переключатель передачи для хирургического отрезного и фиксирующего аппарата с приводом от двигателя

Формула изобретения

1. Хирургический отрезной и фиксирующий аппарат, содержащий:

(a) концевой эффектор, содержащий желоб для скобок, зажимной элемент, выполненный с возможностью поворотного перемещения относительно желоба для скобок, и режущий инструмент, выполненный с возможностью продольного скольжения по указанному желобу;

(b) ведущий вал;

(c) электродвигатель; и

(d) узел переключения передач, соединенный с ведущим валом и электродвигателем, при этом узел переключения передач содержит:

по меньшей мере, редуктор первой ступени, соединенный с электродвигателем и ведущим валом, для приведения в действие узла переключения передач при первой установке зубчатой передачи; и

узел зубчатой муфты для выборочного сопряжения, по меньшей мере, одной дополнительной шестерни с ведущим валом для приведения в действие узла переключения передач при второй установке зубчатой передачи, при этом узел зубчатой муфты содержит солнечное зубчатое колесо, содержащее шлицевой участок.

2. Аппарат по п.1, в котором редуктор первой ступени содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора первой ступени.

3. Аппарат по п.1, дополнительно содержащий редуктор второй ступени, соединенный с редуктором первой ступени.

4. Аппарат по п.3, в котором, по меньшей мере, какой-то один из редуктора первой ступени или редуктора второй ступени содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора первой ступени или редуктора второй ступени.

5. Аппарат по п.1, в котором зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцеплено с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи, которую можно выборочно сопрягать с редуктором первой ступени.

6. Аппарат по п.5, в котором шлицевой участок конструктивно выполнен с возможностью согласованного сцепления, при второй установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленном из редуктора первой ступени в узел зубчатой муфты.

7. Аппарат по п.5, в котором солнечное зубчатое колесо узла зубчатой муфты дополнительно содержит шлицевой участок, конструктивно выполненный с невозможностью согласованного сцепления, при первой установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленном из редуктора первой ступени в узел зубчатой муфты.

8. Аппарат по п.1, в котором узел зубчатой муфты дополнительно содержит шайбу, содержащую выполненный в ней шлицевой участок.

9. Аппарат по п.8, дополнительно содержащий шлицевой участок шайбы, конструктивно выполненный с возможностью согласованного сцепления со шлицевым участком, сформированным на ведущем валу, при первой установке зубчатой передачи или второй установке зубчатой передачи.

10. Аппарат по п.1, в котором узел зубчатой муфты дополнительно содержит узел переключателя передач для перевода узла зубчатой муфты между первой и второй установками зубчатой передачи.

11. Аппарат по п.1, в котором узел переключателя передач дополнительно содержит переключатель, соединенный с вилкой, имеющей рабочую связь с шайбой узла зубчатой муфты.

12. Аппарат по п.1, дополнительно содержащий, по меньшей мере, одну коническую зубчатую передачу, соединенную с электродвигателем и с редуктором первой ступени узла переключения передач.

13. Аппарат по п.3, в котором редуктор первой ступени и редуктор второй ступени, каждый содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарных зубчатых передач для редуктора первой ступени и редуктора второй ступени.

14. Аппарат по п.3, в котором узел зубчатой муфты дополнительно содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи, которую можно выборочно сопрягать с редуктором второй ступени.

15. Аппарат по п.14, в котором солнечное зубчатое колесо узла зубчатой муфты дополнительно содержит шлицевой участок, конструктивно выполненный с возможностью согласованного сцепления, при второй установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленным из редуктора второй ступени в узел зубчатой муфты.

16. Аппарат по п.14, в котором солнечное зубчатое колесо узла зубчатой муфты дополнительно содержит шлицевой участок, конструктивно выполненный с невозможностью согласованного сцепления, при первой установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленным из редуктора второй ступени в узел зубчатой муфты.

17. Хирургический отрезной и фиксирующий аппарат, содержащий:

(a) ведущий вал;

(b) электродвигатель; и

(c) узел переключения передач, соединенный с ведущим валом и электродвигателем, при этом узел переключения передач содержит:

редуктор первой ступени, соединенный с электродвигателем и ведущим валом, для приведения в действие узла переключения передач при первой установке зубчатой передачи, при этом редуктор первой ступени содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора первой ступени;

редуктор второй ступени, соединенный с редуктором первой ступени и ведущим валом, при этом редуктор второй ступени содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора второй ступени;

узел зубчатой муфты для выборочного сопряжения, по меньшей мере, одной дополнительной шестерни с редуктором второй ступени для приведения в действие узла переключения передач при второй установке зубчатой передачи, при этом узел зубчатой муфты дополнительно содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи, которую можно выборочно сопрягать с редуктором первой ступени.

18. Аппарат по п.17, в котором солнечное зубчатое колесо узла зубчатой муфты дополнительно содержит шлицевой участок, конструктивно выполненный с возможностью согласованного сцепления, при второй установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленным из редуктора второй ступени в узел зубчатой муфты.

19. Аппарат по п.17, в котором солнечное зубчатое колесо узла зубчатой муфты дополнительно содержит шлицевой участок, конструктивно выполненный с невозможностью согласованного сцепления, при первой установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленным из редуктора второй ступени в узел зубчатой муфты.

20. Хирургический отрезной и фиксирующий аппарат, содержащий:

(a) ведущий вал;

(b) электродвигатель; и

(c) узел переключения передач, соединенный с ведущим валом и электродвигателем, при этом узел переключения передач содержит:

редуктор первой ступени, соединенный с электродвигателем и ведущим валом, для приведения в действие узла переключения передач при первой установке зубчатой передачи, при этом редуктор первой ступени содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора первой ступени;

редуктор второй ступени, соединенный с редуктором первой ступени и ведущим валом, при этом редуктор второй ступени содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора второй ступени;

узел зубчатой муфты для выборочного сопряжения, по меньшей мере, одной дополнительной шестерни с редуктором второй ступени для приведения в действие узла переключения передач при второй установке зубчатой передачи, при этом узел зубчатой муфты дополнительно содержит солнечное зубчатое колесо, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней для обеспечения планетарной зубчатой передачи, которую можно выборочно сопрягать с редуктором второй ступени; и

при этом солнечное зубчатое колесо узла зубчатой муфты дополнительно содержит шлицевой участок, конструктивно выполненный с возможностью согласованного сцепления, при второй установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленном из редуктора второй ступени в узел зубчатой муфты, и шлицевой участок солнечного зубчатого колеса узла зубчатой муфты дополнительно конструктивно выполнен с невозможностью согласованного сцепления, при первой установке зубчатой передачи, со шлицевым участком, сформированным на входном валу, установленном из редуктора второй ступени в узел зубчатой муфты.

Описание изобретения к патенту

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка связана со следующими одновременно поданными заявками на патенты США, которые включены в настоящую заявку путем отсылки:

MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH USER FEEDBACK SYSTEM

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, John Ouwerkerk and Jerome R. Morgan (K&LNG 050519/END5687USNP)

MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH LOADING FORCE FEEDBACK

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, John N. Ouwerkerk, Jerome R. Morgan, and Jeffrey S. Swayze (K&LNG 050516/END5692USNP)

MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH TACTILE POSITION FEEDBACK

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, John N. Ouwerkerk, Jerome R. Morgan, and Jeffrey S. Swayze (K&LNG 050515/END5693USNP)

MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH ADAPTIVE USER FEEDBACK

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, John N. Ouwerkerk, and Jerome R. Morgan (K&LNG 050513/END5694USNP)

MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH ARTICULATABLE END EFFECTOR

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV and Christoph L. Gillum (K&LNG 050692/END5769USNP)

MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH MECHANICAL CLOSURE SYSTEM

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV and Christoph L. Gillum (K&LNG 050693/END5770USNP)

SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT WITH CLOSURE TRIGGER LOCKING MECHANISM

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV and Kevin R. Doll (K&LNG 050694/END5771USNP)

SURGICAL INSTRUMENT HAVING RECORDING CAPABILITIES

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, John N. Ouwerkerk, and Eugene L. Timperman (K&LNG 050698/END5773USNP)

SURGICAL INSTRUMENT HAVING A REMOVABLE BATTERY

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, Kevin R, Doll, Jeffrey S. Swayze and Eugene L. Timperman (K&LNG 050699/END5774USNP)

ELECTRONIC LOCKOUTS AND SURGICAL INSTRUMENT INCLUDING SAME

Изобретатели: Jeffrey S. Swayze, Frederick E. Shelton, IV, Kevin R. Doll (K&LNG 050700/END5775USNP)

ENDOSCOPIC SURGICAL INSTRUMENT WITH A HANDLE THAT CAN ARTICULATE WITH RESPECT TO THE SHAFT

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, Jeffrey S. Swayze, Mark S. Ortiz, and Leslie M. Fugikawa (K&LNG 050701/END5776USNP)

ELECTRO-MECHANICAL SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT HAVING A ROTARY FIRING AND CLOSURE SYSTEM WITH PARALLEL CLOSURE AND ANVIL ALIGNMENT COMPONENTS

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, Stephen J. Balek and Eugene L. Timperman (K&LNG 050702/END5777USNP)

DISPOSABLE STAPLE CARTRIDGE HAVING AN ANVIL WITH TISSUE LOCATOR FOR USE WITH A SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENT AND MODULAR END EFFECTOR SYSTEM THEREFOR

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, Michael S. Cropper, Joshua M. Broehl, Ryan S. Crisp, Jamison J. Float, Eugene L. Timperman (K&LNG 050703/END5778USNP)

SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FEEDBACK SYSTEM

Изобретатели: Frederick E. Shelton, IV, Jerome R. Morgan, Kevin R. Doll, Jeffrey S. Swayze and Eugene L. Timperman (K&LNG 050705/EDN5780USNP)

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится, в общем, к эндоскопическим хирургическим аппаратам и, в частности, к эндоскопическим хирургическим аппаратам с приводом от двигателя.

Эндоскопическим хирургическим аппаратам часто отдают предпочтение перед традиционными открытыми хирургическими устройствами, поскольку при меньшем рассечении обычно меньше время послеоперационного восстановления и риск осложнений. Поэтому выполнены важные разработки в области эндоскопических хирургических аппаратов, которые пригодны для точного размещения дистального концевого эффектора в искомом операционном поле через канюлю или троакар. Такие дистальные концевые эффекторы (например, эндоскопический режущий инструмент (типа endocutter), захват, режущее приспособление, сшивающие скобками аппараты, приспособление для наложения зажимов, устройство доступа, устройство для доставки лекарства генной терапии к месту действия и энергетическое устройство, использующее ультразвук, высокую частоту (RF), лазер и т.д.) взаимодействуют с тканью множеством способов для получения диагностического или терапевтического результата.

