基于所附接的机头类型进入特定操作状态的动力模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及电动外科工具，包括可消毒的机头和不可消毒的无菌的动力模块。本发明的工具构造成使得动力模块检测与该模块附接的机头的类型并根据机头类型提供动力。
【背景技术】
[0002]在现代外科学中，医务人员可用的一个最重要的器械是电动外科工具。电动外科工具的一个形式是容纳有马达的机头。设计应用于外科部位以执行特定医疗手术的切割附接件固定到机头。一些电动外科工具设置有用于向组织中切孔或用于选择性去除组织例如骨头的钻头、圆头锉或铰刀。其它机动化的电动外科工具设置有锯削头。这些工具使硬质和软质组织的大部分分离。如其名字所表明，线材驱动器是驱动线材进入患者、更具体地进入骨头的动力工具。动力工具在手术室也用于执行其它功能。例如，已知使用动力工具混合形成外科粘固粉团的成分。其它电动外科工具包括动力产生单元例如超声波驱动器或发射光子(光)能量的装置。
[0003]当对患者进行医疗手术时，对患者使用电动外科工具的能力减少了外科医生的身体劳损。此外，利用电动外科工具可以比利用在电动外科工具之前出现的手动对应物更快更精确地执行大多数外科手术。
[0004]特别受一些医生欢迎的一类电动外科工具是无电线的、电池操作的电动外科工具。顾名思义，该工具具有电池，该电池用作用于工具动力产生单元的动力源。这使得不需要为工具提供连接到外部电源的电线。不使用电线提供了超越有电线的电动外科工具的好处。使用这种类型的工具的外科人员自己不需要关心对电线消毒使得可将电线引入无菌外科场所、或确保在手术中电线的未消毒部分不会无意地引入外科场所。不使用电线还导致类似地消除了电线带给外科手术的物质杂乱和视野堵塞。
[0005]传统的动力工具与设计用于执行外科手术的动力工具之间存在差异。设计用于执行外科手术的动力工具必须能够承受严酷的高压灭菌器消毒。在高压灭菌器消毒过程中，所述工具安置在空气中充满水汽(蒸汽)、温度可超过110°C、压力超过290托的腔室中。所述工具的包括任何电路的电力构件的内部构件如果不受保护地留在并反复暴露于该环境则会腐蚀。
[0006]防止这种类型的腐蚀的一个解决方案是将所述工具的尽可能多的导电构件容纳在密封模块或密封壳体中。内容明确地引用在此作为参考的本申请人的美国专利N0.7，638，958/PCT公开N0.WO 2007/002180A2公开了多少与机动化的电动外科工具相关联的构件可以并入单个密封模块。
[0007]上述公开的组件做了保护电动外科工具的许多电力构件免受消毒的不利影响的非常适当的工作。但是，随着时间的消逝，密封模块的接头会损坏。另外，所述工具的马达、转子和线圈没有被保护到密封模块中的构件被保护的程度。此外，提供由该密封模块保护的工具是昂贵的。
[0008]该问题的另一个解决方案是将所述工具的构件分成两部分，一部分是消毒的，另一部分是不消毒的。更具体地，该类型的工具包括动力模块和机头。动力模块包括动力产生单元例如马达。存储用于启动动力产生单元的电荷的电池也布置在动力模块内。动力产生单元包括控制电路。控制电路调节动力产生单元的启动。动力产生单元的主体、壳体以及主体内部的构件不是设计用于承受消毒过程。
[0009]所述工具的第二部分是机头。该机头包括主体或壳体。机头主体内部是用于接纳动力产生单元的空腔。机头还包括某种传动装置。该传动装置能够将由动力产生单元输出的动力传送到应用于患者以执行所期望的手术的所附接的器械。通常机头包括某种连接构件。连接构件便于器械与传动装置的可释放附接。机头主体和所附接的构件设计成可承受严酷的消毒过程。
[0010]当准备使用具有无菌动力模块的工具时，对机头进行消毒。将动力模块安置在机头内部的封闭空腔中。这将未消毒的动力模块密封成与患者周围的环境隔离开。然后以与使用可消毒的工具相同的方式使用所述工具。致动动力产生单元以使器械对患者执行所期望的手术。
[0011]上述类型的工具的好处是只有机头及其内部构件需要设计成可承受消毒。这使得与提供整个工具都经受消毒的工具相比，提供这种类型的工具更便宜。此外，由于该工具的无菌动力模块不经受消毒，所以该模块不可能由于暴露于消毒过程而发生故障。
[0012]虽然上述类型的工具是有用的，但存在与该工具相关的限制。这些限制中的一些是由于这样的事实:许多动力外科工具虽然形状类似但难以操作。例如，外科医生会使用的两个机动化的电动外科工具是线材驱动器和矢状锯。两个工具都包括马达。所述工具设计用于驱动不同的器械。线材驱动器设计用于使线材或销旋转。矢状锯设计成使刀片绕延伸穿过刀片运动的平面的轴线在平面中来回摆动。如果有人无意地将设计用于这些工具中一个的机头的动力模块安置到其它工具的机头中，会出现麻烦。
[0013]对于该问题，一个建议的解决方案是在动力模块上设置开关。在组装工具以使用的过程中，在某一时刻将开关手动设置成指示与动力模块连接的机头的类型。该解决方案的缺点是，需要准备工具进行使用的人正确地设置开关。
【发明内容】
[0014]本发明涉及新颖和有用的外科动力工具。本发明的动力工具包括可消毒的机头和无菌动力模块。本发明的工具设计成使得根据各机头的特定动力需求，动力模块自动地为不同的机头提供动力。
