ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ДЛЯ ХИРУРГИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА
ELECTRIC CIRCUIT FOR DISCHARGE OF ACCUMULATOR BATTERY FOR SURGICAL INSTRUMENT

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Различные виды хирургических инструментов могут быть запитаны от одного или нескольких элементов аккумуляторной батареи. Такие инструменты могут применяться в различных областях хирургии, например, в эндоскопической хирургии, лапароскопической хирургии и открытой хирургии. Хирургические инструменты с батарейным питанием могут включать приводные приспособления, такие как, например, фрезы, зажимы и/или сшивающие аппараты. Хирургические инструменты с батарейным питанием также могут включать неприводные инструменты, такие как, например, радиоволновые фрезы/коагуляторы, ультразвуковые фрезы/коагуляторы и/или лазерные фрезы/коагуляторы.
В хирургических инструментах с батарейным питанием могут использоваться первичные элементы, которые являются предварительно заряженными и предназначены для одного разряда (например, для одного использования). Использование одноразрядных аккумуляторных элементов позволяет избежать трудностей, которые могут быть связаны с их повторной стерилизацией и перезарядкой. Однако использование первичных элементов в настоящее время может быть связано с проблемами, связанными с их перевозкой, хранением и утилизацией. Например, некоторые заряженные аккумуляторные элементы могут стать опасным отходом, если они не были надлежащим образом разряжены после однократного использования, поскольку в них может сохраняться значительное количество оставшегося заряда. Для уменьшения этого риска некоторые органы власти создали правила, регулирующие условия, в которых могут перевозиться и утилизироваться аккумуляторные элементы. Для аккумуляторных элементов и батарей с большим количеством накопленной энергии могут быть необходимыми перевозка, хранение и утилизация с соблюдением более жестких и зачастую более затратных мер безопасности.
Примеры хирургических инструментов с батарейным питанием включают в себя хирургические сшивающие инструменты. Некоторые из таких сшивающих инструментов выполнены с возможностью зажатия слоев ткани, разрезания зажатых слоев ткани и прошивания слоев ткани скобами, чтобы по существу скрепить рассеченные слои ткани вместе рядом с рассеченными концами слоев ткани. Исключительно в качестве примеров приведены хирургические сшивающие инструменты, раскрываемые в патенте США № 4,805,823, озаглавленном «Pocket Configuration for Internal Organ Staplers», выданном 21 февраля 1989 г.; патенте США № 5,415,334, озаглавленном «Surgical Stapler and Staple Cartridge», выданном 16 мая 1995 г.; патенте США № 5,465,895, озаглавленном «Surgical Stapler Instrument», выданном 14 ноября 1995 г.; патенте США № 5,597,107, озаглавленном «Surgical Stapler Instrument», выданном 28 января 1997 г.; патенте США № 5,632,432, озаглавленном «Surgical Instrument», выданном 27 мая 1997 г.; патенте США № 5,673,840, озаглавленном «Surgical Instrument», выданном 7 октября 1997 г.; патенте США № 5,704,534, озаглавленном «Articulation Assembly for Surgical Instruments», выданном 6 января 1998 г.; патенте США № 5,814,055, озаглавленном «Surgical Clamping Mechanism», выданном 29 сентября 1998 г.; патенте США № 6,978,921, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Incorporating an E-Beam Firing Mechanism», выданном 27 декабря 2005 г.; патенте США № 7,000,818, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Having Separate Distinct Closing and Firing Systems», выданном 21 февраля 2006 г.; патенте США № 7,143,923, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Having a Firing Lockout for an Unclosed Anvil», выданном 5 декабря 2006 г.; патенте США № 7,303,108, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Incorporating a Multi-Stroke Firing Mechanism with a Flexible Rack», выданном 4 декабря 2007 г.; патенте США № 7,367,485, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Incorporating a Multistroke Firing Mechanism Having a Rotary Transmission», выданном 6 мая 2008 г.; патенте США № 7,380,695, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Having a Single Lockout Mechanism for Prevention of Firing», выданном 3 июня 2008 г.; патенте США № 7,380,696, озаглавленном «Articulating Surgical Stapling Instrument Incorporating a Two-Piece E-Beam Firing Mechanism», выданном 3 июня 2008 г.; патенте США № 7,404,508, озаглавленном «Surgical Stapling and Cutting Device», выданном 29 июля 2008 г.; патенте США № 7,434,715, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument Having Multistroke Firing with Opening Lockout», выданном 14 октября 2008 г.; патенте США № 7,721,930, озаглавленном «Disposable Cartridge with Adhesive for Use with a Stapling Device», выданном 25 мая 2010 г.; патенте США № 8,408,439, озаглавленном «Surgical Stapling Instrument with An Articulatable End Effector», выданном 2 апреля 2013 г.; и патенте США № 8,453,914, озаглавленном «Motor-Driven Surgical Cutting Instrument with Electric Actuator Directional Control Assembly», выданном 4 июня 2013 г. Описание каждого из процитированных выше патентов США включено в настоящий документ путем ссылки.
Несмотря на то что упомянутые выше хирургические сшивающие инструменты описаны в связи с применением во время эндоскопических процедур, следует понимать, что такие хирургические сшивающие инструменты также можно применять во время открытых вмешательств и/или других неэндоскопических процедур. Исключительно для примера при торакальном хирургическом вмешательстве, во время которого для создания прохода для сшивающего инструмента не применяют троакар, хирургический сшивающий инструмент может быть введен посредством торакотомии и, таким образом, между ребрами пациента для получения доступа к одному или более органам. Такие вмешательства могут включать в себя применение сшивающего инструмента для рассечения и закрытия сосуда, ведущего к легкому. Например, сосуды, ведущие к органу, можно рассечь и закрыть с помощью сшивающего инструмента перед удалением органа из грудной полости. Безусловно, хирургические сшивающие инструменты можно применять в различных других обстоятельствах и процедурах.
Примеры хирургических сшивающих инструментов, которые могут быть особенно подходящими или применимыми в торакотомии, описаны в публикации заявки на патент США № 2014/0243801, озаглавленной «Surgical Instrument End Effector Articulation Drive with Pinion and Opposing Racks», опубликованной 28 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 2014/0239041, озаглавленной «Lockout Feature for Movable Cutting Member of Surgical Instrument», опубликованной 28 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 2014/0239042, озаглавленной «Integrated Tissue Positioning and Jaw Alignment Features for Surgical Stapler», опубликованной 28 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 2014/0239036, озаглавленной «Jaw Closure Feature for End Effector of Surgical Instrument», опубликованной 28 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 2014/0239040, озаглавленной «Surgical Instrument with Articulation Lock having a Detenting Binary Spring», опубликованной 24 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 2014/0239043, озаглавленной «Distal Tip Features for End Effector of Surgical Instrument», опубликованной 28 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 20140239037, озаглавленной «Staple Forming Features for Surgical Stapling Instrument», поданной 28 августа 2014 г.; публикации заявки на патент США № 2014/0239038, озаглавленной «Surgical Instrument with Multi-Diameter Shaft», опубликованной 28 августа 2014 г.; и публикации заявки на патент США № 2014/0239044, озаглавленной «Installation Features for Surgical Instrument End Effector Cartridge», опубликованной 28 августа 2014 г. Описание каждой из процитированных выше патентных заявок США включено в настоящий документ посредством ссылки.
Несмотря на то, что некоторые хирургические инструменты и системы изготавливаются и применяются, считается, что никто до авторов изобретения не создавал или не применял настоящее изобретение, описанное в приложенных пунктах формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Хотя описание ограничивается формулой изобретения, которая подробно показывает и четко заявляет права на эту технологию, считается, что лучшему пониманию данной технологии послужит следующее описание некоторых примеров в сочетании с сопровождающими описанными ниже графическими материалами, на которых похожие числовые обозначения идентифицируют одинаковые элементы.
На ФИГ. 1 изображен вид в перспективе иллюстративного хирургического сшивающего инструмента, включающего в себя сменный узел ствола, узел рукоятки и съемный батарейный узел;
на ФИГ. 2 изображен вид в перспективе инструмента, изображенного на ФИГ. 1, на котором показан узел ствола и батарейный узел, отсоединенные от узла рукоятки инструмента;
на ФИГ. 3 в разобранном виде изображены узел рукоятки и батарейный узел инструмента, изображенного на ФИГ. 1;
на ФИГ. 4 изображен вид сбоку инструмента, изображенного на ФИГ. 1, в поперечном разрезе, взятом по линии 4-4, изображенной на ФИГ. 1, с узлом ствола, функционально соединенным с узлом рукоятки;
на ФИГ. 5 изображен вид сбоку другого иллюстративного хирургического сшивающего инструмента, содержащего узел рукоятки и источник питания;
на ФИГ. 6A изображена схема электрических соединений источника питания, отсоединенного от узла рукоятки, изображенного на ФИГ. 5, перед присоединением к узлу рукоятки;
на ФИГ. 6B изображена схема электрических соединений источника питания, присоединенного к узлу рукоятки, изображенному на ФИГ. 5;
на ФИГ. 6C изображена схема электрических соединений источника питания, отсоединенного от узла рукоятки, изображенного на ФИГ. 5, после присоединения к узлу рукоятки;
на ФИГ. 7 изображен график уровня напряжения источника питания, изображенного на ФИГ. 5, измеренный в зависимости от времени присоединения к узлу рукоятки;
на ФИГ. 8 изображена упрощенная диаграмма цепи хирургического инструмента, изображенного на ФИГ. 5, включающая в себя иллюстративное устройство расхода энергии;
на ФИГ. 9 изображен вид в перспективе источника питания, изображенного на ФИГ. 5, в форме иллюстративного батарейного блока;
на ФИГ. 10 изображен другой вид в перспективе батарейного блока, изображенного на ФИГ. 9, с крышкой, снятой с батарейного блока;
на ФИГ. 11 изображен еще один вид в перспективе батарейного блока, изображенного на ФИГ. 9, с крышкой и кожухом, снятыми с батарейного блока;
на ФИГ. 12A изображен вид сбоку в поперечном разрезе другого иллюстративного устройства расхода энергии в разомкнутом положении;
на ФИГ. 12B изображен вид сбоку в поперечном разрезе устройства расхода энергии, изображенного на ФИГ. 12A, в замкнутом положении;
на ФИГ. 13 изображен вид в перспективе устройства расхода энергии, изображенного на ФИГ. 12A;
на ФИГ. 14 изображен другой иллюстративный батарейный блок, присоединенный к иллюстративному установочному модулю узла рукоятки с различными компонентами, опущенными для наглядности;
на ФИГ. 15 изображен вид в перспективе еще одного иллюстративного хирургического сшивающего инструмента, содержащего узел ствола и узел рукоятки;
на ФИГ. 16 изображен частично разобранный вид в перспективе инструмента, изображенного на ФИГ. 15, на котором показан источник питания, отсоединенный от узла рукоятки;
на ФИГ. 17 изображен увеличенный частично разобранный вид в перспективе инструмента и источника питания, изображенных на ФИГ. 16, с различными компонентами, опущенными для наглядности;
на ФИГ. 18 изображен вид в перспективе установочный модуль для батарей инструмента, изображенного на ФИГ. 15;
на ФИГ. 19 изображен разобранный вид слева в перспективе источника питания, изображенного на ФИГ. 16;
на ФИГ. 20 изображен разобранный вид справа в перспективе источника питания, изображенного на ФИГ. 16;
на ФИГ. 21 изображен вид сзади в перспективе с разрезом инструмента, изображенного на ФИГ. 15, с различными компонентами, опущенными для наглядности;
на ФИГ. 22 изображен увеличенный вид сзади в перспективе с разрезом инструмента, изображенного на ФИГ. 15, с различными компонентами, опущенными для наглядности;
на ФИГ. 23A изображен увеличенный вид сверху инструмента, изображенного на ФИГ. 15, в поперечном разрезе, взятом, как правило, по средней линии источника питания, с иллюстративным устройством расхода энергии в разомкнутом положении;
на ФИГ. 23B изображен увеличенный вид сверху инструмента, изображенного на ФИГ. 15, в поперечном разрезе, взятом, как правило, по средней линии источника питания, с устройством расхода энергии, изображенным на ФИГ. 23A, в замкнутом положении;
на ФИГ. 24A изображен увеличенный вид сверху инструмента, изображенного на ФИГ. 15, в поперечном разрезе, взятом, как правило, по средней линии источника питания, с некоторыми компонентами, опущенными для наглядности, и с устройством расхода энергии, изображенным на ФИГ. 23A, в разомкнутом положении;
на ФИГ. 24B изображен увеличенный вид сверху инструмента, изображенного на ФИГ. 15, в поперечном разрезе, взятом, как правило, по средней линии источника питания, с некоторыми компонентами, опущенными для наглядности, и с устройством расхода энергии, изображенным на ФИГ. 23A, в замкнутом положении;
на ФИГ. 25 изображена принципиальная электрическая схема иллюстративной электрической схемы для расхода энергии;
на ФИГ. 26 изображена блок-схема, на которой показано иллюстративное применение электрической схемы для расхода энергии, изображенной на ФИГ. 25, с хирургическим инструментом;
на ФИГ. 27 изображена принципиальная электрическая схема иллюстративной альтернативной электрической схемы для расхода энергии;
на ФИГ. 28 изображена блок-схема, на которой показано иллюстративное применение электрической схемы для расхода энергии, изображенной на ФИГ. 27, с хирургическим инструментом;
на ФИГ. 29 изображена принципиальная электрическая схема другой иллюстративной альтернативной электрической схемы для расхода энергии; и
на ФИГ. 30 изображена блок-схема, на которой показано иллюстративное применение электрической схемы для расхода энергии, изображенной на ФИГ. 29, с хирургическим инструментом.
