Хирургический инструмент с электроприводом

Хирургический инструмент с электроприводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ

НАСТОЯЩАЯ ЗАЯВКА ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТИЧНЫМ ПРОДОЛЖЕНИЕМ ЗАЯВКИ, ИСПРАШИВАЮЩЕЙ ПРИОРИТЕТ СОГЛАСНО § 120 РАЗДЕЛА 35 СВОДА ЗАКОНОВ США ПО ПРИНАДЛЕЖАЩЕЙ ТЕМ ЖЕ АВТОРАМ, ОДНОВРЕМЕННО НАХОДЯЩЕЙСЯ НА РАССМОТРЕНИИ ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ США С СЕР. № 13/021,876, ПОДАННОЙ 7 ФЕВРАЛЯ 2011 Г., ОЗАГЛАВЛЕННОЙ «ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ», АВТОРЫ DAVID C. YATES, THOMAS W. HUITEMA, FREDERICK E. SHELTON, IV И BRETT E. SWENSGARD, ПАТЕНТНАЯ ПУБЛИКАЦИЯ США № US-2011/0125177-A1, КОТОРАЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПРОДОЛЖЕНИЕМ ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ, ИСПРАШИВАЮЩЕЙ ПРИОРИТЕТ СОГЛАСНО § 120 РАЗДЕЛА 35 СВОДА ЗАКОНОВ США ПО ПРИНАДЛЕЖАЩЕЙ ТЕМ ЖЕ АВТОРАМ ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ США С СЕР. № 12/235,972, ПОДАННОЙ 23 СЕНТЯБРЯ 2008 Г., ОЗАГЛАВЛЕННОЙ «ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ», АВТОРЫ DAVID C. YATES, THOMAS W. HUITEMA, FREDERICK E. SHELTON, IV И BRETT E. SWENSGARD, ПАТЕНТНАЯ ПУБЛИКАЦИЯ США № US-2010/0076475-A1, ПОЛНЫЕ ОПИСАНИЯ КОТОРЫХ ВКЛЮЧЕНЫ В НАСТОЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ПУТЕМ ССЫЛКИ.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хирургические сшивающие инструменты применялись на предыдущем уровне техники, чтобы одновременно выполнять продольный разрез ткани и устанавливать линии скоб на противоположных сторонах разреза. Такие инструменты обычно включают пару взаимодействующих элементов бранши, которые, если инструмент предназначен для эндоскопического или лапароскопического применения, могут проходить через канал канюли. Один из элементов бранши принимает кассету со скобами, имеющую по меньшей мере два латерально расположенных ряда скоб. Другой элемент бранши образует упор, имеющий углубления для формирования скоб, выровненные с рядами скоб в кассете. Такие инструменты, как правило, включают множество возвратно-поступательно перемещающихся клиньев, которые, двигаясь дистально, проходят через отверстия в кассете со скобами и зацепляют выталкиватели, поддерживающие скобы, для выполнения запуска скоб к упору.

Пример хирургического сшивающего инструмента, подходящего для эндоскопического применения, описан в опубликованной заявке на патент США, пуб. № 2004/0232196 A1, озаглавленной «Хирургический сшивающий инструмент, имеющий отдельные различные системы прижимания и пуска», описание которой включено в настоящий документ путем ссылки. В процессе применения врач может прижать элементы бранши сшивающего инструмента к ткани, чтобы расположить ткань перед пуском. Если врач определил, что элементы бранши удерживают ткань надлежащим образом, врач может запустить хирургический сшивающий инструмент, таким образом рассекая и сшивая ткань. Одновременные стадии рассечения и сшивания исключают осложнения, которые могут возникать при последовательном выполнении этих действий различными хирургическими инструментами, которые, соответственно, только рассекают или сшивают.

Хирургические режущие и сшивающие инструменты с двигателем с электропитанием, в которых двигатель подает питание на режущий инструмент, также известны на предыдущем уровне техники, например, как описано в опубликованной заявке на патент США, пуб. № 2007/0175962 A1, озаглавленной «Хирургический режущий и сшивающий инструмент с приводом с тактильной обратной связью о расположении», которая включена в настоящий документ путем ссылки. В этой публикации аккумуляторная батарея в рукоятке применяется для подачи электропитания на двигатель.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном общем аспекте варианты осуществления настоящего изобретения относятся к хирургическим инструментам с электроприводом. Инструменты могут представлять собой эндоскопические инструменты, такие как линейные эндоскопические рассекатели или дисковые рассекатели, либо лапароскопические инструменты. Инструменты могут состоять из скоб и/или РЧ-электродов для сшивания ткани, зафиксированной в концевом эффекторе.

