專利名稱：外科手術機頭的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及眼科微外科手術裝置，特別涉及把各種外科手術器械使用于″垂直″型眼科手術剪刀的一機頭的控制裝置，該機頭可用一腳踏控制線性電磁線圈電動機驅動；本發明還特別涉及該機頭的制造方法。
現有技術現有眼科微外科手術裝置包括一個或多個與一控制臺連接的外科手術器械。這些器械常常用電或氣驅動，而該控制臺提供操縱這些器械的電控制信號或液壓控制信號。該控制臺通常包括若干種生成提供給外科手術器械的控制信號的可由人操縱的控制器。外科大夫常常使用一腳踏控制器遙控外科手術器械。
眼內外科手術剪刀的使用是眾所周知的。盡管全世界還在廣泛使用手動剪刀，但它們的缺點是，人手動作的速度和精度都很低。人們還廣泛使用用電動機驅動的外科手術剪刀，電動機驅動剪刀按照驅動類型主要有兩種，一種是電磁線圈驅動，另一種是直流電動機驅動或″均衡″控制。
大多數眼科手術剪刀的設計都相同，其中，從一管形″針″的端部伸出一對刀刃，一個刀刃固定，另一刀刃端部在相對于固定刀刃的一打開位置與一合上位置之間來回運動。這一來回運動用上述驅動裝置之一、例如手動或電動機驅動實現。
旋轉電磁線圈型或線性電磁線圈型的電動機驅動器把電動機能量受控地傳給可動刀刃，從而使剪刀合上。剪刀可以是″垂直″型(軋刀，或平行刀刃型)、角形或″水平″型或其他型式，驅動器也可用來驅動剪刀以外的器械。
線性電磁線圈型驅動器生成來回運動，其中，電磁線圈通電時使得可動刀刃移動到與固定刀刃合上的位置，然后，通常使用剪刀柄中的一彈簧使可動刀刃回到打開位置。這種類型的機頭的一個例子可見授予Lo等人的美國專利No.5,275,607。
電磁線圈驅動剪刀機頭的特點是，由于電磁線圈活塞的快速起動，其切割動作為一快速剪斷動作。因此，電磁線圈驅動型機頭適用于現有軋刀型外科手術剪刀，例如由STORZ＠眼科器械公司提供的手術剪刀，其商標為ERGOTEC，產品號為E8700。
與此對照，當需要更精確控制器械動作時，例如小心切割或夾斷時，最好使用均衡型電動機而獲得增量運動。因此，在器械為鑷子或現有″水平″型眼科剪刀或其他器械(例如ERGOTEC剪刀E8500或E8600)時，可使用比方說由步進電動機提供的均衡型電動機控制。因此，本申請所述用于電磁線圈電動機的新機頭可使用現有外科手術剪刀而無需改動器械。
現有均衡控制/機頭的一個例子可見授予Wang等人的美國專利No.4,757,814，它用于氣動切割裝置。但是，該裝置盡管公開為均衡型，卻包括一由一可變電信號起動的線性電磁閥，該信號由一電源生成、由一電位計控制，而該電位計又受一腳踏板操縱。
制造用于外科手術器械的線性電磁線圈驅動機頭時的一個難點是，在制造各部件時必然會發生尺寸偏差。這一偏差特別發生在電磁線圈活塞長度與眼科手術中所使用的外科手術器械中的驅動銷長度上。各部件之間的尺寸偏差甚至會造成新器械無法工作或遭磨損或工作不正常以及過早斷裂，因為驅動銷與驅動活塞之間的距離不是過長就是過短。
本發明概述因此，本發明的目的在于提出所述電磁線圈驅動機頭、包括機頭的獨特的接頭以及新機頭的裝配方法，以直接解決各機加工部件的尺寸偏差問題而提供一種用于眼科手術器械的改進電磁線圈驅動機頭，該機頭的工作可靠性和耐用性提高。
當然，盡管特別用于眼科器械，但新機頭結構也可用于其他類型的電動外科手術器械。因此，盡管結合一垂直眼科剪刀說明本發明，但新機頭及其接頭的使用并不受此限制。
