包括工具单元以及对工具单元激励和控制的单独电池和控制模块的电动手术工具组件制造技术

提供了一种电动手术工具系统，包括工具单元(124)以及电池和控制模块(128)。所述电池和控制模块包括：用于提供充电电流的电池单元(38)；用于监控开关和/或工具动力产生单元的状态的传感器；以及控制器(530)，所述控制器基于来自传感器的信号选择性地提供激励信号到工具内部的动力产生单元(950)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括工具单元以及对工具单元激励和控制的单独电池和控制模块的电动手术工具组件
本专利技术总的来说涉及手术器械。更具体地说，本专利技术涉及包括工具单元和可连接至工具单元来对工具单元激励和控制的单独电池和控制模块的电动手术器械。
技术介绍
电动手术器械经常在诸如整形外科手术等外科手术中使用。手术器械可以是任何类型，例如旋转钻、扩孔器、线材驱动器、矢状锯、摆锯、往复锯、超声波装置等。典型地，手术器械包括壳体或外壳。壳体容纳工具动力产生部件，工具动力产生部件输出施加于手术部位的能量。工具可以是钻头、钻针、锯、超声波切割或烙头等。诸如钻头、锯片、钻针、电极或超声波头的能量施加器从壳体向前延伸。一些电动手术工具由附接至壳体的电池供电。电池典型地包括自己的盒体或壳体。一个或多个可再充电的电池单元设置在电池壳体中。在以PCT公开号No._____公开的本申请人的PCT申请No.PCT/US/2012/064764中公开了用于为此类工具充电的电池，该申请的内容明确地包含在本文中作为参考。电池的使用使得不需要提供连接至外部电源的电源线。消除电源线可以提供优于带电源线手术器械的几个优点。使用此类器械的外科人员不需要关心对电源线消毒使其可以被带入患者周围的无菌手术室或者确保在手术过程中未消毒的电源线不会被无意地带入手术室。此外，消除电源线导致可能消除在存在电源线的情况下可能给外科手术带来的绊倒和缠绕的风险、物理上的杂乱以及视觉阻碍。具体地说，当在外科手术过程中被拉动或缠绕时，电源线可能变为有菌的，可能从使用者的手中被拉动，并且可能完全地或部分地与电源插座分离，从而中断器械的操作和/或造成电击患者的风险。此外，当例如利用高压灭菌器进行蒸汽消毒时，相比于器械的其它部件而言，电源线更容易出现故障。电动手术工具还包括手动致动的开关或触发器。使用工具的从业者致动该开关以控制工具的开/关状态以及操作状态。触发器的状态被控制电路监控。如果工具是电池供电的，该控制电路典型地位于工具壳体中。然而至少在非手术工具领域中已知的是，将该控制器放在电池壳体中。该控制电路根据触发器的状态选择性地从集成于电池(battery)的各电池单元(cell)将激励信号施加给工具动力产生电路。控制电路于是控制工具动力产生电路的供电。本专利技术人转让给本受让人的美国专利No.7,638,958公开了一种这样的电池供电的手术工具，该申请的内容包含在本文中作为参考。今天使用的电池供电的电动手术工具包括电池在内重量相对较大，为1.3kg或更重。这些工具内的电动机常常输出最低125瓦的功率。这些工具被用于需要大功率的场合。这些场合包括作为膝关节或髋关节置换术的一部分的大型骨骼切除手术。这些工具还用于对诸如股骨等大型骨骼进行钻孔以及扩孔。可获得的电池供电的手术工具通常对于其所预期的用途好使。然而，迄今为止已经证明提供一种输出功率在25至125瓦范围内的电池供电的电动手术工具是困难的。这些工具被用于这样的场合：为了执行精细作业需要相对较小的动力应用。这些类型的手术包括截骨术和骨折固定术。典型地，这些工具重150克或更轻。很多这样的小尺寸工具具有细长结构，形状类似大号钢笔或铅笔。这允许把持工具的从业者像铅笔那样把持工具。这允许从业者通过移动拇指和食指来精确地定位工具使得工具可以执行期望的作业。难以提供这类电池供电工具的一个原因是已经证明难以将形成工具的部件以及附接的电池封装在一个单元中，使得从业者可以以最小的力气将该单元把持在拇指和食指之间。
技术实现思路
本专利技术涉及实用的新型电动手术工具组件。该工具组件包括在重量上相对较轻并且设计成让使用该工具的从业者的人体工程学应力最小的工具和电池组。本专利技术涉及包括工具单元以及电池和控制模块的组件。所述工具单元可脱离地附接至所述电池和控制模块。所述工具单元包括动力产生单元，该单元将电能转化为能够被施加至活体组织的部位上以便执行期望的医疗/手术任务的一类能量。典型地，这种能量通过附接至工具单元或者作为工具单元的一部分的施加器被施加。通常，工具单元包括结合组件，其将能量施加器可脱离地保持到工具单元上并且将该施加器可脱离地连接至所述能量产生单元。电池和控制模块(BCM)包括用于保持电荷的一个或多个电池单元，该电荷施加至工具动力产生单元。另外，工具单元控制器位于BCM内部，调节电力向工具单元的施加。BCM还包括触发器组件或工具传感器。触发器包括手动操作的部件，从业者操纵该部件以控制工具的致动。工具传感器即使不位于工具的内部，也产生表示工具的操作状态的信号。基于触发器的状态和/或来自工具传感器的输出，工具单元控制器调节电流从电池单元向工具动力产生单元的输出。