專利名稱：帶有電活化聚合物致動的拱托脫離機構的外科縫合器械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及能夠在切割縫合線之間的組織的同時在組織上施加多行縫釘的外科縫合器械，具體而言，本發(fā)明涉及對縫合器械的改進和對用于形成這樣的縫合器械的各種零部件的方法的改進，所述器械包括在切割和縫合組織上添加夾圈材料。
背景技術：
與傳統(tǒng)的開放式外科設備相比，通常優(yōu)選使用內窺鏡和腹腔鏡外科器械，因為其具有較小的切口，易于減少術后恢復時間和并發(fā)癥。腹腔鏡和內窺鏡外科手術的使用已經相對普遍，并且這些使用提供了額外的鼓勵以進一步發(fā)展該手術。在腹腔鏡手術中，通過一小切口在腹內部進行外科手術。類似地，在內窺鏡手術中，通過皮膚上的小進入創(chuàng)口將狹窄的內窺鏡檢查管插入到身體的任一中空腑臟中以進行外科手術。
腹腔鏡和內窺鏡手術一般要求將外科手術區(qū)域吹氣。因而，任何一種插入到體內的器械必須是密封的，以確保氣體不會通過切口進入體內或排出體外。此外，腹腔鏡和內窺鏡手術通常要求外科醫(yī)生作用在遠離所述切口的器官、組織和/或血管上。因此，用于此類手術的器械典型地較長而且窄，同時其能夠從所述器械的近端進行功能上的控制。
適合于通過套管針的套管將遠端執(zhí)行器精確地放置在需要的手術部位的內窺鏡外科器械領域已經有了顯著的發(fā)展。這些遠端執(zhí)行器可通過多種方式與組織接合，以獲得診斷或治療效果(例如內切割刀、夾緊器、切割器、釘合器、夾具施放器、接觸裝置、藥物/基因治療輸送裝置以及使用超聲波、RF、激光等的能量裝置)。
已知的外科釘合器包括一端部執(zhí)行器，其同時在組織中形成一個縱向切口，并在切口的相對兩側施加多行釘。端部執(zhí)行器包括一對協同操作的鉗口構件，如果該器械用于內窺鏡或腹腔鏡應用，則該對鉗口能夠通過套管通路。其中一個鉗口構件容納一個具有至少兩排橫向間隔地布置的釘的儲縫釘匣。另一個鉗口構件限定了一個砧板，該砧板具有與儲縫釘匣中的釘排對齊的釘形成槽。該器械包括多個往復運動的楔形件，這些楔形件在被向遠端驅動時通過儲縫釘匣內的開口并與支撐該釘合器的驅動器接合，以使釘合器朝向砧板發(fā)射釘在以這種方式使用外科縫合器時的一個已知的問題在于，在縫合的肺組織中產生空氣泄漏。該泄漏可在切線上和/或在其縫釘孔中產生。通常地，患病的肺組織薄而脆，并且隨著肺的再次膨脹會在縫釘處撕裂。這些空氣泄漏能保持持久，可使得患者的住院時間延長數星期。為了減輕這些泄漏問題，外科醫(yī)生通過在所需的縫合部位施加拱托或填絮材料并通過拱托材料進行縫合來增強縫合線。所述拱托材料增強了易碎的組織。該組織被壓在縫釘孔上，致使肺停滯(Pneumostasis)增加。這減少了組織在縫合線處撕裂的機會，并減少了在易碎組織中拔出縫釘的可能。
典型地，將這些增強材料可釋放地安裝在外科縫合設備的鉗口部件上，從而在發(fā)射時，該增強材料被縫合于所述肺組織上。優(yōu)選地，該肺組織是夾在兩層這種增強材料之間的。另一可選的方案是，拱托材料可以用于大量的其它外科手術，例如但不局限于卵巢子宮切除術、胃繞道術、腸組織吻合術或者任何其它在組織中需要增強縫合線或增強止血的手術。
可釋放地將拱托材料連接于外科縫合設備的鉗口構件上存在特有的挑戰(zhàn)。該拱托材料必須可靠地固定在外科縫合設備的鉗口上，從而不會在正常的操作中脫落，然而在發(fā)射縫釘之后，該材料必須容易從所述外科縫合設備上脫開。已經公知各種粘合劑和機械式附著裝置。下面將討論粘合劑和機械式附著裝置，它們都有其不足之處。
在Gravener等人的美國專利No.5,441,193中披露了一個設備的例子，其用粘合劑將拱托材料附著于線性切割器上。所述設備用生物相容的腈基丙烯酸酯粘合劑將拱托材料附著于外科器械上。沿著拱托材料的邊緣部分進行粘合劑粘接，并且在拱托材料內(鄰近粘合線)設置穿孔的虛線，從而可以將拱托材料的未上膠的中心部分從膠合的邊緣部分上撕開。然而，帶有粘合劑的拱托材料部分不會從該設備上脫離。因而，由于必須同時撕去在穿孔之間的所有材料以便將外科縫合裝置從組織上松脫，所以將拱托從所述器械上移除(發(fā)射以后)是特別困難的。一種對通過粘合劑接合的拱托材料的改進方案隨后由Grant在美國專利No.6,656,193中公開，其包括具有可靠的粘合性的機械對準部件，并具有關于附著與分離的有益特征。
