采用电致动的枢转关节机构的外科器械制造技术

一种特别适合内窥镜使用的外科器械，通过将关节机构包括在细长轴中来使端部执行器进行关节运动，该细长轴采用用于遥控地使端部执行器进行关节运动的电活化聚合物（ＥＡＰ）致动器。通过ＥＡＰ纤维致动器致动在远侧框架部分和近侧框架部分之间的枢转连接件，并随后通过关闭ＥＡＰ锁定释放在选择的关节角度锁定该连接件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及适合于将端部执行器(例如，内切割器、抓钳、切割器、缝合器、夹具施放器、接触装置、药物/基因治疗输送装置和使用超声波、RF、激光等的能量装置)以可内窥的方式插入到手术部位的外科器械，更具体地说，涉及具有关节连接轴的这种外科器械。
技术介绍
内窥镜外科器械通常比传统的开方式外科装置更受到偏爱，这是因为较小的切口易于减少术后恢复时间和并发症。因此，在内窥镜外科器械的领域中已经有了显著发展，该内窥镜外科器械适合于将远端执行器通过套管针的套管精确地放置在所需的手术部位。这些远端执行器以多种方式接合组织以实现诊断或治疗作用(例如，内切割器、抓钳、切割器、缝合器、夹具施放器、接触装置、药物/基因治疗输送装置和使用超声波、RF、激光等的能量装置)。通过套管针限制端部执行器的定位。通常，这些内窥镜外科器械包括在端部执行器和由医生操作的手柄部分之间的长轴。这个长轴能够插入到所需深度并围绕轴的纵向轴线转动，从而将端部执行器定位到一定程度。在正确定位套管针和例如通过另一套管针使用抓钳器的条件下，通常这个定位量是足够的。诸如在美国专利NO.5,465,895中描述的外科缝合和切割器械是通过插入和转动成功定位端部执行器的内窥镜外科器械的一个例子。更近地，美国专利系列号10/443,617描述了一种改进的用于切割组织和致动缝合的“E形梁”发射杆，该申请由Shelton等人于2003年5月20日提交，名称为“采用E形梁发射机构的外科缝合器械”，该申请在此全部引入作为参考。一些另外的优点包括即使为了最优化缝钉的形成而夹住略微过多或过少的组织，也可肯定地分隔端部执行器的钳口，或更具体地说，缝钉施加组件的钳口。此外，E形梁发射杆以能够采用几个有利的闭锁的方式接合端部执行器和缝钉匣。取决于操作的性质，可能希望进一步调整内窥镜外科器械的端部执行器的定位。特别是，通常希望在横切该器械的轴的纵向轴线的轴线上定向端部执行器。通常将端部执行器相对器械轴的横向运动称为“关节运动”(articulation)。这典型地通过被放置在靠近缝钉施加组件的伸长的轴中的枢轴(或关节)接合来实现。这允许外科医生远程致动缝钉施加组件到任一侧，以便更好的手术放置缝合线和更简单的组织操作和定向。这种关节连接定位允许医生在一些情况下(例如在器官后)更简单地接合组织。另外，关节连接定位有利地允许将内窥镜定位在端部执行器后方，而不会被器械轴挡住。由于将关节连接控制结合到在内窥镜器械的小直径的限制下闭合端部执行器以夹住组织和发射端部执行器(即，缝合和切割)的控制一起，关节连接外科缝合和切割器械的方法很复杂。通常，将三个控制动作都通过轴转换为纵向平移。例如美国专利NO.5,673,840披露了手风琴状的关节机构(“柔性颈”)该关节机构由有选择地通过执行轴拉回两个连接杆中的一个而进行关节运动，每个轴分别在杆中心线的相对侧处偏移。连接杆通过一系列不连续位置渐进运动。关节机构的纵向控制的另一例子是美国专利NO.5,865,361，该关节机构包括与凸出枢轴偏置的关节连接件，从而推动或拉动关节连接件的纵向平移实现向相应侧的关节运动。同样，美国专利NO.5,797,537公开了类似的穿过轴以实现关节运动的杆。在未审结和共同拥有的美国专利申请系列号10/615,973中使用旋转运动作为替换以将关节运动转换成纵向运动，该申请由KennethWales等人申请，名称为“具有围绕纵向轴线旋转的关节机构的外科器械”，该申请公开的内容在此全部引入作为参考。虽然机械方式连接的关节运动已经成功地使内窥镜外科缝合和切割器械进行关节运动，但发展趋势为进入市场提出多种挑战和阻碍。矛盾的设计目标包括设计一种具有尽可能小的直径以减小手术开口的尺寸，然而具有足够强度以进行几种运动(例如，闭合，发射，关节运动，转动等)的轴。因此，对于关节运动外科器械存在这样的需要，即采用关节机构，该关节机构需要更少的穿过该器械的轴的机械机构。