在本专利技术的许多形式但并非所有形式中，BCM包括触发器和工具传感器。本专利技术的另一个特征在于，当工具单元和BCM被组装在一起时，组件让使用该组件的人耗费最小的体力。这在本专利技术的许多形式中通过如下方式实现：通过将工具单元形成为使得工具单元具有细长铅笔状形状，并且通过提供一种BCM，该BCM当附接至工具时包括位于工具的近端的后方的至少一个电池。本专利技术的另一个特征在于，工具单元和BCM能够经受住高压灭菌器消毒的恶劣环境。具体地说，工具单元和BCM要暴露于充满有温度超过125℃压力为2巴的蒸汽(水蒸气)的大气。这在某种程度上通过在从BCM突出的电插针的周围提供一致性密封来实现。在本专利技术的许多形式但并非所有形式中，工具单元电动机用作工具动力产生单元。在本专利技术的这些形式中，BCM包括提供关于电动机转子的磁性旋转位置的数据的传感器。多个传感器被提供。BCM内部的工具单元控制器选择性地采用这些传感器信号来高度准确地表示转子的旋转位置。基于这些位置数据，工具单元控制器能够精确地调节通过电池单元向电动机的绕组的电流提供。BCM内部的一个或多个电池单元是可再充电的。BCM还设计成使得用来将电荷从一个或多个电池单元输出给工具动力产生单元的BCM针也用作用来将充电电荷施加至一个或多个电池单元进行存储的针。本专利技术的该组件的另一特征在于，当充电器与BCM结合时，该充电器执行比仅仅给电池单元充电的任务更多的任务。具体地说，该充电器还能够测试BCM内部的工具单元控制器。这种测试确保当BCM附接至新的工具单元时，工具单元控制器正确地提供电流。附图说明本专利技术的其它优点将容易理解，这是因为当结合附图予以考虑时这些优点通过参考下列详细描述会被更好地理解：图1是包括工具单元以及电池和控制模块的手术器械的透视图；图2是在工具单元从电池和控制模块脱离的情况下手术器械的透视图；图3是电池和控制模块的分解图；图4是电池和控制模块沿图2的线4的剖视图；图5是电池和控制模块的壳体的下段的透视图；图6是电池和控制模块的壳体的下段的另一透视图；图7是电池和控制模块的壳体的下段的端部视图；图8是电池和控制模块的壳体的下段的俯视图；图9是电池和控制模块的壳体的上段的透视图；图10是电池和控制模块的壳体的上段的另一透视图；图11是电池和控制模块的壳体的上段的端部视图；图12是电池和控制模块的壳体的上段的俯视图；图13是电池和控制模块的机架的俯视图；图14是电池和控制模块的机架的透视图；图15是电池和控制模块的机架的端部视图；图16是电池和控制模块的控制系统的充电电路的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池和控制模块，其与手术工具单元一起使用，所述手术工具单元包括动力产生单元和由所述动力产生单元致动的能量施加器，所述能量施加器适用于执行医疗/外科手术，所述电池和控制模块包括：壳体，其具有空隙空间，所述壳体构造成相对于周围环境密封所述空隙空间；闩锁特征件，其与所述壳体是一体的，与所述手术工具单元协作以将所述壳体可脱离地保持在所述手术工具单元上；至少一个可再充电的电池单元，其设置在所述壳体空隙空间中；至少一个触头，其安装在所述壳体上，所述触头定位成连接至附接到所述手术工具单元的动力产生单元上的触头；以及工具单元控制器(530)，其设置在所述壳体空隙空间中，选择性地将所述至少一个电池单元连接至所述至少一个触头，从而调节从所述电池单元经过所述触头到达所述工具单元的动力产生单元的工具单元动力产生激励信号的输出，其特征在于，至少一个第一传感器(594)设置在所述壳体中，所述传感器构造成监控所述工具单元所发射的表示所述动力产生单元的操作状态或状况的信号，并且基于监控到的信号输出表示所述工具单元的动力产生单元的操作状态或状况的第一传感器信号；并且所述工具单元控制器(530)构造成根据所述第一传感器信号相应地调节从所述至少一个电池单元(38)到所述工具单元的动力产生单元(950)的激励信号的输出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.23 US 61/650,7321.一种用于提供电力和控制的模块，其与手术工具单元一起使用，所述手术工具单元包括动力产生单元和由所述动力产生单元致动的能量施加器，所述能量施加器适用于执行医疗手术，所述用于提供电力和控制的模块包括：壳体，其具有壳体空隙空间，所述壳体构造成使得所述空隙空间中的部件能够经受高压灭菌器消毒；闩锁特征件，其与所述壳体是一体的，与所述手术工具单元协作以将所述壳体可脱离地保持在所述手术工具单元上；至少一个可再充电的电池单元，其设置在所述壳体空隙空间中；至少一个触头，其安装在所述壳体上，所述触头定位成可脱离地连接至附接到所述手术工具单元上的触头；安装到所述壳体的用户致动开关；至少一个第一传感器，其设置在所述壳体空隙空间中，所述第一传感器适于监控所述工具单元所发射的表示所述工具单元的动力产生单元的操作状态或状况的信号，并且基于监控到的信号，输出表示所述工具单元的动力产生单元的操作状态或状况的第一传感器信号，其中所述壳体由如下材料形成：来自所述手术工具单元的信号