手持式机电手术器械的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年1月14日提交的美国临时专利申请序列号62/960,751的权益和优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及手术器械。更具体地，本公开涉及具有感测能力的机电手术器械的外壳壳体。

背景技术：

一种类型的手术器械是线性夹持、切割和缝合器械。此类器械可用于外科手术中以从胃肠道切除癌性或异常组织。传统的线形夹持、切割和缝合器械包括具有细长轴和远端部分的手枪式握把式结构。远端部分包括一对剪刀式的握持元件，其夹持结肠闭合的开口端。在所述器械中，两个剪刀式握持元件中的一个，例如砧座部分，相对于整个结构移动或枢转，而另一个握持元件相对于整个结构保持固定。所述剪切机构的致动(砧座部分的枢转)由保持在手柄中的抓握触发器控制。

除了握持元件之外，远端部分还包括缝合机构。剪切机构的固定握持元件包括钉仓容纳区域和用于驱动缝钉向上穿过组织的夹持端抵靠砧座部分从而密封先前打开的端部的机构。握持元件可与轴一体地形成，或者可以是可拆卸的，使得各种剪切和缝合元件可以互换。

许多手术器械制造商已经开发了具有用于操作和/或操纵手术器械的专有动力驱动系统的生产线。在许多情况下，手术器械包括可重复使用的动力手柄组合件和一次性端部执行器或类似物，所述一次性端部执行器或类似物在使用之前选择性地连接到动力手柄组合件，然后在使用之后从端部执行器断开，以便对其进行处置或在一些情况下消毒以重复使用。

技术实现要素：

在本公开的一个方面，提供了一种手术手柄组合件，其包括电源组、被配置成选择性地将电源组封装在其中的外壳壳体，以及传感器组合件。电源组包括电动机和联接到电动机并可由其旋转的驱动轴。传感器组合件联接到外壳壳体。

在各方面中，传感器组合件可包括诸如加速度计、温度传感器、应变计、磁力计或陀螺仪等传感器。

在一些方面，传感器可被配置成与电源组通信以将感测信息传送到电源组。

在其它方面，传感器组合件可包括被配置成联接到外壳壳体的传感器壳体和安置在传感器壳体内的传感器。

在进一步的方面，外壳壳体可包括近端部分和可枢转地连接到近端部分的远端部分。近端部分可具有上外壳部分，并且传感器壳体可被配置成联接到上外壳部分。

在各方面中，传感器壳体可被配置成夹在上外壳部分上。

在一些方面，传感器壳体可具有其中容纳至少一个传感器的主体部分，以及从主体部分延伸的一对弯曲的柔性臂。柔性臂可被配置成可拆卸地夹在上外壳部分上。

在进一步的方面，传感器组合件可包括电池，其支撑在传感器壳体中并与传感器电通信的。

在其它方面，传感器组合件可包括支撑在传感器壳体中的感应耦合件，并且电源组可具有被配置成感应耦合到传感器组合件的感应耦合件的感应耦合件。

在各方面中，电源组可包括与电源组的感应耦合件电通信的处理器，使得来自传感器的感测信息可从传感器传递到处理器。

在一些方面，传感器组合件可包括支撑在传感器壳体中的印刷电路板。印刷电路板可具有处理器和与传感器通信以存储感测信息的存储器。

根据本公开的方面，提供了一种手术手柄组合件，其包括电源组、被配置成选择性地将电源组封装在其中的外壳壳体，以及传感器组合件。电源组包括电动机和联接到电动机并可由其旋转的驱动轴。传感器组合件安置在外壳壳体内并包括传感器。

