专利名称：特别用于腹腔镜手术的装置的制作方法
特别用于腹腔镜手术的装置本发明涉及一种装置，特别是涉及用于腹腔镜手术，也被称为"锁孔手术" 的装置。本发明的目的是提供一种简单的手动操作的装置或仪器，该装置或仪器具 有使用的人体工程学正确属性和关于更有效利用外科医生的肌肉用于操纵该仪 器的扳机或促动器的技术方案，它给外科医生提供了对仪器的改进控制。虽然在1910年就第一 ^t人，行腹腔镜检查，但是直到1987年腹腔镜 技术的使用才开始腾飞。从那以后在使用和手术操作领域中得到了快速地发 展。然而，腹腔镜仪器的发展很少有关人体工程学的改进。科学测量结果证明 与开放式手术相比外科医生要花费高达十倍的精力在腹腔镜下执行相同的操 作。由美国专利5480409， 5893878， 5383888， 5792165， 5976121， 5488441， 5735873和5868784以及由WO 9724072及其它文献中已公知大量的S复腔镜仪 器的设计。虽然己公知的仪器在设计和功能上有很大的不同，但是已公知的仪 器具有以下共同特点，即它们由包括一个或多个可移动部分的把手、其中尤其 是由"扳机"或促动器构成，该"扳机"或促动器可由用户例如外科医生进行 操纵以控制工具，所谓的受动器，该受动器连接到管状元件或工具杆的悬臂端 部部分上，管状元件或工具杆的另一端部部分连接到把手上。US 5792165公开了一种展现出关于操纵受动器有很大灵活性的仪器，其 具有三种自由度旋转，枢转和夹紧。另外可从该仪器的管状体上连接和去除 不同的受动器。在US 5792165中公开的该仪器还设有集成的马达和部分控制 受动器动作的微处理器。US 5383888公开了一种展现出基本上与US 5792165的仪器具有相同功能 的仪器。US 5976121公开了一种用于操作连接内窥镜的仪器的把手，其中借助于 杠杆来张开湖合该仪器端部处的呈一对剪刀形式的工具。关于前面提到的现有技术存在若T^点。其中一，点涉及在绝大多数上面提到的现有技术中仪器把手的独特设计 在人体工程学上是不利的，这是因为该仪器不能提供弯曲手掌的工作位置和/或 必须移动手指来操作该仪器，而除了食指，即所谓的食指外其它手指不得不用 于操纵该仪器的主要功能。这使得外科医生的手部很容易发生很小的不可控的 移动。这些移动导致仪器的操作端部部分产生相对较大且所不希望的移动。这 一不利设计的结果在于试图抵消上面提到的不希望的移动，除其它因素外，与 开放式手斜目比外科医生要花费高达十倍的精力在腹腔镜下执行相同的操作。涉及多数上面提到的仪器的另一实质性的缺点在于它们在技术上非常复 杂，这使得仪器制^J:非常昂贵。从而，在很大程度上，试图重复使用该仪器 若干次。虽然理论上仪器能100%地消毒，但是除了别的以外由Fengler,PaMke, Bisson禾口 Kraas在Krankenhaus Moabit, Lehrkrankenhaus der Humboldt Universitaet zu Berlin的手术部进行的"The Clinical suitability of laparoscopic instrumentation. A prospective clinical study of fUnction and hygiene"研究显示在清洁后，相对大量 的仪器中含有血液制品的残余物，这表现出患者被传染的潜在风险。这可导致 患者患上严重的疾病，并且在最坏的情况下死亡。对于腹腔镜手术而言，外科医生在很大程度上操作仪器的受动器，例如处 于近封闭位置的抓紧器。为了将该受动器从正常情况下全张开的初始位置处移 动到将近全闭合的所需工作位置，夕卜科医生不得不移动仪器的促动器相对较长 的距离。类似的，当受动器由一对剪刀构成时，例如在剪刀处于接近闭合位置 时需要在剪刀上施加最大的力，因为它正常情况下在这一位置上剪切是有效 的。在用于腹腔镜手术的已公知仪器中，由于施加外力的结果使促动器移动与 受动器移动之间的关系从全张开位置到全闭合位置基本上是恒定的。这意味着 用户不得不施加正像从受动器全张开位置的通常"无用"范围到受动器的"使 用范围"或活动范围的力，这在很大程度上导致0%-近似50%的区域张开。 这意味着相对较差地使用操纵促动器的肌肉群。除了上面提到的缺点，在其它 因素中，控制US 5735873， US 5868784和5976121所公开的仪器必须使用多 个手指以操纵受动器。