ХИРУРГИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ С ШАРНИРНЫМ И ВРАЩАЮЩИМСЯ КОНЦЕВЫМ ЭФФЕКТОРОМ
SURGICAL INSTRUMENTS WITH HINGE AND ROTATING END EFFECTOR

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
Настоящее изобретение относится к хирургическим инструментам и в различных вариантах осуществления к минимально инвазивным хирургическим инструментам, имеющим шарнирный концевой эффектор.
Предпосылки создания изобретения
Эндоскопические и другие минимально инвазивные хирургические инструменты, как правило, включают в себя концевой эффектор, расположенный на дистальном конце удлиненного стержня, и рукоятку на проксимальном конце удлиненного стержня, позволяющую врачу манипулировать концевым эффектором. При использовании концевой эффектор вводят в операционное поле через канюлю троакара. В операционном поле концевой эффектор зацепляет ткань любым количеством способов для достижения диагностического или терапевтического эффекта. Эндоскопические хирургические инструменты часто предпочитают инструментам для традиционной открытой хирургии, так как они требуют разрезов меньшего размера, заживление которых по существу требует меньше времени послеоперационного восстановления по сравнению с разрезами при традиционной открытой хирургии. В силу этих и других преимуществ эндоскопической хирургии значительные усилия были направлены на разработку ряда эндоскопических хирургических инструментов с концевыми эффекторами, которые зацепляют ткань для решения ряда хирургических задач. Например, были разработаны концевые эффекторы, выполняющие функции эндоскопических аппаратов, зажимов, фрез, сшивающих инструментов, клипсонакладывателей, устройств доступа, устройств доставки лекарственных препаратов/препаратов для генной терапии, устройств, излучающих ультразвуковую, радиочастотную или лазерную энергию, и других хирургических инструментов.
При использовании позиционирование концевого эффектора в операционном поле может быть ограничено канюлей троакара. По существу удлиненный стержень устройства позволяет врачу вводить концевой эффектор на требуемую глубину и поворачивать концевой эффектор вокруг продольной оси стержня. Это позволяет в некоторой степени позиционировать концевой эффектор в операционном поле. При разумном размещении троакара и использовании зажимов, например, вводимых через другой троакар, такие возможности позиционирования часто могут быть достаточными. Однако в зависимости от характера операции может потребоваться корректировка позиционирования концевого эффектора эндоскопического хирургического инструмента. В частности, часто требуется возможность ориентирования концевого эффектора под одним из множества углов относительно продольной оси удлиненного стержня инструмента.
Перемещение концевого эффектора под множеством углов относительно стержня инструмента традиционно называют «шарнирным поворотом». Как правило, возможность шарнирного поворота обеспечивается размещением поворотного (или шарнирного) сочленения в удлиненном стержне непосредственно проксимально от концевого эффектора. Это позволяет врачу удаленно шарнирно поворачивать концевой эффектор в любую сторону для лучшего хирургического размещения крепежных элементов на ткани и упрощает манипуляцию ткани и ориентирование. В некоторых случаях шарнирный концевой эффектор позволяет врачу легче зацеплять ткань, такую как расположенную позади органа. Кроме того, преимуществом является то, что возможность шарнирного поворота при позиционировании позволяет разместить эндоскоп позади концевого эффектора без его блокирования удлиненным стержнем.
Подходы к созданию шарнирных концевых эффекторов, как правило, сложны, поскольку механизмы, управляющие шарнирным поворотом, должны быть интегрированы с механизмами, обеспечивающими функционирование концевого эффектора. Например, концевые эффекторы, имеющие открытый и закрываемый элементы бранши, закрывающую гильзу, приводной элемент и механизмы для шарнирного поворота, должны быть выполнены с учетом ограничений небольшого диаметра стержня инструмента. Одна из стандартных конструкций предшествующего уровня техники включает в себя гофрированный шарнирный механизм («гибкая шейка»), шарнирный поворот которого достигается путем избирательного вытягивания одного из двух соединительных штоков через стержень инструмента, причем каждый шток смещен соответственно в противоположные стороны относительно центральной линии стержня.
Соединительные штоки с помощью храпового механизма проходят через серию дискретных положений.
За много лет были разработаны другие формы конструкций шарнирного концевого эффектора. Например, в патенте США №7,670,334 под названием «Хирургический инструмент с шарнирным концевым эффектором» и в патенте США №7,819,298 под названием «Хирургическое сшивающее устройство с управляющими элементами, приводимыми одной рукой», содержание каждого из которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки, описаны различные хирургические инструменты, в которых используются конструкции шарнирного концевого эффектора, в которых эффективно устранены многие из недостатков инструментов предшествующего уровня техники с шарнирными эффекторами.
Во многих конструкциях хирургических инструментов предшествующего уровня техники также используется компонент, обычно называемый «насадкой», который удерживается с возможностью вращения на рукоятке инструмента и прикреплен к удлиненному стержню. Когда врачу требуется повернуть концевой эффектор вокруг оси стержня, он или она просто вращает насадку относительно рукоятки. Когда врачу также требуется шарнирно повернуть концевой эффектор, он должен привести в действие направляющую планку или элемент управления шарнирным сочленением другой формы для выполнения требуемого шарнирного поворота. Как правило, приведение в действие таких устройств управления (например, с помощью насадки и конструкции управления шарнирным сочленением) требует использования обеих рук.
При выполнении многих хирургических процедур желательно иметь возможность выполнить требуемый объем шарнирного поворота концевого эффектора и его вращение с использованием только одной руки. Например, многие сосудистые операции требуют точного управления концевым эффектором. В таких сферах применения было бы желательно иметь хирургический инструмент, в котором используется единый механизм управления для избирательного шарнирного поворота и вращения концевого эффектора, который можно просто привести в действие с использованием той же руки, которая удерживает часть рукоятки инструмента.
Пояснения выше приведены исключительно для иллюстрации некоторых недостатков, которые в настоящее время существуют в области применения изобретения, и не должны считаться заявлением об отказе от объема изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с общими аспектами по меньшей мере одной формы предложен шарнирный хирургический инструмент, который включает в себя стержень, образующий продольную ось. Концевой эффектор соединен со стержнем для избирательного перемещения вокруг оси шарнирного поворота, которая проходит по существу поперек продольной оси. Насадка удерживается относительно стержня таким образом, что насадка может перемещаться аксиально относительно стержня в первом и втором аксиальных направлениях. Вращение насадки вокруг продольной оси воздействует на стержень, вращая его вокруг продольной оси. Шарнирный узел функционально сопряжен с концевым эффектором и насадкой таким образом, что при перемещении насадки в первом аксиальном направлении шарнирный узел сообщает первое шарнирное движение концевому эффектору, которое воздействует на концевой эффектор, перемещая его в первом направлении шарнирного поворота вокруг оси шарнирного поворота, а при перемещении насадки во втором аксиальном направлении шарнирный узел сообщает второе шарнирное движение концевому эффектору, которое воздействует на концевой эффектор, перемещая его во втором направлении шарнирного поворота вокруг оси шарнирного поворота.
В соответствии с другими общими аспектами по меньшей мере одной формы в настоящем изобретении предложен шарнирный хирургический инструмент, который включает в себя стержень, образующий продольную ось. Концевой эффектор соединен со стержнем для избирательного перемещения вокруг оси шарнирного поворота, которая проходит по существу поперек продольной оси. В различных формах насадка поворотно удерживается относительно стержня таким образом, что насадка может поворачиваться в первом и втором направлениях приведения в действие, а при вращении насадки вокруг продольной оси эффектор поворачивается вокруг продольной оси. Шарнирный узел функционально сопряжен с концевым эффектором и насадкой таким образом, что при перемещении насадки в первом направлении приведения в действие шарнирный узел сообщает первое шарнирное движение концевому эффектору, которое воздействует на концевой эффектор, перемещая его вокруг оси шарнирного поворота в первом направлении шарнирного поворота, а при перемещении насадки во втором направлении приведения в действие шарнирный узел сообщает второе шарнирное движение концевому эффектору, которое воздействует на концевой эффектор, перемещая его вокруг оси шарнирного поворота во втором направлении шарнирного поворота.
В соответствии с другими общими аспектами по меньшей мере одной формы предложен шарнирный хирургический инструмент, который включает в себя стержень, образующий продольную ось. Концевой эффектор соединен со стержнем для избирательного перемещения вокруг оси шарнирного поворота, которая по существу поперечна продольной оси. В различных формах насадка вращения соединена со стержнем таким образом, что вращение насадки вращения воздействует на концевой эффектор, вращая его вокруг продольной оси. Шарнирная насадка выровнена в коаксиальном направлении с насадкой вращения и поворотно удерживается относительно стержня таким образом, что шарнирная насадка может поворотно перемещаться относительно стержня в первом и втором направлениях шарнирного движения. В различных формах шарнирный узел функционально сопряжен с концевым эффектором и шарнирной насадкой таким образом, что перемещение шарнирной насадки в первом направлении поворота воздействует на шарнирный узел, прилагая первое шарнирное движение к концевому эффектору, которое воздействует на концевой эффектор, перемещая его вокруг оси шарнирного поворота в первом направлении шарнирного поворота, а перемещение шарнирной насадки во втором направлении поворота воздействует на шарнирный узел, прилагая второе шарнирное движение к концевому эффектору, которое воздействует на концевой эффектор, перемещая его вокруг оси шарнирного поворота во втором направлении шарнирного поворота.
В соответствии с другим общим аспектом по меньшей мере одной формы предложен шарнирный хирургический инструмент, который включает в себя стержень, образующий продольную ось. Концевой эффектор поворотно соединен со стержнем для избирательного поворотного перемещения вокруг оси шарнирного поворота, которая проходит по существу поперек продольной оси. В различных формах хирургический инструмент дополнительно включает в себя узел насадки, который содержит первый сегмент насадки, который удерживается на стержне с возможностью перемещения, а также второй сегмент насадки, который присоединен к первому сегменту насадки с возможностью перемещения и удерживается на стержне с возможностью перемещения таким образом, что первый и второй сегменты насадки могут избирательно перемещаться на стержне относительно друг друга. В различных формах хирургический инструмент дополнительно включает в себя шарнирный узел, который функционально сопряжен с концевым эффектором, а также первым и вторым сегментами насадки таким образом, что при перемещении первого сегмента насадки в первом аксиальном направлении шарнирный узел сообщает первое шарнирное движение концевому эффектору, а при перемещении второго сегмента насадки во втором аксиальном направлении шарнирный узел сообщает шарнирное движение концевому эффектору.