在各方面中，传感器组合件可包括柔性印刷电路板，其具有附接到其上的传感器。

在一些方面，柔性印刷电路板可具有附接到外壳壳体的近端部分的近端部分，以及附接到外壳壳体的远端部分的远端部分。

在进一步的方面，外壳壳体的近端部分和远端部分可枢转地彼此联接，使得外壳壳体可在打开配置与闭合配置之间转换。

在其它方面，电源组可包括电连接器和与电连接器电连接的处理器。柔性印刷电路板的远端部分可具有被配置成与电源组的电连接器连接的电连接器。

在各方面中，柔性电路板可具有处理器和存储器。存储器可与传感器通信以存储感测信息。

在一些方面，传感器可以是加速度计、温度传感器、应变计、磁力计和/或陀螺仪。

在进一步的方面，传感器可被配置成与电源组通信以将感测信息传送到电源组。

在其它方面，传感器组合件可包括感应耦合件，并且电源组可具有被配置成感应耦合到传感器组合件的感应耦合件的感应耦合件。

在各方面中，电源组可包括与电源组的感应耦合件电通信的处理器，使得来自传感器的感测信息从传感器传递到处理器。

根据本公开的又一方面，提供了一种用于选择性地将电源组封装在其中的外壳壳体。外壳壳体包括在其中限定空腔的近端部分、在其中限定空腔并可枢转地联接到近端部分的远端部分，以及传感器组合件。近端部分和远端部分被配置成在打开配置与闭合配置之间移动，在打开配置中，近端部分的一部分与远端部分的对应部分间隔开，在闭合配置中，近端部分的一部分连接到远端部分的对应部分。传感器组合件被配置成联接到近端部分或远端部分中的一者或两者。传感器组合件包括印刷电路板，其具有传感器、处理器和与传感器通信用于存储由传感器感测的信息的存储器。

在各方面中，传感器可以是加速计、温度传感器、应变计、磁力计和/或陀螺仪。

在一些方面，传感器组合件可包括被配置成联接到近端部分或远端部分中的一者或两者的传感器壳体。印刷电路板可支撑在传感器壳体中。

在进一步的方面，近端部分可具有上外壳部分，并且传感器组合件的传感器壳体可被配置成联接到上外壳部分。

在其它方面，传感器壳体可被配置成夹在上外壳部分上。

在各方面中，传感器壳体可具有其中容纳传感器的主体部分，以及从主体部分延伸的一对弯曲的柔性臂。柔性臂可被配置成可拆卸地夹在上外壳部分上。

在一些方面，传感器组合件可包括电池，其支撑在传感器壳体中并与传感器电通信。

在进一步的方面，在闭合配置中，近端部分和远端部分可协作地限定被配置成用于封装电源组的内腔，并且在打开配置中，电源组可插入外壳壳体或从其移除。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于选择性地将电源组封装在其中的外壳壳体。外壳壳体包括在其中限定空腔的近端部分、在其中限定空腔并可枢转地联接到近端部分的远端部分，以及传感器组合件。近端部分和远端部分被配置成在打开配置与闭合配置之间移动，在打开配置中，近端部分的一部分与远端部分的对应部分间隔开，在闭合配置中，近端部分的一部分连接到远端部分的对应部分。传感器组合件安置在外壳壳体内，并包括具有附接到其上的传感器的柔性印刷电路板。

在各方面中，柔性印刷电路板可包括近端部分和远端部分。近端部分可附接到外壳壳体的近端部分的内表面，而远端部分可附接到外壳壳体的远端部分的内表面。

在一些方面，柔性电路板可具有处理器和存储器。存储器可与传感器通信以存储由传感器感测的信息。

在进一步的方面，传感器可以是加速计、温度传感器、应变仪、磁力计和/或陀螺仪。

附图说明

本文参考附图对本公开的实施例进行了描述，其中：

图1是根据本公开的实施例的包括手柄组合件、适配器组合件和手术装载单元的手持式手术器械的透视图；

图2是图1的手柄组合件的前透视图；

图3是包括外壳壳体和电源组的图2的手柄组合件的其中零件分离的前透视图；

图4a是图1的手术器械的侧视图，其示出了处于打开配置的图3的外壳壳体；

图4b是图1的手术器械的侧视图，其示出了处于打开配置的图3的外壳壳体，其中安置有电源组；

图4c是图1的手术器械的侧视图，其示出了处于闭合配置的图3的外壳壳体；

图5是示出图3的外壳壳体和夹持在其上的传感器组合件的透视图；

图6是示出了图1的包括图5的传感组合件的手柄组合件的侧透视图，其中移除了壳体部分；

图7是示出图5的传感器组合件的电路的示意图；

图8是图7的电路的多个传感器的顶视图；

图9是示出包括电源组、外壳壳体和传感器组合件的手柄组合件的另一实施例的透视图；

图10是示出图9的外壳壳体和安置在其中的传感器组合件的顶部透视图；以及

图11是示出图9的传感器组合件的电路的示意图。

具体实施方式

参考附图详细描述当前公开的包括手柄组合件、适配器组合件和传感器组合件的手术器械的实施例，其中在几个视图的每一个中相同的附图标记表示相同或相应的元件。如本文所使用的，术语“远端”是指手术器械或其组件的远离使用者的部分，而术语“近端”是指手术器械或其组件的靠近使用者的部分。

