電環電通信。可以理解的是，其中一個部件上可以佈置兩個或者兩個以上凸起，另一個部件上佈置相對應的適於接收凸起的缺口。在某些實施方式中，凸起可由非導電材料(例如塑膠)製成。

凸起(130)和適於接收凸起(130)的缺口(166)可以具有多種結構形式，例如旋轉地安裝到介面轉換器近端面的受制球軸承(captive ball bearings)(例如紅寶石球軸承(ruby ball bearings))以及位於器械連接器遠端面的與其形狀相對應的缺口。在圖9-12所示的實施方式中，每個凸起(130)包括旋轉地安裝在框架(132)內的輪子(131)，該框架(132)固定到介面轉換器(112)的蓋板(123)上。每個輪子(131)都安裝在與其相對應的框架(132)內，使得該輪子的旋轉軸(即輪軸)從介面轉換器(112)中心孔(119)徑向向外延伸。

繼續參考圖9，信號介面轉換器(12)的磁鐵(120N，120S)位於殼體(113)內且直接位於凸起(130)下方。在器械連接器(150)上，矩形缺口(166)位於導電環(160)和蓋板(161)上，矩形缺口(166)的尺寸設計為當部件(112，150)處於配合狀態時，適於接收凸起(130)的輪子(131)和框架(132)。如圖10所示，磁鐵(158N，158S)佈置在缺口(166)的底座上，位於器械連接器(150)外殼(151)內。當然，缺口(166)也可以採用其他形式，這取決於凸起(130)的形狀和尺寸。通常，缺口(166)的尺寸設計為允許凸起(130)掉入到缺口中足夠的深度進而允許兩部件(112，150)上的觸點達到理想的電接觸。在本實施方式中，由於介面轉換器(112)的蓋板(123)的近端面是非導電的(即，沒有導電的觸點)，當兩部件(112，150)處於配合狀態時，介面轉換器蓋板(123)的近端面與器械連接器的遠端面(156)就沒有接觸的必要。然而，缺口(160)可以佈置得足夠深以允許其可以完全將凸起(130)接收其中-即，直到介面轉換器蓋板(123)的近端面與器械連接器的遠端面(156)接觸，進而保證在器械使用過程中可以保持正確的配合，並且提供關於配合的觸覺和聽覺的指示。

一旦器械連接器(150)在磁鐵的作用下旋轉進入到與介面轉換器正確的對齊狀態，器械連接器(150)的遠端面(156)會在輪子(131)的頂上滑動，直到輪子(131)進入缺口(166)內。這種方式不僅使得極性相反的磁鐵能夠相互靠近，進而增加保持部件(112，150)之間配合的力，還可以提供配合到位的聽覺和觸覺指示。當然，可以理解的是，就像彈簧針可以佈置於器械連接器上而不是佈置在介面轉換器上一樣，凸起 (130)也可以佈置在器械連接器而不是(或者只有)介面轉換器上，以及介面轉換器上相對應的凸起也是如此。可以理解的是，凸起也可以採用其他形狀佈置在部件(112，150)中的一個或者兩個上，包括非旋轉的凸起，其無論如何都會沿著另一部件上的相對面滑動直到被接收進合適形狀的缺口內，從而實現位置的對齊。

圖13-31示出了模組化信號介面系統(210)的另一實施方式，包括信號介面轉換器(212)和器械連接器(250)，與前述實施方式類似。然而在本實施方式中，任何一個部件(212，250)上都未設有彈簧針或者其他針形式的觸點，而是採用部件(212，250)上佈置平面觸點的方式，與前面關於器械連接器(50，150)的描述類似。另外，信號介面轉換器(212)拆卸地安裝在穿刺器套管外殼的近端(即圖1中示出的穿刺器套管外殼(86))。

