ЗАПИРАЕМОЕ СОЕДИНЕНИЕ
LOCKABLE CONNECTION

Область техники
Изобретение относится в общем к области хирургической аппаратуры. Более конкретно, изобретение относится к запираемому соединению, в частности к запираемому шаровому шарнирному соединению, содержащему первый рычаг, где в первом рычаге имеется поворотная головка, гнездо, причем поворотная головка вращающимся образом прикреплена к гнезду, запирающее устройство прикреплено для запирания поворотной головки относительно гнезда, в котором в запирающем устройстве имеется поршень, источник сжатого газа и привод, выполненный для реверсивного отсоединения поршня от источника сжатого газа. Изобретение также относится к области связанных конструкций, которые прикреплены к хирургическому столу или другой фиксированной конструкции.
Такое запираемое соединение известно из документа США 5,201,325. Запираемое соединение в этом документе можно приводить в действие сжатым воздухом, который подают через газовый шланг. Поскольку газовое давление газа под давлением в газовых шлангах обычно является недостаточным, чтобы надежно зажимать запираемое соединение, обеспечивают усиливающую систему давления. Другое запираемое соединение известно из документа США 5,271,384. Это запираемое соединение имеет недостаток от зажимающего усилия, которое является недостаточным для многих применений.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение проблем, связанных с запираемыми соединениями, известными из предшествующей техники.
Изобретение решает проблему с запираемым соединением, в частности с запираемым шаровым шарнирным соединением, содержащим первый рычаг, где в первом рычаге имеется поворотная головка, гнездо, причем поворотная головка вращающимся образом прикреплена к гнезду, запирающее устройство, выполненное для запирания поворотной головки относительно гнезда, в запирающем устройстве имеется поршень, источник сжатого газа и привод, выполненный для реверсивного отсоединения поршня от источника сжатого газа, в котором источником сжатого газа является газовый картридж.
Согласно другому объекту, изобретение решает проблему с запираемым соединением, в частности запираемым шаровым шарнирным соединением, содержащим (a) первый рычаг, где в первом рычаге имеется поворотная головка, (b) гнездо, причем поворотная головка вращающимся образом прикреплена к гнезду, и (c) запирающее устройство, выполненное для запирания поворотной головки относительно гнезда, в запирающем устройстве имеется (i) поршень, (ii) стопор газового картриджа, выполненный для съемным образом вмещаемого газового картриджа, и (iii) привод, выполненный для реверсивного отсоединения поршня от газового картриджа или стопора газового картриджа.
Согласно еще одному дополнительному объекту, изобретение решает проблему со способом закрепления запираемого соединения по п.27.
Уровень техники
Обычно, хирургические ретракторы были переносными инструментами с множеством искривленных пальцев, используемых для фиксации открытых разрезов во время хирургических процедур. Хирург или ассистент цепляли крюком пальцы хирургического ретрактора по краям разреза и применяли растяжение, чтобы поддерживать разрез открытым для обеспечения доступа хирургу к непосредственно внутренней структуре.
Приблизительно в последние два десятилетия были разработаны хирургические ретракторы, которые обеспечивали для хирургического стола или другой конструкции возможность ретракции, подлежащей выполнению без необходимости хирургу или ассистенту постоянно поддерживать ретрактор.
Для системы хирургических ретракторов согласно изобретению основанием системы хирургических ретракторов может быть стойка перил (балясина) стола. Это обеспечивает якорь для установки рамы и других металлических изделий, к которым инструменты ретракторов и другие хирургические инструменты подлежат прикреплению. Ряд инструментов ретракторов с различными размерами пальцев ретракторов используют в операционной, чтобы помогать хирургу в захвате хирургического открытого разреза или перемещать анатомические структуры за пределы пути. Системы хирургических ретракторов могут использовать кулачковые механизмы или иногда струбцины, чтобы запирать различные элементы системы ретракторов на месте.
Система хирургических ретракторов согласно изобретению может быть системой ретракторов с круглой рукояткой и/или системой ретракторов с плоской рукояткой. Системы ретракторов с плоской рукояткой имеют недостаток ограничения, которое вызвано линейной природой различных компонентов, компоненты должны соединяться в основном под прямыми углами для соединения. Таким образом, количество ориентаций, в которых системы ретракторов с плоской рукояткой могут быть смонтируемы, ограничено.
Системы ретракторов с круглой рукояткой в общем предпочтительны, потому что они обеспечивают возможность соединения различных компонентов системы ретракторов под рядом различных углов из-за способности частей с круглой рукояткой системы поворачиваться относительно друг друга и зажимать компоненты.
Системы ретракторов с круглой рукояткой включают в себя части с различными формами стержней, которые, первоначально, соединены вместе зажимами с винтовым типом нарезки. Когда используют зажимы с винтовым типом нарезки, может возникать стремление винтовых зажимов деформировать цилиндрические элементы системы ретракторов. Дополнительно, установка режимов, размещение и соединение частей системы ретракторов могут требовать обеих рук, или возможно обеих рук одного индивидуума, плюс ассистента, чтобы монтировать систему. Таким образом, эксцентриковый затвор или соединительные системы над центрирующим замком предпочтительны для прикрепления хирургического ретрактора к первому рычагу и/или для прикрепления якорного элемента к третьему рычагу.