也已經公知將拱托材料的各種機械連接裝置使用于外科縫合和切割器械?，F有許多機械連接方法，一個常用的方法是在外科縫合設備的鉗口構件上放置套管。該套管可由諸如拱托材料的柔性織物制成，或者可包含拱托材料的附著于不同織物上的可剝離條。多種這樣的套管在以下專利中有記載Cooper等人的美國專利No.5,503,638和5,549,628，Rayburn等人的美國專利No.5,702,409，Rayburn等人的美國專利No.5,810,855，和McKean等人的美國專利No.5,964,774。
盡管能夠有效地使用套管將拱托材料連接于外科縫合設備的端部執(zhí)行器上，在外科手術過程中套管會帶來其它麻煩。例如，如果套管由拱托材料的固體套管形成，例如在美國專利No.5,902,312和No.5,796,892中那樣，發(fā)射外科縫合設備會縫合拱托和組織并切割在縫釘和縫線之間的拱托套管和組織。這種動作留下與一片拱托材料連接的部分組織(在切割線的任一邊)。這需要外科醫(yī)生介入并切斷拱托的套管以分開切割組織，并且移除拱托材料的任何不想要的部分。
也已經公知的是，結合易碎的特性，在使用堅固的保持以防止無意脫落以及在縫合之后使用不適當的過高力進行脫離之間要有一種折衷。例如，在McKean等人的美國專利No.5,542,594、No.5,908,427和No.5,596,774中，拱托材料被釘在端部執(zhí)行器表面上。在Ravburn等人的美國專利No.5,702,409和5,810,855中，在每個鉗口上裝配多孔的聚四氟乙烯(PTFE)管，而且每個管具有一撕開的平坦表面。作為折衷，期望在縫合之前采用更高的保持力，而在縫合之后減小保持力度。
因此，非常需要有一種改進的外科縫合和切割器械，其可以將拱托材料可靠地定位在將要縫合和切割的組織的每一側上，隨后容易使該拱托材料脫離所述器械。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過提供一種外科器械克服了上述和其它現有技術中的缺陷，該器械利用電致動保持構件可靠地使拱托材料接合緊固件施放組件的組織壓縮表面。因此，結實的接合避免了無意的脫落，然而該電動保持構件可以轉換到脫開狀態(tài)，以在固定到組織上之后使拱托材料脫離，而無需后面的外科手術。
在本發(fā)明的一個方面中，用于將拱托材料固定在組織上的外科器械具有在遠側連接在細長軸上的縫釘施加組件，該細長軸響應發(fā)射構件的遠側運動，穿過第一和第二拱托墊，在相對的組織壓縮表面之間形成介入壓縮組織的縫釘。電致動保持構件有選擇地放置在接合位置之間，將所選的拱托墊保持到所選的組織壓縮表面上，由電路控制該電動保持構件以實現保留和脫離拱托墊中的一種。因而，對保持力的靜態(tài)量的依靠被可選擇大小的力所替代。
在本發(fā)明的另一個方面中，用于將拱托材料固定在組織上的外科器械結合了電活化聚合物的優(yōu)點，該聚合物作為一種裝置用于將拱托墊接合在一對組織壓縮表面中的每一個上，并在拱托墊縫合介入的組織之后從遠處電控制拱托墊的脫離。因而，所述外科器械的執(zhí)行部分在用于通過內窺鏡或腹腔鏡手術過程所用套管針的插管插入的橫截面上可以十分小。
(1)本發(fā)明提供一種用于將拱托材料固定在組織上的外科器械，其包括細長軸；緊固件施放組件，其在遠側連接于細長軸，并包括相對的組織壓縮表面；電致動保持構件，其有選擇地放置在接合位置之間，將拱托材料夾持到所選的組織壓縮表面上；以及控制電路，其可操作地配置以產生控制信號，從而致動所述電致動保持構件，使所述拱托材料脫離。
(2)根據(1)所述的外科器械，其中，所述電致動保持構件進一步包括電活化聚合物。
(3)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述電致動保持構件進一步包括由電活化聚合物致動器移動的鎖閂。