Известные хирургические аппараты для наложения скобок содержат концевой эффектор, который одновременно выполняет продольное рассечение в ткани и накладывает ряды скобок на противоположные стороны рассечения. Концевой эффектор содержит пару согласованно действующих зажимных элементов, которые, если аппарат предназначен для эндоскопического или лапароскопического применения, способны проходить по проходному каналу канюли. Один из зажимных элементов вмещает кассету для скобок, содержащую, по меньшей мере, два латерально разнесенных ряда скобок. Другой зажимной элемент образует упор, содержащий скобкоформирующие углубления, совмещенные с рядами скобок в кассете. Аппарат содержит множество возвратно-поступательно перемещающихся клиньев, которые, при приведении в движение в дистальном направлении, проходят сквозь отверстия в кассете для скобок и входят в контакт с поводками, служащими опорой для скобок, для выполнения выталкивания скобок к упору.

Пример хирургического аппарата для наложения скобок, подходящего для эндоскопического применения, описан в патенте США № 5465895, который содержит описание эндоскопического режущего инструмента с раздельными смыкающим и сшивающим/отрезающим действиями. Врач, использующий данное устройство, может смыкать зажимные элементы на ткани для позиционирования ткани перед прошивкой/отрезанием. После того как врач определил, что зажимные элементы правильно захватывают ткань, врач может привести в действие хирургический аппарат для наложения скобок одним прошивным движением для выполнения, тем самым, отрезания ткани и ее сшивания скобками. Одновременность выполнения отрезания и сшивания скобками исключает осложнения, которые могут возникать при последовательном выполнении данных действий разными хирургическими инструментами, которые, соответственно, только отрезают или сшивают скобками.

Одно особое преимущество возможности смыкания на ткани перед прошивкой/отрезанием состоит в том, что врач может проверить через эндоскоп, что требуемое размещение для отрезания обеспечено, в том числе между противоположными зажимами захвачено достаточное количество ткани. В противном случае противоположные зажимы могут быть сведены слишком близко, в частности с защемлением их дистальных концов и, следовательно, с неэффективным формированием сжатых скобок в отрезанной ткани. В другом крайнем случае излишнее количество зажатой ткани может вызвать заедание и неполную прошивку/отрезание.

Эндоскопические сшивающие скобками/режущие приспособления становятся сложнее и функциональнее с каждым поколением. Одной из главных причин этого является поиск пути снижения усилия прошивки/отрезания (FTP) до уровня, который способна обеспечить рука всех или подавляющего большинства хирургов. Одним известным решением по снижению FTF является использование двигателей на CO₂ или электродвигателей. Данные устройства оказались ненамного лучше, чем традиционные устройства с ручным приводом, но по другой причине. Хирурги обычно предпочитают ощущать распределение усилия, соразмерное усилию, испытываемому концевым эффектором при формировании скобки, для уверенности в том, что цикл отрезания/сшивания скобками завершен, при верхнем пределе, посильном для большинства хирургов (обычно около 15-30 фунтов). Хирурги обычно желают также сохранять управление установкой скобок и возможность останова в любой момент, если усилия, ощущаемые в рукоятке устройства, оказываются слишком большими или по другой клинической причине. Упомянутые полезные результаты обратной связи с пользователем невозможно осуществить подходящим образом в существующих эндоскопических режущих инструментах с приводом от двигателя. В результате, эндоскопические режущие инструменты с приводом от двигателя, в которых операция отрезания/сшивания скобками включается простым нажатием кнопки, не получили всеобщего признания врачами.

В зависимости от типа и плотности сшиваемой скобками и отрезаемой ткани, от хирургического сшивающего и отрезного аппарата в различных ситуациях может потребоваться более высокая мощность или более высокая точность. Например, если хирургу необходимо сшить скобками и отрезать относительно плотный участок ткани, как может быть в случае диагностической операции, то было бы полезно, чтобы аппарат допускал регулировку установки зубчатой передачи электродвигателя для передачи большего крутящего момента и меньшей частоты вращения для соответствия более плотной ткани. В общем, способность к регулировке установки зубчатой передачи в аппарате способствовала бы улучшению управления концевым эффектором, в частности, когда хирург оперирует на исключительно плотной или исключительно тонкой ткани разных типов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В разных вариантах осуществления целью изобретения является хирургический отрезной и фиксирующий аппарат с приводным двигателем. Аппарат может содержать ведущий вал; электродвигатель и узел переключения передач, сопряженный с ведущим валом и электродвигателем. Узел переключения передач может содержать, по меньшей мере, редуктор первой ступени, соединенный с электродвигателем и ведущим валом, для приведения в действие узла переключения передач при первой установке зубчатой передачи, и узел зубчатой муфты для выборочного сопряжения, по меньшей мере, одной дополнительной шестерни с ведущим валом для приведения в действие узла переключения передач при второй установке зубчатой передачи.

ЧЕРТЕЖИ

В настоящей заявке представлены для примера описания различных вариантов осуществления в сочетании со следующими чертежами, на которых

Фиг.1 и 2 представляют виды в перспективе эндоскопического хирургического аппарата в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3-5 - виды с пространственным разделением деталей концевого эффектора и стержня аппарата в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - вид сбоку концевого эффектора в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - вид с пространственным разделением деталей рукоятки аппарата в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 и 9 - местные виды в перспективе рукоятки в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 - вид сбоку рукоятки в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - схематическое изображение электрической схемы, применяемой в аппарате в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12-13 - виды сбоку рукоятки в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14-22 - изображения различных механизмов для фиксации замыкающего рычага в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.23A-B - изображение универсального шарнира («u-шарнира»), который можно использовать в точке сочленения аппарата в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.24A-B - изображение торсионного троса, который можно использовать в точке сочленения аппарата в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.25-31 - изображение эндоскопического хирургического аппарата с усилением в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.32-36 - изображение эндоскопического хирургического аппарата с усилением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.37-40 - изображение эндоскопического хирургического аппарата с тактильной обратной связью в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.41-42 - изображение пропорционального датчика, который можно использовать в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;

Фиг.43 - вид сбоку рукоятки хирургического аппарата, которую можно обеспечить совместно с вариантами осуществления изобретения;

Фиг.44 - частично схематичный вид сбоку с местным разрезом узла переключения передач, который можно обеспечить в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

Фиг.45 - схематическое изображение планетарной зубчатой передачи, которую можно обеспечить в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

Фиг.46 - увеличенное изображение участка на фиг.44;

Фиг.47 - виды с пространственным разделением деталей узла переключения передач, который можно обеспечить в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

Фиг.48 - частично схематичный вид сбоку с местным разрезом узла переключения передач, который можно обеспечить в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

Фиг.49 - вид в сечении на фиг.48; и

Фиг.50 - увеличенное изображение сечения, показанного на фиг.48.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг.1 и 2 изображен эндоскопический хирургический аппарат 10 в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Эндоскопический хирургический аппарат 10 содержит рукоятку 6, стержень 8 и шарнирно-поворотный концевой эффектор 12, шарнирно соединенный со стержнем 8 в шарнире 14 сочленения. Вблизи рукоятки 6 может быть обеспечено устройство 16 управления шарнирным поворотом для осуществления поворота концевого эффектора 12 на шарнире 14 сочленения. В показанном варианте осуществления концевой эффектор 12 выполнен с возможностью выполнения функции эндоскопического режущего инструмента для сжатия, отрезания и сшивания скобками ткани, хотя в других вариантах осуществления можно применять концевые эффекторы других типов, например концевые эффекторы для хирургических устройств других типов, например захваты, режущие приспособления, сшивающие скобками аппараты, приспособления для наложения зажимов, устройства доступа, устройства для доставки лекарства генной терапии к месту действия, ультразвуковые, RF- или лазерные устройства и т.п.

Рукоятка 6 аппарата 10 может содержать замыкающий рычаг 18 и рычаг 20 прошивки для приведения в действие концевого эффектора 12. Специалистам в данной области техники очевидно, что аппараты, содержащие концевые эффекторы, предназначенные для разных хирургических целей, могут содержать разные количества или типы рычагов или других подходящих элементов управления для манипулирования концевым эффектором 12. Концевой эффектор 12 показан отделенным от рукоятки 6 предпочтительно удлиненным стержнем 8. В одном варианте осуществления врач или хирург, оперирующий аппаратом 10, может шарнирно поворачивать концевой эффектор 12 относительно стержня 8 с помощью устройства 16 управления шарнирным поворотом, как более подробно описано в находящейся на рассмотрении заявке на патент США № 11/329020, поданной 10 января 2006 г., «Surgical Instrument Having An Articulating End Effector», изобретателей Geoffrey C. Hueil et al., которая включена в настоящее описание путем отсылки.

В настоящем примере концевой эффектор 12 содержит, помимо прочего, желоб 22 для скобок и зажимной элемент с поворотно-поступательным перемещением, например упор 24, которые удерживаются на некотором разделяющим их расстоянии, которое обеспечивает эффективное сшивание скобками и отрезание ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. Рукоятка 6 содержит ручку 26 пистолетного типа, к которой замыкающий рычаг 18 подтягивается поворотным движением врачом для осуществления зажима или примыкания упора 24 к желобу 22 для скобок концевого эффектора 12, чтобы, тем самым, зажать ткань, расположенную между упором 24 и желобом 22. Рычаг 20 прошивки находится дальше снаружи от замыкающего рычага 18. После того как замыкающий рычаг 18 зафиксируется в положении примыкания, как дополнительно поясняется ниже, рычаг 20 прошивки может сделать небольшой поворот к ручке 26 пистолетного типа настолько, что его сможет достать оперирующий хирург, работающий одной рукой. Затем оперирующий хирург может подтянуть поворотным движением рычаг 20 прошивки к ручке 26 пистолетного типа для осуществления сшивания скобками и отрезания ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. В других вариантах осуществления возможно применение зажимных элементов других типов, кроме упора 24, например, противостоящего зажима и т.п.

Следует понимать, что в настоящем описании термины «проксимальный» и «дистальный» применяются для обозначения положения относительно захвата практикующим врачом рукоятки 6 аппарата 10. Следовательно, концевой эффектор 12 является дистальным относительно более проксимальной рукоятки 6. Дополнительно следует понимать, что, для удобства и ясности, специальные термины, обозначающие пространственное положение, например, «вертикальный» и «горизонтальный», использованы в настоящем описании применительно к чертежам. Однако существует множество пространственно-угловых положений применения хирургических аппаратов, и упомянутые термины не предполагают ограничительного и абсолютного значения.