Несколько вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, относятся к беспроводным инструментам с двигателем с электропитанием. В одном варианте осуществления инструмент содержит устройство накопления заряда, отдельное от аккумуляторной батареи, которое обеспечивает подачу дополнительного питания на электрический двигатель при необходимости. Устройство накопления заряда может быть исходно заряженным от аккумуляторной батареи. Затем оно может быть отключено до того момента, когда потребуется дополнительное питание от устройства накопления заряда. В этот момент устройство накопления заряда соединяют последовательно с аккумуляторной батареей для обеспечения подачи дополнительного питания на двигатель.

В другом варианте осуществления двигатель может содержать по меньшей мере две обмотки. В одном режиме эксплуатации обмотки соединены последовательно, а в другом режиме эксплуатации обмотки соединены параллельно. Когда обмотки соединены последовательно, двигатель может иметь высокую скорость и низкий вращающий момент. Когда обмотки соединены параллельно, двигатель может иметь низкую скорость и высокий вращающий момент. Таким образом, например, двигатель может демонстрировать оба режима эксплуатации, и при этом инструмент не имеет множество двигателей.

В еще одном варианте осуществления в инструменте используется сменная (возможно, перезаряжаемая) батарея для подачи электропитания на двигатель. Батарея может содержать множество элементов аккумуляторной батареи. Первый набор элементов аккумуляторной батареи может быть соединен в батарее последовательно и второй набор элементов аккумуляторной батареи может быть соединен в батарее последовательно, однако внутри батареи первый набор не присоединен последовательно ко второму набору. Наоборот, инструмент может содержать элемент аккумуляторной батареи, соединенный в рукоятке, например, которая соединяет последовательно первый набор со вторым набором, когда батарею устанавливают или помещают в инструмент.

Эти и другие преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания.

ЧЕРТЕЖИ

В настоящем документе в качестве примера описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения в сочетании со следующими чертежами, где:

на Фиг. 1 и 2 представлены виды в перспективе хирургического режущего и сшивающего инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 3-5 представлены виды с пространственным разделением компонентов концевого эффектора и стержня инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

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

на Фиг. 7 представлен вид с пространственным разделением компонентов рукоятки инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

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

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

на Фиг. 11 представлена принципиальная схема цепи, применяемой в инструменте в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 12-14 и 17 представлены принципиальные схемы цепей, применяемых для подачи питания на двигатель инструмента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 15 представлена блок-схема, показывающая схему управления зарядом в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 16 представлена блок-схема, показывающая заряжающую базу в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 18 показана типичная кривая мощности аккумуляторной батареи;

на Фиг. 19A, 19B, 19C и 20 представлены принципиальные схемы цепей, применяемых в инструменте в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

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

на Фиг. 22 и 24 представлены схемы батарей в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ

На Фиг. 1 и 2 изображен хирургический режущий и сшивающий инструмент 10 в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Проиллюстрированный вариант осуществления является эндоскопическим инструментом и, в целом, варианты осуществления инструмента 10, описанные в настоящем документе, представляют собой эндоскопические хирургические режущие и сшивающие инструменты. Тем не менее, следует отметить, что в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения инструмент может представлять собой неэндоскопический хирургический режущий и сшивающий инструмент, такой как лапароскопический инструмент.

Хирургический инструмент 10, изображенный на Фиг. 1 и 2, содержит рукоятку 6, стержень 8 и шарнирный концевой эффектор 12, шарнирно соединенный со стержнем 8 шарнирным сочленением 14. Устройство 16 управления шарниром может быть обеспечено смежно с рукояткой 6 для выполнения вращения концевого эффектора 12 на шарнирном сочленении 14. В проиллюстрированном варианте осуществления концевой эффектор 12 выполнен с возможностью работы в качестве эндокатера для зажатия, рассечения и сшивания ткани, хотя в других вариантах осуществления можно применять другие типы концевых эффекторов, такие как концевые эффекторы для других типов хирургических устройств, таких как зажимы, рассекатели, сшивающие инструменты, клипсонакладыватели, устройства доступа, устройства для введения медикаментов/генной терапии, ультразвуковые, РЧ или лазерные устройства и т. д. Дополнительную информацию об РЧ устройствах можно найти в патенте '312.