圖13和圖14為模組化信號介面系統(210)的立體圖，其中信號介面轉換器(212)和器械連接器(250)處於未配合狀態。圖13示出了兩部件(212，250)遠端面視圖，圖14示出了兩部件(212，250)的近端面視圖。圖15為兩部件(212，250)處於配合狀態的側視圖。可以理解的是，圖13-31省略了從介面轉換器(212)延伸到外部電氣設備的電纜，以及從器械連接器(250)延伸到信號連接設備的電纜。然而，用於此種電纜的連接器已被示出，稍後詳述。

與前面描述的實施方式類似，信號介面轉換器(212)安裝到穿刺器套管外殼的近端，穿刺器套管外殼包括從其向遠端延伸的套管，器械連接器(250)可滑動地安裝到外科手術器械的軸上(如圖1所示)。如 前所述，介面轉換器(212)和器械連接器(250)均為環形結構，具有延伸穿過的中心孔(219，257)。當部件(212，250)處於配合狀態時(圖15)，中心孔(219，257)彼此對齊，進而形成一個直徑不變的圓柱開口。孔(219，257)設計為可滑動旋轉地接收器械的軸。可以理解的是，圖13-31所示的介面轉換器(212)和器械連接器(250)的結構僅僅作為示例。

通常信號介面轉換器(212)包括外殼(213)以及安裝到外殼(213)上的蓋板(221)。在本實施方式中，蓋板(221)為基底(223)的近端面蝕刻有導電環(222)的印刷電路板(PCB)。PCB蓋板(221)為多層結構，具有電鍍的通孔(或貫穿孔)(234)，這些通孔(234)將導電環(222)的一部分與包括多條導電佈線(未示出)的底層連接在一起。

外殼(213)的近端面通常為杯型結構，其外緣(215)的內徑稍大於PCB蓋板(221)的外徑。PCB蓋板(221)被接收在外殼(213)的近端面，位於外殼(213)的近端表面且位於外緣(215)內(參見圖19)。可以採用粘接或者諸如螺絲釘或者鉚接和/或壓接的機械緊固件的方式將PCB蓋板(221)固定。

在前述實施方式中，信號介面轉換器(212)上佈置有磁極相反的磁鐵(220N，220S)。類似地，器械連接器(250)上也佈置有磁極相反的磁鐵(258N，258S)。介面系統部件(212，250)上佈置的磁極相反的磁鐵間隔180°佈置(即位于中心孔(219，257)的相對兩側)。一對圓柱孔(233)延伸穿過外殼(213)的厚度方向(參見圖21和圖22)，適於接收磁鐵(220N，220S)，採用粘接、機械緊固件和/或壓接的方式將磁鐵固定。在器械連接器上，磁鐵(258N，258S)被接收在圓柱腔(259)內，圓柱腔 (259)開設在近端面(254)上，採用粘接、機械結構和/或壓接的方式固定到位。

最佳如圖19和圖21所示，10針電通信器(235)被接收在介面轉換器(212)外殼(213)近端面(217)的缺口(236)內，且設置于PCB蓋板(221)之下。連接器(235)的針通過導電佈線等類似方式(未示出)與介面轉換器(212)的多個觸點電通信。外殼(213)的側壁具有矩形缺口(237)(參考圖14)，電纜上的凹型連接器(未示出)通過該缺口(237)所提供的通道(238)可操作地連接到連接器(235)上，進而實現與外部設備的電通信(與前面描述的主電纜(14)類似)。

介面轉換器(212)的遠端可拆卸地安裝到穿刺器套管外殼(例如圖1中穿刺器套管外殼(86))的近端。具體地，外殼(213)的相對兩側具有一對類似彈簧的懸臂(240)。如圖16所示，懸臂(240)可徑向向內變形。通過採用合適的彈性材料製造外殼(213)可以增強這種彈性變形，例如使用注塑塑膠。每個懸臂(240)的自由端具有向遠端延伸的鎖臂(241)，該鎖臂(241)的終端為具有肩部(243)的徑向延伸的夾子(242)。夾子(242)位於並且設計為可鎖定地被接收在具有對應形狀的穿刺器套管外殼近端槽內，從而使得肩部(243)被鎖定在槽底部邊緣之下。

