CN102458271B - 将工具附接到超声外科器械的连接装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外科器械，其具有从手持件朝远侧突出的波导和能够连接到所述波导的外科工具。所述波导可具有大小被定制为***到所述外科工具的近端中的腔体中的远端，所述远端随后选择性地膨胀为将所述远端保持在所述腔体中，以将所述外科工具连接到所述波导。

Description

将工具附接到超声外科器械的连接装置和方法
技术领域
本发明整体涉及一种外科器械，更具体地讲，涉及一种用于将外科工具附接到超声外科器械的连接装置和方法。
背景技术
超声外科器械被用来安全有效地治疗许多病症。这种器械通常包括连接到超声信号发生器的手持件。所述器械还包括接收超声振动的端部执行器。当以合适的能量级传输至有机组织并且使用合适的端部执行器时，超声振动可用于切除、解剖、拉升、烧灼组织或用于使肌肉组织与骨骼分离。由于可以通过波导管从超声换能器传输至外科端部执行器的超声能量的量，使用实芯技术的超声器械尤其有利。此类器械可以用于开放式手术或微创手术，例如内窥镜手术或腹腔镜手术，其中端部执行器穿过套管针到达外科部位。
通常，在外科端部执行器中通过电激励在手持件中支撑的换能器引发超声振动。换能器可由一个或多个压电元件或磁致伸缩元件构成。换能器部分产生的振动经由从换能器部分延伸至外科端部执行器的超声波导传输至外科端部执行器。将波导管和端部执行器设计成以与换能器相同的频率共振。因此，当端部执行器连接到换能器时，整个***的频率与换能器自身的频率相同。
实芯超声外科器械可以分为两种类型，即具有单元件端部执行器的器械和具有多元件端部执行器的器械。具有单元件端部执行器的器械包括诸如解剖刀和球形凝结器的器械。多元件端部执行器(例如夹紧凝固器)的使用包括将组织压在超声刀上的机构。超声夹紧凝结器提供用于切割/凝结组织，尤其是松散无支撑组织的改善的超声外科器械，其中超声刀与对组织施加压缩力或偏置力的夹具一起使用，使得组织的凝结和切割更快并且超声刀运动的衰减较少。外科调位器是用于帮助在手术过程中有利于调位和去除软组织的器械。外科调位器通常被采用以将肌肉与骨骼分离。Cobb式或刮勺(curette)式外科调位器用于脊柱手术中，尤其有助于在后部进入以将肌肉组织从骨骼移开。
不管采用的端部执行器的类型如何，端部执行器必须有效连接到波导。在一些装置中，端部执行器通过例如焊接永久连接到波导上。在其它装置中，端部执行器通过螺纹装置能够移除地连接到波导上。这种端部执行器通常具有扭力扳手，当正确使用时，扭力扳手被设计为确保端部执行器通过合适量的扭力附着到波导，同时避免由于将过量扭力应用到端部执行器导致的损坏或装置故障的可能性。这种扳手可被设计为与端部执行器的远端或部分接口。在一些扳手装置中，在将扳手放置于端部执行器的远端上时，临床医生将扭力施加到扳手直至听到能听到的咔哒声，此时扳手可从端部执行器去除。
虽然使用这种扭力扳手可有效确保在波导和端部执行器之间建立了在声学上的固定连接，但是所述扭力扳手可在准备外科工具和外科室期间丢失或错放。此外，扭力扳手通常用于将端部执行器与手持件上分离，需要临床医生在完成外科手术之后布置扭力扳手或其它工具。此外，如果临床医生不能正确使用所述扭力扳手，则存在端部执行器和波导之间的连接不足以针对最佳结果将期望量的声运动传输到端部执行器的风险。
希望提供一种克服当前器械和端部执行器连接装置的一些不足的超声外科器械。超声外科器械的各种实施例克服这些不足。
发明内容
在一个总的方面，各实施例涉及一种超声外科器械，其具有能够操作地支撑至少一个超声换能器的手持件。所述外科器械包括外科工具，其具有近端，所述近端具有在其中的腔体。波导从所述手持件朝远侧突出，并且与所述至少一个超声换能器相互作用。波导具有远端部分，所述远端部分的大小被定制为***到所述外科工具的近端中的腔体中，并且选择性地膨胀以与腔体形成保持性接合。
根据本发明的其它实施例，提供了一种超声外科器械，其具有手持件，所述手持件具有将至少一个超声换能器能够操作地支撑在其中的壳体。所述超声换能器能够操作地连接到超声信号发生器。波导从所述壳体朝远侧突出，并且与所述超声换能器相互作用。所述波导具有能够选择性膨胀的远端部分。致动器杆能够移动地支撑在所述波导中，并且在第一位置和第二位置之间可运动，在所述第一位置，所述远端部分膨胀，并且在所述第二位置，所述远端部分未膨胀。所述外科器械还包括外科工具，其具有近端部分，所述近端部分具有在其中的腔体，以容纳所述波导的所述远端部分。
根据本发明的其它实施例，提供了一种用于将外科工具可运动地连接到超声外科器械的波导上的方法。在各种版本中，所述方法包括：在所述外科工具的近端部分中设置腔体；以及将所述波导的远端***所述腔体中。所述方法还包括将所述波导的所述远端膨胀以保持性地接合所述腔体的壁的至少一部分。
