專利名稱：電動(dòng)外科切割和緊固器械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及外科切割和緊固器械，更具體地涉及電動(dòng)外科切
割和緊固器械。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，外科釘合器已被用于同時(shí)在組織中形成縱向切口和將釘線施加在切口的相對側(cè)上。這樣的器械通常包括一對協(xié)同動(dòng)作的鉗口構(gòu)件，如果器械預(yù)期用于內(nèi)窺鏡或腹腔鏡應(yīng)用中，鉗口構(gòu)件能夠穿過套管通道。 一 個(gè)鉗口構(gòu)件容納具有至少兩個(gè)橫向間隔開的釘排的釘倉。另一鉗口構(gòu)件限定了具有釘成形凹座的砧座，該釘成形凹座與釘倉中的釘排對齊。這樣的器械通常包括多個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的楔形件，當(dāng)向遠(yuǎn)端驅(qū)動(dòng)所述楔形件時(shí)，所述楔形件穿過釘倉中的開口并與支撐釘?shù)尿?qū)動(dòng)器接合，以使釘向著砧座擊發(fā)。
在公開號為No.2004/0232196 Al ，題為"Surgical staplinginstrument having separate distinct closing and firing systems"的美國專利申請中描述了適合內(nèi)窺鏡應(yīng)用的外科釘合器的例子，該申請的內(nèi)容通過引用結(jié)合入本文中。在使用中，臨床醫(yī)生能使釘合器的鉗口構(gòu)件閉合在組織上以在擊發(fā)前對組織進(jìn)行定位。如果臨床醫(yī)生已經(jīng)確定鉗口構(gòu)件適當(dāng)?shù)貖A住了組織，則臨床醫(yī)生可擊發(fā)外科釘合器，由此切割和釘合組織。同時(shí)切割和釘合的步驟避免了當(dāng)用僅能分別
的并發(fā)癥。
此外，在端部執(zhí)行器中包括電極是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，所述端部執(zhí)行器能夠用于發(fā)射/接收射頻(RF )能量以沿著切割線形成止血線。題為"Electrosurgical hemostatic device"的美國專利5,403,312 (以下稱為，312號專利)公開了具有端部執(zhí)行器的電外科器械，該端部執(zhí)行器將組織壓縮在雙極能量源的處于第一分界面上的第一極(電極)和處在第二分界面上的第二極(或電極)之間，所述專利通過引用結(jié)合入本文。RF能量被施加穿過壓縮在端部執(zhí)行器中的組織并且燒灼所述組織。，312號專利中的端部執(zhí)行器還包括用于釘合被壓縮在端部執(zhí)行器中的組織的釘。
由電動(dòng)機(jī)給切割器械提供動(dòng)力的電動(dòng)外科切割和緊固器械在現(xiàn)有4支術(shù)中也是已知的，諸如在7〉開號為No. 2007/0175962 Al,題為"Motor-driven surgical cutting and fastening instrument with tactileposition feedback"的美國專利申請中所述，該申請通過引用結(jié)合入本文。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)總的方面中，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及外科切割和緊固器械。所述器械可以是諸如線性內(nèi)切割器或圓形切割器的內(nèi)窺鏡器械，或者可以是腹腔鏡器械。所述器械可包括用于緊固被夾緊在端部執(zhí) 行器中的組織的釘和/或RF電極。
本文公開的多種實(shí)施方式涉及無繩(cordless)電動(dòng)器械。該器 械可通過包括直流(DC)功率源(諸如一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電池)的 電源包供電。電池選擇開關(guān)可控制在給定時(shí)刻用于給電動(dòng)機(jī)供電的 電池?cái)?shù)量，以便控制電動(dòng)機(jī)可獲得的功率。這允許器械操作者更好 地控制電動(dòng)機(jī)的速度和功率。此在另一種實(shí)施方式中，器械可包括 用于調(diào)節(jié)供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)的電壓的功率調(diào)節(jié)器，功率調(diào)節(jié)器包括例如 直流-直流轉(zhuǎn)換器。另外，功率調(diào)節(jié)器的電壓設(shè)定值可被設(shè)置成，使 得從功率源傳輸?shù)碾妷盒∮谠诠β试磦鬏斪畲蠊β蕰r(shí)的電壓。這樣， 功率源(例如多個(gè)串聯(lián)的電池)在功率曲線的"左"側(cè)或上升側(cè)工 作，從而可獲得功率的增加。
另外，根據(jù)各種實(shí)施方式，功率源可包括次級蓄電裝置，諸如 可充電電池或超級電容器。這樣的次級蓄電裝置可通過可更換電池 反復(fù)充電。充電管理電路可控制次級蓄電裝置的充電并且提供各種 狀態(tài)信號，諸如當(dāng)次級蓄電裝置完成充電時(shí)的警報(bào)。
在其它實(shí)施方式中，包括次級蓄電裝置的電源包可從器械拆下 并且可連接到遠(yuǎn)離器械的充電器座上。充電器座可從交流(AC)電 力網(wǎng)或電池對次級蓄電裝置充電。充電器座還可包括處理器和存儲(chǔ) 單元。存儲(chǔ)在可拆卸的電源包的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可被下載到充電器 座，數(shù)據(jù)例如可由用戶(例如醫(yī)生)、器械制造商或經(jīng)銷商等從充 電器座上傳以供稍后使用和分析。數(shù)據(jù)可包括工作參數(shù)(諸如充電 周期信息)以及器械的各種可更換部件(諸如釘倉)的標(biāo)識(shí)(ID) 值。
另外，器械可包括扭矩限制裝置以限制由電動(dòng)機(jī)提供的扭矩， 由此限制可能損壞器械部件的致動(dòng)力。根據(jù)各種實(shí)施方式，扭矩限 制裝置可以是電磁體或永磁體，或者是(直接地或間接地)連接到 電動(dòng)機(jī)輸出極的機(jī)械離合裝置。
在另一個(gè)總的方面中，本發(fā)明涉及帶有新型電極構(gòu)型的RF器械(即，外科切割和緊固器械，該器械在端部執(zhí)行器處具有用于將RF 能量施加到由端部執(zhí)行器保持的組織上的電極)。 一般而言，新型 電極構(gòu)型包括較小的有源電極和較大的返回電極的組合。較小的有 源電極被用于將治療能量集中在組織上，而較大的返回電極優(yōu)選地 用于以對組織界面影響極小的方式接通電路。返回電極典型地具有 較大質(zhì)量，由此能夠在電外科應(yīng)用中保持溫度較低。
另外，根據(jù)各種實(shí)施方式，端部執(zhí)行器可包括多個(gè)共線的分段 有源電極。分l殳電極可同步地通電，或者更優(yōu)選地順序地通電。順
序地激活分段電極提供了以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于組織凝結(jié)的目標(biāo)范圍 較小而減少了瞬時(shí)功率需求；以及(2)如果在一個(gè)分段短路時(shí)允許 其它分段進(jìn)行擊發(fā)。
另外，本文公開了用于激活RF電極以及用于使端部執(zhí)行器進(jìn)行 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的多種機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明具體地包括以下內(nèi)容
(1) . 一種外科切割和緊固器械，包括 端部執(zhí)行器；
連接到所述端部執(zhí)行器的軸，所述軸包括用于給所述端部執(zhí)行器 提供動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)；和
連接到所述軸的手柄，所述手柄包括
直流電動(dòng)才幾，該電動(dòng)才幾連"^妄到所述傳動(dòng)系統(tǒng)以給所述傳動(dòng)系 統(tǒng)提供動(dòng)力；
多個(gè)串聯(lián)的直流功率源，所述直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī) 以給所述電動(dòng)積4是供電力；和
功率源選擇開關(guān)，所述功率源選擇開關(guān)在第一狀態(tài)時(shí)將所有 的所述直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī)，并且在第二狀態(tài)時(shí)將所述 直流功率源的 一部分連接到所述電動(dòng)機(jī)。
(2) .如第(1)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述功 率源選擇開關(guān)包括機(jī)電開關(guān)。
(3) .如第(1)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述功率源選擇開關(guān)包括固態(tài)開關(guān)。
(4) .如第(1 )項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述端 部執(zhí)行器包括圓形切割端部執(zhí)行器。
(5) .如第(1 )項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述端
部執(zhí)行器包括線性切割端部執(zhí)行器。
(6) . —種外科切割和緊固器械，包括 端部執(zhí)行器；
連接到所述端部執(zhí)行器的軸，所述軸包括用于給所述端部執(zhí)行器 提供動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)；和
連接到所述軸的手柄，所述手柄包括
直流電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)連接到所述傳動(dòng)系統(tǒng)以給所述傳動(dòng)系 統(tǒng)提供動(dòng)力；
直流功率源；和
功率調(diào)節(jié)器，該功率調(diào)節(jié)器具有與所述直流功率源連接的輸 入和與所述電動(dòng)機(jī)的輸入連接的輸出。
(7) .如第(6)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述直 流功率源包括至少 一個(gè)電池。
(8) .如第(6)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述直 流功率源包括至少 一個(gè)蓄電裝置。
(9) .如第(8)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述至 少一個(gè)蓄電裝置包括至少一個(gè)超級電容器。
(10) .如第(6)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述 功率調(diào)節(jié)器包括直流-直流功率轉(zhuǎn)換器。
(11) .如第(10)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述 直流-直流功率轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。
(12) .如第(10)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述 直流-直流功率轉(zhuǎn)換器包括升降壓式轉(zhuǎn)換器。
(13) . —種外科切割和緊固器械，包括 端部執(zhí)行器；連接到所述端部執(zhí)行器的軸，所述軸包括用于給所述端部執(zhí)行器 提供動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)；和
連接到所述軸的手柄；
直流電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)連接到所述傳動(dòng)系統(tǒng)以給所述傳動(dòng)系統(tǒng)提 供動(dòng)力；
