專利名稱：超聲外科器械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及超聲外科器械，更具體而言，涉及具體被構造為提供增大的組織橫切力的超聲外科夾鉗凝結器裝置。
背景技術：
由于超聲外科器械的獨特性能，這種器械在外科手術中得到了越來越廣泛的應用。根據具體的器械構造和操作參數，超聲外科器械可以基本上同時提供組織的切割和通過凝結止血，從而使對患者的損傷最小。切割動作通常是通過位于器械遠端處的端部執(zhí)行器來實現的，端部執(zhí)行器向與其接觸的組織傳遞超聲能量。這種特性的超聲器械可以被構造成用于開放式外科應用、腹腔鏡或內窺鏡外科手術(包括機器人輔助的手術)。
已經開發(fā)了包括夾鉗機構的超聲外科器械，夾鉗機構用于將組織壓靠端部執(zhí)行器的刀，以將超聲能量傳到患者的組織。這樣的設置(有時稱作夾鉗凝結器剪刀或超聲橫切器(transector))公開在美國專利No.5,322,055、5,873,873和6,325,811中，所有這些都通過引用結合入本文。醫(yī)生通過擠壓手柄或者把手來致動夾鉗臂，以使夾鉗墊壓靠刀。
但是，一些當前的超聲剪刀裝置易于產生組織殘留物(tissue tag)。組織殘留物是在鉗口中的大部分組織已經被橫切并且離開之后留下的還沒有被橫切的留在鉗口中的組織。組織殘留物可以是由于端部執(zhí)行器的近側加載不足和/或下部近側刀的動作不夠造成的。通過在裝置上施加附加的豎直張力(也就是使用刀將張力作用在組織上)或者向后的拉力以將未被橫切的組織移動至刀的更有效的部分來完成切割，醫(yī)生可以減少這種組織殘留物。
一些目前的超聲剪刀裝置使用與刀表面平行地閉合的組織墊。這出現了與施加在組織上的壓力分布相關的問題。由于組織被壓在鉗口和刀之間，刀的近側部分在壓力下的偏移大于夾鉗臂的近側部在向刀施加負載時分移動的程度。這種偏移的產生部分是由于刀的一部分位于比裝置的最遠側節(jié)點更遠的位置。這種偏移還部分是由于靠近最遠側節(jié)點的傳輸桿的偏移所引起的。此外，隨著靠近刀的尖端，刀的振幅減小，這樣的事實使得情況更糟，因為即使壓力恒定，傳輸至組織的能量的量減少了。
目前的組織墊設計使用PTFE材料來接觸組織和刀。盡管這些設計已經足夠，但是它們容易具有壽命不長的問題，因為這些墊容易在長期的外科手術中損壞。此外，夾鉗凝結器剪刀的較新設計增加了刀振幅和/或墊向組織和刀的載荷，并由此破壞墊材料，不需要要求組織墊的壽命。墊材料限制了可以向組織和刀施加的力的大小，這樣又限制了一些目前的夾鉗凝結器剪刀可以有效地切割并使其凝結的組織厚度或血管尺寸。
夾鉗凝結器剪刀的目前的一些設計使用位于外管中的內管的構思，以便驅動夾鉗臂打開和閉合。在外科手術中，夾鉗臂可能經受超過2.5磅的軸向夾鉗力和/或不當的扭轉載荷，并可能引起夾鉗臂與內管脫離或者完全與剪刀脫離。
夾鉗凝結器剪刀的目前的一些設計使用恒力彈簧機構，其防止施加過大的力至夾鉗臂和刀。盡管該機構為系統(tǒng)提供了相對恒定的力，但是彈簧使力曲線有些傾斜。在夾鉗力較低的應用中，傾斜不顯著。但是，在夾鉗力較大的應用中，在彈簧壓縮的可能范圍內的對斜率有影響的力的差異變得非常顯著并且可能超過刀、管組件或系統(tǒng)其他部件中可允許的最大的力。高的斜率可能在誤用模式下或者通過正常的制造公差變化超過最大的力。如果發(fā)生了這種情況，則刀可能彎曲，致動機構可能失效或者可能發(fā)生不期望的組織效果(也就是快速切割，但是只有最少的組織凝結)。這種情況被以下事實加重，即當鉗口幾乎接觸刀時(當橫切薄的組織或者在橫切結束時或者夾鉗諸如其他裝置的固體物體時)或者當鉗口仍然打開時(當橫切厚的組織時)，裝置的鉗口(夾鉗臂和墊)接合力限制機構能遇到很大的阻力。
夾鉗凝結器剪刀的目前的一些設計使用限力彈簧來確保夾鉗力在指定的范圍內。對于限力彈簧的設計，還需要允許醫(yī)生“以逐漸增大的方式施加力”(施加比最大的力小的力并緩慢地增加至最大的力)。因此，在這些機構中，直到達到預定的力鉗口才閉合并且附加的行程將機構驅動到力限制范圍中。但是在一些情況下，醫(yī)生可能無意中沒有向組織施加鉗口的所有力，導致不完全的組織切割或者不充分的凝結。或者，在橫切過程中醫(yī)生可能無意中釋放了鉗口施加給組織的所有力，導致不完全的組織切割或者不充分的凝結。
夾鉗凝結器剪刀目前的一些設計使用腳踏板來為外科器械供給能量。醫(yī)生操作腳踏板同時施加壓力至手柄，以將組織壓在鉗口和刀之間，從而致動提供能量的發(fā)生器，該能量傳遞至切割刀以切割并使組織凝結。這種類型的器械啟動最主要的缺陷包括沒有將注意力集中在手術部位，而是使醫(yī)生尋找腳踏板，該腳踏板在手術過程中妨礙了醫(yī)生的運動并且在長時間的操作中醫(yī)生的腿部容易疲勞。
夾鉗凝結器剪刀目前的一些設計已經不需要腳踏板而是提供了對固定扳機的手動啟動。這可能不方便，特別是對于具有大手的醫(yī)生來說。
夾鉗凝結器目前的一些設計使用手柄，該手柄可以是手槍把手或剪刀把手設計。剪刀把手的設計可以具有不可移動并固定至外殼的一個拇指或手指把手以及一個可移動的拇指或手指把手。對于使用其他類型外科器械(例如止血鉗)的醫(yī)生來說，這種類型的把手可能不是特別熟悉，因為在諸如止血鉗之類的器械中，拇指和手指把手可以彼此相對移動。
因此需要提供一種克服了當前器械的一些缺陷的超聲外科器械。這里描述的超聲外科器械克服了這些缺陷。

發(fā)明內容
體現本發(fā)明原理的超聲夾鉗凝結器組件被構造為在外科手術過程中選擇性地允許進行組織的切割、凝結和夾鉗。該器械的細長部分可以被構造或用于內窺鏡應用并且其外徑小于6mm。該構造包括夾鉗機構，夾鉗機構包括可樞轉地連接在器械遠側部分處的夾鉗臂，夾鉗臂被特別構造為產生所需水平的組織夾鉗力，當扳機完全閉合時，該力超過4磅，但是細長部分的橫截面相對較小。
所述夾鉗機構還包括墊結構和墊的材料，墊材料能夠實現較高的組織夾鉗力。
所述夾鉗凝結器裝置還包括力限制機構，其有效地消除誤用的組織力。
所述夾鉗凝結器裝置的特征還在于手致動，其被構造為為醫(yī)生提供人體工程學的握持和操作。無論用左手還是右手來握持外科器械，手動開關都位于醫(yī)生拇指的自然擺動范圍內。


在所附權利要求書中具體提出本發(fā)明的新穎特征。但是，通過結合附圖參考以下的描述，可以最好地理解發(fā)明本身操作的模式和方法其中圖1的透視示了根據本發(fā)明的超聲外科器械的一種實施方式；圖2是根據本發(fā)明的超聲外科器械的實施方式的立體裝配圖；圖3a是夾鉗臂和組織墊的立體裝配圖；圖3b是夾鉗臂和“T”槽的主剖視圖；圖3c是夾鉗臂和燕尾槽的主剖視圖；圖3d是對準并位于夾鉗臂中的組織墊的透視圖；圖3e是夾鉗臂的主視圖，圖示了錐形的輪廓；圖3f是夾鉗臂的俯視平面圖；圖4a是刀、夾鉗臂、組織墊以及帶有處于閉合位置的夾鉗臂的致動器管的立體裝配圖；圖4b是刀、夾鉗臂、組織墊以及帶有處于打開位置的夾鉗臂的致動器管的立體裝配圖；圖4c是根據本發(fā)明的夾鉗臂的示意圖，圖示了力的計算；圖5是根據本發(fā)明實施方式的超聲外科器械的外殼部分的主剖視圖并且是傳輸桿與端部執(zhí)行器的局部主剖視圖，圖示了力限制彈簧和夾鉗閉合制動機構；圖6a是外殼的分解圖，圖示了拇指致動按鈕、開關組件和手指握持夾鉗致動器的連接裝置；圖6b是外殼的分解圖，其中為了清晰起見移除了開關組件；圖7是開關組件和電氣環(huán)導體的立體裝配圖；圖8a是開關組件和電氣環(huán)導體的立體裝配圖；圖8b是換能器的近端的透視圖，圖示了導體環(huán)；圖8c是按鈕電路的電氣示意圖；