附图说明
多个实施例的新型特征在所附权利要求书中进行了详细描述。然而结合以下描述和如下附图才能最好地理解多个实施例(有关手术组织和方法)以及其他目的和优点：
图1示出了本发明各实施例的超声***；
图2示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的连接装置实施例；
图2A示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例；
图2B示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例；
图3示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例；
图3A是图3的连接装置的另一示图，所述波导的一部分处于膨胀状态；
图3B示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例；
图4示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例；
图5是图4的连接装置的另一示图，其中外科工具外罩的一部分以剖视图方式示出，并且闩锁构件处于未膨胀状态；
图6是图4的连接装置的另一示图，其中所述连接装置的闩锁构件处于膨胀状态；
图7为本发明的另一手持件实施例的侧视图。
图8是图7的手持件的端视图。
图9为本发明的另一外科工具实施例的端视图；
图10是图9中外科工具的侧视图。
图11示出了用于将外科工具连接到超声器械的波导的本发明的另一连接装置实施例，其中所述外科工具的外罩部分以剖视图方式示出；
图12是图11的连接装置的沿着不同的切割线截取的另一剖视图，并示出所述连接装置的闩锁构件处于膨胀状态；
图13示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例；
图14示出了用于在图13中描绘的连接装置实施例的功率对时间曲线的一种形式；
图15是本发明的手持件和外科工具实施例的局部分解装配示图，所述手持件的一部分和所述外科工具的一部分以剖视图的方式示出；
图16是图16的手持件和外科工具的另一局部剖视分解装配示图，其中它们处于正在连接的取向；
图17是图15和图16的手持件和外科工具的另一局部剖视分解装配示图，其中它们处于已连接的取向；
图18是在图15-17中描绘的连接装置实施例的加热和冷却单元的剖视图；
图19是图18的加热和冷却单元的另一剖视图，其中所述外科工具的外罩正被安装于其上；
图20是图18和19的加热和冷却单元的另一剖视图，其中所述外罩与其保持性地接合；
图21示出了本发明各实施例的超声***；
图22示出了用于将外科工具连接到超声外科器械的波导的本发明的另一连接装置实施例，其中所述波导的远端与所述外科工具保持性地接合；以及
图23示出了在波导的远端膨胀之前的图22中描绘的连接装置实施例。
具体实施方式
在详细说明多个实施例之前，应该指出的是，实施例的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中详细示出的部件的构造和布置。示例性实施例可以单独实施，或与其他实施例、变更形式和修改形式结合实施，并可以多种方式实施或执行。例如，以下公开的外科器械和外科工具构型仅为示例性的，而无意限制它们的范围或应用。此外，除非另外指明，否则本文所用的术语和表达是为了方便读者而对示例性实施例进行描述目的所选的，并非限制其范围。
各实施例通常涉及超声外科器械，并且更具体地讲，涉及在这种器械中用于将外科工具连接到超声能量源的连接装置。超声外科器械的例子在美国专利No.5,322,055和5,954,736中有所公开，结合超声刀和外科器械的例子在(例如)美国专利No.6,309,400B2、6,278,218B1、6,283,981B1和6,325,811B1中有所公开，所述专利各自的全文以引用方式并入本文中。同样以引用方式各自将全文并入的有：提交于2007年3月22目的共同所有、共同待审的美国专利申请No.11/726,625，其标题为ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENTS(超声外科器械)，以及共同所有的与本申请同日提交的美国专利申请，其标题为THERMALLY-ACTIVATED COUPLINGARRANGEMENTS AND METHODS FOR ATTACHING TOOLS TOULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENTS(用于将工具附连到超声外科器械的热激活连接装置和方法)(代理人案卷号为No.END6494USNP1/080596)。