例如，如公開號為No.2005/0070947的美國專利申請(公開日為2005年3月31，全文通過引用的方式併入到本文)的具體實施方式示出的夾子(242)與穿刺器外殼的第一外殼部件上佈置的槽鎖定配合。

具體地，夾子(242)與第一外殼部件(申請‘947中的36)的配合方式和“匹配的鎖164，166”與第一外殼部件上表面槽的配合方式 (參見申請‘947中圖2)相同。當套管被插入病人體內後，將穿刺錐元件從穿刺器外殼中拆下，然後將本文描述的介面轉換器(212)連接到穿刺器套管外殼上。夾子(242)被插入到穿刺器套管外殼的槽中。夾子(242)的遠端斜面被槽壁抵壓，引起懸臂(240)徑向向內變形。繼續向下推進夾子(242)直到肩部(243)越過槽的基底，同時夾子(242)徑向向外變形，進而將介面轉換器(212)固定到穿刺器套管外殼上。為了將介面轉換器從套管外殼拆下，可徑向向內按壓懸臂(240)直到肩部(243)不再與套管外殼槽基底上的側壁配合，此時允許將介面轉換器拆下。可以理解的是，介面轉換器(212)也可以採用其他方式可拆卸地安裝到穿刺器套管外殼上，無論是採用已知的還是未來將出現的方式。

蓋板(221)包括印刷在絕緣基板(223)近端側的導電環(222)以及多個導電的觸點。導電環(222)通常為環形結構，具有與介面轉換器(212)的中心孔(219)相對應的中心孔(225)。儘管導電環(222)自身提供了與對應的導電環(260)和/或佈置在器械連接器(250)上的另一個導電的觸點相配合的觸點，PCB蓋板(221)還包括多個周向間隔佈置的橢圓形導電島(227A，227B)，與前述實施方式類似，橢圓形導電島(227A，227B)佈置在一對同心間隔開的帶上。因此，PCB蓋板(221)進一步包括具有間隔分佈的觸點(227A)的外部帶和具有間隔分佈的觸點(227B)的內部帶，內部帶和外部帶圍繞中心孔(225)佈置。橢圓形導電島，即觸點(227A，227B)被佈置在導電環(222)上的彎曲橢圓孔(224A，224B)內，觸點(227A，227B)與圍繞在其周圍的導電環(222)絕緣。

像圖9-12示出的實施方式一樣，介面轉換器(212)具有一 對凸起(230)，當部件(212，250)處於配合狀態時，凸起(230)被接收在器械連接器(250)的對應缺口(266)內。在這種實施方式中，凸起包括受制的球軸承(captive ball bearings)(例如非導電的紅寶石軸承(non-conductive ruby ball bearings))，受制的球軸承(captive ball bearings)不僅在部件(212，250)正確對齊前防止非匹配的電接觸，同時還便於器械連接器和信號介面轉換器的旋轉滑動。軸承(230)被受制地安裝在PCB蓋板(221)的缺口(232)內，使得軸承(230)可以在缺口(232)內旋轉。與前述實施方式中的凸起(130)類似，一部分軸承(230)延伸超過導電環(222)和島(227A，227B)，進而阻止導電環(222)和島(227A，227B)接觸器械連接器(250)的任何部分直到器械連接器與信號介面轉換器(212)正確地旋轉對齊。當旋轉對齊到位後，軸承(230)被接收進入器械連接器(250)上的缺口內，且器械連接器被拉至與介面轉換器接觸配合。可以理解的是，軸承(230)(或者其他凸起)也可以佈置在器械連接器上而不是(或者只是)介面轉換器上，介面轉換器上的相對應的缺口也是如此。同時，儘管如下所述的缺口(266)採用佈置在器械連接器蓋板(261)及其他下部特徵上的孔(271)的方式，缺口還可以採用其他多種形狀，取決於介面轉換器(212)上凸起的形狀。