В соответствии с другим общим аспектом по меньшей мере одной формы в настоящем изобретении предложен шарнирный хирургический инструмент, который включает в себя стержень, образующий продольную ось. Концевой эффектор поворотно соединен со стержнем для избирательного поворотного перемещения вокруг оси шарнирного поворота, которая проходит по существу поперек продольной оси. Приводной механизм поворотно удерживается относительно стержня и содержит первую часть приводного механизма, которая поворотно удерживается относительно стержня. Первая часть приводного механизма имеет первый расположенный в нем криволинейный паз приводного механизма. Вторая часть приводного механизма поворотно удерживается относительно стержня и имеет расположенный в нем второй криволинейный паз приводного механизма. В различных формах шарнирный хирургический инструмент дополнительно содержит первый удлиненный шарнирный элемент, который имеет первый проксимальный конец и первый дистальный конец. Первый дистальный конец функционально соединен с концевым эффектором, а первый проксимальный конец имеет первый поворотный штифт, проходящий от него в первый криволинейный паз. Инструмент дополнительно содержит второй удлиненный шарнирный элемент, который имеет второй проксимальный конец и второй дистальный конец. Второй дистальный конец функционально соединен с концевым эффектором, а второй проксимальный конец имеет второй штифт, проходящий от него во второй криволинейный паз таким образом, что при функционировании приводного механизма в первом направлении поворота первый удлиненный шарнирный элемент сообщает концевому эффектору первое шарнирное движение, а при функционировании приводного механизма во втором направлении поворота удлиненный шарнирный элемент сообщает концевому эффектору второе шарнирное движение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
Вышеуказанные и другие особенности и преимущества настоящего изобретения и способы их осуществления станут более очевидны, а суть настоящего изобретения станет более понятной при ссылке на следующее описание вариантов осуществления настоящего изобретения в совокупности с прилагаемыми чертежами, на которых:
РИС. 1 - вид в перспективе хирургического инструмента с неограничивающим вариантом осуществления шарнирного концевого эффектора одной формы настоящего изобретения.
РИС. 2 - вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления концевого эффектора по меньшей мере одной формы настоящего изобретения.
РИС. 3 - вид узла неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением по меньшей мере одной формы настоящего изобретения.
РИС. 4 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 3.
РИС. 5 - вид в перспективе части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 3 и 4.
РИС. 6 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 3-5, часть которой показана в поперечном сечении.
РИС. 7 - вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 3-6, в котором концевой эффектор шарнирно повернут в первом направлении шарнирного поворота.
РИС. 8 - другой вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 3-7, в котором концевой эффектор показан в неповернутой ориентации.
РИС. 10 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением в соответствии по меньшей мере с одной другой формой настоящего изобретения.
РИС. 11 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 10 с опущенной для ясности насадкой вращения.
РИС. 12 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 10 и 11, некоторые компоненты которой показаны в поперечном сечении.
РИС. 13 - вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 10-12.
РИС. 14 - вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 10-13, в котором концевой эффектор шарнирно повернут в первом направлении шарнирного поворота.
РИС. 15 - другой вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 10-14, в котором концевой эффектор показан в неповернутой ориентации.
РИС. 16 - другой вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 10-15, в котором концевой эффектор шарнирно повернут во втором направлении шарнирного поворота.
РИС. 17 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением по меньшей мере одной другой формы настоящего изобретения.
РИС. 18 - другой вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 17, некоторые компоненты которой показаны в поперечном сечении.
РИС. 19 - вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 17 и 18, некоторые компоненты которой показаны в поперечном сечении.
РИС. 20 - другой вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 17-19, некоторые компоненты которой показаны в поперечном сечении.
РИС. 21 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 17-20, в которой правая часть насадки перемещена в первом направлении приведения в действие.
РИС. 22 - вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 17-21, в котором концевой эффектор шарнирно повернут в первом направлении шарнирного поворота.
РИС. 23 - другой вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 17-22, в котором концевой эффектор шарнирно повернут во втором направлении шарнирного поворота.
РИС. 24 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления узла насадки другой формы настоящего изобретения.
РИС. 25 - вид в сечении узла насадки с РИС. 24 по линии 25-25 на РИС. 24.
РИС. 26 - вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением по меньшей мере одной другой формы настоящего изобретения.
РИС. 27 - вид в перспективе части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 26.
РИС. 28 - другой вид в перспективе части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 27, часть которой показана в поперечном сечении.
РИС. 29 - вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 26-28.
РИС. 30 - вид в вертикальной проекции сбоку части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 26-29.
РИС. 31 - вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 26-30, в котором концевой эффектор шарнирно повернут в первом направлении шарнирного поворота.
РИС. 32 - другой вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 26-31, в котором концевой эффектор показан в неповернутой ориентации.
РИС. 33 - другой вид в горизонтальной проекции в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 26-32, в котором концевой эффектор шарнирно повернут во втором направлении шарнирного поворота.
На РИС. 34 представлен вид в перспективе неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением другой формы настоящего изобретения.
РИС. 35 - вид в перспективе части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34.
РИС. 36 - вид в перспективе сзади неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34 и 35.
РИС. 37 - вид в перспективе в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34-36.
РИС. 38 - вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34-37.
РИС. 39 - вид в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34-38.
РИС. 40 - другой вид в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34-39, в котором концевой эффектор шарнирно повернут в первом направлении шарнирного поворота.
РИС. 41 - другой вид в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34-40.
РИС. 42 - вид в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 34-41, в котором концевой эффектор шарнирно повернут во втором направлении шарнирного поворота.
РИС. 43 представлен вид в перспективе другого неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением настоящего изобретения.
РИС. 44 - вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43.
РИС. 45 - другой вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43 и 44.
РИС. 46 - другой вид узла с пространственным разделением компонентов неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43-45.
РИС. 47 - вид в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43-46 в открытом положении.
РИС. 48 - увеличенный вид в сечении части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43-47, в открытом положении.
РИС. 49 - вид в сечении неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43-48 в закрытом положении.
РИС. 50 - увеличенный вид в сечении части неограничивающего варианта осуществления системы управления шарнирным сочленением с РИС. 43-49 в закрытом положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Для обеспечения общего понимания принципов конструкции, функционирования, производства и использования инструментов и способов, описанных в настоящем документе, ниже приведено описание некоторых примеров вариантов осуществления настоящего изобретения. Один или более примеров этих вариантов осуществления представлены на сопроводительных рисунках. Специалистам в данной области будет понятно, что устройства и способы, конкретно описанные в настоящем документе и проиллюстрированные сопроводительными рисунками, представляют собой неограничивающие примеры вариантов осуществления и что объем различных вариантов осуществления настоящего изобретения определен только формулой изобретения. В тексте настоящего документа ссылка на «различные варианты осуществления», «некоторые варианты осуществления», «один вариант осуществления», «один из вариантов осуществления» и т.п. означает, что конкретная особенность, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления. Таким образом, все фразы «в различных вариантах осуществления», «в некоторых вариантах осуществления», «в одном варианте осуществления», «в одном из вариантов осуществления» и т.п., используемые в настоящем документе, в тексте настоящего описания необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные особенности, структуры или характеристики могут быть скомбинированы любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления. Таким образом, конкретные особенности, структуры или характеристики, проиллюстрированные или описанные в связи с одним вариантом осуществления, могут быть, без ограничений, скомбинированы, полностью или частично, с элементами, структурами или характеристиками одного или более других вариантов осуществления. Предполагается, что такие модификации и варианты, а также их соответствующие эквиваленты, включены в объем различных вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе.
При использовании в настоящем документе термины «проксимальный» и «дистальный» определяются относительно врача, манипулирующего частью рукоятки хирургического инструмента. Термин «проксимальный» относится к части, размещенной ближе всего к врачу, а термин «дистальный» относится к части, размещенной дальше всего от врача. Дополнительно предложено для удобства и ясности применительно к рисункам использовать в настоящем документе такие пространственные термины, как «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «право» и «лево». Однако хирургические инструменты используются во многих ориентациях и положениях и эти термины не являются абсолютными и/или не ограничивают настоящее изобретение.
В настоящем документе предложены различные примеры инструментов и способов проведения лапароскопических и минимально инвазивных хирургических процедур. Однако обычному специалисту в данной области будет понятно, что различные способы и инструменты, описанные в настоящем документе, можно использовать для проведения множества хирургических процедур, а также во многих сферах применения, включая, например, связанные с проведением «открытых» хирургических процедур. По мере изложения настоящего подробного описания обычному специалисту в данной области станет понятно, что различные инструменты, описанные в настоящем документе, могут быть введены в организм любым способом, таким как введение через естественные отверстия, через выполненный в ткани разрез или прокол и т.д. Рабочие части или части концевых эффекторов инструментов могут быть введены непосредственно в организм пациента или через устройство доступа, такое как троакар, которое имеет рабочий канал, через который могут быть продвинуты концевой эффектор и удлиненный стержень хирургического инструмента.
Обратимся к рисункам, на которых одинаковые компоненты обозначены одними и теми же номерами. На РИС. 1 изображен один вариант осуществления хирургического режущего и сшивающего инструмента 10, выполненного с возможностью применения различных уникальных преимуществ по меньшей мере одной формы настоящего изобретения. Различные части инструмента 10 могут быть идентичны частям устройств, описанных в патенте США №7,670,334, который включен в настоящий документ путем ссылки, и/или в патенте США №7,000,818 под названием «Хирургический сшивающий инструмент с отдельными независимыми закрывающей и режуще-сшивающей системами», содержание которого полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
Как показано на РИС. 1, в одной неограничивающей форме хирургический инструмент 10 по существу включает в себя рукоятку 12, стержень 14 и шарнирный концевой эффектор 20, который поворотно соединен со стержнем 14 в шарнире сочленения 16. Предложено устройство управления шарнирным сочленением 200, обеспечивающее вращение концевого эффектора 20 вокруг шарнирного сочленения 16. Как показано на рисунке, концевой эффектор 20 выполнен с возможностью выполнения функции эндоскопического аппарата для зажима, рассечения и сшивания ткани. Однако обычному специалисту в данной области будет понятно, что различные варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя концевые эффекторы (не показаны), выполненные с возможностью выполнения функции других хирургических устройств, включая, например, зажимы, фрезы, сшивающие устройства, клипсонакладыватели, устройства доступа, устройства доставки лекарственных препаратов/препаратов для генной терапии, устройства, излучающие ультразвуковую, радиочастотную или лазерную энергию, и т.п.
Рукоятка 12 инструмента 10 может включать в себя закрывающий спусковой механизм 30 и пусковой крючок 40 для приведения в действие концевого эффектора 20. Следует понимать, что инструменты с концевыми эффекторами, предназначенные для выполнения различных хирургических задач, могут иметь различное количество или типы спусковых механизмов или иных подходящих средств управления концевым эффектором. На рисунке концевой эффектор 20 отделен от рукоятки 12 удлиненным стержнем 14, который образует продольную ось А-А. Врач может шарнирно поворачивать концевой эффектор 20 относительно стержня 14 вокруг оси шарнирного поворота В-В, которая по существу перпендикулярна продольной оси А-А (шарнирное сочленение 16), используя устройство управления шарнирным сочленением 200, как будет более подробно описано ниже. При использовании в настоящем документе фраза «по существу перпендикулярен продольной оси», в которой «продольная ось» представляет собой ось стержня 14, относится к направлению, которое практически перпендикулярно продольной оси. Однако следует понимать, что направления, которые несколько отличаются от перпендикулярного относительно продольной оси, также по существу поперечны продольной оси. На РИС. 2 представлен вид с пространственным разделением компонентов концевого эффектора 20 и удлиненного стержня 14, включающий различные внутренние компоненты. Рама концевого эффектора 90 и рама стержня 100 выполнены с возможностью соединения в шарнирном сочленении 50, которое образует ось шарнирного поворота В-В (РИС. 1). Рама стержня 100 удерживается рукояткой 12 известным способом. Таким образом, конструкция рамы стержня 100 не будет подробно описана в настоящем документе в объеме, выходящем за необходимый для понимания различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Например, в различных вариантах осуществления рама концевого эффектора 90 имеет выполненную заодно или иным образом прикрепленную к ней втулку 96, которая соединена с дистально направленным хвостовиком 102 на раме стержня 100, образующим отверстие 104. Отверстие 104 может быть расположено таким образом, чтобы сопрягаться с шарнирным штифтом (не показан), включенным в раму концевого эффектора 90, позволяя раме концевого эффектора 90 поворачиваться относительно рамы стержня 100 и, соответственно, концевому эффектору 20 поворачиваться относительно стержня 14. В собранном виде различные компоненты могут поворачиваться в шарнире сочленения 50 вокруг оси шарнирного поворота В-В, как показано на РИС. 1.