图1示出了包括超声信号发生器12的超声***10，其具有超声换能器14、手持件16和外科工具100，可根据本发明的各实施例采用所述外科工具。这种***的各方面在美国专利公开No.US 2008/0234709A1中进一步详细描述，通过引用将上述申请的公开全文并入。超声换能器14(称为“Langevin叠堆”)可通常包括换能部分18、第一共振器或端罩20、第二共振器或前罩22以及辅助部件。超声换能器14优选为整数个***半波长(nλ/2)。声学组件24可包括超声换能器14、安装件26和速度变换器28。
端罩20的远端连接至换能部分18的近端，前罩22的近端连接至换能部分18的远端。前罩22和端罩20的长度由多个变量来确定，这多个变量包括换能部分18的厚度、用于制造端罩20和前罩22的材料的密度和弹性模量以及超声换能器14的共振频率。
换能器可由器械手持件16内的一个或多个压电元件或磁致伸缩元件构成。通过例如电激励换能器在外科工具100中引发超声振动，所述换能器由器械手持件中的一个或多个压电元件或磁致伸缩元件构成。换能器部分产生的振动经由从换能器部分延伸至外科工具100的超声波导28传输至外科工具。
在图示实施例中，换能器由压电元件40构成。压电元件40可以用任何合适的材料制成，例如锆-钛酸铅、偏铌酸铅、钛酸铅或其它压电晶体材料。每个正极42、负极44和压电元件40都具有延伸穿过中心的孔。正电极42和负电极44分别电连接到导线46和48。导线46和48封闭在缆线50中，与超声***10的超声信号发生器12电连接。
声学组件24的超声换能器14将来自超声信号发生器12的电信号转化为机械能，该机械能主要致使超声换能器14和外科工具100发生超声频率的纵向振动运动。合适的发生器为得自Ethicon Endo-Surgery，Inc.(Cincinnati，Ohio)的GEN04型发生器。当声学组件24通电时，振动运动驻波通过声学组件24产生。沿着声学组件24的任何点处的振动运动振幅可以取决于沿着声学组件24测量振动运动的位置。振动运动驻波的最小或零交点通常称为波节(即运动通常最小的位置)，并且驻波的最大绝对值或峰值通常称为波腹。波腹与距其最近的波节之间的距离为四分之一波长(λ/4)。
导线46和48将电信号从超声信号发生器12传输到正电极42和负电极44。通过响应于脚踏开关60通过超声信号发生器12供应的电信号给压电元件40供电，从而在声学组件24中产生声学驻波。电信号在压电元件40中产生重复小位移形式的扰动，使材料中出现较大的压缩力。重复的小位移会使压电元件40以连续方式沿着电压梯度的轴线膨胀和缩回，从而产生超声能量的纵向波。超声能量通过声学组件24传输至外科工具100。
为了使声学组件24将能量递送到外科工具100，声学组件24的所有部件必须以声学方式连接到所述外科工具100。声学组件24的部件最好经声学调整，使得任何组件的长度均为二分之一波长(nλ/2)的整数倍，其中波长λ为声学组件24在预先选择的纵向振动驱动频率或工作纵向振动驱动频率fd下的波长，并且其中n为任意正整数。还构思声学组件24可以结合声波元件的任何合适布置。随着当前具体实施方式的继续，本领域普通技术人员将容易理解上述***10仅是可采用本发明的实施例的各种独特和新颖优点的无数超声外科***的一个实例。
图1和图2示出了用于将外科工具100连接到波导28的本发明实施例的连接装置110。外科工具100被示出为刀片并且具有总体平滑的外表面，其很好地适合于凝结和组织整形应用。然而，如本文所用，术语“外科工具”可涵盖可以能够操作地与超声外科手持件或在外科设备中的其它超声能量源连接的任何外科端部执行器或工具或刀片，且其包括(但不限于)笔直和弯曲的刀片、锋利的钩、剥离钩、球形凝结器、夹钳凝结器等。示例性刀片构造在授予Houser等人的美国专利No.6,423,082中描述，通过引用将上述申请的公开全文并入。夹钳凝结器装置的实例在美国专利No.6,254,623中公开，通过引用将上述申请的公开全文并入。
在图1和图2中描述的实施例中，波导28的远端29能够连接到连接部分101，在多个实施例中，所述连接部分包括设置在外科工具100的近端部分112中的形状互补的腔体114。例如，所述远端29可具有截头圆锥形并且大小可被容纳在腔体14中。波导28或波导28的至少远端部分29由具有第一热膨胀系数(CTE1)的第一材料15制成。外科工具100或至少外科工具100的近端部分112由具有小于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数(CTE2)的第二材料103制成。因此：
CET2＜CET1
