Моторизованный хирургический инструмент

Моторизованный хирургический инструмент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хирургические сшивающие скобками аппараты, относящиеся к известному уровню техники, применялись для одновременного выполнения продольного рассечения в ткани и наложения рядов скобок на противоположные стороны рассечения. Такие инструменты обычно содержат пару согласованно действующих зажимных элементов, которые, если инструмент предназначен для эндоскопического или лапароскопического применения, способны проходить по проходному каналу канюли. Один из зажимных элементов вмещает кассету для скобок, содержащую, по меньшей мере, два поперечно разнесенных ряда скобок. Другой зажимной элемент образует упор, содержащий скобкоформирующие выемки, совмещенные с рядами скобок в кассете. Такие инструменты обычно содержат множество возвратно-поступательно перемещающихся клиньев, которые, при приведении в движение в дистальном направлении, проходят сквозь проходы в кассете для скобок и входят в контакт с ведущими элементами, служащими опорой для скобок, для выстреливания скобок к упору.

Пример хирургического сшивающего скобками аппарата, подходящего для эндоскопического применения, описан в опубликованной заявке на патент США № 2004/0232196 A1, «Surgical stapling instrument having separate distinct closing and firing systems», описание которой целиком включено в настоящее описание посредством ссылки. При применении врач может смыкать зажимные элементы сшивающего скобками аппарата на ткани для расположения ткани перед выстреливанием. После того как врач определил, что зажимные элементы правильно захватывают ткань, врач может осуществлять выстреливание из сшивающего скобками аппарата и, тем самым, разрезать и сшивать скобками ткань. Одновременные действия по разрезанию и сшиванию скобками исключают осложнения, которые могут возникать при последовательном выполнении данных действий разными хирургическими приспособлениями, которые, соответственно, только режут или сшивают скобками.

Хирургические режущие и скрепляющие инструменты с приводом от электродвигателя, в которых двигатель приводит в действие режущий инструмент, также относятся к известному уровню техники и описаны, например, в опубликованной заявке на патент США № 2007/0175962 A1, «Motor-driven surgical cutting and fastening instrument with tactile position feedback», которая включена в настоящее описание посредством ссылки. В упомянутом ссылочном материале для электрического питания электродвигателя предложено применение батареи в рукоятке.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним общим аспектом, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к моторизованным хирургическим инструментам. Инструменты могут быть эндоскопическими инструментами, например эндоскопическими режущими инструментами, или циркулярными режущими инструментами, или лапароскопическими инструментами. Инструменты могут включать в состав скобки и/или RF (высокочастотные) электроды для скрепления ткани, зажатой в концевом эффекторе.

Несколько вариантов осуществления, описанных в настоящей заявке, относятся к электроприводным инструментам с батарейным питанием. В одном варианте осуществления инструмент содержит устройство накопления заряда, отдельное от батареи, которое обеспечивает подачу дополнительной мощности в электродвигатель, при необходимости. Устройство накопления заряда может первоначально заряжаться от батареи. Затем его можно отсоединить до времени, когда потребуется дополнительная мощность от устройства накопления заряда. При этом устройство накопления заряда включается последовательно с батареей для обеспечения дополнительной мощности в электродвигатель.

В другом варианте осуществления электродвигатель может содержать, по меньшей мере, две обмотки. В одном режиме работы обмотки соединены последовательно, и в другом режиме работы обмотки соединены параллельно. Когда обмотки соединены последовательно, электродвигатель может выдавать высокие обороты при низком крутящем моменте. Когда обмотки соединены параллельно, электродвигатель может выдавать низкие обороты при низком крутящем моменте. При этом, например, электродвигатель может обеспечивать оба режима работы, без необходимости применения в инструменте нескольких электродвигателей.

В еще одном варианте осуществления инструмента применяется сменный (возможно, подзаряжаемый) комплект батарей для электрического питания электродвигателя. Комплект батарей может содержать множество батарейных элементов. Первый набор батарейных элементов может быть соединен последовательно в комплекте батарей, и второй набор батарейных элементов может быть соединен последовательно в комплекте батарей, но в комплекте батарей первый набор не соединен последовательно со вторым набором. В предпочтительно варианте, инструмент может содержать батарейный элемент, подсоединяемый, например, в рукоятке, который подключает первый набор последовательно со вторым набором, когда комплект батарей установлен или размещен в инструменте.