Рукоятка 6 инструмента 10 может включать закрывающий спусковой механизм 18 и пусковой крючок 20 для активации концевого эффектора 12. Следует понимать, что инструменты, имеющие концевые эффекторы, относящиеся к различным хирургическим манипуляциям, могут иметь разные количества или типы спусковых механизмов или иных подходящих устройств управления для эксплуатации концевого эффектора 12. Концевой эффектор 12 показан отделенным от рукоятки 6 предпочтительно удлиненным стержнем 8. В одном варианте осуществления врач или оператор инструмента 10 может шарнирно поворачивать концевой эффектор 12 относительно стержня 8, используя устройство 16 управления шарниром, как более подробно описано в опубликованной заявке на патент США, пуб. № 2007/0158385 A1, озаглавленной «Хирургический инструмент, имеющий шарнирный концевой эффектор», авторы Geoffrey C. Hueil et al., которая включена в настоящий документ путем ссылки.

В этом примере концевой эффектор 12 включает, помимо прочего, канал 22 для скоб и шарнирно поступательно перемещаемый зажимной элемент, такой как упор 24, между которыми поддерживается разнесение, обеспечивающее эффективное сшивание и рассечение ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. Рукоятка 6 включает пистолетную рукоятку 26, к которой врач шарнирно втягивает закрывающий спусковой механизм 18, чтобы вызвать зажатие или прижимание упора 24 к каналу 22 для скоб концевого эффектора 12, чтобы таким образом зажать ткань, расположенную между упором 24 и каналом 22. Пусковой крючок 20 находится дальше снаружи закрывающего спускового механизма 18. Когда закрывающий спусковой механизм 18 фиксируется в положении закрытия, как дополнительно описано ниже, пусковой крючок 20 может слегка повернуться к пистолетной рукоятке 26, так чтобы оператор мог дотянуться до него одной рукой. Затем оператор может шарнирно втянуть пусковой крючок 20 к пистолетной рукоятке 12, чтобы вызвать сшивание и рассечение зажатой ткани в концевом эффекторе 12. В других вариантах осуществления помимо упора 24 можно применять другие типы зажимных элементов, такие как, например, противоположная бранша и т. д.

Следует понимать, что термины «проксимальный» и «дистальный» применяются в настоящем документе в отношении врача, удерживающего рукоятку 6 инструмента 10. Так, концевой эффектор 12 является дистальным по отношению к более проксимальной рукоятке 6. Следует также понимать, что для удобства и ясности такие пространственные термины как «вертикальный» и «горизонтальный» применяются в настоящем документе в отношении рисунков. Однако хирургические инструменты применяются во множестве ориентаций и положений, и эти термины не являются ограничивающими и абсолютными.

Закрывающий спусковой механизм 18 может быть активирован первым. Когда врач удовлетворен положением концевого эффектора 12, врач может отодвинуть закрывающий спусковой механизм 18 в полностью закрытое, фиксированное положение вблизи пистолетной рукоятки 26. Затем может быть нажат пусковой крючок 20. Пусковой крючок 20 возвращается в открытое положение (как показано на Фиг. 1 и 2), когда врач устраняет давление, как более подробно описано ниже. Пусковая кнопка на рукоятке 6, будучи вдавленной, может высвободить заблокированный закрывающий спусковой механизм 18. Пусковая кнопка может быть выполнена в различных формах, например, в виде скользящей пусковой кнопки 160, показанной на Фиг. 7, или любого из механизмов, описанных в опубликованной заявке на патент США, пуб. № 2007/01755955 A1, которая включена в настоящий документ путем ссылки.