Система эксцентрикового затвора может включать в себя два связанных зажима, которые сконфигурированы для захватывания элементов системы ретракторов в форме стержней, и их можно приспосабливать попеременно относительно друг друга. Один компонент в форме стержня захватывается в каждом зажиме. Два связанных зажима приводят в действие некоторым видом привода, таким как балансир, который тогда блокирует два зажима к двум стержнеобразным элементам, а также одновременно блокируют эти два зажима относительно друг друга попеременно. Один недостаток этого приспособления состоит в том, что когда зажимы разъединены, они отсоединены полностью от обоих стержнеобразных элементов, а также относительно вращения, требуя полного изменения положения системы ретракторов и повторного налаживания перед повторным закреплением.
Системы хирургических ретракторов используют для манипулирования живой тканью. Применение давления к живой ткани может повредить структуру ячейки или уменьшить кровоток к ткани. Живую ткань можно повреждать применением давления в течение слишком долгого времени. Поэтому рекомендуется, чтобы во время хирургических процедур, в которых используют механические ретракторы, периодически ослаблять ретракторы, или уменьшать растяжение на ретракторах, чтобы обеспечивать увеличенный кровоток к ткани, подлежащей ретракции, чтобы предотвратить гипоксию ткани и возможный некроз. Эта необходимость, наряду с ограничением существующих систем ретракторов, создает дилемму для хирургической бригады. Хирургические бригады могут периодически отсоединять хирургическую ретракционную систему, но затем требуется полное регулирование каждого хирургического ретрактора, чтобы переключить его. Поочередно, хирургическая бригада может оставлять живую ткань, отведенную с растяжением во время длительных периодов времени, и рискуя повредить ткань или омертвить ткани, подлежащие ретракции. Члены хирургической бригады стремятся отказываться отсоединять и затем корректировать систему ретракторов, если настройка длительная или громоздкая или если настройка изменит тщательно расположенное соотношение анатомических структур.
Другая проблема, которая возникает с существующими системами хирургических ретракторов с круглой рукояткой, является результатом того факта, что хирурги в общем предпочитают располагать ретракторы так, чтобы они обеспечивали втяжное растяжение под углом. Хирурги предпочитают такой подход, чтобы перемещать ретрактор в одну сторону области, в которой они должны работать так, чтобы ретрактор не препятствовал их перемещениям. Когда хирургические ретракторы смещены, действительно часто невозможно поместить ретрактор так, чтобы ретрактор извлечь полностью линейно относительно продольной оси стержнеобразных элементов. Это сообщает скручивающее или вращательное усилие зажимам, которые прикреплены к цилиндрическим или стержнеобразным элементам ретракционной системы. Это усилие стремится вызывать скольжение зажимов ретракционной системы относительно стержня вращательным способом. Общей реакцией на эту проблему является в большей степени сжатие зажима, который прикреплен к стержнеобразному элементу. К сожалению, при сжатии за пределами некоторой точки зажим будет стремиться создавать деформацию или истирание стержнеобразного элемента, к которому он прижат, делая более трудным регулирование системы для будущего использования.
Проблема, которая возникает с имеющимися в наличии в настоящее время ретракционными системами, заключается в том, что, когда ретрактор прикреплен к системе настоящим зажимом, многоосное соединение, созданное между компонентами, полностью блокируется так, что соединенные компоненты становятся неподвижно закрепленными на всех осях. Обычно, для хирурга или ассистента необходимо увеличивать или корректировать ретракции для некоторых действий. Регулирование ретракций означает, что хирург или ассистент должны ослаблять зажим, поддерживающий ретрактор, повторно размещать ретрактор, и затем повторно прикладывать зажим. Поскольку зажимы предшествующей техники полностью отсоединяют от двух стержней и попеременно вместе, требуются по меньшей мере две руки, чтобы повторно выравнивать и повторно стягивать систему. Это может быть действительно неудобно, поскольку имеется период времени, когда натяжение на ретракторе уменьшено, и ткани могут перемещаться нежелательным способом, когда натяжение уменьшено.
Рамы ретракторов в общем включают в себя первый рычаг рамы, второй рычаг рамы и запирающее устройство, которое можно также называть зажимным элементом, и который закрепляет левый рычаг корпуса и правый рычаг рамы в фиксированном положении так, что хирургический ретрактор можно прикреплять к левому и правому рычагам рам. Кроме того, рамы ретрактора в общем включают в себя третий опорный рычаг, который можно прикреплять к балясине хирургического стола. Настоящие рамы ретракторов имеют недостаток, заключающийся во множестве ограничений. Например, зажимной элемент, который закрепляет правый и левый рычаги рамы, в общем блокирует правый и левый рычаги рамы на месте одновременно. Несмотря на то, что блокировка удобна, рычаги рамы одновременно могут создавать трудности для регулирования правого и левого рычагов рамы независимо друг от друга. Кроме того, во многих рамах ретракторов предшествующего уровня техники зажимной элемент также закрепляет вращающееся соединение между опорным рычагом и зажимным элементом в то же время, когда правый и левый рычаги рамы закреплены, иногда делая трудным регулирование рамы ретрактора, как желательно.
Сущность изобретения
Для цели следующего описания запирающим устройством может быть любое устройство, которое выполнено и приспособлено для фиксирования поворотной головки относительно гнезда. Можно обеспечивать два или даже более запирающих устройств. Запирающее устройство может обеспечивать фрикционное блокирование с поворотной головкой. В качестве альтернативы, запирающее устройство можно приспосабливать для принудительной блокировки или для комбинации и принудительной, и фрикционной блокировки.