Предполагается, что графические материалы не являются ограничивающими каким-либо образом, и считается, что различные варианты осуществления технологии можно реализовать множеством других способов, включая те, которые необязательно показаны на графических материалах. Прилагаемые рисунки, включенные в спецификацию и формирующие ее часть, иллюстрируют несколько аспектов данной технологии, и вместе с описанием служат для объяснения принципов технологии; при том понимается, что эта технология не ограничивается конкретными изображенными конструкциями.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Представленное ниже описание конкретных примеров технологии не следует применять для ограничения ее объема. Другие примеры, элементы, аспекты, варианты осуществления и преимущества технологии станут очевидны специалистам в данной области из представленного ниже описания, в котором в иллюстративных целях предложен один из лучших способов, предусмотренных для реализации технологии. Как станет понятно, технология, описанная в настоящем документе, может демонстрировать другие различные и очевидные аспекты, все из которых являются частью технологии. Соответственно, рисунки и описания следует рассматривать как по своей сути иллюстративные, а не ограничивающие.
Дополнительно следует понимать, что любой один или более элементов из идей, выражений, вариантов осуществления, примеров и т. п., описанных в настоящем документе, можно скомбинировать с любым одним или более элементами из других идей, выражений, вариантов осуществления, примеров и т. п., описанных в настоящем документе. Таким образом, не следует рассматривать описанные ниже идеи, выражения, варианты осуществления, примеры и т. п. по отдельности друг от друга. В свете идей, представленных в настоящем документе, обычным специалистам в данной области будут очевидны различные приемлемые способы, которыми можно комбинировать идеи настоящего документа. Предполагается, что такие модификации и вариации включены в объем формулы изобретения.
Для ясности описания термины «проксимальный» и «дистальный» определены в настоящем документе относительно оператора или другого оператора, удерживающего хирургический инструмент, имеющий дистальный хирургический концевой эффектор. Термин «проксимальный» относится к положению элемента ближе к оператору или другому оператору, а термин «дистальный» относится к положению элемента ближе к хирургическому концевому эффектору хирургического инструмента и дальше в сторону от оператора или другого оператора. Подобным образом, термины «левый» и «правый» определяются в настоящем документе относительно оператора или других операторов, держащих хирургический инструмент. Хотя описываемые в настоящем документе хирургические инструменты содержат приводные приспособления для разрезания и сшивания, будет понятно, что описанные в настоящем документе конструкции аккумуляторной батареи могут использоваться с любым видом хирургических электроинструментов, таких как, например, фрезы, зажимы, аппараты для сшивания, радиочастотные фрезы/коагуляторы, ультразвуковые фрезы/коагуляторы и лазерные фрезы/коагуляторы.
I. Обзор иллюстративного хирургического инструмента
На ФИГ. 1 изображен хирургический разрезающий и сшивающий инструмент (10) с приводом от двигателя, который может использоваться или не использоваться многократно. В проиллюстрированном варианте осуществления хирургический инструмент (10) включает в себя узел (11) рукоятки, содержащий корпус (12). По меньшей мере часть корпуса (12) образует рукоятку (14), выполненную с возможностью захвата, проведения манипуляций и приведения в действие врачом. Корпус (12) выполнен с возможностью функционального прикрепления к сменному узлу (16) ствола, который имеет концевой эффектор (18), функционально соединенный с ним, который выполнен с возможностью выполнения одной или более хирургических задач или процедур. Следует принять во внимание, что различные уникальные и инновационные механизмы различных форм сменных узлов ствола, раскрытые в настоящем документе, также могут эффективно применяться в связи с хирургическими системами с роботизированным управлением. Таким образом, термин «корпус» также может охватывать корпус или аналогичную часть роботизированной системы, которая вмещает или иным образом функционально поддерживает по меньшей мере одну приводную систему, выполненную с возможностью генерирования и прикладывания по меньшей мере одного управляющего движения, которое может применяться для активации сменных узлов ствола, раскрытых в настоящем документе, и их соответствующих эквивалентов. Термин «рама» может относиться к части ручного хирургического инструмента. Термин «рама» также может представлять собой часть хирургического инструмента с роботизированным управлением и/или часть роботизированной системы, которая может применяться для функционального управления хирургическим инструментом. Например, сменные узлы ствола, описанные в настоящем документе, могут применяться с различными роботизированными системами, инструментами, компонентами и способами, описанными в патенте США № 9072535, озаглавленном Surgical Stapling Instruments with Rotatable Staple Deployment Arrangements, выданном 7 июля 2015 г., описание которого включено в настоящий документ по ссылке.
Узел (11) рукоятки показан в связи со сменным узлом (16) ствола, который включает в себя концевой эффектор (18), который способен рассекать ткань и наносить скобы на ткань, как описано в различных ссылках, приведенных в настоящем документе. Корпус (12) может быть выполнен с возможностью использования со сменными узлами ствола, которые имеют концевые эффекторы, которые приспособлены для поддерживания кассет со скобами различных размеров и типов и характеризуются разной длиной ствола, размерами, типами и т. д. Кроме того, узел (11) рукоятки можно эффективно применять с различными сменными узлами ствола, включая те узлы, которые выполнены с возможностью приложения других движений и форм энергии, таких как, например, радиочастотная (РЧ) энергия, ультразвуковая энергия и/или движение, в виде конструкций концевых эффекторов, адаптированных для использования в различных сферах применения и процедурах в хирургии. Более того, в концевых эффекторах, узлах ствола, рукоятках, хирургических инструментах и/или системах хирургических инструментов для фиксации ткани может использоваться любой подходящий крепежный элемент или крепежные элементы. Например, кассета с крепежными элементами, содержащая множество хранящиеся в ней с возможностью извлечения крепежных элементов, может съемно вводиться и/или прикрепляться к концевому эффектору узла стержня. Различные примеры таких кассет описаны в различных ссылках, которые приводятся в настоящем документе.
На ФИГ. 1 проиллюстрирован хирургический инструмент (10) со сменным узлом (16) ствола, функционально соединенным с узлом (11) рукоятки. На ФИГ. 2-3 проиллюстрировано присоединение сменного узла (16) ствола к корпусу (12) рукоятки (14). Рукоятка (14) включает в себя пару взаимно соединяемых сегментов (22, 24) корпуса рукоятки, которые могут быть взаимно соединены винтами, защелками, клеем и т. п. В проиллюстрированной конструкции сегменты (22, 24) корпуса рукоятки в совокупности образуют часть (26) в виде пистолетной рукоятки, которую можно захватывать рукой и которой может манипулировать врач. Как будет более подробно описано ниже, рукоятка (14) функционально поддерживает множество приводных систем, которые выполнены с возможностью генерирования и приложения различных управляющих движений к соответствующим участкам сменного узла (16) ствола, который функционально прикреплен к ним.
см.
Рукоятка (14) дополнительно включает в себя раму (28), которая функционально поддерживает множество приводных систем. Например, рама (28) может функционально поддерживать «первую» систему, или систему закрывающего привода, по существу обозначенную как элемент (30), которая может использоваться для приложения закрывающих и открывающих движений к узлу (16) ствола, который функционально связан с ней или прикреплен к ней. В одном примере система (30) закрывающего привода включает в себя исполнительный механизм в форме закрывающего спускового механизма (32), который поддерживается рамой (28) с возможностью поворота. Более конкретно, закрывающий спусковой механизм (32) соединен с возможностью шарнирного поворота с корпусом (14) с помощью штифта (34) ( ФИГ. 4A). Такая конструкция позволяет врачу манипулировать закрывающим спусковым механизмом (32) таким образом, что, когда врач захватывает часть (26) в виде пистолетной рукоятки (14), закрывающий спусковой механизм (32) можно легко повернуть из исходного, или «не приведенного в действие», положения в сторону части (26) в виде пистолетной рукоятки в «приведенное в действие» положение, а более конкретно, в полностью нажатое или полностью приведенное в действие положение. Закрывающий спусковой механизм (32) может быть смещен в не приведенное в действие положение с помощью пружины или другого смещающего механизма (не показан). В различных примерах система (30) закрывающего привода дополнительно включает в себя узел (36) закрывающего звена, соединенный с возможностью шарнирного поворота с закрывающим спусковым механизмом (32). Узел (36) закрывающего звена может включать в себя первое закрывающее звено (не показано) и второе закрывающее звено (38), которые соединены с возможностью шарнирного поворота с закрывающим спусковым механизмом (32) с помощью штифта (не показан). Второе закрывающее звено (38) также могут называть в настоящем документе «крепежным элементом», и при этом оно включает в себя поперечный крепежный штифт (37).
Как показано на ФИГ. 1-3, первое закрывающее звено (не показано) выполнено с возможностью взаимодействия с узлом (44) высвобождения закрывающего механизма, который соединен с возможностью шарнирного поворота с рамой (28). В по меньшей мере одном примере узел (44) высвобождения закрывающего механизма содержит узел (46) кнопки высвобождения с дистально выступающей блокирующей собачкой (не показана), образованную на нем. Узел (46) кнопки высвобождения может шарнирно поворачиваться в направлении против часовой стрелки с помощью пружины высвобождения (не показана). По мере того, как врач нажимает на закрывающий спусковой механизм (32) из не приведенного в действие положения к части (26) в виде пистолетной рукоятки (14), первое закрывающее звено (не показано) совершает шарнирный поворот вверх до точки, в которой блокирующая собачка (не показана) входит в поддерживающее зацепление с первым закрывающим звеном (не показано), с предотвращением тем самым возврата закрывающего спускового механизма (32) в не приведенное в действие положение. Таким образом, узел (44) высвобождения закрывающего механизма служит для блокировки закрывающего спускового механизма (32) в полностью приведенном в действие положении. Когда врачу необходимо разблокировать закрывающий спусковой механизм (32) из приведенного в действие положения для возврата в не приведенное в действие положение, врач просто совершает шарнирный поворот узла (46) кнопки высвобождения закрывающего механизма таким образом, что блокирующая собачка (не показана) выходит из зацепления с первым закрывающим звеном (не показано). После того как блокирующая собачка (не показана) вышла из зацепления с первым закрывающим звеном (не показано), закрывающий спусковой механизм (32) может шарнирно повернуться обратно в не приведенное в действие положение. Кроме того, возможна реализация других блокирующих и высвобождающих механизмов закрывающего спускового механизма.