可充電的直流功率源，該直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī)以給所述 電動(dòng)機(jī)提供電力；和
用于顯示直流功率源的充電狀態(tài)的部件。
(14) .如第(13)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，用于 顯示直流功率源的充電狀態(tài)的部件包括至少 一 個(gè)發(fā)光二極管。
(15) .如第(13)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，所述 端部執(zhí)行器包括至少一個(gè)射頻電極，并且還包括用于指示所述至少 一個(gè)射頻電極的致動(dòng)的部件。
(16) .如第(15)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，用于 指示所述至少一個(gè)射頻電極的致動(dòng)的部件包括顯示裝置。
(17) .如第(15 )項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，用于 指示所述至少 一 個(gè)射頻電極的致動(dòng)的部件包括揚(yáng)聲器。
(18) .如第(15 )項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，用于 指示所述至少 一 個(gè)射頻電極的致動(dòng)的部件包括振動(dòng)器。
(19) .如第(15)項(xiàng)所述的外科切割和緊固器械，其中，用于 指示所述至少 一 個(gè)射頻電極的致動(dòng)的部件包括光源。
(20) . —種外科緊固器械，包括 端部執(zhí)行器，包括
相對的上4計(jì)口和下4計(jì)口 ；
至少一個(gè)射頻電極，所述射頻電極要么連接到所述上鉗口 要么連接到所述下鉗口； 連接到所述至少 一 個(gè)射頻電極的射頻功率源； 連接到所述端部執(zhí)行器的軸； 連接到所述軸的手柄，其中，所述手柄包括能以樞轉(zhuǎn)方式縮回的閉合^反機(jī)，所述閉合扳機(jī)在以樞轉(zhuǎn)方式
朝著所述手柄縮回時(shí)引起相對的所述上鉗口和所述下鉗口夾緊；
和
用于致動(dòng)所述至少 一 個(gè)電極的部件。
(21) .如第(20)項(xiàng)所述的外科緊固器械，其中，用于致動(dòng)所 述至少一個(gè)電極的部件包括麥克風(fēng)。
(22) .如第(20)項(xiàng)所述的外科緊固器械，其中，用于致動(dòng)所 述至少一個(gè)電極的部件包括收發(fā)器。
(23) .如第(20)項(xiàng)所述的外科緊固器械，其中，用于致動(dòng)所 述至少 一 個(gè)電極的部件包括撥盤式控制器。
(24) .如第(20)項(xiàng)所述的外科緊固器械，還包括用于指示 所述至少 一個(gè)射頻電極的致動(dòng)的部件。


下面結(jié)合附圖通過例子來描述本發(fā)明的各種實(shí)施方式，其中 圖1和2是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的外科切割和緊固器械 的透視軸的分解圖6是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的端部執(zhí)行器的側(cè)視圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的器械的手柄的分解圖； 圖8和9是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的手柄的局部透視圖； 圖10是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的手柄的側(cè)視意圖12-14和17是用于給根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的器械的電 動(dòng)機(jī)供電的電路的示意圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的充電管理電路的框
圖；圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的充電器座的框圖； 圖18示出了電池的典型功率曲線；
圖19-22示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的離合器式電磁扭 矩限制裝置的實(shí)施方式；
圖23-25， 27-28和59是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的器械的砧 座的底面的—見圖26, 53， 54和68是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的端部執(zhí)行 器的正剖視圖29-32示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有RF電極的端 部執(zhí)行器的一種實(shí)施方式；
圖33-36示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有RF電極的端 部執(zhí)行器的另一種實(shí)施方式；
圖37-40示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有RF電極的端 部執(zhí)行器的另一種實(shí)施方式；
圖41-44示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有RF電極的端 部執(zhí)行器的另一種實(shí)施方式；
圖45-48示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有RF電極的端 部執(zhí)行器的另一種實(shí)施方式；
圖49-52示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有RF電極的端 部執(zhí)行器的另一種實(shí)施方式；
圖55和圖56示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的端部執(zhí)行器 的側(cè)S見圖57是根據(jù)本發(fā)明的另 一 種實(shí)施方式的器械的手柄的簡圖； 圖58是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖57中的實(shí)施方式的手 柄的剖視圖60-66示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的多層電路板；
圖；； '、、… 。。、
圖69和圖70是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的包括柔性頸部組件的器械的簡圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的外科切割和緊固 器械10。所示實(shí)施方式是內(nèi)窺鏡器械， 一般來說，本文中描述的器 械1 0的實(shí)施方式是內(nèi)窺鏡外科切割和緊固器械。然而應(yīng)當(dāng)注意的是， 根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，所述器械可以是非內(nèi)窺鏡外科切割和 緊固器械，例如是腹腔鏡器械。
圖1與2中所示的外科器械10包括手柄6、軸8和在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng) 樞軸14處與軸8樞轉(zhuǎn)連接的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)端部執(zhí)行器12。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制 器16可靠近手柄6設(shè)置，以使端部執(zhí)行器12圍繞關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)樞軸14 旋轉(zhuǎn)。在所示的實(shí)施方式中，端部執(zhí)行器12構(gòu)造為作為用于夾緊、 切割及釘合組織的內(nèi)切割器，盡管如此，在其它實(shí)施方式中，也可 采用不同類型的端部執(zhí)行器，例如用于其它類型的外科裝置的端部 執(zhí)行器，例如抓鉗、切割器、釘合器、夾子施放器、進(jìn)入裝置、藥 物/基因治療裝置、超聲波、RF或激光裝置等。與RF裝置有關(guān)的細(xì) 節(jié)參見，312號專利。
器械10的手柄6可包括用于致動(dòng)端部執(zhí)行器12的閉合扳機(jī)18 和擊發(fā)扳機(jī)20。應(yīng)理解，具有用于不同外科任務(wù)的端部執(zhí)行器的器
合適控制器。示出的端部執(zhí)行器12通過優(yōu)選的細(xì)長軸8與手柄6分 離。在一種實(shí)施方式中，器械10的臨床醫(yī)生或者操作人員可利用關(guān) 節(jié)運(yùn)動(dòng)控制器16使端部執(zhí)行器12相對于軸8進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，如在 由Geoffrey C. Hueil等人的公開號為No.2007/0158385 Al、題為 "Surgical Instrument Having An Articulating End Effector"的美國專利 申請中更詳細(xì)描迷，其內(nèi)容通過引用包含于本申請中。
在該例子中，端部執(zhí)行器12除了包括其它零部件外還包括釘通 道22和可樞轉(zhuǎn)平移的夾緊構(gòu)件，例如砧座24，釘通道和夾緊構(gòu)件以 一間距被保持，該間距確保對夾緊在端部執(zhí)行器12中的組織進(jìn)行有效釘合及切割。手柄6包括手槍式握把26，由醫(yī)生向著手槍式握把 26可樞轉(zhuǎn)地拉動(dòng)閉合扳機(jī)18可使砧座24向著端部執(zhí)行器12的釘通 道22夾緊或者閉合，從而夾緊定位在砧座24和通道22之間的組織。 擊發(fā)扳機(jī)20位于比閉合扳機(jī)18更遠(yuǎn)的外側(cè)。 一旦閉合扳機(jī)18被鎖 定在閉合位置(將在下面進(jìn)一步描述)，擊發(fā)扳機(jī)20可略微向著手 槍式握把26旋轉(zhuǎn)，使其可被操作人員使用一只手觸及。然后操作人 員可向著手槍式握把26樞轉(zhuǎn)地拉動(dòng)擊發(fā)4反機(jī)20,引起夾緊在端部執(zhí) 行器12中的組織的釘合及切割。在其它實(shí)施方式中，可使用除了砧 座24以外的不同類型的夾緊構(gòu)件，例如相對的鉗口等。
應(yīng)當(dāng)理解，在本文中使用的術(shù)語"近側(cè)"和"遠(yuǎn)側(cè)"以握持器械10 的手柄6的醫(yī)生為參考。因此，相對于更近的手柄6而言，端部4丸 行器12處于遠(yuǎn)側(cè)。還應(yīng)理解，為了方便和清楚起見，在本文中使用 的空間術(shù)語，諸如"垂直"和"水平"是相對于附圖而言。但是，所述外 科器械以許多方向和位置被使用，這些術(shù)語并不是限定性的和絕對 的。
閉合扳機(jī)18可首先被致動(dòng)。 一旦醫(yī)生對端部執(zhí)行器12的位置 感到滿意，醫(yī)生可將閉合扳機(jī)18向著靠近手槍式握把26的其完全 閉合鎖定位置拉回。然后可致動(dòng)擊發(fā)扳機(jī)20。當(dāng)醫(yī)生去掉壓力時(shí)(將 在下面更全面描述)，擊發(fā)扳機(jī)20返回打開位置(在圖1和2中顯 示)。手柄6上的釋放按鈕在壓下時(shí)可釋放鎖定的閉合扳機(jī)18。釋 放按鈕可以各種形式實(shí)現(xiàn)，例如諸如在圖7中顯示的滑動(dòng)釋放按鈕 160,或在公布的美國專利申請No.2007/01755955 Al中描述的任何 機(jī)構(gòu)，該專利申請通過引用結(jié)合入本文。