На Фиг. 3 представлен вид с пространственным разделением компонентов концевого эффектора 12 в соответствии с различными вариантами осуществления. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, концевой эффектор 12 может включать, в дополнение к ранее указанному каналу 22 и упору 24, режущий инструмент 32, салазки 33, кассету 34 со скобами, съемно установленную в канале 22, и винтовой стержень 36. Режущий инструмент 32 может представлять собой, например, скальпель. Упор 24 можно поворотно открывать и закрывать в точке 25 поворота, соединенной с проксимальным концом канала 22. Упор 24 также может включать язычок 27 на своем проксимальном конце, вставленный в компонент системы механического закрытия (дополнительно описана ниже) для открывания и закрывания упора 24. Когда закрывающий спусковой механизм 18 активируется, то есть втягивается пользователем инструмента 10, упор 24 может поворачиваться вокруг точки 25 поворота в зажатое или закрытое положение. Если зажатие концевого эффектора 12 является удовлетворительным, оператор может активировать пусковой крючок 20, который, как более подробно описано ниже, вызывает продольное перемещение скальпеля 32 и салазок 33 вдоль канала 22, таким образом рассекая ткань, зажатую концевым эффектором 12. Перемещение салазок 33 вдоль канала 22 вызывает продвижение скоб из кассеты 34 со скобами через рассеченную ткань и вплотную к закрытому упору 24, благодаря которому скобы сшивают рассеченную ткань. В различных вариантах осуществления салазки 33 могут представлять собой неотъемлемый компонент кассеты 34. Патент США № 6,978,921, озаглавленный «Хирургический сшивающий инструмент, включающий пусковой механизм с трехрогим элементом», который включен в настоящий документ путем ссылки, обеспечивает более подробную информацию о таких двухтактных режущих и сшивающих инструментах. Салазки 33 могут представлять собой часть кассеты 34, так что когда скальпель 32 оттягивается после операции рассечения, салазки 33 не оттягиваются.

Необходимо отметить, что хотя в описанных в настоящем документе вариантах осуществления инструмента 10 используется концевой эффектор 12, который сшивает скобами рассеченную ткань, в других вариантах осуществления могут применяться другие методики сшивания или спаивания рассеченной ткани. Например, могут также применяться концевые эффекторы, которые применяют РЧ энергию или адгезивы для сшивания рассеченной ткани. Патент США № 5,709,680, озаглавленный «Электрохирургическое кровоостанавливающее устройство», авторы Yates et al., и патент США № 5,688,270, озаглавленный «Электрохирургическое кровоостанавливающее устройство с утопленными и/или смещенными электродами», авторы Yates et al., которые включены в настоящий документ путем ссылки, описывают эндоскопический режущий инструмент, который применяет РЧ энергию для запечатывания рассеченной ткани. Опубликованная заявка на патент США, пуб. № 2007/0102453 A1, авторы Jerome R. Morgan, et al., и опубликованная заявка на патент США, пуб. № 2007/0102452 A1, авторы Frederick E. Shelton, IV, et al., которые также включены в настоящий документ путем ссылки, описывают эндоскопические режущие инструменты, которые применяют адгезивы для сшивания рассеченной ткани. Соответственно, хотя описание, приведенное в настоящем документе, относится к операциям рассечения/сшивания и аналогичным операциям, описанным ниже, необходимо понимать, что данный вариант осуществления является примером и не является ограничивающим. Можно также применять другие методики сшивания тканей.

На Фиг. 4 и 5 представлены виды с пространственным разделением компонентов, а на Фиг. 6 представлен вид сбоку концевого эффектора 12 и стержня 8 в соответствии с различными вариантами осуществления. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, стержень 8 может включать проксимальную закрывающую трубку 40 и дистальную закрывающую трубку 42, поворотно связанные шарнирными звеньями 44. Дистальная закрывающая трубка 42 включает отверстие 45, в которое вставляют язычок 27 на упоре 24 для открывания и закрывания упора 24, как дополнительно описано ниже. Внутри закрывающих трубок 40, 42 может быть расположена проксимальная сердцевинная трубка 46. Внутри проксимальной сердцевинной трубки 46 может быть расположен основной вращательный (или проксимальный) приводной стержень 48, который соединяется со вторичным (или дистальным) приводным стержнем 50 посредством узла 52 конических зубчатых колес. Вторичный приводной стержень 50 соединен с приводной шестерней 54, которая зацепляет проксимальную приводную шестерню 56 винтового стержня 36. Вертикальная коническая шестерня 52b может находиться и вращаться в отверстии 57 на дистальном конце проксимальной сердцевинной трубки 46. В дистальную сердцевинную трубку 58 могут быть заключены вторичный приводной стержень 50 и приводные шестерни 54, 56. В совокупности основной приводной стержень 48, вторичный приводной стержень 50 и узел шарнира (например, узел конических зубчатых колес 52a-c) в настоящем документе иногда называются «узлом основного приводного стержня».