Замыкающий рычаг 18 может быть приведен в действие первым. После того как врач удостоверится в удовлетворительном положении концевого эффектора 12, врач может подтянуть назад замыкающий рычаг 18 в его фиксируемое положение полного примыкания в непосредственной близости от ручки 26 пистолетного типа. Затем можно приводить в действие рычаг 20 прошивки. Рычаг 20 прошивки возвращается в разжатое положение (смотри фиг.1 и 2), когда врач прекращает нажатие, как более полно описано ниже. Деблокирующая кнопка на рукоятке 6, при нажатии, может отпустить зафиксированный замыкающий рычаг 18.

На фиг.3 представлен вид с пространственным разделением деталей концевого эффектора 12 в соответствии с различными вариантами осуществления. Как показано в представленном варианте осуществления, концевой эффектор 12 может содержать, в дополнение к вышеупомянутым желобу 22 и упору 24, режущий инструмент 32, скользящий блок 33, кассету 34 для скобок, которая вмещена с возможностью извлечения в желоб 22, и винтовой шпиндель 36. Режущий инструмент 32 может представлять собой, например, нож. Упор 24 может быть поворотно-размыкаемым и смыкаемым вокруг оси 25 поворота, соединенной с проксимальным концом желоба 22. Упор 24 может также содержать лапку 27 на своем проксимальном конце, которая вставлена в компонент механической смыкающей системы (дополнительно описанной ниже) для размыкания и смыкания упора 24. Когда замыкающий рычаг 18 приводится в действие, то есть подтягивается пользователем аппарата 10, упор 24 может поворачиваться вокруг оси 25 поворота в сжатое или сомкнутое положение. Если зажатие концевым эффектором 12 является удовлетворительным, то оперирующий хирург может привести в действие рычаг 20 прошивки, который, как более подробно поясняется ниже, приводит нож 32 и скользящий блок 33 в продольное движение по желобу 22, с отрезанием, тем самым, ткани, зажатой внутри концевого эффектора 12. Перемещение скользящего блока 33 по желобу 22 вызывает выталкивание скобок (не показанных) из кассеты 34 для скобок сквозь отрезанную ткань к сомкнутому упору 24, который загибает скобки для фиксации отрезанной ткани. Патент США № 6978921, «Surgical stapling instrument incorporating an E-beam firing mechanism», который включен в настоящее описание путем отсылки, обеспечивает дополнительные сведения о такого рода двухходовых эндоскопических аппаратах. Скользящий блок 33 может быть составной частью кассеты 34, чтобы, когда нож 32 отводится после операции отрезания, скользящий блок 33 не отводился.

Следует отметить, что, хотя в вариантах осуществления описанного здесь аппарата 10 применяется концевой эффектор 12, который сшивает скобками отрезанную ткань, в других вариантах осуществления возможно применение отличающихся методов фиксации или скрепления отрезанной ткани. Например, можно также применять концевые эффекторы, которые используют RF-энергию или клеи для фиксации отрезанной ткани. В патенте США № 5688270, «Electrosurgical Hemostatic Device with Recessed and/or Offset Electrodes», изобретателей Yates et al., и патенте США № 5709680, «Electrosurgical Hemostatic Device», изобретателей Yates et al., которые включены в настоящее описание путем отсылки, предлагается эндоскопический режущий инструмент, который использует RF-энергию для скрепления отрезанной ткани. В заявке на патент США № 11/267811 изобретателей Jerome R. Morgan, et al. и заявке на патент США № 11/267383 изобретателей Frederick E. Shelton, IV, et al., которые также включены в настоящее описание путем отсылки, предлагается эндоскопический режущий инструмент, в котором применяются клеи для скрепления отрезанной ткани. Соответственно, хотя настоящее описание относится к операциям отрезания/сшивания скобками и подобным нижеследующим, следует понимать, что настоящий вариант осуществления является примерным и не предполагает ограничения. Возможно также использование других методов фиксации тканей.

На фиг.4 и 5 представлены виды с пространственным разделением деталей, и на фиг.6 представлен вид сбоку концевого эффектора 12 и стержня 8 в соответствии с различными вариантами осуществления. Как показано в представленных вариантах осуществления, стержень 8 может содержать проксимальную замыкающую трубку 40 и дистальную замыкающую трубку 42, соединенные между собой с возможностью поворота поворотно-соединительными звеньями 44. Дистальная замыкающая трубка 42 содержит отверстие 45, в которое вставлена лапка 27 на упоре 24, для размыкания и смыкания наковальни 24, как дополнительно поясняется ниже. Внутри замыкающих трубок 40, 42 может быть расположена проксимальная несущая трубка 46. Внутри проксимальной несущей трубки 46 может быть расположен главный поворотный (или проксимальный) ведущий вал 48, который взаимодействует с вспомогательным (или дистальным) ведущим валом 50 через коническую зубчатую передачу 52. Вспомогательный ведущий вал 50 соединен с ведущим зубчатым колесом 54, которое находится в зацеплении с проксимальным ведущим зубчатым колесом 56 винтового шпинделя 36. Вертикальная коническая шестерня 52b может располагаться и поворачиваться в отверстии 57 в дистальном конце проксимальной несущей трубки 46. Дистальная несущая трубка 58 может служить для вмещения вспомогательного ведущего вала 50 и ведущих зубчатых колес 54, 56. Главный ведущий вал 48, вспомогательный ведущий вал 50 и шарнирно-поворотный узел (например, коническая зубчатая передача 52a-c) иногда в настоящем описании совместно именуются «узлом главного ведущего вала».

Скользящий блок 33 может быть выполнен, например, из пластика, и может иметь скошенную дистальную поверхность. По мере того как скользящий блок 33 движется по желобу 22, скошенная передняя поверхность может выдвигать вверх или выталкивать скобки из кассеты для скобок сквозь зажатую ткань к упору 24. Упор 24 загибает скобки и, тем самым, сшивает скобками отрезанную ткань. Когда нож 32 отводится, нож 32 и скользящий блок 33 могут расцепляться, при этом скользящий блок 33 остается на дистальном конце желоба 22.

Как указано выше, вследствие отсутствия у пользователя обратной связи при операции отрезания/сшивания скобками, эндоскопические режущие инструменты с приводом от двигателя, в которых операция отрезания/сшивания скобками включается простым нажатием кнопки, не получили всеобщего признания врачами. Напротив, в вариантах осуществления настоящего изобретения эндоскопический режущий инструмент с приводом от двигателя обеспечивает пользователя обратной связью по срабатыванию, усилию и/или положению режущего инструмента в концевом эффекторе.

На фиг.7-10 представлен примерный вариант осуществления эндоскопического режущего инструмента с приводом от двигателя и, в частности, его рукоятки 6, в котором пользователь обеспечен обратной связью по срабатыванию и усилию нагрузки режущего инструмента в концевом эффекторе. Кроме того, данный вариант осуществления может использовать мощность, развиваемую пользователем при отведении назад рычага 20 прошивки, для подачи мощности в устройство (в так называемом «бустерном (с усилением)» режиме). Как показано в представленном варианте осуществления, рукоятка 6 содержит внешние нижние боковины 59, 60 и внешние верхние боковины 61, 62, которые собираются с образованием общего внешнего облика рукоятки 6. Батарейка 64, например ионная литиевая батарейка, может быть установлена в участок 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6. Батарейка 64 питает электродвигатель 65, расположенный внутри верхнего участка, относящегося к участку 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6. В соответствии с разными вариантами осуществления электродвигатель 65 может быть приводным щеточным электродвигателем постоянного тока с максимальной частотой вращения приблизительно 5000 об/мин. Электродвигатель 64 может приводить в движение 90° коническую зубчатую передачу 66, содержащую первую коническую шестерню 68 и вторую коническую шестерню 70. Коническая зубчатая передача 66 может приводить в движение планетарную зубчатую передачу 72. Планетарная зубчатая передача 72 может содержать ведущую шестерню 74, соединенную с ведущим валиком 76. Ведущая шестерня 74 может приводить в движение сопряженный зубчатый венец 78, который приводит в движение барабан 80 винтовой передачи посредством ведущего вала 82. Кольцо 84 может быть посажено на резьбе на барабан 80 винтовой передачи. Следовательно, когда электродвигатель 65 вращается, кольцо 84 приводится в движение по барабану 80 винтовой передачи посредством промежуточной конической зубчатой передачи 66, планетарной зубчатой передачи 72 и зубчатого венца 78.

Рукоятка 6 может также содержать датчик 110 включения электродвигателя, связанный с рычагом 20 прошивки, для определения, когда рычаг 20 прошивки прижат (или «приближен») к участку 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6 оперирующим хирургом, и, тем самым, для запуска исполнения операции отрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12. Датчик 110 может быть пропорциональным датчиком, например реостатом или переменным резистором. Когда рычаг 20 прошивки прижимают, датчик 110 определяет перемещение и передает электрический сигнал, характеризующий напряжение (или мощность) для подачи на электродвигатель 65. Когда датчик 110 является переменным резистором или чем-то подобным, частота вращения электродвигателя 65 может быть, в общем, пропорциональна величине перемещения рычага 20 прошивки. То есть, если оперирующий хирург лишь немного подтягивает или приближает рычаг 20 прошивки, то частота вращения электродвигателя 65 является относительно низкой. Когда рычаг 20 прошивки полностью нажат (или находится в полностью приближенном положении), частота вращения электродвигателя 65 является максимальной. Другими словами, чем сильнее пользователь нажимает на рычаг 20 прошивки, тем более высокое напряжение подается на электродвигатель 65, что обуславливает более высокие частоты вращения.

Рукоятка 6 может содержать среднюю деталь 104 рукоятки, прилегающую к верхнему участку рычага 20 прошивки. Рукоятка 6 может также содержать оттягивающую пружину 112, закрепленную между штырьками на средней детали 104 рукоятки и рычаге 20 прошивки. Оттягивающая пружина 112 может оттягивать рычаг 20 прошивки к его полностью разомкнутому положению. При этом, когда оперирующий хирург отпустит рычаг 20 прошивки, оттягивающая пружина 112 оттянет рычаг 20 прошивки в его разомкнутое положение, что прекращает воздействие на датчик 110 и, тем самым, останавливает вращение электродвигателя 65. Более того, благодаря оттягивающей пружине 112 каждый раз, когда пользователь нажимает на рычаг 20 прошивки, пользователь будет ощущать сопротивление операции прижима, что обеспечивает пользователя обратной связью по значению частоты вращения, развиваемой электродвигателем 65. Кроме того, оперирующий хирург может прекратить отведение назад рычага 20 прошивки для снятия, тем самым, усилия с датчика 110 и, тем самым, для останова электродвигателя 65. По существу, пользователь может остановить срабатывание концевого эффектора 12 с обеспечением оперирующего хирурга, в какой-то степени, возможностью управления операцией отрезания/фиксации.