Сменный узел (16) ствола включает в себя хирургический концевой эффектор (18), который содержит удлиненную нижнюю браншу (48), которая выполнена с возможностью функционального поддерживания кассеты (20) со скобами в ней. Концевой эффектор (18) в данном примере дополнительно включает в себя упор (50), который поддерживается с возможностью поворота относительно удлиненного канала (48). Сменный узел (16) ствола дополнительно включает в себя шарнирное сочленение (52) и фиксатор шарнира (не показан), который может быть выполнен с возможностью удерживания концевого эффектора (18) с возможностью высвобождения в необходимом положении относительно продольной оси узла (16) ствола. Только в качестве примера, концевой эффектор (18), шарнирное сочленение (52) и фиксатор шарнира (не показан) могут быть выполнены и могут выполнять свою функцию в соответствии с по меньшей мере некоторыми идеями, изложенными в публикации заявки на патент США № 2014/0263541, озаглавленной Articulatable Surgical Instrument Comprising an Articulation Lock, опубликованной 18 сентября 2014 г. В качестве альтернативы, концевой эффектор (18), шарнирное сочленение (52) и фиксатор шарнира (не показан) могут быть выполнены и могут выполнять свою функцию в соответствии с по меньшей мере некоторыми идеями, изложенными по любой другой ссылке(-ам), приведенной в настоящем документе; или может быть выполнен и может применяться любым другим подходящим образом.
см.
Сменный узел (16) ствола дополнительно включает в себя проксимальный корпус или конус (54), образованный частями (56, 58) конуса. Сменный узел (16) ствола дополнительно включает в себя закрывающую трубку (60), которую можно использовать для закрытия и/или открытия упора (50) концевого эффектора (18). Узел (16) ствола также включает в себя закрывающий челнок (62), который поддерживается с возможностью скольжения в ходовой части (64) таким образом, что он может перемещаться относительно него по оси. Закрывающий челнок (62) имеет пару проксимально выступающих крюков (66), которые выполнены с возможность крепления к крепежному штифту (42), который присоединен ко второму закрывающему звену (38). Проксимальный конец (68) ( ФИГ. 5A) закрывающей трубки (60) связан с закрывающим челноком (62) для вращения относительно него. Закрывающая пружина (не показана) опирается на закрывающую трубку (60) и служит для смещения закрывающей трубки (60) в проксимальном направлении (PD), что может служить для шарнирного поворота закрывающего спускового механизма (32) в не приведенное в действие положение, когда узел (16) ствола функционально соединен с рукояткой (14). Ниже более подробно описаны дополнительные сведения об одной или нескольких характеристиках альтернативных узлов ствола.
Сменный узел (16) ствола дополнительно включает в себя шарнирное сочленение (52). Однако другие сменные узлы стержня могут не осуществлять шарнирный поворот. В качестве примера, шарнирное сочленение (52) включает в себя двухшарнирный узел (70) закрывающей гильзы. Двухшарнирный узел (70) закрывающей гильзы включает в себя закрывающую гильзу (72) концевого эффектора для вхождения в зацепление с открывающим язычком на упоре (50) различными способами, описанными в публикации заявки на патент США № 2014/0263541, описание которой включено в настоящий документ по ссылке. Когда узел (16) ствола в данном примере включает в себя шарнирное сочленение (52), в других сменных узлах ствола могут отсутствовать возможности шарнирного поворота.
Как показано на ФИГ. 2-4, ходовая часть (64) включает в себя по меньшей мере один, а предпочтительно два конических соединительных участка (не показаны), образованных на нем, которые выполнены с возможностью размещения внутри соответствующих пазов (76) типа «ласточкин хвост», образованных внутри дистального участка (78) соединительного фланца рамы (28). Каждый паз (76) типа «ласточкин хвост» может быть коническим или, иначе говоря, несколько V-образным, для размещения в нем участков крепления (не показаны). Проушина крепления ствола (не показана) образована на проксимальном конце промежуточного пускового ствола (82). Соответственно, когда сменный узел (16) ствола соединен с рукояткой (14), проушина крепления ствола (не показан) размещается в седле для крепления (84) пускового ствола, образованном на дистальном конце продольного приводного элемента (86).
Один пример узла (16) ствола включает в себя систему (88) фиксации для разъемного соединения узла (16) ствола с узлом (11) рукоятки и, более конкретно, с рамой (28). Например, система (88) фиксации включает в себя фиксирующий элемент или фиксирующую скобу (90), которая соединена с возможностью перемещения с ходовой частью (64). В проиллюстрированном варианте осуществления, например, фиксирующая скоба (90) имеет U-образную форму с двумя находящимися на некотором расстоянии ножками, направленными вниз (не показаны). Каждая ножка (не показаны) имеет гнездо шарнира (не показано), образованное на ней, которое приспособлено для размещения в соответствующих отверстиях (не показаны), образованных в ходовой части (64). Такая конструкция обеспечивает поворотное крепление фиксирующей скобы (90) к ходовой части (64). Фиксирующая скоба (90) включает в себя два проксимально выступающих фиксирующих ушка (не показаны), которые выполнены с возможностью разъемного зацепления с соответствующими фиксирующими углублениями или канавками (98) в части (78) дистального соединительного фланца рамы (28). В различных формах фиксирующая скоба (90) смещается в проксимальном направлении с помощью пружины или смещающего элемента (не показаны). Фиксирующая скоба (90) приводится в действие блокирующей кнопкой (100), которая установлена с возможностью скольжения на узле (102) исполнительного механизма защелки, который установлен на ходовой части (64). Блокирующая кнопка (100) может быть смещена в проксимальном направлении относительно фиксирующей скобы (90). Как дополнительно будет более подробно описано ниже, фиксирующая скоба (90) может перемещаться в незаблокированное положение путем смещения блокирующей кнопки (100) в дистальном направлении, что также приводит к повороту фиксирующей скобы (90) из удерживающего зацепления с частью (78) дистального соединительного фланца рамы (28). Когда фиксирующая скоба (90) находится в «удерживающем зацеплении» с частью (78) дистального соединительного фланца рамы (28), фиксирующие ушки (не показаны) зафиксированы в соответствующих фиксирующих углублениях или канавках (98) в части (78) дистального соединительного фланца.
При использовании сменного узла ствола, который включает в себя концевой эффектор описанного в настоящем документе типа, который приспособлен для разрезания и скрепления ткани, а также концевые эффекторы других типов, желательно предотвратить непреднамеренное отсоединение сменного узла (16) ствола от узла (11) рукоятки во время приведения в действие концевого эффектора (18). Например, в процессе применения врач может приводить в действие закрывающий спусковой механизм (32) для захвата и продвижения в необходимое положение целевой ткани. Когда целевая ткань будет расположена в концевом эффекторе (18) в необходимой ориентации, врач может полностью привести в действие закрывающий спусковой механизм (32), чтобы закрыть упор (50) и зажать целевую ткань в положении для разрезания и сшивания. В этом случае система (30) закрывающего привода была полностью приведена в действие. После того как целевая ткань была зажата в концевом эффекторе (18), желательно предотвратить непреднамеренное отсоединение узла (16) ствола от узла (11) рукоятки.
Поэтому фиксирующая скоба (90) включает в себя по меньшей мере один, а предпочтительно два блокирующих крюка (не показаны), которые приспособлены для контакта с соответствующими фиксирующими ушками (не показаны), которые образованы на закрывающем челноке (62). Когда закрывающий челнок (62) находится в не приведенном в действие положении (т. е. первая приводная система (30) не приведена в действие и упор (50) открыт), фиксирующая скоба (90) может шарнирно поворачиваться в дистальном направлении с разблокировкой сменного узла (16) ствола относительно узла (11) рукоятки. В таком положении блокирующие крюки (не показаны) не находятся в контакте с фиксирующими ушками (не показаны) на закрывающем челноке (62). Однако, когда закрывающий челнок (62) перемещается в приведенное в действие положение (т. е. первая приводная система (30) приведена в действие и упор (50) находится в закрытом положении), фиксирующая скоба (90) не может шарнирно поворачиваться в незаблокированное положение. Иными словами, если врач попытается повернуть фиксирующую скобу (90) в незаблокированное положение или, например, фиксирующая скоба (90) будет случайно ударена и задета способом, который может привести к ее дистальному шарнирному повороту, блокирующие крюки (не показаны) на фиксирующей скобе (90) будут приводиться в контакт с фиксирующими ушками (не показаны) на закрывающем челноке (62) и предотвратят перемещение фиксирующей скобы (90) в незаблокированное положение.
Электрический соединитель (108) на плате (109) управления рукояткой сообщен с пусковой приводной системой (110) для управления хирургическим инструментом (10). Пусковая приводная система (110) функционально соединена с пусковым крючком (112) рукоятки (14) с помощью промежуточного пускового стержня (82) узла (16) ствола. Пусковая приводная система (110) в данном примере использует электрический двигатель (114), расположенный в части (26) в виде пистолетной рукоятки узла (11) рукоятки. В различных примерах двигатель (114) может представлять собой приводной щеточный двигатель постоянного тока с максимальной скоростью поворота, например, приблизительно 25 000 оборотов в минуту. В других конструкциях двигатель (114) может представлять собой бесщеточный двигатель, беспроводной двигатель, синхронный двигатель, шаговый двигатель или любой другой подходящий электрический двигатель. Двигатель (114) получает электропитание от источника (116) питания, который в одном данном примере содержит съемный батарейный блок (118). Как можно увидеть на ФИГ. 3-4, батарейный блок (118) в данном примере содержит проксимальную часть (120) корпуса, которая выполнена с возможностью присоединения к дистальной части (122) корпуса. Проксимальная часть (120) корпуса и дистальная часть (122) корпуса выполнены с возможностью функционального поддержания множества батарей (124) в них. Каждая из батарей (124) может представлять собой, например, литий-ионную («LI») батарею или другую приемлемую батарею. Дистальная часть (122) корпуса выполнена с возможностью съемного функционального присоединения к узлу (109) управляющей печатной платы, который также функционально соединен с двигателем (114). В качестве источника питания (116) хирургического инструмента (10) может применяться ряд последовательно соединенных батарей (124). Кроме того, источник (116) питания может быть сменным и/или перезаряжаемым.
Как отмечалось выше, по меньшей мере пять систем сменных узлов (16) ствола могут быть функционально соединены с по меньшей мере пятью соответствующими системами рукоятки (14). Первая система содержит систему рамы, которая соединяет и/или совмещает раму или цапфу узла (16) ствола с рамой (28) рукоятки (14). Вторая система представляет собой систему (30) закрывающего привода, которая может функционально соединять закрывающий спусковой механизм (32) рукоятки (14) и закрывающую трубку (60) и упор (50) узла (16) ствола. Как уже указано выше, закрывающий челнок (62) узла (16) ствола входит в зацепление с штифтом (42) на втором закрывающем звене (38). Третья система представляет собой пусковую приводную систему, функционально соединяющую пусковой крючок рукоятки (14) с промежуточным пусковым стержнем (82) узла (16) ствола. Как уже указано выше, проушина крепления ствола (80) функционально соединена с седлом (84) продольного приводного элемента (86). Четвертая система представляет собой электрическую систему, которая может передавать сигнал контроллеру в рукоятке (14), такому как микроконтроллер, о том, что узел (16) ствола вошел в функциональное зацепление с рукояткой (14) для передачи энергии и/или передачи сигналов между узлом (16) ствола и рукояткой (14). Например, узел (16) ствола включает в себя электрический соединитель (106), который функционально установлен на печатной плате ствола (не показана). Электрический соединитель (106) выполнен с возможностью парного зацепления с соответствующим электрическим соединителем (108) на плате управления рукояткой (не показана). Более подробная информация об электрических схемах и системах управления может быть найдена в публикации заявки на патент США № 2014/0263541, описание которой включено в настоящий документ по ссылке. Пятая система представляет собой систему (88) фиксации для блокировки узла (16) ствола с рукояткой (14) с возможностью высвобождения.