Как дополнительно показано на РИС. 2, в одной неограничивающей форме концевой эффектор 20 включает в себя удлиненный канал 110, выполненный по форме и размеру с возможностью разъемно удерживать в себе кассету со скобами 120. Удлиненный канал 110 прикреплен к раме концевого эффектора 90 парой язычков рамы 93, которые проходят в соответствующие пазы 115 в удлиненном канале 110. Кассета со скобами 120 может содержать формованный корпус кассеты 122, который функционально удерживает множество скоб 124, уложенных на соответствующие выталкиватели скоб 126 в соответствующих открытых вверх отверстиях для скоб 128. В этом неограничивающем варианте осуществления концевой эффектор 20 также включает в себя упор 130, соединенный с удлиненным каналом 110. В удлиненном канале 110 может быть предусмотрена пара отверстий 112 для приема с возможностью перемещения цапф или штифтов 132 на упоре 130, что позволяет упору 120 поворачиваться из открытого положения в закрытое положение относительно удлиненного канала 110 и кассеты со скобами 120 в ответ на открывающие и закрывающие движения, принимаемые от узла закрывающей трубки 140. Такие закрывающие движения также можно использовать для эффективного приведения в действие браншей концевых эффекторов другого типа, как известно специалистам.
Как также показано на РИС. 2, в узле закрывающей трубки 140 использован узел двухосевой закрывающей гильзы 142. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конструкцией двухосевой закрывающей гильзы и может включать в себя любую подходящую конструкцию закрывающей гильзы. Например, в различных неограничивающих вариантах осуществления узел двухосевой закрывающей гильзы 142 включает в себя проксимальный сегмент закрывающей трубки 141, который имеет дистально выступающие верхний и нижний хвостовики 146 и 148. Секция закрывающей трубки концевого эффектора 150 включает в себя подковообразное отверстие 152 и язычок 154 для зацепления открывающего язычка 134 на упоре 130. Как известно специалистам, когда секция закрывающей трубки концевого эффектора 150 продвигается дистально по раме концевого эффектора 90, подковообразное отверстие прилагает закрывающее движение к язычку 134 для перемещения упора 130 к кассете со скобами 120. Когда закрывающая трубка концевого эффектора 150 вытягивается в проксимальном направлении, язычок 154 входит в зацепление с язычком 134 и перемещает упор 130 от кассеты со скобами 120 в открытое положение. На рисунке показано, что секция закрывающей трубки 150 имеет проксимально выступающие верхний 156 и нижний (не виден) хвостовики.
Секция закрывающей трубки концевого эффектора 150 поворотно прикреплена к секции проксимального сегмента закрывающей трубки 141 с помощью верхнего двухосевого звена 160 и нижнего двухосевого звена 170. Верхнее двухосевое звено 160 включает в себя выступающие вверх дистальный и проксимальный поворотные штифты 162 и 164, которые входят в зацепление соответственно с верхним штифтовым отверстием 157 в верхнем проксимально выступающем хвостовике 156 и с верхним проксимальным штифтовым отверстием 147 в верхнем дистально выступающем хвостовике 146. Нижнее двухосевое звено 170 включает в себя выступающие вниз дистальный и проксимальный поворотные штифты (не показаны), которые входят в зацепление соответственно с нижним дистальным штифтовым отверстием в нижнем проксимально выступающем хвостовике и с нижним проксимальным штифтовым отверстием 149 в нижнем дистально выступающем хвостовике 148. При использовании узел закрывающей гильзы 140 поступательно дистально перемещают для закрытия упора 130, например, в ответ на приведение в действие закрывающего спускового механизма 30.
Устройство 10 дополнительно включает в себя стержень пускового механизма 180, выполненный с возможностью продольного поступательного перемещения по стержню 14, через гибкое поворотное сочленение закрывающей и шарнирной рамы 50 и через пусковой паз 91 в раме концевого эффектора 90 в концевой эффектор 20. Стержень пускового механизма 180 можно изготавливать из одной сплошной секции или, в различных вариантах осуществления, он может включать в себя многослойный материал, содержащий, например, пакет стальных пластин 182. Следует понимать, что стержень пускового механизма 180, изготовленный из многослойного материала, может снижать усилие, необходимое для шарнирного поворота концевого эффектора 20. Дистально выступающий конец стержня пускового механизма 180 прикреплен к трехрогому элементу 184, который упрощает удержание упора 130 на расстоянии от кассеты со скобами 120 при нахождении упора 130 в закрытом положении. Заостренный режущий край 186 трехрогого элемента 184 также можно использовать для рассечения ткани.
При использовании трехрогий элемент 184 приводит в действие кассету со скобами 120. Трехрогий элемент 184 дистально проталкивает клиновидные салазки 190, которые скользят по лотку кассеты 192, удерживающему вместе различные компоненты сменной кассеты со скобами 120. Клиновидные салазки 192 поднимают вверх выталкиватели скоб 126 для выталкивания скоб 124 в деформирующий контакт с упором 130, в то время как режущая поверхность 186 трехрогого элемента 184 рассекает зажатую ткань. Стержень пускового механизма 180 удерживается с возможностью перемещения в стержне 14 таким образом, что он проходит через кассету 120, когда инструмент 10 активируют (например, приводят в действие). По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления вместо этого стержень пускового механизма 180 размещен в стержне 14 таким образом, что весь корпус элемента стержня пускового механизма 180 или его часть в процессе активации удерживается в пазу (не показан) упора 130. Поскольку упор 130 может быть прочнее кассеты 120, удержание в пазу может предотвратить продольное изгибание стержня пускового механизма 180 даже при приложении к дистальному концу стержня пускового механизма 180 высоких нагрузок. Это может быть полезно в вариантах осуществления, в которых элемент стержня пускового механизма 182 включает в себя многослойные пластины 182.
Различные конфигурации трехрогого элемента также включают в себя верхние штифты 188, которые выполнены с возможностью вхождения в зацепление с упором 130 при активации, когда средние штифты 185 и пятка 187 входят в зацепление с различными частями корпуса кассеты 122, лотка кассеты 192 и удлиненного канала 110. При использовании расположенный в центре корпуса кассеты 122 паз 123 выровнен с пазом 193 в лотке кассеты 190 и пазом 113 в удлиненном канале 110. Передний край трехрогого элемента 184 скользит через выровненные пазы 123, 193 и 113. По мере того как стержень пускового механизма 180 продвигается дистально, пятка 187 упирается в дно канала 110, а верхние штифты 180 упираются в канавку 131 на нижней поверхности упора 130, предотвращая расхождение упора 130 и канала 110 друг от друга из-за сопротивления ткани. После этого стержень пускового механизма 180 проксимально оттягивают, также оттягивая трехрогий элемент 184, что позволяет упору 130 открываться и высвобождать две сшитые и рассеченные части ткани (не показаны).
В различных неограничивающих вариантах осуществления на раме концевого эффектора 90 установлен пружинный зажим 195, выполняющий функцию блокировки стержня пускового механизма 180. Дистальное и проксимальное квадратные отверстия 192 и 193, образованные на верхней части рамы концевого эффектора 90, могут образовывать между собой планку зажима 196, которая принимает верхнюю часть 197 пружинного зажима 195, нижняя дистально выступающая часть 198 которого создает направленное вниз усилие на приподнятую часть 183 стержня пускового механизма 180, как известно специалистам. Следует понимать, что различные варианты осуществления могут включать в себя другие типы блокирующих устройств или вовсе не содержать блокирующих устройств.
В различных вариантах осуществления, изображенных на РИС. 1 и 3-9, концевой эффектор 20 выполнен с возможностью избирательного вращения вокруг продольной оси А-А и избирательного шарнирного поворота вокруг оси шарнирного поворота В-В относительно проксимального сегмента стержня 141 с использованием системы управления шарнирным сочленением 200. В различных неограничивающих вариантах осуществления система управления шарнирным сочленением 200 включает в себя насадку 210, которая удерживается с возможностью вращения относительно рукоятки 12. В вариантах осуществления, изображенных на РИС. 3-9, насадка 210 имеет проксимальную торцевую часть 212, которая сужается к дистальной торцевой части 214. Чтобы упростить вращение насадки 210 вокруг продольной оси А-А с использованием части той же руки, в которой врач держит рукоятку 12, вокруг проксимального конца 212 насадки 210 образовано множество радиально выступающих кнопок приведения в действие 216, как показано. Тогда врач может поворачивать насадку 210 относительно рукоятки указательным пальцем, другим пальцем или частью руки, в которой он удерживает рукоятку 12.
На РИС. 3 и 4 показано, что насадка 210 может состоять из множества частей для целей сборки. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления насадка 210 образована нижней частью насадки 211 и верхней частью насадки 213. Нижняя и верхняя части насадки 211 и 213 могут быть изготовлены, например, из стеклонаполненного поликарбоната или другого подходящего материала и могут соединяться вместе при помощи соответствующих клеевых, сварных, зажимных элементов, винтов, фрикционных штифтов/отверстий и т.п. В различных неограничивающих вариантах осуществления насадка 210 поворотно закреплена на проксимальном сегменте закрывающей трубки 141 верхним и нижним штифтами 220 и 222 соответственно. Проксимальный сегмент закрывающей трубки 141 для облегчения сборки устройства может быть изготовлен в виде множества сегментов. Обычному специалисту в данной области будет понятно, что проксимальная часть проксимального сегмента закрывающей трубки 141 будет сопряжена с известными компонентами для прикрепления или взаимодействия с закрывающим спусковым механизмом устройства. Например, такие конструкции описаны в патенте США №7,000,818, который включен в настоящий документ путем ссылки. Однако приведением в действие узла закрывающей трубки можно управлять с использованием множества других известных конструкций спусковых механизмов и рукояток без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. В варианте осуществления, изображенном на РИС. 3-6, проксимальный сегмент закрывающей трубки 141 изготовлен из нижнего сегмента стержня 143 и верхнего сегмента стержня 145. В различных вариантах осуществления нижний и верхний сегменты стержня 143 и 145 могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала и соединены вместе с использованием соответствующего адгезива или других подходящих крепежных элементов для образования по существу пустотелой трубчатой структуры, в которой можно разместить различные компоненты системы управления шарнирным сочленением 200, такие как шарнирный узел 230, а также стержень пускового механизма 182, раму стержня 100 и т.п.