波导28的远端部分29相对于外科工具100的近端部分112中的腔体114确定大小和形状，使得当波导28和外科工具100处于大约相等温度时，在波导28的远端部分29和腔体114之间生成滑动配合或间隙量“C”。
在各实施例中，波导28或波导28的至少远端部分29可由例如热膨胀系数为13.7×10-6in/in/华氏度的铝制成，并且外科工具100的近端部分112可由例如热膨胀系数为4.34×10-6in/in/华氏度的钛制成。在这种实施例中，间隙“C”可大约为0.0005英寸。
为了将这种外科工具100连接到波导28，临床医生将波导28的远端部分29布置在外科工具100的腔体114中，如图2所示。热能(即，热)随后施加到波导28的远端部分29上，以通过热膨胀增大远端部分29的外部直径或参数形状。因为CTE1＞CTE2，所以当与腔体114的内部直径或形状相比时，波导14的远端部分29的外部直径或参数形状将膨胀到更大的量级，以在它们之间建立如图2A所示的过盈配合。可通过安装在波导28周围与远端部分29邻近的射频(RF)感应线圈120将热或热能施加到波导28。在其它实施例中，可采用电阻式热电加热元件130。见图2B。在在外科工具100的近端部分112和波导28的远端部分29之间建立充分的过盈配合之前施加热。然后，热施加器120、130必须持续被激活以在整个使用过程中保持过盈配合。在已经完成外科手术之后，热施加器120、130可被去激活。一旦波导28的近端部分29的温度恢复到外科工具100的近端部分114的近似温度，则外科工具可从波导28上拆下。
在图3的实施例中，波导28′的远端部分29′的一部分140由具有高热膨胀系数的材料制成。例如，部分140可由例如铝制成，而波导28′的其余部分可由钢制成。在正常室温下(即，在未加热状态下)，部分140能够与波导28′的远端部分29′具有相同的直径或其它参数形状，以使得部分29′、140能够被***到外科工具100′的近端部分112′中的腔体114′中。因此，在通过热施加器120或130(不论可能是哪一个)将热或热能施加到远端部分29′上之前，在部分140和腔体114′的壁之间设置预定间隙量“C”。为了将外科工具100′连接到波导28′上，热施加器120或130被激活以使得部分140以大于外科工具100′的远端部分112′的膨胀速率的速率膨胀，以在它们之间产生过盈配合。见图3A。
图3B示出了可供选择的实施例，其中在波导28″的远端29″中设置腔体114″，并且外科工具100″的近端部分112″的大小被定制为被容纳在腔体114″中。在该实施例中，波导28″的远端29″由具有第一热膨胀系数(CTE1)的第一材料15″制成，并且外科工具100″的近端部分112″由具有大于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数(CTE2)的第二材料103″制成。因此：
CET2＞CET1
为了将这种外科工具100″连接到波导28″，临床医生将外科工具100″的近端部分112″布置在波导28″的远端部分29″中，如图3B所示。热能(即，热)随后施加到外科工具100″的近端部分112″上，以通过热膨胀增大近端部分112″的外部直径或参数形状。因为CTE1＜CTE2，所以当与腔体114″的外部直径或形状相比时，外科工具100″的近端部分112″的外部直径或参数形状将膨胀到更大的量级，以在它们之间建立过盈配合。热或热能可通过热施加器120被施加到外科工具100″的近端部分112″，热施加器可包括射频(RF)感应线圈或安装在近端部分112″上的电阻加热器120″。功率可从手持件通过合适的连接进行供应。例如，加热元件120″可安装在外科工具100″上，并且当外科工具100″的近端部分112″***腔体114″中时，热施加器120″可连接到从手持件突出的导线(未示出)以将功率供应到热施加器120″。在在外科工具100″的近端部分112″和波导28″的远端部分29″之间建立充分的过盈配合之前施加热。然后，热施加器120可被去激活和/或去除，并且可使用所述***。一旦外科工具100″的近端部分112″的温度恢复到波导28″的远端部分29″的近似温度，则外科工具100″可从波导28″上拆下。