圖9是超聲外科器械的透視圖，其中的外殼被剖開并且該器械連接到換能器；圖10是超聲外科器械的透視圖，其中扳機向遠側延伸并且夾鉗臂處于打開位置；圖11是超聲外科器械的透視圖，其中扳機向近側縮回并且夾鉗臂處于閉合位置；圖12是根據本發(fā)明用左手來握持超聲外科器械的實施方式的主視圖；圖13是根據本發(fā)明實施方式用左手來握持超聲外科器械的主視圖，其中食指操作旋轉輪；圖14是根據本發(fā)明用左手來握持超聲外科器械的主視圖，其中拇指操作第一致動按鈕；圖15是根據本發(fā)明用左手來握持超聲外科器械的主視圖，其中拇指操作第二致動按鈕；圖16a-c的力曲線圖示了作為扳機位置和組織狀況的函數的各個力；圖17是外科器械的主視圖，圖示了醫(yī)生的手指的放置；圖18是根據本發(fā)明的超聲外科器械的第二實施方式的立體裝配圖；圖19是手持連接器的分解圖；圖20a-b分別是大滑環(huán)和小滑環(huán)的分解圖；圖21是彎曲電路裝置的分解圖；圖22是圖21的彎曲電路的電氣示意圖；圖23是根據本發(fā)明一個方面的外科器械的主視圖；以及圖24是根據本發(fā)明的一個可選方面的外科器械的透視圖。
具體實施例方式
在詳細說明本發(fā)明之前，應當注意，本發(fā)明不限于附圖和描述中所示部件的詳細構造和布置?？梢云渌鼘嵤┓绞?，變形和修改實現本發(fā)明的示例性實施方式，或者本發(fā)明的示例性實施方式可以包含在其他實施方式、變化和修改中，并可以以各種方式來實踐或者執(zhí)行。此外，除非以別的方式說明，這里使用的術語和形式的選擇是為了描述本發(fā)明的示例性實施方式以便利讀者，而不是為了限制本發(fā)明。
此外，應當理解，以下描述的實施方式、實施方式的形式、示例等中的一個或多個可以與其他所述的實施方式、實施方式的形式、示例等中的一個或多個結合。
本發(fā)明特別地涉及改進的超聲外科夾鉗凝結器裝置，其被構造為在外科手術中實現組織切割、凝結和/或夾鉗。本裝置可以被容易地構造為用在開放式外科手術、腹腔鏡或內窺鏡手術以及機器人輔助的外科手術中。多樣化的使用是通過選擇地使用超聲能量來實現的。當裝置的超聲部件未受激勵，可以根據需要容易地抓住組織并對組織進行操作，而不切割或損壞組織。當超聲部件受到激勵時，裝置允許抓住組織，與超聲能量進行連接以實現組織凝結，其中施加增大的壓力來有效地實現組織切割與凝結。如果需要，通過適當地操作超聲刀，超聲能量可以施加到組織，而不需要使用裝置的夾鉗機構。
如以下的描述中所清楚看到的，由于夾鉗凝結器裝置的簡單結構，其被特別構造為一次性使用。同樣，可以設想該裝置與外科系統(tǒng)的超聲發(fā)生器單元結合使用，由此，來自發(fā)生器單元的超聲能量為該夾鉗凝結器裝置提供所需的超聲致動。應當理解，體現本發(fā)明原理的夾鉗凝結器裝置可以被構造為非一次性使用或者是多次使用的，并且與相關的超聲發(fā)生器單元不可拆卸地形成一體。但是，對于單個患者使用該裝置來說，該夾鉗凝結器裝置與相關超聲發(fā)生器單元的可拆卸連接在目前是優(yōu)選的。
將結合這里描述的超聲器械來描述本發(fā)明。這樣的描述僅是示例性的，并不意圖限制本發(fā)明的范圍和應用。例如，本發(fā)明可以與多個超聲器械結合使用，這些超聲器械包括例如美國專利NoS5,938,633；5,935,144；5,944,737；5,322,055；5,630,420和5,449,370中所描述的那些。
參考圖1-3，圖示了外科系統(tǒng)19的實施方式，該系統(tǒng)19其包括了根據本發(fā)明的超聲外科器械100。外科系統(tǒng)19包括超聲發(fā)生器30和超聲外科器械100，超聲發(fā)生器30經由線纜22連接至超聲換能器50。應當注意，在一些應用中，超聲換能器50被稱作“手持組件”，因為外科系統(tǒng)19的外科器械被構造為使得在各種手術和操作過程中醫(yī)生可以抓住并操縱超聲換能器50。合適的發(fā)生器是Cincinnati，Ohio的Ethicon Endo-Surgery，Inc.出售的GEN 300。
超聲外科器械100包括組合式(multipiece)手柄組件68，其適于使操作者與容納在換能器50中的聲音組件的振動隔開。手柄組件68的形狀可以形成為能夠由使用者以傳統(tǒng)的方式握持，但是可以想到，此超聲外科器械100原則上通過扳機狀設置來抓住并操縱，該扳機狀設置由器械的手柄組件提供，如下所述。盡管圖示了組合式的手柄組件68，但是手柄組件68可以包括單個或一體的部件。通過將換能器插入到手柄組件68中，超聲外科器械100的近端接收超聲換能器50的遠端并與該遠端裝配在一起。超聲外科器械100可以作為一個單元相對于并從超聲換能器50拆裝。超聲外科器械100可以包括手柄組件68，手柄組件68包括配合外殼部分69、外殼部分70和傳輸組件71。當該器械被構造用于內窺鏡使用時，該給構造的尺寸可以設置為使得傳輸組件71的外徑大約為5.5mm。超聲外科器械100的細長傳輸組件71從器械手柄組件68垂直地延伸。傳輸組件71可以相對于手柄組件68選擇性地旋轉，如下進一步的描述的那樣。手柄組件68可以由耐用塑料制成，例如聚碳酸酯或液晶聚合物。還可設想手柄組件68或者可以由包含其他塑料、陶瓷或金屬的多種材料制成。
傳輸組件71可以包括外部管狀構件或外護套72、內部管狀致動構件76、波導管80和端部執(zhí)行器81(刀79、夾鉗臂56以及一個或多個夾鉗墊58)。如下所述，外護套72、致動構件76以及波導管或傳輸桿80可以連接在一起，以便作為一個單元(與超聲換能器50一起)相對于手柄組件68旋轉。適于將超聲能量從換能器50傳輸到刀79的波導管80可以是柔性的、半柔性或剛性的。波導管80還可以被構造為放大通過波導管80傳輸到刀79的機械振動，如本領域所公知的。波導管80還可以進一步具有控制沿著波導管80的縱向振動的增益的部件和將波導管80調節(jié)到系統(tǒng)共振頻率的部件。具體而言，波導管80可以具有任何合適的橫截面尺寸。例如，波導管80可以具有基本上均勻的橫截面，或者波導管80可以在各個部分形成錐形或者可以沿著其整個長度形成錐形。在本實施方式的一種形式中，波導管的標定直徑為大約0.113英寸，以最小化刀79處的偏移量，使得端部執(zhí)行器81的近側部分中的間隙最小。
超聲波導管80還可以包括至少一個徑向孔或窗孔66，該孔或窗孔66基本上垂直于波導管80的縱向軸線延伸穿過波導管。可以定位在節(jié)點處的窗孔66被構造為接收連接器銷27，連接器銷27將波導管80連接至管狀致動構件76，并將管狀外殼72、旋鈕29聯(lián)接在一起，用于包括端部執(zhí)行器81在內的相對于器械手柄組件68的共同旋轉。
在本發(fā)明的一種實施方式中，超聲波導管80的外周中可以形成有多個槽或凹口(未示出)。槽可以位于波導管80的節(jié)點處，以作為用于在制造過程中安裝阻尼護套62和穩(wěn)定硅酮環(huán)或柔順支撐的對準指示器。密封件67可以設置在最遠側的節(jié)點處并最靠近端部執(zhí)行器80，以減少位于波導管80與致動構件76之間的區(qū)域中的組織、血液和其他材料的通過。
刀79可以與波導管80成為一體并形成為單個單元。在當前實施方式的可選形式中，刀79可以通過螺紋連接件、焊接接頭或其他連接機構來連接。刀79的遠端設置為靠近反節(jié)點(anti-node)，以在沒有用組織加載聲學組件時將聲學組件調節(jié)到優(yōu)選的共振頻率f0。當超聲換能器50被供給能量時，刀79的遠端被構造為例如在大約10至500微米的峰-峰范圍內縱向運動，例如在55,500Hz的預定振動頻率f0下，刀優(yōu)選在大約20至大約200微米的范圍內縱向運動。
根據圖示的實施方式，刀79與相關的夾鉗臂56一起彎曲。這僅是示例性的，刀79和相應的夾鉗臂56可以是本領域技術人員公知的任何形狀。
超聲換能器50和超聲波導管80一起提供了本外科系統(tǒng)19的聲學組件，當聲學組件由發(fā)生器30供能時，聲學組件提供用于超聲手術的超聲能量。外科器械100的聲學組件一般包括第一聲學部分和第二聲學部分。在本實施方式中，第一聲學部分包括超聲換能器50的超聲有效部分(ultrasonically active portion)，第二聲學部分包括傳輸組件71的超聲有效部分。此外，在本實施方式中，第一聲學部分的遠端例如通過螺紋連接件可操作地聯(lián)接到第二聲學部分的近端。