Подшипник 38, расположенный на дистальном конце канала 22 для скоб, принимает винтовой стержень 36, что позволяет винтовому стержню 36 свободно вращаться по отношению к каналу 22. Винтовой стержень 36 может стыковаться с резьбовым отверстием (не показано) скальпеля 32 так, что при повороте стержня 36 скальпель 32 поступательно перемещается дистально или проксимально (в зависимости от направления вращения) в канале 22 для скоб. Соответственно, когда основной приводной стержень 48 начинает поворачиваться из-за активации пускового крючка 20 (как более подробно описано ниже), узел конических зубчатых колес 52a-c вызывает поворачивание вторичного приводного стержня 50, который, в свою очередь, в связи с зацеплением приводных шестерен 54, 56 вызывает поворачивание винтового стержня 36, который вызывает продольное перемещение приводного элемента 32 скальпеля вдоль канала 22 для рассечения любой ткани, зажатой внутри концевого эффектора. Салазки 33 могут быть выполнены, например, из пластика и могут иметь наклонную дистальную поверхность. Когда салазки 33 проходят по каналу 22, наклоненная передняя поверхность может протолкнуть вверх или придвинуть скобы в кассете со скобами через зажатую ткань и вплотную к упору 24. Упор 24 сгибает скобы, таким образом сшивая рассеченную ткань. Когда скальпель 32 оттянут, скальпель 32 и салазки 33 могут отцепиться, при этом салазки 33 остаются на дистальном конце канала 22.

На Фиг. 7-10 представлен пример осуществления эндоскопического рассекателя с приводом. Проиллюстрированный вариант осуществления обеспечивает пользователю обратную связь относительно размещения и силы нагрузки на режущий инструмент в концевом эффекторе. Кроме того, в данном варианте осуществления можно применять силу, прилагаемую пользователем при оттягивании пускового крючка 20, для передачи энергии устройству (так называемый «усиленный» режим). Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, рукоятка 6 включает части 59, 60 внешней нижней стороны и части 61, 62 внешней верхней стороны, которые совмещаются вместе с образованием внешней части рукоятки 6. Часть пистолетной рукоятки 26 рукоятки 6 может быть обеспечена аккумуляторной батареей 64, например, литий-ионной батареей. Аккумуляторная батарея 64 подает питание на электрический двигатель 65, расположенный в верхней части пистолетной рукоятки 26 рукоятки 6. В соответствии с различными вариантами осуществления, несколько последовательно соединенных элементов аккумуляторной батареи можно применять для подачи питания на двигатель 65.

Двигатель 65 может представлять собой щеточный приводной двигатель, имеющий максимальную скорость вращения приблизительно 25 000 оборотов в минуту без загрузки. В других вариантах осуществления двигатель 65 может включать бесщеточный двигатель, беспроводной двигатель, синхронный двигатель, шаговый двигатель или любой другой подходящий электрический двигатель. Двигатель 64 может перемещать расположенный под углом 90° к нему узел 66 конических зубчатых колес, содержащий первое коническое зубчатое колесо 68 и второе коническое зубчатое колесо 70. Узел 66 конических зубчатых колес может приводить в действие узел 72 планетарной передачи. Узел 72 планетарной передачи может включать ведущую шестерню 74, соединенную с приводным стержнем 76. Ведущая шестерня 74 может приводить в действие сопряженное кольцевое зубчатое колесо 78, которое приводит в действие барабан 80 с винтовой зубчатой передачей посредством приводного стержня 82. Кольцо 84 может быть навинчено на барабан 80 с винтовой зубчатой передачей. Таким образом, когда двигатель 65 вращается, кольцо 84 перемещается вдоль барабана 80 с винтовой зубчатой передачей с помощью установленного узла 66 конических зубчатых колес, узла 72 планетарной передачи и кольцевого зубчатого колеса 78.

Рукоятка 6 может также включать датчик 110 запуска двигателя в связи с пусковым крючком 20 для обнаружения того, когда пусковой крючок 20 был втянут (или «закрыт») оператором к части 26 пистолетной рукоятки в рукоятке 6, чтобы таким образом запустить операцию рассечения/сшивания концевым эффектором 12. Датчик 110 может представлять собой пропорциональный датчик, такой как, например, реостат или резистор переменного сопротивления. Когда пусковой крючок 20 втягивается, датчик 110 обнаруживает перемещение и направляет электрический сигнал, указывающий электрическое напряжение (или мощность), которое необходимо передать двигателю 65. Если датчик 110 является резистором переменного сопротивления или аналогичным устройством, вращение двигателя 65 может быть по существу пропорциональным величине перемещения пускового крючка 20. То есть, если оператор только слегка втягивает или закрывает пусковой крючок 20, то вращение двигателя 65 является относительно медленным. Когда пусковой крючок 20 полностью втянут (или находится в полностью закрытом положении), вращение двигателя 65 является максимальным. Иными словами, чем сильнее пользователь тянет пусковой крючок 20, тем большее напряжение подается на двигатель 65, обеспечивая большую скорость вращения.