Упомянутые и другие преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего описания.

ФИГУРЫ

Различные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в настоящей заявке на примерах и в связи с нижеследующими фигурами, на которых:

Фиг.1 и 2 - виды в перспективе хирургического режущего и скрепляющего инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3-5 - покомпонентное изображение концевого эффектора и вала инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - вид сбоку концевого эффектора в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - покомпонентное изображение рукоятки инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 и 9 - частичные виды в перспективе рукоятки в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 - вид сбоку рукоятки в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - схематическое представление схемы, применяемой в инструменте в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12-14 и 17 - схематическое представление схемы, применяемой для питания электродвигателя инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.15 - блок-схема, представляющая схему управления зарядкой в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.16 - блок-схема, представляющая основное зарядное устройство в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.18 - типичная кривая мощности батареи;

Фиг.19 и 20 - схематическое представление схем, применяемых в инструменте в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.21 и 23 - схемы инструментов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.22 и 24 - схемы комплектов батарей в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ

На фиг.1 и 2 изображен хирургический режущий и скрепляющий инструмент 10 в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Изображенный вариант осуществления является эндоскопическим инструментом, и, в общем, варианты осуществления инструмента 10, описанные в настоящей заявке, являются эндоскопическими хирургическими режущими и скрепляющими инструментами. Однако следует отметить, что, в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, инструмент может быть неэндоскопическим хирургическим режущим и скрепляющим инструментом, например лапароскопическим инструментом.

Хирургический инструмент 10, изображенный на фиг.1 и 2, содержит рукоятку 6, вал 8 и шарнирно-поворотный концевой эффектор 12, шарнирно соединенный с валом 8 в шарнире 14 сочленения. Вблизи рукоятки 6 может быть обеспечено устройство 16 управления шарнирным поворотом для осуществления поворота концевого эффектора 12 в шарнире 14 сочленения. В показанном варианте осуществления концевой эффектор 12 выполнен с возможностью выполнения функции эндоскопического режущего инструмента для сжатия, разрезания и сшивания скобками ткани, хотя в других вариантах осуществления можно применять концевые эффекторы других типов, например концевые эффекторы для хирургических устройств других типов, например захваты, режущие приспособления, сшивающие скобками аппараты, приспособления для наложения скрепок, устройства доступа, устройства для доставки лекарства генной терапии к месту действия, ультразвуковые, RF (высокочастотные) или лазерные устройства и т.п. Более подробные сведения о RF устройствах можно найти в патенте США 5403312.

Рукоятка 6 инструмента 10 может содержать смыкающий спусковой механизм 18 и выстреливающий спусковой механизм 20 для приведения в действие концевого эффектора 12. Следует понимать, что инструменты, содержащие концевые эффекторы, предназначенные для разных хирургических целей, могут содержать разные количества или типы спусковых механизмов или других подходящих элементов управления для манипулирования концевым эффектором 12. Концевой эффектор 12 показан отделенным от рукоятки 6 предпочтительно удлиненным валом 8. В одном варианте осуществления врач или хирург, оперирующий инструментом 10, может шарнирно поворачивать концевой эффектор 12 относительно вала 8 с помощью устройства 16 управления шарнирным поворотом, как более подробно описано в опубликованной заявке на патент США № 2007/0158385 A1, «Surgical Instrument Having An Articulating End Effector», изобретателей Geoffrey C. Hueil et al., которая включена в настоящее описание посредством ссылки.

В настоящем примере концевой эффектор 12 содержит, помимо прочего, желоб 22 для скобок и зажимной элемент с поворотно-поступательным перемещением, например упор 24, которые удерживаются на некотором разделяющеим их расстоянии, которое обеспечивает эффективное сшивание скобками и разрезание ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. Рукоятка 6 содержит ручку 26 пистолетного типа, к которой смыкающий спусковой механизм 18 подтягивается поворотным движением врачом для осуществления зажима или смыкания упора 24 к желобу 22 для скобок концевого эффектора 12, чтобы тем самым зажать ткань, расположенную между упором 24 и желобом 22. Выстреливающий спусковой механизм 20 находится дальше снаружи от смыкающего спускового механизма 18. После того как смыкающий спусковой механизм 18 зафиксируется в положении смыкания, как дополнительно поясняется ниже, выстреливающий спусковой механизм 20 может слегка повернуться к ручке 26 пистолетного типа настолько, что его сможет достать оперирующий хирург, работающий одной рукой. Затем оперирующий хирург может поджать поворотным движением выстреливающий спусковой механизм 20 к ручке 26 пистолетного типа для осуществления сшивания скобками и разрезания ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. В других вариантах осуществления возможно применение зажимных элементов других типов, кроме упора 24, например, противолежащего зажима и т.п.