Привод может быть любым устройством, которое приспособлено и выполнено для обеспечения возможности и прерывания связи по газообразной среде между газовым картриджем, и поршнем. Например, привод может быть вентилем.
Газовый картридж может быть картриджем, который содержит химический состав или смесь химических составов, которые являются газообразными при температуре окружающей среды 20°C и давлении окружающего воздуха 1013 гПа. В качестве альтернативы, газовый картридж содержит химический состав, который может входить в контакт с другим химическим составом, чтобы вступать в реакцию химически так, чтобы создавать такой газ.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что отсутствует необходимость обеспечивать внешний источник сжатого воздуха. Такой внешний источник сжатого воздуха не может быть доступным. В частности, в больницах системы сжатого воздуха часто загрязняются бактериями так, что этот воздух нельзя использовать для действующих устройств. В качестве дополнительного преимущества, воздушные шланги больше не нужны. Воздушные шланги несут риск взрыва и должны регулярно проверяться. Они также неудобны для использования и несут угрозу спотыкания для персонала. Другим преимуществом является то, что газовый картридж может быть одноразовым газовым картриджем. Одноразовые газовые картриджи являются легкими для работы и хранения так, что запираемое соединение имеет высокую надежность и коэффициент готовности. Другим преимуществом является то, что запираемое соединение можно легко приводить в действие. Поэтому запираемое соединение предпочтительно для применений высоких прецессий.
В предпочтительном варианте осуществления, этот газовый картридж имеет внутреннее давление более 4 МПа или 40 бар. В частности, внутреннее давление составляет более 5 МПа или 50 бар. Это высокое давление делает возможным приведение в действие устройства прямо с помощью поршня. Стандартные системы давления воздуха, используемые, например, в больницах, обычно имеют давление ниже 0,7 МПа так, что усилие поршня должно увеличиваться соответствующим устройством. Эти устройства подвержены ошибкам и являются дорогими. Таким образом, использование газового картриджа, имеющего внутреннее давление более 4 МПа, приводит к запираемому соединению, которое является легким для манипулирования, дешевым и прочным.
В предпочтительном варианте осуществления газовый картридж содержит менее 1000 г газа. В частности, газовый картридж содержит менее 100 г газа, например, 12 г - 50 г газа. Эти виды газовых картриджей являются маленькими и легкими для работы, но содержат достаточное количество газа для большинства применений запираемого соединения.
Предпочтительно, газовый картридж содержит углекислый газ, воздух под давлением, азот под давлением, азотистую кислоту под давлением, инертный газ под давлением, кислород под давлением или смесь двух, трех, четырех или пяти из вышеупомянутых веществ. В частности, предпочтительно, газовый картридж содержит углекислый газ и поэтому его можно называть углекислотным картриджем. Углекислый газ нетоксичен, легок в производстве и безопасен для работы. Преимущество заключается в том, что углекислый газ является жидкостью при комнатной температуре 20°C, если давление составляет выше 5,8 МПа. Как жидкость, углекислый газ имеет высокую плотность так, что даже маленький углекислотный картридж может хранить значительное количество углекислого газа.
Предпочтительно, углекислотный картридж содержит стерильный углекислый газ. Использованный углекислый газ от стерильного углекислотного картриджа можно выпускать в окружающий воздух даже в операционной.
Предпочтительно, в запираемом соединении имеется основной корпус, где в основном корпусе содержится гнездо в запирающем устройстве, в запирающем устройстве имеется крепежный элемент, который вмещается в основном корпусе, и поршень, выполненный для надавливания на крепежный элемент напротив поворотной головки. В частности, предпочтительно, что поршень и крепежный элемент соединены так, что перемещение поршня в рабочем направлении поршня ведет к перемещению крепежного элемента в рабочем направлении закрепления, посредством чего рабочее направление поршня является параллельным рабочему направлению крепежного элемента. Это создает особенно предпочтительный поток силы.
Это является особым преимуществом, если поршень и крепежный элемент соединены непосредственно так, что перемещение поршня с помощью предварительно определенных поршней ведет к перемещению крепежного элемента на такое же предварительно определенное расстояние. То есть, никакого механизма увеличения усилия не требуется. Это ведет к легкому для изготовления запираемому соединению. В частности, поршень выполнен для надавливания на поворотную головку. Контактную часть можно назвать крепежной секцией.
В предпочтительном варианте осуществления основной корпус содержит цилиндр, в цилиндре имеется впускное отверстие, поршень является перемещаемым образом вмещенным в цилиндре и содержащим крепежную секцию для надавливания на поворотную головку, причем крепежная секция расположена напротив впускного отверстия. В этом варианте осуществления газ, проходящий через впускное отверстие в цилиндр, проталкивает поршень к поворотной головке, таким образом, прижимая его крепежную секцию к ней. Гнездо выполнено так, что поворотная головка прижимается к гнезду, когда крепежная секция прижимается к поворотной головке. Таким образом, поворотная головка блокируется между гнездом и крепежной секцией. Поскольку поршень плотно вмещен в цилиндре и гнездо жестко прикреплено к основному корпусу, поворотная головка блокирована, то есть плотно прикреплена и прижата к основному корпусу. Если обеспечено высокое давление газа, например 6 МПа, запирающее усилие более 4000 Н легко достижимо.