Рукоятка 6 может включать срединную часть 104 рукоятки, смежную с верхней частью пускового крючка 20. Рукоятка 6 также может содержать смещающую пружину 112, присоединенную между опорами на срединной части 104 рукоятки и пусковом крючке 20. Смещающая пружина 112 может смещать пусковой крючок 20 в полностью открытое положение. Таким образом, когда оператор высвобождает пусковой крючок 20, смещающая пружина 112 вытягивает пусковой крючок 20 в открытое положение, таким образом устраняя активацию датчика 110, таким образом останавливая вращение двигателя 65. Кроме того, благодаря смещающей пружине 112, каждый раз, когда пользователь закрывает пусковой крючок 20, пользователь чувствует сопротивление операции закрывания, что таким образом обеспечивает пользователю обратную связь о скорости вращения двигателя 65. Дополнительно оператор может прекратить оттягивать пусковой крючок 20, чтобы таким образом устранить воздействие на датчик 100, чтобы таким образом остановить двигатель 65. Таким образом, пользователь может остановить размещение концевого эффектора 12, таким образом оператору обеспечивается средство контроля над операцией рассечения/сшивания.

Дистальный конец барабана 80 с винтовой зубчатой передачей включает дистальный приводной стержень 120, который приводит в действие кольцевое зубчатое колесо 122, которое сопрягается с ведущей шестерней 124. Ведущая шестерня 124 соединена с основным приводным стержнем 48 узла основного приводного стержня. Таким образом, вращение двигателя 65 вызывает вращение узла основного приводного стержня, что вызывает активацию концевого эффектора 12, как описано выше.

Кольцо 84, навинченное на барабан 80 с винтовой зубчатой передачей, может включать опору 86, которая расположена внутри паза 88 кулисы 90. Кулиса 90 имеет отверстие 92 на своем противоположном конце 94, которое принимает шарнирный штифт 96, который присоединен между частями 59, 60 внешних сторон рукоятки. Шарнирный штифт 96 также проходит через отверстие 100 в пусковом крючке 20 и отверстие 102 в срединной части 104 рукоятки.

Кроме того, рукоятка 6 может включать датчик 130 обратного действия (или датчик ограничения хода) и датчик 142 останова двигателя (или начала хода). В различных вариантах осуществления датчик 130 обратного действия может представлять собой концевой переключатель, расположенный на дистальном конце барабана 80 с винтовой зубчатой передачей, так что кольцо 84, навинченное на барабан 80 с винтовой зубчатой передачей, контактирует с датчиком 130 обратного действия и запускает его, когда кольцо 84 достигает дистального конца барабана 80 с винтовой зубчатой передачей. При активации датчик 130 обратного действия направляет сигнал на двигатель 65, чтобы изменить направление его вращения, таким образом извлекая скальпель 32 концевого эффектора 12 после операции рассечения. Датчик 142 останова двигателя может представлять собой, например, нормально замкнутый концевой переключатель. В различных вариантах осуществления он может быть размещен на проксимальном конце барабана 80 с винтовой зубчатой передачей, так что кольцо 84 запускает переключатель 142, когда кольцо 84 достигает проксимального конца барабана 80 с винтовой зубчатой передачей.

Во время операции, когда оператор инструмента 10 вытягивает назад пусковой крючок 20, датчик 110 обнаруживает размещение пускового крючка 20 и направляет сигнал на двигатель 65, чтобы вызвать вращение двигателя 65 вперед, например, со скоростью, пропорциональной силе, с которой оператор оттягивает назад пусковой крючок 20. Вращение двигателя 65 вперед, в свою очередь, вызывает вращение кольцевого зубчатого колеса 78 на дистальном конце узла 72 планетарной передачи, таким образом вызывая вращение барабана 80 с винтовой зубчатой передачей и перемещение кольца 84, навинченного на барабан 80 с винтовой зубчатой передачей, дистально вдоль барабана 80 с винтовой зубчатой передачей. Вращение барабана 80 с винтовой зубчатой передачей также приводит в действие узел основного приводного стержня, как описано выше, что, в свою очередь, вызывает размещение скальпеля 32 в концевом эффекторе 12. То есть скальпель 32 и салазки 33 проходят продольно через канал 22, таким образом рассекая ткань, зажатую в концевом эффекторе 12. Кроме того, операция сшивания при помощи концевого эффектора 12 может производиться в вариантах осуществления, где применяется концевой эффектор сшивающего типа.