(4)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述電致動保持構件進一步包括被放置以接收拱托材料的側邊緣的保持支架和帶有被放置以后選擇地進入所述通道的移動端的電致動器。
(5)根據權利要求(4)所述的外科器械，其中，所述電致動器可操作地將其大小設置為使所述保持支架向外變形，以釋放拱托材料的側邊緣。
(6)根據權利要求(4)所述的外科器械，其中，所述保持構件包括覆蓋的凸緣，所述電致動器放置在所述拱托材料的側邊緣的相對側上，以保證在所述拱托材料上的鎖定力。
(7)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述電致動保持構件包括連接于所選定的組織壓縮表面上的電活化聚合物致動器，其最接近拱托材料的被接受的側邊緣地向外擴展基底部分，并在與壓縮表面相對的側邊緣表面上方使鎖閂部分彎曲，所述電活化聚合物致動器可操作地構造以由壓縮的接合狀態(tài)變化成膨脹的脫離狀態(tài)。
(8)根據權利要求(7)所述的外科器械，其特征為，所述電活化聚合物致動器可操作地構造以響應電激勵，使基底部分向上、向外膨脹。
(9)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述緊固件施放組件包括含有縫釘匣的下部鉗口和可樞轉地連接的上部鉗口。
(10)根據權利要求(9)所述的外科器械，其中，所述電致動保持構件包括覆蓋且連接于所述上部鉗口的頂面的彎曲的彈性構件，其向外延伸彎曲端，該彎曲端被定位以保持拱托材料的側邊緣，該拱托材料位于上部鉗口的上部組織壓縮表面上，所述電致動保持構件進一步包括一對電活化聚合物致動器，其位于在連接件的相對側上的所述彎曲彈性部件和所述上部鉗口的頂面之間。
(11)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述緊固件施放組件包括圓形縫釘施加組件。
(12)根據權利要求(1)所述的外科器械，進一步包括手柄部分，其可操作地構造以便由細長軸引導的發(fā)射構件向遠側前進到所述緊固件施放組件，所述控制電路可操作地構造以感應并響應所述發(fā)射部件的發(fā)射前進，從而致動電致動保持構件。
(13)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述緊固件施放組件進一步包括夾子施放組件。
(14)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述緊固件施放組件進一步包括錨固件施放組件。
(15)根據權利要求(1)所述的外科器械，其中，所述緊固件施放組件進一步包括縫合器施放組件。
(16)本發(fā)明提供一種用于將拱托材料固定在組織上的外科器械，其包括細長軸，它包括引導發(fā)射部件的框架基底，用于進行往復的軸向運動；手柄部分，其在近側連接于所述細長軸上，并可操作地構造以縱向移動所述發(fā)射部件；第一和第二拱托墊；縫釘施放組件，其在遠側連接于所述細長軸上，并包括相對的組織壓縮表面，該表面可操作地構造以響應所述發(fā)射部件的遠側運動，穿過第一和第二拱托墊以及介入的壓縮組織，在相對的組織壓縮表面之間進行縫合；電致動保持構件，它可選擇地放置在接合位置之間，夾持所選的拱托墊到所選的組織壓縮表面上；以及控制電路，可操作地配置以產生控制信號，致動所述電致動保持構件來實現保留第一及第二拱托墊和使其脫離中的一種。
(17)根據權利要求(16)所述的外科器械，其中，所述縫釘施加組件包括含有縫釘匣的下部鉗口，該縫釘匣限定了一個組織壓縮表面，還包括一個可樞轉地連接的上部鉗口，其限定了另一個組織壓縮表面。
(18)根據權利要求(16)所述的外科器械，其中，所述縫釘施加組件包括一個圓形的縫釘施加組件。
(19)根據權利要求(16)所述的外科器械，其中，所述電致動保持構件進一步包括電活化聚合物。
(20)本發(fā)明提供一種用于將拱托材料固定在組織上的外科器械，其包括細長軸；縫釘施加組件，其在遠側連接于細長軸上，并包括相對的組織壓縮表面；以及如下所述裝置，即，該裝置將拱托墊接合在每個組織壓縮表面上，并在縫合介入的組織之后通過電活化聚合物的致動從遠處電動控制所述拱托墊的脫離。