参考图1，根据本公开的实施例的手术器械通常被指定为10，并且是被配置成用于执行各种手术功能(例如缝合和切割组织)的电动手持式机电器械的形式。手术器械10包括手柄组合件100，其被配置成用于选择性地与适配器组合件200连接，而适配器组合件200又被配置成用于选择性地与端部执行器或一次性装载单元(“sulu”)400连接。

如图1-4c所示，手术器械10的手柄组合件100包括外壳壳体110和被配置成选择性地由外壳壳体110容纳并基本上由其封装的电源组101。外壳壳体110包括近端部分或近端半区段110a和远端部分或远端半区段110b。外壳壳体110的半区段110a、110b通过沿远端半区段110b和近端半区段110a的上边缘定位的铰链116可枢转地彼此连接。当结合时，近端半区段110a和远端半区段110b在其中限定外壳腔110c，电源组101选择性地位于所述外壳腔110c中。近端半区段110a和远端半区段110b沿垂直于适配器组合件200的纵轴“x”的平面划分。近端半区段110a和远端半区段110b中的每一个包括相应的上外壳部分112a、112b和相应的下外壳部分114a、114b。下外壳部分112a、112b限定了卡扣闭合部件118，用于选择性地将下外壳部分112a、112b彼此固定并用于将外壳壳体110保持在闭合状态。

近端半区段110a的尺寸和形状设置成在其中容纳大部分电源组101。外壳壳体110的近端半区段110a支撑右侧控制按钮36a和左侧控制按钮36b。右侧控制按钮36a和左侧控制按钮36b能够在向其施加对应的力或向其施加按压力时被致动。

如图2和4c所示，当外壳壳体110处于闭合配置时，外壳壳体110的远端半区段110b覆盖电源组101的面向远端的部分。远端半区段110b限定连接部分120，其被配置成接纳适配器组合件200的对应的驱动联接组合件(未示出)。具体地，外壳壳体110的远端半区段110b限定凹部122，当适配器组合件200与手柄组合件100配合时，凹部122容纳适配器组合件200的驱动联接组合件(未示出)的一部分(未示出)。远端半区段110b的连接部分120限定从其内侧表面径向向内突起的一对轴向延伸的导轨120a、120b。当适配器组合件200与手柄组合件100配合时，导轨120a、120b有助于相对于手柄组合件100旋转地取向适配器组合件200。

远端半区段110b的连接部分120限定三个孔122a、122b、122c，这三个孔形成在其面向远端的表面中并且彼此布置在共同的平面或直线上。远端半区段110b的连接部分120还限定电通过连接器166穿过其延伸的细长槽124。远端半区段110b的连接部分120进一步限定形成在其表面中的凹形连接部件126。凹形连接部件126选择性地与适配器组合件200的凸形连接部件(未示出)接合。

外壳壳体110的远端半区段110b支撑面向远端的切换控制按钮130。切换控制按钮130能够在向其施加对应的力或向其施加按压力时沿向左、向右、向上和向下的方向被致动。外壳壳体110的远端半区段110b支撑右侧一对控制按钮32a、32b；以及左侧一对控制按钮34a、34b。右侧控制按钮32a、32b和左侧控制按钮34a、34b能够在向其施加对应的力或向其施加按压力时被致动。

外壳壳体110由聚碳酸酯或类似聚合物制成，并且是清澈的或透明的和/或可被包覆成型。在一些实施例中，外壳壳体110可由可例如通过高压灭菌法进行灭菌的任何合适的材料制成。外壳壳体110可作为无菌单元提供给临床医生或外科医生，用于容纳电源组101(其可以是或可以不是无菌的)。

参考图3-4c，手柄组合件100的电源组101被配置成容纳在外壳壳体110内，并为手术器械10的功能供电。手柄组合件100的电源组101包括内手柄壳体150，其具有下壳体部分144和从下壳体部分144延伸和/或支撑在其上的上壳体部分148。下壳体部分144和上壳体部分148被分成近端半区段150a和可通过多个紧固件连接到近端半区段150a的远端半区段150b。当结合时，近端半区段150a和远端半区段150b限定其中具有内部壳体腔(未示出)的内部手柄壳体150，电源组芯组合件(未示出)位于所述内部壳体腔中。电源组芯组合件被配置成控制手术器械10的各种操作。

电源组101的内部手柄壳体150设置有电源组芯组合件位于其中的壳体。电源组芯组合件包括电池电路(未示出)、控制器电路板或处理器“p”(图3)和被配置成向手柄组合件100的任一电气组件供电的可充电电池(未示出)。处理器“p”包括电动机控制器电路板(未示出)、主控制器电路板(未示出)和将电动机控制器电路板和主控制器电路板互连的第一带状电缆(未示出)。