В предпочтительном варианте осуществления основной корпус содержит стопор газового картриджа для заменяемого вмещения газового картриджа. Тогда можно использовать одноразовые или однонаправленные газовые картриджи, которые легко доступны по низким ценам. Дополнительно, можно использовать запираемое соединение в местах, в которых система сжатого воздуха недоступна. Примерами являются развивающиеся страны или отдаленные районы.
Предпочтительно, крепежный элемент, в частности крепежная секция поршня, выполнена для вхождения в контакт с поворотной головкой в контактной области крепежного элемента, которая является кольцеобразной и имеет ширину кольца менее 1 мм. Это создает особенно прочное запирающее усилие, которое запирающее устройство прикладывает к поворотной головке, поскольку малая ширина кольца приводит к высокому давлению, которое в свою очередь вызывает упругую деформацию поворотной головки.
В предпочтительном варианте осуществления крепежный элемент выполнен для фрикционной блокировки между крепежным элементом и поворотной головкой. Это ведет к легкому в изготовлении и прочному запираемому соединению.
Контактная область секции может быть сегментирована. Чтобы достигнуть этого, крепежный элемент, например крепежную секцию поршня, можно обеспечивать зазорами или надрезами. Эти зазоры можно также выполнять для обеспечения возможности очистки или запираемого соединения, в частности поворотной головки, после использования или дезинфицирования запираемого соединения.
Предпочтительно, поворотная головка имеет наружный диаметр поворотной головки и входит в контакт с крепежным элементом, например крепежной секцией поршня, в контактной области кольцеобразной поворотной головки, которая является большей в 0,94 раза наружного диаметра поворотной головки.
Предпочтительно, первый рычаг имеет продольную ось рычага и внешний диаметр контактной области, и продольная ось рычага образует в основном постоянный действующий угол менее 20°. В частности, предпочтительно, что действующий угол является большим чем 1°.
Чтобы обеспечивать так много циклов запирания-и-разъединения, в газовом картридже предпочтительно имеется выпускное отверстие газового картриджа, цилиндр и газовый картридж находятся в связи по газообразной среде через газовый проводник между выпускным отверстием газового картриджа и впускным отверстием цилиндра, в котором газовый проводник имеет объем менее 1000 мм3, в частности менее 500 мм3. Чтобы довести до максимума количество циклов запирания-и-разъединения, также поршень предпочтительно имеет ход менее 2 мм, в частности менее 1 мм.
Чтобы обеспечивать прочное запирающее усилие, поршень предпочтительно имеет диаметр поршня более 20 мм.
Согласно другому объекту изобретение относится к сборке запираемого соединения, которая содержит (a) запираемое соединение согласно первому объекту изобретения, (b) второй рычаг, имеющий вторую поворотную головку, (c) вторую головку торцевого ключа, поворотным образом прикрепленную ко второму гнезду, (d) второе запирающее устройство, выполненное для блокировки второй поворотной головки относительно второго гнезда, где во втором запирающем устройстве имеется (i) второй поршень, разъединяемым образом соединенный с газовым картриджем, и (ii) второй привод, выполненный для реверсивного отсоединения второго поршня от газового картриджа. Для легкого управления второй рычаг предпочтительно выполнен напротив первого рычага.
Для прикрепления запираемого соединения к якорному элементу запираемое соединение предпочтительно содержит (a) опорный рычаг, имеющий опорную поворотную головку, (b) гнездо опорного рычага, поворотным образом прикрепленное к гнезду опорного рычага, и (c) запирающее устройство опорного рычага, выполненное для блокировки поворотной головки опорного рычага относительно гнезда опорного рычага, в запирающем устройстве опорного рычага имеется (i) поршень опорного рычага, прерываемым образом соединенный с газовым картриджем, и (ii) привод опорного рычага, выполненный для реверсивного отсоединение поршня опорного рычага от газового картриджа.
Согласно еще одному дополнительному объекту изобретение относится к системе хирургических ретракторов, содержащей (a) сборку запираемого соединения согласно изобретению, (b) якорный элемент, приспособленный для прикрепления к операционному столу, причем якорный элемент размыкаемым образом прикреплен к опорному рычагу, где первый рычаг приспособлен, чтобы действовать в качестве элемента рамы для вмещения по меньшей мере одного хирургического ретрактора.
Рама хирургического ретрактора по настоящему изобретению приспособлена, чтобы быть надежно прикрепленной к хирургической стойке, прикрепленной к направляющей хирургического стола, или к другой фиксированной конструкции, обеспечивающей возможность применения хирургических ретракторов, которые используются для ретракции анатомических структур.
Рама хирургического ретрактора по настоящему изобретению может включать в себя основной корпус в форме управляющей части руки, опорный рычаг и два рычага рамы, то есть первый рычаг и второй рычаг.
Опорный рычаг и два рычага рамы (первый рычаг и второй рычаг) могут быть шарнирно соединены с управляющей частью руки через шаровые шарниры. Каждый шаровой шарнир поддерживает один из опорных рычагов и двух рычагов рамы. Каждый шаровой шарнир является независимо запираемым и размыкаемым в любом местоположении внутри своего суставного диапазона. То есть, каждый шаровой шарнир может быть независимо высвобожден, настроен и прикреплен независимо от других двух шаровых шарниров.