图4-6示出了使用本发明各实施例的另一连接装置来将可重复使用的外科工具300能够移除地连接到手持件216的波导228上，所述手持件与前述手持件16的构造和操作类似，不同之处在以下列出。在一些实施例中，例如，波导228的远端229可为锥形或为截头圆锥形，以容纳于在外科工具300的近端部分312中设置的形状互补的腔体314中。在该实施例中，外科工具300包括将远端部分312支撑在其中的壳体或外罩部分320。在各个实施例中，远端部分312可被支撑在有利于远端部分312相对于外罩320的声激励的安装件26中。如图5和图6中可看出，外罩320具有在其中的腔体330，以用于将手持件216的远端部分218容纳于其中。外罩320还具有轴向通道332，以使得波导228能够延伸穿过以与外科工具300的近端部分312接合。如图4-6中可进一步看出，手持件216的远端部分218具有形成于其上的锥形部分220。当远端部分218被容纳在外罩320的腔体330中时，锥形部分220与安装在外罩320中的至少一个能够选择性膨胀的闩锁构件350抵触。闩锁构件350可由例如形状记忆合金(SMA)制成，并且连接到安装在外罩320中的对应工具接触件352。例如，闩锁构件350可按照环形或箍形由NiTi(镍-钛)、CuZnAl、CuAlNi等制成，并且通过接触条354被连接到接触件352。还可在图4-6中看出，触发接触件230安装在手持件216的远端部分218中。在各实施例中，触发接触件230可包括由导电材料(例如，铍铜)形成的环形圈或环段，并且所述导电材料与电力源240电连通(例如，接线)。电力源240可包括例如电池或交流电源，并且能够与前述发生器装置一体形成。
图5和图6示出了将外科工具300连接到手持件216的波导228的方法。为了引发连接工序，手持件的远端部分218***到外科工具300的壳体320中的腔体330中，如图5所示，使得触发接触件230与工具接触件352电接触，从而允许电流(致动信号)激活闩锁构件350。在各个实施例中，开关244可设置在将致动接触件230连接到电力源240的电线/导线242中。例如，所述开关244可布置在手持件或发生器中。因此，当外科工具300如图5中所示连接到波导228，并且开关244被触发时，闩锁350将被激活并且开始顶着锥形部分220膨胀。本领域普通技术人员应该理解，闩锁350与锥形部分220的连接导致工具300被拉动到与波导228保持性地接合的状态，以实现波导228的远端部分229和外科工具300的近端部分312之间的充分声学连接。见图6。
图7-12示出了用于将可重复使用的外科工具500能够移除地连接到手持件416的波导428上的本发明各实施例的另一连接装置，所述手持件与前述手持件216的构造和操作类似，不同之处在以下列出。在该实施例中，在图7和图8中示出了突出到手持件的远端418之外的至少一个，并且优选地，四个接触接片450。一个或多个所述接触接片450被导线连接至电能量源240。至于其它实施例，可提供开关244控制从源240流到接触接片450的电流。工具500具有工具外罩520，其具有在其中适于容纳对应的接触接片450之一的对应的接片狭槽570，以使得外罩520滑动到手持件416上到达图11所示的位置。然后，临床医生相对于手持件416旋转外罩520，以使得接触接片450各自被容纳在位于每个狭槽570的端部的对应的锁定插口572中。电接触件574可被布置在每个锁定插口572中或与其相邻，以使得当安装在锁定插口572中时，电接触件与对应接触接片450电接触。所述电接触件574与被支撑在外罩520中的对应的一个或多个能够膨胀的闩锁构件段550电连通。闩锁构件段550被布置为使得当工具500安装在手持件上并且接触接片450容纳在它们对应的锁定插口572中时，闩锁构件段550布置为与手持件416的锥形部分420接合。
为了引发连接工序，手持件的远端部分418***到外科工具500的外罩520的腔体530中，如图11所示，从而接触接片450被容纳在它们对应的狭槽570中，临床医生相对于外科工具500旋转手持件416以使得接触接片450安装在它们对应的锁定插口572中，并且与其中的对应电接触件574接触。如果开关244关闭，则电流随后被允许流动通过电接触件574到达能够膨胀的闩锁构件段550。随着电流流动到能够膨胀的闩锁构件段550，闩锁构件段550膨胀并将工具500的近端512拉动为与波导428的远端429保持性地接合。
图13和图14示出了用于将外科工具100永久地连接到手持件16的波导28的本发明各个实施例的另一连接装置110′。在该实施例中，波导28的远端29的大小被定制为被容纳在外科工具100的近端部分114中的腔体114中。布置在腔体114中的是一些能够熔融的合金材料115。在多个实施例中，能够熔融的合金材料可包括例如铜-铝。在该实施例中，临床医生将波导28的远端29***到腔体114中以使得其与能够熔融的合金材料115接触。然后临床医生可操作发生器12以为波导28提供在量级和持久度方面充足的充足功率突增，以使得能够熔融的合金材料115将波导28焊接到工具100。如图14所示，一旦完成焊接，临床医生将功率减小到正常操作量级。例如，正常功率量级可为5瓦特。为了使得可熔融材料115充分将波导28焊接到工具100，临床医生可必须将功率增大至例如50瓦特，持续大约5秒(时间)。这种增大的量级和持久度可取决于采用的可熔融材料115的类型和换能器装置。然而，在每种情况下，功率增大的量级和持久度应当小于将最终导致换能器或***的其它部件损坏的量级和持久度。