[0015]本发明的工具的机头包括数据标签。该数据标签存储用于从多个不同类型的机头中识别特定类型的机头的数据。动力模块包括读取器和控制器。读取器从机头数据标签读取数据。控制器从读取器接收识别机头类型的信号。基于机头的类型，控制器控制动力模块内部的动力产生单元，以提供适合于动力模块附接的机头类型的动力。
[0016]在本发明的一些优选形式中，机头数据标签与用于将动力模块保持到机头的锁闭件一体。来自数据标签的数据信号的有/无被控制电路进一步用作动力模块是否适当地连接到机头并且工具准备好使用的标记。只有在控制电路确定盖处于锁闭状态后，控制电路才致动工具动力产生单元。
[0017]在本发明的一些优选形式中，机头数据标签包括一组一个或多个特别安置的磁体。动力模块数据读取器包括一个或多个传感器。各传感器选择性地输出取决于磁体的有/无的信号。在本发明的一些形式中，传感器输出取决于感测到的磁场强度的信号。
[0018]在本发明的一些形式中，动力模块动力产生单元是马达。在本发明的这些形式中，机头传动装置是将马达的机械能传输到所附接的能量施加器或器械的齿轮系。
【附图说明】
[0019]在权利要求中指出了本发明的特性。从下面结合附图的具体描述中可以理解本发明的上述和其它特点和好处，其中:
[0020]图1是本发明的外科工具的透视图；
[0021]图2是本发明的构件的分解视图，包括对动力模块如何安装到机头的描绘；
[0022]图3是本发明的工具的剖视图；
[0023]图4是机头的剖视图；
[0024]图5是机头盖的分解视图；
[0025]图6是动力模块的透视图；
[0026]图7是动力模块的前部平面图；
[0027]图8是动力模块的后部平面图；
[0028]图9是动力模块的左侧平面图；
[0029]图10是动力模块的右侧平面图；
[0030]图11是动力模块的顶部平面图；
[0031]图12是动力模块的底部平面图；
[0032]图13是动力模块的内部构件的分解视图；
[0033]图14是动力模块的剖视图；
[0034]图15是传感器如何安装到动力模块基部的透视图；
[0035]图16是动力模块的电路框图；
[0036]图17A和17B形成本发明的工具的操作的流程图；
[0037]图18是形成本发明的工具的替代机头的透视图；
[0038]图19是钥匙件如何能够安装到动力模块以将模块置于维护模式的分解视图。
【具体实施方式】
[0039]1.概述
[0040]现在结合图1-3总体描述本发明的电动外科工具30。工具30包括机头40，动力模块180可拆下地坐靠在该机头中。动力模块180内部是动力产生单元。在本发明所描述的形式中，动力产生单元是马达290。电池270和控制器320也布置在动力模块180中。电池270提供用于给马达290供电的电荷。控制器320选择性地给马达290施加电流以调节马达的致动。
[0041]机头40包括构件，由机头马达290输出的动力施加到所述构件。这些构件中的一个是驱动心轴136。由于所述外科工具30是机动化的外科工具，该工具包括总体由环状件表示的连接组件170。连接组件170可释放地将能量施加器或前端附接件保持到机头40。为了本发明的目的，能量施加器是施加到患者以完成外科手术任务的装置。附接到机动化的外科机头的能量施加器包括钻头、刀片、铰刀和圆头锉。用于本发明的能量施加器也可理解成是被驱动进入患者以永久或临时植入的医疗装置。这些类型的装置包括线材、销和螺钉。在本发明的一些形式中，连接组件构造成可拆下地接纳前端附接件。前端附接件是接合并驱动能量施加器的现有装置。这允许使用单个工具驱动不同类型的能量施加器。
[0042]机头40还包括至少一个控制构件。在本发明的所示形式中，有两个控制构件:触发器152和154。
[0043]当希望使用工具30时，选择性地压下一个或两个触发器152和154。动力模块180内部的传感器302和304(图13)监控触发器152和154是否被压下。当压下触发器152或154时，相关联的传感器302或304分别输出代表对控制器320的触发状态的信号。响应接收的该信号，控制器320调节对马达的电流施加，以产生马达270的所期望致动。更具体地，给马达施加电流以产生马达致动，马达致动导致外科医生所期望的能量施加器致动。
[0044]I1.机头
[0045]首先应该理解，形成机头40的构件能够承受机头会暴露的严酷的高压灭菌器消毒或其它消毒过程。为使构件能够承受严酷的高压灭菌器消毒，该构件应该能够承受暴露于温度超过105°C、2巴压力下的过饱和蒸汽(水汽)的环境。
[0046]现在通过图1-4描述的机头40包括壳体42。壳体42是机头40的本体或外壳。所示壳体42被成形为具有基部44。在与图3的平面垂直的平面中，基部44形状大体为矩形。基部44的底端是敞开的。基部44被形成为具有在近侧并从基部的近端略微向下延伸的两个铰接连接部47 (标识出一个)。虽然看不到，但机头40被形成使得基部44的底端具有限定进入基部44的开口的外周边的边缘。该边缘从基部44的外表面向内形成台阶。基部44形成为具有在图4中标识出的槽口 45。槽口 45从基部44的指向远侧的壁板的内表面向内延伸。壳体被形成使得槽口 45位于基部44的开口端上方小于0.5cm的较短距离内。槽口 45不延伸穿过形成槽口的壁板的全部。
[0047]也是壳体42的一部分的握持部46从基部44向上延伸。在本发明所示的形式中，握持部46不从基部44的中心上升。相反，握持部46沿从基部44的顶部的中心沿远侧向前的