具體參考圖2以及圖9-11，致動構件76的往復運動驅動夾鉗臂打開或閉合。力限制機構91可操作地連接到致動構件76并包括管套環(huán)帽98，管套環(huán)帽98將遠側墊圈97、遠側波形彈簧96、近側墊圈95和近側波形彈簧94緊固到套環(huán)帽93上。套環(huán)93包括軸向延伸的凸耳92，凸耳92與管狀致動構件76的近側部分中的合適開口75接合。致動構件76上的圓周槽74接收O形環(huán)73，用于與外護套72的內表面接合。
致動構件76與管狀外護套72和內部波導管80一起的旋轉是由延伸穿過這些部件的連接器銷27和旋鈕29提供的。管狀致動構件76包括細長槽31，連接器銷27延伸穿過細長槽31，以提供致動構件76相對于外護套72和內部波導管80的往復運動。
力限制機構91提供了器械100的夾鉗驅動機構的一部分，這通過致動構件76的往復運動而影響夾鉗臂56的樞轉運動。夾鉗驅動機構還包括驅動軛形件33，驅動軛形件33可操作地連接至器械的操作扳機34，由此，操作扳機34與可往復運動的致動機構76經由驅動軛形件33和力限制機構91彼此相連。扳機34經由銷35和36以及連接件37可旋轉地連接至驅動軛形件33，并經由柱38可旋轉地連接至驅動軛形件33和外殼68。
扳機34朝向把手68的運動使致動構件76向近側移動，由此使夾鉗臂56向刀79樞轉。由扳機34和協(xié)作的把手68提供的扳動動作幫助方便有效地操縱并定位器械以及操作器械近側部分處的夾鉗機構，由此組織被有效地驅動推靠到刀79上。扳機34遠離把手68的運動使致動構件76向遠側移動，由此使夾鉗臂56樞轉離開刀79。
具體參考圖1-4，其中圖示了用于與此超聲外科器械100一起使用的夾鉗構件60的一種實施方式，并且夾鉗構件60被構造為用于與刀79協(xié)同動作。刀79與夾鉗構件60的組合通常被稱作端部執(zhí)行器81，夾鉗構件60通常被稱作鉗口。夾鉗構件60包括可樞轉地移動的夾鉗臂56，夾鉗臂56與組織接合墊或夾鉗墊58一起連接到外護套72和致動構件76的遠端。在實施方式的一種形式中，夾鉗墊58由E.I.Du Pont De Nemours andCompany的商標名為TEFLON的材料制成，這種材料是低摩擦系數的聚合物材料，或者夾鉗墊58也可以由任何其他合適的低摩擦材料形成。夾鉗墊58安裝在夾鉗臂56上用于與刀79協(xié)作，夾鉗臂56的樞轉運動將夾鉗墊定位為基本上平行于刀79并與刀79接觸，由此限定組織處理區(qū)域。通過這樣的結構，組織被抓在夾鉗墊58和刀79之間。如圖所示，夾鉗墊58可以設置有不平滑的表面(例如鋸齒狀結構)，以與刀79結合來增強對組織的夾持。鋸齒狀結構或者齒可以提供抵抗刀運動的牽拉。齒還可以對刀和夾鉗運動提供相反的牽拉。如本領域技術人員可理解的，鋸齒狀結構僅是用于防止組織相對于刀79的運動的多種組織接合表面中的一種示例。其他示例性的實施方式包括突起、交叉形圖案、胎面花紋、噴丸或噴沙處理的表面等。
特別參考圖3a，當前實施方式的第一種形式包括夾鉗墊58，夾鉗墊58具有比遠側部分58a更平滑的近側部分58b，近側部分58b可以沒有鋸齒狀齒或者可設想其他組織接合表面。在夾鉗墊58上使用平滑的近側部分58b允許近側區(qū)域中的組織向遠側移動，隨著刀的振動，允許組織移動至刀79的更加有效的區(qū)域，以防止組織殘留(tagging)。這種構思利用刀79的固有運動分布。由于正弦運動，運動的最大位移或幅值發(fā)生在刀79的最遠側部分處，而組織處理區(qū)域的近側部分的幅值大約在遠側尖端幅值的50％的等級。在操作過程中，端部執(zhí)行器的近側區(qū)域(部分58b的區(qū)域)中的組織將失水并變薄，端部執(zhí)行器81的遠側部分將橫切遠側區(qū)域中的組織，由此允許近側區(qū)域中的失水并變薄的組織向遠側滑到端部執(zhí)行器81的更加有效的區(qū)域中，以完成組織橫切。
在當前實施方式的第二種形式中，夾鉗墊58由一個單獨的墊構成，該墊具有平滑的近端58b和包括鋸齒狀結構的遠側部分58a。在當前實施方式的第三種形式中，夾鉗墊58可以包括兩個分離的部件，即包含鋸齒狀齒的遠側部分58a’和比遠側部分58a’更平滑的近側部分58b’。兩個分離的部件58a’和58b’的優(yōu)點是各個墊可以由不同的材料來構造。例如，具有兩件式組織墊允許在遠端處使用非常光滑的材料而在近端處使用非常高溫的材料，與近端處的高溫材料相比，遠端處的光滑材料不是特別耐高溫，近端處的材料不是特別光滑，因為近端是低幅值的區(qū)域。這樣的構造使組織墊的材料與刀79的幅值相匹配。
在本發(fā)明當前實施方式的第四種形式中，夾鉗墊58a’由TEFLON或任何其他合適的低摩擦材料形成。夾鉗墊58b’由基體材料和不同于所述基體材料的至少一種填充材料形成。近側夾鉗墊58b’的表面可以比遠側夾鉗墊58a’的表面平滑，或者近側夾鉗墊58b’也可以具有類似于鋸齒的構造。
可以從本發(fā)明的一種或多種形式中獲得一些益處和優(yōu)點。使組織墊具有基體材料和至少一種填充材料允許選擇具有不同硬度、剛度、潤滑性度、動摩擦系數、導熱系數、耐磨性、熱變形溫度、玻璃態(tài)轉變溫度和/或熔化溫度的基體材料和至少一種填充材料，以提高組織墊的耐磨損性，當使用較高的夾鉗力時，這種耐磨損性是很重要的，因為組織墊在較高夾鉗力下比在較低夾鉗力下磨損得快。在一種試驗中，申請人發(fā)現，填有15％石墨的聚四氟乙烯組織墊在7磅的夾鉗力下與100％聚四氟乙烯的組織墊在1.5磅夾鉗力下具有基本相同的磨損。柔性夾鉗臂和/或柔性組織墊也可以提高組織墊的耐磨損性，因為柔性構件可以將負載更均勻地分配在組織墊的整個表面上。此實施方式的進一步的優(yōu)點和形式公開在2004年2月27日提交的序列號為60/548,301、共同轉讓給本發(fā)明受讓人的美國臨時專利申請中，該文獻的整個內容通過參考結合入本文。
在當前實施方式的第五種形式中，具有基體材料和至少兩種填充材料的組織墊允許選擇具有不同硬度、剛度、潤滑性、動摩擦系數、導熱系數、耐磨性、熱變形溫度、玻璃態(tài)轉變溫度和/或熔化溫度的基體材料和至少兩種填充材料，以提高組織墊的耐磨損性，當使用較高的夾鉗力時，這種耐磨損性是很重要的，因為組織墊在較高夾鉗力下比在較低夾鉗力下磨損得快。在一種試驗中，申請人發(fā)現，填有15％石墨、30％PTFE的聚酰亞胺組織墊在4.5磅夾鉗力下與100％聚四氟乙烯的組織墊在1.5磅夾鉗力下具有基本相同的磨損。填有15％石墨、30％PTFE的聚酰亞胺組織墊的優(yōu)點是增加了熱阻，這提高了組織墊整體的耐磨損性。與PTFE夾鉗墊的直至大約660的有效熱阻相比，復合聚酰亞胺夾鉗墊具有直至大約800至大約1200的有效熱阻?？蛇x地，其他材料也可以用于一部分組織墊的(即元件58b’)，例如陶瓷、金屬、玻璃和石墨。
參考圖3a-3e，夾鉗臂56的一種形式具有用于容納兩個或多個組織墊的不同形狀的槽。這種構造防止了組織墊的誤裝，并確保了適合的墊裝載在夾鉗臂56中的正確位置處。例如，夾鉗臂56可以包括遠側T形槽53a，用于接收遠側夾鉗墊58a’的T形凸緣53b’；近側楔形或者燕尾形的槽55a，用于接收近側夾鉗墊58b’的楔形凸緣55b’。翼形止動件51接合近側夾鉗墊58b’的近端，以將夾鉗墊緊固到夾鉗臂56上。如本領域技術人員應當理解的，凸緣53b’和55b’以及相應的槽53a和55a可以具有其它形狀和尺寸，以將夾鉗墊緊固到夾鉗臂上。圖示的凸緣構造僅是示例性的并包含了一種實施方式的具體夾鉗墊材料，但是凸緣的具體尺寸和形狀可以改變，包括但不限于相同尺寸和形狀的凸緣。對于整體的組織墊，凸緣可以是一種構造。此外，其他的翼形止動件也是可以的，并可以包括用于將夾鉗墊以機械方式安裝至夾鉗臂的任何多種方法，例如鉚接、粘結、壓配合或本領域公知的任何其他緊固手段。
在當前實施方式的第二種形式中，夾鉗墊58a和58b被斜切，使得兩個墊之間的界面產生疊置，以最小化間隙(圖4a、4b)。例如，45度的斜切盡管也會產生一些間隙，但是對組織有影響的間隙量被最小化。