图15-20示出了用于将可重复使用的外科工具700能够移除地连接到手持件616的波导628上的另一连接装置710，所述手持件与前述手持件16的构造和操作类似，不同之处在以下列出。例如，波导628的远端629可具有在其中的截头圆锥形腔体630，以容纳外科工具700的形状互补的近端部分712。在该实施例中，外科工具700包括将近端部分712支撑在其中的外罩720。在各个实施例中，外罩720可由例如钛64制成，而近端部分712可被支撑在有利于近端部分712相对于外罩720以声学方式产生运动的安装件26中。如图15和图16中可看出，外罩720具有在其中的环形腔体730，以用于将手持件616的远端部分618容纳于其中。外罩720还具有轴向通道732，以使得波导628能够延伸穿过以与外科工具700的近端部分712接合。
如图15和图16所示，手持件616的远端618能够移动地支撑释放环640，所述释放环具有分别延伸穿过手持件616的远端部分618中的对应狭槽646、648的直径上相对的杆部642、644。将在下面更详细地解释释放环640的用途。可在图15和图16中看出，波导628的远端部分629也配有能够将锁定环652容纳于其中的环形凹槽650。锁定环652可由形状记忆合金(SMA)制成，所述SMA例如NiTi(镍-钛)、CuZnAl、CuAlNi等。锁定环652还可被支撑在至少两个，优选地四个热生成和冷却单元660中，所述热生成和冷却单元通过对应销661以枢转方式销连接，或者以其它方式枢转地连接到手持件616的远端的壁619。
图15-18示出了本发明的一个实施例的热生成/冷却单元660的一种形式。在各个实施例中，每个热生成/冷却单元660具有由例如铝或诸如聚碳酸酯的工程塑料制成的主体部分663，并且所述主体部分能够在其中具有通过壁668分离的上室区664和下室区666，所述壁具有从中穿过的流动返回通道670。外周具有形成于其上的止挡凸耳672，以与形成在外科工具700的外罩720中的锁定突起740的保持性地接合(图19和图20)，如以下将进一步讨论。返回开口杆676可滑动地延伸穿过通过海绵构件680和壁668限定的主体部分663中的通道675。海绵构件680可支撑在另一壁部分682上，如图所示。返回开口杆676具有贯穿的孔678，孔与流动返回通道670同轴对齐，以使得液体/蒸汽穿过下室666和上室664之间。可在上室664中设置波纹管或擦拭装置684以与返回开口杆676滑动接合，使得波纹管684用于当返回开口杆676没有沿轴向前进到上室664中时密封通道675。加热/冷却介质686设置在下室666中。在各实施例中，加热/冷却介质686可包括例如具有相对低的沸点的液体，诸如丙酮。
现在将描述用于将外科工具700连接到手持件616的方法。图15示出了在将手持件的远端618***到外科工具700的外罩720中之强，在手持件616和外科工具700中的各部件的位置。为了开始连接工序，临床医生将手持件616的远端618***到外科工具700的外罩720中。参见图16。此时，手持件616和外科工具720基本处于室温下。随着手持件618的远端进入外罩720中的环形腔体730中，安装在手持件616的远端部分618中的功率触发开关690允许电流流动到发生器，以使得换能器被激活。在各个实施例中，当波导628和支撑在其上的锁定环652处于室温(中等温度)时，锁定环652在波导628的远端周围缩回，使得其中的腔体630将不完全接纳外科工具700的截头圆锥形状的近端712。但是，换能器的触发导致波导628加热锁定环652，使得其膨胀到外科工具的近端712可合适安装在腔体630中的状态。随着连接工序的开始，锁定突起740(图19)将每个热生成/冷却单元660绕它们对应的销枢转到与振动波导628紧密接触，以有利于在锁定环周围产生热。这个枢转行为由图16中的箭头“A”表示。当近端712被完全安装在腔体630中时，锁定突起740在热生成/冷却单元660上的止挡凸耳672上扣合，如图17和图20所示。本领域普通技术人员应当理解，随着锁定突起740在止挡凸耳672上扣合，可为临床医生提供触觉反馈和/或可听见的咔哒声，以指示外科工具700已正确前进到连接位置。锁定突起740使得热生成/冷却单元枢转返回中间或未枢转位置，其中锁定突起740和止挡凸耳仍将外科工具700保持在连接位置。当处于如图17和图20所示的连接位置时，外罩720的远端721触发使得电流停止到达换能器的功率去激活开关689。连接工序现在完成。临床医生现在自由使用所述***。还将理解，换能器的其它操作将导致锁定环652再一次膨胀；然而，锁定突起740和止挡凸耳672用于保持外科工具700和手持件616之间的连接接合状态。