Далее следует понимать, что в настоящем описании термины «проксимальный» и «дистальный» применяют для обозначения положения относительно захвата практикующим врачом рукоятки 6 инструмента 10. Следовательно, концевой эффектор 12 является дистальным относительно более проксимальной рукоятки 6. Дополнительно следует понимать, что, для удобства и ясности, термины, обозначающие пространственное положение, например «вертикальный» и «горизонтальный», используются в настоящем описании применительно к чертежам. Однако существует множество пространственно-угловых положений применения хирургических инструментов, и упомянутые термины не предполагают ограничительного и абсолютного значения.

Смыкающий спусковой механизм 18 может быть приведен в действие первым. После того как врач удостоверится в удовлетворительном положении концевого эффектора 12, врач может поджать смыкающий спусковой механизм 18 в его фиксируемое положение полного смыкания вблизи ручки 26 пистолетного типа. Затем можно приводить в действие выстреливающий спусковой механизм 20. Выстреливающий спусковой механизм 20 возвращается в разжатое положение (см. фиг.1 и 2), когда врач прекращает нажатие, как более полно описано ниже. Деблокирующая кнопка на рукоятке 6, при нажатии, может отпустить зафиксированный смыкающий спусковой механизм 18. Деблокирующая кнопка может иметь разные формы исполнения, например форму сдвижной деблокирующей кнопки 160, показанной на фиг.7, или любого из механизмов, описанных в опубликованной заявке на патент США № 2007/0175955 A1, «Surgical cutting and fastening instrument with closure trigger locking mechanism», которая включена в настоящее описание посредством ссылки.

На фиг.3 представлено покомпонентное изображение концевого эффектора 12 в соответствии с различными вариантами осуществления. Как показано в представленном варианте осуществления, концевой эффектор 12 может содержать, в дополнение к вышеупомянутым желобу 22 и упору 24, режущий инструмент 32, скользящий блок 33, кассету 34 для скобок, которая вмещена с возможностью извлечения в желоб 22, и винтовой вал 36. Режущий инструмент 32 может быть, например, ножом. Упор 24 можно размыкать и смыкать поворотом на оси 25 поворота, соединенной с проксимальным концом желоба 22. Упор 24 может также содержать лапку 27 на своем проксимальном конце, которая вставлена в компонент механической смыкающей системы (дополнительно описанной ниже) для размыкания и смыкания упора 24. Когда смыкающий спусковой механизм 18 приводится в действие, то есть поджимается пользователем инструмента 10, упор 24 может поворачиваться вокруг оси 25 поворота в сжатое или сомкнутое положение. Если зажим концевым эффектором 12 является удовлетворительным, то оперирующий хирург может привести в действие выстреливающий спусковой механизм 20, который, как более подробно поясняется ниже, приводит нож 32 и скользящий блок 33 в продольное движение по желобу 22, с разрезанием тем самым ткани, зажатой внутри концевого эффектора 12. Перемещение скользящего блока 33 по желобу 22 вызывает выталкивание скобок из кассеты 34 для скобок сквозь разрезанную ткань и в сомкнутый упор 24, который загибает скобки для скрепления разрезанной ткани. В различных вариантах осуществления скользящий блок 33 может быть неразъемным компонентом кассеты 34. В патенте США № 6978921, «Surgical stapling instrument incorporating an E-beam firing mechanism», который включен в настоящее описание посредством ссылки, приведены дополнительные сведения, касающиеся упомянутых двухходовых режущих и скрепляющих инструментов. Скользящий блок 33 может быть такой составной частью кассеты 34, что, когда нож 32 отводится после операции разрезания, скользящий блок 33 не отводится.