在當前實施方式的第三種形式中，夾鉗臂56的高度尺寸從遠端向近端增加(D1＜D2)。優(yōu)選地，D2比D1大大約105％至大約120％，更優(yōu)選地，D2比D1大大約108％至大約113％，最好，D2比D1大大約110％。槽153接收一個夾鉗墊58或兩個夾鉗墊58a和58b的凸緣。錐形夾鉗臂56允許使用平的墊，并增加了端部執(zhí)行器81的近側部分中的壓力以及與刀79的干涉。當夾鉗臂56比刀79偏轉更大比例時，壓力仍然存在于組織墊和刀的界面位置處，并且沒有產生間隙。此外，增大的壓力有助于抵消刀79的近端處減小的刀振幅，并在夾鉗墊58和刀79之間提供相對恒定的壓力。
用于插入夾鉗墊的方法的第一種形式包括a)將具有第一形狀凸緣的第一和第二夾鉗墊插入到夾鉗臂56中，夾鉗臂56具有接收第一形狀凸緣的槽；和b)接合墊止動件，以將夾鉗墊緊固在夾鉗臂中。在該方法的第二種形式中，一個夾鉗墊可以由諸如TEFLON之類的聚合物材料制成，第二夾鉗墊可以由基體材料和不同于基體材料的至少一種填充材料制成，并且夾鉗臂由金屬(例如不銹鋼或鈦)制成。夾鉗墊的組織表面可以是平滑的或者具有組織握持特征，例如鋸齒結構。
用于插入夾鉗墊的方法的第三種形式包括a)將具有第一形狀凸緣的第一夾鉗墊插入到夾鉗臂中，夾鉗臂具有接收第一形狀凸緣的槽；b)將具有第二形狀凸緣的第二夾鉗墊插入到夾鉗臂中，夾鉗臂具有接收第二形狀凸緣的槽；和c)接合墊止動件，以將夾鉗墊緊固在夾鉗臂中。在該方法的第四種形式中，一個夾鉗墊可以由諸如TEFLON之類的聚合物材料制成，第二夾鉗墊可以由基體材料和不同于基體材料的至少一種填充材料制成，并且夾鉗臂由金屬(例如不銹鋼或鈦)制成。夾鉗墊的組織表面可以是平滑的或者具有組織握持特征，例如鋸齒結構。
用于替換夾鉗墊58的方法的第一種形式包括步驟a)解開墊止動件；b)從夾鉗臂移除第一夾鉗墊；c)從夾鉗臂移除第二夾鉗墊；d)將第三和第四夾鉗墊插入到夾鉗臂中；和e)接合墊止動件，以將第三和第四夾鉗墊緊固在夾鉗臂中。在該方法的第二種形式中，第三和第四夾鉗墊可以由諸如TEFLON之類的聚合物材料制成，其他夾鉗墊可以由基體材料和不同于基體材料的至少一種填充材料制成，并且夾鉗臂由金屬(例如不銹鋼或鈦)制成。夾鉗墊的組織表面可以是平滑的或者具有組織握持特征，例如鋸齒結構。
現在參考圖4，夾鉗構件60相對于刀79的樞轉運動是通過在夾鉗臂56上設置一對樞轉點來實現的，這一對樞轉點分別與外管72和內管76接合。外管72通過旋鈕29牢固地接至手柄68。夾鉗臂56經由夾鉗臂56上的通孔52a和52b以及外管72上對應的通孔52c和52d可樞轉地連接至外管72。緊固銷或鉚釘57滑動穿過通孔52a-d以將夾鉗臂56緊固到外管72。在一種實施方式中，銷57激光焊接到夾鉗臂56上，使得銷57固定到夾鉗臂56并相對于外護套72旋轉。
內管76沿著外管72的縱向軸線移動，并通過旋鈕29牢固地連接至手柄68。夾鉗臂56上的樞軸銷54a、b(54a未示出)接合內管76遠端處的樞軸孔54c、d(54d未示出)。夾鉗臂56至內管76和外管72的樞軸連接使得端部執(zhí)行器81更加牢固，并使得由于過度的軸向或扭轉誤用載荷而導致的失效模式最小化。此外，該實施方式增加了端部執(zhí)行器81的效力能夠提供超過1.5磅的夾鉗力。由此，致動構件76相對于外護套72和波導管80的往復運動影響夾鉗臂56相對于端部刀79的樞轉運動。
圖4c圖示了力示意圖并且致動力FA(由致動構件76提供的)和橫切力FT(在最佳組織處理區(qū)域的中點處測量的)之間的關系為FT＝FA(X2/X1)等式[1]其中FA等于近側彈簧94的彈簧預載荷(較少的摩擦損耗)，在一種實施方式中，如圖16c所示，FA等于大約12.5磅，FT等于大約4.5磅。圖16c圖示了作為扳機34運動的函數的FT和FA的曲線圖，并圖示了扳機34處的輸入力。
FT是在如組織標記61a和61b限定的夾鉗臂/刀界面的區(qū)域中測量的，在該區(qū)域中可進行最佳組織處理。組織標記61a、61b蝕刻在夾鉗臂56上或在夾鉗臂56上凸起，以為醫(yī)生提供可見的標記，因此醫(yī)生可以看到最佳組織處理區(qū)域的清晰指示。組織標記61a、61b大約相隔7mm的距離，更優(yōu)選地，相隔5mm的距離。
超聲外科器械100的傳輸組件71的旋轉可以與超聲換能器50相對于器械手柄組件68的相對轉動一起實現。為了以超聲傳輸的關系將傳輸組件71連接到超聲換能器50，外護套72的近側部分可以設置有一對扳手用平面46。扳手用平面46允許通過合適的轉矩扳手等來施加轉矩，以由此允許波導管80連接至超聲換能器50。通過旋鈕29的操縱，超聲換能器50以及傳輸組件71可以作為一個單元相對于器械的手柄組件68旋轉。手柄組件68的內部尺寸被設置為能夠容納超聲換能器50的這種相對轉動。彈簧28抵靠旋鈕29和外殼內表面65進行加載。彈簧28提供了壓縮力或者抵抗旋鈕29的力，以防止端部執(zhí)行器81的不經意旋轉。
現在參考圖2、5、6和16，力限制機構91提供了第一和第二壓縮彈簧，即遠側彈簧96和近側彈簧94。遠側彈簧96可操作地連接至軛形件33，軛形件33由扳機34驅動。近側彈簧94與遠側彈簧96是可操作的關系。遠側彈簧96產生端部執(zhí)行器負載，近側彈簧94保持端部執(zhí)行器負載的一致性。結果，端部執(zhí)行器負載被更加嚴格地控制，并且減少了部件誤加載的情況。墊圈97和95是防止遠側彈簧96被完全壓縮的安全裝置(圖5)，由此防止彈簧材料發(fā)生屈服而使彈簧96在隨后的夾鉗臂閉合中失去效用。如本領域技術人員應當理解的，雙彈簧力限制系統(tǒng)的使用還可應用于涉及夾鉗力的其他基于能量(例如RF、微波和激光)的外科裝置、以及諸如夾具施放器、抓鉗和縫合器之類的機械裝置中具有可應用性。
在當前實施方式的一種形式中，遠側彈簧96具有每英寸大于100磅的彈簧常數，并且優(yōu)選是每英寸大于125磅，最好是每英寸大約135磅。不需要使遠側彈簧96被預加載，但是也可以施加小于10磅的預負載，優(yōu)選是小于5磅，最好是大約1磅。近側彈簧94具有每英寸大于25磅的彈簧常數，并且優(yōu)選是每英寸大于50磅，最好是每英寸大約70磅。近側彈簧94被施加預負載至實現上述等式1中要求的橫切力所需的力，并且該力是夾鉗臂56連接裝置的機械效益和裝置中的摩擦損耗的函數。在當前實施方式的第二種形式中，近側彈簧94的預加載為大約12.5磅。
現在參考圖16a，曲線82圖示了致動構件76的力，曲線83代表作為在沒有組織或者最小組織負載操作的情況下扳機34的轉角(在x軸上，-18.0是夾鉗臂56完全打開，0.0是夾鉗臂完全閉合并抵靠刀79)的函數的扳機34的力。在點82a處，軛形件33開始偏移或者壓縮遠側彈簧96，并且隨著扳機34被進一步壓下，致動構件76的力增加，直到該力在拐點82b處達到近側彈簧94的預負載值，并且力曲線的斜率減小。
在圖16b中，曲線84圖示了致動構件76的力，曲線85代表作為在誤用組織負載操作的情況下扳機34的轉角的函數的扳機34的力。在點84a處，軛形件33開始偏移或者壓縮遠側彈簧96，并且隨著扳機34被進一步壓下，致動構件76的力增加，直到該力在拐點84b處達到近側彈簧94的預負載值，并且在該點處，力曲線的斜率減小。
現在參考圖2和5，外科器械100還提供了這樣的裝置，其用于為醫(yī)生指示扳機已經滿程并且夾鉗臂56正向組織施加正確的接合力。當醫(yī)生的握持無意中發(fā)生一點點松弛，從夾鉗臂56傳遞到組織的壓力可能無意中減小時，這在延長的外科手術或者組織橫切活動中非常有用。
在當前實施方式的一種形式中，棘爪簧110支撐在棘爪支撐器112中，棘爪支撐器112位于外殼部分69中。當扳機34完全閉合或者致動構件76已經到達其最近側的行程時，扳機34上的棘爪翼片114接合并扣合棘爪簧110。棘爪簧110是大致平的，并由彈性塑料制成，當其與翼片114接合時其充分地彎曲，由此為醫(yī)生提供表示端部執(zhí)行器81完全閉合的聽覺和/或觸覺信號。有利的是，當扳機34從完全閉合位置沿相反方向旋轉時，翼片114撞擊并使棘爪簧110彎曲，由此為醫(yī)生提供表示端部執(zhí)行器81不再完全閉合的聽覺和/或觸覺信號。如本領域技術人員應當理解的，指示器裝置可以是觸覺的、聽覺的、視覺的或其組合?？梢允褂酶鞣N類型的指示器，包括觸片開關、整體制動器、懸臂彈簧或本領域技術人員公知的任意數量的機械或電氣開關。還有多種裝置可以用于向醫(yī)生提供反饋，包括但不限于燈、蜂鳴器和振動元件。