Независимое давление газа, приводящее в действие запирающий механизм по настоящему изобретению, управляется источником газа под давлением в форме газового картриджа, например, маленького герметичного газового цилиндра, содержащего газ под давлением, такой как углекислый газ, азот или сжатый воздух.
В одном примерном варианте осуществления подача газа под давлением обеспечена в маленьком углекислотном картридже или цилиндре. Углекислотный картридж содержится внутри управляющей части руки настоящего изобретения. Цилиндр с углекислым газом предназначен для заменены с каждым использованием рамы хирургического ретрактора. Например, в управляющей части руки может находиться в общем цилиндрическая камера, в которой может быть размещен цилиндр сжатого газа. Как только газовый цилиндр помещен в камере, винт для растяжки газового цилиндра можно вставлять позади газового цилиндра и стягивать, пока газовый цилиндр не проколется троакаром или полой иглой. Газовый цилиндр одновременно уплотняется к управляющей части руки.
Основной корпус или управляющая часть руки может дополнительно включать в себя независимую нажимную кнопку или другой привод гидрораспределителя для работы каждого отдельного сферического шарового шарнира. Запирающее устройство опорного рычага воздействует на шаровой шарнир для опорного рычага.
В одном объекте изобретения работа запирающего устройства опорного рычага такова, что опорный рычаг блокирован газом под давлением, прижимающим поршень опорного рычага к поворотной головке, то есть сферическому элементу, шарового шарнира за исключением случая, когда привод, например нажимная кнопка, нажата. Запирающее устройство опорного рычага сконструировано так, что когда его нажимная кнопка нажата, газ под давлением, действующий на поршень опорного рычага, освобождается, в то время как газ под давлением герметизирован внутри газового картриджа так, чтобы газ не выходил постоянно. Привод для первого рычага действует на первый рычаг, то есть правый рычаг рамы, а второе запирающее устройство действует на второй рычаг, то есть левый рычаг рамы. Шаровые шарниры выполнены так, что на сферическом элементе поршнем поддерживается некоторое растяжение, даже когда давление газа снято. Это обеспечивает растяжение так, что рычаг рамы можно регулировать в желаемое положение без "переключения" в ответ на силу тяжести.
В одном объекте изобретения цилиндр с газом под давлением имеет надежное снятие сжатия так, что если постоянный врачебный персонал больницы по ошибке разместил раму хирургического ретрактора в автоклаве для стерилизации со все еще установленным газовым цилиндром, газовый цилиндр безопасно удалит воздух, таким образом предотвращая риск взрыва в автоклаве.
В одном объекте изобретения в поршнях, которые опираются своими крепежными секциями на сферы шарового шарнира, имеется уплотнение поршня, включающее в себя пружину из нержавеющей стали внутри уплотнения поршня. Можно также использовать уплотнительные кольца или поршни без уплотнений.
Сжатый газ, который используют для работы поршней в раме хирургического ретрактора, можно подавать под давлением приблизительно между 200 и 350 фунтами на квадратный дюйм. В одном объекте изобретения система работает под давлениями ориентировочно 300 фунтов на квадратный дюйм.
Известно, что ход поршня в раме хирургического ретрактора может быть очень короткий; на порядок меньше одного миллиметра. Посадка поршня внутри цилиндра плотно сжата так, что поршень поддерживает растяжение на сфере шарового шарнира даже тогда, когда давление на поршень снято. Поршень и сферу шарового шарнира можно выполнять из металлического материала, такого как, например, Nitronic 60, Galltough™ или стали V4A™.
Запирающие устройства могут содержать двойные функциональные вентили нажимных кнопок, оба из которых удаляют давление воздуха из соответствующего поршня и цилиндра и уплотняют газовые каналы или проходы из источника газа под давлением одновременно.
Управляющая часть руки может включать в себя эргономическую ручку. Корпус управляющей части руки можно образовывать, например, из нержавеющей стали, такой как 400 серии нержавеющих сталей или сталь V4A.
В одном варианте осуществления изобретения первый и второй, например левый и правый, рычаги рамы и опорный рычаг могут иметь трубчатые конструкции скорее, чем более обычные цельные прутки. Это облегчает конструкцию рамы хирургического ретрактора без значительной защитной прочности. Сферы шаровых шарниров могут быть сплошные или полые. Все металлические части настоящего изобретения можно также выполнять из материалов, таких как титан или нержавеющая сталь.
Газовый картридж можно поставлять в стерильном или нестерильном состоянии. Когда используют нестерильные картриджи, можно использовать стерильную втулку, чтобы поддерживать стерильную область в операционной, для обеспечения возможности замены картриджа, если необходимо, во время хирургической процедуры.