К моменту завершения операции рассечения/сшивания при помощи концевого эффектора 12 кольцо 84 на барабане 80 с винтовой зубчатой передачей достигает дистального конца барабана 80 с винтовой зубчатой передачей, таким образом вызывая запуск датчика 130 обратного действия, который направляет сигнал на двигатель 65, чтобы вызвать изменение направления вращения двигателя 65. Это, в свою очередь, вызывает оттягивание скальпеля 32, а также вызывает перемещение кольца 84 на барабане 80 с винтовой зубчатой передачей обратно к проксимальному концу барабана 80 с винтовой зубчатой передачей.

Срединная часть 104 рукоятки включает тыльное плечо 106, которое зацепляет кулису 90, что наилучшим образом показано на Фиг. 8 и 9. Срединная часть 104 рукоятки также имеет ограничитель 107 рабочего хода, который зацепляет пусковой крючок 20. Перемещение кулисы 90 управляется вращением двигателя 65, как описано выше. Когда кулиса 90 вращается против часовой стрелки по мере того, как кольцо 84 перемещается от проксимального конца барабана 80 с винтовой зубчатой передачей к дистальному концу, срединная часть 104 рукоятки освобождается для вращения против часовой стрелки. Таким образом, когда пользователь втягивает пусковой крючок 20, пусковой крючок 20 зацепляет ограничитель 107 рабочего хода срединной части 104 рукоятки, вызывая вращение срединной части 104 рукоятки против часовой стрелки. Однако из-за того, что тыльное плечо 106 зацепляет кулису 90, срединная часть 104 рукоятки сможет вращаться против часовой стрелки ровно настолько, насколько это позволяет кулиса 90. Таким образом, если двигатель 65 по какой-либо причине остановит вращение, кулиса 90 тоже остановит вращение и пользователь не сможет дальше втягивать пусковой крючок 20, поскольку срединная часть 104 рукоятки не сможет свободно вращаться против часовой стрелки из-за кулисы 90.

Компоненты примера системы закрытия (или зажатия) упора 24 концевого эффектора 12 путем оттягивания закрывающего спускового механизма 18 также показаны на Фиг. 7-10. В проиллюстрированном варианте осуществления система закрытия включает направляющую траверсу 250, присоединенную к закрывающему спусковому механизму 18 при помощи штифта 251, который вставлен через выровненные отверстия как в закрывающем спусковом механизме 18, так и в направляющей траверсе 250. Шарнирный штифт 252, вокруг которого вращается закрывающий спусковой механизм 18, вставлен через другое отверстие в закрывающем спусковом механизме 18, которое смещено от места, где штифт 251 вставлен через закрывающий спусковой механизм 18. Таким образом, оттягивание закрывающего спускового механизма 18 вызывает вращение против часовой стрелки верхней части закрывающего спускового механизма 18, к которому направляющая траверса 250 прикреплена посредством штифта 251. Дистальный конец направляющей траверсы 250 присоединен посредством штифта 254 к первому закрывающему кронштейну 256. Первый закрывающий кронштейн 256 присоединен ко второму закрывающему кронштейну 258. Вместе закрывающие кронштейны 256, 258 образуют отверстие, в котором установлен и удерживается проксимальный конец проксимальной закрывающей трубки 40 (см. Фиг. 4), так что продольное перемещение закрывающих кронштейнов 256, 258 вызывает продольное движение проксимальной закрывающей трубки 40. Инструмент 10 также включает закрывающий шток 260, расположенный внутри проксимальной закрывающей трубки 40. Закрывающий шток 260 может включать окошко 261, в которое размещают опору 263 на одной из внешних частей рукоятки, такой как часть 59 внешней нижней стороны в проиллюстрированном варианте осуществления, чтобы жестко присоединить закрывающий шток 260 к рукоятке 6. Таким образом, проксимальная закрывающая трубка 40 способна перемещаться продольно относительно закрывающего штока 260. Закрывающий шток 260 может также включать дистальный кольцевой выступ 267, который входит в полость 269 в проксимальной сердцевинной трубке 46 и удерживается в ней заглушкой 271 (см. Фиг. 4).