Дистальный конец барабана 80 винтовой передачи содержит дистальный ведущий вал 120, который приводит в движение зубчатый венец 122, который сопрягается с ведущей шестерней 124. Ведущая шестерня 124 соединена с главным ведущим валом 48 узла главного ведущего вала. При этом вращение электродвигателя 65 вызывает вращение узла главного ведущего вала, что приводит в действие концевой эффектор 12 вышеописанным способом.

Кольцо 84, посаженное на резьбе на барабан 80 винтовой передачи, может содержать штырек 86, который расположен внутри прорези 88 в прорезанной кулисе 90. Прорезанная кулиса 90 содержит отверстие 92 на противоположном конце 94, которое вмещает шарнирный палец 96, который присоединен между внешними боковинами 59, 60 рукоятки. Шарнирный палец 96 расположен также с проходом через отверстие 100 в рычаге 20 прошивки и отверстие 102 в средней детали 104 рукоятки.

Кроме того, рукоятка 6 может содержать датчик 130 реверса электродвигателя (или конца хода) и датчик 142 останова электродвигателя (или начала хода). В разных вариантах осуществления датчик 130 реверса электродвигателя может быть концевым переключателем, расположенным на дистальном конце барабана 80 винтовой передачи, таким образом, что кольцо 84, установленное на резьбе на барабане 80 винтовой передачи, входит в контакт с датчиком 130 реверса электродвигателя и включает его, когда кольцо 84 достигает дистального конца барабана 80 винтовой передачи. Датчик 130 реверса электродвигателя, при включении, посылает в электродвигатель 65 сигнал на реверсирование направления его вращения и, тем самым, на отведение ножа 32 концевого эффектора 12 по окончании операции отрезания.

Датчик 142 останова электродвигателя может быть, например, нормально замкнутым концевым переключателем. В разных вариантах осуществления упомянутый датчик может располагаться на проксимальном конце барабана 80 винтовой передачи, чтобы кольцо 84 размыкало датчик 142, когда кольцо 84 достигнет проксимального конца барабана 80 винтовой передачи.

Во время работы, когда хирург, оперирующий аппаратом 10, подтягивает назад рычаг 20 прошивки, датчик 110 определяет расположение рычага 20 прошивки и посылает сигнал в электродвигатель 65 для включения переднего вращения электродвигателя 65 с частотой, например, пропорциональной тому, насколько сильно оперирующий хирург подтягивает рычаг 20 прошивки. Переднее вращение электродвигателя 65, в свою очередь, обуславливает вращение зубчатого венца 78 на дистальном конце планетарной зубчатой передачи 72 и, тем самым, приводит к вращению барабана 80 винтовой передачи, что вызывает движение кольца 84, установленного на резьбе на барабане 80 винтовой передачи, в дистальном направлении по барабану 80 винтовой передачи. Вращение барабана 80 винтовой передачи приводит во вращение также вышеописанный узел главного ведущего вала, что, в свою очередь, вызывает срабатывание ножа 32 в концевом эффекторе 12. То есть нож 32 и скользящий блок 33 приводятся в продольное движение по желобу 22, с отрезанием, тем самым, ткани, зажатой в концевом эффекторе 12. Кроме того, вынуждается выполнение операции сшивания скобками концевым эффектором 12 в тех вариантах осуществления, в которых применяется сшивающий скобками концевой эффектор.

К моменту, когда операция отрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12 будет закончена, кольцо 84 на барабане 80 винтовой передачи продвинется до дистального конца барабана 80 винтовой передачи и, тем самым, вызовет включение датчика 130 реверса электродвигателя, который посылает сигнал в электродвигатель 65 для осуществления реверсирования вращения электродвигателя 65. Это, в свою очередь, вызывает отведение ножа 32, а также приводит кольцо 84 на барабане 80 винтовой передачи в обратное движение к проксимальному концу барабана 80 винтовой передачи.

Средняя деталь 104 рукоятки имеет задний заплечик 106, который входит в зацепление с прорезанной кулисой 90, как лучше всего показано на фиг.8 и 9. Средняя деталь 104 рукоятки имеет также передний упор 107 перемещения, который входит в зацепление с рычагом 20 прошивки. Перемещение прорезанной кулисы 90 регулируется, как поясняется выше, вращением электродвигателя 65. Когда прорезанная кулиса 90 поворачивается против часовой стрелки (CCW), в то время как кольцо 84 движется от проксимального конца барабана 80 винтовой передачи к дистальному концу, средняя деталь 104 рукоятки будет иметь свободу поворота против часовой стрелки. Следовательно, по мере того, как пользователь будет прижимать рычаг 20 прошивки, рычаг 20 прошивки будет входить в зацепление с передним упором 107 перемещения средней детали 104 рукоятки и, тем самым, вынуждать среднюю деталь 104 рукоятки вращаться против часовой стрелки. Однако вследствие зацепления заднего заплечика 106 с прорезанной кулисой 90 средняя деталь 104 рукоятки сможет поворачиваться против часовой стрелки лишь настолько, насколько допускает прорезанная кулиса 90. При этом, если электродвигатель 65 должен перестать вращаться по какой-либо причине, то прорезанная кулиса 90 перестанет поворачиваться и пользователь не сможет дальше прижимать рычаг 20 прошивки, так как средняя деталь 104 рукоятки не будет свободно поворачиваться против часовой стрелки из-за прорезанной кулисы 90.

На фиг.41 и 42 представлено изображение двух состояний датчика переменной величины, который можно использовать в качестве датчика 110 включения электродвигателя в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Датчик 110 может содержать лобовой участок 280, первый электрод (A) 282, второй электрод (B) 284 и сжимаемый диэлектрический материал 286 (например, EAP (электроактивный полимер)) между электродами 282, 284. Датчик 110 может быть расположен так, что лобовой участок 280 контактирует с рычагом 20 прошивки при его отведении назад. Соответственно, когда рычаг 20 прошивки отводят назад, диэлектрический материал 286 сжимается, как показано на фиг.42, так что электроды 282, 284 сближаются. Поскольку расстояние «b» между электродами 282, 284 непосредственно связано с полным сопротивлением между электродами 282, 284, то, чем больше расстояние, тем больше полное сопротивление и чем короче расстояние, тем меньше полное сопротивление. При этом величина усилия сжатия диэлектрика 286 из-за отведения назад рычага 20 прошивки (обозначенного как усилие «F» на фиг.42) пропорционально полному сопротивлению между электродами 282, 284, которое можно использовать для пропорционального управления электродвигателем 65.

Компоненты примерной смыкающей системы для смыкания (или сжатия) упора 24 концевого эффектора 12 посредством отведения назад замыкающего рычага 18 также показаны на фиг.7-10. В представленном варианте осуществления смыкающая система содержит вилку 250, соединенную с замыкающим рычагом 18 с помощью пальца 251, который вставлен сквозь совмещенные отверстия как в замыкающем рычаге 18, так и в вилке 250. Шарнирный палец 252, на котором поворачивается замыкающий рычаг 18, вставлен сквозь другое отверстие в замыкающем рычаге 18, которое смещено от места, где палец 251 вставлен сквозь замыкающий рычаг 18. Следовательно, отведение назад замыкающего рычага 18 вынуждает верхнюю часть замыкающего рычага 18, к которой вилка 250 прикреплена пальцем 251, поворачиваться против часовой стрелки. Дистальный конец вилки 250 соединен пальцем 254 с первой замыкающей скобой 256. Первая замыкающая скоба 256 соединяется со второй замыкающей скобой 258. Замыкающие скобы 256, 258 вместе образуют отверстие, в которое посажен и зафиксирован проксимальный конец проксимальной замыкающей трубки 40 (смотри фиг.4) так, что продольное перемещение замыкающих скоб 256, 258 вызывает продольное перемещение проксимальной замыкающей трубки 40. Аппарат 10 содержит также замыкающий шток 260, находящийся внутри проксимальной замыкающей трубки 40. Замыкающий шток 260 может содержать проем 261, в который входит стойка 263 одной из внешних деталей рукоятки, например внешней нижней боковины 59 в показанном варианте осуществления, для жесткого соединения замыкающего штока 260 с рукояткой 6. При этом проксимальная замыкающая трубка 40 может продольно перемещаться относительно замыкающего штока 260. Замыкающий шток 260 может также содержать дистальный кольцевой выступ 267, который входит в проточку 269 в проксимальной несущей трубке 46 и фиксируется в данной проточке крышкой 271 (смотри фиг.4).

Когда в процессе работы вилка 250 поворачивается из-за перемещения назад замыкающего рычага 18, замыкающие скобы 256, 258 вынуждают проксимальную замыкающую трубку 40 перемещаться в дистальном направлении (т.е. от рукояточного конца аппарата 10), что вызывает перемещение дистальной замыкающей трубки 42 в дистальном направлении, что, в свою очередь, вызывает поворот упора 24 вокруг оси 25 поворота в сжатое или сомкнутое положение. Когда замыкающий рычаг 18 деблокируется из положения фиксации, проксимальная замыкающая трубка 40 принуждается к сдвигу в проксимальном направлении, что приводит к сдвигу дистальной замыкающей трубки 42 в проксимальном направлении, что, в свою очередь, благодаря лапке 27, вставленной в отверстие 45 дистальной замыкающей трубки 42, вызывает поворот упора 24 вокруг оси 25 поворота в разомкнутое или несжатое положение. При этом путем отведения назад и фиксации замыкающего рычага 18 оперирующий хирург может зажать ткань между упором 24 и желобом 22 и может разжать ткань после операции отрезания/сшивания скобками путем деблокирования замыкающего рычага 18 из положения фиксации.

На фиг.11 представлена принципиальная схема электрической цепи аппарата 10 в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Когда оперирующий хирург первоначально подтягивает рычаг 20 прошивки после фиксации замыкающего рычага 18, датчик 110 включается и допускает протекание через него тока. Если нормально разомкнутый переключатель 130 датчика реверса электродвигателя находится в разомкнутом состоянии (что означает, что конец хода концевого эффектора еще не достигнут), ток будет протекать к однополюсному двухпозиционному реле 132. Поскольку переключатель 130 датчика реверса электродвигателя не замкнут, то катушка 134 индуктивности реле 132 не будет возбуждена и поэтому реле 132 будет находиться в своем невозбужденном состоянии. Схема содержит также датчик 136 блокировки по кассете. Если концевой эффектор 12 содержит кассету 34 для скобок, то датчик 136 будет находиться в замкнутом состоянии и, тем самым, будет допускать протекание тока. В ином случае, если концевой эффектор 12 не содержит кассеты 34 для скобок, то датчик 136 будет разомкнутым и, тем самым, не будет допускать питания электродвигателя 65 от батарейки 64.