此外，盡管本申請所述接頭使用于新機頭，但不難看出，結構不變或作合理、合適改動的接頭也可用于其他類型的機頭，甚至手動型機頭。換言之，只要接頭可以預定位置與一線性電磁線圈連接并與一手術器械連接，就可看成在本發明范圍內。
本發明的優點之一是新機頭的結構比現有機頭簡單，從而制造較簡單和經濟。此外，新機頭由一與一模件式新電子控制裝置連接的腳踏板控制，這在下文說明。
因此，為了實現新機頭和制造方法的上述目的和優點，本發明簡單來說為一驅動手術器械的機頭，該手術器械與該機頭連接。新機頭包括一殼體和一裝在該殼體中的線性驅動器。殼體的一端裝有一與受線性驅動的手術器械連接的接頭。該接頭以在線性驅動器縱向軸線一預定校正位置固定在線性驅動器上；殼體的另一端液密密封。
本發明簡單來說還涉及一把手術器械連接到一線性驅動器上的接頭，該接頭位于線性驅動器縱向軸線一預定位置上。該接頭可裝在線性驅動器上，包括把接頭可拆開地連接到一手術器械上的結構和把接頭可調節地裝到線性驅動器上并把接頭固定在線性驅動器上預定位置上的結構。
本發明簡單來說還涉及一種制造由一線性驅動器驅動的手術器械的機頭的方法。該方法包括為該機頭構作一接頭組件，為此，a)把一滑動配合密封和一壓入配合墊圈裝入一接頭中，b)把一線性驅動器的前端可調節地插入該接頭，c)把該線性驅動器的活塞插入該接頭的后端，d)把線性驅動器的活塞固定在接頭中該插入位置，e)校正線性驅動器與接頭的縱向相對位置，該縱向位置必須能使線性驅動器的活塞正確推動一與該接頭連接的手術器械的驅動銷，以及f)把線性驅動器固定在該縱向校正位置上。
本發明的上述和其他目的的一部分一眼就可看出，一部分在下文說明。
附圖的簡要說明

圖1為用于眼科微外科手術器械的微外科手術控制裝置的立體圖，包括多個使用本發明種種機頭的控制模件；圖2為即將完成裝配的本發明剪刀機頭的側視圖；圖3為圖2機頭的一接頭的側視圖；圖4為圖3接頭的俯視圖；圖5為圖3接頭的仰視圖；圖5A為圖2機頭的接頭為看得清楚起見放大的側視圖；以虛線示出內部輪廓；圖6為圖2機頭的分解側視圖，為簡明起見未示出剪刀；圖7為圖6中7-7線方向上的視圖，示出機頭的內部情況和電力線的互連，為簡明起見引線甩向一邊；圖8為圖2機頭的一尾件的放大立體圖；圖9為圖2機頭的接頭和電磁線圈組件的放大側視圖，用虛線示出未受驅動的電磁線圈活塞的位置。
本發明實施方式參見各附圖，其中相同部件用同一標號表示，圖1示出本發明一優選實施例的微外科手術控制裝置1。如圖所示，裝置1包括一具有一顯示平板5的計算機3、一內裝多個模件13的基座7和周邊設備例如一腳控組件15和一機動靜脈(Ⅳ)桿組件17(各機動靜脈桿組件各用其標號表示)。裝在基座7中的每一模件13控制至少一個眼科微外科手術器械19，眼科大夫在進行不同眼科手術操作時使用這些器械。
如所公知，眼科手術中使用若干具有不同作用的器械19。這些器械19包括玻璃體摘除刀、晶狀體摘除機頭、電動微剪刀、光纖照明器具、促凝機頭和其他公知微手術器械。為使這些器械在手術中性能最佳，其工作參數比方說視所進行的特別操作、該操作的不同步驟、外科大夫的個人愛好的不同而不同，不管該操作是在病人眼睛的前部還是后部進行。
如圖1所示，裝置1支撐在一器械車21上。最好是，該器械車21包括一手術盤25、自動靜脈桿組件17、一收藏控制組件15的儲藏室27、一次性填塞物和其他物品、一內裝一擴展基座(圖1中未示出)的開口33以及自位輪35。基座7和計算機3最好如圖1所示置于器械車21的頂面上，手術盤25裝在一最好裝在器械車21頂面上的鉸接臂(未示出)上麗位于基座7的正下方。器械車21上還有一用來遙控裝置1的遙控發射機39。