当该仪器用于任何时间长度及困难的工作位置时，这表 现出尤其显著的缺点，其中手本身被迫处于异常和部分扭曲的工作位置。这样 可导致仪器的操作者例如外科医生，误用其肌肉组织，从而快速疲劳并且使手臂和肩膀紧张。本发明的目标在于克服或至少减少前面提到的专利文!1^万表现出的与现有 技术相关的一个或多个缺点，并且特别是克服或至少减少涉及使用肌肉来操纵 促动器的缺点。同时本发明的一个目的在于提供一种仪器，该仪器不仅具有非 常简单的结构而且其中仪器的主要元件部分可由例如，但不限于塑料材料制 造。这导致相对低的生产成本，从而可像一次性物品一样来保护仪器的使用。 而且，这样就会消除由于仪器清洁的不彻底而带来的传染问题。根据本发明M:在下面说明书和随后的权禾腰求书中所限定的技术特征来 实现该目的。-一方面，本发明由用于腹腔镜手术的仪器构成，包括设有促动器的把手， 该促动器被设置成经连杆实现操纵置于管状元件第一端部部分的受动器，所述 管状元件在其第二端部部分延伸到仪器的把手内并连接一部分连杆组，该连杆 组由剪刀连杆构成，其在第一端部部分借助于第一旋转连接部并通过杠杆连接 把手，该杠杆在第二端部部分连接到第四旋转连接部中的把手，借助于第三旋 转连接部将剪刀连杆在其第二端部部分连接到杠杆的第一端部部分。这样，将 移动和力从促动器传递到受动器的连杆组将使促动器围绕所述第一旋转连接部 的旋转与受动器钳口或张角之间的关系基本上呈现出双曲线关系，如当促动器 处于或临近其初始位置或非启动位置时，连杆组使得促动器和受动器之间的传 动比相对较大，而同时受动器处于或临近其全张开位置，并且随促动器旋入把 手，传动比减小。这样就使得促动器越接近其完全启动的位置，即在腹腔镜手 术中最常用的位置，夕卜科医生或其它用户就能越来越好地控制受动器。相应地， 当促动器旋入把手时，施加到促动器上的力的效果将非线性且大体上以双曲线 的方式增加到受动器上。，示施加到促动器上的力基本上与受动器的相对移动量成反比。腹腔镜操纵可能持续相对较长的时间。因此，非常重要的是仪器具有就操 作者的手，既相对于像促动器等功能设备的定位又相对于其大小而言最佳;t&ia 行调整的可能性。因此，在优选实施例中，根据本发明的仪器设有把手，该把 手设有至少一个能够就仪fi操作者的手的大小来调整把手的可调部分。在一个 实施例中，该仪器的至少一个可调部分被方文置在把手的后部。在手术中常常需要灼烧组织或血管。在,实施例中，该仪器设有本身已 公知的用于连接电源的电子连接装置，该电源通过导线向受动器供电用于执行 单极切割。在下文中描述了jt^实施例的一个非限定性示例，其体现在附图中，其中-
图1示出了根据本发明的腹腔镜仪器的视图，其中仪器把手内的促动器没 有受到外力，该位置将作为非启动位置在下文中被参考，并且其中被方文置在管 状元件的悬臂端部部分上的一对剪刀形式的受动器处于张开位置。图2示出了图1所示仪器的视图，其中从把手上已经去除了盖子。图3示出了图2所示仪器的视图，但是其中促动器已经受到外力作用，该 外力已使促动器旋入把手一段距离，并且其中仪器的剪刀部分张开。图4示出了图2所示仪器的视图，其中促动器已经受到夕卜力作用，该外力 已使促动器完全旋入把手中，该位置将作为启动位置在下文中被参考，并且其 中仪器中的剪刀完全闭合。图5示出了己经将可调后部放在靠近其最里面位置之后的图1所示仪器。图6示出了图2所雜杆组的放大比例的视图。图7示出了表示受动器的相对运动与促动器的相对运动之间关系的曲线图。在附图中，附图标号1指代腹腔镜仪器，其由设有扳机或促动器3的把手 2构成，该扳机或促动器受到外力时在运动中围绕轴4旋转角度(V促动器3 以其本身已公知的方式经连杆组3'， 5， 6连接至体身已公知，的管状元件7 上。以这样的方式设置该管状元件7使其从把手2中凸出。在管状元件7的悬 臂端部部分处设有例如在腹腔镜手术中所用的呈一对剪刀形式的受动器9。管状元件7可围绕其纵轴旋转。借助于^S在把手2上部中的旋轮15来 控制该旋转，将管状元件7牢固i鹏接到旋轮15上，并且将受动器9可旋转 牢固地连接到管状元件7上。i!31使旋轮15旋转，所述管状元件7和受动器9 相对于把手2可以其本身已公知的方式进行旋转。在图1和2中，促动器3被卸载掉外力并处于其未启动的位置。通过呈弹 簧35形式的偏压元件促使促动器3 iftX这一位置，该弹簧35连接在连杆组元件6和一部分把手2之间从而使得当在促动器3上施加压力时，该偏压力经连 杆组元件5进行传递，造成其围纟谱由4旋入其未启动位置。