Предпочтительные варианты осуществления теперь будут описаны со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 - вид в перспективе примерного варианта осуществления системы хирургического ретрактора согласно настоящему изобретению;
фиг.2 - вид в перспективе примерного варианта осуществления сборки запираемого соединения согласно настоящему изобретению;
фиг.3a - вид сбоку в поперечном разрезе по плоскости А варианта осуществления, изображенного на фиг.2, в запертом положении;
фиг.3b - схематичный вид в поперечном разрезе детали фиг.3a;
фиг.3c - представление согласно фиг.3a, изображающее положение размыкания;
фиг.4a - первый вид спереди в поперечном разрезе альтернативного варианта осуществления сборки запираемого соединения согласно настоящему изобретению;
фиг.4b - второй вид спереди в поперечном разрезе варианта осуществления фиг.4a;
фиг.5a - вид в перспективе поршня, содержащего крепежный элемент;
фиг.5b - вид сбоку в поперечном разрезе поршня фиг.5a;
фиг.5c - вид спереди поршня, изображенного на фиг.5a и 5b;
фиг.6a - гнездо для запираемого соединения согласно изобретению на виде в перспективе;
фиг.6b - вид в поперечном разрезе гнезда фиг.6a;
фиг.6c - вид сбоку гнезда фиг.6a и 6b;
фиг.6d - разрез по C-C фиг.6c;
фиг.7 - вид в перспективе опорного рычага и двух рычагов рамы хирургического ретрактора согласно изобретению;
фиг.8 - вид в поперечном разрезе другого варианта осуществления запираемого соединения согласно изобретению; и
фиг.9 - вид в поперечном разрезе еще одного варианта осуществления запираемого соединения согласно изобретению.
Фиг.1 показывает систему 10 хирургического ретрактора, содержащую четыре хирургических ретрактора 12.1, 12.2, 12.3 и 12.4. Ниже приводятся ссылочные позиции, не считая подстрочного индекса к предмету по существу. Хирургические ретракторы 12 механически прижаты либо к первому рычагу 14, либо ко второму рычагу 16 рамы 18 хирургического ретрактора.
Рама 18 хирургического ретрактора также содержит якорный элемент 20, который приспособлен для крепления к операционному столу (не показан). В якорном элементе 20 имеется соединительный якорь 22, который соединен с зажимным стержнем 24. Соединение 26 якорного элемента обеспечено для разъемного и поворотного крепления опорного рычага 28 рамы 18 хирургического ретрактора. Первая рама 14 и вторая рама 16 имеют одинаковую форму и подобное цилиндру сечение и образуют дугу. Опорный рычаг 28, первый рычаг 14, второй рычаг 16 и схематично показанный основной корпус 34 (описанный более подробно ниже), соединяющие их друг с другом, являются частями сборки 49 запирающего устройства (также описанной более подробно ниже).
Фиг.2 изображает сборку 49 запираемого соединения. В первом рычаге 14 имеется поворотная головка 30, которая вмещается в гнезде 32. Гнездо 32 является частью основного корпуса 34, который можно также называть управляющей частью руки. Основной корпус 34 содержит нажимную кнопку 36 запирающего устройства, содержащего компоненты, которые используют, чтобы запирать или отсоединять первый рычаг 14 от основного корпуса 34, и будет описан более подробно ниже. Основной корпус или основная часть 34 руки также содержит стопор 38 газового картриджа, который имеет болт 40 камеры газового картриджа, выполненный для размыкания. Фиг.2 также изображает гнездо 42 опорного рычага, которое является также частью основного корпуса 34.
Фиг.3a показывает вид в разрезе запираемого соединения 43 согласно изобретению. В то же время, фиг.3a изображает вид в разрезе сборки 49 запираемого соединения относительно плоскости А фиг.2. Должно быть понятно, что запираемое соединение 43 по определению имеет только один рычаг и одно соединение, в частности один шаровой шарнир. Устройства более чем с одним рычагом упоминаются как сборки запираемых соединений. Предпочтительно, все рычаги сборки запираемого соединения прикрепляют к одному единственному жесткому основному корпусу. Таким образом, запираемое соединение 43 является частью сборки 49 запираемого соединения.
На фиг.3a запирающее устройство 44 опорного рычага изображено как приспособленное для размыкаемого запирания поворотной головки 46 опорного рычага 28 с основным корпусом или управляющей частью 34 руки. Запирающее устройство 44 опорного рычага содержит нажимную кнопку 48 опорного рычага, которая выступает над основным корпусом 34 так, что ее можно легко приводить в действие кончиком пальца. В качестве альтернативы, нажимную кнопку 48 опорного рычага можно полностью размещать в канавке так, чтобы ее защищать от непреднамеренного включения.
Запирающее устройство 44 опорного рычага также содержит вентильный элемент 50 опорного рычага, который имеет по существу цилиндрическую форму и плотно вмещен в рассверленное отверстие 52 и уплотнен в нем газонепроницаемым образом. Вентильный элемент 50 опорного рычага прикреплен к нажимной кнопке 48 опорного рычага и подвергнут предварительному натяжению в запирающем положении (показано на фиг.3a) пружиной 54, расположенной напротив нажимной кнопки 48 опорного рычага.
В запирающем положении круговая канавка 56 в вентильном элементе 50 опорного рычага обеспечивает связь по газообразной среде первого газового канала 58 со вторым газовым каналом 60, оба из которых имеют диаметр 3 мм. Круговая канавка 56, первый газовый канал 58 и второй газовый канал 60 образуют газовый проход 61, имеющий объем V. Этот объем V должен быть достаточно маленьким, например 250 мм3 или меньше. Однако возможен также больший объем V. Первый газовый канал 58 может продолжаться и от рассверленного отверстия 52 к стопору 38 газового картриджа, и, в частности, к выпускному отверстию 62 газового картриджа углекислотного картриджа 64. Углекислотный картридж 64 можно дезинфицировать, например, рентгеновским или γ-излучением.