現在參考圖1、2和6-8，外殼68包括近端、遠端和在其中縱向延伸的腔59。腔59被構造為容納開關組件300和換能器組件50，換能器組件50經由開關組件300與外殼68接合。
換能器50包括緊固地布置在換能器主體50中的第一導電環(huán)400和第二導電環(huán)410。在當前實施方式的一種形式中，第一導電環(huán)400包括環(huán)構件，環(huán)構件布置在換能器50和角狀件(horn)130之間。優(yōu)選地，第一導電環(huán)400靠近腔162中的凸緣構件160形成或形成為凸緣構件160的一部分，并與其他電氣部件電絕緣。第一導電環(huán)400錨定至非導電平臺(未示出)等上并從那里向上延伸，非導電平臺形成在換能器主體50中。第一導電環(huán)400通過一根或多個導線(未示出)電連接到線纜22(圖1)，導線沿著換能器主體50的長度延伸到第一導電環(huán)400。
換能器50的第二導電環(huán)410類似地包含布置在換能器主體150和角狀件130之間的環(huán)構件。第二導電環(huán)410布置在第一導電環(huán)400和角狀件130之間，由此第一和第二導電環(huán)400、410是同心的構件。類似地，第二導電環(huán)410與第一導電環(huán)400和包含在換能器50中的其他電氣部件電絕緣。類似于第一導電環(huán)400，第二導電環(huán)410優(yōu)選錨定到非導電平臺并從那里向上延伸。應當理解，第一和第二導電環(huán)400、410彼此充分地間隔開，使得它們彼此電絕緣。這可以通過在第一與第二導電環(huán)400、410之間或者在環(huán)400、410與換能器50中的其他構件之間布置一個或多個間隔件413來完成。第二導電環(huán)410也通過一根或多根導線(未示出)電連接到線纜22(圖1)，導線沿著換能器50的長度延伸到第二導電環(huán)410。由此，第二導電環(huán)410被設置為部分地限定了從線纜22到開關機構300的第二電通路。合適的超聲換能器50是由Cincinnati，Ohio的EthiconEndo-Surgery，Inc.出售的Model No.HP054。
在當前實施方式的一種形式中，換能器50的遠端螺紋連接到傳輸桿80的近端。換能器50的遠端還與開關組件300接合，以便為醫(yī)生提供外科器械100上的手指致動控制。
開關組件300包含按鈕組件310、彎曲電路組件330、開關外殼350、第一彈簧滑環(huán)式導體360和第二彈簧滑環(huán)式導體370。開關外殼350通常是圓柱形的，并通過開關組件350和外殼部分69、70上的支撐安裝座支撐在手柄組件68中。外殼350限定了第一腔353、安裝凸臺352和第二腔351。腔353的尺寸被設置為能夠接收換能器50的近端，由此角狀件130穿過腔351與傳輸桿80接合。安裝凸臺352接收滑環(huán)導體360和370，滑環(huán)導體360和370又分別電接合環(huán)觸頭400和410。定位銷354和扣合銷355與彎曲電路組件330和按鈕組件310的相應孔對齊，以將所有部件緊固在一起，如下所述。
現在具體參考圖8a，滑環(huán)導體360和370通常是末端開口的O形彈簧，它們滑到安裝凸臺352上。每個彈簧滑環(huán)分別包括兩個壓力接觸點(361a-b和371a-b)，兩個壓力接觸點分別接觸換能器50的環(huán)導體400和410?；h(huán)360和370的彈簧張力使得在觸點361a-b、371a-b和導體400、410之間產生確定接觸(positive contact)。明顯的是，即使在器械的使用過程中醫(yī)生旋轉換能器50，滑環(huán)結構也使電接觸均勻。各個滑環(huán)的柱364和374分別電連接至彎曲電路330中的相應導體以形成電路，如圖8c所示。
彎曲電路330在按鈕311a、311b、312a、312b和發(fā)生器30之間經由換能器50提供了機電接合。彎曲電路包括四個觸片開關332a、332b和334a、334b，觸片開關332a、332b和334a、334b通過壓下按鈕311a、311b或312a、312b(分別對應于按鈕組件310)來機械地致動。觸片開關322和334是電接觸的開關，當壓下時，它們提供電信號至發(fā)生器30，如圖8c的電連接示意圖所示。彎曲電路330還包含位于二極管封裝336中的兩個二極管，如圖8c所示。彎曲電路330提供了導體335和337，如本領域技術人員所公知的，導體335和337分別經由電翼片364和374連接到滑環(huán)導體360和370，電翼片364和374又提供電接觸至環(huán)導體400和410，環(huán)導體400和410又連接至線纜22中的導體，線纜22連接至發(fā)生器30。翼片364和374焊接到導體335和337。
彎曲電路330通常繞開關外殼350纏繞，使得觸片開關334a、334b和332a、332b與開關外殼350上的相應背襯表面356a、3566和358a、358b相結合，在操作過程中，背襯表面為觸片開關提供了薄膜支撐，如下所述。觸片開關334a、334b和332a、332b可以通過任何方便的方法(例如粘結)固定地安裝到背襯表面356a、356b和358a、358b。彎曲電路經由開關組件350上的定位銷354和扣合銷355以及彎曲電路330上的相應定位孔338和扣合孔339緊固至開關外殼350。
層疊在彎曲電路頂部上的是按鈕組件310，按鈕組件310具有與彎曲電路330相應的鞍狀，并通常圍繞開關外殼350進行纏繞。按鈕組件310包含四個按鈕，即具有相應的壓力柱315a、315b和314a、314b的遠側按鈕312a、312b和近側按鈕311a、311b。所述按鈕連接到懸臂元件313a、313b和316a、316b，在按鈕被壓下后，這些懸臂元件提供了反彈作用。容易理解，通過壓下按鈕311和312，相應的壓力柱314和315壓靠相應的觸片開關334和332，以啟動圖8c所示的電路。開關312a和312b是平行的，使得醫(yī)生可以使用左手或者右手來操作按鈕。類似地，開關311a和311b是平行的，使得醫(yī)生可以使用左手或者右手來操作按鈕。當醫(yī)生壓下開關312a或312b時，發(fā)生器將響應一定的能量水平(例如最大(“max”)功率設定)；當醫(yī)生壓下開關311a或311b時，發(fā)生器將響應一定的能量水平(例如最小(“min”)功率設定)，這符合用于按鈕位置和相應功率設定的已經被接受的產業(yè)實踐。
可選地，按鈕可以模制到開關外殼350中或者模制到手柄組件68中，以減少部件的數量并增加整個裝置的可靠性。按鈕可以通過小的懸臂部分來安裝，這允許將按鈕牢固地安裝到其他部件，同時允許用較小的力來致動按鈕。
現在參考圖12-15，當前實施方式的一種形式允許以為醫(yī)生提供人體工程學的握持和操作的方式來構造開關311a、311b和312a、312b。無論握持適于右手的外科器械100還是握持適于左手的外科器械100，開關可以放置在醫(yī)生拇指的自然擺動范圍內。在當前實施方式的第二種形式中，開關設置在外殼68上，以防止在醫(yī)生壓下扳機34或者轉動旋鈕29時，在器械的與拇指相反的一側上無意中致動按鈕。在當前實施方式的第三種形式中，一系列的隔板(例如脊和/或凹槽或“峰和谷”)一體地形成于外殼68上。在一種示例中，外殼限定了第一表面，該一系列的隔板限定了至少一個第二表面，使得第二表面高于外殼表面。隔板還可以限定低于外殼表面的第三表面。如圖1、2所示，開關312a、312b由上脊320和下脊324包圍。脊320和324可以是分離的物理元件(兩個彼此分離)，或者在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，脊320和324可以實質上是連續(xù)的。此外，脊320和324可以在外殼68的整個上部上連續(xù)，如圖12-15所示，或者脊320和324可以更加分離，如圖1和2所示。即使由于脊使手指通過按鈕平面的上方而使手指橫過按鈕，開關312a、312b的這種構造和情況可以防止不經意地致動按鈕。脊還可以為醫(yī)生提供與按鈕的位置以及按鈕是否在最小或最大功率致動范圍內的觸覺反饋。很顯然，開關312a、312b可以由脊320和324圍繞，并且按鈕311a、311b位于脊320的上方和近側。這樣的觸覺反饋對于醫(yī)生是很重要的，使得醫(yī)生可以連續(xù)地接近手術部位，但是確定地知道哪個按鈕正被致動。在當前實施方式的其它形式中，開關312a、312b嵌入在凹部322中并由脊320和324進一步圍繞。