当促动器3未启动 时，受动器9处于其完全张开位置。本领域的技术人员将会意识到在可选实施 例中，当促动器3处于其未启动位置时，受动器9可处于其完全闭合位置。在一个可选实施例(图中未示出)中，该仪器不设有偏压元件。在这一可 选实施例中，当作用在促动器3上的外力停止时，促动器3将基本保持在其当 力停止时的位置。连杆组包括由一部分促动器3形成的连杆元件3'(在图中以虚线示出)和 将连杆元件3'连接到连杆元件6上的连杆元件5。促动器3的连杆元件3'可围 绕连接把手2的轴4旋转。该连杆元件3'的旋转限于从一部分把手2的内表面 凸出的止动设备30与例如一部分把手2上的促动器3的一个端部部分的支座 之间。连杆元件5在第一端部部分可旋转地连接到旋转连接部40中的连杆元件 3'的端部部分上，并且在第二端部部分可旋转地连接到旋转3^接部44中的连 杆元件6的更低端部部分上。在其第二端部部分处，连杆元件6可旋转地连接 到旋转连接部46中的把手2上。将本身已公知类型的管状元件7连接到连杆元件6的上部，并且启动受动 器9以响应连杆元件围绕旋转连接部46进行的钟摆运动。当促动器3为非启动时，连杆元件3'和5分别与在旋转连接部4和旋转连 接部44之间的直线L形成角度Oo和(V见图6。当外力施加到促动器3上时，连杆元件3'和5将朝着线L向上旋转，直 到促动器3移到支承在机械止动设备30处。在这一位置，随着促动器完全启 动，连杆元件3'和5还有旋转连接部40将优选与线L重合。在图3和4中， 促动器3分别显示为处于部分启动和近乎完全启动的位置。相应地，受动器9 分别处于部分闭合和基本上闭合的位置。当促动器3受到由图中未示出的手指 施加的外力时，并且当连杆元件5和3'的角度Oo和f3。分别减少到角度a和(3 时，旋转连接部44将移动距离AL。这一移动距离AL造成连杆元件6围绕旋 转连接部46旋转，并且同时连同管状元件7，其连接一部分连杆元件6的端部 部分产生移动，从而使得受动器9以这样的方式移动从而减小钳口或幵口。旋 转连接部44从促动器3处于非启动位置直到促动器3处于启动位置的移动距离AL可由下面的公式简单地表达-<formula>formula see original document page 8</formula>其中L,是连杆元件3,的长度；Ls是连杆元件5的长度；a和卩是当促动器3处于启动位置时，连杆元件3'和5形成到线L的角度; 而Oo和|3Q是当促动器3处于非启动位置时，连杆元件3'和5形成到线L的最大角度。在图7中示出了根据本发明仪器的一个实施例的受动器9的相对运动，例 如抓握工具的"钳口"或剪刀的程度与把手2内促动器3的相对移动距离成比 例的关系的曲线图。垂直轴代表钳口或开口的程度，其中100%是最大钳口而 0%是全闭合的钳口。水平轴代表促动器3在非启动位置(0。％)和全启动位置 100%之间的移动。该图示出了促动器3达到近似50%的启动，工具的钳口将 产生近似75%的闭合，也就是说，促动器3的移动与受动器9张开之间的"传 动"在通常"无效"的范围内相对较大而在受动器的钳口 0-50%张开的通常有 效的范围内相对较小。在有效范围内，低传动比对于夕卜科医生而言是非常有用 的，从而使得例如在操作生命器官时实现最佳可能的控制。本发明的另一重要属性在于施加到促动器3上的力的效果基本上与促动器 3的相对运动和受动器9或工具钳口的相对运动之间的"传动"成反比，这使 得受动器9的力在受动器的钳口 0-50%张开的通常有效范围内最大。促动器3的运动与受动器9的运动之间的传动比具有这样的效果，即用 户，例如外科医生感受到具有在通常有效工作范围内改进控制的更高效的仪 器，与开放式手术相比当j柳现有技术的腹腔镜仪器时，这有利于很^f呈度地 减少所需的额外力量。仪器1设有可调后部8，所述可调后部在图1-4中示出了它最凸出的位置。 借助于锁定构件41将后部8锁定在适当的位置，该锁定构件由在其第一端部 部分可旋转地连接到旋转连接部43中的一部分把手2上的锁定元件42构成。 锁定元件42的第二端部部分设有卡爪构件47，所述卡爪构件被设置成完全抓 握越过与卡爪构件47互补的若干(所示为四个)止块48，其被设置在后部8 的内底部并从那里凸出。以这样的方式借助于弹簧构件50偏压锁定元件42，使得卡爪构件47将会推挤^M止块48。自后部8的所需调整中，可调按钮 52受到与来自弹簧构件50的力反作用的力，从而使卡爪构件47与止块48脱 开接合。