Следует отметить, что, хотя в вариантах осуществления инструмента 10, описанного в настоящей заявке, применяется концевой эффектор 12, который сшивает скобками разрезанную ткань, в других вариантах осуществления возможно применение отличающихся методов скрепления или герметизации разрезанной ткани. Например, можно также применять концевые эффекторы, которые используют RF-энергию или клея для скрепления разрезанной ткани. В патенте США № 5709680, «Electrosurgical Hemostatic Device», изобретателей Yates et al., и патенте США № 5688270, «Electrosurgical Hemostatic Device with Recessed and/or Offset Electrodes», изобретателей Yates et al., которые включены в настоящее описание посредством ссылки, предложен эндоскопический режущий инструмент, который использует RF-энергию для герметизации разрезанной ткани. В опубликованной заявке на патент США № 2007/0102453 A1 изобретателей Jerome R. Morgan, et. al. и опубликованной заявке на патент США № 2007/0102452 A1 изобретателей Frederick E. Shelton, IV, et. al., которые также включены в настоящее описание посредством ссылки, предлагаются эндоскопические режущие инструменты, в которых применяются клеи для скрепления разрезанной ткани. Соответственно, хотя настоящее описание относится к операциям разрезания/сшивания скобками и подобным нижеследующим, следует понимать, что настоящий вариант осуществления является примерным и не предполагает ограничения. Применение других методов скрепления тканей также возможно.

На фиг.4 и 5 представлены покомпонентные изображения, и на фиг.6 представлен вид сбоку концевого эффектора 12 и вала 8 в соответствии с различными вариантами осуществления. Как показано в представленных вариантах осуществления, вал 8 может содержать проксимальную смыкающую трубку 40 и дистальную смыкающую трубку 42, соединенные между собой с возможностью поворота шатунами 44. Дистальная смыкающая трубка 42 содержит отверстие 45, в которое вставлена лапка 27 на упоре 24, для размыкания и смыкания упора 24, как дополнительно поясняется ниже. Внутри смыкающих трубок 40, 42 может быть расположена проксимальная несущая трубка 46. Внутри проксимальной несущей трубки 46 может быть расположен главный поворотный (или проксимальный) приводной вал 48, который сообщается с вспомогательным (или дистальным) приводным валом 50 через узел 52 конической шестерни. Вспомогательный приводной вал 50 соединен с ведущим зубчатым колесом 54, которое находится в зацеплении с проксимальным ведущим зубчатым колесом 56 винтового вала 36. Вертикальная коническая шестерня 52b может располагаться и поворачиваться в отверстии 57 на дистальном конце проксимальной несущей трубки 46. Для вмещения вспомогательного приводного вала 50 и ведущих зубчатых колес 54, 56 можно применить дистальную несущую трубку 58. Главный приводной вал 48, вспомогательный приводной вал 50 и шарнирно-поворотный узел (например, узел 52a-c конических шестерен) иногда в настоящем описании совместно именуются «узлом главного приводного вала».

Подшипник 38, расположенный на дистальном конце желоба 22 для скобок, вмещает приводной винт 36 и тем самым допускает свободное вращение приводного винта 36 относительно желоба 22. Приводной винт 36 может сопрягаться с резьбовым отверстием (не показанным) ножа 32 таким образом, что вращение вала 36 вызывает поступательное перемещение ножа 32 в дистальном или проксимальном направлении (в зависимости от направления вращения) по желобу 22 для скобок. Соответственно, когда главный приводной вал 48 приводится во вращение приведением в действие выстреливающего спускового механизма 20 (как подробнее изложено ниже), узел 52a-c конических шестерен вынуждает вращаться вспомогательный приводной вал 50, который, в свою очередь, благодаря зацеплению ведущих зубчатых колес 54, 56, приводит во вращение винтовой вал 36, что вызывает продольное перемещение ведущего элемента 32 ножа по желобу 22 для разрезания любой ткани, зажатой внутри концевого эффектора. Скользящий блок 33 может быть выполнен, например, из пластика, и может иметь скошенную дистальную поверхность. По мере того как скользящий блок 33 движется по желобу 22, скошенная передняя поверхность может вжимать вверх или выталкивать скобки из кассеты для скобок сквозь зажатую ткань и в упор 24. Упор 24 загибает скобки и тем самым сшивает скобками разрезанную ткань. Когда нож 32 отводится, нож 32 и скользящий блок 33 могут расцепляться, при этом скользящий блок 33 остается на дистальном конце желоба 22.