转到图18-20，理想的是锁定环652在初始连接工序中为热的，以使得工具700的近端712***到腔体630中。在加热工艺中，液体686留在海绵680和上室664中。可在图20中看出，当处于锁定位置时，热生成/冷却单元660邻近安装在外罩720的壁中的散热环692。这种布置有助于从热生成/冷却单元660散热。当锁定突起740位于止挡位置(图17和图20)，并且换能器已被去激活时，理想的是锁定环652冷却以进一步将波导629的远端固定到工具700的近端712。锁定突起740前进到锁定位置的过程将返回开口杆676偏置以使得杆676中的孔678与返回通道670对齐，以使得在上室664中的液体686流动到下室666中。随着液体686流动到上室684外，其接触热的下室666表面并且蒸发以冷却那些表面，并最终冷却锁定环652。
为了将外科工具从手持件616上脱离，临床医生运动释放环640以激活所述激活开关689或接触件，这导致换能器开始振动过程并开始加热循环。随着热生成/冷却单元660开始升温，锁定环652开始膨胀，以使得临床医生能够拉动外科工具脱离手持件616。当部件已经分离时，在功率致动开关不再被工具外罩720的远端721激活之后，功率激活开关断开输送到换能器的功率。本领域普通技术人员应该理解，多个已知的开关和开关装置、微处理器控制的接触件等可用于在工具连接处理中激活和去激活换能器，而不脱离本发明的精神和范围。例如，功率激活开关可包括连接到容纳在发生器中或安装到邻近发生器的微处理器的近检测开关或接触件。
图21-23示出本发明的另一外科工具***800的实施例，其包括发生器12和手持件816，所述手持件在设计和构造方面与上述手持件16基本类似，不同之处在以下指出。例如，波导826的远端829能够选择性地沿径向膨胀，以使得远端829能够有效连接到外科工具900的近端912。在图22和图23中最清楚地看出，波导826的远端829具有两个相对的耳状物830，它们的形状成形为与外科工具900的近端912中的腔体930保持性地接合。腔体930可设置有锥形壁932，使得当耳状物830***腔体930中并随后径向运动(箭头“R”)时，耳状物830用于将工具900拉动为与波导826的远端829保持性地接合。在各个实施例中，波导826可由例如铝7075-T6制成。
各个实施例可包括能够沿轴向运动的致动器杆850，其能够移动地支撑在波导826中的狭槽840中。致动器杆850可由例如ultem、PEI制成并具有在耳状物830之间延伸的大小的远端852，并且当在耳状物830之间沿远端前进时使得耳状物830沿径向运动。如图21中可看出，致动器杆850可具有沿径向延伸的部分854，其延伸穿过分别在波导826和手持件816中的狭槽842和817。径向延伸的部分854可在按钮部分856中终止，其有利于临床医生致动杆850。
因此，为了将外科工具900连接到手持件816，临床医生将耳状物830***到腔体930中，同时致动器杆850处于未致动位置(图22)。一旦耳状物830***到腔体930中，临床医生可将按钮部分856沿远端方向“DD”滑动，以使得致动器杆850的远端852沿轴向在耳状物830之间运动，以实现径向运动并与腔体930的锥形壁接合(图23)。
本文所公开的各种器械可被设计为单次使用后丢弃，或者它们可被设计为可使用多次。然而在任一种情况下，该器械均可重新恢复，从而在至少一次使用后再次使用。修整可包括拆卸装置、清洗或更换具体部件、以及后续重新组装步骤的任何组合。具体地讲，可拆卸该装置，并且可按照任何组合选择性地更换或拆下装置的任何数量的特定零件或部件。清洗和/或更换特定部件后，可在修理厂或在紧临外科手术前由手术小组人员将器械重新装配，以供后续使用。本领域技术人员将会知道，装置的修整可利用拆卸、清洁/更换、和再组装的多种技术。这些技术的使用以及所得的修复器械均在本发明的范围内。
优选地，在外科手术前实施本文所述的多种实施例。首先，获取新的或用过的器械，并根据需要进行清洗。然后可对器械进行消毒。在一种消毒技术中，将器械置于闭合并密封的容器中，例如塑料袋。然后将容器和器械置于可穿透该容器的辐射场，例如γ辐射、X射线或高能电子。辐射将杀死器械上和容器中的细菌。然后可将消毒后的器械保存在无菌容器中。该密封容器将器械保持在无菌状态，直到在医疗设备中打开该容器。
器械优选地经过消毒。这可以通过本领域技术人员已知的任意数量的方式进行，包括β辐射、γ辐射、环氧乙烷或蒸汽。
虽然本文已描述了多种实施例，但可以对这些实施例实施多个修改和变型。例如，可以采用不同类型的端部执行器。另外，凡是公开了用于某些部件的材料的，均可使用其他材料。上述具体实施方式和下述权利要求旨在涵盖所有这样的修改和变型。