Как показано на РИС. 3 и 6, в различных неограничивающих вариантах осуществления верхний штифт 220 принимается с возможностью вращения в отверстие 149 в верхнем сегменте стержня 145, а нижний штифт 222 принимается с возможностью вращения в нижнее отверстие 147 в нижнем сегменте стержня 143. Верхний и нижний штифты 220 и 222 выровнены в коаксиальном направлении и образуют ось насадки С-С, вокруг которой насадка 210 может поворачиваться относительно проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Как наиболее конкретно показано на РИС. 6, через проксимальный конец 214 насадки 210 проходит отверстие 219. Размер отверстия 219 выбран относительно размера проксимального сегмента закрывающей трубки 141 таким образом, чтобы позволить насадке 210 поворачиваться вокруг оси насадки С-С, как будет более подробно описано ниже.
В неограничивающем варианте осуществления на РИС. 2 система управления шарнирным сочленением 200 включает в себя шарнирный узел 230. По меньшей мере в одном варианте осуществления шарнирный узел 230 может содержать правый шарнирный шток 232 и левый шарнирный шток 234. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 могут быть выполнены, как показано на РИС. 2 и 3 и могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала. Шарнирный узел 230 содержит правый шарнирный шток 232 и левый шарнирный шток 234, которые, при их принятии вовнутрь проксимального сегмента закрывающей трубки 141, можно перемещать аксиально внутри нее, как будет более подробно описано ниже. Как показано на РИС. 2, правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 образуют центрально расположенный удлиненный паз 236, который выполнен с возможностью вмещать аксиальное перемещение стержня пускового механизма 180 между ними. Из дистального конца 233 правого шарнирного штока 232 дистально выходит правый тяж шарнирного поворота 238, а из дистального конца 239 левого шарнирного штока 234 дистально выходит левый тяж шарнирного поворота 240. См. РИС. 2. В различных неограничивающих вариантах осуществления тяжи шарнирного поворота 238 и 240 прикреплены к втулке 96. Например, тяжи 238 и 240 могут быть поворотно закреплены штифтами на втулке 96.
Шарнирный узел 230 выполнен с возможностью сопряжения с насадкой 210 таким образом, что поворотное перемещение насадки 210 вокруг оси насадки С-С приводит к аксиальному приведению в действие правого и левого шарнирных штоков 232 и 234, что в конечном итоге воздействует на концевой эффектор 20, поворачивая его вокруг оси шарнирного поворота В-В. Более конкретно и в отношении РИС. 3, 5 и 6-9, правый шарнирный шток 232 имеет правый поворотный штифт 250, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через правый паз 251 проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Конец правого поворотного штифта 250 проходит в правое гнездо или отверстие 252 насадки 210. Аналогичным образом, левый шарнирный шток 234 имеет левый поворотный штифт 254, который прикреплен к нему и латерально проходит из него через левый паз 255 проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Конец левого поворотного штифта 254 проходит в левое гнездо или отверстие 256 насадки 210.
Работу системы управления шарнирным сочленением 200 можно понять со ссылкой на РИС. 7-9. На РИС. 7 представлен шарнирный поворот концевого эффектора 20 влево относительно шарнирного сочленения 50 (вокруг оси шарнирного поворота В-В, как показано на РИС. 1). Для получения такого диапазона шарнирного поворота врач поворачивает насадку 210 в первом направлении приведения в действие, указанном стрелкой Е на РИС. 7. При повороте насадки 210 в направлении Е правый шарнирный шток 232 перемещается в дистальном направлении DD, а левый шарнирный шток 234 перемещается в проксимальном направлении PD. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238 и вытягивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. На РИС. 8 представлен концевой эффектор 20, выровненный в коаксиальном направлении со стержнем 14 (например, в неповернутом положении). Такую ориентацию концевого эффектора можно использовать, например, при введении концевого эффектора 20 через канюлю троакара (не показан) или другое отверстие в организме пациента. На РИС. 9 представлен шарнирный поворот концевого эффектора 20 вправо относительно шарнирного сочленения 50 (вокруг оси шарнирного поворота В-В, как показано на РИС. 1). Для получения такого диапазона шарнирного поворота врач поворачивает насадку 210 во втором направлении приведения в действие, указанном стрелкой F на РИС. 9. При повороте насадки 210 в направлении F правый шарнирный шток 232 перемещается в проксимальном направлении PD, а левый шарнирный шток 234 перемещается в дистальном направлении DD. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240 и к приложению вытягивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. Концевой эффектор 20 можно вращать вокруг продольной оси путем вращения насадки 210 вокруг продольной оси А-А. Это движение можно выполнять частью руки, которая удерживает часть рукоятки устройства, посредством этого предотвращая необходимость в обеих руках для вращения концевого эффектора вокруг продольной оси. Хотя в описанном варианте шарнирного узла 230, как описано выше, используются два удлиненных шарнирных штока или элемента, в альтернативных вариантах осуществления можно использовать только один удлиненный шарнирный элемент.
На РИС. 10-17 представлен другой неограничивающий вариант осуществления системы управления шарнирным сочленением настоящего изобретения, по существу обозначенной номером 300, который аналогичен описанной выше системе управления шарнирным сочленением 200, за исключением отмеченных ниже различий. Компоненты, совпадающие с компонентами, используемыми в вышеописанных вариантах осуществления, будут отмечены такими же номерами, и обычный специалист в данной области может обратиться к описанию, изложенному выше в настоящем документе, которое разъясняет их конструкцию и принцип работы. Как показано на РИС. 10, в системе управления шарнирным сочленением 300 используется отдельная насадка вращения 302 для управления вращением (стрелка G на РИС. 10) узла закрывающей трубки 140 и, в конечном итоге, концевого эффектора 12. Как показано на РИС. 13, по меньшей мере в одном варианте осуществления насадка вращения 302 изготовлена из верхней части насадки вращения 303 и нижней части насадки вращения 304, которая прикреплена к верхней части насадки вращения 303 с помощью, например, фрикционных штифтов и гнезд 341 и 343. Однако части насадки 303 и 304 можно скрепить вместе другими подходящими способами, такими как адгезив, сварка, элементы защелок, винтов и т.п. Верхняя часть насадки вращения 303 и нижняя часть насадки вращения 304 прикреплены к проксимальному сегменту закрывающей трубки 141. Например, по меньшей мере в одном варианте осуществления верхняя секция насадки вращения 303 зафиксирована на верхнем сегменте стержня 145 клином 305, который проходит через отверстие 306 в верхнем сегменте стержня 145, а нижняя секция насадки вращения 304 зафиксирована на нижнем сегменте стержня 143 клином 307, который проходит через отверстие 308 в нижнем сегменте стержня 143. Однако насадка вращения 302 может быть прикреплена к проксимальному сегменту закрывающей трубки 141 без возможности вращения с использованием других подходящих средств таким образом, что вращение насадки вращения 302 приводит к вращению концевого эффектора 20 вокруг продольной оси А-А.
Как показано на РИС. 13, для целей сборки шарнирная насадка 310 может быть выполнена в виде множества частей. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления шарнирная насадка 310 образована правой частью насадки 311 и левой частью насадки 313. Правую и левую части насадки 311 и 313 можно изготовить, например, из стеклонаполненного поликарбоната и можно соединить вместе фрикционными штифтами/отверстиями 345 и 347. Однако правую и левую части насадки 311 и 313 можно скрепить вместе с помощью соответствующего адгезива, сварки, защелок, винтов и т.п. В различных неограничивающих вариантах осуществления шарнирная насадка 310 поворотно установлена на верхнем и нижнем штифтах 220 и 222 соответственно. Верхний штифт 220 прикреплен к верхнему сегменту стержня 145, а нижний штифт 222 прикреплен к нижнему сегменту стержня 143. Верхний и нижний штифты 220 и 222 выровнены в коаксиальном направлении и образуют ось насадки С-С, вокруг которой шарнирная насадка 310 может поворачиваться относительно проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Как лучше всего показано на РИС. 11, через проксимальный конец 314 шарнирной насадки 310 предусмотрено отверстие 319. Размер отверстия 319 выбран относительно размера секции закрывающей трубки 141 таким образом, чтобы позволить шарнирной насадке 310 поворачиваться вокруг оси насадки С-С, как более подробно описано ниже.
В неограничивающем варианте осуществления на РИС. 13 система управления шарнирным сочленением 300 включает в себя шарнирный узел 230. По меньшей мере в одном варианте осуществления шарнирный узел 230 может содержать правый шарнирный шток 232 и левый шарнирный шток 234. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 могут быть выполнены, как показано на РИС. 14, и могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала. Как было описано выше, при принятии правого и левого шарнирных штоков вовнутрь проксимального сегмента закрывающей трубки 141 их можно перемещать внутри аксиально относительно друг друга. При принятии вовнутрь проксимального сегмента закрывающей трубки 141 правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 образуют центрально расположенный удлиненный паз 236, который выполнен с возможностью аксиального перемещения стержня пускового механизма 180. Из дистального конца 233 правого шарнирного штока 232 дистально выходит правый тяж шарнирного поворота 238, а из дистального конца 239 левого шарнирного штока 234 дистально выходит левый тяж шарнирного поворота 240. В различных неограничивающих вариантах осуществления тяжи шарнирного поворота 238 и 240 прикреплены к втулке 96. Например, тяжи 238 и 240 могут быть поворотно закреплены штифтами на втулке 96.
Шарнирный узел 230 выполнен с возможностью сопряжения с шарнирной насадкой 310 таким образом, что поворотное перемещение шарнирной насадки 310 вокруг оси насадки С-С приводит к приведению в действие шарнирного узла 230, что в конечном итоге приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20 вокруг оси шарнирного поворота В-В в шарнирном сочленении 50. Более конкретно и со ссылкой на РИС. 14-17, правый шарнирный шток 232 имеет правый поворотный штифт 320, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через правый паз 251 в стержневой секции закрывающей трубки 141. В различных неограничивающих вариантах осуществления на конце правого поворотного штифта 320 может быть предусмотрен шар 321, принимаемый с возможностью вращения в отверстие 323 шарнирной насадки 310. Аналогичным образом, левый шарнирный шток 234 имеет левый поворотный штифт 330, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через левый паз 255 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141. На конце левого поворотного штифта 330 может быть предусмотрен шар 332, принимаемый с возможностью вращения в отверстие 334 шарнирной насадки 310.
Работу системы управления шарнирным сочленением 300 можно понять из ссылки на РИС. 14-16. На РИС. 14 показан шарнирный поворот концевого эффектора 20 влево относительно шарнирного сочленения 50. Для достижения такого диапазона шарнирного поворота врач поворачивает шарнирную насадку 310 в направлении приведения в действие, указанном стрелкой Е на РИС. 14. При повороте шарнирной насадки 310 в направлении Е правый шарнирный шток 232 перемещается в дистальном направлении DD, а левый шарнирный шток 234 перемещается в проксимальном направлении PD. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238 и вытягивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. На РИС. 15 показан концевой эффектор 20, выровненный в коаксиальном направлении со стержнем 14 (например, в неповернутом положении). Такую ориентацию концевого эффектора можно использовать, например, при введении концевого эффектора 20 через канюлю троакара (не показана) или другое отверстие в организме пациента. На РИС. 16 показан шарнирный поворот концевого эффектора 20 вправо относительно шарнирного сочленения 50. Для достижения такого диапазона шарнирного поворота врач поворачивает шарнирную насадку 310 в направлении приведения в действие, указанном стрелкой F на РИС. 15. При повороте шарнирной насадки 310 в направлении F правый шарнирный шток 232 перемещается в проксимальном направлении PD, а левый шарнирный шток 234 перемещается в дистальном направлении DD. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240 и вытягивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. Хотя в описанном шарнирном узле 230 используются два удлиненных шарнирных штока или элемента, в альтернативных вариантах осуществления возможно использовать только один удлиненный шарнирный элемент.