現在來看模組化介面系統(212)的器械連接器(250)部件，該部件的結構與介面轉換器(212)類似。然而，器械連接器(250)採用柔性印刷電路板(“FPCB”)代替剛性印刷電路板，來提供匹配的觸點。柔性印刷電路板允許觸點從器械連接器(250)的遠端面向外彈性地伸出，進而可以輔助其與介面轉換器(212)上觸點的匹配連接。因此，柔性印刷 電路板上的觸點取代了受彈簧力作用的彈簧針。此外，放置在柔性印刷電路板和器械連接器外殼(251)之間的彈性薄板在每個觸點下提供支撐，可將觸點向外推出進而輔助匹配接觸。

與前面描述的實施方式類似，器械連接器(250)可滑動地安裝到器械軸上。器械的軸可滑動地穿過器械連接器(250)的中心孔(257)，使得器械連接器可相對至少一部分的器械軸軸向滑動和旋轉。器械連接器(250)通常包括外殼(251)和安裝到外殼(251)上的柔性印刷電路板蓋板(261)。柔性印刷電路板蓋板(261)具有印刷在柔性絕緣基體(270)近端面的導電環(260)。柔性印刷電路板(261)為多層結構，通過電鍍通孔(或貫穿孔)將導電環(260)的一部分與具有多條導電佈線(未示出)的底層相連接。

最佳參考圖29，外殼(251)的遠端面(265)為凹壁結構，具有沿著其周長佈置的外緣(267)。從外緣(267)徑向向內延伸有一對弧形部件(268)，弧形部件(268)分別佈置在遠端面(265)的相對兩側，且每個弧形部件(268)的內部具有半球形腔(269)。半球形腔(269)位於凹壁(266)的底部，適於接收軸承(230)。部件(268)的高度低於外緣(267)的高度，因此弧形部件(268)的上(即遠端)表面不會延伸到外緣的上表面，進而便於將軸承(230)接收到對應的半球形腔(269)內。

具有中心孔(274)的彈性支撐件(273)被接收在外殼(251)的遠端面上。支撐件(273)包括一對缺口(275)以接收外殼(251)的遠端面(265)上的弧形部件(268)。多個凸起或者支撐塊(278)從支撐件(273)的遠端面(277)向外延伸，外部支撐邊緣(276)也從支撐件的周 邊向遠端延伸。支撐塊(278)和外部支撐邊緣(276)相對於遠端面(277)的高度大致相同。

支撐件(273)被接收在外殼(251)遠端面(265)的凹壁上，被外緣(267)包圍且弧形部件(268)位於缺口(275)內。如圖31所示，支撐件(273)設計為外部支撐邊緣(276)和支撐塊(278)的上(即遠端)表面相對彼此水準，且相對外殼(251)的外緣(267)的上(遠端)表面水準，因此，支撐邊緣(276)的外周和外緣(267)之間形成小的間隙。

柔性PCB蓋板(261)包括印刷在基底(270)遠端側的導電環(260)以及多個導電的觸點。導電環(260)通常為環形結構，具有與器械連接器(250)的中心孔(257)相對應的中心孔(263)。儘管導電環(260)自身提供了與信號介面轉換器(212)的對應的導電環(222)匹配的導電的觸點，柔性PCB蓋板(261)進一步包括多個周向間隔佈置的橢圓形導電島(264A，264B)，橢圓形導電島(264A，264B)佈置在一對同心間隔開的帶上。因此，柔性PCB蓋板(261)進一步包括具有間隔分佈的觸點(264A)的外部帶和具有間隔分佈的觸點(264B)的內部帶，內部帶和外部帶關於中心孔(263)佈置。橢圓形導電島，即觸點(264A，264B)被佈置在成型在導電環(260)上的彎曲橢圓孔(224A，224B)內，觸點(227A，227B)與圍繞在其周圍的導電環(222)絕緣。柔性PCB蓋板(261)進一步包括一對佈置在蓋板相對兩側的缺口(271)，該缺口(271)靠近外緣佈置，該缺口形成缺口(266)適於接收軸承(230)的入口部分。