В различных узлах (16) ствола, описанных в настоящем документе, могут использоваться датчики и различные другие компоненты, для которых необходима электрическая связь с контроллером в корпусе (12). Такие узлы (16) ствола, как правило, выполнены с возможностью поворота относительно корпуса, для чего необходимо соединение, которое упрощает такую электрическую связь между двумя или более компонентами, которые могут поворачиваться относительно друг друга. При использовании концевых эффекторов типов, описанных в настоящем документе, конструкции соединителя должны быть относительно прочными по своему характеру, а также при этом должны быть в некоторой степени компактными для вмещения в соединительной части узла ствола. В дополнение к вышеупомянутому, инструмент (10) может быть сконструирован и может эксплуатироваться в соответствии с по меньшей мере некоторыми из идей, изложенных в заявке на патент США № 14/226,142, озаглавленной «Surgical Instrument Comprising a Sensor System», поданной 26 марта 2014 г., описание которой включено в настоящий документ путем ссылки. В дополнение или в качестве альтернативы, инструмент (10) может быть сконструирован и может эксплуатироваться в соответствии с по меньшей мере некоторыми из идей по любым другим ссылкам, которые приведены в настоящем документе.
II. Иллюстративные источники питания и различные батарейные блоки
На ФИГ. 5 проиллюстрирован другой иллюстративный инструмент (500), практически идентичный инструменту (10), за исключением отличий, описанных ниже. Хирургический инструмент (500) содержит пистолетную рукоятку (501), рукоятку (502), спусковой механизм (504) и концевой эффектор (505). Рукоятка (502), спусковой механизм (504) и концевой эффектор (505) могут управляться способом, подобным таковому, описанному в отношении узла (16) ствола, содержащего концевой эффектор (18) и узел (11) рукоятки, описанные выше.
Рукоятка (502) хирургического инструмента (500) вмещает в себе по меньшей мере один батарейный блок (506). Батарейный блок (506) может содержать одну батарею или множество батарей, расположенных в ряд и/или имеющих параллельную конфигурацию. Рукоятка (502) включает в себя установочный модуль (508) для батарей, к которому может быть прикреплен батарейный блок (506). Установочный модуль (508) для батарей может содержать любую подходящую структуру для соединения батарейного блока (506) с хирургическим инструментом (500). Например, установочный модуль (508) для батарей может содержать полость в рукоятке (502), которая выполнена с возможностью размещения по меньшей мере части батарейного блока (506), как проиллюстрировано. В других вариантах установочный модуль (508) для батарей может быть выполнен с применением ряда других структур. Например, некоторые варианты установочного модуля (508) для батарей могут содержать опору, которая размещается в батарейном блоке (506). В дополнение или в качестве альтернативы, пистолетная рукоятка (501) может содержать установочный модуль (508) для батарей.
Как рассмотрено более подробно ниже, установочный модуль (508) для батарей в данном примере содержит выступающую часть, которая выполнена с возможностью взаимодействия с батарейным блоком (506) при присоединении батарейного блока (506) к рукоятке (502). После прикрепления батарейный блок (506) будет подключен с помощью электрического соединения к и будет подавать энергию электрической схеме (514) хирургического инструмента (500). Электрическая схема (514) может быть расположена в рукоятке (502), как показано, в концевом эффекторе (505) или в любой комбинации расположений в хирургическом инструменте (500). При применении электрическая схема (514) может обеспечивать работу по меньшей мере одного хирургического приспособления на концевом эффекторе (505). Например, электрическая схема (514) может содержать электрический двигатель для обеспечения работы электрического режущего устройства, сшивающего устройства, зажима или другого механического устройства. В дополнение к двигателю или вместо него электрическая схема (514) может содержать подходящие компоненты электрической схемы для реализации радиоволнового, ультразвукового или другого типа неприводного хирургического приспособления.
На ФИГ. 6A-6C схематически проиллюстрирован батарейный блок (506) и часть инструмента (500). Батарейный блок (506) может содержать устройство (512) расхода энергии, которое автоматически замыкает электрическую схему в батарейном блоке (506) при присоединении к хирургическому инструменту (500). Устройство (512) расхода энергии служит для медленного уменьшения заряда в батарейном блоке (506) с течением времени. Например, как только батарейный блок (506) будет достаточно разряжен, он может быть утилизирован как безопасный отход. Батарейный блок (506) включает в себя интегральный источник (510) напряжения. В некоторых вариантах источник (510) напряжения представляет собой литиевую батарею и содержит по меньшей мере один аккумуляторный элемент, выбранный из группы, состоящей из аккумуляторного элемента CR123 и аккумуляторного элемента CR2. Будет понятно, что могут использоваться любые подходящие источники напряжения. Батарейный блок (506) дополнительно включает в себя устройство (512) расхода, которое электрически соединено с источником напряжения (510), когда переключатель (516) замкнут. Каждый из батарейного блока (506) и хирургического инструмента (500) содержит электропроводные контакты (518, 520) соответственно, которые приводят в контакт при присоединении батарейного блока (506) к хирургическому инструменту (500).
см.
На ФИГ. 6A проиллюстрирована аккумуляторная батарея в неприкрепленном положении. Переключатель (516) находится в разомкнутом положении, и источник (510) напряжения может быть в полностью заряженном состоянии. На ФИГ. 6B проиллюстрирован батарейный блок (506) в прикрепленном положении. Проводящие контакты (518) батарейного блока (506) находятся в электрической связи с контактами (520) хирургического инструмента (500), тем самым позволяя батарейному блоку (506) подводить энергию к электрической схеме (514) (ФИГ. 5). В прикрепленном положении переключатель (516) переходит в замкнутое положение с электрическим соединением источника (510) напряжения с устройством (512) расхода энергии. Энергия поступает от источника (510) напряжения через устройство (512) расхода энергии во время работы хирургического инструмента (500). Другими словами, устройство (512) расхода энергии будет обеспечивать расход заряда в источнике (510) напряжения одновременно с тем, как батарейный блок (506) будет обеспечивать рабочую мощность хирургического инструмента (500). Как рассмотрено более подробно ниже, часть хирургического инструмента (500) может физически взаимодействовать с устройством (512) расхода энергии во время присоединения батарейного блока (506) к хирургическому инструменту (500) с переходом переключателя (516) из разомкнутого положения в замкнутое положение. На ФИГ. 6C проиллюстрирован батарейный блок (506) в неприкрепленном положении. В данном примере переключатель (516) остается в замкнутом положении для продолжения обеспечения расхода источника (510) напряжения даже после отсоединения батарейного блока (506) от хирургического инструмента (500).
ФИГ. 7 представляет собой график (600) уровня напряжения в батарейном блоке (506) с течением времени, измеренного от момента присоединения к хирургическому инструменту (500), в соответствии с одним не имеющим ограничительного характера примером. На графике (600) проиллюстрированы уровни напряжения для аккумуляторного элемента на 6 В в батарейном блоке (506). На графике (600) представлен только один пример батарейного блока (506). Как будет понятно, несмотря на то, что на графике (600) проиллюстрирован источник питания на 6 В постоянного тока, батарейный блок (506) может обеспечивать любое подходящее напряжение, такое как, например, 9 В постоянного тока, 12 В постоянного тока или 18 В постоянного тока. Как рассмотрено более подробно ниже, батарейный блок (506) может содержать множество аккумуляторных элементов, расположенных в параллельной и/или последовательной конфигурации. График (600) включает в себя три иллюстративные разрядные кривые (602, 604, 606). Как показано с помощью первой разрядной кривой (602), напряжение в источнике (510) питания падает ниже 2,0 вольт через приблизительно 28 часов. Как показано с помощью второй разрядной кривой (604), напряжение в источнике (510) питания падает ниже 2,0 вольт через приблизительно 30 часов. Как показано с помощью третьей разрядной кривой (606), напряжение в источнике (510) питания падает ниже 2,0 вольт через приблизительно 33 часа. Общая форма разрядной кривой может зависеть от, например, уровня активности хирургического инструмента (500) во время хирургической процедуры. Например, хирургический инструмент (500), связанный с первой разрядной кривой (602), более интенсивно используется во время хирургической процедуры, чем хирургический инструмент (500), связанный с третьей разрядной кривой (606).
В некоторых вариантах для уменьшения уровня энергии в источнике напряжения используется резистивный элемент. ФИГ. 8 представляет собой упрощенную диаграмму цепи батарейного блока (616), содержащего устройство расхода энергии (612). Батарейный блок (616) может быть присоединен к хирургическому инструменту (500), например, посредством его контактов (618). В данном примере батарейный блок (616) содержит первое соединение аккумуляторных элементов (610) и второе соединение аккумуляторных элементов (611). Только в качестве примера, соединения аккумуляторных элементов (610, 611) могут содержать литиевые батареи. Каждое из соединений аккумуляторных элементов (610, 611) может содержать множество отдельных аккумуляторных элементов (610a, 610b, 611a, 611b), расположенных в параллельном порядке. Например, каждое из соединений аккумуляторных элементов (610, 611) может обеспечивать 6 В постоянного тока и располагаться в последовательной конфигурации с обеспечением 12 В постоянного тока на контактах (618) батарейного блока (616) при полном заряде. Однако аккумуляторные элементы (610a, 610b, 611a, 611b) могут быть подключены с помощью электрического соединения друг к другу в последовательной или параллельной или любой другой их комбинации.
В данном примере устройство (612) расхода энергии содержит первый резистивный элемент (622) и второй резистивный элемент (624). В некоторых вариантах батарейный блок (616) содержит множество устройств (612) расхода энергии, каждое и которых содержит больше или меньше двух резистивных элементов или другую электрическую схему. В проиллюстрированном примере резистивный элемент (622) соединен с анодом (626) и катодом (628) соединения аккумуляторных элементов (610) через переключатель (630). Резистивный элемент (624) также соединен с анодом (632) и катодом (634) соединения аккумуляторных элементов (611) через переключатель (636). Переключатели (630, 636) выполнены с возможностью закрывания при присоединении батарейного блока (616) к хирургическому инструменту (500) с целью инициации расхода энергии в соединениях аккумуляторных элементов (610, 611).
Характеристики резистивных элементов, используемых вместе с устройством (612) расхода энергии, могут сильно варьироваться в зависимости от реализации. В некоторых вариантах резистивный элемент (622) имеет сопротивление в диапазоне от приблизительно 90 Ом до приблизительно 110 Ом, или, более конкретно, в диапазоне от приблизительно 97 Ом до приблизительно 104 Ом, или, еще более конкретно, составляет величину 102,9 Ом при номинальной мощности 1 Ватт. Определение необходимого сопротивления может быть основано по меньшей мере частично на емкости источника напряжения, уровне напряжения в источнике напряжения и желаемой продолжительности во времени кривой разрядки. Например, в некоторых вариантах емкость аккумулятора первого соединения аккумуляторных элементов (610) составляет 1400 мАч, уровень напряжения составляет 6 В постоянного тока, и целевое время разрядки составляет 24 часа. Деление 1400 мАч на 24 часа дает ток 0,0582 A. По закону Ома деление 6 В на 0,582 A дает сопротивление 102,9 Ом. При токе 0,583 и сопротивлении 102,9 Ом рассеиваемая резистором мощность составляет 0,350 Вт. Как должно быть понятно, различные уровни напряжения, емкости аккумуляторных батарей и необходимая продолжительность разряда будут приводить к различным значениям сопротивления.
На ФИГ. 9-11 представлены виды в перспективе батарейного блока (800), в котором реализована электрическая схема батарейного блока (616), показанного на ФИГ. 8. Батарейный блок (800) содержит кожух (802), образующий внутреннюю полость (810). Поскольку внутренняя полость (810) изображена в центральной части корпуса (802), должно быть понятно, что внутренняя полость (810) может находиться в любом подходящем месте. Корпус (802) покрыт крышкой (804), которая закреплена на корпусе (802) при помощи одной или более механических защелок (806, 808). На ФИГ. 10 проиллюстрирован батарейный блок (800) с крышкой (804), удаленной для демонстрации множества аккумуляторных элементов (812) внутри. Может использоваться любое подходящее количество и/или тип аккумуляторных элементов (812). Например, могут использоваться аккумуляторные элементы CR123 и/или CR2. На ФИГ. 11 проиллюстрирован батарейный блок (800) с частью кожуха (802), удаленной для демонстрации аккумуляторных элементов (812).