На РИС. 17-23 представлен другой неограничивающий вариант осуществления системы управления шарнирным сочленением настоящего изобретения, обозначенной по существу номером 400. Компоненты, совпадающие с компонентами, используемыми в описанных выше вариантах осуществления, будут отмечены теми же номерами, и обычный специалист в данной области может обратиться к описанию, изложенному выше в настоящем документе, которое разъясняет их конструкцию и принцип работы. В различных неограничивающих вариантах осуществления система управления шарнирным сочленением 400 включает в себя шарнирную насадку 410, изготовленную из множества частей. Например, шарнирная насадка 410 имеет правую часть насадки 412, которая может аксиально перемещаться относительно левой части насадки 430. См. РИС. 21. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления правая часть насадки 412 состоит из верхней правой части 414 и нижней правой части 420. См. РИС. 19. Верхняя и нижняя правые части насадки 412 и 414 могут быть изготовлены, например, из стеклонаполненного поликарбоната или другого подходящего материала. Аналогичным образом, левая часть насадки 430 состоит из верхней левой части насадки 432 и нижней левой части насадки 440. Верхняя и нижняя правые части насадки 432 и 440 могут быть изготовлены, например, из стеклонаполненного поликарбоната или другого подходящего материала.
Как показано на РИС. 20, на верхней правой части насадки 414 предусмотрена пара отстоящих друг от друга сегментов удерживающих тяжей 416, а на нижней правой части насадки 420 предусмотрена пара отстоящих друг от друга сегментов удерживающих тяжей 422. При сведении верхней и нижней правых частей насадки 414 и 420 вместе сегменты удерживающих тяжей 416 верхней части 414 объединяются с сегментами удерживающих тяжей 422 нижней части 420, образуя сплошные кольцевые удерживающие тяжи, по существу обозначенные как 424, функция которых более подробно описана ниже. Аналогичным образом, на верхней левой части насадки 432 предусмотрена пара отстоящих друг от друга сегментов удерживающих тяжей 434, а на нижней левой части насадки 440 предусмотрена пара отстоящих друг от друга сегментов удерживающих тяжей 442. При сведении верхней и нижней левых частей насадки 432 и 440 вместе сегменты удерживающих тяжей 434 верхней части 432 объединяются с сегментами удерживающих тяжей 442 нижней части 440, образуя сплошные кольцевые удерживающие тяжи, по существу обозначенные как 444.
По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 400 включает в себя шарнирный узел 230. По меньшей мере в одном варианте осуществления шарнирный узел 230 может содержать правый шарнирный шток 232 и левый шарнирный шток 234. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 могут быть выполнены как показано на РИС. 19 и могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234, когда они удерживаются с возможностью перемещения в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141, как показано на рисунке, служат для образования расположенного по центру удлиненного паза 236, который выполнен с возможностью аксиального перемещения стержня пускового механизма 180. Из дистального конца 233 правого шарнирного штока 232 дистально выходит правый тяж шарнирного поворота 238, а из дистального конца 239 левого шарнирного штока 234 дистально выходит левый тяж шарнирного поворота 240. В различных неограничивающих вариантах осуществления тяжи шарнирного поворота 238 и 240 прикреплены к втулке 96. Например, тяжи 238 и 240 могут быть поворотно закреплены штифтами на втулке 96.
Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 вставляют с возможностью скольжения вовнутрь полого проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Правый шарнирный шток 232 имеет правый поворотный штифт 450, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через правый паз 251 стержневой секции закрывающей трубки 141. Аналогичным образом, левый шарнирный шток 234 имеет левый поворотный штифт 460, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через левый паз 255 стержневой секции закрывающей трубки 141. Такая конструкция позволяет правому шарнирному штоку 232 и второму шарнирному штоку независимо аксиально перемещаться в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141. Конец правого поворотного штифта 450 выполнен с возможностью принятия в отверстие 452, образованное сведенными вместе верхней и нижней правыми частями насадки 414 и 420. Аналогичным образом, конец левого поворотного штифта 460 выполнен с возможностью принятия в отверстие 462, образованное верхней и нижней левыми частями насадки 432 и 440.
Для сборки по меньшей мере одного варианта осуществления верхние части насадки 414 и 432 сводят вместе, образуя временный узел верхней части насадки 433, но оставляют их не прикрепленными друг к другу, как показано на РИС. 19. Как также показано на РИС. 19, нижние части насадки 420 и 440 сводят вместе для образования временного узла нижней части насадки 443, но оставляют их неприкрепленными друг к другу. Затем временный узел верхней части насадки 433 объединяют с временным узлом нижней части насадки 443 поверх проксимального сегмента закрывающей трубки 141, захватывая при этом правый поворотный штифт 450 в правое отверстие 452 и левый поворотный штифт 460 в левое отверстие 462. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления на правой верхней части насадки 414 предусмотрены крепежные штифты 415 (РИС. 20), размер которых обеспечивает их фрикционный прием в крепежные отверстия 425 в нижней правой части насадки для удержания этих двух частей 414 и 420 вместе с образованием правой секции насадки 412. Аналогичным образом, на нижней левой части насадки 440 предусмотрены крепежные штифты 445, размер которых обеспечивает их фрикционную посадку в крепежные отверстия 435 в верхней левой части насадки 432 для удержания этих двух частей 440 и 432 вместе с образованием левой части насадки 430. Однако для скрепления верхней правой части насадки 414 и нижней правой части насадки 420, а также верхней левой части насадки 432 и нижней левой части насадки 440 можно использовать и другие конструкции крепежных элементов и/или адгезив.
Работу системы управления шарнирным сочленением 400 можно понять по ссылке на РИС. 22 и 23. На РИС. 22 представлен шарнирный поворот концевого эффектора 20 влево относительно шарнирного сочленения 50. Для достижения такого диапазона шарнирного поворота врач аксиально перемещает правую часть насадки 412 в дистальном направлении DD и левую часть насадки 430 в проксимальном направлении PD, что воздействует на правый шарнирный штифт 232 и левый шарнирный штифт 234, перемещая концевой эффектор влево относительно точки шарнирного поворота 50. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238 и вытягивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. На РИС. 23 представлен шарнирный поворот концевого эффектора 20 вправо относительно шарнирного сочленения 50. Для достижения такого диапазона шарнирного поворота врач аксиально перемещает правую часть насадки 412 в проксимальном направлении PD и левую часть насадки 430 в дистальном направлении DD, что воздействует на правый шарнирный штифт 232 и левый шарнирный штифт 234, перемещая концевой эффектор 20 вправо относительно точки шарнирного поворота 50. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240 и вытягивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. Хотя в описанном варианте шарнирного узла 230 используются два удлиненных шарнирных штока или элемента, в альтернативных вариантах осуществления возможно использовать только один удлиненный шарнирный элемент.
На РИС. 24 и 25 представлен альтернативный вариант осуществления насадки 410′, которую можно использовать вместо описанного выше варианта осуществления насадки 410. В данном варианте осуществления насадка 410′ изготовлена из правой части насадки 412′, выполненной с возможностью аксиального перемещения относительно левой части насадки 430′. Как показано на этих рисунках, в левой части насадки 430′ имеется левое аксиальное отверстие 460, которое образует левый аксиальный выступ 462, выполненный с возможностью скользящего зацепления с правой частью фиксатора 470. Аналогичным образом, в правой части насадки 412′ имеется правое аксиальное отверстие 472, которое имеет правый аксиальный выступ 474, выполненный с возможностью скользящего зацепления с левой частью фиксатора 464. Такая конструкция обеспечивает соединение правой части насадки 412′ и левой части насадки 430′ друг с другом вокруг проксимального закрывающего стержня 141, при этом позволяя таким частям аксиально перемещаться относительно друг друга. В правой части насадки 412′ имеется правое отверстие 452′ для принятия в него правого поворотного штифта 450, а в левой части насадки 430′ имеется левое отверстие 462′ для принятия в него левого поворотного штифта 460. Альтернативный вариант насадки 410′ в остальном функционирует аналогично описанным выше вариантам и обеспечивает шарнирный поворот концевого эффектора 20 в шарнирном сочленении 50 вокруг оси шарнирного поворота В-В.
На РИС. 26-33 представлен другой неограничивающий вариант осуществления системы управления шарнирным сочленением настоящего изобретения, обозначенной по существу номером 500. Компоненты, совпадающие с компонентами, используемыми в описанных выше вариантах осуществления, будут отмечены теми же номерами, и обычный специалист в данной области может обратиться к описанию, изложенному выше в настоящем документе, которое разъясняет их конструкцию и принцип работы. По меньшей мере в одном варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 500 включает в себя шарнирную насадку 510, состоящую из множества частей. Например, шарнирная насадка 510 имеет правую часть насадки 512, выполненную с возможностью прикрепления к левой части насадки 530. См. РИС. 29. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления на правой части насадки 512 могут быть предусмотрены образованные на ней крепежные штифты 513, размер которых обеспечивает их фрикционный прием в соответствующие крепежные отверстия (не показаны) в левой части насадки 530. Аналогичным образом, в правой части насадки 512 могут быть предусмотрены крепежные отверстия 515, размер которых обеспечивает фрикционное зацепление соответствующих крепежных штифтов 531 на левой части насадки 530 для соединения вместе правой и левой частей насадки 512 и 530. См. РИС. 29. Для скрепления вместе правой и левой частей насадки можно использовать другие способы крепления, такие как адгезив, сварка, механические крепежные элементы, элементы защелки и т.п. В различных неограничивающих вариантах осуществления правая часть насадки 512 имеет проксимальный конец 514 с образованными на нем кнопками приведения в действие или выступами 516. Правая часть насадки 512 дополнительно имеет дистальный конец 517 с образованным на нем клином 518 для приема в соответствующее отверстие для клина 519 на проксимальном сегменте закрывающей трубки 141 для закрепления правой части насадки 512 без возможности вращения на проксимальном сегменте закрывающей трубки 141. Аналогичным образом, левая часть насадки 530 имеет проксимальный конец 534 с образованными на нем кнопками приведения в действие или выступами 516. Левая часть насадки 530 дополнительно имеет дистальный конец 537 с образованным на нем клином 538 для приема в отверстие для клина 539 на проксимальном сегменте закрывающей трубки 141 для закрепления левой части насадки 530 без возможности вращения на проксимальном сегменте закрывающей трубки 141. См. РИС. 31-33.