柔性PCB蓋板(261)位於彈性支撐件(273)之上，使得缺 口(271)與支撐件上的缺口(275)和外殼(251)的腔(269)對齊(如圖27所示)，進而提供接收軸承(230)的缺口(266)。另外，柔性PCB蓋板(261)設計成使得其中一個支撐塊(278)位於觸點(264A，264B)之下，且蓋板的外周位於支撐件(273)外緣(276)之上。支撐件(273)的塊(278)和外緣(276)抵抗觸點(264A，264B)向內的變形，同時還抵抗被外緣(276)支撐的柔性PCB蓋板(261)的導電環(260)外部的向內變形。相應的，塊(278)和外緣(276)包括偏置部件，以將觸點(264A，264B)和導電環(260)的外部向外偏置(即，在使用過程中，朝向遠端，朝向信號介面轉換器(212)偏置)，進而便於器械連接器(250)和介面轉換器(212)上觸點的對齊和導電配合。

從柔性PCB蓋板(261)延伸出的帶連接器(272)，其觸點通過一條或者多條佈線或者佈置在柔性PCB蓋板(261)一層或者多層上的其他導電佈線實現與觸點(260，264A，264B)電通信。帶連接器(272)包裹在器械連接器(250)外邊緣處，被接收進入器械連接器外殼(251)上佈置的腔室(280)內。與前文所述的電纜(52)類似(未示出)，電纜上的凹型連接器可操作地連接到帶連接器(272)上，電纜的另一端可操作地連接到器械(例如器身)上，以提供器械連接器(250)和器械之間的電通信。

圖13-31示出的模組化信號介面系統(210)的使用方式與圖1-8示出的實施方式類似。一旦穿刺器以常規方式被插入病人體內，且介面系統(210)的部件(212，250)已經被分別放置在穿刺器外殼和器械上後，將器械軸通過信號介面轉換器(212)的中心孔(219)插入套管(和圖1類 似)。隨著器械軸繼續插入穿刺器套管，最終介面轉換器(212)和器械連接器(250)將靠得足夠近使得磁力能夠將器械連接器(250)沿著器械軸拉向介面轉換器(212)。磁性區域的佈置方式可以產生扭矩，進而使得器械連接器(250)繞著器械軸旋轉(如果有需要)直到與介面轉換器(212)正確對齊。一旦在磁性區域的作用下，器械連接器(250)被旋轉進入到與介面轉換器正確對齊位置，器械連接器(250)的遠端在介面轉換器的軸承(230)上滑過，直到軸承進入到器械連接器外殼(251)上佈置的缺口(266)(即進入孔(271)和外殼(251)的下層腔室(269))內。如前所述，這種方式還可以提供關於配合的聽覺以及觸覺指示。

當配合以後，器械連接器(250)的每個觸點(264A，264B)與預設的相對應的介面轉換器的觸點(227A，227B)配合(即接觸實現電通信)。另外，器械連接器的導電環(260)與信號介面轉換器的導電環(222)配合(即接觸實現電通信)。

圖32和圖33示出了信號介面轉換器和器械連接器的印刷電路板或者柔性印刷電路板上的匹配導電部的可替代實施方式，相應地，與前面描述的部件(212，250)上的佈置類似。圖32和圖33中劃線區域簡單地示出了PCB/FPCB蓋板中的導電部(例如銅的)。圖中的導電部包括導電環(322，360)，具有中心孔(325，363)，相應地，同時進一步包括以橢圓導電島形式設計的位於在導電環(322，360)孔內的附加的觸點。器械連接器的導電環為與信號介面轉換器導電環(322)鏡像的結構，相對旋轉180°佈置。使用相同的印刷電路板/柔性印刷電路板可以簡化製造工藝，電氣連接和介面轉換器以及器械連接器的任何差異都可以由外殼內的蓋板下 方的結構提供。