На фиг.7-10 представлен примерный вариант осуществления эндоскопического режущего инструмента с приводом от электродвигателя. Изображенный вариант осуществления обеспечивает для пользователя обратную связь по срабатыванию и усилию нагрузки режущего инструмента в концевом эффекторе. Кроме того, данный вариант осуществления может использовать мощность, развиваемую пользователем при отводе выстреливающего спускового механизма 20, для подачи мощности в устройство (в так называемом режиме с усилением). Как показано в представленном варианте осуществления, рукоятка 6 содержит внешние нижние боковины 59, 60 и внешние верхние боковины 61, 62, которые вместе образуют, в общем, внешнюю часть рукоятки 6. Батарея 64, например, ионная литиевая батарея, может быть установлена в участок 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6. Батарея 64 питает электродвигатель 65, расположенный внутри верхнего участка, относящегося к участку 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6. В соответствии с различными вариантами осуществления, для питания электродвигателя 65 можно применить несколько батарейных элементов, соединенных последовательно.

Электродвигатель 65 может быть приводным щеточным электродвигателем постоянного тока с максимальной частотой вращения приблизительно 25000 об/мин. В других вариантах осуществления электродвигатель 65 может содержать бесщеточный электродвигатель, электродвигатель с батарейным питанием, синхронный электродвигатель, шаговый электродвигатель или любой другой подходящий электродвигатель. Электродвигатель 65 может приводить в движение 90° узел 66 конической шестерни, содержащий первую коническую шестерню 68 и вторую коническую шестерню 70. Узел 66 конических шестерен может приводить в движение узел 72 планетарной шестерни. Узел 72 планетарной шестерни может содержать ведущую шестерню 74, соединенную с приводным валом 76. Ведущая шестерня 74 может приводить в движение сопряженную венцовую шестерню 78, которая приводит в движение барабан 80 косозубой шестерни посредством приводного вала 82. Кольцо 84 может быть посажено на резьбе на барабан 80 косозубой шестерни. Следовательно, когда электродвигатель 65 вращается, кольцо 84 перемещается по барабану 80 косозубой шестерни посредством промежуточного узла 66 конической шестерни, узла 72 планетарной шестерни и венцовой шестерни 78.

Рукоятка 6 может также содержать датчик 110 работы электродвигателя, связанный с выстреливающим спусковым механизмом 20, для обнаружения, когда выстреливающий спусковой механизм 20 вжат (или «примкнут») в участок 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6 оперирующим хирургом, и тем самым для запуска исполнения операции разрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12. Датчик 110 может быть пропорциональным датчиком, например реостатом или переменным резистором. Когда выстреливающий спусковой механизм 20 вжимают, датчик 110 обнаруживает перемещение и посылает электрический сигнал, характеризующий напряжение (или мощность), которое следует подавать в электродвигатель 65. Когда датчик 110 является переменным резистором или чем-то подобным, частота вращения электродвигателя 65 может быть, в общем, пропорциональна величине перемещения выстреливающего спускового механизма 20. То есть, если оперирующий хирург лишь слегка вжимает или смыкает выстреливающий спусковой механизм 20, то частота вращения электродвигателя 65 является относительно низкой. Когда выстреливающий спусковой механизм 20 полностью вжат (или находится в полностью сомкнутом положении), частота вращения электродвигателя 65 является максимальной. Другими словами, чем сильнее пользователь вжимает выстреливающий спусковой механизм 20, тем более высокое напряжение подается на электродвигатель 65, что обуславливает более высокие обороты.