結合附圖以及此處的說明書，可以對本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點顯而易見。


組成本說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且和上述的本發(fā)明綜述以及下面給出的對實施例的詳細描述一起用于說明本發(fā)明的原理。
圖1示出了處于打開位置的外科縫合和切割器械的局部切去的側視圖，其帶有電致動的拱托脫離機構，圖中下部拱托墊從下部鉗口分離，且細長軸被局部切去。
圖2示出了圖1所示外科釘合切割器械的縫釘施加組件的左側正視圖。
圖3示出了從圖2所示縫釘施加組件的下部鉗口移除的可替換縫釘匣的左前側透視圖。
圖4為圖3所示可替換縫釘匣的左前側透視分解圖。
圖5為沿圖2中的線5-5的截面獲得的下部鉗口的右側正視圖，其中下部的側向電活化聚合物(EAP)拱托鎖閂處于鎖定狀態(tài)。
圖6為沿圖2中的線5-5的橫截面獲得的下部鉗口的右邊正視圖，其中下部的側面EAP拱托鎖閂處于解鎖狀態(tài)。
圖7為處于解鎖狀態(tài)的后部EAP拱托鎖閂的左側詳圖。
圖8為圖2所示縫釘施加組件的上部鉗口(砧板)的左側透視圖。
圖9為圖2所示縫釘施加組件的上部鉗口(砧板)的左側透視分解圖。
圖10為圖2所示縫釘施加組件的上部鉗口(砧板)在通過線10-10的橫截面上獲得的主視圖，其中上部的側面EAP鎖閂與拱托墊接合。
圖11為圖2所示縫釘施加組件的上部鉗口(砧板)在通過線10-10的橫截面上獲得的主視圖，其中上部側面EAP鎖閂被致動且省略了脫開的拱托墊。
圖12為用于圖1所示外科縫合和切割器械的可替換縫釘施加組件的側正視圖，其中下部前邊EAP鎖閂接合下部拱托墊。
圖13為從圖12所示的可替換縫釘施加組件的下部鉗口移出的可替換縫釘匣的左前側透視圖。
圖14為圖12所示下部鉗口的左側詳圖，其中下部前邊EAP鎖閂被致動以從一個圖中省略的拱托墊脫開。
圖15為圖12所示下部鉗口的左側透視分解圖，該下部鉗口帶有開有狹槽的拱托墊。
圖16為帶有EAP鎖閂通道的一種替代的可替換縫釘匣的正面透視圖，其用于圖2所示的縫釘施加組件的下部鉗口。
圖17為圖16所示一種替代的可替換縫釘匣在通過線17-17的橫截面上獲得的前側透視圖，其通過與拱托墊接合的去致動(收縮)EAP鎖閂通道。
圖18為圖16所示替代的可替換縫釘匣在沿線17-17的橫截面上獲得的前側透視圖，其通過激勵(膨脹)的EAP鎖閂通道，該通道與一個在圖中省略的拱托墊分開。
圖19為用于圖2所示縫釘施加組件的附加的替代下部鉗口的右側的前側透視圖，該圖在通過一剛性拱托通道的橫向截面上獲得，所述通道帶有鎖定拱托墊的處于未激活的膨脹位置的EAP夾緊鎖定。
圖20為用于圖2中縫釘施加組件的圖19所示附加的替代下部鉗口的右側的前側透視圖，該圖在通過一剛性拱托通道的橫向截面上獲得，所述通道帶有處于激活的收縮位置的EAP夾緊鎖定，所述EAP夾緊鎖定與已脫離并在圖中省略的拱托墊脫開。
圖21為帶有EAP拱托鎖閂機構的圓形外科縫合器的透視圖。
具體實施例方式
參看附圖，其中在所述的幾幅圖中相同的附圖標記代表相同的部件，在圖1-2中，外科縫合和切割器械10包括手柄部分12，它可操縱以定位由固定的端部執(zhí)行器、特別是縫釘施加組件16形成的執(zhí)行部分14，其遠側連接到細長軸18上。執(zhí)行部分14的尺寸被設置為在內窺鏡和腹腔鏡的外科手術過程中可通過套管針的插管(未示出)插入。有利的是，電致動拱托脫離機構20可靠性地將上、下拱托墊22、24分別保持在上部鉗口(砧板)26和下部鉗口28上，直至夾緊在縫釘施加組件16中的組織被縫合和切割。隨后，所述電致動的拱托脫離機構20不用使用過強力或輔助外科手術(例如，使用抓鉗)便可將拱托墊22、24脫開。