與前面描述的實施方式類似，每個導電環(322，360)為具有中心孔(325，363)的環形結構。每個導電環(322，360)還包括多個周向間隔分佈的彎曲橢圓孔(324A，324B，362A，362B)，排布在同軸佈置且間隔開的帶上。因此，信號介面轉換器蓋板的導電環(322)包括有間隔排列的彎曲橢圓孔(324A)的外部帶和有間隔排列的彎曲橢圓孔(324B)的內部帶，內部帶和外部帶圍繞中心孔(325)排列佈置。類似地，器械連接器蓋板的導電環(360)包括有間隔排列的彎曲橢圓孔(362A)的外部帶和有間隔排列的彎曲橢圓孔(362B)的內部帶，內部帶和外部帶圍繞中心孔(363)排列佈置。包括多個橢圓形導電島(327A，327B，364A，364B)的多個觸點，佈置在彎曲橢圓孔(324A，324B，362A，362B)內，與導電環(322，360)的其餘部分電絕緣。

與圖13-31所示的實施方式相比，圖32和圖33示出的實施方式還包括附加的通道(也被稱為通信路徑或線路)。具體地，附加的導電的觸點(346，382)，也被稱為防護返回觸點(guard return contact)，佈置在信號介面轉換器和器械連接器的相配合的表面上，因此當部件處於配合狀態時，可以提供十個通道。防護返回觸點(346，382)佈置在導電環(322，360)的孔(347，383)內，因此，防護返回觸點(346，382)與相對應的導電環(322，360)電絕緣。當信號介面轉換器的近端面與器械連接器的遠端面處於配合狀態時，不僅導電環(322，360)彼此導電接觸，防護返回觸點(346，382)也與另一個部件上的導電環(322，360)的一部分電接觸。因此，防護返回觸點(346，382)連同導電環(322，360)提供一 對通道，用以確認信號介面轉換器和器械連接器彼此是否正確的配合。

舉例說明，外部設備(例如，主機)或者信號介面轉換器自身可以向位於信號介面轉換器上的防護返回觸點(346)施加小的測試電壓。如果介面轉換器和器械連接器之間處於安全的配合狀態，連接到信號介面轉換器導電環(322)的線路上可顯示對應的電壓。如果沒有返回電壓信號，外部設備或者信號介面轉換器會認為介面轉換器和器械連接器之間的連接不安全，將不會從介面轉換器傳遞危險的電壓或者電流信號。一旦檢測到安全的連接，防護返回觸點與導電環(322)配合產生的附加的通道(或者線路)會提供第二個多餘的感應線，以檢測其他雜散電壓或者電流。

可替代地，不用於(或者除了用於)檢測兩部件之間正確連接以及檢測使用過程中雜散的電流或者電壓，防護返回觸點(346，382)還可用於識別。例如，器械連接器一側的防護返回觸點(382)可以與積體電路板或者佈置於器械連接器上或者可操作地連接到器械連接器上的外科手術器械上的類似設備電通信。積體電路板向外部設備提供識別資訊(即信號)，外部設備通過防護返回觸點(383)和防護環(322)的專用資料通道可操作地連接到信號介面轉換器上。這樣，外部設備(例如主機)就可以接收指示諸如器械類型或者其他與器械相關的資訊。

在一些實施方式中，信號介面轉換器和器械連接器是被動的，僅完成多個路徑(即通道)，通過這些路徑信號(能量和/或資料)可以在外部電氣設備和外科手術器械之間傳遞。在其他實施方式中，信號介面轉換器和/或器械連接器上提供有多種電子電路，例如前述用於識別的積體電路板。信號介面轉換器和器械連接器中的一個或者兩個包括多種其他電 路，例如用於指示模組化信號介面系統存在的1-wire晶片。其他合適的電路還包括一個或者多個感測器，以檢測兩部件之間關於連接的不同狀態，甚至可用於檢測關於穿刺器、外科手術器械的一個或者多個狀態，或者檢測關於穿刺器、外科手術器械其中之一在外科手術環境中的使用狀態。