基座7中的模件13中裝有各微外科手術器械19的控制電路，從而該裝置的用戶可把裝置1配置成最適合于外科大夫使用。模件13有供一個或多個微外科手術器械19連接其上的插口，其中有控制連接其上的器械19所需的控制電路。因此，用戶把所需模件13插入基座17中后根據外科大夫的要求配置裝置1，以便控制進行手術操作所需的各器械19或使裝置1最適合于外科大夫使用。
下面參見圖2-9，首先參見圖2和6,1810示出本發明一機頭。該機頭1810最好使用于一模件13，特別是剪刀模件3，該剪刀模件的詳情見本申請的共同懸而未決申請(該申請的內容引用在此，作為本發明的一部分)。機頭1810基本上由一中部殼體1812構成，一接頭1814連接在殼體1812的前端上，一尾件1816連接在殼體1812的后端上。在本說明書中″前端″指接頭1810與一手術器械連接的一端，″后端″指機頭經一電纜1820與一控制裝置連接的一端。
殼體1812最好如圖所示呈細長圓柱形，但也可呈其他形狀，只要便于用手(或用作手的機器人握持裝置)握持，其中裝有線性電磁線圈電動機，該殼體與下文說明的尾件1816和接頭1814連接(最好是壓入配合)。
尾件1816最好是用不銹鋼制成的整件。但也可使用其他材料和結構。尾件的橫截面通常呈圓形，以便與殼體1812的后端密封配合。但如殼體的橫截面形狀改變，尾件也應相應改變，以確保這兩個部件之間可靠液密。
圖8放大圖所示優選尾件1816有一管形伸長部1822，其上連接一電纜應變消除件1818(見圖2和6)，該電纜應變消除件向后伸展，保護套在其中的一普通電纜1820(與上述控制模件13連接)不受由機頭1810正常使用過程中扭曲、拉動和彎曲造成的應變和應力的影響。電纜應變消除件1818最好用硅酮或其他塑性材料制成，它結實但稍有柔性，最好模制在伸長部1822上或制成套管套在伸長部1822上，以便于清洗。
尾件1816的伸長部1822與中間部1824相接，其前端有一抵靠殼體1812的環形開口后端的凸緣1826。從凸緣1826向前伸出一圓柱形插入部1828，其大小足以壓入殼體1812的后端1832中。
尾件1816的插入部1828上有一供一普通O形環(未示出)緊套其中的環形凹槽1830，從而進一步確保與殼體1812后端內壁的液密密封。只要能封閉殼體1812的后端(電力線端)，同時能消除電纜1820所受應變，尾件1818當然也可使用其他結構。
所示殼體1812后端1832相對殼體主體沿軸向向里稍呈錐形。盡管最好如此，但機頭1810的這一部位也可采取其他形式而不會影響到機頭的作用。
此外，殼體1812最好用不銹鋼制成，但也可使用其他結實、耐用、使用后可反復消毒的材料。需要時，殼體1812表面上可比方說模制一層彈性體，以提高使用者的手感。
盡管如上所述，機頭1820用一普通電纜1820與一電源連接，但機頭1820也可使用電池作為電源或同時使用電池和外接電源。例如，一大小和容量合適的電池可裝在殼體1812的后端中，一控制開關可裝在機頭1810中或與之連接，從而外科大夫可在遠處操縱機頭1810而無需把上述整個控制模件當作本發明優選實施例。
圖2、6和7示出殼體1810前端1834縱向上有一現有線性電磁線圈1836，該線性電磁線圈用引線1828與電纜1820連接。該電磁線圈舉例說可使用Lucas Company銷售的STA系列推式電磁線圈。特別可使用部件號為195203-331的電磁線圈，它長約1英寸，寬約半英寸，其活塞長約1(7/8)英寸。
當然也可使用其他推式電磁線圈，只要它們的規格可實現上述功能。例如，如使用一較小的機頭，電磁線圈必須相應小才能套入殼體中。