圖3是根據(jù)各實(shí)施方式的端部執(zhí)行器12的分解圖。如在示出的 實(shí)施方式中所示，除了前面提到的通道22和砧座24以外，端部執(zhí) 行器12可包括切割器械32、滑橇33、可拆卸地安裝在通道22中的 釘倉34和螺紋軸36。切割器械32例如可以是刀。砧座24可在與通 道22的近端連接的樞軸點(diǎn)25處可樞轉(zhuǎn)地打開和閉合。砧座24還可 包括位于其近端的翼片27,其可插入到機(jī)械閉合系統(tǒng)的部件中(在下面進(jìn)一步描述)以打開和閉合砧座24。當(dāng)閉合4反機(jī)18被致動(dòng)時(shí)， 也就是說由器械10的用戶拉動(dòng)時(shí)，砧座24可圍繞樞軸點(diǎn)25樞轉(zhuǎn)進(jìn) 入夾緊或者閉合位置。如果端部執(zhí)行器12的夾緊是滿意的，操作人 員可致動(dòng)擊發(fā)扳機(jī)20，如同將在下面更詳細(xì)描述的那樣，這引起刀 32和滑橇33沿著通道22縱向行進(jìn)，從而切割?yuàn)A緊在端部4丸行器12 中的組織?；?3沿著通道22的運(yùn)動(dòng)引起釘倉34的釘被驅(qū)動(dòng)穿過 被切割的組織并抵靠閉合的砧座24,所述砧座使釘彎曲以緊固被切 割的組織。在各實(shí)施方式中，滑橇33可以是釘倉34的一體部件。 題為"Surgical stapling instrument incorporating an E畫beam firing mechanism"的美國專利6，978，921提供了關(guān)于所述兩沖程切割和緊固 器械的更多細(xì)節(jié)，其內(nèi)容通過引用而包含在本申請中?；?3可以 是釘倉34的一部分，使得當(dāng)?shù)?2在切割操作之后回縮時(shí)，滑橇33 不回縮。
應(yīng)注意的是，盡管這里描述的器械10的實(shí)施方式采用對切割的 組織進(jìn)行釘合的端部執(zhí)行器12,在其它實(shí)施方式中也可使用用于緊 固或者密封被切割組織的不同技術(shù)。例如，也可使用采用RF能量或 者粘合劑來緊固被切割組織的端部執(zhí)行器。Yates等人的題為 "ELECTROSURGICAL HEMOSTATIC DEVICE"的美國專利 5,709,680 ， 和 Yates 等人的題為 "ELECTROSURGICAL HEMOSTATIC DEVICE WITH RECESSED AND/OR OFFSET ELECTRODES"的美國專利5,688,270公開了使用RF能量來密封被 切割組織的內(nèi)窺鏡切割器械，它們的內(nèi)容都通過引用包含在本申請 中。同樣通過引用而包含在本申請中的Jerome R. Morgan等人的公 開號為No.2007/0102453A1的美國專利申請和Frederick E. Shelton， IV等人的公開號為No.2007/0102452 Al的美國專利申請公開了使用 粘合劑來緊固被切割組織的內(nèi)窺鏡切割器械。因此，盡管本文中此 處以及下面類似的描述指的是切割/釘合操作，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這是典 型實(shí)施方式而不意味著限制。也可采用其它組織緊固技術(shù)。
圖4和5是根據(jù)各實(shí)施方式的端部執(zhí)行器12和軸8的分解圖，圖6是根據(jù)各實(shí)施方式的端部執(zhí)行器12和軸8的側(cè)視圖。如在所示
的實(shí)施方式中所示，軸8可包括由樞轉(zhuǎn)連^^妄件44可樞轉(zhuǎn)連接的近側(cè) 閉合管40和遠(yuǎn)側(cè)閉合管42。遠(yuǎn)側(cè)閉合管42包括開口 45,砧座24 上的翼片27插入開口 45中以便打開和閉合砧座24 (將在下面進(jìn)一 步描述)。近側(cè)脊管46設(shè)置在閉合管40、 42內(nèi)部。設(shè)置在近側(cè)脊 管46內(nèi)部的是主旋轉(zhuǎn)(或者近側(cè))傳動(dòng)軸48,其借助錐齒輪組件 52與次級(或遠(yuǎn)側(cè))傳動(dòng)軸50相連。次級傳動(dòng)軸50與傳動(dòng)齒4侖54 連接，所述傳動(dòng)齒輪54與螺紋軸36的近側(cè)傳動(dòng)齒輪56接合。垂直 錐齒輪52b可安放在近側(cè)脊管46的遠(yuǎn)端中的開口 57中并在其中樞 轉(zhuǎn)。遠(yuǎn)側(cè)脊管58可用于包圍次級傳動(dòng)軸50和傳動(dòng)齒輪54、 56。共 同地，主傳動(dòng)軸48、次級傳動(dòng)軸50和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)組件(例如錐齒^r組 件52a-c)有時(shí)在本文中稱為"主傳動(dòng)軸組件"。
定位在釘通道22的遠(yuǎn)端的軸承38容納螺旋傳動(dòng)螺桿36，允許 螺旋傳動(dòng)螺桿36相對于通道22自由旋轉(zhuǎn)。螺旋傳動(dòng)螺桿軸36可連 接刀32的帶螺紋的開口 (未顯示)，使軸36的旋轉(zhuǎn)引起刀32經(jīng)過 釘通道22向遠(yuǎn)側(cè)或者近側(cè)(取決于旋轉(zhuǎn)方向)平移。因此，當(dāng)主傳 動(dòng)軸48被擊發(fā)扳機(jī)20致動(dòng)引起旋轉(zhuǎn)(將在下面更詳細(xì)解釋)時(shí)， 錐齒輪組件52a-c引起次級傳動(dòng)軸50旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而由于傳動(dòng)齒輪54、 56的接合引起螺紋軸36旋轉(zhuǎn)，這引起刀驅(qū)動(dòng)構(gòu)件32沿著通道22 縱向行進(jìn)以切割?yuàn)A緊在端部執(zhí)行器中的任何組織?；?3例如可由 塑料制成，并可具有傾斜的遠(yuǎn)側(cè)表面。當(dāng)滑橇33穿過通道22時(shí)，
抵靠砧座24。砧座24使釘彎曲，從而釘合切割的組織。當(dāng)?shù)?2回 縮時(shí)，刀32和滑橇33可脫離接合，從而將滑橇22留在通道22的 遠(yuǎn)端。
圖7-10示出了電動(dòng)內(nèi)切割器的示例性實(shí)施方式。示出的實(shí)施方 式提供了有關(guān)端部執(zhí)行器中切割器械的使用和加載力的用戶反饋。 另外，該實(shí)施方式可在回縮擊發(fā)扳機(jī)20時(shí)使用由用戶提供的動(dòng)力給 裝置提供動(dòng)力(所謂的"動(dòng)力輔助"模式)。如在所示的實(shí)施方式中所示，手柄6可包括外部下側(cè)件59、 60和外部上側(cè)件61、 62,它們 配合在一起總體形成手柄6的外部形狀。電池64,例如鋰離子電池 可設(shè)置在手柄6的手槍式握把26部分中。電池64為設(shè)置在手柄6 的手槍式握把2 6部分的上部中的電動(dòng)機(jī)6 5供電。根據(jù)各實(shí)施方式， 串聯(lián)的多個(gè)電池可被用于給電動(dòng)機(jī)65供電。
電動(dòng)機(jī)65可以是在空載時(shí)具有大約25000轉(zhuǎn)每分鐘的最大轉(zhuǎn)速 的DC有刷驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)65可驅(qū)動(dòng)90。錐齒輪組件66,其包 括第一錐齒輪68和第二錐齒輪70。錐齒輪組件66可驅(qū)動(dòng)行星齒輪 組件72。行星齒輪組件72可包括與傳動(dòng)軸76連接的小齒輪74。小 齒輪74可驅(qū)動(dòng)配合的環(huán)形齒輪78，所述環(huán)形齒輪78經(jīng)傳動(dòng)軸82 驅(qū)動(dòng)螺旋齒輪鼓80。環(huán)84可與螺旋齒輪鼓80螺紋接合。因此，當(dāng) 電動(dòng)機(jī)65旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過介于其間的錐齒輪組件66、行星齒輪組件 72和環(huán)形齒輪78使環(huán)84沿著螺旋齒輪鼓80行進(jìn)。
手柄6還可包括與擊發(fā)扳機(jī)20通信的運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)傳感器110, 以便檢測何時(shí)擊發(fā)扳機(jī)20已經(jīng)由操作人員向著手柄6的手槍式握把 部分26拉近(或者"閉合")，從而致動(dòng)端部執(zhí)行器12的切割/釘合操 作。所述傳感器110可以是比例傳感器，例如諸如變阻器或者可變 電阻器。當(dāng)擊發(fā)扳機(jī)20被拉近時(shí)，傳感器IIO檢測運(yùn)動(dòng)并發(fā)送指示 供給到電動(dòng)機(jī)65的電壓(或者功率)的電信號。當(dāng)傳感器110是可 變電阻器或其類似物時(shí)，電動(dòng)機(jī)65的旋轉(zhuǎn)通?？膳c擊發(fā)扳機(jī)20的 運(yùn)動(dòng)量成比例。也就是說，如果操作人員僅僅以很小的力拉動(dòng)或者 閉合擊發(fā)扳機(jī)20,電動(dòng)機(jī)65的旋轉(zhuǎn)相對較慢。當(dāng)擊發(fā)扳機(jī)20被完 全拉近(或者處于完全閉合位置)時(shí)，電動(dòng)機(jī)65以其最大速度旋轉(zhuǎn)。 換言之，用戶拉動(dòng)擊發(fā)扳機(jī)20越困難，施加到電動(dòng)機(jī)65上的電壓 越高，引起更大的旋轉(zhuǎn)速度。
手柄6可包括靠近擊發(fā)扳機(jī)20上部的中間手柄件104。手柄6 還包括連接在中間手柄件104和擊發(fā)扳機(jī)20的支柱之間的偏壓彈簧 112。偏壓彈簧112可將擊發(fā)扳機(jī)20偏壓到其完全打開位置。在該 方式中，當(dāng)操作人員釋放擊發(fā)扳機(jī)20時(shí)，偏壓彈簧112將擊發(fā)扳機(jī)20向著其打開位置拉動(dòng)，由此除去傳感器110的致動(dòng)，從而使電動(dòng) 機(jī)65停止旋轉(zhuǎn)。而且，借助于偏壓彈簧112，在用戶閉合擊發(fā)扳機(jī) 20的任何時(shí)候，用戶將受到對于閉合操作的阻力，從而為用戶提供 有關(guān)由電動(dòng)機(jī)65施加的旋轉(zhuǎn)量的反饋。此外，電動(dòng)機(jī)可停止回縮擊 發(fā)扳機(jī)20，從而除去來自傳感器200的力，由此停止電動(dòng)機(jī)65。這 樣，用戶可停止端部執(zhí)行器12的使用，從而為操作人員提供切割/ 緊固操作的控制手段。
螺旋齒輪鼓80的遠(yuǎn)端包括驅(qū)動(dòng)與小齒輪124配合的環(huán)形齒輪 122的遠(yuǎn)側(cè)傳動(dòng)軸120。小齒4侖124與主傳動(dòng)軸組件的主傳動(dòng)軸48 連接。這樣，電動(dòng)機(jī)65的旋轉(zhuǎn)引起主傳動(dòng)軸組件旋轉(zhuǎn)，這引起端部 執(zhí)行器12的致動(dòng)，如上所述。
螺紋接合在螺旋齒輪鼓80上的環(huán)84可包括設(shè)置在帶槽的臂90 的槽88中的支柱86。帶槽的臂90在其相對的一端94上具有開口 92,該相對的一端94容納連接在手柄外側(cè)件59、 60之間的樞軸銷 96。樞軸銷96還經(jīng)過開口 100設(shè)置在擊發(fā)^反機(jī)20中并經(jīng)過開口 102 設(shè)置在中間手柄件104中。
另外，手柄6可包括反向電動(dòng)機(jī)傳感器(或者沖程結(jié)束傳感器) 130和停止電動(dòng)機(jī)(或者沖程開始)傳感器142。在各實(shí)施方式中， 反向電動(dòng)機(jī)傳感器13 0可以是設(shè)置在螺旋齒輪鼓8 0的遠(yuǎn)端的限位開 關(guān)，當(dāng)環(huán)84到達(dá)螺旋齒輪鼓80的遠(yuǎn)端時(shí)，使螺紋連接在螺旋齒輪 鼓80上的環(huán)84與反向電動(dòng)機(jī)傳感器130接觸并使之啟動(dòng)。當(dāng)被激 活時(shí)，反向電動(dòng)機(jī)傳感器130發(fā)送信號到電動(dòng)機(jī)65，使其反向旋轉(zhuǎn)， 從而在切割操作之后縮回端部執(zhí)行器12的刀32。停止電動(dòng)機(jī)傳感器 142例如可以是常閉的限位開關(guān)。在各實(shí)施方式中，其可以設(shè)置在螺 旋齒輪鼓80的近端，當(dāng)環(huán)84到達(dá)螺旋齒輪鼓80的近端時(shí)，由環(huán)84 斷開所述開關(guān)142。