進一步地，信號介面轉換器(或者與其連接的穿刺器外殼)包括自己的電源(例如一個或者多個電池)適於給外科手術器械提供能量-因此也就不需要通過主電纜(14)連接到外部電子設備。儘管已經開發出無線的外科手術器械，例如超音波切割/凝結器械，由於增加了電源的重量，因此使得這類外科手術器械與有電線的外科手術器械相比重量增加且顯得更加笨重。將電源放置在信號介面轉換器(或者與信號介面轉換器連接的穿刺器外殼)上可以避免這種情況。這種佈置方式使得單個電源可用於給多個外科手術器械提供能量。

另外，儘管前述的實施方式通過使用主電纜(14)將信號介面轉換器直接連接到外部電氣設備(例如電源，射頻RF或超音波主機)，可替代地，外部電氣設備可包括中央集線器，其可操作地連接到一個或者多個附加的電氣設備上，例如主機等。中央集線器可以為介面轉換器和其中的一個或者多個附加的電氣設備之間的信號分配路徑。例如，中央集線器可以將信號轉換為適於模組化信號介面系統的合適的信號，該信號來自於或者傳遞到預先存在的主機(或者其他電氣設備)。這樣，本文描述的模組化信號介面系統可以與主機或者其他各種類型和/或各個製造商的電氣設備一起使用。對於那些具有識別連接到模組化信號周邊設備的外科手術器械類型功能的設計來說，結合中央集線器的設計格外有用，在識別出外科手 術器械類型之後，通過中央集線器就可以給其他合適的主機(或其他電子設備)分別雙向通路。

關於本文所描述的系統兩部件上所佈置的磁性區域，可以採用多種材料製成，尤其是釹鐵硼磁體以及鋁鎳鈷合金磁鐵。某些情況下也可以使用電磁鐵。

儘管本文已經對模組化信號介面系統和其上的部件做出了詳細的描述，可以理解的是，這些部件、特徵和結構，連同設備的製造方法以及本文描述的方法都不限制在本文所描述的具體實施方式中。例如，在替代實施方式中，兩個部件的匹配面僅包括導電島、彈簧針或者其他雜散的導電的觸點，而沒有設置導電環。

(12)‧‧‧信號介面轉換器

(14)‧‧‧主電纜

(50)‧‧‧器械連接器

(52)‧‧‧器械電纜

(58N，58S)‧‧‧磁鐵

(86)‧‧‧穿刺器套管殼體

(87)‧‧‧穿刺器套管

(92)‧‧‧器械軸

(94)‧‧‧器身

Claims (16)