По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 500 включает в себя шарнирный узел 230. По меньшей мере в одном варианте осуществления шарнирный узел 230 может содержать правый шарнирный шток 232 и левый шарнирный шток 234. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 могут быть выполнены как показано на РИС. 29 и могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 при удерживании с возможностью перемещения внутри проксимального сегмента закрывающей трубки 141, как показано на рисунке, образуют расположенный по центру удлиненный паз 236, который выполнен с возможностью аксиального перемещения стержня пускового механизма 180. Из дистального конца 233 правого шарнирного штока 232 дистально выходит правый тяж шарнирного поворота 238, а из дистального конца 239 левого шарнирного штока 234 дистально выходит левый тяж шарнирного поворота 240. В различных вариантах осуществления тяжи шарнирного поворота 238 и 240 прикреплены к втулке 96. Например, тяжи 238 и 240 могут быть поворотно закреплены штифтами на втулке 96. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 вставляют с возможностью скольжения в полый проксимальный сегмент закрывающей трубки 141. Правый шарнирный шток 232 имеет правый поворотный штифт 550, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через правый паз 251 проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Аналогичным образом, левый шарнирный шток 234 имеет левый поворотный штифт 560, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через левый паз 255 проксимального сегмента закрывающей трубки 141.
По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления устройство управления шарнирным сочленением 500 включает в себя узел приводного механизма 562, выступающий через отверстия 564 и 566 насадки 510 и выполненный с возможностью избирательного поворота вокруг оси приводного механизма Н-Н, по существу перпендикулярной продольной оси А-А. В различных формах узел приводного механизма 562 содержит первую часть приводного механизма 570, связанную со второй частью приводного механизма 580. Первая часть приводного механизма 570 имеет проходящее через нее поворотное отверстие 571, выполненное с возможностью поворотного приема первого штифта приводного механизма 590, соединенного с проксимальным сегментом закрывающей трубки 141. См. РИС. 28 и 19. Аналогичным образом, вторая часть приводного механизма 580 имеет проходящее через нее поворотное отверстие 581, выполненное с возможностью поворотного приема второго штифта приводного механизма 592, соединенного с проксимальным сегментом закрывающей трубки 141. Первый и второй штифты приводного механизма 590 и 592 служат для образования оси приводного механизма Н-Н, которая по существу перпендикулярна продольной оси А-А и вокруг которой может поворачиваться узел приводного механизма 562. Первую часть приводного механизма 570 можно прикрепить ко второй части приводного механизма 580 различными способами. Например, в показанном на рисунке варианте первая часть приводного механизма 570 имеет пару крепежных штифтов 572, размер которых обеспечивает их фрикционный прием в соответствующие крепежные отверстия (не показаны) во второй части приводного механизма 580.
Аналогичным образом, вторая часть приводного механизма 580 может иметь крепежные штифты 580, размер которых обеспечивает их фрикционный прием в крепежные отверстия 574 в первой части приводного механизма, так что при сведении вместе первой и второй частей приводного механизма 570 и 580 они образуют узел приводного механизма 562. Однако для соединения вместе первой и второй частей приводного механизма 570 и 580 можно использовать любые подходящие средства, такие как адгезив, элементы защелки, крепежные элементы и т.п.
Как показано на РИС. 28 и 29, первая часть приводного механизма 570 функционально сопряжена с первым шарнирным штоком 232 для обеспечения его аксиального перемещения в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141 с использованием первого криволинейного паза 576, который выполнен с возможностью принятия в себя части правого поворотного штифта 550. Таким образом, при повороте первой части приводного механизма 570 вокруг оси приводного механизма Н-Н взаимодействие между первым криволинейным пазом 576 и правым поворотным штифтом 550 вызовет аксиальное перемещение первого шарнирного штока 232 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141. Аналогичным образом, вторая часть приводного механизма 580 функционально сопряжена со вторым шарнирным штоком 234 для обеспечения его аксиального перемещения в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141 с помощью второго криволинейного паза 586, который выполнен с возможностью принятия в себя части левого поворотного штифта 560. Таким образом, при повороте второй части приводного механизма 580 вокруг оси приводного механизма Н-Н взаимодействие между вторым криволинейным пазом 586 и левым поворотным штифтом 560 вызовет аксиальное перемещение второго шарнирного штока 234 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 141.
Работу системы управления шарнирным сочленением 500 можно понять со ссылкой на РИС. 26 и 31-33. Обращаясь сначала к РИС. 26, для вращения проксимального сегмента закрывающей трубки 141 и, в конечном итоге, концевого эффектора 20 (показанного на РИС. 31-33) вокруг продольной оси А-А врач просто вращает насадку 510 вокруг продольной оси А-А, как показано стрелкой I на РИС. 26. На РИС. 31 представлен шарнирный поворот концевого эффектора 20 влево относительно шарнирного сочленения 50. Для достижения такого диапазона шарнирного поворота врач просто поворачивает узел приводного механизма 562 в направлении J (показанном на РИС. 30) вокруг оси приводного механизма Н-Н. Такое перемещение узла приводного механизма 562 приводит к взаимодействию между правым поворотным штифтом 550 и правым криволинейным пазом 576, которое вызывает аксиальное перемещение правого шарнирного штока 232 в дистальном направлении DD. Такое перемещение узла приводного механизма 562 также приводит к взаимодействию между левым поворотным штифтом 560 и левым криволинейным пазом 586, которое одновременно вызывает аксиальное перемещение левого штока приводного механизма 234 в проксимальном направлении PD. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238 и вытягивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. На РИС. 33 представлен шарнирный поворот концевого эффектора 20 вправо относительно шарнирного сочленения 50. Для достижения такого диапазона шарнирного поворота врач поворачивает узел приводного механизма 562 в направлении K (показанном на РИС. 30) вокруг оси приводного механизма Н-Н. Такое перемещение узла приводного механизма 562 приводит к взаимодействию между правым поворотным штифтом 550 и правым криволинейным пазом 576, которое вызывает аксиальное перемещение правого шарнирного штока 232 в проксимальном направлении PD. Такое перемещение узла приводного механизма 562 также приводит к взаимодействию между левым поворотным штифтом 560 и левым криволинейным пазом 586, которое одновременно вызывает аксиальное перемещение левого шарнирного штока 234 в дистальном направлении DD. Такое перемещение правого и левого шарнирных штоков 232 и 234 приводит к приложению выталкивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 240 и вытягивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 238, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано. Хотя в описанном варианте шарнирного узла 230 используются два удлиненных шарнирных штока или элемента, в альтернативных вариантах осуществления возможно использовать только один удлиненный шарнирный элемент.
На РИС. 34-42 представлен другой неограничивающий вариант осуществления системы управления шарнирным сочленением настоящего изобретения, обозначенной по существу номером 600. Компоненты, совпадающие с компонентами, используемыми в описанных выше вариантах осуществления, будут отмечены теми же номерами, и обычный специалист в данной области может обратиться к описанию, изложенному выше в настоящем документе, которое разъясняет их конструкцию и принцип работы. В данном варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 600 включает в себя шарнирную насадку 610, состоящую из множества частей. Например, шарнирная насадка 610 имеет верхнюю часть насадки 612, которая выполнена с возможностью прикрепления к нижней части насадки 630. См. РИС. 38. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления на верхней части насадки 612 могут быть предусмотрены крепежные штифты (не показаны), размер которых обеспечивает их фрикционный прием в соответствующие крепежные отверстия 631 в нижней части насадки 630. Для скрепления вместе верхней и нижней частей насадки 612 и 630 могут быть использованы другие способы крепления, такие как адгезив, механические крепежные элементы, элементы защелки и т.п. В различных неограничивающих вариантах осуществления верхняя часть насадки 612 имеет проксимальный конец 614 с образованными на нем кнопками приведения в действие или выступами 616. Аналогичным образом, нижняя часть насадки 630 имеет проксимальный конец 634 с образованными на нем кнопками приведения в действие или выступами 616.
По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 600 включает в себя шарнирный узел 700. По меньшей мере в одном варианте осуществления шарнирный узел 700 может содержать правый тяж шарнирного поворота 710 и левый тяж шарнирного поворота 730, которые принимаются проксимальным сегментом закрывающей трубки 750. Правый тяж шарнирного поворота 710 имеет удлиненную часть правого тяжа 712 и проксимальную часть приведения в действие 714. Аналогичным образом, левый тяж шарнирного поворота 730 имеет удлиненную часть левого тяжа 732 и проксимальную часть приведения в действие 734. Правый и левый тяжи шарнирного поворота 710 и 730 могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала.
Проксимальный сегмент закрывающей трубки 750 содержит полую трубку, которая может быть изготовлена, например, из нержавеющей стали или другого подходящего материала. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления в стенке полого проксимального сегмента закрывающей трубки 750 выполнен проход для правого тяжа 752 и проход для левого тяжа 754. В центре проксимального сегмента закрывающей трубки 750 предусмотрен проход для размещения проксимальной части рамы или цапфы устройства (не показана), а также стержня пускового механизма (не показан) различными описанными выше способами. Как показано на РИС. 38, удлиненная часть правого тяжа шарнирного поворота 712 удерживается с возможностью скольжения в проходе для правого тяжа 752, а удлиненная часть левого тяжа шарнирного поворота 732 удерживается с возможностью скольжения в проходе для левого тяжа 754. В различных неограничивающих вариантах осуществления тяжи шарнирного поворота 712 и 732 прикреплены к втулке 96. См. РИС. 40 и 42. Например, тяжи 238 и 240 могут быть поворотно закреплены штифтами на втулке 96. Правый и левый шарнирные штоки 232 и 234 вставляют с возможностью скольжения в полый проксимальный сегмент закрывающей трубки 141. Правый шарнирный шток 232 имеет правый поворотный штифт 550, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через правый паз 251 проксимального сегмента закрывающей трубки 141. Аналогичным образом, левый шарнирный шток 234 имеет левый поворотный штифт 560, который прикреплен к нему и латерально выступает из него через левый паз 255 проксимального сегмента закрывающей трубки 141.
Насадка 610 закреплена без возможности вращения на проксимальном сегменте закрывающей трубки 700 так, что вращение насадки 610 вокруг продольной оси А-А приведет к вращению концевого эффектора 20 вокруг продольной оси А-А. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления насадка 610 имеет клин 613, проходящий в паз 751 на проксимальном сегменте закрывающей трубки 750. См. РИС. 38. Такая конструкция служит для закрепления насадки 610 без возможности вращения на проксимальном сегменте закрывающей трубки 750, одновременно позволяя насадке 610 аксиально перемещаться относительно него. Как также показано на РИС. 37 и 38, верхняя часть насадки 612 дополнительно имеет образованную в ней прорезь приведения в действие 640, выполненную с возможностью функционального зацепления с элементом поворотного приведения в действие или соединительной планкой 650. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления соединительная планка 650 содержит правую часть соединительной планки 652 и левую часть соединительной планки 670. Правая часть соединительной планки имеет образованный в ней шарнирный штифт 654, выполненный с возможностью поворотного приема в поворотное отверстие 780 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 750. См. РИС. 42. Аналогичным образом, левая часть соединительной планки 670 имеет образованный в ней правый поворотный штифт 672, выполненный с возможностью поворотного приема в поворотное отверстие 682 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 750. Правый и левый поворотные штифты 654 и 672 выровнены в коаксиальном направлении относительно друг друга, образуя ось приведения в действие L-L, вокруг которой может поворачиваться соединительная планка 650 и которая по существу перпендикулярна продольной оси L-L. Правая и левая части соединительной планки 650 и 670 скреплены вместе штифтами (не показаны) и отверстиями 655, выполненными с возможностью фрикционного зацепления. Правую и левую части соединительной планки 650 и 670 также можно скрепить вместе с помощью адгезива или другого подходящего механизма крепления. Как показано на РИС. 36, 37 и 39, в проксимальном сегменте закрывающей трубки 750 выполнены верхний и нижний формирующие зазор пазы 753 и 755 для облегчения поворотного перемещения соединительной планки 650 вокруг оси приведения в действие L-L (РИС. 36).