在操作中，當(dāng)器械10的操作人員向后拉動(dòng)擊發(fā)扳機(jī)20時(shí)，傳 感器110檢測擊發(fā)扳機(jī)20的使用并發(fā)送信號到電動(dòng)機(jī)65，引起電動(dòng) 機(jī)65以例如與操作人員向后拉動(dòng)擊發(fā)扳機(jī)20的困難程度成比例的速度向前旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)65向前旋轉(zhuǎn)進(jìn)而引起行星齒輪組件72遠(yuǎn)端 的環(huán)行齒輪78旋轉(zhuǎn)，從而引起螺旋齒輪鼓80旋轉(zhuǎn)，引起以螺紋方 式接合在螺旋齒輪鼓80上的環(huán)84沿著螺旋齒輪鼓80向遠(yuǎn)側(cè)行進(jìn)。 螺旋齒輪鼓80的旋轉(zhuǎn)還驅(qū)動(dòng)上述主傳動(dòng)軸組件，所述主驅(qū)動(dòng)器軸組 件進(jìn)而引起刀32在端部執(zhí)行器12中使用。也就是說，引起刀32和 滑橇33縱向穿過通道22,從而切割端部執(zhí)行器12中夾緊的組織。 而且，在使用釘合型端部執(zhí)行器的實(shí)施方式中，引起端部執(zhí)行器12 的釘合操作發(fā)生。
在端部執(zhí)行器12的切割/釘合操作完成的時(shí)刻，螺旋齒輪鼓80 上的環(huán)84將到達(dá)螺旋齒輪鼓80的遠(yuǎn)端，從而使反向電動(dòng)機(jī)傳感器 130啟動(dòng)，發(fā)送信號到電動(dòng)機(jī)65引起電動(dòng)機(jī)65反轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)方向。這 又使刀32回縮，并引起螺旋齒輪鼓80上的環(huán)84向后運(yùn)動(dòng)到螺旋齒 輪鼓80的近端。
中間手柄件104包括與帶槽的臂90接合的后側(cè)肩106,如在圖 8和9中最好地顯示的。中間手柄件104還具有與擊發(fā)4反機(jī)20接合 的向前運(yùn)動(dòng)止動(dòng)件107。帶槽的臂90的運(yùn)動(dòng)受到電動(dòng)機(jī)65的旋轉(zhuǎn)的 控制，如上所述。在隨著環(huán)84從螺旋齒輪鼓80的近端向遠(yuǎn)端行進(jìn)， 帶槽的臂90逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，中間手柄件104將自由地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 因此，當(dāng)用戶拉近擊發(fā)扳機(jī)20時(shí)，擊發(fā)扳機(jī)20將接合中間手柄件 104的向前運(yùn)動(dòng)止動(dòng)件107,引起中間手柄件104逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。4旦是， 由于后側(cè)肩106接合帶槽的臂90，中間手柄件104將僅僅能夠逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)直到帶槽的壁所允許的程度。這樣，如果電動(dòng)機(jī)65由于某個(gè) 原因停止旋轉(zhuǎn)，帶槽的臂90將停止旋轉(zhuǎn)，用戶將不能進(jìn)一步拉近擊 發(fā)扳機(jī)20,因?yàn)橛捎趲Р鄣谋勖怪虚g手柄件104不能自由逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)。
在圖7- 10中顯示了用于通過回縮閉合扳機(jī)18來閉合(或夾緊) 端部執(zhí)行器12的砧座24的示例性閉合系統(tǒng)的元件。在所示的實(shí)施 方式中，閉合系統(tǒng)包括通過銷251與閉合扳機(jī)18連接的軛形件250， 所述銷251經(jīng)過閉合4反才幾18和軛形件250兩者中對準(zhǔn)的開口插入。樞軸銷252經(jīng)過閉合扳機(jī)18中的與銷251插入穿過閉合扳機(jī)18的 地方錯(cuò)位的另一個(gè)開口插入，閉合扳機(jī)18圍繞所述樞軸銷252樞轉(zhuǎn)。 因此，閉合扳機(jī)18的回縮引起閉合扳機(jī)18的上部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，軛 形件250經(jīng)銷251與所述閉合扳機(jī)的上部連接。軛形件250的遠(yuǎn)端 通過銷254連接到第 一 閉合支架256。第 一 閉合支架256連接到第二 閉合支架258。共同地，閉合支架256、 258限定一個(gè)開口，近側(cè)閉 合管40 (見圖4)的近端安放并保持在所述開口中，從而使閉合支 架256、 258的縱向運(yùn)動(dòng)引起近側(cè)閉合管40縱向運(yùn)動(dòng)。器械10還包 括設(shè)置在近側(cè)閉合管40內(nèi)部的閉合桿260。閉合桿260可包括窗口 261,位于一個(gè)手柄外部件(例如在所示的實(shí)施方式中的外部下側(cè)件 59)上的支柱263設(shè)置在該窗口 261中，將閉合桿260固定連接到 手柄6。以該方式，近側(cè)閉合管40能夠相對于閉合桿260縱向運(yùn)動(dòng)。 閉合桿260還可包括遠(yuǎn)側(cè)卡圈267,其配合在近側(cè)脊管46中的空腔 269中并由帽271限制在其中(見圖4)。
在操作過程中，當(dāng)軛形件250由于閉合扳機(jī)18的回縮而旋轉(zhuǎn)時(shí)， 閉合支架256、 258引起近側(cè)閉合管40向遠(yuǎn)端運(yùn)動(dòng)(即遠(yuǎn)離器械IO 的手柄端)，引起遠(yuǎn)側(cè)閉合管42向遠(yuǎn)端運(yùn)動(dòng)，引起砧座24圍繞樞 軸點(diǎn)25旋轉(zhuǎn)到夾緊或者閉合位置中。當(dāng)閉合扳機(jī)18沒有鎖定在鎖 定位置中時(shí)，引起近側(cè)閉合管40向近端滑動(dòng)，引起遠(yuǎn)側(cè)閉合管42 向近端滑動(dòng)，借助被插入到遠(yuǎn)側(cè)閉合管42中的翼片27引起砧座24 圍繞樞軸點(diǎn)25旋轉(zhuǎn)到打開或者未夾緊位置中。以該方式，通過回縮 并鎖定閉合扳機(jī)18，操作人員可將組織夾緊在砧座24和通道22之 間，并可在切割、夾緊操作之后通過打開閉合扳機(jī)20從鎖定位置釋 放夾緊的組織。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式的器械10的電路的示意圖。 在鎖定閉合扳機(jī)18之后當(dāng)操作人員開始拉近擊發(fā)扳機(jī)20時(shí)，激活 傳感器IIO，允許電流流過。如果常開的反向電動(dòng)機(jī)傳感器開關(guān)130 斷開(意味著端部執(zhí)行器沖程的末端還沒有到達(dá))，電流將流到單 刀雙擲繼電器132。由于反向電動(dòng)機(jī)傳感器開關(guān)130沒有閉合，繼電器132的電感器134將不被通電，使繼電器132處于其非通電狀態(tài)。 所述電路還包括釘倉鎖定傳感器136。如果端部執(zhí)行器12包括釘倉 34，傳感器136將處于閉合狀態(tài)，允許電流流動(dòng)。相反，如果端部 執(zhí)行器12不包括釘倉34，傳感器136將斷開，從而防止電池64為 電動(dòng)才幾65供電。
當(dāng)釘倉34存在時(shí)，傳感器136閉合，這會(huì)給單刀單擲繼電器138 通電。當(dāng)繼電器138被通電時(shí)，電流流過繼電器136和可變電阻型 傳感器110并經(jīng)由雙刀雙擲繼電器140流到電動(dòng)才幾65,從而為電動(dòng) 機(jī)65供電，允許其沿著向前的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)端部執(zhí)行器12到達(dá)其 沖程末端時(shí)，反向電動(dòng)機(jī)傳感器130將被激活，從而閉合開關(guān)130 并為繼電器134通電。這引起繼電器134采取其通電狀態(tài)(在圖13 中未顯示)，引起電流繞過釘倉鎖定傳感器136和可變電阻器110, 不是引起電流流到常閉的雙刀雙擲繼電器142并返回到電動(dòng)才幾65， 而是經(jīng)過繼電器140使電動(dòng)機(jī)65反轉(zhuǎn)。由于停止電動(dòng)機(jī)傳感器開關(guān) 142是常閉的，電流將回流到繼電器134以保持其閉合，直到開關(guān) 142斷開。當(dāng)?shù)?2完全回縮時(shí)，停止電動(dòng)機(jī)傳感器開關(guān)142^皮激活， 引起開關(guān)142斷開，從而使電動(dòng)才幾65斷電。
在其它實(shí)施方式中，與比例型傳感器110不同，可使用通斷型 傳感器。在所述實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)65的旋轉(zhuǎn)速度將不再與操作人 員施加的力成比例。而是，電動(dòng)機(jī)65—般將以穩(wěn)定速度旋轉(zhuǎn)。但是 因?yàn)閾舭l(fā)扳機(jī)20與齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)接合，操作人員仍將感受到反饋的 力。
在公開號為No. 2007/0175962 Al，題為"Motor-driven surgical cutting and fastening instrument with tactile position feedback" 的美國
專利申請中公開了電動(dòng)外科器械的另外構(gòu)型，該美國專利申請通過 引用結(jié)合入本文。
在電動(dòng)外科器械(諸如上述電動(dòng)內(nèi)窺鏡器械的一種)中，或在 電動(dòng)圓形切割器器械中，電動(dòng)機(jī)可通過串聯(lián)的多個(gè)電池供電。另夕卜， 在某些場合可能需要利用所有電池的一部分給電動(dòng)機(jī)供電。例如，如圖12所示，電動(dòng)才幾65可通過電源包299供電，該電源包299包 括串聯(lián)的六(6)個(gè)電池310。電池310可例如是3伏鋰電池，諸如 CR 123A電池，^f旦是在其它實(shí)施方式中，可以-使用不同類型的電池 (包括帶有不同電壓水平和/或不同化學(xué)性質(zhì)的電池)。如果六個(gè)3 伏電池310被串聯(lián)以給電動(dòng)機(jī)65供電，則可供電動(dòng)機(jī)65使用的總 電壓為18伏。電池310可包括可充電電池或不可充電電池。
在這樣的實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)65的輸入電壓在最大負(fù)載情況下 可降到大約九至十伏。在該工作條件下，電源包299將最大功率傳 輸至電動(dòng)機(jī)65。因此，如圖12所示，電路可包括開關(guān)312，所述開 關(guān)312選#^生地允許通過(1 )所有電池310或(2) —部分電池310 來給電動(dòng)機(jī)65供電。如圖12所示，通過適當(dāng)選擇，開關(guān)312可允 許通過所有六個(gè)電池或四個(gè)電池給電動(dòng)機(jī)65供電。這樣，開關(guān)312 可被用于以18伏(當(dāng)使用所有六個(gè)電池310時(shí))或12伏(當(dāng)使用 其中的四個(gè)電池時(shí))給電動(dòng)機(jī)65供電。在各種實(shí)施方式中，用于給 電動(dòng)機(jī)65供電的這部分電池的電池lt量的i殳計(jì)選4奪可基于電動(dòng)積』 65在以用于最高負(fù)載的最大輸出工作時(shí)所需的電壓。
開關(guān)312可例如是機(jī)電開關(guān)，諸如微開關(guān)。在其他實(shí)施方式中， 開關(guān)312可實(shí)施為固態(tài)開關(guān)，諸如晶體管。第二開關(guān)314(諸如按鈕 開關(guān))可被用于控制功率到底是否被施加到電動(dòng)機(jī)65上。同樣，正 向/反向開關(guān)316可被用于控制電動(dòng)機(jī)65是否沿著正向或反向旋轉(zhuǎn)。 正向/反向開關(guān)316可纟皮實(shí)施為雙刀-雙擲開關(guān)，諸如如圖11所示的 繼電器140。