На ФИГ. 12A и 12B проиллюстрированы виды в поперечном разрезе иллюстративного батарейного блока (800), включающего в себя переносное устройство (812)расхода энергии. Устройство (812) расхода энергии может быть размещено во внутренней полости (810) и может перемещаться во внутренней полости (810) в направлениях, обозначенных стрелкой (815). На ФИГ. 12A показано устройство (812) расхода энергии в разомкнутом положении, и на ФИГ. 12B показано устройство (812) расхода энергии в замкнутом положении. Устройство (812) расхода энергии может содержать по меньшей мере два контакта (816, 818). Когда устройство (812) расхода энергии находится в разомкнутом положении, часть контактов (816, 818) может соприкасаться с непроводящей частью кожуха (802), такой как контактные пальцы (820, 822). В данном примере контакты (816, 818) упруго отклоняются для оказания воздействия на контактные пальцы (820, 822) с целью сопротивления перемещению устройства (812) расхода в направлении стрелок (815). Также контактные пальцы (820, 822) могут образовывать один или более выступов или участков понижения напряжения, как показано на ФИГ. 12A и 12B. Батарейный блок (800) в данном примере также содержит электроды (824, 826). Каждый из электродов (824, 826) может быть электрически соединен с катодом или анодом аккумуляторных элементов, содержащихся в батарейном блоке (800). В замкнутом положении (ФИГ. 12B) контакты (816, 818) находятся в электрическом соединении с электродами (824, 826), тем самым позволяя источнику напряжения разряжаться через устройство (812) расхода энергии. Как рассмотрено более подробно ниже, устройство (812) расхода энергии может быть переведено из разомкнутого в замкнутое положение при присоединении батарейного блока (800) к хирургическому инструменту (500).
ФИГ. 13 представляет собой вид в перспективе устройства (812) расхода энергии в соответствии с одним не имеющим ограничительного характера примером. Контакты (816, 818) устройства (812) расхода соединены с основной частью (830) устройства (812) расхода. Подобным образом контакты (836, 838) устройства (812) расхода соединены с основной частью (830) устройства (812) расхода. В соответствии с различными примерами контакты (816, 818) могут быть подключены с помощью электрического соединения друг к другу через резистивный элемент (не показан), установленный на печатной плате (832). Подобным образом контакты (836, 838) могут быть подключены с помощью электрического соединения друг к другу через резистивный элемент, установленный на печатной плате (832). Как проиллюстрировано, контакты (816, 818, 836, 838) могут иметь изгиб или кривизну для упругого отклонения контактов (816, 818, 836, 838) во внешнее положение при сжатии внутрь. Кроме того, в данном примере дистальный конец каждого из контактов (816, 818, 836, 838) имеет направленный внутрь участок. Основная часть (830) содержит контактную поверхность (840), которая входит в зацепление с хирургическим инструментом (500), когда батарейный блок (800) присоединяют к хирургическому инструменту (500). Посредством данного зацепления устройство (812) для разряда аккумуляторной батареи может перемещаться относительно кожуха (800).
см.
см.
На ФИГ. 14 проиллюстрирован батарейный блок (800), присоединенный к установочному модулю (850) для батарей. Для ясности различные компоненты были удалены. Ссылаясь теперь на ФИГ. 12A-14, установочный модуль (850) для батарей содержит выступающий элемент (858), который имеет размер для размещения в полости (810) (ФИГ. 9) батарейного блока (800). Перед присоединением устройство (812) расхода энергии находится в разомкнутом положении (ФИГ. 12A). Во время присоединения батарейного блока (800) к установочному модулю (850) для батарей, выступающий элемент (858) вставляют в полость (810) и батарейный блок (800) перемещают относительно установочного модуля (850) для батарей в направлении, обозначенном стрелкой (862). В конечном итоге дистальный конец (860) выступающего элемента (858) приводят в контакт с контактной поверхностью (840) устройства (812) расхода энергии. Если оператор продолжает присоединение батарейного блока (800), устройство (812) расхода энергии перемещается относительно кожуха (802) в направлении, обозначенном стрелкой (864), и перемещается в замкнутое положение (ФИГ. 12B). В данном замкнутом положении батарейный блок (800) начинает медленно разряжаться. Когда батарейный блок (800) удаляют из установочного модуля (850) для батарей, устройство (812) расхода энергии может оставаться в положении, показанном на ФИГ. 12B. Поэтому аккумуляторные элементы (не показаны) батарейного блока (800) могут терять любой оставшийся заряд при помощи резистивных элементов или до, или во время утилизации.
Дополнительные сведения в отношении хирургических инструментов и батарейных блоков, которые могут быть объединены с вышеуказанными идеями, описаны в публикации заявки на патент США № 2012/0071711, озаглавленной «Surgical Instruments and Batteries for Surgical Instruments», опубликованной 22 марта 2012 г., описание которой включено в настоящий документ по ссылке; и патенте США № 8632525, озаглавленном «Power Control Arrangement for Surgical Instrument and Batteries», заявка на который подана 17 сентября 2010 г., описание которого включено в настоящий документ по ссылке. Разумеется, вышеуказанные идеи также могут быть легко объединены с идеями по любым другим ссылкам, которые приведены в настоящем документе.
III. Иллюстративный хирургический инструмент с замедленным разрядом аккумуляторной батареи
Когда в вышеуказанном хирургическом инструменте (10, 500) предусмотрены источники (116, 510) питания, содержащие батарейные блоки (118, 506, 616, 800), которые включают в себя устройства (512, 612, 812) расхода энергии, следует принять во внимание, что настоящие и будущие улучшения хирургических инструментов (10, 500) и связанных с их использованием хирургических процедур могут предъявлять дополнительные требования в отношении батарейных блоков (118, 506, 616, 800). Такие хирургические инструменты (10, 500) могут не сохранять достаточный заряд электрической энергии во время таких хирургических процедур, в частности, в комбинации с устройствами (512, 612, 812) расхода энергии, одновременно при применении. Поэтому может быть необходимым обеспечение хирургического инструмента (1000) с батарейным блоком (1010), содержащим устройство (1012) расхода энергии, которое выполнено с возможностью замедления расхода энергии в батарейном блоке (1010), пока не закончится хирургическая процедура. Таким образом, хирургический инструмент (1000), скорее всего, будет иметь достаточное количество электрической энергии для проведения хирургической процедуры и затем для разрядки с целью утилизации батарейного блока (1010) в качестве безопасного отхода. Следует понимать, что описанные ниже признаки могут быть легко включены в хирургические инструменты (10, 500), рассмотренные выше. С этой целью, подобные номера обозначают подробные признаки, описанные выше.
A. Иллюстративный разряд аккумуляторной батареи с применением
микропроцессора
см.
На ФИГ. 15-17 показан иллюстративный хирургический инструмент (1000), содержащий узел (16) ствола и узел (1014) рукоятки. Подобно узлу (11) рукоятки ( ФИГ. 1), рассмотренному выше, узел (1014) рукоятки выполнен с возможностью функционально соединения с узлом (16) ствола и управления концевым эффектором (18) посредством закрывающей системы (30). Узел (1014) рукоятки дополнительно включает в себя рукоятку (1016), содержащую установочный модуль (1018) для батарей, который выполнен с возможностью размещения источника питания, такого как батарейный блок (1010). Тем самым батарейный блок (1010) механически соединяется с рукояткой (1016), а также электрически соединяется с узлом (1014) рукоятки и узлом (16) ствола с целью подачи электрической энергии в закрывающую систему (30) и концевой эффектор (18) для применения во время хирургической процедуры.
Батарейный блок (1010) является съемным относительно узла (1014) рукоятки, который может быть повторно используемым. Например, на ФИГ. 16-17 показан батарейный блок (1010), вставляемый в установочный модуль (1018) для батарей для установки с приведением зажимов (1022) в зацепление с взаимодействующими установочными упорами (не показан), которые как обеспечивают захват батарейного блока (1010) в установочном модуле (1018) для батарей, так и обеспечивают обратную связь для оператора о том, что батарейный блок (1010) надлежащим образом установлен в установочном модуле (1018) для батарей. Конечно, следует принять во внимание, что альтернативные структуры для захвата батарейного блока (1010) в установочном модуле (1018) для батарей могут применяться подобным образом в альтернативных вариантах.
см.
На ФИГ. 17 показаны дополнительные детали батарейного блока (1010) и установочного модуля (1018) для батарей, установленные на установочной раме (1020) узла (1014) рукоятки перед установкой. Батарейный блок (1010) включает в себя оболочку (1024) для аккумуляторной батареи, присоединенную к основанию (1026) для аккумуляторной батареи, которые совместно содержат множество батарей (1028) ( ФИГ. 19) в нем. Основание (1026) для аккумуляторной батареи также включает в себя пару противоположных удлиненных направляющих пазов (1030), продольно проходящих по нижней части основания (1026) для аккумуляторной батареи. Установочный модуль (1018) для батарей включает в себя левый удлиненный направляющий элемент (1032a), параллельный и смещенный относительно правого удлиненного направляющего элемента (1032b). Направляющие элементы (1032a, 1032b) выполнены с возможностью размещения в направляющих пазах (1030). Соответственно, направляющие пазы (1030) и направляющие элементы (1032a, 1032b) совместно продольно направляют батарейный блок (1010) по мере задвигания батарейного блока (1010) в направляющий установочный модуль (1018) и выдвигания из него во время вставки и удаления батарейного блока (1010). Кроме того, установочный модуль (1018) для батарей дополнительно включает в себя наклонную плоскость (1033), которая выполнена с возможностью поперечного направления батарейного блока вверх на опору (1034), которая выполнена с возможностью поддержания батарейного блока (1010) во время применения хирургического инструмента (1000).
Установочный модуль (1018) для батарей дополнительно включает в себя торцевую перегородку (1035) для аккумуляторной батареи, расположенную на дистальном конце направляющих элементов (1032a, 1032b). Торцевая перегородка (1035) для аккумуляторной батареи имеет пружину (1036), проходящую проксимально из нее с целью смещения батарейного блока (1010) противоположно от нее и проксимального выталкивания батарейного блока (1010) для удаления. Установочный модуль (1018) для батарей также включает в себя установочный модуль (1038) для печатной платы, питаемый от батарейного блока (1010) во время применения. В данном примере установочный модуль (1038) для печатной платы имеет множество индикаторов в виде светодиодов (1040), которые присоединены к нему и выполнены с возможностью обеспечения оператору индикации о состоянии пригодности к эксплуатации хирургического инструмента (1000), таком как оставшееся количество электрической энергии в батарейном блоке (1010), функциональное соединение батарейного блока (1010) с узлом (1014) рукоятки и/или функциональное соединение узла (16) ствола с узлом (1014) рукоятки. Однако следует принять во внимание; что установочный модуль (1038) для печатной платы и светодиоды (1040) могут быть, в качестве альтернативы, выполнены с возможностью предоставления пользователю индикации с другими видами информации о состоянии в отношении хирургического инструмента (1000). Более того, следует принять во внимание, что установочный модуль (1038) для печатной платы может включать в себя дополнительные электронные устройства, которые выполнены с возможностью обеспечения клинической функции хирургического инструмента (1000). Соответственно, настоящее изобретение, описанное в настоящем документе, не должно быть ограничено установочным модулем (1038) для печатной платы, описанным в настоящем документе. Следует также понимать, что светодиоды (1040) представлены лишь как иллюстративные примеры таким образом, что любая другая подходящая форма(-ы) индикатора(-ов) может применяться в дополнение к светодиодам (1040) или вместо них.
На ФИГ. 18 более подробно показан установочный модуль (1018) для батарей, содержащий установочный модуль (1042) для ходовой части, поддерживающий направляющие элементы (1032a, 1032b), наклонную плоскость (1033), опору (1034), торцевую перегородку для аккумуляторной батареи и печатную плату (1038), как описано выше. Кроме того, установочный модуль (1018) для батарей имеет пару противоположных удлиненных контактов (1044) печатной платы, проходящих соответственно вдоль направляющих элементов (1032a, 1032b). Дистальный конец каждого контакта (1044) печатной платы электрически соединяется с установочным модулем (1038) для печатной платы, при этом проксимальный конец каждого контакта (1044) печатной платы выполнен с возможностью зацепления с батарейным блоком (1010) для передачи электрической энергии от батарейного блока (1010) к установочному модулю (1038) для печатной платы. Кроме того, установочный модуль (1018) для батарей имеет удлиненный выступающий элемент, такой как рычаг (1046) переключателя, проходящий вверх от опоры (1034) и проксимально от левого направляющего элемента (1032a). Рычаг (1046) переключателя выполнен с возможностью зацепления с частью устройства (1012) расхода для обеспечения работы устройства (1012) расхода, как более подробно будет рассмотрено ниже.