能够穿过所述材料，而不会不利地影响所述第一传感器的操作；至少一个第二传感器，其设置在所述壳体空隙空间中，所述第二传感器适于对所述用户致动开关所发射的信号作出响应，并且基于监控到的信号，输出表示用户致动开关的状态的第二传感器信号，其中所述壳体由如下材料形成：来自用户致动开关的信号能够穿过所述材料，而不会不利地影响所述第二传感器的操作；以及工具单元控制器，其设置在所述壳体空隙空间中，选择性地将所述至少一个可再充电的电池单元连接至所述至少一个触头，所述工具单元控制器还构造成接收所述第一传感器信号、接收所述第二传感器信号以及根据所述第一传感器信号和所述第二传感器信号相应地调节从所述至少一个可再充电的电池单元经过所述至少一个触头到达所述工具单元的动力产生单元的激励信号的输出。2.根据权利要求1所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述壳体被成形为限定用于接收所述手术工具单元的孔。3.根据权利要求2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述壳体包括限定所述孔的近端的结构部件；并且所述至少一个触头安装到限定所述孔的近端的所述结构部件。4.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述至少一个第一传感器构造成监控由所述手术工具单元发射的磁场，并且基于监控到的磁场，输出所述第一传感器信号；并且至少在邻近所述至少一个第一传感器的部位，所述壳体由如下材料形成：其允许由所述手术工具单元发射的磁场穿过，而不会不利地影响所述至少一个第一传感器基于所述磁场输出所述第一传感器信号的能力。5.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述至少一个第二传感器构造成监控由所述开关发射的磁场，并且基于监控到的磁场，输出所述第二传感器信号；并且至少在邻近所述至少一个第二传感器的部位，所述壳体由如下材料形成：其允许由所述开关发射的磁场穿过，而不会不利地影响所述至少一个第二传感器基于所述磁场输出所述第二传感器信号的能力。6.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，多个所述至少一个触头安装到所述壳体，所述壳体的每个触头适于连接到所述手术工具单元的与手术工具单元的动力产生单元相连的互补触头；并且所述工具单元控制器包括开关电路，所述开关电路能够将所述壳体的多个触头要么连接到所述至少一个可再充电的电池单元要么接地。7.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述闩锁特征件包括可动地安装到所述壳体以便将所述手术工具单元可脱离地保持在所述壳体上的部件。8.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，多个所述可再充电的电池单元设置在所述壳体中，并且所述多个所述可再充电的电池单元提供被输出到所述动力产生单元的激励信号。9.根据权利要求8所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述多个所述可再充电的电池单元设置在所述壳体空隙空间中，使得当所述手术工具单元附接到所述壳体时，至少一个可再充电的电池单元设置成至少部分地远离所述手术工具单元的近端，并且至少一个所述可再充电的电池单元设置成靠近所述手术工具单元。10.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述至少一个可再充电的电池单元安装在所述壳体空隙空间中，使得当所述手术工具单元附接至所述壳体时，所述电池单元的至少一部分设置在所述手术工具单元的近端的前方。11.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，多个所述第一传感器设置在所述壳体空隙空间中，并且每个所述第一传感器输出第一传感器信号；并且所述工具单元控制器还构造成基于从所述多个所述第一传感器接收到的多个第一传感器信号来调节从所述至少一个可再充电的电池单元向所述工具单元的动力产生单元的激励信号的输出。12.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述壳体还形成有限定孔的部件，所述限定孔的部件被定位成使得当所述手术工具单元被保持到所述壳体上时，由所述限定孔的部件限定的孔延伸到位于所述手术工具单元内部的互补孔。13.根据权利要求1或2所述的用于提供电力和控制的模块，其中，所述工具单元控制器适于将激励信号从所述至少一个可再充电的电池单元经过所述至少一个触头供应到手术工具单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·贝拉加利，W·L·小哈斯勒，D·赫什伯格，M·欧文，
申请(专利权)人：史赛克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US