所述外科縫合和切割器械10如圖1所示處于初始狀態(tài)，而且閉合扳柄30和更遠側的發(fā)射扳柄32均從手槍握柄34釋放。釋放閉合板柄30向近側地拉動閉合套管36，其為使砧板26樞轉的細長軸18的外部。下部鉗口28由框架基底(frame ground)38支撐，該框架基底被閉合套管36所包圍，并可旋轉地與手柄部分12接合。當接合閉合套管36和框架基底38以圍繞細長軸18的縱向軸線旋轉時，旋鈕40允許閉合套管36往復地縱向運動。發(fā)射扳柄32或直接或間歇地與發(fā)射構件連接，特別是與發(fā)射桿42相連，其由傳遞發(fā)射運動到縫釘施加組件16的框架基底38引導，以進行縫合和切割。
用戶可按下電源按鈕44以激活由電池48供電的電致動拱托脫離機構20的控制模塊46。手柄部分12上的可視化確認可以向用戶給出該電致動的拱托脫離機構20的狀態(tài)(例如，電源按鈕44的彩色/閃光照明)。例如，所述電源按鈕44和/或其他用戶界面(未示出)可以被有利地多次按壓以通過幾種可獲得的電致動拱托脫離機構20的操作狀態(tài)觸發(fā)，例如“電源接通”、“通過內部測試”、“插入拱托墊”、“系統(tǒng)裝載/等待發(fā)射”、“檢測錯誤”、以及“拱托過荷/未安裝拱托墊發(fā)射”。通過將有線或者無線(例如，藍牙)協議結合到界面控制模塊46，以形成外部圖形的用戶界面(例如，個人計算機)，可以獲得額外的程序設計靈活性。在初始狀態(tài)中，電致動拱托保持構件控制模塊46(在所示的形式中)包括上部和下部鎖閂臂50、52，其由電力向外推，從而可將上部拱托墊22如圖所示地靠著所述砧板26的內表面插入，且可將下部拱托墊24放置并卡在所述下部鉗口28的內表面上，特別是放置在接合于下部鉗口28的細長縫釘槽56中的可替換的縫釘匣54上。
隨著拱托墊22、24的插入和電源按鈕44的再次按壓至卡住，執(zhí)行部件14可在內窺鏡檢查和腹腔鏡檢查中插入到手術部位。按壓閉合扳柄30并在必要時放開其到在縫釘施加組件16中夾持一定量的組織。拉動閉合扳柄30至完全到手槍握柄34，使得閉合扳柄30并由此還有砧板26夾在閉合位置。然后，在單沖程或一系列沖程中按壓發(fā)射板柄32，這取決于手柄部分12的構造，使得發(fā)射桿42經過整個發(fā)射行程。對于多發(fā)射沖程，在手柄部分12上的發(fā)射指示輪58給出關于所產生的發(fā)射量的可視指示。應該理解的是，所述發(fā)射桿42的遠端包括刀具或者與刀具連接，該刀具橫過在縫釘匣54中的垂直狹槽，以切割被夾持的組織和拱托墊22、24。所述發(fā)射桿也連接到一個楔形組件上，其以凸輪帶動縫釘向上脫出縫釘匣54，穿過被夾持的組織和拱托墊22、24，靠著砧板26因而被閉合和成形。隨后，通過發(fā)射結束行程(end-of-firing travel)釋放機構和手柄部分12中的縮回偏壓將發(fā)射桿42撤回。為了手動地釋放和/或手動地縮回發(fā)射桿42，可以在手柄部分12上向上旋轉手動縮回桿60。電致動拱托脫離機構20的控制模塊46有利地感知發(fā)射已完成，例如通過響應手柄部分中的發(fā)射位置傳感器62。在通過按壓閉合釋放按鈕64松開閉合扳柄30的夾持時，將所述被支撐且縫合的組織(未示出)的切割端從縫釘施加組件16中釋放出來。
不帶有電致動拱托脫離機構20的手柄部分12的圖示形式在Shelton等人的美國專利申請中有描述，其申請?zhí)枮镹o.11/052,387，標題為“SURGICAL STAPLING INSTRUMENT INCORPORATING AMULTISTROKE FIRING MECHANISM WITH RETURN SPRINGROTARY MANUAL RETRACTION SYSTEM”(采用具有回位彈簧旋轉手動縮回系統(tǒng)的多沖程發(fā)射機構的外科縫合器械)，其公開內容在此全部引入作為參考。
電活化聚合物盡管可以將大量電致動器(例如，螺線管)組合到縫釘施加組件16中，但在此描繪的圖示形式有利地采用了電活化聚合物(EAP)，其為導電的摻雜聚合物，它在施加電壓時改變形狀。實質上，導電的聚合物與某些形式的離子流體或凝膠和電極配合。離子從流體/凝膠中流入導電的聚合物或者從導電的聚合物中流出的流動通過施加的電位引起，并且這種流動引起聚合物的形狀變化。依據所使用的聚合物和離子流體，電位在1V到4KV的范圍內。一些EAPs在施加電壓時收縮，而一些則膨脹。EAPs可以與機械裝置配合，比如與彈性或柔性盤配合，來改變施加電壓時所產生的效果。