内部手柄壳体150还包括其中存储有将由处理器“p”执行的指令或程序的存储器。所述存储器被配置成存储关于手术器械10的操作的数据，临床医生或工程师以后可存取所述数据。存储器可包括rfid、闪存eeprom、eprom或存储关于手术器械10的操作的信息的任何合适的非暂时性存储芯片。

电源组芯组合件还包括电连接到控制器电路板和电池的电动机“m”。可以设想，电源组芯组合件可包括一个以上的电动机，例如，第二电动机(未示出)和第三电动机(未示出)。电动机“m”安置在电动机控制器电路板与主控制器电路板之间。电源组芯组合件具有联接到电动机“m”并可由其旋转的电动机轴或驱动轴152。

电动机“m”由电动机控制器控制。电动机控制器安置在电动机控制器电路板上，例如是来自急速微电子公司(allegromicrosystems,inc.)的a3930/31k电动机驱动器。a3930/31k电动机驱动器设计用于控制具有n沟道外部功率mosfet的3相无刷dc(bldc)电动机，诸如电动机“m”。电机控制器中的每一个联接到安置在主控制器电路板上的主控制器。主控制器还联接到也安置在主控制器电路板上的存储器。主控制器例如是来自飞思卡尔半导体公司(freescalesemiconductor,inc)的armcortexm4处理器，其包括1024千字节的内部闪存。主控制器通过提供控制逻辑信号(例如，滑行、制动等)的fpga与电动机控制器通信。然后，电动机控制器的控制逻辑使用固定频率脉宽调制(pwm)向电动机“m”输出对应的激励信号。

电动机轴152通过电源组101的电动机“m”的旋转用于驱动适配器组合件200的轴和/或齿轮组件，以便执行手术器械10的各种操作。例如，电源组101的电动机“m”可被配置成驱动外壳壳体110的轴和/或齿轮组件，其驱动适配器组合件200的对应从动轴和/或齿轮组件，以便选择性地相对于sulu400的近端主体部分402移动sulu400的工具组合件404(图1)，以绕纵轴“x”旋转sulu400，使钉仓组合件408相对于sulu400的砧座组合件406移动，和/或从sulu400的钉仓组合件408内发射缝钉。

适配器组合件200包括外旋钮壳体202和从旋钮壳体202的远端延伸的外管206。旋钮壳体202和外管206的配置和尺寸设置成容纳适配器组合件200的组件。外管206的尺寸适于内窥镜插入。具体地，外管206可通过典型的套管针端口、套管等。旋钮壳体202的尺寸设置成不进入套管针端口、套管等。旋钮壳体202被配置成连接到手柄组合件100的外壳壳体110的连接部分120。

参考图5-8，外壳壳体110还包括附接/可附接到其外表面的传感器组合件300。例如，传感器组合件300可以可拆卸地或永久地联接到近端半区段110a的上外壳部分112a。在各方面中，传感器组合件300可经由任何合适的紧固机构(例如，钩环紧固件、粘合剂、卡口型连接等)可拆卸地连接到外壳壳体110的任何合适的部分。可以设想，传感器组合件300可被配置成可从外壳壳体110机械拆卸的夹子。

传感器组合件300包括壳体302、支撑在壳体302中的电池304，以及电联接到电池304的一个或多个传感器306。壳体302具有其中容纳传感器306的主体部分303，以及从主体部分303延伸的一对弯曲的柔性臂307。传感器组件300可包括感应耦合件309，并且电源组101可包括感应耦合件311，从而可在电源组101的处理器“p”(图3)与传感器组合件300的处理器310之间接收信号。在一些方面，传感器组合件300可感应地从电源组101接收电力。

传感器306可包括加速度计306a(例如，9轴加速度计)、磁力计306b和/或陀螺仪306c，它们协作地被配置成确定手柄组合件100的取向(例如，俯仰、滚动、偏航等)。在一些方面，传感器306可被配置成确定手柄组合件100在所有六个自由度上的取向。传感器组合件300可附加地或可替代地包括用于帮助临床医生进行故障排除的扬声器和麦克风(未明确示出)、用于检测齿轮箱故障的声发射和振动传感器，以及用于提供手术反馈和人体工程学输入的超宽带定位系统。