当卡爪构件47与止块48脱开接合时，借助于从后部8的一部分内表 面凸出并且在其自由端部部分对从把手2 —部分内表面凸出的相反元件53施 加压力的偏压元件51 ，将后部8偏压到最外面的位置。在附图中后部8被显示为可旋转itt接到设置在把手2顶部的旋转连接部 55中的把手2上。本领域的技术人员将会意识到也可将用于可调后部8的旋转 连接部定位到其它地方，例如定位在把手2的底部中，并且可调后部6可设有 若干旋转连接部并具有不同于附图中所示的其它结构。在可选实施例(图中未示出)中，仪器的把手可设有同样在把手2的腹部 和/或一个或两个侧部进行调节的可能性。在图5中，可调后部8基本上移入把手2中，从而使得把手2采取其近乎 最小的凸出位置，并且促动器3和后部8之间的距离将可能是最小的。把手2 的后部8可固定在图5所示位置与例如图1所示位置间的许多中间位置处。为 了实现把手2对外科医生手的大小的最佳可能的适应性，这种调节的可能性是 重要的，从而用户的舒适潮每是最理想的。在附图中，可调后部8的更低端部部分设有其本身已公知的用于电能的连 接设备60。连接设备60的目的是能够连接电源，电能经导线62传送到受动器 9，从而使得可执行与手术有关的单极切割。也可将该连接设备60设置在仪器 1所示位置之外的其它位置。本领域的技术人员将会意识到促动器3在本代表性实施例中被显示为具有 所谓的开放手指夹(finger-gnp)，其可设有环状或闭合的手指夹。在可选实施例(图中未示出)中，该仪器设有棘齿机构，所述棘齿机构由 棘齿条和基本上互补的卡爪构成，该棘齿机构被设置用于选择性地将促动器3 锁定在所需的位置上。在tt^的实施例中，棘齿条形成连杆组6的整体部分。 该卡爪被设置成借助于设置于一部分把手2内的连接开关而选择性地接合或脱 离棘齿条，并且其经柔性元件连接该卡爪，该柔性元件被设置成对卡爪施加偏 压力。连接开关和促动器3优选地设置成彼此独立操纵。
权利要求
1、一种用在腹腔镜手术中的仪器(1)，包括设有促动器(3)的把手(2)，该促动器(3)被设置成经连杆组(3’，5，6)有效操纵放置在管状元件(7)第一端部部分上的受动器(9)，所述管状元件(7)在其第二端部部分延伸进仪器(1)的把手(2)并连接一部分连杆组(3’，5，6)，其特征在于，连杆组(3’，5，6)由剪刀连杆(3’，5)形成，该剪刀连杆(3’，5)在第一端部部分借助于第一旋转连接部(4)并通过杠杆(6)连接到把手(2)，该杠杆(6)在第二端部部分连接到第四旋转连接部(46)中的把手(2)上，剪刀连杆(3’，5)在其第二端部部分借助于第三旋转连接部(44)连接到杠杆(6)的第一端部部分。
2、 根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述管状元件(7)连接到 在第三旋转连接部(44)和第四旋转连接部(46)之间部分中的杠杆(6)上。
3、 根据权利要求2所述的仪器，其特征在于，所述管状元件(7)连接到 位于更靠近第四旋转连接部而非第三旋转连接部(44)部分中的杠杆(6)上。
4、 根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述把手(2) 设有至少一个可调部分(8)，使得把手(2)能就不同用户的需要进行尺寸调 节。
5、 根据权利要求4所述的仪器，其特征在于，所述至少一个可调部分之 一被设置在把手(2)的后部(8)内。
6、 根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述仪器0) 设有被设置劇每促动器(3)偏压到最有可能的凸出位置上的偏压元件(35)。
7、 根据权利要求6所述的仪器，其特征在于，所述偏压元件由弹簧(35) 形成。
全文摘要
本发明由用在腹腔镜手术中的仪器(1)构成，包括设有促动器(3)的把手(2)，并且该促动器(3)被设置成经连杆组(3’，5，6)有效操纵受动器(9)。受动器(9)被定位在管状元件(7)的第一端部部分，管状元件(7)被附接到仪器(1)的把手(2)上。连杆组(3’，5，6)使得促动器(3)的相对运动与受动器(9)的相对运动呈非线性关系。
文档编号A61B18/14GK101227866SQ200580045386
公开日2008年7月23日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月29日
发明者R·赫扎里, T·S·佩德森 申请人:外科技术挪威有限公司