在工作中，器械IO的用戶可通過使用某類開關(guān)控制器來選擇期 望的功率水平，開關(guān)控制器例如未顯示的取決于位置 (position-dependent )的開關(guān)，卞者如撥動(dòng)開關(guān)、枳4戒^^干開關(guān)或凸4侖， 該開關(guān)控制器控制開關(guān)312的位置。用戶隨后可激活第二開關(guān)314 以將選擇的電池310連接到電動(dòng)機(jī)65。另外，如圖12所示的電路可 被用于給其他類型的電動(dòng)外科器械(諸如圓形切割器和/或腹腔鏡器 械)的電動(dòng)機(jī)供電。關(guān)于圓形切割器的更多細(xì)節(jié)可在公開號為No.2006/0047307 Al和公開號為No. 2007/0262116 Al的美國專利申請 中找到，所述專利申請通過引用結(jié)合入本文。
如圖13所示，在其他實(shí)施方式中，諸如電池(例如CR2或 CR123A電池)的初級功率源340可被用于對多個(gè)次級蓄電裝置342 充電。初級功率源340可包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電池，優(yōu)選地，所 述電池在示出的實(shí)施方式中是可更換的。次級蓄電裝置342可包括 例如可充電電池和/或超級電容器(也稱為"超電容器"或"電化學(xué) 雙層電容器"(EDLC))。與普通電解電容器相比，超級電容器是 具有非常高的能量密度的電化學(xué)電容器，通常比高容量電解電容器 高數(shù)千倍。
初級功率源340可對次級蓄電裝置342充電。如果次級蓄電裝 置342被充足電，則初級功率源340可被拆下并且次級蓄電裝置342 可用于在手術(shù)或工作期間給電動(dòng)機(jī)65供電。在各種情況下，次級蓄 電裝置342可能需要大約十五至三十分鐘的充電時(shí)間。超級電容具 有以下特性與常規(guī)電池相比，超級電容器可被極其快速地充電和 放電。另外，電池僅對有限次數(shù)的充電/放電循環(huán)有效，但是超級電 容器通常可被重復(fù)充電/放電，有時(shí)候能達(dá)到成千上萬次的充電/放電 周期。對于使用超級電容器作為次級蓄電裝置342的實(shí)施方式而言， 超級電容器可包括碳納米管、傳導(dǎo)聚合物(例如聚乙烯)或碳?xì)饽?膠。
如圖14所示，可采用充電管理電^各344來確定次級蓄電裝置342 何時(shí)被充足電。充電管理電路344可包括指示器，諸如一個(gè)或多個(gè) 發(fā)光二極管(LED)、液晶顯示器(LCD)等，當(dāng)次級蓄電裝置342 被充足電時(shí)，指示器被激活以給器械10的用戶警報(bào)。
初級功率源340、次級蓄電裝置342和充電管理電路344可以是 在器械10的手柄6的手槍式握把部分26中或者在器械10的另一部 分中的電源包的一部分。電源包可從手槍式握把部分26拆除，在這 種情況下，當(dāng)器械10即將被用于外科手術(shù)時(shí)，電源包可由例如協(xié)助 手術(shù)的輪值護(hù)士以無菌的方式插入手槍式握把部分26 (或根據(jù)其他實(shí)施方式的器械中的其他位置)中。在插入電源包后，護(hù)士可以在 使用器械IO之前將可更換的初級功率源340放入電源包中以對次級
蓄電裝置342充電一段時(shí)間，例如三十分鐘。當(dāng)次級蓄電裝置342 充好電時(shí)，充電管理電路344可指示所述電源包已準(zhǔn)備就緒。此時(shí)， 可更換的初級功率源340可祐::取出。在工作期間，器4成10的用戶隨 后可諸如通過激活開關(guān)314來激活電動(dòng)機(jī)65,由此使次級蓄電裝置 342給電動(dòng)機(jī)65供電。因此，作為使用多個(gè)一次性電池給電動(dòng)機(jī)65 供電的替代，在這種實(shí)施方式中可使用一個(gè)一次性電池(作為初級 功率源340 )，并且次級蓄電裝置342是可重復(fù)使用的。但是，在替 代實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)注意到，次級蓄電裝置342可以是可充電的和/ 或不可重復(fù)使用的。次級蓄電裝置342可與以上結(jié)合圖12描述的電 池選擇開關(guān)312 —起使用。
充電管理電路344還可包括指示器(例如LED或LCD顯示器)， 該指示器指示次級蓄電裝置342剩余多少電量。這樣，外科醫(yī)生(或 器械10的其他使用者)可看到在涉及器械10的手術(shù)的整個(gè)過程中 有多少電量剩佘。
如圖15所示，充電管理電^各344可包括電量計(jì)345 (charge meter)，用于測量次級蓄電裝置342的電量。充電管理電路344還 可包括非易失性存儲(chǔ)器346 (諸如閃存或只讀存儲(chǔ)器)和一個(gè)或多個(gè) 處理器348。 一個(gè)或多個(gè)處理器348可連接到存儲(chǔ)器346以控制所述 存儲(chǔ)器。另外，處理器348可被連接到電量計(jì)345以讀取電量計(jì)345 的讀數(shù)或者控制電量計(jì)345。另外，處理器348可控制充電管理電路 344的LED或其他輸出裝置。處理器348可將器械10的參數(shù)存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)器346中。所述參數(shù)可包括器械的工作參數(shù)，所述工作參數(shù)通 過可在器械10中安裝或采用的各種傳感器來感測，所述工作參數(shù)例 如是擊發(fā)次數(shù)、有關(guān)力的大小，端部執(zhí)行器12的相對鉗口之間的壓 縮間隙(compression gap )的距離、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)量等。此夕卜，存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器346中的參數(shù)可包括可被充電管理電路344讀取和存儲(chǔ)的器械 10各部件的ID值。具有這種ID的部件可以是可更換的部件，諸如釘倉34。 ID可例如是充電管理電^各344通過射頻標(biāo)識(shí)(RFID)轉(zhuǎn) 發(fā)器350讀取的RFID。 RFID轉(zhuǎn)發(fā)器350可從器械部件(諸如釘倉 34 )讀取RFID， RFID包括RFID標(biāo)簽。ID值可被讀取和存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器346中，以及被處理器348拿來與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器346中或存儲(chǔ) 在與充電管理電路相連的存儲(chǔ)裝置中的可接受的ID值列表進(jìn)行比 較，以確定例如與讀取的ID值相關(guān)的可拆卸/可更換的部件是否經(jīng)授 權(quán)和/或適當(dāng)。根據(jù)各種實(shí)施方式，如果處理器348確定與讀取的ID 值相關(guān)的可拆卸/可更換的部件未經(jīng)授權(quán)，則充電管理電路344可阻 止器械10使用電源包，例如通過斷開開關(guān)(未示出)，從而防止功 率從電源包傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī)65。根據(jù)各種實(shí)施方式，可被處理器348 用來評估以確定部件是否經(jīng)授權(quán)和/或適當(dāng)?shù)母鞣N參數(shù)包括日期代 碼；部件型號/類型；制造商；地域信息；以及早前的錯(cuò)誤代碼。
充電管理電路344還可包括用于與其他裝置通信的輸入/輸出 (i/o)接口 352，如下所述。這樣，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器346中的參數(shù)可被 下載到另一裝置。輸入/輸出接口 352可以是例如有線接口或無線接 n 。
如以前所述，電源包可包括次級蓄電裝置342、充電管理電^各 344和/或正向/反向(f/r)開關(guān)316。根據(jù)各種實(shí)施方式，如圖16所 示，電源包299可被連接到充電器座362上，充電器座362此外可 對電源包中的次級蓄電裝置342充電。通過在電源包被安裝在器械 IO中的時(shí)候，在無菌條件下將充電器座362連接到電源包299，可 將充電器座362連接到電源包299。在拆掉了電源包的其他實(shí)施方式 中，通過將電源包299從器械10拆下并且將其連接到充電器座362 上，可將充電器座362連接到電源包299。對于這樣的實(shí)施方式，在 充電器座362對次級蓄電裝置342充足電后，電源包299可在無菌 條件下安裝在器械10中。
如圖16所示，充電器座362可包括用于對次級蓄電裝置342充 電的功率源364。充電器座362的功率源364可以是例如電池(多個(gè) 串聯(lián)的電池)；或者是交流(AC) /直流(DC)轉(zhuǎn)換器，AC/DC轉(zhuǎn)換器將諸如來自電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；或者是用于對次級蓄
電裝置342進(jìn)行充電的其他適當(dāng)?shù)墓β试?。充電器?62還可包括 指示器裝置，諸如LED、 LCD顯示器等，用以顯示次級蓄電裝置342 的充電狀態(tài)。
另外，如圖16所示，充電器座362可包4舌一個(gè)或多個(gè)處理器366; 一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器368;以及輸入/輸出接口 370, 372。充電器座362 可通過第一輸入/輸出接口 370與電源包299 (通過電源包的輸入/輸 出接口 352 )通信。這樣，例如存儲(chǔ)在電源包299的存儲(chǔ)器346中的 數(shù)據(jù)可被下載到充電器座362的存儲(chǔ)器368。從而，處理器366可評 估從充電管理電^各344下載的可拆卸/可更換部件的ID值，以確定部 件是否經(jīng)授權(quán)以及是否合適。從充電管理電路344下載的工作參數(shù) 還可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器368中，然后可經(jīng)由第二輸入/輸出接口 372下 載到另 一計(jì)算機(jī)裝置以供諸如醫(yī)院系統(tǒng)(在該醫(yī)院系統(tǒng)中執(zhí)行使用 器械10的手術(shù))、外科室、器械經(jīng)銷商、器械制造商等進(jìn)行評估和 分析。
充電器座362還可包括電量計(jì)374,用于測量次級蓄電裝置342 的電量。電量計(jì)374可與處理器366通信，使得處理器366可實(shí)時(shí) 地確定電源包299的適合性，以便用于確保高性能。
如圖17所示，在另一種實(shí)施方式中，電池電路可包括功率調(diào)節(jié) 器320以便控制由節(jié)電器310提供給電動(dòng)機(jī)65的功率。功率調(diào)節(jié)器 320還可以是電源包299的一部分，或者可以是單獨(dú)部件。如上所述， 電動(dòng)機(jī)65可以是直流(DC)有刷電動(dòng)機(jī)。DC有刷電動(dòng)機(jī)的速度一 般與施加的輸入電壓成比例。功率調(diào)節(jié)器320可給電動(dòng)機(jī)65提供高 穩(wěn)定輸出電壓，使得電動(dòng)機(jī)65以恒定(或基本恒定)的速度工作。 根據(jù)各種實(shí)施方式，功率調(diào)節(jié)器320可包括開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器， 諸如升降壓式(buck-boost)轉(zhuǎn)換器，如圖17的例子所示。這樣的 升降壓式轉(zhuǎn)換器320可包括功率開關(guān)322 (諸如場效應(yīng)晶體管 (FET))、整流器32、電感器326和電容器328。當(dāng)功率開關(guān)322 處于接通(on)狀態(tài)時(shí)，輸入電壓源(例如功率源310)被直接連接到電感器326,電感器326在該狀態(tài)下存儲(chǔ)能量。在該狀態(tài)下，電容 器328給輸出負(fù)載(例如電動(dòng)機(jī)65)提供能量。當(dāng)功率開關(guān)320處 于斷開(off)狀態(tài)時(shí)，電感器326被連接到輸出負(fù)載(例如電動(dòng)機(jī) 65 )和電容器328，從而將能量從電感器326傳遞到電容器328和負(fù) 載65?？刂齐娐?30可控制功率開關(guān)322?？刂齐娐?30可采用數(shù) 字和/或模擬控制回路。此外，在其它實(shí)施方式中，控制電路330可 經(jīng)由通信鏈路(諸如串聯(lián)或并聯(lián)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線)接收來自主控制器 (未示出)的控制信息。功率調(diào)節(jié)器320輸出的電壓設(shè)定值可例如 被設(shè)置為開路電壓的一半，在開路電壓值時(shí)可從源獲得最大功率。