參考圖12，醫(yī)生的左手接觸器械100。食指和中指準備好啟動扳機34，無名指和小指抓住手柄39。拇指傳統(tǒng)地定位為向上掠過以致動按鈕312a或311a。脊320和324延伸經過外殼69的上部。
在圖13中，圖示了圖12所示器械100的相反側，示出按鈕311b和312b。這里，醫(yī)生的食指操作旋鈕29以旋轉端部執(zhí)行器81。如可以看到的，按鈕312b可能會受到食指的不經意致動。但是，脊324使得食指升高到按鈕312b的平面的上方，由此減少了不經意致動的危險。
在圖14中，醫(yī)生壓下扳機34來閉合夾鉗臂56抵靠刀79，并且左拇指容易地操作按鈕312b來啟動最大功率。
在圖15中，醫(yī)生壓下扳機34來閉合夾鉗臂56抵靠刀79，并且左拇指容易地操作按鈕311b來啟動最小功率。
參考圖17，示出了外科器械100的一種形式，該圖以圖形示出了醫(yī)生的手指在器械100上的放置。在器械100的致動中，將食指382和中指384放在扳機34上。(使用食指和中指來啟動扳機34僅是示例。手比較小的醫(yī)生可以選擇用中指和無名指來致動扳機34，由此使得食指能夠旋轉旋鈕29或者甚至使用無名指和小指來致動扳機34。)扳機34包含基座元件45，基座元件45包含棘爪翼片114和與軛形件33的連接裝置，如下所述。安裝到基座元件45上的是大致T形的手指接觸件43，手指接觸件43與基座元件45一起限定了兩個大致U形的開口，即食指槽42和中指槽44。T形手指接觸件43的最遠側表面部分限定了致動表面41，手指382和384可放置在致動表面41上。槽42和44的尺寸被設置為容納不同尺寸的手指，很顯然這是取決于醫(yī)生的性別和尺寸的共有變量。在當前實施方式的第一種形式中，槽42和44的尺寸基于手指尺寸的從5％女性到95％男性的人類學數據。在當前實施方式的第二種形式中，槽42和44是錐形的，由此每個槽開口的尺寸大于每個槽42和44的基部的尺寸。這種構造有利地允許尺寸不同的手指緊密地位于各個槽中，并最小化手指與槽壁之間的間隙。
現在參考圖10和11，當扳機34處于其最遠側位置(圖10)時，夾鉗臂56相對于刀79完全打開。手指382和384可以分別放在槽42和44中或者可選地放在表面41上，以致動扳機34通過箭頭47所示的弓形路徑。當扳機到達其整個近側行程時(當棘爪翼片114接合棘爪簧110時)，夾鉗臂56相對于刀79處于完全閉合的位置(圖11)。為了使扳機沿著其行程47反向，手指382和384接合槽42和44并向遠側推扳機34，以打開端部執(zhí)行器。夾鉗臂56沒有被偏壓打開，使得醫(yī)生不能經由表面41來控制夾鉗臂56的打開。
現在參考圖18，與圖2具有類似參考標號的元件具有與上述類似的功能。特別的注意力集中在用于致動端部執(zhí)行器81的可選手柄組件168上。手柄組件168包括連接至右護罩169和左護罩170的兩個樞轉手柄部分420和422。
右護罩169適于借助在左護罩170上形成的多個向內的凸爪扣合在左護罩170上，以形成外殼171。當左護罩170安裝到右護罩169上時，在左護罩170和右護罩169之間形成腔，以容納形成手柄組件168的各種部件，如下進一步所述。窗孔172和174也形成為容納拇指環(huán)或手柄部分420和指環(huán)或手柄部分422，手柄部分420和422位于左、右護罩的外部，以致動容納在左、右護罩中的連接裝置。窗孔173也形成在護罩的近端處以，容納換能器50(見圖8b)。
手柄組件168包括U形軛形件424，U形軛形件424分別借助槽421a、421b和銷423a、423b可滑動地安裝在外殼169和170中。手柄420的遠端在孔402處經由銷423a安裝到右護罩169和軛形件，手柄420的近端經由連接件428安裝到軛形件424，連接件428經由銷426安裝到孔404并經由銷430安裝到孔410。手柄422的遠端在孔406處經由銷423b安裝到右護罩169和軛形件，手柄422的近端經由連接件432安裝到軛形件424，連接件432經由銷434連接到孔408并經由銷430連接到孔412。在實踐中，隨著手柄420和422遠離外殼171移動(例如，醫(yī)生的拇指與手柄420配合，醫(yī)生的食指和中指與手柄422配合)，端部執(zhí)行器81移動離開刀79，以形成打開的鉗口(打開位置)，隨著手柄420和422向著外殼171移動，端部執(zhí)行器81向著刀79旋轉以捕獲組織(閉合位置)。
在當前實施方式的一種形式中，棘爪簧482被支撐在外殼部分171中。棘爪凸輪480在軛形件168上旋轉，并在手柄420和422處于完全閉合的位置時接合并彈回棘爪簧482。棘爪簧482通常由柔性塑料制成，當其接合凸輪480時能夠充分地變形，由此為醫(yī)生提供表示端部執(zhí)行器完全閉合的聽覺信號。有利的是，當手柄420和422從完全閉合的位置在相反方向上旋轉時，凸輪480撞擊并使棘爪簧482變形，由此為醫(yī)生提供表示端部執(zhí)行器81的完全閉合不再存在的聽覺信號。
現在參考圖24，示出了當前實施方式的第二種形式，致動器柱433安裝到手柄422并接合位于外殼組件171上的由硅橡膠覆蓋的觸片開關435。當手柄422完全閉合時，柱433壓靠硅酮，這又將力傳遞到觸片開關435，由此允許開關為醫(yī)生提供聽覺和觸覺反饋。在一種實施方式中，柱433是直徑為0.170英寸的圓柱，其中間具有0.070英寸的槽。用于硅橡膠材料的優(yōu)選硬度是20肖氏硬度A(Shore A)。
現在參考圖23，此外還包圍在外殼171中的是連接器450、滑環(huán)452、454、彎曲電路456和搖臂開關462。搖臂開關462經由窗孔469可旋轉地安裝到右護罩169，開關462和464定位在外殼171外部，使醫(yī)生能夠操作。開關462和464經由搖臂466以機械的方式連接，搖臂466包含與窗孔469接合的樞轉柱468。在此構造中，開關462和464不能被同時壓下，如果被同時壓下，則可能從發(fā)生器30提供出錯信息。彎曲電路456經由換能器50為開關464、466與發(fā)生器30之間提供了機電接合(見圖8b)。參考圖21，彎曲電路456的遠端處包括兩個觸片開關500和502，通過壓下相應的開關464和466來分別機械地致動觸片開關500和502。觸片開關500和502是電接觸開關，當壓下時，它們提供電信號至發(fā)生器30，如圖22的電氣布線示意圖所示。彎曲電路456還包含位于二極管封裝504中的兩個二極管，如圖22所示。彎曲電路456提供導體，如本領域技術人員所公知的，導體經由連接器450連接至滑環(huán)導體452和454，滑環(huán)導體452和454又提供電接觸至環(huán)導體400和410(見圖8b)，環(huán)導體400和410又連接到線纜32中的導體，其中線纜32連接到發(fā)生器30。
具體參考圖19和20a-b，滑環(huán)導體452和454通常是末端開口的O形彈簧，它們分別滑到連接器450的安裝表面453和455上。每個彈簧滑環(huán)包括兩個壓力接觸點(510a-b和522a-b)，兩個壓力接觸點分別接觸手持件50的相應環(huán)導體400和410?；h(huán)452和454的彈簧張力使得在觸點510a-b、522a-b和導體400、410之間產生確定接觸。明顯的是，即使在器械的使用過程中醫(yī)生旋轉手持件50，滑環(huán)結構也使電接觸均勻。各個滑環(huán)的柱512和524分別電連接至彎曲電路456中的導體，以形成電路，如圖22所示。