Как дополнительно показано на РИС. 37-40 и 41, правая часть соединительной планки 650 имеет нижний правый приводной паз 656, выполненный с возможностью выравнивания с соответствующим нижним левым приводным пазом 674 в левой части соединительной планки 670 для образования нижнего приводного паза 676 в соединительной планке 650 для приема и функционального зацепления язычка приводного механизма 716, образованного на части приводного механизма 714 узла тяжа шарнирного поворота 710. Правая часть соединительной планки 650 имеет верхний правый приводной паз 658, выполненный с возможностью выравнивания с соответствующим верхним левым приводным пазом (не показан) в левой части соединительной планки 670 для образования верхнего приводного паза 678 в соединительной планке 650 для приема и функционального зацепления язычка приводного механизма 736, образованного на части приводного механизма 734 узла тяжа шарнирного поворота 730.
Работу системы управления шарнирным сочленением 600 можно понять по РИС. 39-42. Обращаясь сначала к РИС. 39 и 40, для поворота концевого эффектора 20 вправо относительно точки поворота 50 врач аксиально толкает насадку 610 в дистальном направлении DD. Такое перемещение насадки 610 в дистальном направлении DD приводит к повороту соединительной планки 650 вокруг оси приведения в действие L-L в направлении М (РИС. 39), посредством этого толкая левый узел тяжа шарнирного поворота 730 в дистальном направлении DD и вытягивая правый узел тяжа шарнирного поворота 750 в проксимальном направлении PD. Такое аксиальное перемещение насадки 610 и правого и левого узлов тяжа шарнирного поворота 710 и 730 приводит к приложению толкающего движения к втулке 96 левым узлом тяжа шарнирного поворота 730 и вытягивающего движения к втулке 96 правым узлом тяжа шарнирного поворота 710, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано на РИС. 40. Аналогичным образом, для поворота концевого эффектора 20 влево относительно точки поворота 50 (РИС. 42) врач вытягивает насадку 610 в проксимальном направлении PD. Такое перемещение насадки 610 в проксимальном направлении PD приводит к шарнирному повороту соединительной планки 650 вокруг оси приведения в действие L-L в направлении N (РИС. 41), посредством этого толкая правый узел тяжа шарнирного поворота 710 в дистальном направлении DD и вытягивая левый узел тяжа шарнирного поворота 750 в проксимальном направлении PD. Такое аксиальное перемещение насадки 610 и правого и левого узлов тяжа шарнирного поворота 710 и 730 приводит к приложению толкающего движения к втулке 96 правым узлом тяжа шарнирного поворота 710 и вытягивающего движения к втулке 96 левым узлом тяжа шарнирного поворота 730, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора 20, как показано на РИС. 42. Для вращения концевого эффектора 20 вокруг продольной оси А-А врач просто вращает насадку 610 вокруг продольной оси А-А. Это движение можно выполнять частью той же руки, которая удерживает рукоятку устройства. Хотя в описанном варианте шарнирного узла 230 используются два удлиненных шарнирных штока или элемента, в альтернативных вариантах осуществления возможно использовать только один удлиненный шарнирный элемент.
На РИС. 43-50 представлен другой вариант осуществления системы управления шарнирным сочленением настоящего изобретения, по существу обозначенной номером 800. Компоненты, совпадающие с компонентами, используемыми в описанных выше вариантах осуществления, будут отмечены теми же номерами, и обычный специалист в данной области может обратиться к описанию, изложенному выше в настоящем документе, которое разъясняет их конструкцию и принцип работы. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 800 включает в себя шарнирную насадку 810, изготовленную из множества частей. Например, шарнирная насадка 810 имеет первую часть насадки 812, которая выполнена с возможностью прикрепления ко второй части насадки 830. См. РИС. 44-46. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления правая часть насадки 812 и левая часть насадки 830 скреплены вместе группой штифтов 813, которые фрикционно принимаются в соответствующие отверстия 815. Для скрепления вместе первой и второй частей насадки 812 и 830 можно использовать другие способы крепления, такие как адгезив, механические крепежные элементы, элементы защелки и т.п. В различных неограничивающих вариантах осуществления первая часть насадки 812 имеет проксимальный конец 814 с образованными на нем кнопками приведения в действие или выступами 816. Аналогичным образом, вторая часть насадки 830 имеет проксимальный конец 834 с образованными на нем кнопками приведения в действие или выступами 816.
По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления система управления шарнирным сочленением 800 включает в себя избирательно блокируемый шарнирный узел 900. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления шарнирный узел 900 может содержать правый тяж шарнирного поворота 910 и левый тяж шарнирного поворота 930, которые принимаются в сегмент цапфы 850, закрепленный на рукоятке инструмента (не показана). Правый тяж шарнирного поворота 910 имеет удлиненную часть правого тяжа 912 и проксимальную часть механизма приведения в действие 914, на которой образован правый язычок приведения в действие 916. Аналогичным образом, левый тяж шарнирного поворота 930 имеет удлиненную часть левого тяжа 932 и проксимальную часть механизма приведения в действие 934, на которой образован левый язычок приведения в действие 936. Правый и левый тяжи шарнирного поворота 910 и 930 могут быть изготовлены из нержавеющей стали или другого подходящего материала.
В различных неограничивающих вариантах осуществления сегмент цапфы 850 содержит полую трубку, которая может быть изготовлена, например, из нержавеющей стали или другого подходящего материала. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления в стенке полого сегмента цапфы 850 выполнен проход для правого тяжа 852 и проход для левого тяжа 854. В центре сегмента цапфы 850 предусмотрен проход 851, выполненный по форме и размеру с возможностью размещения проксимальной части рамы или цапфы 100 устройства (показана на РИС. 2), а также стержня пускового механизма 180 (показан на РИС. 2) различными описанными выше способами. Как показано на РИС. 47, удлиненная часть правого тяжа шарнирного поворота 912 удерживается с возможностью скольжения в проходе для правого тяжа 852, а удлиненная часть левого тяжа шарнирного поворота 932 удерживается с возможностью скольжения в проходе для левого тяжа 854. В различных неограничивающих вариантах осуществления тяжи шарнирного поворота 912 и 932 прикреплены к втулке 96 рамы концевого эффектора 90, как описано выше.
Как показано на РИС. 44-47 и 49, по меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления правый и левый язычки приведения в действие 916 и 936 выполнены с возможностью функционального зацепления с приводной или соединительной планкой 980. В различных вариантах осуществления соединительная планка 980 содержит первую часть соединительной планки 982 и вторую часть соединительной планки 990. Первая часть соединительной планки 982 имеет образованный на ней первый шарнирный штифт 984, выполненный с возможностью шарнирного приема в первое шарнирное отверстие 853 в сегменте цапфы 850. См. РИС. 44 и 46. Аналогичным образом, вторая часть соединительной планки 990 имеет образованный на ней второй поворотный штифт 992, выполненный с возможностью поворотного приема во второе шарнирное отверстие 852 в сегменте цапфы 850. Первый поворотный штифт 984 также проходит через удлиненный первый паз 954 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 950. Аналогичным образом, второй поворотный штифт 992 проходит через удлиненный второй паз 956 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 950. Такая конструкция позволяет проксимальному сегменту закрывающей трубки 950 аксиально перемещаться по сегменту цапфы 850, одновременно позволяя соединительной планке 980 поворотно перемещаться относительно него. Первый и второй поворотные штифты 984 и 992 выровнены в коаксиальном направлении друг с другом и образуют ось приведения в действие N-N, вокруг которой может поворачиваться соединительная планка 980 и которая по существу перпендикулярна продольной оси А-А. См. РИС. 45. Первая и вторая части соединительной планки 982 и 990 скреплены вместе штифтами 983 и отверстиями 993, выполненными с возможностью фрикционного зацепления. Первую и вторую части соединительной планки 982 и 990 также можно скрепить вместе с помощью адгезива, сварки, элементов защелки или с помощью другой подходящей конструкции крепежного элемента.
Как показано на РИС. 49, сегмент цапфы 850 имеет правый паз для язычка 860, через который проходит правый язычок приводного механизма 916. Сегмент цапфы 850 дополнительно имеет левый паз для язычка 862, через который проходит левый язычок приводного механизма 936. Кроме того, правый язычок приводного механизма 916 проходит через правый паз 960 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 950, а левый язычок приводного механизма 936 проходит через левый паз 962 в проксимальном сегменте закрывающей трубки 950. Как дополнительно показано на РИС. 44-47, первая часть соединительной планки 982 имеет правый приводной паз 987, выполненный с возможностью выравнивания с соответствующим правым приводным пазом (не показан) во второй части соединительной планки 990 с образованием правого приводного паза 995 в соединительной планке 980 для приема и функционального зацепления правого язычка приводного механизма 916. Аналогичным образом, правая часть соединительной планки 982 имеет левый приводной паз 988, выполненный с возможностью выравнивания с соответствующим левым приводным пазом 996 во второй части соединительной планки 990 для образования левого приводного паза 997 в соединительной планке 980 для приема и функционального зацепления левого язычка приводного механизма 936.