Как показано на ФИГ. 19-20, батарейный блок (1010) включает в себя оболочку (1024) аккумуляторной батареи, основание (1026) для аккумуляторной батареи и три батареи (1028), расположенные последовательно внутри оболочки аккумуляторной батареи и основания (1024, 1026). Батарейный блок (1010) дополнительно включает в себя электрическую схему (1048) для аккумуляторной батареи, содержащую электрическую схему (1050) питания и электрическую схему (1052) для расхода энергии. Электрическая схема (1048) для аккумуляторной батареи включает в себя дистальный проводящий элемент (1054) и проксимальный проводящий элемент (1056). Дистальный проводящий элемент (1054) включает в себя катодный питающий контакт (1058) и катодный разрядный контакт (1060), при этом проксимальный проводящий элемент (1054) подобным образом включает в себя анодный питающий контакт (1062) и анодный разрядный контакт (1064). Таким образом, питающие катодные и анодные контакты (1058, 1062) представляют собой часть электрической схемы (1050) питания, при этом разрядные катодные и анодные контакты (1060, 1064) представляют собой часть электрической схемы (1052) для расхода энергии. Питающие и разрядные катодные контакты (1058, 1060) и питающий анодный контакт и разрядный анодный контакт (1062, 1064) выполнены с возможностью электрического соединения с катодом (1066) и анодом (1068) ряда батарей (1028). Электрическая схема (1050) питания обеспечивает электрической энергией установочный модуль (1038) для печатной платы, когда батарейный блок (1010) функционально соединяется с установочным модулем (1018) для батарей. Напротив, электрическая схема (1052) для расхода энергии выполнена с возможностью избирательного замыкания с разрядом батарей (1028).
В связи с этим устройство (1012) расхода энергии включает в себя переключатель (1070) для разряда и электрическую схему (1052) для расхода энергии, содержащую печатную плату (1072) для разряда, во-первых, для избирательного соединения батарей (1028) с электрической схемой (1052) для расхода энергии; во-вторых, для замедления разряда батарей (1028); и, в-третьих, для инициации и завершения разряда батарей (1028). В примере, показанном на ФИГ. 21-22, переключатель (1070) для разряда установлен с возможностью перемещения в основании (1026) для аккумуляторной батареи с проксимальным скольжением из блокирующего положения в положение высвобождения. В блокирующем положении переключатель (1070) для разряда покрывает катодный разрядный контакт (1060) до установки узла (1014) рукоятки с целью обеспечения физического барьера для электрического соединения батарей (1028) с электрической схемой (1052) расхода. Катодный разрядный контакт (1060), таким образом, удерживается в разомкнутом положении, но смещается вплотную к переключателю (1070) для разряда в замкнутое положение. Однако вставка батарейного блока (1010) в установочный модуль (1018) для батарей вводит рычаг (1046) переключателя в зацепление с переключателем (1070) для разряда и обеспечивает скольжение переключателя (1070) для разряда в положение высвобождения, тем самым высвобождая катодный разрядный контакт (1060) и соединяя батареи (1028) с электрической схемой (1052) для расхода энергии. Основание (1026) для аккумуляторной батареи и переключатель (1070) для разряда соответственно имеют взаимодействующее основание и упоры (1074, 1078) переключателя для захвата переключателя (1070) для разряда в положение высвобождения и предотвращения возврата переключателя (1070) для разряда в блокирующее положение. В качестве примера на ФИГ. 23A и 24A показан катодный разрядный контакт (1060), удерживаемый от соединения с электрической схемой (1052) для расхода энергии в разомкнутом положении с помощью переключателя для разряда в блокирующем положении перед установкой. Напротив, на ФИГ. 23B и 24B показан катодный разрядный контакт (1060), смещенный вплотную к электрической схеме (1052) для расхода энергии в замкнутое положение с помощью переключателя для разряда в положение высвобождения после установки.
На ФИГ. 25 схематически показана иллюстративная электрическая схема (1052) для расхода энергии с печатной платой (1072) для разряда, предназначенной для замедления и инициации разряда батарей (1028). Электрическая схема (1052) расхода дополнительно включает в себя резистивный элемент, такой как резистор (1078); переключающий элемент, такой как транзистор (1080) со структурой металл-оксид-полупроводник («MOSFET») и контроллер, такой как микропроцессор (1082a) в сборе, датчик (1082b) на эффекте Холла и оптрон (1082c). В данном примере электрическая схема (1052) расхода выполнена с возможностью замедления расхода электрической энергии через резистор (1078), пока батарейный блок (1010) не удален из установочного модуля (1018) для батарей.
Что касается контроллера (1082a, 1082b, 1082c), датчик (1082b) на эффекте Холла выполнен с возможностью определения, когда батарейный блок (1010) удаляют из установочного модуля (1018) для батарей, и передачи сигнала об определенном удалении микропроцессору (1082a). Следует принять во внимание, что различные структуры, механические, электрические и магнитные, могут применяться для передачи сигнала об удалении микропроцессору (1082a). Например, установочный модуль (1018) для батарей может включать в себя магнит (не показан) в непосредственной близости к датчику (1082b) на эффекте Холла таким образом, что уменьшение магнитного поля при удалении датчика (1082b) на эффекте Холла из установочного модуля (1018) для батарей приводит к тому, что датчик (1082b) на эффекте Холла передает сигнал о данном удалении микропроцессору (1082a). При применении альтернативных способов определения удаления с помощью части (1082b) контроллера (1082a, 1082b, 1082c) могут применяться альтернативные датчики. Кроме того, датчик (1082b) на эффекте Холла, в качестве альтернативы, может быть представлен в любой форме датчика приближения, такого как микропереключатель геркон, выполненный с возможностью определения его удаления.
Микропроцессор (1082a) присоединен к транзистору (1080) MOSFET посредством оптрона (1082c). Оптрон (1082c) выполнен с возможностью передачи сигнала о разряде от микропроцессора (1082a) к транзистору (1080) MOSFET при электрическом отключении транзистора (1080) MOSFET и резистора (1078) от микропроцессора (1082a). Транзистор (1080) MOSFET выполняет функцию переключателя, который выполнен с возможностью избирательного электрического соединения катода (1066) с анодом (1068) через резистор (1078). Перед получением сигнала о разряде транзистор (1080) MOSFET поддерживает разомкнутую электрическую схему через резистор (1078) для предотвращения поступления электрической энергии от катода (1066) через резистор (1078). После получения сигнала о разряде транзистор (1080) MOSFET замыкает электрическую схему через резистор (1078) с направлением электрической энергии от катода (1066) через резистор (1078) и эффективно разряжает батареи (1028) через резистор (1078). Тем самым расход энергии батарей (1028) с помощью электрической схемы (1052) для расхода энергии замедляется, пока батарейный блок (1010) не удален из установочного модуля (1018) для батарей. На ФИГ. 25 показаны две такие электрические схемы (1052) расхода для двух наборов батарей (1028). Однако следует принять во внимание, что для расхода энергии батарей (1028) может применяться большее или меньшее количество электрических схем (1052) расхода.
На ФИГ. 26 показана блок-схема иллюстративного применения хирургического инструмента (1000), содержащего электрическую схему (1052) для расхода энергии относительно ФИГ. 16-17, 21 и 25-26. Пользователь вставляет батарейный блок (1010) в установочный модуль (1018) для батарей с функциональным соединением батарейного блока (1010) с узлом (1014) рукоятки и узлом (16) ствола, как показано в блоке (2000). Соответственно, рычаг (1046) переключателя направляет переключатель (1070) для разряда из блокирующего положения в положение высвобождения, и катодный разрядный контакт (1060) перемещается из разомкнутого положения в замкнутое положение с соединением батарей (1028) с электрической схемой (1052) расхода. Таким образом определяется вставка батарейного блока (1010) в установочный модуль (1018) для батарей, как показано в блоке (2002). Примерно в то же время датчик (1082b) на эффекте Холла передает сигнал о вставке микропроцессору (1082a), как показано в блоке (2004). Микропроцессор (1082a) предотвращает соединение транзистора (1080) MOSFET с резистором (1078) через катод (1066) и анод (1068), при этом пользователь проводит хирургическую процедуру на пациенте с помощью хирургического инструмента (1000), как показано в блоке (2006).
После обработки пользователь повторно перемещает батарейный блок (1010) из установочного модуля (1018) для батарей, как показано в блоке (2008). Датчик (1082b) на эффекте Холла определяет удаление батарейного блока (1010) из установочного модуля (1018) для батарей, как показано в блоке (2010); и передает сигнал об удалении микропроцессору (1082a), как показано в блоке (2012). Микропроцессор (1082a) затем передает сигнал о разряде транзистору (1080) MOSFET посредством оптрона (1082c) с целью замыкания электрической схемы (1052) для расхода энергии с помощью резистора (1078) между катодом и анодом (1066, 1068), как показано в блоке (2014). Замыкание электрической схемы (1052) расхода приводит к направлению электрической энергии через резистор (1078), как показано в блоке (2016); и тем самым обеспечивает эффективный расход оставшейся части электрической энергии в батареях (1028), как показано в блоке (2018). Другими словами, устройство (1012) расхода замедляет расход электрической энергии в батарейном блоке (1010), пока батарейный блок (1010) не удален из установочного модуля (1018) для батарей. Разряженный батарейный блок (1010) затем может быть надлежащим образом утилизирован, как показано в блоке (2020).
B. Иллюстративный разряд аккумуляторной батареи с
применением таймера
На ФИГ. 27 показана иллюстративная альтернативная электрическая схема (1152) для расхода энергии, которая может быть легко встроена в инструмент (1000) вместо электрической схемы (1052) для расхода энергии, описанной выше. В частности, на ФИГ. 27 схематически показана электрическая схема (1152) для расхода энергии на основе устройства (1112) расхода с печатной платой (1172) для разряда, предназначенной для замедления и инициации разряда батарей (1028). Электрическая схема (1152) для расхода энергии из данного примера дополнительно включает в себя резистивный элемент, такой как резистор (1078); переключающий элемент, такой как транзистор (1080) со структурой металл-оксид-полупроводник («MOSFET») и контроллер, такой как таймер (1182a) в сборе, и оптрон (1182b). В данном примере электрическая схема (1152) для расхода энергии выполнена с возможностью замедления расхода электрической энергии через резистор (1078), пока не пройдет предварительно установленное количество времени с момента, когда был начат разряд электрической энергии из батарей (1028).
Что касается сборного контроллера (1182a, 1182b), таймер (1182a) выполнен с возможностью определения момента, когда батареи (1028) изначально теряют электрическую энергию после вставки батарейного блока (1010) в установочный модуль (1018) для батарей; и таймер (1182a) начинает вычисление течения времени с момента исходного разряда. В дополнение к таймеру (1182a) альтернативные примеры могут дополнительно включать в себя таймер в форме аналоговой электрической схемы таймера, цифрового таймера, микропроцессора с программой таймера или другое устройство выдержки времени. При применении альтернативных способов вычисления течения времени могут применяться альтернативные таймеры. Несмотря на то, что предварительно установленное количество времени может быть любым необходимым количеством времени, один пример необходимого количества времени представляет собой количество времени, соответствующее расчетному времени для завершения хирургической процедуры. Конечно, в таймере (1182a) могут быть запрограммированы другие необходимые значения времени. В любом случае таймер (1182a) передает сигнал о разряде транзистору (1080) MOSFET спустя предварительно установленное количество времени.