Когда кассета 34 для скобок присутствует, датчик 136 замкнут и тогда однополюсное однопозиционное реле 138 получает питание. Когда реле 138 получает питание, ток протекает через реле 138, через датчик 110 на переменном резисторе и, при посредстве двухполюсного двухпозиционного реле 140, через электродвигатель 65 и, следовательно, питает электродвигатель 65 и обеспечивает его правое вращение.

Когда концевой эффектор 12 достигнет конца своего хода, датчик 130 реверса электродвигателя включится, и, тем самым, переключатель 130 замкнется, и реле 132 получит питание. В результате этого реле 132 переключается в его возбужденное состояние (не показанное на фиг.11), что приводит к протеканию тока в обход датчика 136 блокировки по кассете и переменного резистора 110 и, тем самым, вынуждает ток протекать как через нормально замкнутое двухполюсное двухпозиционное реле 140, так и обратно через электродвигатель 65, но благодаря реле 140 таким образом, что происходит реверс вращения электродвигателя 65.

Поскольку переключатель 142 датчика останова электродвигателя является нормально замкнутым, ток будет протекать обратно через реле 132 и удерживать его замкнутым, пока переключатель 142 не разомкнется. Когда нож 32 полностью отводится, переключатель 142 датчика останова электродвигателя срабатывает и, тем самым, вызывает размыкание переключателя 142, с выключением, в результате, питания электродвигателя 65.

В других вариантах осуществления вместо пропорционального датчика 110 можно применить двоичный датчик. В таких вариантах осуществления частота вращения электродвигателя 65 не будет пропорциональной усилию, прилагаемому оперирующим хирургом. Вместо этого электродвигатель 65 вращался бы обычно с постоянной частотой. Но оперирующий хирург продолжал бы ощущать обратную связь по усилию, так как рычаг 20 прошивки включен в цепь зубчатых передач привода.

На фиг.12 представлен вид сбоку рукоятки 6 механизированного эндоскопического режущего инструмента с усилением в соответствии с другим вариантом осуществления. Вариант осуществления на фиг.12 аналогичен варианту осуществления фиг.7-10, за исключением того, что в варианте осуществления на фиг.12 отсутствует прорезанная кулиса 90, соединенная с кольцом 84, установленным на резьбе на барабан 80 винтовой передачи. Вместо этого в варианте осуществления на фиг.12 кольцо 84 содержит участок 114 датчиков, который перемещается с кольцом 84 по мере того, как кольцо 84 движется вниз (и обратно) на барабане 80 винтовой передачи. Участок 114 датчиков содержит вырез 116. Датчик 130 реверса электродвигателя может находиться на дистальном конце выреза 116, и датчик 142 останова электродвигателя может находиться на проксимальном конце выреза 116. Когда кольцо 84 перемещается вниз (и обратно) на барабане 80 винтовой передачи, участок 114 датчиков перемещается вместе с ним. Кроме того, как показано на фиг.12, средняя деталь 104 может иметь кулису 118, которая продолжается в вырез 116.

Во время работы, когда хирург, оперирующий аппаратом 10, отводит рычаг 20 прошивки назад к ручке 26 пистолетного типа, датчик 110 включения электродвигателя определяет движение и посылает сигнал включения питания электродвигателя 65, который, помимо прочего, приводит во вращение барабан 80 винтовой передачи. В то время, когда барабан 80 винтовой передачи вращается, кольцо 84, установленное на резьбе на барабане 80 винтовой передачи, продвигается вперед (или отводится назад, в зависимости от направления вращения). Кроме того, вследствие подтягивания рычага 20 прошивки средняя деталь 104 принуждается к повороту против часовой стрелки вместе с рычагом 20 прошивки благодаря переднему упору 107 перемещения, который находится в зацеплении с рычагом 20 прошивки. Поворот средней детали 104 против часовой стрелки вынуждает кулису 118 поворачиваться против часовой стрелки с участком 114 датчиков кольца 84, так что кулиса 118 остается расположенной в вырезе 116. Когда кольцо 84 достигает дистального конца барабана 80 винтовой передачи, кулиса 118 войдет в контакт с датчиком 130 реверса электродвигателя и, тем самым, вызовет срабатывание этого датчика. Аналогично, когда кольцо 84 достигает проксимального конца барабана 80 винтовой передачи, кулиса 118 войдет в контакт с датчиком 142 останова электродвигателя и, тем самым, вызовет срабатывание этого датчика. Описанные действия могут, соответственно, реверсировать и останавливать электродвигатель 65, как изложено выше.

На фиг.13 представлен вид сбоку рукоятки 6 механизированного эндоскопического режущего инструмента с усилением в соответствии с другим вариантом осуществления. Вариант осуществления на фиг.13 аналогичен варианту осуществления фиг.7-10, за исключением того, что в варианте осуществления на фиг.13 отсутствует прорезь в кулисе 90. Вместо этого кольцо 84, установленное на резьбе на барабане 80 винтовой передачи, содержит вертикальный паз 126. Вместо прорези кулиса 90 содержит штырек 128, который расположен в пазу 126. Когда барабан 80 винтовой передачи вращается, кольцо 84, посаженное на резьбе на барабан 80 винтовой передачи, продвигается вперед (или отводится назад, в зависимости от направления вращения). Кулиса 90 поворачивается против часовой стрелки по мере того, как кольцо 84 продвигается вперед благодаря штырьку 128, расположенному в пазу 126, как показано на фиг.13.

Как упоминалось выше, при применении двухходового механизированного аппарата оперирующий хирург сначала подтягивает назад и фиксирует замыкающий рычаг 18. На фиг.14 и 15 представлен один вариант осуществления метода фиксации замыкающего рычага 18 к участку 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6. В изображенном варианте осуществления участок 26 ручки пистолетного типа содержит зацеп 150, который поджат в поворот против часовой стрелки на оси 151 поворота торсионной пружиной 152. Кроме того, замыкающий рычаг 18 содержит замыкающую перекладину 154. По мере того как оперирующий хирург подтягивает замыкающий рычаг 18, замыкающая перекладина 154 входит в контакт со скошенным участком 156 зацепа 150 и, тем самым, поворачивает зацеп 150 вверх (или по часовой стрелке на фиг.14-15), пока замыкающая перекладина 154 не пройдет полностью скошенный участок 156 и не войдет в вырез 158 зацепа 150, который фиксирует замыкающий рычаг 18 в данном положении. Оперирующий хирург может отцепить замыкающий рычаг 18 нажимом вниз на сдвижную деблокирующую кнопку 160 на задней или противоположной стороне участка 26 ручки пистолетного типа. Нажим вниз на сдвижную деблокирующую кнопку 160 поворачивает зацеп 150 по часовой стрелке так, что замыкающая перекладина 154 высвобождается из выреза 158.

На фиг.16 изображен другой механизм фиксации замыкающего рычага в соответствии с различными вариантами осуществления. В варианте осуществления на фиг.16 замыкающий рычаг 18 содержит клин 160, имеющий стреловидный участок 161. Стреловидный участок 161 поджат вниз (или по часовой стрелке) плоской пружиной 162. Клин 160 и плоская пружина 162 могут быть выполнены из, например, литого пластика. Когда замыкающий рычаг 18 отводят назад, стреловидный участок 161 вставляется через отверстие 164 в участке 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6. Нижняя скошенная поверхность 166 стреловидного участка 161 входит в контакт с нижней боковой стенкой 168 отверстия 164, что заставляет стреловидный участок 161 поворачиваться против часовой стрелки. В конечном счете, нижняя скошенная поверхность 166 полностью проходит нижнюю боковую стенку 168, и, в результате, снимается усилие, действующее против часовой стрелки на стреловидный участок 161, и происходит вход нижней боковой стенки 168 в зафиксированное положение в вырезе 170 позади стреловидного участка 161.

Для деблокирования замыкающего рычага 18 пользователь нажимает вниз на кнопку 172 на противоположной стороне замыкающего рычага 18, чем заставляет стреловидный участок 161 поворачиваться против часовой стрелки и позволяет стреловидному участку 161 высвободиться из отверстия 164.

На фиг.17-22 изображен механизм фиксации замыкающего рычага в соответствии с другим вариантом осуществления. Как показано в данном варианте осуществления, замыкающий рычаг 18 содержит гибкую продольную консоль 176, которая содержит боковой палец 178, продолжающийся из нее. Консоль 176 и палец 178 можно выполнить, например, из литого пластика. Участок 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6 содержит отверстие 180 с поперечно продолжающимся клином 182, расположенным в нем. Когда замыкающий рычаг 18 отводят назад, палец 178 входит в контакт с клином 182, и палец 178 прижимается вниз (т.е. консоль 176 поворачивается по часовой стрелке) нижней поверхностью 184 клина 182, как показано на фиг.17 и 18. Когда палец 178 полностью проходит нижнюю поверхность 184, усилие, действующее по часовой стрелке на консоль 176, снимается, и палец 178 поворачивается против часовой стрелки так, что палец 178 приходит в неподвижное состояние в вырез 186 за клином 182, как показано на фиг.19, и, тем самым, фиксирует замыкающий рычаг 18. Палец 178 дополнительно фиксируется в заданном месте в фиксированном положении гибким упором 188, продолжающимся из клина 184.

Для деблокирования замыкающего рычага 18 оперирующий хирург может дополнительно прижать замыкающий рычаг 18, чем привести палец 178 в контакт с наклонной задней стенкой 190 отверстия 180, вследствие чего палец 178 выдавливается вверх мимо гибкого упора 188, как показано на фиг.20 и 21. Тогда палец 178 высвобождается для выхода через верхний проход 192 из отверстия 180 так, что замыкающий рычаг 18 больше не зафиксирован к участку 26 ручки пистолетного типа, как показано на фиг.22.

На фиг.23A-B изображен универсальный шарнир («u-шарнир»)195. Вторая деталь 195-2 u-шарнира 195 поворачивается в горизонтальной плоскости, в которой расположена первая деталь 195-1. На фиг.23A показан u-шарнир 195 с линейной (180°) угловой ориентацией, и на фиг.23B показан u-шарнир 195 с ориентацией по углом около 150°. U-шарнир 195 можно применить вместо конических шестерен 52a-c (смотри, например, фиг.4) в точке 14 сочленения узла главного ведущего вала для шарнирного поворота концевого эффектора 12. На фиг.24A-B показан торсионный трос 197, который можно применить вместо как конических шестерен 52a-c, так и u-шарнира 195 для осуществления шарнирного поворота концевого эффектора 12.