以引用方式全文或部分地并入本文的任何专利公布、或其他公开材料仅在所并入的材料不与本发明所述的现有定义、陈述、或其他公开材料相冲突的程度上并入本文。同样地并且在必要的程度下，本文明确阐述的公开内容取代了以引用方式并入本文的任何冲突材料。如果任何材料或其一部分以引用方式并入本文，但与本文所述的现有定义、陈述、或其他公开材料相冲突，那么仅在所并入的材料与现有公开材料之间不产生冲突的程度下才将其并入本文。

Claims (16)

1.一种超声外科器械，所述超声外科器械具有在其中能够操作地支撑至少一个超声换能器的手持件，所述超声外科器械包括：
外科工具，所述外科工具具有近端，腔***于所述近端中；以及
波导，所述波导从所述手持件朝远侧突出并与所述至少一个超声换能器相互作用，所述波导具有远端部分，所述远端部分的大小被定为***到所述外科工具的所述近端中的所述腔体中，并且所述远端部分选择性地膨胀，以与所述腔体保持性地接合。
2.根据权利要求1所述的超声外科器械，其中所述波导的所述远端部分能够选择性地沿径向膨胀。
3.根据权利要求1所述的超声外科器械，还包括能够操作地被所述波导支撑的致动器构件。
4.根据权利要求3所述的超声外科器械，其中所述致动器构件包括能够沿轴向运动的致动器杆。
5.根据权利要求4所述的超声外科器械，其中所述远端部分具有至少两个形成在所述远端部分上的耳状物。
6.根据权利要求5所述的超声外科器械，其中所述腔体具有用于与所述耳状物接合的锥形壁部分。
7.根据权利要求4所述的超声外科器械，其中所述能够运动的致动器杆包括：
杆部分，所述杆部分能够运动地支撑在所述波导中的狭槽中；以及
径向延伸的致动部分，所述径向延伸的致动部分穿过所述手持件的一部分突出。
8.根据权利要求1所述的超声外科器械，其中所述外科工具选自以下外科工具组：笔直和弯曲的刀片、锋利的钩、剥离钩、球形凝结器和夹钳凝结器。
9.一种超声外科器械，所述超声外科器械包括：
手持件，所述手持件具有壳体；
至少一个超声换能器，所述至少一个超声换能器能够操作地支撑在所述壳体中，并且能够操作地连接到超声信号发生器；
波导，所述波导从所述壳体朝远侧突出并且与所述至少一个超声换能器相互作用，所述波导具有能够选择性膨胀的远端部分；
致动器杆，所述致动器杆能够运动地支撑在所述波导中，并且能够在第一位置和第二位置之间运动，在所述第一位置，所述远端部分膨胀，并且在所述第二位置，所述远端部分未膨胀；以及
外科工具，所述外科工具具有近端部分，所述近端部分具有在所述近端部分中的腔体，以将所述波导的所述远端部分容纳在所述腔体中。
10.根据权利要求9所述的超声外科器械，其中所述远端部分具有至少两个形成在所述远端部分上的耳状物。
11.根据权利要求10所述的超声外科器械，其中所述腔体具有用于与所述耳状物接合的锥形壁部分。
12.一种用于将外科工具能够移除地连接到超声外科器械的波导上的方法，所述方法包括：
在所述外科工具的近端部分中设置腔体；
将所述波导的远端***所述腔体中；以及
将所述波导的所述远端膨胀以保持性地接合所述腔体的壁的至少一部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述膨胀包括在所述波导的所述远端的能够径向运动部分之间沿轴向推进致动构件。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：
中止所述超声外科器械的操作；
缩回所述波导的所述远端；以及
从所述腔体中抽回所述波导。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
中止所述超声外科器械的操作；
沿轴向抽回所述致动构件以允许所述能够径向运动部分向内缩回；以及
从所述腔体中抽回所述波导。
16.一种超声外科器械，所述超声外科器械具有在其中能够操作地支撑至少一个超声换能器的手持件，所述超声外科器械包括：
波导，所述波导从所述手持件朝远侧突出，并且能够操作地与所述至少一个超声换能器相互作用，所述波导由至少第一材料制成，使得所述波导的至少远端部分具有第一热膨胀系数；以及
外科工具，所述外科工具具有近端部分，所述外科工具由至少第二材料制成，使得所述外科工具的至少所述近端部分具有小于所述第一热膨胀系数的第二热膨胀系数，所述外科工具的所述近端部分具有在所述近端部分中的腔体，以将所述波导的所述远端部分容纳在所述腔体中，所述腔体相对于所述波导的所述远端部分定制尺寸和形状，以使得当所述远端部分被容纳在所述腔体中时将热能施加到所述远端部分的情况下，所述远端部分膨胀以将所述远端部分保持在所述腔体中。
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