在其它實(shí)施方式中，可采用不同功率轉(zhuǎn)換器布局，包括線性或 開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。其它可用的開關(guān)模式布局包括反馳式、順向 式、降壓式、升壓式和單端初級電感式(SEPIC)。功率調(diào)節(jié)器320 的電壓設(shè)定值可隨著用于給電動(dòng)機(jī)65供電的電池?cái)?shù)量而變化。另夕卜， 功率調(diào)節(jié)器320可用于如圖13所示的次級蓄電裝置342。而且，正 向/反向開關(guān)316可被結(jié)合入功率調(diào)節(jié)器320中，但是在圖17中正向 /反向開關(guān)316是單獨(dú)顯示的。
電池通?？杀荒Ｐ突癁槔硐腚妷涸春碗娫措娮?。對于理想模型， 當(dāng)電源電阻和負(fù)載電阻相匹配時(shí)，最大功率^皮傳遞到負(fù)載。圖18示 出了電池的典型功率曲線。當(dāng)電池電路斷開時(shí)，電池的電壓高(處 于其開路值)并且從電池得到的電流為零。從電池傳遞出的功率同 樣為零。隨著/人電池得到更多電流，電池的電壓下降。由電池傳遞 的功率是電流和電壓的乘積。大約在低于開路電壓的電壓水平處， 功率達(dá)到其峰值。如圖18所示，就絕大多數(shù)電池的化學(xué)性質(zhì)而言， 在較高電流下，電壓/功率由于化學(xué)性質(zhì)或正溫度系數(shù)(PTC)而急 劇下降，或者由于電池保護(hù)裝置而急劇下降。
尤其是對于在手術(shù)中使用電池(或復(fù)數(shù)個(gè)電池)給電動(dòng)機(jī)65供 電的實(shí)施方式中，控制電路330可監(jiān)控輸出電壓并控制功率調(diào)節(jié)器 320的設(shè)定值，使得電池在功率曲線的"左"側(cè)或功率遞增側(cè)工作。 如果電池達(dá)到峰值功率水平，則控制電路330可改變(例如降低)功率調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，使得正需要從電池獲得的總功率降低。電動(dòng) 機(jī)65隨后減速。這樣，從電源包獲得的需量即使有，也很少超過可 用的功率峰值，從而避免了手術(shù)期間的功率缺乏狀況。
另外，根據(jù)其它實(shí)施方式，從電池得到的功率可被優(yōu)化，使得 電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)能有時(shí)間恢復(fù)，由此優(yōu)化了可從電池獲得的電流 和功率。在脈沖負(fù)載下，電池通常在脈沖開始時(shí)比在^妾近脈沖結(jié)束
時(shí)提供了較大功率。這是由若干因素造成的，包括(l)正溫度系 數(shù)(PTC)熱敏電阻在脈沖期間可不斷改變其電阻；(2)電池溫度 可以不斷變化；和(3)電化學(xué)反應(yīng)速率由于在陰4及處的電解質(zhì)正#皮 消耗而不斷變化，并且新電解質(zhì)的擴(kuò)散速率限制了反應(yīng)速率。根據(jù) 各種實(shí)施方式，控制電路330可控制轉(zhuǎn)換器320,使得從電池獲得較 低電流，從而允許電池在再次受到脈沖之前恢復(fù)。
根據(jù)其它實(shí)施方式，器械IO可包括離合器式扭矩限制裝置。離 合器式扭矩限制裝置可被例如設(shè)置在電動(dòng)機(jī)65和錐齒輪68之間， 在錐齒輪70和行星齒輪組件72之間，或者在行星齒輪組件72的輸 出軸上。根據(jù)各種實(shí)施方式，扭矩限制裝置可使用電磁離合器或用 磁體離合器。
圖19至22示出了電磁離合器400的例子，該電磁離合器400 可用于根據(jù)各種實(shí)施方式的器械10。離合器400可包括馬蹄形定子 402，在定子402的每側(cè)具有磁盤404、 406。第一磁盤404可連接到 可軸向運(yùn)動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)的極部408 (諸如電動(dòng)機(jī)65的輸出極)。第二 磁盤406可連接到軸向固定且可旋轉(zhuǎn)的極部410 (諸如器械10的齒 輪箱的輸入極)。在圖19和20的視圖中，第一極部408從第二極 部410軸向地拉開間隙412,使得磁盤404、 406不接合?？蓢@定 子400纏繞的線圈(未示出)可用于產(chǎn)生致動(dòng)所述離合器400所需 的電磁通量。當(dāng)線圏傳導(dǎo)電流時(shí)，引起的》茲通量可導(dǎo)致兩個(gè)磁盤404、 406相互吸引，使得第一極部408沿著軸向朝第二極部410運(yùn)動(dòng)，從 而使兩個(gè)磁盤404、 406變?yōu)榻雍?如圖21和22所示)，使得兩個(gè) 極部408、 410將一起旋轉(zhuǎn)，直到扭矩超過在,茲盤404和406的表面之間產(chǎn)生的摩擦扭矩為止。
通過控制磁盤404、 406的直徑、磁盤404和406的接觸面之間 的摩擦系數(shù)以及通過使用在已知且可控的磁通密度下飽和的磁性材 料作為磁盤404、 406的材料，兩個(gè)磁盤404、 406之間的吸引力以 及離合器400的相應(yīng)扭矩容量可被控制。因此，即使在更多電流通 過線圈的工作條件下，磁盤404、 406的電磁材料也不會(huì)產(chǎn)生更大的 吸引力以及相應(yīng)的限制扭矩。
使用這樣的離合器具有許多潛在的額外好處。在受到電控制時(shí)， 可通過去除來自電線的電流使離合器400被快速釋放，以限制在離 合器400和電動(dòng)機(jī)65內(nèi)產(chǎn)生的熱量。通過借助離合器400解除電動(dòng) 機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的其余部分的連接，存儲(chǔ)在傳動(dòng)系統(tǒng)中的大多數(shù)慣性
能量可被斷開，從而限制了在輸出突然被阻斷時(shí)的沖擊。另外，通 過電控制，可在內(nèi)部設(shè)計(jì)一些有限的滑動(dòng)，有助于減少在負(fù)載條件 下起動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)的沖擊。另外，因此離合器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)部件 (例如磁盤404、 406 )的i茲飽和特性可^皮用于控制扭矩極限，而不 是用于控制線圏電流，離合器400可對系統(tǒng)電壓的變化較不敏感。 在這樣的實(shí)施方式中，扭矩極限主要取決于離合器部件(例如磁盤 404、 406 )的物理尺寸，并且不需要電壓調(diào)節(jié)器或其它外部部件就 能正常工作。
在另一種實(shí)施方式中，扭矩限制裝置可包括永磁體(未示出)， 而不是使用電磁離合器。永磁體可被連接到例如可軸向運(yùn)動(dòng)的第一 極部408上并且可吸引軸向固定的第二極部410，反之亦然。在這樣 的實(shí)施方式中，磁盤404、 406的一個(gè)可由永石茲體制成，另一個(gè)可由 磁性材料(如鐵)制成。稍作變化，定子402可制成永磁體形式， 使得磁盤404和406彼此吸引。由于永磁體的存在，兩個(gè)磁片404、 406總是接合的。使用永磁體不能提供如同上述電磁離合器構(gòu)造那樣 精確的扭矩控制。但是永磁體具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)不需要控制器或 控制邏輯電路來控制通過線圏的電流；(2)與電磁離合器相比，構(gòu) 造更加緊湊；以及(3)簡化了器械10的設(shè)計(jì)。如之前所述，端部執(zhí)行器12可發(fā)射RF能量以凝結(jié)夾緊在端部
執(zhí)行器中的組織。RF能量可在端部執(zhí)行器12的電極之間傳遞。RF 源(未示出)除了包括其它部件外還包括例如振蕩器和放大器，RF 源可將RF能量提供給電極，RF源可設(shè)置在器械本身中，諸如設(shè)置 在無繩器械10的手柄6中，或者RF源可位于器械10的外部。RF 源可一皮激活，如下面更詳細(xì);也描述。
根據(jù)各種實(shí)施方式，端部執(zhí)行器12可包括多個(gè)電極部分(分段)。 例如，如圖23的例子所示，砧座24的底面(即面向4丁倉34的表 面)可包括三個(gè)共線的分段。在該實(shí)施方式，每個(gè)分段具有相同長 度(例如20mm)，但是在其它實(shí)施方式中，可以存在更多或更少的 分段，并且分段可具有不同長度。在圖23的例子中，三對有源或"陽 極"端子或電極500沿著通道長度的每一側(cè)在砧座24的底面上縱向 地排成直線。具體而言，在所示的實(shí)施方式中，在刀通道516的兩 側(cè)上存在一對遠(yuǎn)側(cè)電極500i、 一對中間電極5002和一對近側(cè)電極 5003。端部纟丸行器12或者金屬砧座24的金屬外部部分或通道22可
上部電極500可連接到RF源。當(dāng)通電時(shí)，RF能量可在上部電極500 和對電極之間傳導(dǎo)，從而使夾在電極之間的組織凝結(jié)。
電極500可^皮同時(shí)通電或者以不同次序(諸如順序地)通電。 對于電極500按順序被通電的實(shí)施方式，順序可以是自動(dòng)的(例如 通過與RF源通信的控制器(未示出)控制)或者通過用戶選擇。例 如，近側(cè)電極5003可首先通電；然后是中間電才及5002;隨后是遠(yuǎn)側(cè) 電極500"這樣，操作者(例如手術(shù)醫(yī)生)可選擇性地凝結(jié)釘線區(qū) 域。在這樣的實(shí)施方式中，電極可由多路復(fù)用器和/或多個(gè)輸出發(fā)生 器來控制，如下面更詳細(xì)地描述。這樣，每個(gè)電一及500下面的組織 可根據(jù)凝結(jié)需要單獨(dú)地處理。成對電極的每個(gè)都可連接到RF源上， 使得電極可同時(shí)被通電。因此，對于遠(yuǎn)側(cè)的有源電極50(^對，處于 刀通道的相對側(cè)上的每個(gè)電極可通過RF源同時(shí)通電。這同樣適用于 中間的電極5002對和近側(cè)的電極5003對，但是在電極對被順序通電的實(shí)施方式中，遠(yuǎn)側(cè)的電極對與中間的電極對和近側(cè)的電極對不是 同時(shí)被通電，等等。
另外，各種電參數(shù)(諸如阻抗、輸出功率或能量等)可被監(jiān)控
并且特定電極500的輸出可被修改以產(chǎn)生最需要的組織效應(yīng)。此外， 另一優(yōu)點(diǎn)是，如果前一次器械擊發(fā)或外科手術(shù)留下可能引起電極短 路的金屬釘或其它導(dǎo)電物體，這樣的短路情況可通過發(fā)生器和/或多 路復(fù)用器進(jìn)行檢測，并且能量可以以適合短路的方式進(jìn)行調(diào)制。
另外，與具有和如圖23所示三段電極500的組合長度同樣長的 一組電極的設(shè)計(jì)相比，順序地給電極500通電減少了需要從RF源獲 得的瞬時(shí)功率。例如，對于在'312號專利中所示的電極構(gòu)型，已經(jīng) 證明需要五十至一百瓦特才能在切割線的兩側(cè)成功凝結(jié)四十五毫米 的線。通過使用與較大的返回電極(例如金屬砧座24)的表面積相 比具有較小表面積的較小有源電極(例如上部電極500 ),較小的有 源電極500可將治療能量集中在組織處，而較大的返回電極被用于 以對組織界面影響極小的方式連通電^各。此外優(yōu)選地，返回電才及具 有較大質(zhì)量，由此能夠在電外科應(yīng)用中保持溫度較低。
電極500可被電絕緣材料504包圍，電絕緣材料504可包括陶 瓷材料。
圖24 示出了具有分段RF電極的另一實(shí)施方式。在如圖24所示 的實(shí)施方式中，存在四個(gè)共線的等長(在該例子中為15mm)的分段 電極500M。與圖23的實(shí)施方式相似，圖24的電極500可^皮同時(shí)通