有兩種基本類型的EAPs并且每種有多種構造。該兩種基本類型是纖維束和層壓形式。纖維束由大約在30-50微米的纖維構成。這些纖維可以被織成非常類似于織物的一束并且因此常被稱為EAP紗。這種類型的EAP在施加電壓時收縮。電極通常由中央線芯和導電的外套組成，該外套還用來包含圍繞纖維束的離子流體。一種可以在市場上買到的纖維EAP材料的例子由Santa Fe Science and Technology生產并且以商標PANIONTM纖維出售，而且在美國專利No.6,667,825中有描述，該專利的內容在此全部引入以供參考。
另一種類型是層壓結構，其由一層EAP聚合物、一層離子凝膠和兩個連接到所述層壓件的每一側上的柔性板構成。當施加電壓時，方形的層壓板沿一個方向膨脹，并且沿垂直方向收縮。一種可以在市場上買到的層壓(板形)EAP材料的例子來自于Artificial Muscle Inc，其為SRI實驗室的一個部門。板形EAP材料還可以從日本的EAMEX得到，其被稱為薄膜EAP。
應當注意的是，EAPs在被加電時體積不變；它們僅僅是沿一個方向膨脹或收縮，而在橫向上則與之相反地變化?？梢酝ㄟ^將一側包含到剛性結構上并將另一側更像活塞一樣的使用而以其基本形式使用層壓形式。層壓形式還可以被粘接到柔性板的任意一側上。當給柔性板EAP的一側加電時，其沿相反方向擴張彎曲柔性板。依據加電側的不同，這允許該板在任一方向上彎曲。
EAP致動器通常由許多層或者成束的纖維一起組成，以便配合工作。EAP的機械構造確定EAP致動器和其運動的能力。可以將EAP形成長繩并且纏繞在單個中心電極上。柔性的外部外套管將為致動器形成另一個電極并且裝有該裝置的功能所必需的離子流體。在這種結構中，當將電場施加到電極上時，EAP繩縮短。EAP致動器的這種構造被稱為纖維EAP致動器。同樣，可以在柔性板的每一側上以多層放置層壓結構或者僅僅在其自身上放置多層以增加其性能。典型的纖維結構具有2-4％的有效應力，典型的層壓形式利用更高的電壓可獲得20-30％。
例如，層壓EAP材料可以由連接到EAP層上的正板電極層形成，該EAP層又連接到離子細胞層上，而離子細胞層又連接到負板電極層上。多個層壓EAP復合材料可以通過它們之間的粘合劑層以堆疊的方式固定，以形成EAP板狀致動器?？梢岳斫獾氖?，相對的EAP致動器可以被形成為沿任一方向有選擇性地彎曲。
收縮式EAP纖維致動器可以包括縱向的鉑陰極電線，該陰極電線穿過絕緣的聚合物近端帽，然后經過一細長的圓柱形腔體，該圓柱形腔體形成于經導電涂層以作為陽極使用的塑料圓柱形壁內。鉑陰極電線的遠端被嵌入絕緣的聚合物遠端帽內。許多收縮聚合物纖維與陰極電線平行地布置并且圍繞該陰極電線，它們的端部被嵌入到相應的端帽中。塑料圓柱形壁沿圓周圍繞相應的端帽連接，以包圍圓柱形腔體來將填充位于收縮聚合纖維和陰極電線之間的空間的離子流體或凝膠密封。當經過圓柱形壁(陽極)和陰極電線施加電壓時，離子流體進入收縮的聚合物纖維內，使它們的外徑膨脹，同時長度相應地縮短，由此將各端帽拉向彼此。
在圖3-7中，電致動拱托脫離機構20的下部鎖閂臂52通過電致動的圓柱形EAP致動器74可選擇地保持下部拱托墊24，該致動器74位于在可替換縫釘匣54的縫釘匣主體80的左、右側凸緣78、79上形成的孔76中。具體參見圖4，聚合的縫釘匣主體80帶有一個后部垂直狹槽82，其接收發(fā)射桿的刀具(未示出)。在聚合的縫釘匣主體80上形成多個垂直的縫釘孔84，每個縫釘孔都包含有受縫釘驅動器(未示出)支撐的縫釘?？p釘匣托架85位于聚合的縫釘匣主體80下方且環(huán)繞之以保持這些部件。左和右后部矩形EAP致動器86、88由左、右后部矩形孔90、92中伸出，該孔在后部垂直狹槽82的每一側形成于縫釘匣主體80上。左、右后部鎖閂臂94、96形成于縫釘匣托架85上并在其后部固定，隨著各后部矩形EAP致動器86、88擴展，鎖閂臂水平地向遠端伸展，以向上前方彎曲(圖7)。獨立的左、右側支架98、100分別包括多個相對的且向內彎曲的頂部和底面凸緣102、104，它們分別夾住左和右側凸緣78、79。下部鎖閂臂52由左、右側支架98、100形成L型的凸緣，其覆蓋了各左、右側凸緣78、79并與之隔開一定間距。每個側鎖閂臂52和后部鎖閂臂94、96都有一向下翻轉的向內的邊緣106，以幫助夾緊下部拱托墊24(圖3、5)。在圖6中，圓柱形EAP致動器74的電致動向上和向側面旋轉下部鎖閂臂52，以使得下部拱托墊24脫離可替換縫釘匣54的上部壓縮表面108。