Рукоятка 6 может содержать среднюю деталь 104 рукоятки, прилегающую к верхнему участку выстреливающего спускового механизма 20. Рукоятка 6 может также содержать оттягивающую пружину 112, закрепленную между штырьками на средней детали 104 рукоятки и выстреливающим спусковым механизмом 20. Оттягивающая пружина 112 может оттягивать выстреливающий спусковой механизм 20 к его полностью разомкнутому положению. При этом, когда оперирующий хирург отпустит выстреливающий спусковой механизм 20, оттягивающая пружина 112 оттянет выстреливающий спусковой механизм 20 в его разомкнутое положение, что прекращает воздействие на датчик 110 и тем самым останавливает вращение электродвигателя 65. Более того, благодаря оттягивающей пружине 112, каждый раз, когда пользователь смыкает выстреливающий спусковой механизм 20, пользователь будет ощущать сопротивление операции смыкания, что обеспечивает пользователя обратной связью по величине частоты вращения, развиваемой электродвигателем 65. Кроме того, оперирующий хирург может прекратить отвод выстреливающего спускового механизма 20 для снятия тем самым усилия с датчика 110 и тем самым для останова электродвигателя 65. По существу, пользователь может остановить срабатывание концевого эффектора 12 с обеспечением оперирующего хирурга в какой-то степени возможностью управления операцией разрезания/скрепления.

Дистальный конец барабана 80 косозубой шестерни содержит дистальный приводной вал 120, который приводит в движение венцовую шестерню 122, которая сопрягается с ведущей шестерней 124. Ведущая шестерня 124 соединена с главным приводным валом 48 узла главного приводного вала. При этом вращение электродвигателя 65 вызывает вращение узла главного приводного вала, что приводит в действие концевой эффектор 12 вышеописанным способом.

Кольцо 84, посаженное на резьбе на барабан 80 косозубой шестерни, может содержать штырь 86, который расположен внутри прорези 88 в кулисе 90. Кулиса 90 содержит отверстие 92 на противоположном конце 94, которое вмещает шарнирный палец 96, который присоединен между внешними боковинами 59, 60 рукоятки. Шарнирный палец 96 расположен также с проходом через отверстие 100 в выстреливающем спусковом механизме 20 и отверстие 102 в средней детали 104 рукоятки.

Кроме того, рукоятка 6 может содержать датчик 130 реверса электродвигателя (или конца хода) и датчик 142 останова электродвигателя (или начала хода). В различных вариантах осуществления датчик 130 реверса электродвигателя может быть концевым переключателем, расположенным на дистальном конце барабана 80 косозубой шестерни таким образом, что кольцо 84, установленное на резьбе на барабане 80 косозубой шестерни, входит в контакт с датчиком 130 реверса электродвигателя и включает его, когда кольцо 84 достигает дистального конца барабана 80 косозубой шестерни. Датчик 130 реверса электродвигателя, при его срабатывании, посылает сигнал в электродвигатель 65 на реверсирование направления его вращения и тем самым на отведение ножа 32 концевого эффектора 12 после операции разрезания. Датчик 142 останова электродвигателя может быть, например, нормально замкнутым концевым переключателем. В различных вариантах осуществления упомянутый датчик может располагаться на проксимальном конце барабана 80 косозубой шестерни таким образом, что кольцо 84 размыкает переключатель 142, когда кольцо 84 достигает проксимального конца барабана 80 косозубой шестерни.

Во время работы, когда хирург, оперирующий инструментом 10, подтягивает назад выстреливающий спусковой механизм 20, датчик 110 определяет расположение выстреливающего спускового механизма 20 и передает сигнал на электродвигатель 65, чтобы обеспечить правое вращение электродвигателя 65, например, с частотой вращения, пропорциональной тому, насколько сильно оперирующий хирург подтягивает выстреливающий спусковой механизм 20. Правое вращение электродвигателя 65, в свою очередь, вызывает вращение венцовой шестерни 78 на дистальном конце узла 72 планетарной шестерни и тем самым вызывает вращение барабана 80 косозубой шестерни, что вызывает движение кольца 84, установленного на резьбе на барабане 80 косозубой шестерни, в дистальном направлении по барабану 80 косозубой шестерни. Вращение барабана 80 косозубой шестерни приводит во вращение вышеописанный узел главного приводного вала, как описано выше, что, в свою очередь, вызывает срабатывание ножа 32 в концевом эффекторе 12. То есть нож 32 и скользящий блок 33 приводятся в продольное движение по желобу 22 с разрезанием тем самым ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. Кроме того, обеспечивает выполнение операции сшивания скобками концевым эффектором 12 в тех вариантах осуществления, в которых применяется сшивающий скобками концевой эффектор.