一活塞1840沿縱向可滑動地套在電磁線圈1836中，從而當電磁線圈收到由上述腳踏控制器15發出的信號時活塞前推。電磁線圈1836前端外表面上有用來可調節地與接頭1814連接的陽螺紋1842，這在下文說明。在優選實施例中，如使用STA型電磁線圈，前端1842上的螺紋為3/8-24，盡管這一規格可隨機頭殼體和電磁線圈的大小而變。
如圖6和9所示，電磁線圈活塞1840上同軸地裝有一壓入配合墊圈1844和墊圈1844前方的一滑動配合密封1846，墊圈1844把密封1846夾持在接頭1814中。最好是(盡管并非非此不可)，滑動配合密封1846為用特氟龍或其他類似材料制成的公知公用密封，它的內部有一盤簧隨著接頭1814中套在墊圈1844和密封1846中的電磁線圈活塞1840的向前、向后運動而沿徑向向外、向里偏置密封1846。
接頭1814如圖2、3、5A和6所示呈截頭圓錐形，其頂端1848上有陽螺紋。頂端1848上的陽螺紋可旋入上述只在圖2示出的軋刀型眼科剪刀1870的柄1870′的陰螺紋中。因此，頂端1848上的陽螺紋最好為#10-32。
各制造商所生產的相似剪刀可有與上述ERGOTECTM裝置不同的螺紋或其他連接結構。此時，接頭頂端1848可相應改變而與手術器械柄連接。
接頭1814有一具有一朝頂端1848向前傾斜的光滑外表面的把手端1849，整個接頭1814比方說用拋光不銹鋼制成。向前呈錐形的把手部1849也可至少局部有一硅酮或彈性體涂層，從而該表面仍為光滑表面，或作為舉例模制成圖3和5所示凸脊，以便用手舒適地抓住并減小手術器械從手中滑脫的危險。
圖4和5示出接頭1848中的一縱向中心孔1852，活塞1840在圖9實線所示受驅動位置時電磁線圈活塞1840的頂端1841沿縱向推動剪刀1870在該中心孔中的驅動銷(未示出)。圖9中虛線表示電磁線圈不通電時活塞1840的退后位置，即活塞在驅動手術器械后的位置。手術器械柄1870中的公知彈簧機構通常是造成活塞向該位置(圖9中用標號1843表示)后退的至少一部分原因。
接頭1814的后端有一如圖4所示正對電磁線圈1836的前端的環形平面1854。接頭1814在端面1854內部有一正圓柱形壁，其上的陰螺紋與電磁線圈1836頂端1842上的陽螺紋配合。端面1854沿徑向向外伸展，直到與正圓形外側壁1856相交。與接頭的其他邊緣相同，端面1854與側壁1856的交線需要時可如圖所示倒角，以便于使用。
外側壁1856上最好有至少三個(等距分布的)、但必須至少有一個槽向陰螺紋孔1858，以便把定位螺絲(例如#2-56螺絲)旋入其中，從而把電磁線圈1836的螺紋端1842固定在接頭1814中預定縱向位置上，這在下文詳述。
外側壁1856上最好有環形凹槽1860供普通O形環1862緊套其中，從而使接頭1814與殼體1812的圓柱形內側壁緊配合。環形凹槽1860從圖9可看得最清楚，圖中未示出O形環。圖2、3和6示出了O形環。
接頭1814中在圖4所示后端的有陰螺紋的內壁的前方設有一對肩，這一對肩在圖5A和9中可看得最清楚，分別用標號1864和1866表示。肩1864與1866之間有一正圓形側壁1868在電磁線圈活塞1840沿縱向來回運動時緊緊套住滑動配合密封1846。壁1868向前終止于環形肩1866而套住滑動配合密封1846。密封1846后方的壓入配合墊圈1844抵靠肩1846并與接頭的內壁壓入配合。因此，滑動配合密封在接頭中被夾持在預定位置上，電動機軸可與滑動配合密封及其后方的壓入配合墊圈同軸地在縱向上運動。