1. 一種模組化信號介面系統，適於提供穿刺器與插入所述穿刺器中的外科手術器械之間的電通信，包括：信號介面轉換器，佈置在或者適於安裝在穿刺器套管外殼上，所述信號介面轉換器具有延伸穿過其近端面和遠端面的中心孔，以及佈置在其近端面上的多個導電的觸點；以及器械連接器，佈置在或者適於安裝在外科手術器械的軸上，所述器械連接器具有延伸穿過其近端面和遠端面的中心孔，以及佈置在其遠端面上的多個導電的觸點，所述器械連接器被配置成提供一個或者多個所述導電的觸點與安裝有所述器械連接器的外科手術器械之間的電通信；其中所述信號介面轉換器與所述器械連接器能夠彼此配合，使得在配合後，所述信號介面轉換器上預設的多個所述導電的觸點與所述器械連接器上預設的多個所述導電的觸點電接觸。
2. 如請求項1所述的模組化信號介面系統，其特徵在於，所述信號介面轉換器包括至少一個磁性區域，所述器械連接器包括至少一個磁性區域，所述磁性區域被配置成在所述磁性區域的磁力吸引下使得所述信號介面轉換器和所述器械連接器配合連接。
3. 如請求項1或2所述的系統，其特徵在於，所述信號介面轉換器和所述器械連接器上的所述導電的觸點包括第一多觸點，所述第一多觸點圍繞所述中心孔周向間隔佈置。
4. 如請求項3所述的系統，其特徵在於，所述信號介面轉換器和所述器械連接器上的所述第一多導電的觸點周向佈置在一對間隔開的同心帶上。
5. 如請求項3或4所述的系統，其特徵在於，所述信號介面轉換器和所述器械連接器上的所述觸點進一步包括導電環，所述導電環具有中心孔和多個外周孔，其中，每個所述第一多觸點設置在一個所述外周孔內，使得所述信號介面轉換器的近端面的所述觸點彼此之間不導電接觸，所述器械連接器遠端面的所述觸點彼此之間也不導電接觸。
6. 如請求項3-5任一項所述的系統，其特徵在於，所述信號介面轉換器和所述器械連接器中的第一部件的所述第一多觸點包括平面觸點，第二部件的所述第一多觸點包括平面觸點或者銷觸點，適於與所述第一部件的預設所述平面觸點導電匹配。
7. 如請求項6所述的系統，其特徵在於，分別佈置在所述信號介面轉換器和所述器械連接器上的第一多觸點均包括平面觸點。
8. 如前述任一請求項所述的系統，其特徵在於，進一步包括主電纜，所述主電纜包括與所述信號介面轉換器的每個所述觸點電通信的導體，適於可操作地與外部電氣設備連接。
9. 如前述任一請求項所述的系統，其特徵在於，進一步包括器械電纜，所述器械電纜包括與所述器械連接器的每個所述觸點電通信的導體，可操作地連接到或適於可操作地與外科手術器械連接。
10. 如前述任一請求項所述的系統，其中：所述信號介面轉換器包括一對磁鐵，所述磁鐵佈置於所述中心孔的相對兩側，以提供所述信號介面轉換器近端面附近的磁性相反的區域，以及所述器械連接器包括一對磁鐵，所述磁鐵佈置於所述中心孔的相對兩側，以提供所述器械連接器遠端面附近的磁性相反的區域， 所述磁鐵佈置為提供將所述信號介面轉換器和所述器械連接器拉向匹配位置的磁力。
11. 如請求項10所述的系統，其特徵在於，所述器械連接器佈置於或者適於安裝到外科手術器械的所述軸上，所述器械連接器可沿著所述器械的所述軸縱向移動，且可關於所述器械的所述軸旋轉，所述兩對磁鐵佈置為提供將所述器械連接器拉動進入到與所述信號介面轉換器匹配位置的磁力，通過將所述器械連接器相對所述器械的所述軸滑動，繞著所述軸旋轉，使得所述信號介面轉換器和所述器械連接器上的所述觸點正確對齊。
12. 如前述任一請求項所述的系統，所述信號介面轉換器部件和所述器械連接器部件其中一個部件還包括佈置在其遠端面或者其近端面上的兩個或者兩個以上凸起，另一個部件佈置有位於其遠端面或者近端面上的以在所述部件處於配合狀態時接收所述凸起的兩個或者兩個以上缺口。
13. 如請求項12所述的系統，其中所述凸起包括由非導電材料製成的軸承。
14. 一種外科穿刺器，包括具有沿軸向方向延伸的通道的套管，佈置於所述套管近端的外殼，以及安裝在所述外殼近端的信號介面轉換器，所述信號介面轉換器佈置有延伸穿過其近端面和遠端面的中心孔，佈置於其近端面的多個導電的觸點，以及至少一個磁性區域。
15. 一種信號相關的外科手術器械，包括：器械外殼；細長軸，適於被接收在穿刺器套管內部通道內，所述軸從所述外殼向遠端延伸； 器械連接器，具有延伸穿過其近端面和遠端面的中心孔，所述細長軸延伸穿過所述器械連接器的所述中心孔，所述器械連接器可沿著所述軸縱向移動，且可圍繞所述軸旋轉，所述器械連接器進一步包括多個佈置在其遠端面的導電的觸點，以及至少一個磁性區域；以及電纜，所述電纜提供一個或者多個所述觸點間的電通信，所述電纜在所述器械連接器和所述器械外殼之間延伸。
16. 如請求項15所述的信號連接的外科手術器械，其特徵在於，所述電纜繞著所述細長軸盤繞。