再次參考圖18，旋轉聯(lián)接器130可旋轉地接合左、右護罩169、170的遠端。旋鈕129連接到旋轉聯(lián)接器130，由此兩個彈簧翼片175和175a(未示出)提供向外的張力或者抵靠旋鈕129內表面的力，以抑制端部執(zhí)行器81的不經意旋轉。
在本發(fā)明的可選形式中，手柄420和422的內表面上具有接觸柔軟且模制的熱塑性彈性體襯墊550。塑性襯墊550使醫(yī)生舒適并防止了手指和手的疲勞。與現有技術的平滑塑性表面接觸面相反，塑性襯墊550還增強了手柄與醫(yī)生的拇指和手指之間的握持表面。由于能夠容納多種尺寸的男性和女性醫(yī)生的手指并且提供舒適且確定的握持表面，這是特別有利的。塑性襯墊550可以是平滑的或者具有模制到襯墊550的表面上的形狀，例如肋，如圖23和24所示。其他的形狀可以是突起、峰和谷。如本領域技術人員應當理解的，各種其他的形狀和接觸面也在本發(fā)明的范圍內。塑性襯墊550在醫(yī)生的手指與扳機34之間的界面上也是有用的(圖12)。
在當前實施方式的一種形式中，軟接觸襯墊550具有從大約35肖氏硬度A至大約75肖氏硬度A的硬度(硬度)，更具體而言從大約50肖氏硬度A至大約60肖氏硬度A。這樣合適的材料可以從Exton，PA的LNP(物料編號8211-55 B100 GYO-826-3)和Akron，OH的Advanced ElastomerSystems(物料編號8211-55B100)得到。
軟接觸材料可以在醫(yī)生手頭正集中于手術時有助于醫(yī)生識別器械的具體特征。例如，具有一種形狀界面的“軟接觸”可以放在“max”按鈕上，而具有第二種形狀界面的“軟接觸”可以放在“min”按鈕上，使得醫(yī)生可以容易地識別各個按鈕，而不需要分散外科位置處的注意力?！败浗佑|”也用于旋鈕29和129上，以識別端部執(zhí)行器81的各個旋轉位置。
盡管已經通過一些實施方式的描述說明了本發(fā)明，但是申請人的意圖不是將所附權利要求的精神和范圍限制在這樣的細節(jié)。對本領域技術人員來說，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行多種變化、改變和替換。此外，與本發(fā)明相關的各個元件的結構可以可選地描述為用于提供由所述元件執(zhí)行的功能的裝置。由此，本發(fā)明的范圍意圖僅由所附權利要求的精神和范圍來限定。
權利要求
1.一種超聲夾鉗凝結器裝置，包括具有近端和遠端的超聲波導管；連接到所述波導管的所述遠端上的超聲致動的刀；具有第一組織接合表面的組織墊，所述第一組織接合表面限定具有粗糙表面的第一區(qū)域和具有平滑表面的第二區(qū)域；和能夠相對于所述刀構件樞轉的夾鉗構件，其具有打開位置和閉合位置，在所述打開位置中，所述夾鉗構件的至少一部分與所述刀間隔開，在所述閉合位置中，所述夾鉗構件鄰近所述刀，用于將組織夾鉗在所述組織墊和所述刀之間。
2.根據權利要求1所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述組織墊由具有低摩擦系數的材料形成。
3.根據權利要求2所述的超聲夾鉗凝結器，其中，所述組織墊由聚四氟乙烯(PTFE)形成。
4.根據權利要求1所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述組織墊包括具有凸緣構件的第二接合表面。
5.根據權利要求5所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述夾鉗構件包括用于能夠滑動地接收所述凸緣構件的槽。
6.根據權利要求4所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述凸緣構件是T形的。
7.根據權利要求4所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述凸緣構件是楔形的。
8.根據權利要求1所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一區(qū)域限定有鋸齒狀結構。
9.根據權利要求1所述的超聲夾鉗凝結器，還包括在操作上與所述波導管、所述刀和所述夾鉗構件相聯(lián)的可旋轉元件，所述可旋轉元件能夠旋轉，以使所述刀和所述夾鉗構件進行相應的旋轉。
10.一種組裝超聲夾鉗凝結器裝置的方法，包括如下步驟提供具有近端和遠端的超聲波導管；連接到所述波導管的所述遠端上的超聲致動的刀；具有第一組織接合表面和第二接合表面的組織墊，所述第一組織接合表面限定有具有粗糙表面的第一區(qū)域和具有平滑表面的第二區(qū)域，所述第二接合表面具有凸緣構件；和能夠相對于端部執(zhí)行器樞轉的夾鉗構件，其具有打開位置和閉合位置，在所述打開位置中，所述夾鉗構件的至少一部分與所述刀間隔開，在所述閉合位置中，所述夾鉗構件鄰近所述刀，用于將組織夾鉗在所述夾鉗臂和所述刀之間，所述夾鉗構件包括用于可滑動地接收所述凸緣構件的槽；以及將所述凸緣構件可滑動地接合在所述槽中。
11.一種超聲夾鉗凝結器裝置，包括具有近端和遠端的超聲波導管；連接到所述波導管的所述遠端上的超聲致動的刀；具有第一組織接合表面的第一組織墊；具有第二組織接合表面的第二組織墊；和限定遠側部分和近側部分并可相對于所述刀構件樞轉的夾鉗構件，其具有打開位置和閉合位置，在所述打開位置中，所述夾鉗構件的至少一部分與所述刀間隔開，在所述閉合位置中，所述夾鉗構件鄰近所述刀，用于將組織夾鉗在所述第一、第二組織墊和所述刀之間。
12.根據權利要求11所述的超聲夾鉗凝結器，其中，所述第一組織墊由聚四氟乙烯(PTFE)形成，而所述第二組織墊不由聚四氟乙烯形成。
13.根據權利要求11所述的超聲夾鉗凝結器，其中，所述第二組織墊由聚酰亞胺形成。
14.根據權利要求13所述的超聲夾鉗凝結器，其中，所述第二組織墊由填充有大約30％聚四氟乙烯的聚酰亞胺形成。
15.根據權利要求13所述的超聲夾鉗凝結器，其中，所述第二組織墊由填充有大約30％聚四氟乙烯和大約15％石墨的聚酰亞胺形成。
16.根據權利要求11所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一組織墊包括具有第一凸緣的第一接合表面，所述第二組織墊包括具有第二凸緣的第二接合表面。
17.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述夾鉗構件包括用于能夠滑動地接收所述第一和第二凸緣的槽。
18.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一凸緣是T形的。
19.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二凸緣是T形的。
20.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一凸緣是楔形的。
21.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二凸緣是楔形的。
22.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一凸緣是T形的，而所述第二凸緣是楔形的。
23.根據權利要求11所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一凸緣是T形的。
24.根據權利要求16所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二凸緣是T形的。
25.根據權利要求17所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述遠側部分限定用于接收所述第一凸緣的第一槽，所述近側部分限定用于接收所述第二凸緣的第二槽，并且其中所述第一和第二槽具有不同的橫截面形狀。