機頭1810用耐用、反復清洗和消毒也不容易破裂的材料制成。此外，如上所述，機頭1810可稍有改動而不會影響其功能。但電磁線圈活塞必須在軸向上與剪刀驅動銷的頂端對齊。當然，最好使用上述優選接頭組件或功能與其相當的接頭。
圖5A用箭頭a-g示出在本發明范圍內構作的接頭的一例的各部分尺寸。應該看到，這些尺寸并非限制性的，只是例示出一優選接頭1814。精確到一英寸的千分之一，接頭1814的優選尺寸如下a-0.450,b-0.240,c-1.031,d-0.906,e-0.406,f-0.146,g-0.094/0.104。
在制造時，機頭1810的接頭組件(即接頭、電磁線圈和電磁線圈活塞以及滑動配合密封和壓入配合墊圈)的裝配步驟如下1)把滑動配合密封1846和壓入配合墊圈1844裝入接頭1814中，2)把電磁線圈1836的螺紋端1842旋到接頭1814上，3)把電磁線圈活塞1840朝著接頭1814向前插入電磁線圈1846中，4)在把電磁線圈活塞1840固定在電磁線圈中上述抵靠位置上的同時旋轉接頭1814直到預定的校正位置(或用刻度盤校正)；即活塞1840頂端1841與接頭1841的相對縱向位置可使剪刀1870正確工作，以及5)把定位螺絲旋入接頭1814中緊緊頂住電磁線圈1836的螺紋端1842，確保接頭1814與電磁線圈1836固定在預定的相對位置上。
在完成上述步驟后把裝配好的接頭組件壓入殼體1812前端1834，然后把尾件1816壓入殼體1812后端1832。
如此裝配好的機頭1810無需外科大夫再作調節或裝配。而且，用戶不得拆開機頭，因為那樣做會搞亂小心校正好的電磁線圈活塞與接頭頂端的相對位置，即電磁線圈活塞與可拆開地與接頭連接的手術器械的受驅動針尖的相對位置。
因此，不難看出，新機頭1810的總體結構和裝配方法比現有機頭大大簡化，因此新機頭制造成本降低，便于使用，外科大夫無需另外進行專門學習就會使用新機頭。
因此本發明的若干目的和其他優點得以實現。
盡管以上說明了實施本發明的最佳方式，但可作出種種修正。
由于可在本發明范圍內對所示、所述結構作出種種修正，因此以上附圖所示、所述所有內容應看成例示性的而非限制性的。
權利要求
1.一種驅動手術器械作直線運動的機頭，該手術器械與該機頭連接，該機頭包括一殼體，該殼體包括第一端和第二端和一從殼體第一端伸展到殼體第二端的連續側壁；一裝在該殼體中的線性驅動器；一裝在殼體第一端上、與一手術器械連接的接頭，該接頭在線性驅動器縱向軸線一預定校正位置上固定在線性驅動器上；以及該殼體的第二端封閉成液密。
2.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，進一步包括一裝在殼體第二端上、把殼體第二端封閉成液密的尾件。
3.按權利要求2所述的機頭，其特征在于，一電纜穿過尾件而使殼體中的線性驅動器與一電源連接。
4.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，該線性驅動器為一電磁線圈。
5.按權利要求4所述的機頭，其特征在于，該電磁線圈為推式。
6.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，該線性驅動器有一縱向向前活塞，該接頭有一縱向中心孔，從而線性驅動器的的活塞的前端可穿過該中心孔在縱向上推動與接頭連接的一手術器械的驅動銷的后端。
7.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，該線性驅動器可與一電源和一控制機構連接。