Углекислотный картридж 64 содержит приблизительно 12 граммов углекислого газа под давлением pcartridge приблизительно 6 МПа. При комнатной температуре большая часть углекислого газа является жидкой из-за высокого давления. Углекислый газ просачивается из углекислотного картриджа 64 через первый газовый канал 58, круговую канавку 56 и второй газовый канал 60 и проходит через впускное отверстие 66 цилиндра в цилиндр 68. В цилиндре 68 поршень 70 опорного рычага вмещен и уплотнен газонепроницаемым образом с помощью уплотнительного кольца 72. В качестве альтернативы можно использовать прокладку или шайбу.
В запирающем положении, показанном на фиг.3a, давление pcylinder газа в цилиндре 68 равно давлению pcartridge газа в углекислотном картридже 64. Таким образом, поршень 70 зажат в рабочем направлении  поршня так, что крепежная секция 74 цилиндра 68, которая действует в качестве крепежного элемента, прижата к поворотной головке 46 опорного рычага. Другими словами, поршень 70 прижат прямо к поворотной головке. На фиг.3a рабочее направление  поршня равно рабочему направлению крепежного элемента. Расстояние между запирающим положением поршня 70 опорного рычага и положением, в котором он полностью отведен назад, то есть в котором он упирается в стенку с впускным отверстием 66 цилиндра, называется ходом s. Другими словами, ход s является максимальным ходом поршня. Он равен 0,5 мм.
Фиг.3b показывает схематичный вид в поперечном разрезе поршня 70 опорного рычага и поворотной головки 46 опорного рычага. Крепежный элемент в форме крепежной секции 74 входит в контакт с поворотной головкой 46 опорного рычага в контактной области 76 крепежного элемента. Контактная область 76 крепежного элемента является кольцеобразной и имеет ширину w кольца приблизительно 0,5 мм. Поверхности поворотной головки 46 опорного рычага и крепежной секции 74 отполированы или отшлифованы так, чтобы обеспечивать фрикционную блокировку. Поворотная головка 46 опорного рычага является шаром или сферой и имеет внешний диаметр Dsh поворотной головки. Поршень 70 опорного рычага имеет диаметр Dpiston, который в 0,94 раза больше диаметра Dsh поворотной головки или более. Контактная область 76 имеет внешний диаметр Dca контактной области, который в 0,94 раза больше диаметра Dsh поворотной головки или более.
Опорный рычаг 28 имеет продольную ось L. Если продольная ось L выровнена с продольной осью поршня 70 опорного рычага, как показано на фиг.3b, между плоскостью E, перпендикулярной к продольной оси L, и внешним диаметром Dca контактной области образуется рабочий угол α.
Фиг.3c показывает запирающее устройство 44 опорного рычага в его разомкнутом положении с нажимной кнопкой 48 опорного рычага, опущенной вниз против силы смещения пружины 54. Можно увидеть, что круговая канавка 56 больше не соединяет первый газовый канал 58 со вторым газовым каналом 60, таким образом, прерывая соединение цилиндра 68 с углекислотным картриджем 64. В разомкнутом положении вторая круговая канавка 78 соединяет первый выпускной канал 80 со вторым выпускным каналом 82, который ведет к выхлопному отверстию (не показано). Таким образом, в разомкнутом положении углекислый газ просачивается через первый выпускной канал 80, вторую круговую канавку 78 и второй выпускной канал 82, пока давление pcylinder газа в цилиндре 68 не станет равным давлению pambient окружающего воздуха. Поворотную головку 46 опорного рычага теперь можно поворачивать свободно относительно основного корпуса 34.
Первый рычаг 14 и второй рычаг 16, каждый, имеют соответствующие поворотные головки, взаимодействующие с соответствующим поршнем, как описано выше для поворотной головки 46 опорных рычагов и поршня 70 опорного рычага. Нажимную кнопку 36 (фиг.2) используют для размыкания первого рычага 16, а вторую нажимную кнопку 86 используют для размыкания второго рычага 16.
Фиг.4a показывает вид в разрезе по плоскости В фиг.2 для второго варианта осуществления сборки 49 запираемого соединения. На фиг.4a нажимная кнопка 36 и вторая нажимная кнопка 86 расположены на нижней стороне основного корпуса 34. Этот вариант осуществления выбран для облегчения понимания механизма. Однако вариант осуществления, показанный на фиг.2, имеет соответствующую конструкцию. Как показано на фиг.4a, второй рычаг 16 имеет вторую поворотную головку 84, которая вмещена во втором гнезде 88.
Фиг.4a также показывает запирающее устройство 90 для первого плеча 14, имеющее поршень 68', газовый картридж 64 и привод 92. Привод 92 содержит нажимную кнопку 36 и вентильный элемент 50'. Чтобы избегать повторений, идентичные элементы, как описано выше, обозначены подобными ссылочными позициями, имеющими добавленный штрих. Например, цилиндр 68' имеет такие же признаки, как цилиндр 68. На фиг.4a нажимная кнопка 36 находится в своем запирающем положении с цилиндром 68' в связи по газообразной среде только с газовым картриджем 64, а нажимная кнопка 86 находится в своем разомкнутом положении с цилиндром 68'' в связи по газообразной среде только с окружающим воздухом.
Фиг.4b показывает отличающееся уровни по сравнению с фиг.4a, то есть относительно плоскости С, которая является параллельной плоскости B, но отодвинутой от опорного рычага 28 (см. фиг.2). На фиг.4b можно видеть два выхлопных отверстия 94', 94''. Выхлопные отверстия 94', 94'' находятся в связи по газообразной среде со вторыми выпускными каналами 82', 82" (см. фиг.4a) соответственно.