在圖8-11中，使電致動拱托脫離機構20的上部鎖閂臂50彎曲，以用帶有向內彎曲的左、右末端120、122緊密覆蓋所述砧板26，所述末端分別與砧板26的對應外邊緣平行。每個上部鎖閂臂50受一對分別從左、右孔126、128伸出的圓柱形EAP致動器124電致動，該左、右孔形成于臂凹槽130處，凹槽130在側面通過砧板26的上表面132形成。在砧板26的縱向頂點，每個上部鎖閂臂50由緊固件134固定在砧板26上。因而，位于相應的緊固件134的每側上的成對圓柱形EAP致動器124的膨脹導致每個上部鎖閂臂50的左、右頂端120、122上升，且向遠離所保留的上部拱托墊22的方向旋轉，使其能從砧板26的形成縫釘的內壓縮表面136脫離(圖11)。
在圖12-15中示出了縫釘施加組件16′的下部鉗口28′的可替換縫釘匣54′的一種形式，其它方面在圖3-6中描述，該縫釘匣進一步包括下部遠側鎖閂140，它是對應于傾斜的導緣142和縫釘匣主體80′的上部壓縮表面108彎成鈍角的一塊板鎖閂140。下部遠側EAP致動器144從遠側EAP凹槽146伸出，粘附在所述縫釘匣主體80′和下部遠側鎖閂140上，以向下拉動下部遠側鎖閂140的鉤狀近端148與下部拱托墊24′的遠側接合，或者向上推動鉤狀近端148，脫離接合。下部拱托墊24′中的遠側軸向狹槽150對應于形成在下部遠側鎖閂140上的近側軸向狹槽152，以在沒有刀具或者為了下部拱托墊24′不完全切割的情況下協助完成接合。
在圖16-18中，用于電致動拱托脫離機構20′的替代左、右EAP拱托鎖閂200、202作為EAP材料的向內開口的C通道形成，該材料嵌在縫釘匣主體80″的左、右側凸緣78′、79′中，所述鎖閂還被構形成當解除激勵時其垂直收縮(圖17)，以夾住下部拱托墊24，而當被致動時產生膨脹以脫離(圖18)。
在圖19-20中，將替代的EAP鎖定致動器74′以及可替代的左、右側支架100′(在后描述)用于可替換的縫釘匣54中，而且與縫釘匣主體80的上部壓縮表面108的垂直間距加大，以松散地保持下部拱托墊24。EAP鎖定致動器74′處于垂直膨脹的鎖定狀態(tài)(圖19)，它向上將下部拱托墊24推動成在相應側支架100′的上部凸緣240上緊密接合。EAP鎖定致動器74′具有允許脫離的縮回解鎖狀態(tài)(圖20)。應該想到的是，將EAP鎖定致動器74′凹入縫釘匣主體80，提供了期望的伸長量，以使拱托墊24變形。可替代地或者附加地，EAP致動器可以被放置在上部凸緣240下面的一個相對位置上。
在圖21中，圓形縫合器械310帶有遠側和近側拱托環(huán)312、314，如分解圖所示，其從遠側和近側圓形壓縮表面316、318離開。從壓縮表面316、318向內延伸并由手柄322有選擇地控制的EAP鎖閂320接合和脫離支撐環(huán)312、314。
盡管通過對幾個實施例的描述對本發(fā)明進行了闡述，并且已經相當詳細地描述了實施例，但是本申請人的意圖不是約束或以任何方式將所附權利要求的范圍限制到如此的細節(jié)。其它的優(yōu)點和改進對于本領域的技術人員來說是顯而易見的。
例如，盡管縫釘施加組件16以圖示形式示出，但應該想到的是，電致動拱托脫離機構可以有利地用于利用諸如夾子、錨固器、縫合器等的緊固裝置。
對于另一示例，盡管為清楚起見描述了手動操作的外科縫合和切割器械10，但應該想到的是，自動操作和/或控制的緊固設備可以結合與本發(fā)明的各方面一致的電致動拱托保持構件。
對于又一示例，對組織厚度和/或拱托材料的存在的感知可以有利地起動或中止發(fā)射，以避免當拱托材料有保證但未安裝或拱托材料被安裝但未獲許可時的無意發(fā)射。