К моменту, когда операция разрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12 будет закончена, кольцо 84 на барабане 80 косозубой шестерни продвинется до дистального конца барабана 80 косозубой шестерни и тем самым вызовет включение датчика 130 реверса электродвигателя, в результате чего в электродвигатель передается сигнал, вызывающий реверсирование направления вращения электродвигателя 65. Это, в свою очередь, вызывает отведение ножа 32, а также приводит кольцо 84 на барабане 80 косозубой шестерни в обратное движение к проксимальному концу барабана 80 косозубой шестерни.

Средняя деталь 104 рукоятки имеет задний буртик 106, который входит в зацепление с кулисой 90, как лучше всего показано на фиг.8 и 9. Средняя деталь 104 рукоятки имеет также ограничитель 107 поступательного движения, который входит в зацепление с выстреливающим спусковым механизмом 20. Перемещение кулисы 90 регулируется, как поясняется выше, вращением электродвигателя 65. Когда кулиса 90 поворачивается против часовой стрелки (CCW) в то время, как кольцо 84 движется от проксимального конца барабана 80 косозубой шестерни к дистальному концу, средняя деталь 104 рукоятки будет иметь свободу поворота против часовой стрелки (CCW). Следовательно, по мере того как пользователь будет вжимать выстреливающий спусковой механизм 20, выстреливающий спусковой механизм 20 будет входить в зацепление с ограничителем 107 поступательного движения средней детали 104 рукоятки и тем самым вынуждать среднюю деталь 104 рукоятки вращаться против часовой стрелки (CCW). Однако вследствие зацепления заднего буртика 106 с кулисой 90 средняя деталь 104 рукоятки сможет поворачиваться против часовой стрелки (CCW) лишь настолько, насколько допускает кулиса 90. При этом, если электродвигатель 65 должен перестать вращаться по какой-либо причине, то кулиса 90 перестанет поворачиваться, и пользователь не сможет дальше вжимать выстреливающий спусковой механизм 20, так как средняя деталь 104 рукоятки не будет свободно поворачиваться против часовой стрелки (CCW) из-за кулисы 90.

Компоненты примерной смыкающей системы для смыкания (или сжатия) упора 24 концевого эффектора 12 посредством отвода смыкающего спускового механизма 18 также показаны на фиг.7-10. В представленном варианте осуществления смыкающая система содержит вилку 250, соединенную со смыкающим спусковым механизмом 18 с помощью шарнирного пальца 251, который вставлен сквозь совмещенные отверстия как в смыкающем спусковом механизме 18, так и в вилке 250. Шарнирный палец 252, на котором поворачивается смыкающий спусковой механизм 18, вставлен сквозь другое отверстие в смыкающем спусковом механизме 18, которое смещено от места, где палец 251 вставлен сквозь смыкающий спусковой механизм 18. Следовательно, отвод смыкающего спускового механизма 18 вынуждает верхнюю часть смыкающего спускового механизма 18, к которой вилка 250 прикреплена пальцем 251, поворачиваться против часовой стрелки (CCW). Дистальный конец вилки 250 соединен пальцем 254 с первой смыкающей скобой 256. Первая смыкающая скоба 256 соединяется со второй смыкающей скобой 258. Смыкающие скобы 256, 258 вместе образуют отверстие, в которое посажен и зафиксирован проксимальный конец проксимальной смыкающей трубки 40 (см. фиг.4) так, что продольное перемещение смыкающих скоб 256, 258 вызывает продольное перемещение проксимальной смыкающей трубки 40. Инструмент 10 содержит также смыкающий шток 260, находящийся внутри проксимальной смыкающей трубки 40. Смыкающий шток 260 может содержать проем 261, в который входит штырь 263 одной из внешних деталей рукоятки, например внешней нижней боковины 59 в показанном варианте осуществления, для жесткой фиксации смыкающего штока 260 с рукояткой 6. При этом проксимальная смыкающая трубка 40 может продольно перемещаться относительно смыкающего штока 260. Смыкающий шток 260 может также содержать дистальную манжету 267, которая входит в углубление 269 в проксимальной несущей трубке 46 и фиксируется в нем крышкой 271 (см. фиг.4).