На фиг.25-31 представлен другой вариант осуществления механизированного двухходового эндоскопического хирургического аппарата 10 с усилением в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Вариант осуществления, показанный на фиг.25-31, аналогичен варианту осуществления, показанному на фиг.6-10, за исключением того, что вместо барабана 80 винтовой передачи вариант осуществления, показанный на фиг.25-31, содержит альтернативный шестеренный приводной узел. Вариант осуществления фиг.25-31 содержит редукторный узел 200, содержащий несколько шестерен, расположенных в корпусной раме 201, где шестерни установлены между планетарной шестерней 72 и ведущей шестерней 124 на проксимальном конце ведущего вала 48. Как дополнительно поясняется ниже, редукторный узел 200 обеспечивает пользователя через рычаг 20 прошивки обратной связью по срабатыванию и усилию нагрузки концевого эффектора 12. Кроме того, пользователь может обеспечивать подачу мощности в систему через редукторный узел 200 для поддержки срабатывания концевого эффектора 12. В этом смысле, аналогично вышеописанным вариантам осуществления, вариант осуществления, показанный на фиг.25-31, представляет собой другой механизированный аппарат 10 с усилением, который обеспечивает пользователя обратной связью по усилию нагрузки, испытываемой режущим инструментом 32.

В показанном варианте осуществления рычаг 20 прошивки содержит две детали: основной корпусной участок 202 и укрепляющий участок 204. Основной корпусной участок 202 может быть выполнен, например из пластика, и укрепляющий участок 204 может быть выполнен из более жесткого материала, например металла. В показанном варианте осуществления укрепляющий участок 204 прилегает к основному корпусному участку 202, но, в соответствии с другими вариантами осуществления, укрепляющий участок 204 может быть расположен внутри основного корпусного участка 202. Шарнирный палец 207 может быть вставлен сквозь отверстия в деталях 202, 204 рычага прошивки и может быть точкой, относительно которой поворачивается рычаг 20 прошивки. Кроме того, пружина 222 может оттягивать рычаг 20 прошивки в направлении поворота против часовой стрелки. Пружина 222 может иметь дистальный конец, подсоединенный к штырьку 224, который подсоединен к деталям 202, 204 рычага 20 прошивки. Проксимальный конец пружины 222 может быть присоединен к одной из внешних нижних боковин 59, 60 рукоятки.

В показанном варианте осуществления как основной корпусной участок 202, так и укрепляющий участок 204 содержат зубчатые участки 206, 208 (соответственно) на их верхних торцевых участках. Зубчатые участки 206, 208 находятся в зацеплении с шестерней в редукторном узле 200, как поясняется ниже, для приведения в движение узла главного ведущего вала и для обеспечения пользователя обратной связью по степени срабатывания концевого эффектора 12.

Редукторный узел 200 может содержать, как показано в представленном варианте осуществления, шесть (6) шестерен. Первая шестерня 210 редукторного узла 200 находится в зацеплении с зубчатыми участками 206, 208 рычага 20 прошивки. Кроме того, первая шестерня 210 находится в зацеплении со второй шестерней 212 меньшего размера, при этом вторая шестерня 212 меньшего размера является соосной с третьей шестерней 214 большего размера. Третья шестерня 214 находится в зацеплении с четвертой шестерней 216 меньшего размера, при этом четвертая шестерня меньшего размера является соосной с пятой шестерней 218. Пятая шестерня 218 является 90° конической шестерней, которая находится в зацеплении с сопряженной 90° конической шестерней 220 (лучше всего показанной на фиг.31), которая соединена с ведущей шестерней 124, которая приводит в движение главный ведущий вал 48.

Во время работы, когда пользователь отводит назад рычаг 20 прошивки, датчик включения электродвигателя (не показанный) включается, что может обеспечить сигнал, вызывающий вращение электродвигателя 65, с силой сигнала, пропорциональной величине усилия, с которым оперирующий хирург отводит назад рычаг 20 прошивки. Тем самым, электродвигатель 65 приводится во вращение с частотой, пропорциональной сигналу от датчика. Датчик для данного варианта осуществления не показан, но может быть сходным с вышеописанным датчиком 110 включения двигателя. Датчик можно расположить в рукоятке 6 так, что датчик испытывает нажим, когда рычаг 20 прошивки отводится назад. Кроме того, вместо пропорционального датчика можно применить двоичный датчик.

Вращение электродвигателя 65 вызывает вращение конических шестерен 66, 70 и, тем самым, вызывает вращение планетарной шестерни 72, что приводит, через ведущий вал 76, во вращение зубчатый венец 122. Зубчатый венец 122 находится в зацеплении с ведущей шестерней 124, которая соединена с главным ведущим валом 48. Следовательно, вращение ведущей шестерни 124 приводит во вращение главный ведущий вал 48, который приводит в исполнение операцию отрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12.

Переднее вращение ведущей шестерни 124, в свою очередь, вызывает вращение конической шестерни 220, что приводит, посредством остальных шестерен редукторного узла 200, во вращение первую шестерню 210. Первая шестерня 210 находится в зацеплении с зубчатыми участками 206, 208 рычага 20 прошивки и, тем самым, вынуждает рычаг 20 прошивки поворачиваться против часовой стрелки, когда электродвигатель 65 обеспечивает продвижение вперед концевого эффектора 12 (и поворачиваться по часовой стрелке, когда электродвигатель 65 вращается в реверсном направлении для отвода концевого эффектора 12). При этом пользователь воспринимает обратную связь по усилию нагрузки и срабатыванию концевого эффектора 12 через захват пользователем рычага 20 прошивки. Следовательно, когда пользователь будет отводить назад рычаг 20 прошивки, он будет ощущать сопротивление, связанное с усилием нагрузки, действующим на концевой эффектор 12. Аналогично, когда оперирующий хирург отпускает рычаг 20 прошивки после операции отрезания/прошивания скобками, чтобы он мог вернуться в его исходное положение, пользователь будет испытывать усилие поворота по часовой стрелке со стороны рычага 20 прошивки, которое, в общем, пропорционально частоте реверсного вращения электродвигателя 65.

Следует также отметить, что в данном варианте осуществления пользователь может прилагать усилие (либо вместо, либо в дополнение к усилию электродвигателя 65) для приведения в движение узла главного ведущего вала (и потому для выполнения операции отрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12) посредством отведения назад рычага 20 прошивки. То есть отведение назад рычага 20 прошивки вынуждает зубчатые участки 206, 208 поворачиваться против часовой стрелки, что приводит во вращение шестерни редукторного узла 200 и, тем самым, вызывает вращение ведущей шестерни 124, которая приводит во вращение главный ведущий вал 48.

Хотя на фиг.25-31 не показано, но аппарат 10 может дополнительно содержать датчики реверса электродвигателя и останова электродвигателя. Как пояснялось выше, датчики реверса электродвигателя и останова электродвигателя могут обнаруживать, соответственно, конец хода отрезания (полное срабатывание ножа 32 и скользящего блока 33) и конец операции отведения (полное отведение элемента 32 привода ножа/скользящего блока). Для соответствующего питания электродвигателя 65 можно применить схему, аналогичную схеме, описанной ранее в связи с фиг.11.

На фиг.32-36 изображен двухходовой механизированный эндоскопический хирургический аппарат 10 с усилением в соответствии с другим вариантом осуществления. Вариант осуществления, изображенный на фиг.32-36, аналогичен варианту на фиг.25-31, за исключением того, что в варианте осуществления на фиг.32-36 рычаг 20 прошивки содержит нижний участок 228 и верхний участок 230. Оба участка 228, 230 соединены с шарнирным пальцем 207, который расположен с проходом сквозь каждый участок 228, 230 и поворачиваются на нем. Верхний участок 230 содержит зубчатый участок 232, который находится в зацеплении с первой шестерней 210 редукторного узла 200. Пружина 222 присоединена к верхнему участку 230 так, что верхний участок оттягивается с поворотом в направлении по часовой стрелке. Верхний участок 230 может также содержать нижний кронштейн 234, который контактирует с верхней поверхностью нижнего участка 228 рычага 20 прошивки, чтобы, когда верхний участок 230 приводится в поворотное движение по часовой стрелке, нижний участок 228 поворачивался также по часовой стрелке, а когда нижний участок 228 поворачивается против часовой стрелки, верхний участок 230 поворачивался также против часовой стрелки. Аналогично, нижний участок 228 содержит поворотный упор 238, который находится в зацеплении с нижним заплечиком верхнего участка 230. При этом, когда верхний участок 230 приводится в поворотное движение против часовой стрелки, нижний участок 228 также поворачивается против часовой стрелки, а когда нижний участок 228 поворачивается по часовой стрелке, верхний участок 230 также поворачивается по часовой стрелке.

Изображенный вариант осуществления содержит также датчик 110 включения электродвигателя, который передает в электродвигатель 65 сигнал, который, в разных вариантах осуществления, может вызывать вращение электродвигателя 65 с частотой, пропорциональной усилию, прилагаемому оперирующим хирургом при отведении назад рычага 20 прошивки. Датчик 110 может представлять собой, например, реостат или какой-то другой датчик на переменном сопротивлении, как поясняется в настоящем описании. Кроме того, аппарат 10 может содержать датчик 130 реверса электродвигателя, который включается или переключается при контакте с ним передней поверхности 242 верхнего участка 230 рычага 20 прошивки. При приведении в действие датчик 130 реверса электродвигателя посылает в электродвигатель 65 сигнал на реверсирование направления. Аппарат 10 может также содержать датчик 142 останова электродвигателя, который размыкается или срабатывает при контактном воздействии на него нижним участком 228 рычага 20 прошивки. При приведении в действие датчик 142 останова электродвигателя посылает сигнал на останов реверсивного вращения электродвигателя 65.