電或順序通電。
圖25示出了另一種實(shí)施方式，其中分段電極具有不同長度。在 所示的實(shí)施方式中，存在四個(gè)共線的分段電極，但是最遠(yuǎn)側(cè)的電極 500p 5002的長度為10mm,而兩個(gè)近側(cè)電極5003、 5004的長度為 20mm。如上所示，短的遠(yuǎn)側(cè)電極可提供使治療能量集中的優(yōu)點(diǎn)。
圖59示出了在砧座24的底面上(即面向通道22的表面)上具 有處于電路板570或其他類型的適當(dāng)基片上的十五對分段RF電極 500的實(shí)施方式。通過RF源(或發(fā)生器)574給各電極通電。多路復(fù)用器576可在控制器578的控制下根據(jù)需要將RF能量分配給各電 極對。根據(jù)各種實(shí)施方式，RF源574、多路復(fù)用器576和控制器578 可被設(shè)置在器械的手柄6中。
在這樣的實(shí)施方式中，電路板570可包括多個(gè)層，所述層在多 路復(fù)用器576和各電極對之間提供電連接。例如，如圖60至圖63 所示，電路板可包括三個(gè)層580w,每一層580提供至五個(gè)電極對的 接線。例如，最上層5803可提供至最近側(cè)的五個(gè)電極對的接線，如 圖60至61所示；中間層5802可提供至中間的五個(gè)電極對的接線， 如圖60至62所示；最下層580!可提供至最遠(yuǎn)側(cè)的五個(gè)電極對的接 線，如圖60至63所示。
圖64示出了根據(jù)這樣的實(shí)施方式的砧座24的剖切端視圖。與 釘槽口 584鄰接的電路板570包括三個(gè)傳導(dǎo)層580w,在所示傳導(dǎo)層 580w之間具有絕緣層582_4。圖65和66示出了各個(gè)層580^可如 何堆疊以接回到手柄中的多路復(fù)用器576。
如圖67所示，在端部執(zhí)行器12中具有如此多的RF電極的優(yōu)點(diǎn) 在于，如果前一次器械擊發(fā)或外殼手術(shù)在組織592中留下可能引起 電極短路的金屬釘線590或其他導(dǎo)電物體，這樣的短路可被發(fā)生器 和多路復(fù)用器檢測到，并且能量可以以適合于短路的方式進(jìn)行調(diào)制。
圖27示出了帶有RF電極的另一種端部執(zhí)行器12。在該實(shí)施方 式中，端部執(zhí)行器12僅包括遠(yuǎn)側(cè)電極500!，金屬砧座24用作返回 電極。遠(yuǎn)側(cè)電極500i并不在砧座24的整個(gè)長度上延伸，而僅僅在所 述長度的一部分延伸。在所示的實(shí)施方式中，遠(yuǎn)側(cè)電極500「沿著60 mm的砧座的長度僅大約為20 mm,因此遠(yuǎn)側(cè)電才及50(^大約僅覆蓋 砧座長度最遠(yuǎn)側(cè)的三分之一。在其他實(shí)施方式中，遠(yuǎn)側(cè)電極50(^可 覆蓋砧座長度最近側(cè)的十分之一至二分之一。這樣的實(shí)施方式可用 于點(diǎn)式凝結(jié)，如在美國專利5，599，350中所描述的那樣，該美國專利 通過引用結(jié)合入本文。
圖28示出了帶有RF電極的端部執(zhí)行器12的另一種實(shí)施方式。 在該實(shí)施方式中，有源電4及500凈皮定位在砧座24的遠(yuǎn)側(cè)尖端上，通過不導(dǎo)電的絕緣體504與砧座24絕緣，絕緣體504可由陶瓷材料制 成。這樣的實(shí)施方式可用于點(diǎn)式凝結(jié)。
圖29至32示出了端部執(zhí)行器12的對點(diǎn)式凝結(jié)有用的其他實(shí)施 方式。在這些實(shí)施方式中，砧座24包括位于砧座24的遠(yuǎn)端并且沿 著砧座24的側(cè)面的一對電極500^ 5002。圖29是根據(jù)這樣的實(shí)施 方式的砧座24的前端視圖，圖30是側(cè)視圖，圖31是局部放大的前 端視圖，而圖32是頂視圖。在這樣的實(shí)施方式中，金屬砧座24可 用作返回電極。有源電極500" 5002可通過不導(dǎo)電的絕緣體504相 對于砧座24絕緣，絕緣體504可包括陶乾材讒牛。
圖33至36示出了一種實(shí)施方式，其中砧座24包括位于砧座24 的頂部中央的兩個(gè)遠(yuǎn)側(cè)電極500!、 5002。此外，金屬砧座24可用作 返回電極，有源電極50(h、 5002可通過不導(dǎo)電的絕緣體504相對于 砧座24絕纟彖。
圖37至40示出了一種實(shí)施方式，其中一個(gè)有源電極50(h (例 如有源電極)纟皮定位在砧座24上，而另 一個(gè)有源電才及5002凈皮定位在 下^f口22上，優(yōu)選地定位在4丁倉34上。金屬砧座24可用作返回電 極。砧座電極500!通過絕緣體504相對于砧座24絕緣。電極5002 被定位在釘倉34中，釘倉34優(yōu)選地由諸如塑料的不傳導(dǎo)材料制成， 電極5002通過釘倉34相對于金屬通道22絕緣。
圖41至44示出了一種實(shí)施方式，其中砧座24具有位于砧座24 的最遠(yuǎn)端處的兩個(gè)有源電極500!、 5002，所述有源電極50(h、 5002 ^v砧座24的頂面完全延伸到底面。此外，金屬砧座24可用作返回 電極，并且有源電極500i、 5002可通過不導(dǎo)電的絕緣體504相對于 砧座24絕緣。
圖45至48示出了一種實(shí)施方式，其中釘倉34具有在釘倉34 的最遠(yuǎn)端處的兩個(gè)有源電極500p 5002。在這樣的實(shí)施方式中，金 屬砧座24或金屬通道22可用作返回電才及。在示出的實(shí)施方式中， 電極50(h、 5002被連接到絕緣嵌件503，但是在其他實(shí)施方式中，絕 緣嵌件503可被省去并且塑料釘倉34可用作電極500^ 5002的絕緣體。
圖49至52示出了在砧座24的最遠(yuǎn)端具有一個(gè)有源電極500! 并且在釘倉34的最遠(yuǎn)端具有另 一個(gè)有源電極5002的實(shí)施方式。此外， 在這樣的實(shí)施方式中，金屬砧座24或金屬通道22可用作返回電極。 在示出的實(shí)施方式中，電極5002被連接到絕緣嵌件503、 505,但是 在其他實(shí)施方式中，絕緣嵌件503、 505可被省去并且塑料釘倉34 可用作電極5002的絕纟彖體。
圖57是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式的手柄6的側(cè)視圖，而圖58 是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式的手柄6的側(cè)剖視圖。示出的實(shí)施方 式僅包括4反機(jī)，閉合4反機(jī)18。在該實(shí)施方式中，刀、釘驅(qū)動(dòng)器和/ 或RF電極的激活可通過除單獨(dú)擊發(fā)扳機(jī)外的部件實(shí)現(xiàn)。例如，如圖 57所示，刀、釘驅(qū)動(dòng)器和/或RF電極的致動(dòng)可通過按鈕開關(guān)540或 其他形式的開關(guān)來激活，所述開關(guān)處在便于操作者的位置中。在圖 57中，所示開關(guān)540在手柄6的最近側(cè)部分處。在另一種實(shí)施方式 中，開關(guān)可被設(shè)置在手柄6的遠(yuǎn)端附近，使得拉動(dòng)管口 539會(huì)激活 開關(guān)，引起器械的致動(dòng)。在這樣的實(shí)施方式中，開關(guān)(未示出)可 被設(shè)置在管口 539下面或附近，使得管口的運(yùn)動(dòng)會(huì)撥動(dòng)開關(guān)。
替代地，刀、^"驅(qū)動(dòng)器和/或RF電^l的致動(dòng)可通過由麥克風(fēng)542 檢測到的語音或其他聲音指令來激活。在其他實(shí)施方式中，手柄6 可包括RF或聲收發(fā)器541，該收發(fā)器541可接收和/或傳遞RF或聲 信號以激活器械。同樣，如圖58所示，腳踏開關(guān)或開關(guān)544可被用 于激活器械10。腳踏開關(guān)544可通過繩545連接到手柄上。同樣， 手柄6可包括撥盤式控制器546或用于控制分段RF電極的致動(dòng)的其 他適當(dāng)?shù)目刂蒲b置(見例如圖23和24)。操作者可使用這樣的控制 裝置546連續(xù)地激活端部執(zhí)行器12中的各個(gè)RF電極對500。
圖57和58中所示的器械IO還包括多個(gè)用戶反饋系統(tǒng)。如上所 述，器械IO可包括用于使操作者聽見指令或指示的揚(yáng)聲器543。另 外，手柄6可包括視覺指示器548,諸如LED或其他光源，視覺指 示器提供與各個(gè)分段RF電極的致動(dòng)有關(guān)的視覺反饋。例如，每個(gè)視覺指示器548可對應(yīng)于一個(gè)分段RF電極對。當(dāng)分段RF電極對4皮激 活時(shí)，相應(yīng)的視覺指示器548可被激活。另外，手柄6可包括字母 數(shù)字式顯示器550，其可以是例如LED或LED顯示器。顯示器550 可連接到手柄6內(nèi)部的電路—反552上。手柄6還可包括位于手4倉式 握把26中的振動(dòng)器554,該振動(dòng)器554可給操作者提供振動(dòng)反饋。 例如，每當(dāng)端部執(zhí)行器12中的一對分段RF電極對被激活時(shí)，振動(dòng) 器554可振動(dòng)。
圖26是根據(jù)各種實(shí)施方式的端部執(zhí)行器12的剖視圖，在這些 實(shí)施方式中，電極位于上鉗口 (或砧座)24上。在示出的實(shí)施方式 中，有源電極500被設(shè)置在刀槽516附近。金屬砧座24可用作返回 電極?？捎商沼X制成的絕緣體504將電極500相對于金屬砧座24絕 緣。除了電極500被制得較小使得絕緣體504可在各個(gè)電極500和 刀槽516的邊緣之間延伸外，圖68的實(shí)施方式類似于圖26的實(shí)施 方式。
圖53是根據(jù)另一種實(shí)施方式的端部執(zhí)行器12的剖切端視圖。 在該實(shí)施方式中，與圖26的實(shí)施方式相似，有源電才及50(V 5002在 砧座24上并且在刀通道的相對側(cè)上。電極500p5002通過絕緣體504 相對于金屬砧座絕緣，絕緣體504再次優(yōu)選地包括陶瓷材料。但是， 在該實(shí)施方式中，絕緣體504被制得很薄(與圖26相比)。將絕緣 體504制得很薄提供了潛在優(yōu)點(diǎn)，即砧座24可包括在電極500上面 的相對較大的金屬部分520,由此在給定砧座剛度時(shí)可支持較細(xì)長的 砧座外形，或者在給定砧座橫截面尺寸時(shí)可支持剛性較好的外形。 絕緣體504可被鑄造在砧座24中或者濺射涂覆在砧座24上。
圖54示出了另一種實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，有源電極50(h、 5002被濺射涂覆或粘接到絕緣體504上，絕緣體504也可被濺射涂 覆或粘接到砧座24上。與圖53的實(shí)施方式相同，該設(shè)計(jì)允許在電 極上使用更多的砧座材料。在該實(shí)施方式中，電極500!、 5002可包 括銀，銀是優(yōu)良的電導(dǎo)體并且具有抗菌特性。
圖55示出了根據(jù)另一種實(shí)施方式的端部執(zhí)行器的側(cè)視圖。在該實(shí)施方式中，電絕緣材料薄膜530被沉積在釘倉34的表面上。絕緣 膜530優(yōu)選地包括耐熱且耐電弧材料，諸如陶瓷。這傾向于增加釘 倉34的耐電弧軌跡和耐短3各性能，從而在更換4丁倉34之間允許更 多的擊發(fā)次數(shù)。另外，如果釘倉34是不良導(dǎo)電體，就可以支持組織 的較快加熱并且減少總能量需求量。有源電極(在圖55中沒有示出) 可以在砧座24中，如上面的實(shí)施方式所述。
圖56示出了與圖55所示的實(shí)施方式相似的實(shí)施方式，除了在 圖56中稍微導(dǎo)電的材料薄層532被沉積在絕緣膜530上。稍微導(dǎo)電 的薄層532的導(dǎo)電性可低于夾緊在端部執(zhí)行器12中以便治療的組織 的導(dǎo)電性。因此，稍微導(dǎo)電的薄層532可提供傳導(dǎo)率減少的路徑， 以提供對被夾緊的組織的附加加熱。這將易于減少加熱組織和實(shí)現(xiàn) 凝結(jié)所需的時(shí)間。