参考图6-8，传感器组合件300可包括片上系统308，其集成传感器306、处理器310(例如，中央处理单元)和存储器312，所有这些都支撑在印刷电路板314上。片上系统308容纳在壳体302内并与电池304电通信。片上系统308可与电源组101的处理器“p”(图1)进行无线通信(例如，蓝牙、近场通信等)，使得由传感器306感测的信息可被通信到电源组101的处理器“p”和/或存储器以存储在其中。片上系统308可电连接到视觉校准输出316、软件复位开关318和视觉网络计算320。

由传感器组合件300收集的信息可直接与从手术器械10记录的数据重叠，以提供手术过程的完全解析，从而有助于设计开发和提高手术效率。例如，由传感器组合件300收集的数据可包括完成手术过程中的不同手术步骤的时间、运动平滑度、响应取向、关节角度、触发次数、手术装载单元400的尺寸和电池使用，临床医生可实时地或在手术过程之后利用这些数据来提高他们的技能并最终改善患者的治疗效果。由传感器组合件300提供的其它反馈数据可包括灌注测量、夹持持续时间、组织力、组织温度和异物检测。传感器组合件300可将数据无线通信到手术器械10内的存储器或通信到远离手术器械10定位的计算机，诸如手机应用程序。

在各方面中，传感器组合件300可包括各种其它传感器306，其被配置成测量光级、温度、力/压力、位置、速度和/或声音。例如，传感器组合件300可包括光敏电阻(ldr)、光电二极管、光电晶体管、太阳能电池、热电偶、热敏电阻、恒温器、电阻温度检测器、应变计、压力开关、测压元件、电位计、编码器、反射/开槽光耦合器、多普勒效应传感器、碳麦克风、压电晶体等，和/或其组合。

图9-11示出了类似于上述手柄组合件100的手柄组合件500的另一实施例。手柄组合件500的不同之处在于具有安置在外壳壳体510内的传感器组合件530。由于两个手柄组合件之间的相似性，将仅详细描述手柄组合件500的那些被认为是阐明与手柄组件100的差异所必需的元件。

手柄组合件500包括外壳壳体510和被配置成选择性地由外壳壳体510容纳并基本上由其封装的电源组501。外壳壳体510包括近端部分或近端半区段510a和远端部分或远端半区段510b。外壳壳体510的半区段510a、510b可枢转地连接。近端半区段510a和远端半区段510b中的每一个包括相应的上外壳部分512a、512b和相应的下外壳部分514a、514b。远端半区段510b限定了连接部分520，其被配置成接纳适配器组合件200(图1)的对应的驱动联接组合件(未示出)。

外壳壳体510还包括安置在其中的传感器组合件530。传感器组合件530包括具有附接到其上的多个传感器534的柔性印刷电路板532。柔性印刷电路板532可以是细长的，并包括容纳在外壳壳体510的近端部分510a中的近端部分532a，以及容纳在外壳壳体510的远端部分510b中的远端部分532b。具体地，柔性电路板532的近端部分532a可经由粘合剂附接到外壳壳体510的近端部分510a的上外壳部分512a的内表面516。在各方面中，柔性电路板532的近端部分532a可经由任何合适的紧固接合附接到近端部分510a。柔性电路板532的远端部分532b附接到外壳壳体510的远端部分510b的上外壳部分512b的内表面518。

柔性电路板532的远端部分532b可具有电连接器540，例如容纳在外壳部分510的远端部分510b中的细长槽(未明确示出)中的销适配器。电连接器540被配置成当外壳壳体510处于闭合配置时接合电连接器504，例如电源组501的电插座。电源组501包括与其电连接器504电连接的处理器506，用于经由电连接器540从传感器组合件530接收感测信息。

参考图11，柔性电路板532具有处理器544，例如微控制器，以及与传感器534通信以存储感测信息的存储器546。传感器534被配置成与电源组501通信以将感测信息传送到电源组501。传感器组合件530的处理器544与电源组501的电池508和/或电源组501的处理器506电通信，使得传感器组合件530由电源组501的电池508供电，并且来自传感器534的感测信息可从传感器534传递到电源组501的处理器506和/或存储器。传感器组合件530的处理器544可被配置成与外部装置510(例如，手机应用程序)无线连接(例如，经由蓝牙、近场通信等)，以将感测信息从传感器534发送到外部装置。

应当理解，可对当前公开的适配器组合件的实施例进行各种修改。因此，以上描述不应被解释为限制性的，而仅仅作为实施例的范例。本领域技术人员可在本公开的范围和精神内设想其它修改。