對于進一步的示例，電致動拱托保持構件可以包括被動彈性部件(例如，壓力彈簧)和主動電部件的組合，該被動彈性構件提供夾持通道內的電源斷開保持偏壓。例如，通過壓力彈簧到端帽的EAP纖維致動器可被致動而收縮，壓縮所述壓力彈簧以使拱托墊脫離。
作為另一示例，縫釘匣可由拱托墊制成，該拱托墊通過銷、卷鉗等附著在壓縮表面上，或者可由位于下方的EAP致動器強制地使其脫離，該致動器使拱托墊和/或實施分離的附件變形。
作為進一步的示例，與本發(fā)明相一致的應用可以與電致動保持構件相結合，后者受到致動以完成與拱托墊的接合和/或為了所述拱托墊的脫離而脫開。例如，保持構件在沒加電時，可具有摩擦接合，這允許在使用前插入拱托墊。其后的鎖定EAP致動器的電激勵可以有效地在使用前鎖定拱托墊。可替代地或附加這樣一個鎖定EAP致動器，在脫離EAP致動器的縫合后對其激勵，可以有效地減小與拱托墊的接合或摩擦接合而便于脫離器械。
作為另一附加的示例，盡管內窺鏡檢查和腹腔鏡檢查應用得益于本發(fā)明的各方面，但可以想到的是，開放式外科手術也可有益。
權利要求
1.一種用于將拱托材料固定在組織上的外科器械，其包括細長軸；緊固件施放組件，其在遠側連接于細長軸，并包括相對的組織壓縮表面；電致動保持構件，其有選擇地放置在接合位置之間，將拱托材料夾持到所選的組織壓縮表面上；以及控制電路，其可操作地配置以產生控制信號，從而致動所述電致動保持構件，使所述拱托材料脫離。
2.根據權利要求1所述的外科器械，其特征為，所述電致動保持構件進一步包括電活化聚合物。
3.根據權利要求1所述的外科器械，其特征為，所述電致動保持構件進一步包括由電活化聚合物致動器移動的鎖閂。
4.根據權利要求1所述的外科器械，其特征為，所述電致動保持構件進一步包括被放置成接收拱托材料的側邊緣的保持支架和帶有被放置以有選擇地進入所述通道的移動端的電致動器。
5.根據權利要求4所述的外科器械，其特征為，所述電致動器可操作地將其大小設置為使所述保持支架向外變形，以釋放拱托材料的側邊緣。
6.根據權利要求4所述的外科器械，其特征為，所述保持構件包括覆蓋的凸緣，所述電致動器放置在所述拱托材料的側邊緣的相對側上，以保證在所述拱托材料上的鎖定力。
7.根據權利要求1所述的外科器械，其特征為，所述電致動保持構件包括連接于所選定的組織壓縮表面上的電活化聚合物致動器，其最接近拱托材料的被接收的側邊緣地向外擴展基底部分，并在與壓縮表面相對的側邊緣表面上方使鎖閂部分彎曲，所述電活化聚合物致動器可操作地構造以由壓縮的接合狀態(tài)變化成膨脹的脫離狀態(tài)。
8.根據權利要求7所述的外科器械，其特征為，所述電活化聚合物致動器可操作地構造以響應電激勵，使基底部分向上、向外膨脹。
9.根據權利要求1所述的外科器械，其特征為，所述緊固件施放組件包括含有縫釘匣的下部鉗口和可樞轉地連接的上部鉗口。
10.根據權利要求9所述的外科器械，其特征為，所述電致動保持構件包括覆蓋且連接于所述上部鉗口的頂面的彎曲的彈性構件，其向外延伸彎曲端，該彎曲端被定位成保持拱托材料的側邊緣，該拱托材料位于上部鉗口的上部組織壓縮表面上，所述電致動保持構件進一步包括一對電活化聚合物致動器，其位于在連接件的相對側上的所述彎曲彈性部件和所述上部鉗口的頂面之間。
全文摘要
將用于內窺鏡檢查或腹腔鏡檢查的外科器械插入到外科手術部位以同時對組織進行縫合和切割，該器械包括對夾持在縫釘施加組件的上部和下部鉗口的內表面上的拱托墊采用電致動脫離。因而，可對厚層或薄層進行縫合和切割，而且沒有不適當的縫釘形成，也沒有拱托墊未優(yōu)化脫離。電活化聚合物(EAP)致動鎖閂、EAP通道或帶有EAP壓緊鎖定的剛性通道可靠地夾持所述拱托墊，直到需要以較小的力脫離以將與為脫離而激活的各EAP機構相結合的所述縫合和切割的拱托墊/組織分離。
文檔編號A61B17/068GK1726878SQ200510089530
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權日2004年7月28日
發(fā)明者弗雷德里克·E·謝爾頓四世 申請人:伊西康內外科公司