Во время эксплуатации, когда направляющая траверса 250 вращается вследствие оттягивания закрывающего спускового механизма 18, закрывающие кронштейны 256, 258 вызывают дистальное перемещение проксимальной закрывающей трубки 40 (т.е. от конца рукоятки инструмента 10), что вызывает дистальное перемещение дистальной закрывающей трубки 42, что вызывает поворачивание упора 24 вокруг точки 25 поворота в зажатое или закрытое положение. После разблокирования закрывающего спускового механизма 18 из заблокированного положения проксимальная закрывающая трубка 40 скользит проксимально, что вызывает проксимальное скольжение дистальной закрывающей трубки 42, которое, поскольку язычок 27 вставлен в окошко 45 дистальной закрывающей трубки 42, вызывает поворачивание упора 24 вокруг точки 25 поворота в открытое, или разжатое, положение. Таким образом, оттягивая и блокируя закрывающий спусковой механизм 18, оператор может зажимать ткань между упором 24 и каналом 22, а также разжимать ткань после операции рассечения/сшивания, разблокируя закрывающий спусковой механизм 20 из заблокированного положения.

Дополнительные конфигурации хирургических инструментов с электроприводом описаны в опубликованной заявке на патент США, пуб. № 2007/0175962 A1, озаглавленной «Хирургический режущий и сшивающий инструмент с приводом и тактильной обратной связью о расположении», которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки.

На Фиг. 11 представлена принципиальная схема цепи управления приводом в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. В различных вариантах осуществления цепь управления приводом может включать одну или более интегральных схем (ИС), таких как, например, схемы процессора, памяти, микроконтроллера, таймера и т. д. В других вариантах осуществления цепь управления приводом может не содержать никаких ИС. Такая цепь управления приводом без ИС может быть преимущественной по причине того, что часто бывает сложно, трудно и дорого стерилизовать хирургический инструмент, включающий ИС.

Когда оператор сначала тянет пусковой крючок 20 после блокировки закрывающего спускового механизма 18, активируется датчик 110 (или закрывается, если датчик 110 является переключателем), который обеспечивает течение тока через него. Если нормально разомкнутый переключатель 130 датчика обратного действия разомкнут (что означает, что конец хода концевого эффектора не достигнут), ток потечет через однополюсное двухпозиционное реле 132. Когда переключатель 130 датчика обратного действия не замкнут, катушка 134 реле 132 не будет иметь энергообеспечения, то есть реле 132 будет находиться в обесточенном состоянии.

Как показано на Фиг. 11, цепь может также включать резистивный элемент 144 и параллельно соединенный с ним переключатель 146, причем параллельные элементы соединены последовательно с реле 132. Резистивный элемент 144 и переключатель 146 также присоединены к источнику 64 питания. Переключатель 146 может управляться цепью 148 управления, чувствительной к датчику 150 положения режущего инструмента. В соответствии с различными вариантами осуществления цепь 148 управления может разомкнуть переключатель 146, когда режущий инструмент 32 находится (i) очень близко к началу своего хода и (ii) очень близко к концу своего хода. Например, цепь управления может разомкнуть переключатель, когда режущий инструмент 32 находится (i) на расстоянии 0,003 сантиметра (0,001 дюйма) от точки начала своего хода и (ii) на расстоянии 0,003 сантиметра (0,001 дюйма) от конца своего хода, как определено датчиком 150 положения режущего инструмента. При разомкнутом переключателе 146 ток проходит через резистивный элемент 144, затем через реле 132, реле 138 и переключатель 110 датчика запуска двигателя к двигателю 65. Ток, проходящий через резистивный элемент 144, снижает величину тока, поступающего к двигателю 65, таким образом снижая мощность, поступающую от двигателя 65. Таким образом, когда режущий инструмент 32 находится (i) очень близко к началу своего хода или (ii) очень близко к концу своего хода, поступающая от двигателя 65 мощность снижается. И наоборот, после того как режущий инструмент 32 отодвигается достаточно далеко от точки начала или конца хода, цепь 148 управления может замкнуть переключатель 146, таким образом закорачивая резистивный элемент 144, таким образом увеличивая величину тока, поступающего к двигателю 65, таким образом увеличивая мощность, поступающую от двигателя.

В