如上所述，器械10可包括用于使端部執(zhí)行器12關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的關(guān) 節(jié)運(yùn)動(dòng)樞軸14。器械10的醫(yī)生或操作者可通過利用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制器 16使端部執(zhí)行器12相對于軸8關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，如在Geoffrey C. Hueil等 人的公開號為No.2007/0158385 Al，題為"Surgical Instrument Having An Articulating End Effector"的美國專利申請更詳細(xì)地描述，該申請 通過引用結(jié)合在本文中。在其他實(shí)施方式中，不是通過與器械IO為 一體的控制裝置，而是可通過單獨(dú)器械(諸如夾子)使端部執(zhí)行器 12關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，單獨(dú)器械被插入患者體內(nèi)，使得單獨(dú)器械的操作部分 接近端部執(zhí)行器12,從而可根據(jù)需要使端部執(zhí)行器12關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。單 獨(dú)器械可通過與端部執(zhí)行器12不同的開口或相同的開口被插入。同 樣，不同操作者可操作單獨(dú)器械，或者一個(gè)人可操作兩種器械以使 端部執(zhí)行器12關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。在另一種無源關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)場景中，端部執(zhí)行 器12可通過謹(jǐn)慎地將其推靠在患者的其他部分上而做關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，以 實(shí)現(xiàn)期望的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。
在另一種實(shí)施方式中，端部執(zhí)行器12可通過柔性電纜連接到手 柄。在這樣的實(shí)施方式中，端部執(zhí)行器12可通過使用另 一種器械(例 如單獨(dú)的夾子器械)來根據(jù)需要定位和保持就位。另外，在其他實(shí)施方式中，端部執(zhí)行器12可通過單獨(dú)器械來定位并且通過第二單獨(dú)
器械來夾緊。另外，端部執(zhí)行器12可被制得足夠小，諸如8mm至 9mm寬和10mm至llmm高，4吏得拉近(pull-to-close)才幾構(gòu)可一皮用 于從手柄6夾緊端部執(zhí)行器。該拉近機(jī)構(gòu)可從題為"Cable-Actuated Jaw Assembly For Surgical Instruments"的美國專利5,562,701所述的 那個(gè)機(jī)構(gòu)改裝，該專利通過引用結(jié)合入本文。電纜600可被設(shè)置在 柔性內(nèi)窺鏡中或沿著柔性內(nèi)窺鏡設(shè)置，以供例如在上或下胃腸道手 術(shù)中使用。
在另一種實(shí)施方式中，如圖69和70所示，器械10可包括柔性 頸部組件732，該頸部組件使得端部執(zhí)行器12能夠做關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。當(dāng) 連接到軸8上的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳遞組件731旋轉(zhuǎn)時(shí)，可引起柔性頸部組 件732做間接的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。柔性頸部組件732可包括容納第一柔性 帶組件735和第二柔性帶組件736的第一柔性頸部部分733和第二 柔性頸部部分734。在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳遞組件731的旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一柔性傳 動(dòng)帶組件735和第二柔性傳動(dòng)帶組件736中的一個(gè)向前運(yùn)動(dòng)，而另 一個(gè)帶組件向后運(yùn)動(dòng)。響應(yīng)于帶組件在柔性頸部組件732的第一和 第二柔性頸部部分733、 734內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柔性頸部組件732彎曲 以提供關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。柔性頸部在美國專利5,704,534中進(jìn)一步描述，該 專利通過引用結(jié)合入本文。
這里所公開的裝置可以是一次性使用的，也可以設(shè)計(jì)成多次使 用。然而，在任何一種情況下，在至少一次使用之后，該裝置可被 修復(fù)以重新使用。修復(fù)可包括裝置的拆卸、接著清洗或更換特定部 件和隨后的重新組裝這些步驟的任意組合。特別地，該裝置可以被 拆卸，任何數(shù)量的特定部件或零件可以有選擇地以任意組合被更換 或去除。在清洗和/或替換特定部件之后，該裝置可在修復(fù)設(shè)備中或 在即將進(jìn)行手術(shù)程序之前由手術(shù)隊(duì)進(jìn)行重新組裝以便以后使用。本 領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解對該裝置的修復(fù)可利用用于拆卸、清洗/替換、 和重新組裝的各種技術(shù)。這些技術(shù)的使用以及產(chǎn)生的修復(fù)好的裝置 也全都在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。前被處理。首先，獲取新的或者使用過的器械并在需要的情況下對 其進(jìn)行清潔。該器械然后進(jìn)行滅菌。在一種滅菌工藝中，器械被放 置在閉合且密封的容器中，諸如覆有高密度聚乙烯合成紙的塑料殼。 容器和器械然后被放置在可穿透容器的輻射場中，諸如Y射線、X 射線或者高能電子。輻射殺死器械上以及容器中的細(xì)菌。滅菌后的 器械然后可被儲(chǔ)存在無菌容器中。密封的容器保持器械處于無菌狀 態(tài)，直到其在醫(yī)學(xué)場合下被打開。
優(yōu)選的是裝置被滅菌。這可通過本領(lǐng)域已知的任何數(shù)目的方式 來實(shí)現(xiàn)，包括^或Y射線、環(huán)氧乙烷、蒸汽或其他方法。
雖然通過若干實(shí)施方式的描述展示了本發(fā)明并且很具體地描述 了示出的實(shí)施方式，但是申請人并不是將附帶的權(quán)利要求書的范圍 約束或以任何方式限制得如此具體。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到另
方法的巨大改進(jìn)，現(xiàn)有釘合方法需要在單個(gè)釘倉中使用不同尺寸的 釘來實(shí)現(xiàn)具有不同成形(最終)高度的釘。
因此，在內(nèi)窺鏡手術(shù)和器械方面描述了本發(fā)明。但是，本文所
內(nèi)窺鏡管(即套管針;使用的;卜^釘合和切割器械。相反，本發(fā)明 可在入口被限制的任何手術(shù)中使用，包括但不限于腹腔鏡手術(shù)以及 開放式手術(shù)。而且，本發(fā)明的各種釘倉實(shí)施方式的獨(dú)特且新穎的方 面可在結(jié)合其他形式的釘合設(shè)備使用時(shí)有用，而不脫離本發(fā)明的主 旨和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種外科切割和緊固器械，包括端部執(zhí)行器；連接到所述端部執(zhí)行器的軸，所述軸包括用于給所述端部執(zhí)行器提供動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)；和連接到所述軸的手柄，所述手柄包括直流電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)連接到所述傳動(dòng)系統(tǒng)以給所述傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力；多個(gè)串聯(lián)的直流功率源，所述直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī)以給所述電動(dòng)機(jī)提供電力；和功率源選擇開關(guān)，所述功率源選擇開關(guān)在第一狀態(tài)時(shí)將所有的所述直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī)，并且在第二狀態(tài)時(shí)將所述直流功率源的一部分連接到所述電動(dòng)機(jī)。
2. 如權(quán)利要求1所述的外科切割和緊固器械，其中，所述功率 源選擇開關(guān)包括機(jī)電開關(guān)。
3. 如權(quán)利要求1所述的外科切割和緊固器械，其中，所述功率 源選擇開關(guān)包括固態(tài)開關(guān)。
4. 如權(quán)利要求1所述的外科切割和緊固器械，其中，所述端部 執(zhí)行器包括圓形切割端部執(zhí)行器。
5. 如權(quán)利要求1所述的外科切割和緊固器械，其中，所述端部 執(zhí)行器包括線'hi切割端部執(zhí)行器。
6. —種外科切割和緊固器械，包括 端部執(zhí)行器；連接到所述端部執(zhí)行器的軸，所述軸包括用于給所述端部執(zhí)行器 提供動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)；和連接到所述軸的手柄，所述手柄包括直流電動(dòng)才幾，該電動(dòng)才幾連接到所述傳動(dòng)系統(tǒng)以給所述傳動(dòng)系 統(tǒng)提供動(dòng)力；直流功率源；和功率調(diào)節(jié)器，該功率調(diào)節(jié)器具有與所述直流功率源連接的輸 入和與所述電動(dòng)機(jī)的輸入連接的輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的外科切割和緊固器械，其中，所述直流功率源包4舌至少 一 個(gè)電池。
8. 如權(quán)利要求6所述的外科切割和緊固器械，其中，所述直流功率源包括至少一個(gè)蓄電裝置。
9. 如權(quán)利要求8所述的外科切割和緊固器械，其中，所述至少一個(gè)蓄電裝置包括至少一個(gè)超級電容器。
10. 如權(quán)利要求6所述的外科切割和緊固器械，其中，所述功率 調(diào)節(jié)器包括直流-直流功率轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外科切割和緊固器械，具體地涉及電動(dòng)外科切割和緊固器械。所述器械包括端部執(zhí)行器、連接到所述端部執(zhí)行器的軸、和連接到所述軸的手柄。所述手柄包括直流電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)連接到傳動(dòng)系統(tǒng)以給所述傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力；多個(gè)串聯(lián)的直流功率源，所述直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī)以給所述電動(dòng)機(jī)提供電力。所述手柄還包括功率源選擇開關(guān)，所述功率源選擇開關(guān)在第一狀態(tài)時(shí)將所有的所述直流功率源連接到所述電動(dòng)機(jī)，并且在第二狀態(tài)時(shí)將所述直流功率源的一部分連接到所述電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明還公開了用于致動(dòng)端部執(zhí)行器中的射頻電極的部件以及用于指示所述射頻電極的致動(dòng)的部件。
文檔編號A61B17/068GK101507621SQ20091000781
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者D·C·耶茨, F·E·謝爾頓四世 申請人:伊西康內(nèi)外科公司