技术实现思路
通过提供具有在手柄和端部执行器之间连接的关节连接轴的外科器械，本专利技术克服了现有技术的上述和其它的缺点。布置在轴的关节接头的电活化聚合物(EAP)致动器响应通过轴的电信号以实现关节运动。将轴的远侧部分通过销连接到轴的近侧部分形成枢转关节接头。将电活化聚合物(EAP)致动器连接在远侧框架部分和近侧框架部分之间以实现关节运动。从而可以得到有利的较小直径的轴，而且还具有可遥控致动的功能。在本专利技术的一个方面中，外科器械包括在端部执行器和细长轴的远端的枢转关节接头。定位电动致动器以致动关节接头，响应在近侧连接到细长轴上的手柄所远程产生的电信号。在本专利技术的另一方面中，外科器械具有细长轴，该细长轴具有框架组件和包围并且沿纵向可滑动接收的闭合套管组件。缝钉施加组件包括细长槽、连接在细长槽内的缝钉匣和以可枢转方式连接到细长轴的为缝钉匣提供缝钉形成表面的砧板。关节接头形成在框架组件中。特别是，远侧框架部分被连接到细长槽而近侧框架部分以可枢转方式被连接到远侧框架部分。连接到细长槽近端的手柄选择地将电信号传递到细长轴以使连接到关节接头的与之响应的电活化聚合物操作缝钉施加组件的关节。这样，提供了一种可以从需要的角度接近组织的外科缝合和切割器械。在本专利技术的又一方面中，所述闭合套管组件包括具有多个左和右侧垂直凹槽的柔性管部分。在本专利技术的再一方面中，所述闭合套管组件包括以可枢转的方式连接到枢轴连接件的第一端上的远侧闭合套管，并包括以可枢转的方式连接到枢轴连接件的第二端上的近侧闭合管。在本专利技术的另一方面中，所述远侧闭合管进一步包括远侧闭合环，该远侧闭合环包括向近侧伸出的上部和下部柄脚，近侧闭合管进一步包括近侧闭合环，该近侧闭合环包括向远侧伸出的上部和下部柄脚。在本专利技术的又一方面中，第一框架构件包括朝第二框架构件伸出的力矩臂，第二框架构件包括接收力矩臂的凹槽，该力矩臂被以可枢转的方式连接到凹槽的后部，为了使第一框架构件进行关节运动设定该凹槽的尺寸，电活化聚合物致动器进一步包括连接在该凹槽的第一横向侧和力矩臂之间的第一电活化聚合物致动器和连接在该凹槽的第二横向侧和力矩臂之间的第二电活化聚合物致动器。在本专利技术的再一方面中，所述第一和第二电活化聚合物致动器包括被激励以推动力矩臂的堆叠致动器。在本专利技术的又一方面中，所述端部执行器包括由发射杆致动的缝合和切割组件，手柄部分在近侧连接到该发射杆上并具有可操作的构造，以将纵向发射运动传递到该发射杆，细长轴进一步包括支撑发射杆的发射杆导向件，该力矩臂包括与发射杆导向件连通以通过关节接头导向该发射杆的发射杆狭槽。在本专利技术的另一方面中，进一步包括关节锁定机构，其包括纵向平移的锁定构件，其被连接到第一和第二框架构件中选择的一个上，并被偏压以朝第一和第二框架构件中的另一个延伸并与之接合；以及电活化聚合物致动器，其具有可操作的构造并被定位以克服在受激励时在纵向平移的锁定构件上的偏压，从而解锁关节接头。在本专利技术的再一方面中，外科器械包括细长轴，包括由可纵向滑动接收的闭合套管组件包围的框架组件；缝钉施加组件，其包括细长槽，接合在细长槽中的缝钉匣以及以可枢转的方式连接到将缝钉形成表面提供给缝钉匣的细长槽上的砧板；形成在框架组件中的关节接头，该框架组件包括连接到细长槽上的远侧框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外科器械，包括：端部执行器；细长轴；枢转关节接头，其包括：连接到在端部执行器和细长轴的远端中选择的一个上的第一框架构件，连接到在端部执行器和细长轴的远端中的另一个上的第二框架构件，以及在第一和第二框架构件之间的枢 转连接；以及连接在第一和第二框架构件之间的电活化聚合物致动器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克E谢尔顿四世，
申请(专利权)人：伊西康内外科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]