Таймер (1182a) присоединен к транзистору (1080) MOSFET посредством оптрона (1182b). Оптрон (1182b) выполнен с возможностью передачи сигнала о разряде от таймера (1182a) к транзистору (1080) MOSFET при электрическом отключении транзистора (1080) MOSFET и резистора (1078) от таймера (1182a). Перед получением сигнала о разряде транзистор (1080) MOSFET поддерживает разомкнутую электрическую схему через резистор (1078) для предотвращения поступления электрической энергии от катода (1066) через резистор (1078). После получения сигнала о разряде от таймера (1182a), транзистор (1080) MOSFET замыкает электрическую схему через резистор (1078) с направлением электрической энергии от катода (1066) через резистор (1078) и эффективно разряжает батареи (1028) через резистор (1078). Тем самым расход энергии батарей (1028) с помощью электрической схемы (1152) для расхода энергии замедляется, пока не пройдет предварительно установленное количество времени с момента исходного разряда электрической энергии. На ФИГ. 27 показаны две такие электрические схемы (1152) расхода энергии для двух наборов батарей (1028). Однако следует принять во внимание, что для расхода энергии батарей (1028) может применяться большее или меньшее количество электрических схем (1152) расхода.
На ФИГ. 28 показана блок-схема иллюстративного применения хирургического инструмента (1000), содержащего электрическую схему (1152) для расхода относительно ФИГ. 16-17, 21 и 27-28. Пользователь вставляет батарейный блок (1010) в установочный модуль (1018) для батарей с функциональным соединением батарейного блока (1010) с узлом (1014) рукоятки и узлом (16) ствола, как показано в блоке (3000). Соответственно, рычаг (1046) переключателя направляет переключатель (1070) для разряда из блокирующего положения в положение высвобождения, и катодный разрядный контакт (1060) перемещается из разомкнутого положения в замкнутое положение с соединением батарей (1028) с электрической схемой (1152) расхода. После функционального соединения хирургический инструмент (1000) может быть оставлен или, как правило, обработан пользователем без запуска таймера (1182a). Однако, как только пользователь направляет батареи (1028) для изначального разряда электрической энергии, как показано в блоке (3002), таймер (1128a) начинает вычисление течения времени, как показано в блоке (3004), до достижения предварительно установленного количества времени с момента исходного разряда электрической энергии. Данное вычисление продолжается, пока оператор применяет инструмент (1000) для обработки пациента, как показано в блоке (3006).
Как только предварительно установленное количество времени рассчитано таймером (1182a), таймер (1182a) передает сигнал о разряде транзистору (1080) MOSFET посредством оптрона (1182b) с целью замыкания электрической схемы (1152) для расхода с помощью резистора (1078) между катодом и анодом (1066, 1068), как показано в блоке (3008). Замыкание электрической схемы (1152) расхода приводит к направлению электрической энергии через резистор (1078), как показано в блоке (3010), и обеспечивает эффективный расход оставшейся части электрической энергии в батареях (1028), как показано в блоке (3012). Другими словами, устройство (1112) расхода замедляет расход электрической энергии в батарейном блоке (1010), пока не пройдет предварительно установленное количество времени. Разряженный батарейный блок (1010) затем может быть надлежащим образом утилизирован, как показано в блоке (3014).
В данном примере таймер (1182a) начинает отсчет времени (то есть, для определения, достигнута ли предварительно установленная продолжительность) после первого момента разряда электрической энергии в батареях (1028) (например, во время применения инструмента (1000) в хирургической процедуре). В некоторых других вариантах таймер (1182a) начинает отсчет времени (то есть, для определения, достигнута ли предварительно установленная продолжительность) после вставки батарейного блока (1010) в установочный модуль (1018) для батарей, вне зависимости от того, когда осуществлялся первый разряд энергии в батареях (1028) (например, во время применения инструмента (1000) в хирургической процедуре). Другие события, которые могут применяться для запуска отсчета времени с помощью таймера (1182а), будут очевидны для специалистов в данной области техники с учетом идей, изложенных в настоящем документе.
C. Иллюстративный разряд аккумуляторной батареи с
применением датчика
На ФИГ. 29 показана другая иллюстративная альтернативная электрическая схема (1252) для расхода энергии, которая может быть легко встроена в инструмент (1000) вместо электрической схемы (1052) для расхода энергии, описанной выше. В частности, на ФИГ. 29 схематически показана электрическая схема (1252) для расхода энергии на основе устройства (1212) расхода с печатной платой (1272) для разряда, предназначенной для замедления и инициации разряда батарей (1028). Электрическая схема (1252) расхода энергии дополнительно включает в себя резистивный элемент, такой как резистор (1078); переключающий элемент, такой как транзистор (1080) со структурой металл-оксид-полупроводник («MOSFET») и контроллер, такой как датчик на эффекте Холла (1282). В данном примере электрическая схема (1252) расхода энергии выполнена с возможностью замедления расхода электрической энергии через резистор (1078), пока батарейный блок (1010) не удален из установочного модуля (1018) для батарей.
Что касается контроллера, датчик (1282) на эффекте Холла выполнен с возможностью определения, когда батарейный блок (1010) удаляют из установочного модуля (1018) для батарей, и передачи сигнала об определенном удалении непосредственно транзистору (1080) MOSFET. Следует принять во внимание, что различные структуры, механические, электрические и магнитные, могут применяться для передачи сигнала об удалении микропроцессору (1082a). Например, установочный модуль (1018) для батарей может включать в себя пару магнитов (не показаны) в непосредственной близости к каждому датчику (1282) на эффекте Холла таким образом, что уменьшение магнитного поля при удалении датчика (1282) на эффекте Холла из установочного модуля (1018) для батарей приводит к тому, что датчик (1282) на эффекте Холла передает сигнал о данном удалении транзистору (1080) MOSFET. При применении альтернативных способов определения удаления с помощью части (1282) контроллера могут применяться альтернативные датчики. Кроме того, датчик (1082b) на эффекте Холла, в качестве альтернативы, может быть представлен в любой форме датчика приближения, такого как микропереключатель геркон, выполненный с возможностью определения его удаления.
Датчик (1282) на эффекте Холла непосредственно соединен с транзистором (1080) MOSFET, который выполняет функцию переключателя, который выполнен с возможностью избирательного электрического соединения катода (1066) с анодом (1068) через резистор (1078). Перед получением сигнала о разряде транзистор (1080) MOSFET поддерживает разомкнутую электрическую схему через резистор (1078) для предотвращения поступления электрической энергии от катода (1066) через резистор (1078). После получения сигнала о разряде от датчика (1282) на эффекте Холла, транзистор (1080) MOSFET замыкает электрическую схему через резистор (1078) с направлением электрической энергии от катода (1066) через резистор (1078) и эффективно разряжает батареи (1028) через резистор (1078). Тем самым расход энергии батарей (1028) с помощью электрической схемы (1252) для расхода энергии замедляется, пока батарейный блок (1010) не удален. На ФИГ. 29 показаны две такие электрические схемы (1252) расхода энергии для двух наборов батарей (1028). Однако следует принять во внимание, что для расхода энергии батарей (1028) может применяться большее или меньшее количество электрических схем (1252) расхода.
На ФИГ. 30 показана блок-схема иллюстративного применения хирургического инструмента (1000), содержащего электрическую схему (1252) для расхода относительно ФИГ. 16-17, 21 и 29-30. Пользователь вставляет батарейный блок (1010) в установочный модуль (1018) для батарей с функциональным соединением батарейного блока (1010) с узлом (1014) рукоятки и узлом (16) ствола, как показано в блоке (4000). Соответственно, рычаг (1046) переключателя направляет переключатель (1070) для разряда из блокирующего положения в положение высвобождения, и катодный разрядный контакт (1060) перемещается из разомкнутого положения в замкнутое положение с соединением батарей (1028) с электрической схемой (1252) расхода энергии. Электрическая схема (1252) для расхода энергии таким образом определяет вставку батарейного блока (1010) в установочный модуль (1018) для батарей, как показано в блоке (4002). Затем оператор применяет инструмент (1000) для обработки пациента, как показано в блоке (4004). В данном примере электрическая схема (1252) для расхода энергии не разряжает батареи (1028) во время хирургической процедуры, даже если хирургическая процедура превышает существенный период времени, поскольку батарейный блок (1010) остается размещенным в установочном модуле (1018) для батарей.
После обработки оператор повторно перемещает батарейный блок (1010) из установочного модуля (1018) для батарей, как показано в блоке (4006). Датчик (1282) на эффекте Холла определяет удаление батарейного блока (1010) из установочного модуля (1018) для батарей, как показано в блоке (4008); и передает сигнал о разряде непосредственно транзистору (1080) MOSFET, как показано в блоке (4010), с целью замыкания электрической схемы (1252) для расхода с помощью резистора (1078) между катодом и анодом (1066, 1068), как показано в блоке (4012). Замыкание электрической схемы (1252) расхода приводит к направлению электрической энергии через резистор (1078) и обеспечивает эффективный расход оставшейся части электрической энергии в батареях (1028), как показано в блоке (4014). Другими словами, устройство (1212) расхода замедляет расход электрической энергии в батарейном блоке (1010), пока батарейный блок (1010) не удален из установочного модуля (1018) для батарей. Разряженный батарейный блок (1010) затем может быть надлежащим образом утилизирован, как показано в блоке (4016).
IV. Примеры комбинаций
Следующие примеры относятся к различным неисчерпывающим способам, с помощью которых можно комбинировать или применять идеи настоящего документа. Следует понимать, что представленные ниже примеры не предназначены для ограничения объема каких-либо пунктов формулы изобретения, которые могут быть представлены в любой момент времени в данной заявке или в последующих документах по данной заявке. Примеры не подразумевают отказа от формулы изобретения. Представленные ниже примеры предложены лишь в иллюстративных целях. Предполагается, что различные идеи настоящего документа можно компоновать и применять множеством других способов. Кроме того, предполагается, что некоторые варианты могут не включать определенные элементы, упомянутые в приведенных ниже примерах. Следовательно, ни один из упомянутых ниже аспектов или элементов не следует считать критическим, если иное явным образом не указано впоследствии авторами изобретения или правопреемником в интересах авторов изобретения. Если в данной заявке или в последующих документах по данной заявке представлены какие-либо пункты формулы изобретения, которые включают в себя дополнительные элементы, помимо упомянутых ниже, эти дополнительные элементы не будут считаться добавленными по какой-либо причине, относящейся к патентоспособности.
Пример 1
Хирургический инструмент, содержащий: (a) узел ствола, содержащий часть в виде дистального конца и часть в виде проксимального конца, при этом часть в виде дистального конца включает в себя концевой эффектор, выступающий дистально из нее; (b) узел рукоятки, выполненный с возможностью размещения части в виде проксимального конца узла ствола, где узел рукоятки включает в себя установочный модуль для батарей; и (c) батарейный блок, выполненный с возможностью размещения в установочном модуле для батарей таким образом, что батарейный блок находится в электрической связи с по меньшей мере одним из узла ствола или узла рукоятки, при этом батарейный блок включает в себя: (i) аккумуляторную батарею, где аккумуляторная батарея содержит: (A) анодный контакт, и (B) катодный контакт, и (ii) разрядное устройство для расхода, включающее в себя: (A) контроллер и (B) элемент для расхода энергии аккумуляторной батареи, где контроллер выполнен с возможностью избирательного размещения элемента для расхода энергии аккумуляторной батареи в связи с анодным и катодным контактами с расходом тем самым энергии из аккумуляторной батареи в ответ либо на соединение батарейного блока с установочным модулем для батарей, либо на удаление батарейного блока из установочного модуля для батарей.
Пример 2
Хирургический инструмент из примера 1, где контроллер выполнен с возможностью определения отсоединения батарейного блока от установочного модуля для батарей таким образом, что элемент в виде контроллера выполнен с возможностью избирательного размещения элемента для расхода энергии аккумуляторной батареи в связи с анодным и катодным контактами с расходом тем самым энергии из аккумуляторной батареи в ответ на удаление батарейного блока из установочного модуля для батарей.
Пример 3
Хирургический инструмент из примера 2, где контроллер включает в себя микропроцессор, выполненный с возможностью передачи сигнала, указывающего на то, что батарейный блок был отсоединен от установочного модуля для батарей.
Пример 4
Хирургический инструмент из примера 3, где контроллер включает в себя датчик на эффекте Холла, выполненный с возможностью определения того, когда батарейный блок был отсоединен от установочного модуля для батарей, при этом датчик на эффекте Холла дополнительно выполнен с возможностью передачи сигнала микропроцессору.