Во время работы, когда оперирующий хирург отводит назад замыкающий рычаг 18 в фиксированное положение, рычаг 20 прошивки немного отводится назад (механизмами, известными в данной области техники, в том числе из патента США № 6905057, «Surgical Stapling Instrument incorporating a Firing Mechanism having a Linked Rack Transmission», выданного изобретателю Джеффри С Свейзи с соавторами (Jeffery S. Swayze et. al.), который включен в настоящее описание путем отсылки), чтобы пользователь смог захватить рычаг 20 прошивки для начала операции отрезания/сшивания скобками, как показано на фиг.32 и 33. С этого момента, как показано на фиг.33, зубчатый участок 232 верхнего участка 230 рычага 20 прошивки перемещается в зацепление с первой шестерней 210 редукторного узла 200. Когда оперирующий хирург отводит назад рычаг 20 прошивки, в соответствии с разными вариантами осуществления, рычаг 20 прошивки может повернуться немного, например на пять градусов, до включения датчика 110 включения электродвигателя, как показано на фиг.34. Приведение в действие датчика 110 вызывает правое вращение электродвигателя 65 с частотой, пропорциональной усилию отведения, прилагаемому оперирующим хирургом. Переднее вращение электродвигателя 65 приводит, как изложено выше, во вращение главный ведущий вал 48, что вызывает срабатывание ножа 32 в концевом эффекторе 12 (т.е. начало хода по желобу 22). Вращение ведущей шестерни 124, которая соединена с главным ведущим валом 48, приводит к вращению шестерен 210-220 в редукторном узле 200. Поскольку первая шестерня 210 находится в зацеплении с зубчатым участком 232 верхнего участка 230 рычага 20 прошивки, то верхний участок 230 приводится в поворотное движение против часовой стрелки, что вызывает также поворот нижнего участка 228 против часовой стрелки.

Когда нож 32 срабатывает полностью (т.е. находится в конце хода отрезания), передняя поверхность 242 верхнего участка 230 включает датчик 130 реверса электродвигателя, который посылает сигнал в электродвигатель 65 для реверсирования направления вращения. Это приводит к тому, что узел главного ведущего вала изменяет направление вращения на обратное для отведения назад ножа 32. Вращение узла главного ведущего вала в обратном направлении приводит к реверсированию направления вращения шестерен 210-220 в редукторном узле 200, что вызывает поворот по часовой стрелке верхнего участка 230 рычага 20 прошивки, вследствие чего нижний участок 228 рычага 20 прошивки поворачивается по часовой стрелке, пока передняя поверхность 242 верхнего участка 230 не расцепляет или не вызывает срабатывание датчика 142 останова электродвигателя, когда нож 32 отведен полностью, что приводит к останову электродвигателя 65. При этом пользователь воспринимает обратную связь по срабатыванию концевого эффектора 12 через захват пользователем рычага 20 прошивки. Следовательно, когда пользователь будет отводить назад рычаг 20 прошивки, он будет испытывать сопротивление, связанное со степенью срабатывания концевого эффектора 12 и, в частности, с усилием нагрузки, действующим на нож 32. Аналогично, когда оперирующий хирург отпускает рычаг 20 прошивки по окончании операции отрезания/сшивания скобками, чтобы данный рычаг мог вернуться в его первоначальное положение, оперирующий хирург будет испытывать усилие, оказываемое в сторону поворота по часовой стрелке рычагом 20 прошивки, которое, в общем, пропорционально частоте реверсного вращения электродвигателя 65.

Следует также отметить, что в данном варианте осуществления пользователь может прилагать усилие (либо вместо, либо в дополнение к усилию электродвигателя 65) для приведения в движение узла главного ведущего вала (и, следовательно, для выполнения операции отрезания/сшивания скобками концевым эффектором 12) при отведении назад рычага 20 прошивки. То есть отведение назад рычага 20 прошивки обуславливает поворот против часовой стрелки зубчатого участка 232 верхнего участка 230, что вынуждает шестерни редукторного узла 200 вращаться и, тем самым, приводить во вращение ведущую шестерню 124, которая приводит во вращение узел главного ведущего вала.

В вышеописанных вариантах осуществления применялись системы с усилением и обратной связью для пользователя, с применением или без адаптивного управления (например, с использованием датчиков 110, 130 и 142, не входящих в замкнутую систему электродвигателя, цепи зубчатых передач привода и концевого эффектора), для двухходового механизированного эндоскопического хирургического аппарата. То есть усилие, прилагаемое пользователем при отведении назад рычага 20 прошивки, может добавляться к усилию, оказываемому электродвигателем 65 благодаря включению рычага 20 прошивки (прямо или косвенно) в цепь зубчатых передач привода между электродвигателем 65 и главным ведущим валом 48. В других вариантах осуществления настоящего изобретения пользователь может быть снабжен тактильной обратной связью по положению ножа 32 в концевом эффекторе 12, но без включения рычага 20 прошивки в цепь зубчатых передач привода. На фиг.37-40 изображен механизированный эндоскопический хирургический аппарат 10 с такого рода системой тактильной обратной связи по положению.

В вариантах осуществления, изображенных на фиг.37-40, рычаг 20 прошивки может иметь нижний участок 228 и верхний участок 230, аналогично аппарату 10, показанному на фиг.32-36. Однако, в отличие от варианта осуществления на фиг.32-36, верхний участок 230 не содержит зубчатого участка, который сопрягается с частью цепи зубчатых передач привода. Вместо этого аппарат 10 содержит второй электродвигатель 265 с ввинченным в него резьбовым стержнем 266. Резьбовой стержень 266 возвратно-поступательно перемещается в продольном направлении внутрь и из электродвигателя 265, когда электродвигатель 265 вращается, в зависимости от направления вращения. Аппарат 10 содержит также кодовый датчик 268, который воспринимает обороты, совершенные главным ведущим валом 48, для преобразования нарастающего углового перемещения главного ведущего вала 48 (или другого компонента главного ведущего узла), например, в соответствующую последовательность цифровых сигналов. В представленном варианте осуществления ведущая шестерня 124 содержит проксимальный ведущий вал 270, который соединяется с кодовым датчиком 268.

Аппарат 10 содержит также схему управления (не показанную), которая может быть реализована с использованием микроконтроллера или интегральной схемы какой-либо другого типа, который получает цифровые сигналы от кодового датчика 268. По сигналам от кодового датчика 268 схема управления может вычислять стадию срабатывания ножа 32 в концевом эффекторе 12. То есть схема управления может вычислять, полностью ли сработал, полностью ли отведен нож 32, или находится на промежуточной стадии. На основе вычисления стадии срабатывания концевого эффектора 12 схема управления может выдавать сигнал во второй электродвигатель 265 для управления его вращением, чтобы, тем самым, управлять возвратно-поступательным перемещением резьбового стержня 266.

Во время работы, как показано на фиг.37, когда замыкающий рычаг 18 не зафиксирован в поджатом положении, рычаг 20 прошивки повернут от участка 26 ручки пистолетного типа рукоятки 6 настолько, что передняя поверхность 242 верхнего участка 230 рычага 20 прошивки не находится в контакте с проксимальным концом резьбового стержня 266. Когда оперирующий хирург отводит назад замыкающий стержень 18 и фиксирует его в поджатом положении, рычаг 20 прошивки немного поворачивается к замыкающему рычагу 18, так что оперирующий хирург может захватить рычаг 20 прошивки, как показано на фиг.38. В данном положении передняя поверхность 242 верхнего участка 230 контактирует с проксимальным концом резьбового стержня 266.

Когда пользователь отводит назад рычаг 20 прошивки, то, после его поворота на первоначальный угол (например, на 5 градусов), датчик 110 включения электродвигателя может включаться, так что, как изложено выше, датчик 110 посылает сигнал в электродвигатель 65 для вызова его переднего вращения с частотой, пропорциональной величине усилия отведения назад, прилагаемого оперирующим хирургом к рычагу 20 прошивки. Переднее вращение электродвигателя 65 приводит, через цепь зубчатых передач привода, во вращение главный ведущий вал 48, что вынуждает нож 32 и скользящий блок 33 двигаться по желобу 22 и отрезать ткань, зажатую в концевом эффекторе 12. Схема управления получает от кодового датчика 268 выходные сигналы об увеличении числа оборотов, совершенных узлом главного ведущего вала, и посылает сигнал во второй электродвигатель 265, чтобы вызвать вращение второго электродвигателя 265, что, в свою очередь, приводит к отведению резьбового стержня 266 внутрь электродвигателя 265. Это позволяет верхнему участку 230 рычага 20 прошивки поворачиваться против часовой стрелки, что дает возможность нижнему участку 228 рычага прошивки также поворачиваться против часовой стрелки. При этом так как возвратно-поступательное перемещение резьбового стержня 266 зависит от числа оборотов, совершенных узлом главного ведущего вала, хирург, оперирующий аппаратом 10, воспринимает, при захвате рычага 20 прошивки, тактильную обратную связь по положению концевого эффектора 12. Однако усилие отведения назад, прилагаемое оперирующим хирургом, не влияет непосредственно на приведение в движение узла главного ведущего вала, так как рычаг 20 прошивки не включен в цепь зубчатых передач привода в данном варианте осуществления.

Благодаря отслеживанию увеличения числа оборотов, совершенных узлом главного ведущего вала, по выходным сигналам кодового датчика 268, схема управления может вычислить, когда происходит полное срабатывание ножа 32 (т.е. полное выдвижение). В этот момент схема управления может выдать в электродвигатель 65 сигнал на реверсирование направления для вызова отведения ножа 32. Реверсное направление вращения электродвигателя 65 приводит к вращению узла главного ведущего вала в обратном направлении, что также определяется кодовым датчиком 268. По реверсному вращению, определяемому кодовым датчиком 268, схема управления посылает сигнал во второй электродвигатель 265 для вызова его вращения в обратном направлении, чтобы резьбовой стержень 266 начал продольное выдвижение из электродвигателя 265. Данное движение вынуждает верхний участок 230 рычага 20 прошивки поворачиваться по часовой стрелке, что приводит к повороту по часовой стрелке нижнего участка 228. При этом оперирующий хирург может ощущать усилие, развиваемое по часовой стрелке рычагом 20 прошивки, что обеспечивает пользователя обратной связью по положению отведения ножа 32 в концевом эффекторе 12. Схема управления может определять момент, когда нож 32 полностью отведен. В этот момент схема управления может выдать в электродвигатель 65 сигнал на останов вращения.

В соответствии с другими вариантами осуществления вместо схемы управления для определения положения ножа 32 можно применить вышеописанные датчики реверса электродвигателя и останова электродвигателя. Кроме того, вместо применения пропорционального датчика 110 для управления вращением электродвигателя 65 можно воспользоваться двухпозиционным переключателем или датчиком. В таком варианте осуществления оперирующий хирург не располагал бы возможностью управления частотой вращения электродвигателя 65. Точнее, электродвигатель вращался бы с заданной частотой.