26.根據權利要求15所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一槽限定有T形橫截面，而所述第二槽限定有楔形橫截面。
27.根據權利要求11所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一組織接合表面限定鋸齒狀結構。
28.根據權利要求11所述的超聲夾鉗凝結器，還包括在操作上與所述波導管、所述刀和所述夾鉗構件相聯(lián)的可旋轉元件，所述可旋轉元件能夠旋轉，以使所述刀和所述夾鉗構件進行相應的旋轉。
29.一種組裝超聲夾鉗凝結器裝置的方法，包括如下步驟提供具有近端和遠端的超聲波導管；連接到所述波導管的所述遠端上的超聲致動的刀；具有第一組織接合表面和帶有第一凸緣的第二接合表面的第一組織墊；具有第二組織接合表面和帶有第二凸緣的第二接合表面的第二組織墊；和能夠相對于端部執(zhí)行器樞轉的夾鉗構件，其具有打開位置和閉合位置，在所述打開位置中，所述夾鉗構件的至少一部分與所述刀間隔開，在所述閉合位置中，所述夾鉗構件鄰近所述刀，用于將組織夾鉗在所述第一、第二組織墊和所述刀之間，所述夾鉗構件包括用于能夠滑動地接收所述第一、第二凸緣的槽；以及將所述第一凸緣能夠滑動地接合在所述槽中，并將所述第二凸緣能夠滑動地接收在所述槽中。
30.一種超聲夾鉗凝結器裝置，包括包含致動器的外殼；具有近端和遠端的外管，所述近端連接到所述外殼；具有近端和遠端并且還定位在所述外管中的超聲波導管；連接到所述波導管的遠端上的超聲致動的刀；夾鉗構件，能夠相對于所述刀樞轉，用于將組織夾鉗在所述夾鉗構件和所述刀之間；和致動器元件，其能夠在所述外管內往復地運動并可操作地連接到所述致動器和所述夾鉗臂，所述致動器元件包括位于所述致動器和所述夾鉗臂之間的第一壓縮彈簧，其中，所述第一壓縮彈簧提供力以使所述夾鉗構件相對于所述刀進行樞轉運動；位于所述第一壓縮彈簧和所述致動器之間的第二壓縮彈簧，其中，所述第二壓縮彈簧限制從所述致動器施加到所述夾鉗臂的力。
31.根據權利要求30所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一壓縮彈簧的彈簧常數大于每英寸100磅。
32.根據權利要求31所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一壓縮彈簧的彈簧常數大于每英寸125磅。
33.根據權利要求32所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第一壓縮彈簧的彈簧常數大約為每英寸135磅。
34.根據權利要求30所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二壓縮彈簧的彈簧常數大于每英寸25磅。
35.根據權利要求34所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二壓縮彈簧的彈簧常數大于每英寸50磅。
36.根據權利要求30所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二壓縮彈簧的彈簧常數大約為每英寸70磅。
37.根據權利要求30所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述第二壓縮彈簧被預加載到提供所需橫切力的值。
38.一種超聲夾鉗凝結器裝置，包括包含致動器的外殼；具有近端和遠端的外管，所述近端連接到所述外殼；致動器元件，其能夠在所述外管內往復地運動并可操作地連接到所述致動器；具有近端和遠端并且還定位在所述外管中的超聲波導管；連接到所述波導管的所述遠端上的超聲致動的刀；和具有近端和遠端、用于接收組織墊的至少一個槽的夾鉗構件，并且所述夾鉗墊的所述遠端和所述組織墊的高度小于所述近端和所述組織墊的高度。
39.根據權利要求38所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述夾鉗墊還包括一對窗孔和一對驅動銷，所述一對窗孔用于接收靠近所述外管的遠端可樞轉地安裝的樞軸桿，所述一對驅動銷用于可操作地接合所述致動器元件，其中，所述夾鉗構件能夠相對于所述刀在打開位置和閉合位置之間運動。
40.根據權利要求39所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述樞軸桿焊接到所述外管上。
41.根據權利要求38所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述夾鉗構件近端的高度比所述夾鉗構件遠端的高度高大約105％到大約120％。
42.根據權利要求38所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述夾鉗構件近端的高度比所述夾鉗構件遠端的高度高大約108％到大約113％。
43.根據權利要求38所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述夾鉗構件近端的高度比所述夾鉗構件遠端的高度高大約110％。
44.一種超聲夾鉗凝結器裝置，包括包含致動器的外殼，所述致動器具有第一打開位置和第二閉合位置；具有近端和遠端的外管，所述近端連接到所述外殼；具有近端和遠端并且還定位在所述外管中的超聲波導管；連接到所述波導管的所述遠端上的超聲致動的刀；夾鉗構件，其能夠相對于所述刀進行樞轉，用于將組織夾鉗在所述夾鉗構件和所述刀之間；和反饋元件，用于提供表示所述致動器處于所述閉合位置的指示。
45.根據權利要求44所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述反饋元件提供聽覺指示。
46.根據權利要求44所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述反饋元件提供觸覺指示。
47.根據權利要求44所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述反饋元件可操作地連接到所述致動器。
48.根據權利要求44所述的超聲夾鉗凝結器裝置，其中，所述反饋元件可操作地連接到所述外殼。
49.一種超聲外科器械，包括用于容納換能器并包含致動器的外殼，所述致動器具有第一打開位置和第二閉合位置，并且其中所述外殼限定外殼表面；定位在所述外殼上的第一開關，用于通過醫(yī)生的一個或多個手指進行致動，并且還電連接到發(fā)生器，用于向所述發(fā)生器提供電信號，以控制由所述換能器傳遞的超聲能量的水平；和鄰近所述至少一個開關的隔板，其中所述隔板限定了比所述外殼表面高的隔板表面。
50.根據權利要求49所述的超聲外科器械，還包括第二開關和第二隔板，所述第二開關定位在所述外殼上，用于通過醫(yī)生的一個或多個手指進行致動，所述第二隔板鄰近所述第二開關，其中所述第二隔板限定了比所述外殼表面高的第二隔板表面。
51.根據權利要求49所述的超聲外科器械，其中，所述隔板圍繞所述第一開關。
52.根據權利要求51所述的超聲外科器械，其中，所述隔板是長方形的。
全文摘要
一種超聲夾鉗凝結器組件(100)，其被構造為在外科手術過程中允許選擇性地進行組織的切割、凝結和夾鉗。該器械的細長部分可以被構造用于內窺鏡應用并且外徑小于6mm。該構造包括夾鉗機構，夾鉗機構包括可樞轉地連接在器械遠側部分處的夾鉗臂，夾鉗臂被特別構造為產生所需水平的組織夾鉗力，當扳機完全閉合時該力超過4磅。夾鉗機構包括兩件式墊的結構、能夠實現較高的組織夾鉗力的墊材料和有效地消除誤用組織力的力限制機構。該組件的特征還在于手致動，其被構造為為醫(yī)生提供人體工程學的握持和操作。無論用左手還是右手來握持外科器械，手動開關都位于醫(yī)生拇指的自然擺動范圍內。
文檔編號A61B18/18GK101035482SQ200580034395
公開日2007年9月12日 申請日期2005年10月7日 優(yōu)先權日2004年10月8日
發(fā)明者C·N·法勒, K·M·科瓦爾斯基, K·L·豪澤, M·A·紐羅爾, S·K·紐恩費爾特, S·N·巴頓 申請人:伊西康內外科公司