Пример 5
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 1-4, где разрядное устройство для расхода дополнительно содержит переключающий элемент, находящийся в связи с контроллером и элементом для расхода энергии аккумуляторной батареи, при этом переключающий элемент выполнен с возможностью избирательного замыкания с размещением тем самым элемента для расхода энергии аккумуляторной батареи в связи с анодным и катодным контактами с расходом тем самым энергии из аккумуляторной батареи.
Пример 6
Хирургический инструмент из примера 5, где переключающий элемент представляет собой транзистор MOSFET.
Пример 7
Хирургический инструмент из примера 6, где контроллер включает в себя микропроцессор и оптрон, находящийся в электрической связи между транзистором MOSFET и микропроцессором, при этом оптрон выполнен с возможностью передачи сигнала от микропроцессора транзистору MOSFET.
Пример 8
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 1-7, где элемент для расхода энергии аккумуляторной батареи содержит резистор.
Пример 9
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 1-8, где контроллер включает в себя таймер, при этом таймер выполнен с возможностью определения присоединения батарейного блока к установочному модулю для батарей и в ответ запуска отслеживания, при этом таймер дополнительно выполненный с возможностью избирательного размещения элемента для расхода энергии аккумуляторной батареи в связи с анодным и катодным контактами с расходом тем самым энергии из аккумуляторной батареи по истечении предварительно установленного количества времени с момента присоединения батарейного блока к установочному модулю для батарей.
Пример 10
Хирургический инструмент из примера 9, где таймер выполнен с возможностью продолжения отслеживания времени во время и после применения концевого эффектора в хирургической процедуре.
Пример 11
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 1-10, где разрядное устройство для расхода дополнительно включает в себя разрядный контакт, выполненный с возможностью избирательного перемещения из разомкнутого положения в замкнутое положение в ответ на присоединение батарейного блока к установочному модулю для батарей, при этом по меньшей мере один из анодного контакта и катодного контакта электрически отсоединен от разрядного устройства для расхода в разомкнутом положении, и при этом каждый из анодного контакта и катодного контакта подключен с помощью электрического соединения к разрядному устройству для расхода в замкнутом положении.
Пример 12
Хирургический инструмент из примера 11, где разрядный контакт смещен в замкнутое положение, и при этом элемент для расхода энергии аккумуляторной батареи включает в себя переключатель для разряда, выполненный с возможностью избирательного перемещения из блокирующего положения в положение высвобождения, причем переключатель для разряда выполнен с возможностью удерживания разрядного контакта в разомкнутом положении перед присоединением батарейного блока к установочному модулю для батарей, и при этом переключатель для разряда выполнен с возможностью высвобождения разрядного контакта в замкнутое положение в ответ на присоединение батарейного блока к установочному модулю для батарей.
Пример 13
Хирургический инструмент из примера 12, где батарейный блок имеет упор основания, и переключатель для разряда имеет соответствующий упор переключателя, при этом упоры основания и переключателя выполнены с возможностью совместного захвата переключателя для разряда в положение высвобождения.
Пример 14
Хирургический инструмент из примера 13, где установочный модуль для батарей включает в себя выступающий элемент, проходящий в нем, при этом выступающий элемент выполнен с возможностью зацепления переключателя для разряда и перемещения переключателя для разряда из блокирующего положения в положение высвобождения при присоединении батарейного блока к установочному модулю для батарей.
Пример 15
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 1-14, где концевой эффектор выполнен с возможностью разрезания ткани и нанесения скоб на ткань.
Пример 16
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 1-15, где узел ствола выполнен с возможностью избирательного отсоединения от узла рукоятки.
Пример 17
Хирургический инструмент, содержащий: (a) узел ствола, содержащий часть в виде дистального конца и часть в виде проксимального конца, при этом часть в виде дистального конца включает в себя концевой эффектор, выступающий дистально из нее; (b) узел рукоятки, выполненный с возможностью размещения части в виде проксимального конца узла ствола, где узел рукоятки включает в себя установочный модуль для батарей; и (c) батарейный блок, выполненный с возможностью размещения в установочном модуле для батарей таким образом, что батарейный блок находится в электрической связи с по меньшей мере одним из узла ствола или узла рукоятки, при этом батарейный блок включает в себя: (i) кожух; (ii) анодный контакт и катодный контакт, расположенные в кожухе и выполненные с возможностью электрического соединения с по меньшей мере одной аккумуляторной батареей; и (iii) разрядное устройство для расхода, включающее в себя разрядный контакт и контроллер, выполненный с возможностью определения предварительно установленного входного сигнала, при этом разрядный контакт выполнен с возможностью избирательного перемещения из разомкнутого положения в замкнутое положение в ответ на присоединение батарейного блока к установочному модулю для батарей, при этом по меньшей мере один из анодного контакта и катодного контакта электрически отсоединен от разрядного устройства для расхода в разомкнутом положении, причем каждый из анодного контакта и катодного контакта подключен с помощью электрического соединения к разрядному устройству для расхода в замкнутом положении, и при этом контроллер выполнен с возможностью обеспечения расхода оставшейся электрической энергии из по меньшей мере одной аккумуляторной батареи, присоединенной к анодному контакту и катодному контакту только при определении предварительно установленного входного сигнала.
Пример 18
Хирургический инструмент из примера 17, где контроллер выполнен с возможностью определения отсоединения батарейного блока от установочного модуля для батарей в качестве предварительно установленного входного сигнала.
Пример 19
Хирургический инструмент из любого одного или более примеров 17-18, где контроллер включает в себя таймер, выполненный с возможностью расчета предварительно установленного количества времени, при этом контроллер выполнен с возможностью определения разряда электрической энергии из по меньшей мере одной аккумуляторной батареи таким образом, что таймер будет начинать расчет предварительно установленного количества времени с момента разряда электрической энергии, при этом истечение предварительно установленного количества времени представляет собой предварительно установленный входной сигнал.
Пример 20
Способ разряда оставшейся электрической энергии из по меньшей мере одной аккумуляторной батареи из хирургического инструмента, при этом хирургический инструмент включает в себя узел рукоятки, узел ствола, проходящий дистально от узла рукоятки, концевой эффектор, расположенный на дистальном конце узла ствола, и батарейный блок, где батарейный блок включает в себя по меньшей мере одну аккумуляторную батарею и разрядное устройство для расхода, при этом узел рукоятки включает в себя установочный модуль для батарей, выполненный с возможностью размещения батарейного блока таким образом, что батарейный блок находится в электрической связи с по меньшей мере одним из узла ствола или узла рукоятки, при этом способ включает: (a) разряд электрической энергии от по меньшей мере одной аккумуляторной батареи к по меньшей мере одному из узла рукоятки или узла ствола; (b) отсоединение батарейного блока от установочного модуля для батарей; (c) определение действия отсоединения батарейного блока от установочного модуля для батарей; (d) соединение по меньшей мере одной аккумуляторной батареи с разрядным устройством для расхода в ответ на определение действия отсоединения батарейного блока от установочного модуля для батарей и (e) обеспечение расхода оставшейся энергии из по меньшей мере одной аккумуляторной батареи посредством разрядного устройства для расхода, при этом батарейный блок остается отсоединенным от установочного модуля для батарей.
V. Разное
Следует понимать, что любое исполнение инструментов, описанных в настоящем документе, может включать различные другие элементы, в дополнение к тем, которые описаны выше, или вместо них. Только в качестве примера, любой из инструментов, описанных в настоящем документе, также может включать один или более различных элементов, описанных в любом из различных документов, включенных в настоящий документ путем ссылки. Также следует понимать, что представленные в настоящем документе идеи можно легко применить к любому из инструментов, описанных в любом другом документе, процитированном в настоящем документе, так что существует множество способов комбинирования идей настоящей заявки с идеями любого документа, процитированного в настоящем документе. Другие типы инструментов, к которым можно отнести представленные в настоящем документе идеи, будут очевидны специалистам в данной области.
Также следует понимать, что любые диапазоны значений, упомянутые в настоящем документе, включают верхнюю и нижнюю границы таких диапазонов. Например, диапазон, выраженный как «от приблизительно 2,5 сантиметра до приблизительно 3,8 сантиметра (от приблизительно 1,0 дюйма до приблизительно 1,5 дюйма)», следует понимать как «от приблизительно 2,5 сантиметра и до приблизительно 3,8 сантиметра (приблизительно 1,0 дюйма и приблизительно 1,5 дюйма) включительно», в дополнение к значениям между верхней и нижней границами.
Следует учитывать, что любой патент, публикация или другой материал описания, полностью или частично, который указан как включенный в настоящий документ путем ссылки, включен в него только в той степени, в которой включенный материал не противоречит существующим определениям, положениям или другим материалам описания, изложенным в настоящем описании. Таким образом, описание, в прямой форме изложенное в настоящем документе, в той мере, в которой это необходимо, превалирует над любым противоречащим материалом, включенным в настоящий документ путем ссылки. Любой материал или его часть, указанные как включенные в настоящий документ путем ссылки, но противоречащие существующим определениям, положениям или другим материалам описания, изложенным в настоящем документе, будут включены только в той мере, в которой между включенным материалом и существующим материалом описания не возникает противоречий.
Варианты описанных выше устройств могут применяться в традиционных видах медицинского лечения и процедурах, выполняемых медицинским специалистом, а также в роботизированных видах медицинского лечения и процедурах. Только в качестве примера, различные идеи, представленные в настоящем документе, могут быть легко встроены в роботизированную хирургическую систему, такую как система DAVINCI™, разработанная компанией Intuitive Surgical, Inc., г. Саннивейл, штат Калифорния, США. Аналогичным образом, специалистам в данной области будет понятно, что различные идеи, представленные в настоящем документе, можно легко скомбинировать с различными идеями из патента США № 6,783,524, озаглавленного «Роботизированный хирургический инструмент с инструментом для ультразвуковой каутеризации и рассечения», опубликованного 31 августа 2004 г., описание которого включено в настоящий документ путем ссылки.
Описанные выше варианты можно выполнить с возможностью утилизации после однократного применения или их можно выполнить с возможностью многократного применения. Либо в одном, либо в обоих случаях после по меньшей мере одного применения они могут быть подготовлены для повторного применения. Подготовка для повторного применения может включать в себя любую комбинацию стадий разборки устройства, затем очистки или замены конкретных фрагментов и последующей повторной сборки. В частности, некоторые варианты устройства можно разобрать, и любое число конкретных фрагментов или деталей устройства можно избирательно заменить или удалить в любой комбинации. После очистки и/или замены конкретных деталей некоторые версии устройства могут быть повторно собраны для последующего применения либо в отделении, выполняющем подготовку к повторному применению, либо силами оператора непосредственно до процедуры. Специалистам в данной области будет понятно, что при подготовке устройства для повторного применения можно использовать различные методики разборки, очистки/замены и повторной сборки. Применение таких методик, а также полученное восстановленное устройство входят в объем настоящей заявки.
Исключительно для примера описанные в настоящем документе варианты можно стерилизовать до и/или после процедуры. В одной методике стерилизации устройство помещают в закрытый и герметичный контейнер, такой как пластиковый пакет или пакет из материала Тайвек (TYVEK). Впоследствии контейнер и устройство можно поместить в поле излучения, которое может проникать в контейнер, такого как гамма-излучение, рентгеновское излучение или высокоэнергетический поток электронов. Излучение может убивать бактерии на устройстве и в контейнере. Впоследствии стерилизованное устройство можно хранить в стерильном контейнере для дальнейшего применения. Устройство также можно стерилизовать с применением любой другой методики, известной в данной области, включая, без ограничений, бета- или гамма-излучение, этиленоксид или пар.
Обычный специалист в данной области может осуществлять различные показанные и описанные варианты осуществления настоящего изобретения, дополнительные адаптации способов и систем, описанных в настоящем документе, путем внесения соответствующих модификаций без отступления от объема настоящего изобретения. Были упомянуты некоторые из таких потенциальных модификаций, а другие будут очевидны специалистам в данной области. Например, описанные выше примеры, варианты осуществления, геометрические формы, материалы, размеры, соотношения, стадии и т. п. являются иллюстративными и не являются обязательными. Соответственно, объем настоящего изобретения следует рассматривать в свете представленной ниже формулы изобретения, и следует понимать, что он не ограничен подробной информацией о конструкции и эксплуатации, показанной и описанной в спецификации и на рисунках.