Как показано, в общем, на фиг.43-50, в различных вариантах осуществления изобретения, можно использовать узел 1002 переключения передач для рабочего взаимодействия с электродвигателем 65, например хирургического аппарата 10. Узел 1002 переключения передач может быть соединен с электродвигателем 65 и с ведущим валом 76 и может быть выполнен с возможностью допуска пользователя к настройке механической мощности, передаваемой в ведущий вал 76 от электродвигателя 65. Как более подробно описано ниже, узел 1002 переключения передач допускает выборочное повышение или снижение передаточного числа для передачи мощности, развиваемой электродвигателем 65 аппарата 10. Упомянутая возможность выборочного повышения или снижения может быть полезной для применения при хирургических операциях, которые предусматривают использование аппарата 10 для отрезания/сшивания скобками тканей различных типов и плотностей.

Как показано на фиг.43-47, узел 1002 переключения передач содержит редуктор 1004 первой ступени, получающий входную механическую мощность от входного вала 1006, соединенного с электродвигателем 65. В различных вариантах осуществления входной вал 1006 может быть непосредственно подсоединен к электродвигателю 65 или мощность может передаваться от электродвигателя 65 на входной вал 1006 через, по меньшей мере, один дополнительный компонент, например коническую зубчатую передачу 66, 70. Как более детально показано на фиг.45, редуктор 1004 первой ступени может содержать солнечное зубчатое колесо 1004A, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной окружающей планетарной шестерней 1004B, 1004C, 1004D для обеспечения планетарной зубчатой передачи для редуктора 1004 первой ступени. Во время работы аппарата 10 солнечное зубчатое колесо 1004A редуктора 1004 первой ступени может быть соединено с входным валом 1006 для передачи входной механической мощности от электродвигателя 65, чтобы приводить во вращение солнечное зубчатое колесо 1004A. Можно видеть, что в результате вращения солнечного зубчатого колеса 1004A соответственно вращается каждая из планетарных шестерен 1004B, 1004C, 1004D. Каждая из планетарных шестерен 1004B, 1004C, 1004D может быть соединена осью 1004E, 1004F, 1004G (соответственно) для передачи механической мощности, производимой вращательным движением солнечного зубчатого колеса 1004A, с зубчатым диском 1004H редуктора 1004 первой ступени, как показано.

Зубчатый диск 1004H редуктора 1004 первой ступени может быть соединен с входным валом 1008, который может быть, в свою очередь, соединен с редуктором 1010 второй ступени. Редуктор 1010 второй ступени может быть конструктивно выполнен, по существу, в соответствии с конструкцией и компонентами, используемыми в (вышеописанном) редукторе 1004 первой ступени. Редуктор 1010 второй ступени может содержать солнечное зубчатое колесо 1010A, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней, например, планетарной шестерней 1010B, для обеспечения планетарной зубчатой передачи в редукторе 1010. Солнечное зубчатое колесо 1010A редуктора 1010 второй ступени может быть соединено с входным валом 1008 для передачи входной мощности вращения, получаемой от редуктора 1004 первой ступени. Таким же образом, как планетарные шестерни 1004B, 1004C, 1004D редуктора 1004 первой ступени, планетарные шестерни 1010B могут быть соединены осями 1010C для передачи мощности, производимой вращательным движением солнечного зубчатого колеса 1010A, с зубчатым диском 1010D редуктора 1010 второй ступени.

При первой установке зубчатой передачи узла 1002 переключения передач, как показано на фиг.44, редукторы 1004, 1010 первой и второй ступеней могут быть сопряжены с ведущим валом 76 аппарата 10. Однако можно понять, что возможно применение большего или меньшего числа редукторов, чем изображенные редукторы 1004, 1010, или их частей в аппарате 10, в зависимости от передаточного числа или применения, намеченного для аппарата 10. Например, в некоторых вариантах осуществления в приводную кинематическую цепь можно включить редуктор третьей ступени в входным валом, соединенным с выходом редуктора 1010 второй ступени.

В различных вариантах осуществления узел 1020 зубчатой муфты может подсоединяться к зубчатому диску 1010D редуктора 1010 второй ступени входным валом 1022. Узел 1020 зубчатой муфты может содержать солнечное зубчатое колесо 1020A, по меньшей мере, частично сцепленное с, по меньшей мере, одной планетарной шестерней, например, планетарной шестерней 1020B. Данная планетарная зубчатая передача, содержащая солнечное зубчатое колесо 1020A и планетарную шестерню 1020B, может быть поджата удерживающим диском 1020C, соединенным осью 1020D, продолжающейся сквозь каждую из планетарных шестерен 1020В, с шайбой 1020Е. Кроме того, между солнечным зубчатым колесом 1020А и удерживающим диском 1020С может располагаться упорный подшипник 1020F; и упорный подшипник 1020G может быть установлен между солнечным зубчатым колесом 1020А и шайбой 1020Е для обеспечения надежной установки в заданное положение солнечного зубчатого колеса 1020А с узлом 1020 зубчатой муфты.

Солнечное зубчатое колесо 1020А может содержать шлицевой участок 1020Н, который может быть конструктивно выполнен с возможностью согласованного сцепления со шлицевым участком 1024, сформированным на входном валу 1022. При первой установке зубчатой передачи, показанной на фиг.44, шлицевой участок 1020Н солнечного зубчатого колеса 1020А не сцеплен со шлицевым участком 1024 входного вала 1022. Можно представить, что первая установка зубчатой передачи обеспечивает прямой привод от редуктора 1010 второй ступени на удерживающий диск 1020С узла 1020 зубчатой муфты, без рабочего взаимодействия солнечного зубчатого колеса 1020А с входным валом 1022. Другими словами, солнечное зубчатое колесо 1020А узла 1020 зубчатой муфты имеет возможность свободного вращения при первой установке зубчатой передачи и не сопряжено с ведущим валом 76 вместе с редукторами 1004, 1010 первой и второй ступеней. Шайба 1020Е содержит шлицевой участок 10201, который может быть конструктивно выполнен с возможностью согласованного сцепления со шлицевым участком 1026, сформированным на ведущем валу 76. Можно заметить, что, при первой установке зубчатой передачи, шлицевой участок 10201 шайбы 1020Е находится в сцеплении со шлицевым участком 1026 ведущего вала 76 для передачи механического крутящего момента от шайбы 1020E на ведущий вал 76. Кроме того, при первой установке зубчатой передачи шлицевой участок 1020I шайбы 1020E может согласованно сцепляться со шлицевым участком 1024 на входном валу 1022.

В различных вариантах осуществления узел 1020 зубчатой муфты можно переводить из первой установки зубчатой передачи или в нее с помощью узла 1032 переключателя передач. Узел 1032 переключателя передач содержит переключатель 1032A, соединенный с вилкой 1032B. Переключатель 1032A может быть выполнен в конфигурации, позволяющей, например, пользователю большим или указательным пальцем переводить узел 1020 зубчатой муфты из первой установки зубчатой передачи или в нее благодаря его соединению с вилкой 1032B. Как более детально показано на фиг.47, вилка 1032B может быть соединена с шайбой 1020E узла 1020 зубчатой муфты путем установки в канавку 1020J для вмещения вилки, расположенную вокруг, по меньшей мере, участка окружности шайбы 1020E. Вилка 1032B может содержать, по меньшей мере, один штифт 1032C, 1032D, продолжающийся из вилки 1032B, который может быть конструктивно выполнен для вмещения в канавку 1020J для вмещения вилки, чтобы способствовать закреплению в ней вилки 1032B. Как показано на фиг.44, узел 1032 переключателя передач приведен в действие для установки узла 1002 переключения передач в положение первой установки зубчатой передачи.

Как показано на фиг.48-50, при второй установке зубчатой передачи узла 1002 переключения передач, узел 1020 зубчатой муфты может быть выборочно переведен в дистальном направлении относительно электродвигателя 65 для сцепления или сопряжения шлицевого участка 1020H солнечного зубчатого колеса 1020A со шлицевым участком 1024 входного вала 1022. Перемещение узла 1020 зубчатой муфты может осуществляться воздействием вилки 1032B благодаря ее соединению с шайбой 1020E узла 1020 зубчатой муфты. Как пояснялось выше, воздействие вилки 1032B для перемещения узла 1020 зубчатой муфты между первой и второй установками зубчатой передачи может быть произведено пользователем, приводящим в действие переключатель 1032A узел 1032 переключателя передач. Можно видеть, что шлицевой участок 1020I шайбы 1020E остается в сцеплении или сопряжении со шлицевым участком 1026, сформированном на ведущем валу 76 как при первой, так и при второй установках зубчатых передач для передачи механической мощности через узел 1020 зубчатой муфты на ведущий вал 76.

Можно понять, что при первой установке зубчатой передачи только редукторы 1004, 1010 первой и второй ступеней действительно участвуют вместе с электродвигателем 65 в непосредственном приведении в движение ведущего вала 76. Первую установку зубчатой передачи можно применять для работ со сравнительно низким крутящим моментом и высокой частотой вращения ведущего вала 76, например для работ, предусматривающих отрезание/сшивание скобками относительно низкоплотной ткани. При второй установке зубчатой передачи планетарная зубчатая передача узла 1020 зубчатой муфты может быть включена в приводную кинематическую цепь для обеспечения сравнительно высокого крутящего момента и низкой частоты вращения во время работы ведущего вала 76, например, для работ, предусматривающих отрезание/сшивание скобками относительно высокоплотной ткани. В общем, в различных вариантах осуществления узел 1002 переключения передач дает пользователю возможность обеспечивать соответствующее сочетание крутящего момента и частоты вращения приводной кинематической цепочки в зависимости от потребностей разнообразных операций, в ходе которых аппарат 10 применяют для тканей разной плотности, толщины или с другими характеристиками.

Описание настоящего изобретения приведено выше в связи с некоторыми рассмотренными вариантами осуществления, однако возможны многочисленные модификации и изменения упомянутых вариантов осуществления. Например, возможно применение концевых эффекторов других типов. Кроме того, когда для некоторых компонентов указаны материалы, можно применять другие материалы. Вышеприведенное описание и нижеследующая формула изобретения предназначены для охвата всех такого рода модификаций и изменений.

Любой патент, любая публикация или любые другие приведенные в описании данные, целиком или частично, которые упомянуты как включенные в настоящее описание путем отсылки, включены в настоящее описание только в таких пределах, в которых включенные данные не противоречат существующим определениям, формулировкам или другим данным, представленным в настоящем описании. По существу и в необходимых пределах сведения, приведенные в явном виде в настоящем описании, заменяют собой любые противоречащие данные, включенные в настоящее описание путем отсылки. Любые данные или их часть, которые упомянуты как включенные в настоящее описание путем отсылки, но которые противоречат существующим определениям, формулировкам или другим данным, представленным в настоящем описании, будут включаться только в таких пределах, в которых не возникает противоречия между упомянутыми включенными данными и существующими данными изобретения.