Когда, в процессе работы, вилка 250 поворачивается из-за отвода смыкающего спускового механизма 18, смыкающие скобы 256, 258 вынуждают проксимальную смыкающую трубку 40 перемещаться в дистальном направлении (т.е. от рукояточного конца инструмента 10), что вызывает перемещение дистальной смыкающей трубки 42 в дистальном направлении, что, в свою очередь, вызывает поворот упора 24 вокруг оси 25 поворота в зажатое или сомкнутое положение. Когда смыкающий спусковой механизм 18 деблокируется из положения фиксации, проксимальная смыкающая трубка 40 принуждается к сдвигу в проксимальном направлении, что приводит к сдвигу дистальной смыкающей трубки 42 в проксимальном направлении, что, в свою очередь, благодаря лапке 27, вставленной в проем 45 дистальной смыкающей трубки 42, вызывает поворот упора 24 вокруг оси 25 поворота в разомкнутое или несжатое положение. При этом, путем отвода и фиксации смыкающего спускового механизма 18, оперирующий хирург может зажать ткань между упором 24 и желобом 22 и может разжать ткань после операции разрезания/сшивания скобками путем деблокирования смыкающего спускового механизма 18 из положения фиксации.

Дополнительные конфигурации моторизованных хирургических инструментов описаны в опубликованной заявке на патент США № 2007/0175962 A1, «Motor-driven surgical cutting and fastening instrument with tactile position feedback», которая целиком включена в настоящее описание посредством ссылки.

Фиг.11 представляет собой схематическое представление схемы управления электродвигателем в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. В различных вариантах осуществления схема управления электродвигателем может содержать, по меньшей мере, одну интегральную схему (IC), например процессор, память, микроконтроллер, схемы синхронизации и т.п. В других вариантах осуществления схема управления электродвигателем может не содержать никаких IC. Такая неинтегральная схема управления электродвигателем может быть полезной, так как часто трудно, сложно и дорого стерилизовать хирургический инструмент, содержащий IC.

Когда оперирующий хирург первоначально подтягивает выстреливающий спусковой механизм 20 после фиксации смыкающего спускового механизма 18, датчик 110 включается (или замыкается, когда датчик 110 является переключателем) и тем самым допускает протекание через него тока. Если нормально разомкнутый сенсорный переключатель 130 реверса электродвигателя находится в разомкнутом состоянии (что означает, что конец хода концевого эффектора еще не достигнут), ток будет протекать к однополюсному двухпозиционному реле 132. Когда датчик-переключатель 130 реверса электродвигателя не замкнут, катушка 134 индуктивности реле 132 не будет возбуждена и поэтому реле 132 будет находиться в своем невозбужденном состоянии.

Как показано на фиг.11, схема может содержать также резистивный элемент 144 и переключатель 146, соединенные параллельно, при этом параллельные элементы соединены последовательно с реле 132. Резистивный элемент 144 и переключатель 146 также подсоединены к источнику 64 питания. Переключатель 146 может находиться под управлением схемы 148 управления, которая реагирует на датчик 150 положения режущего инструмента. В соответствии с различными вариантами осуществления схема 148 управления может размыкать переключатель 146, когда режущий инструмент 32 находится (i) очень близко к началу его хода и (ii) очень близко к концу его хода. Например, схема управления может размыкать переключатель, когда режущий инструмент 32 находится (i) в 0,001 дюймах от начальной точки его хода и (ii) в 0,001 дюймах от конца его хода, согласно определению датчиком 150 положения режущего инструмента. При разомкнутом переключателе 146 ток протекает через резистивный элемент 144 и затем через реле 132, реле 138, сенсорный переключатель 110 работы электродвигателя в электродвигатель 65. Протекание тока через резистивный элемент 144 снижает величину тока, подаваемого в электродвигатель 65, что снижает мощность, развиваемую электродвигателем 65. Следовательно, когда режущий инструмент 32 находится (i) очень близко к началу его хода или (ii) очень близко к концу его хода, мощность, развиваемая электродвигателем 65, снижается. Напротив, как только режущий инструмент 32 переместится достаточно далеко от его начальной точки или конечной точки хода, схема 148 управления может замкнуть переключатель 146, с замыканием накоротко резистивного элемента 144, что приводит к усилению тока через электродвигатель 65 и тем самым повышает мощность, развиваемую электродвигателем.

В соответствии с различными вариантами осуществления, электрическая схема дополнительно содержит сенсорные пере