8.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，該機頭的至少一部分用不銹鋼制成。
9.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，該接頭的至少一部分有一光滑涂層。
10.按權利要求1所述的機頭，其特征在于，該接頭有一彈性體涂層用作軟把手。
11.一種把一手術器械連接到一線性驅動器上的接頭，該接頭位于該線性驅動器縱向軸線的預定位置上，該接頭可裝在該線性驅動器上，包括可把該接頭可脫開地連接到一手術器械上的結構、把接頭可調節地裝到線性驅動器上的結構以及以預定位置把接頭固定在線性驅動器上的裝置。
12.按權利要求11所述的接頭，其特征在于，把接頭可調節地裝到線性驅動器上的結構，為在縱向上可調節地把接頭裝到線性驅動器上的結構。
13.按權利要求11所述的接頭，其特征在于，該接頭有一后端，該線性驅動器為一具有一陽螺紋前端的電磁線圈；可調節地裝配接頭的結構為該接頭后端上的陰螺紋，該陰螺紋與電磁線圈的螺紋端的陽螺紋配合，從而該接頭可調節地裝到該電磁線圈上。
14.按權利要求11所述的接頭，其特征在于，該接頭有一縱向中心孔，該接頭可沿縱向套住該線性驅動器；把該接頭固定在該線性驅動器上的結構為該接頭的一側壁和至少一個定位螺絲，該側壁上有至少一個供至少一個定位螺絲旋入的橫向螺紋孔，從而把線性驅動器緊固在一預定位置上。
15.一種制造一機頭的方法，該機頭用于受一線性驅動器驅動的手術器械，該方法包括用下述步驟構作該機頭的一接頭組件；a)把一滑動配合密封和一壓入配合墊圈裝入一接頭中；b)把一線性驅動器的前端可調節地引入該接頭中；c)把該線性驅動器的一活塞插入該接頭的后端；d)把線性驅動器的該活塞固定在接頭中該插入位置上；e)校正線性驅動器與接頭的相對縱向位置，該縱向相對位置必須使線性驅動器的活塞能推動與該接頭連接的一手術器械的驅動銷；以及f)把線性驅動器固定在該校正的縱向位置上。
16.按權利要求15所述的方法，其特征在于，進一步包括下述步驟把接頭組件的接頭的后端壓入機頭殼體的前端，從而固定在接頭上的線性驅動器套在該殼體中。
17.按權利要求16所述的方法，其特征在于，進一步包括下述步驟把機頭的一尾件壓入該殼體的后端，從而使該殼體的后端液密。
18.按權利要求17所述的方法，其特征在于，進一步包括下述步驟在把尾件壓入殼體后端之前連接套在尾件中的電纜與與線性驅動器連接的引線，從而使機頭可用電驅動，該電纜與一電源連接。
19.按權利要求15所述的方法，其特征在于，為固定該縱向位置，把至少一個定位螺絲旋入接頭后端一外側壁中的一橫向螺紋孔，從而用該至少一個定位螺絲緊緊頂住線性驅動器的前端。
20.按權利要求15所述的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟用一推式線性驅動電磁線圈作為該線性驅動器。
全文摘要
一種控制多個眼科微手術器械的裝置。本發明特別包括一驅動一手術器械(例如剪刀)的機頭(1810),該手術器械與該機頭連接。該機頭(1810)包括一殼體(1812)和裝在該殼體中的一線性驅動器(1836)。該殼體的一端裝有一可與一受線性驅動的手術器械連接的接頭(1814)。該接頭(1814)在線性驅動器縱向軸線一預定校正位置上固定在該線性驅動器(1836)上。
文檔編號G06F19/00GK1231589SQ97198156
公開日1999年10月13日 申請日期1997年8月28日 優先權日1996年8月29日
發明者約翰·約瑟夫·魏登班那 申請人:博士倫外科公司