Фиг.5a показывает цилиндр 68, имеющий круговую канавку 98 для уплотнительного кольца 72 (не показано). Цилиндр 68 имеет четыре зазора 100.1, 100.2, 100.3, 100.4. Вследствие этих зазоров контактная область 76 крепежного элемента сегментирована (см. фиг.3b).
Фиг.5b показывает вид в разрезе цилиндра 68, а фиг.5c показывает вид спереди. Фиг.5b показывает разрез по линии F-F фиг.5c.
Фиг.6a показывает вид в перспективе гнезда 32. Второе гнездо 88 и гнездо 42 опорного рычага имеют идентичную форму. Гнездо 32 имеет резьбу 102 для резьбового зацепления с соответствующей резьбой в основном корпусе 34 (см. фиг.3a). Гнездо 32 имеет множество рассверленных отверстий 104.1, 104.2, …, что обеспечивает возможность жидкостям или газам достигать тех частей поворотной головки 30, которые захвачены внутри гнезда 32. Это особенно предпочтительно для очистки и дезинфекции.
Фиг.6b показывает вид в поперечном разрезе гнезда 32, фиг.6c представляет вид сбоку, а фиг.6d представляет разрез по линии G-G фиг.6c.
Фиг.7 показывает первый рычаг 14, второй рычаг 16 и опорный рычаг 28 в перспективном представлении.
Фиг.8 показывает альтернативный вариант осуществления обладающего признаками изобретения запираемого соединения 43. Для легкого манипулирования нажимная кнопка была заменена балансиром 106, который поворотным образом соединен с основным корпусом 34 посредством шарнира 108.
Фиг.9 показывает вариант осуществления обладающей признаками изобретения сборки 49 запираемого соединения на виде в разрезе.
Обращаясь теперь к фиг.3a и 4a, отметим, что цилиндр 64 со сжатым газом можно размещать внутри управляющей части 34 руки. Винт для растяжки 40 вдавливает цилиндр 64 со сжатым газом в прокалывающий элемент полости (не показан), который прокалывает ковкое уплотнение газового картриджа 64 и соединяет внутреннюю часть цилиндра 64 со сжатым газом с газопроводами внутри него или соединенным с управляющей частью 34 руки. Затем потоком газа управляют с помощью нажимных кнопок или других приводов гидрораспределителей для выборочного прикладывания или освобождения давления на поршни, чтобы запирать или отпирать шаровые шарниры.
Настоящее изобретение описано здесь, используя пример рамы хирургического ретрактора. Должно быть понятно, что имеется много других применений настоящего изобретения и в хирургической, и в нехирургической установке, и в здравоохранении и за его пределами, где желательно прикреплять или запирать шарнирные соединения, такие как шаровые шарниры, но не ограничено ими. Должно быть понятно, что изобретение можно применять к другим устройствам, таким как: соединительные стопорные устройства шарнирных рычагов, включающие в себя, но не ограниченные ими: держатель эндоскопического индикаторного устройства; держатель эндоскопического ретрактора, вентилятора и других приборов; держатель эндоскопического инструмента/устройства; держатель хирургического экрана; стремена для ног; и зажимные устройства стойки фермы/стола; шарнирные крепления/соединения, используемые для укладки больного; каркас Вильсона для спинальных применений; операционные столы; регулирующие и запирающие механизмы; ортопедические растягивающие устройства; и инструмент для введения костного цемента.
Ссылочные позиции
10 - система хирургического ретрактора
12 - хирургический ретрактор
14 - первый рычаг
16 - второй рычаг
18 - корпус хирургического ретрактора
20 - якорный элемент
22 - соединительный якорь
24 - зажимной стержень
26 - соединение якорного элемента
28 - опорный рычаг
30 - поворотная головка
32 - гнездо
34 - основной корпус
36 - нажимная кнопка
38 - стопор газового картриджа
40 - винт камеры газового картриджа
42 - гнездо опорного рычага
43 - запираемое соединение
44 - запирающее устройство опорного рычага
46 - поворотная головка опорного рычага
48 - нажимная кнопка опорного рычага
49 - сборка запираемого соединения
50 - вентильный элемент опорного рычага
52 - рассверленное отверстие
54 - пружина
56 - круговая канавка
58 - первый газовый канал
60 - второй газовый канал
61 - газовый проход
62 - выпускное отверстие газового картриджа
64 - углекислотный картридж
66 - впускное отверстие цилиндра
68 - цилиндр
70 - поршень опорного рычага
72 - уплотнительное кольцо
74 - крепежная секция
76 - контактная область крепежного элемента
78 - вторая круговая канавка
80 - первый выпускной канал
82 - второй выпускной канал
84 - вторая поворотная головка
86 - вторая нажимная кнопка
88 - второе гнездо
90 - запирающее устройство
92 - привод
94, 96 - выхлопное отверстие
98 - круговая канавка
100 - зазор
102 - резьба
104 - рассверленное отверстие
106 - балансир
108 - шарнир
А, В, C, E - плоскость
d - внешний диаметр контактной области
Dpiston - диаметр поршня
Dsh - внешний диаметр поворотной головки
Dca - внешний диаметр контактной области
L - продольная ось
P - давление газа
- рабочее направление поршня
s - ход
V - объем
w - ширина кольца