В различных неограничивающих вариантах осуществления шарнирная насадка 810 закреплена без возможности поворота на проксимальном сегменте закрывающей трубки 950, так что вращение шарнирной насадки 610 вокруг продольной оси А-А приведет к вращению концевого эффектора 20 вокруг продольной оси А-А. По меньшей мере в одном неограничивающем варианте осуществления шарнирная насадка 810 имеет клин 818, проходящий в соответствующий удлиненный паз 951 на проксимальном сегменте закрывающей трубки 950 и соответствующий паз 859 на сегменте цапфы 850, как показано на РИС. 49. Такая конструкция позволяет шарнирной насадке 810 аксиально перемещаться относительно проксимального сегмента закрывающей трубки 950 и сегмента цапфы 950, одновременно облегчая вращение проксимального сегмента закрывающей трубки 950 в виде блока путем вращения насадки 810 вокруг продольной оси А-А. Как также показано на РИС. 44 и 49, в шарнирной насадке 810 предусмотрена прорезь приводного механизма 817, выполненная с возможностью зацепления с соединительной планкой 980. Таким образом, аксиальное перемещение насадки 810 приведет к повороту соединительной планки 980 вокруг оси приведения в действие N-N. Для поворота концевого эффектора влево относительно точки поворота или оси шарнирного поворота врач аксиально перемещает шарнирную насадку 810 в дистальном направлении DD. Такое перемещение шарнирной насадки 810 в дистальном направлении DD приводит к повороту соединительной планки 980 вокруг оси приведения в действие N-N, посредством этого перемещая правый тяж шарнирного поворота 910 в дистальном направлении DD и вытягивая левый тяж шарнирного поворота 930 в проксимальном направлении PD. Такое аксиальное перемещение шарнирной насадки 810 и правого и левого тяжей шарнирного поворота 910 и 930 приводит к приложению толкающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 910 и вытягивающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 930, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора. См. РИС. 49. Аналогичным образом, для поворота концевого эффектора вправо относительно точки поворота или оси шарнирного поворота врач вытягивает шарнирную насадку 810 в проксимальном направлении PD. Такое перемещение шарнирной насадки 810 в проксимальном направлении PD приводит к повороту соединительной планки 980 вокруг оси приведения в действие N-N, посредством этого толкая левый тяж шарнирного поворота 930 в дистальном направлении DD и вытягивая правый тяж шарнирного поворота 910 в проксимальном направлении PD. Такое аксиальное перемещение шарнирной насадки 810 и правого и левого тяжей шарнирного поворота 910 и 930 приводит к приложению толкающего движения к втулке 96 левым тяжем шарнирного поворота 930 и вытягивающего движения к втулке 96 правым тяжем шарнирного поворота 910, что приводит к шарнирному повороту концевого эффектора вправо от продольной оси А-А. Для вращения концевого эффектора вокруг продольной оси А-А врач просто вращает шарнирную насадку 810 вокруг продольной оси А-А.
Как было описано выше, проксимальный сегмент закрывающей трубки 950 находится в сопряжении с закрывающим спусковым механизмом таким образом, что при приведении в действие закрывающего спускового механизма врачом проксимальный сегмент закрывающей трубки 950 перемещается в дистальном направлении. В различных неограничивающих вариантах осуществления дистальная торцевая часть проксимального сегмента закрывающей трубки может быть выполнена, например, как показано на РИС. 2, с возможностью соединения с дистальным сегментом закрывающей трубки 150 для приложения открывающего и закрывающего движений к упору 130. В различных неограничивающих вариантах осуществления система блокировки шарнирного поворота 1000 выполнена с возможностью блокирования при аксиальном перемещении проксимального сегмента закрывающей трубки 950 в дистальном направлении DD и разблокирования при аксиальном перемещении проксимального сегмента закрывающей трубки 950 в проксимальном направлении PD.
Более конкретно, как показано на РИС. 45, правый тяж шарнирного поворота 910 имеет образованное на нем множество правых блокирующих стопоров 1010. Каждый стопор 1010 соответствует конкретной угловой или шарнирно повернутой ориентации концевого эффектора вокруг оси шарнирного поворота. Правые блокирующие стопоры 1010 выполнены с возможностью вхождения в зацепление с правым блокирующим шариком 1012, который удерживается с возможностью перемещения в правом блокирующем отверстии 1014 сегмента цапфы 850. Аналогичным образом, левый тяж шарнирного поворота 930 имеет множество образованных на нем левых блокирующих стопоров 1020, выполненных с возможностью вхождения в зацепление с левым блокирующим шариком 1022, который удерживается с возможностью перемещения в левом блокирующем отверстии 1024 сегмента цапфы 850. См. РИС. 49. Правый блокирующий шарик 1012 принимается в удлиненную правую полость блокировки 1016, образованную на проксимальном сегменте закрывающей трубки 950. Такая удлиненная полость блокировки 1016 обеспечивает достаточный зазор для радиального перемещения правого блокирующего шарика 1012 при аксиальном перемещении правого тяжа шарнирного поворота 912 в сегменте цапфы 850. Как лучше всего показано на РИС. 48 и 50, проксимальный конец 1017 удлиненной правой полости блокировки 1016 имеет образованную на нем наклонную поверхность блокировки 1018. Аналогичным образом, левый блокирующий шарик 1022 принимается в удлиненную левую полость блокировки 1026, образованную на проксимальном сегменте закрывающей трубки 950. Такая удлиненная полость блокировки 1026 обеспечивает достаточный зазор для радиального перемещения левого блокирующего шарика 1022 при аксиальном перемещении левого тяжа шарнирного поворота 932 в сегменте цапфы 850. Как лучше всего показано на РИС. 49, проксимальный конец удлиненной левой полости блокировки 1026 имеет образованную на нем левую наклонную поверхность блокировки 1028.
Работа системы управления шарнирным сочленением 800 и системы блокировки шарнирного поворота 1000 будет описана со ссылкой на РИС. 47-50. В различных неограничивающих вариантах осуществления, когда врачу требуется шарнирно повернуть концевой эффектор вокруг оси шарнирного поворота, насадка 810 аксиально перемещается в требуемом направлении описанным выше образом. Врач может выполнять это действие той же рукой, которую он использует для захвата и удержания рукоятки инструмента. В процессе шарнирного поворота закрывающий спусковой механизм не приводится в действие, а проксимальная закрывающая трубка 950 находится в «открытом» положении, как показано на РИС. 47 и 48. При аксиальном перемещении правого тяжа шарнирного поворота 912 правый блокирующий шарик 1012 получает возможность достаточного радиального перемещения от правого тяжа шарнирного поворота 912 для возможности его аксиального перемещения, а при аксиальном перемещении левого тяжа шарнирного поворота 932 левый блокирующий шарик 1022 получает возможность достаточного радиального перемещения от левого тяжа шарнирного поворота 932 для возможности его аксиального перемещения. Когда врач продвигает насадку 810 в соответствующем аксиальном направлении и правый и левый тяжи шарнирного поворота 912 и 932 проходят мимо правого и левого блокирующих шариков 1012 и 1022 соответственно, врач принимает тактильную обратную связь при подвижном зацеплении блокирующих стопоров 1010 и 1020 блокирующими шариками 1012 и 1022 соответственно. После достижения врачом требуемой степени шарнирного поворота, что соответствует положению, в котором правый блокирующий шарик 1012 входит в зацепление с правым блокирующим стопором 1010, который соответствует данному шарнирному положению, и левый блокирующий шарик 1022 подобным образом входит в зацепление с левым блокирующим стопором 1020, который соответствует данному шарнирному положению, врач может активировать закрывающий спусковой механизм.
Как описано выше, когда врач активирует закрывающий спусковой механизм, проксимальный сегмент закрывающей трубки 950 аксиально продвигается в дистальном направлении DD. В процессе дистального продвижения проксимального сегмента закрывающей трубки 950 правая наклонная поверхность блокировки 1018 входит в зацепление с правым блокирующим шариком 1012 и радиально вдавливает его вовнутрь до блокирующего зацепления с соответствующим правым блокирующим стопором 1010. Аналогичным образом, левая наклонная поверхность блокировки 1028 входит в зацепление с левым блокирующим шариком 1022 и радиально вдавливает его вовнутрь до блокирующего зацепления с соответствующим левым блокирующим стопором 1020. При продолжении аксиального продвижения проксимального сегмента закрывающей трубки 950 в дистальном направлении DD правый и левый блокирующие шарики 1012 и 1022 остаются вдавленными до блокирующего зацепления и удерживают концевой эффектор в требуемом положении шарнирного поворота при закрытии упора и дальнейшем использовании инструмента. После выполнения инструментом операции и разблокирования закрывающего спускового механизма и его возврата в открытое положение проксимальный сегмент закрывающей трубки 950 перемещается в проксимальном направлении PD до исходного положения, в котором тяжи шарнирного поворота 912 и 932 при необходимости можно перемещать в аксиальном направлении для ориентации концевого эффектора в требуемом положении для извлечения инструмента из операционного поля. Таким образом, активация такой системы блокировки шарнирного поворота по существу производится путем приложения закрывающих движений к концевому эффектору. Хотя в описанном варианте шарнирного узла используются два удлиненных шарнирных штока или элемента, в альтернативных вариантах осуществления возможно использовать только один удлиненный шарнирный элемент. Аналогичным образом, в альтернативных вариантах осуществления в системе блокировки шарнирного поворота можно использовать только один блокирующий шарик, выполненный с возможностью входить в зацепление с блокирующими стопорами в соответствующем удлиненном шарнирном элементе. Кроме того, в вариантах осуществления с использованием двух удлиненных шарнирных элементов можно использовать только один блокирующий шарик для блокирования одного из шарнирных элементов при приложении закрывающего усилия к концевому эффектору.
Устройства, описанные в настоящем документе, могут быть выполнены с возможностью утилизации после однократного применения или они могут быть выполнены с возможностью многоразового применения. Однако в каждом случае после по меньшей мере одного применения устройство можно использовать повторно после соответствующего восстановления. Восстановление может включать в себя любую комбинацию этапов разборки устройства, после которого выполняется чистка или замена конкретных частей с последующей повторной сборкой. В частности, можно разобрать устройство и избирательно заменить или удалить в любой комбинации любой ряд конкретных элементов или частей. После чистки и/или замены конкретных частей устройство можно собрать снова для последующего использования либо в центре по ремонту, либо операционной бригадой непосредственно перед хирургической операцией. Специалистам в данной области будет очевидно, что при восстановлении устройства можно использовать различные методики разборки, чистки/замены и повторной сборки. Использование таких методик, а также полученное в результате восстановленное устройство входят в объем настоящей заявки.
Предпочтительно, чтобы настоящее изобретение, описанное в настоящем документе, было обработано перед использованием в хирургической операции. Сначала новый или использованный инструмент получают и при необходимости очищают. Затем его можно стерилизовать. Согласно одной методике стерилизации инструмент помещают в закрытый и герметичный контейнер, такой как пластиковый пакет или пакет из материала Тайвек (TYVEK). Затем контейнер и инструмент помещают в поле воздействия излучения, которое может проникать в контейнер, такого как гамма-излучение, рентгеновские лучи или электроны высокой энергии. Излучение убивает бактерии на поверхности инструмента и в контейнере. Затем стерилизованный инструмент можно хранить в стерильном контейнере. Герметичный контейнер сохраняет инструмент в стерильном состоянии до его открытия в медицинском учреждении.
Любой патент, публикация или другая информация, указанные как полностью или частично включенные в данный документ путем ссылки, являются неотъемлемой частью настоящего документа только в той степени, в которой они не противоречат определениям, утверждениям и другой информации, представленной в настоящем документе. В связи с этим описание, в прямой форме представленное в настоящем документе, в той мере, в которой это необходимо, заменяет любую информацию, противоречащую положениям настоящего документа, которая была включена в настоящий документ путем ссылки. Любой материал или его часть, указанные как включенные в настоящий документ путем ссылки, но противоречащие приведенным определениям, положениям или другой информации, представленной в настоящем документе, включаются в настоящий документ только в той мере, в которой между включенным путем ссылки материалом и настоящим документом не возникает противоречий.
Наряду с тем что в описании настоящего изобретения представлены примеры промышленных образцов, настоящее изобретение можно дополнительно модифицировать в рамках сущности и объема описания. Таким образом, предполагается, что настоящая заявка охватывает все возможные вариации, способы применения или модификации настоящего изобретения с использованием его общих принципов. Более того, предполагается, что настоящая заявка охватывает такие отклонения от настоящего описания, которые подходят под известную или общепринятую практику в области, к которой относится настоящее изобретение.