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JP4248781B2 - Detection circuit for surgical handpiece system - Google Patents

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JP4248781B2
JP4248781B2 JP2001360104A JP2001360104A JP4248781B2 JP 4248781 B2 JP4248781 B2 JP 4248781B2 JP 2001360104 A JP2001360104 A JP 2001360104A JP 2001360104 A JP2001360104 A JP 2001360104A JP 4248781 B2 JP4248781 B2 JP 4248781B2
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switch
detection circuit
handpiece
conductive
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Ethicon Endo Surgery Inc
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Description

関連出願に対するクロスリファレンス
本特許出願はそれぞれの内容が本明細書に参考文献として含まれる2000年10月20日に出願されている米国仮特許出願第60/241,899号および同第60/242,272号の恩典を主張する。
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波外科システムに関し、特にブレードまたは外科用メス等の高精度に制御された超音波的に振動する装置の使用により大小の血管の同時的な軟質組織の切開および焼灼を含む外科処置の実行を容易にするための改善された装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気的な外科用メスおよびレーザーが組織および血管を焼灼することにより軟質組織の切開および止血を同時に行なうという2種類の機能を実行するための外科装置として使用できることが知られている。しかしながら、このような装置は凝固状態を形成するために極めて高い温度を使用するので気化および発煙ならびにはねかえりを生じる。さらに、このような装置を使用することにより、比較的広い熱的な組織損傷の領域を形成する場合が多い。
【0003】
超音波駆動機構による高速で振動する外科ブレードによる組織の切断および焼灼も良く知られている。このようなシステムには、特定の電圧、電流および、例えば、毎秒55,500サイクルの振動数の電気的信号を生成する発生装置が備えられている。この発生装置はケーブルを介してハンドピースに接続されており、このハンドピースは超音波トランスデューサを形成している圧電素子を収容している。ハンドピース上のスイッチまたは別のケーブルを介して発生装置に接続されているフット・スイッチに応じて、発生装置の信号がトランスデューサに供給され、この信号によりその各素子の長手方向の振動が生じる。一定の構造体がトランスデューサを外科ブレードに接続しており、これにより、発生装置がトランスデューサに信号を供給する時にこの外科ブレードが振動する。この構造体は所定の振動数において共振するように設計されているので、トランスデューサにより開始された動作が増幅される。
【0004】
上記のブレードは非対称の形状である場合が多く、外科処置中に、医者がハンドピースを操作して治療する組織にブレードを接触させる。ブレードの動作を制御するスイッチがハンドピース上に配置されているので、スイッチの場所により医者がブレードの所望の配向状態で組織に接触することが妨げられる場合がある。すなわち、スイッチとブレードとの間の相対的な位置により、自分の指でスイッチを活性化できる状態であっても、医者がブレードをその適正な位置に操作することが妨げられる、または困難になる可能性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、医者がスイッチとブレードとの間の相対的な位置について配慮する必要なく組織に対して自由に接近できてこれに手術を施すことを可能にするハンドピースおよびスイッチの組立体が要望されている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
外科ハンドピース・システムにおいて使用するための種々の回路設計を本明細書に開示する。この外科ハンドピース・システムはスイッチ・エンド・キャップを備えており、このスイッチ・エンド・キャップは回転可能であり、好ましくは、当該スイッチ・エンド・キャップの中に備えられているスイッチ機構にハンドピースの本体部分を着脱自在に接続する。ハンドピースの本体部分およびスイッチ機構は上記のスイッチ・エンド・キャップがハンドピースの本体部分の回りに自由に回転して各スイッチの状態を伝達するために必要な導電部材の数を減らすことができる様式で互いに電気的に接続している。
【0007】
態様の一例において、検出回路がコンソールの部品の中に備えられており、このコンソールがハンドピースの本体部分に接続されていてこれに電力を供給する。例えば、この検出回路はハンドピースの導電部材を跨ぐ電気伝導度の存在および方向を検出するように設計されている。上記のスイッチ・エンド・キャップは当該スイッチ・エンド・キャップの一部を形成している所定数の独立している各スイッチの状態をモニターするための信号を運ぶために減少した数の導電部材を使用することを可能にする回路を有している。このハンドピースの各導電部材の回路および形態により、回路によるモニター処理の従来の形態において必要になる三組以上の導電部材ではなく、二組の導電部材のみにより2個の独立しているスイッチの状態をモニターすることが可能になる。この導電部材の減少により、ハンドピースの構成をさらに小形におよびさらに高い信頼性で作成することができる。
【0008】
別の態様において、上記ハンドピースの検出回路およびスイッチ・エンド・キャップの回路はハンドピースの各導電部材の間に入る破片物の影響の程度を検出して測定するための手段を提供する。加えて、上記の破片物による不完全な作用が本発明の回路構成を使用するハンドピースにより抑えられる。
【0009】
さらに別の態様において、上記スイッチ・エンド・キャップの回路は上記検出回路との組み合わせにおいてハンドピースの本体部分に取り付けられているスイッチ・エンド・キャップの種類を識別するための手段として使用できる。このスイッチ・エンド・キャップにおいて使用する回路を変えることにより、スイッチ・エンド・キャップの種類が検出回路により検出できる。従って、この検出回路を備えている発生装置はどの種類のスイッチ・エンド・キャップがハンドピースに取り付けられているかを検出することができる。
【0010】
本発明の別の特徴および利点が以下の添付図面に基づく本発明の詳細な説明により明らかになる。
本発明の各実施形態の上記およびその他の特徴がこれらの実施形態についての以下の詳細な説明および図面による例示によりさらに明瞭になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1において、実施形態の一例による超音波外科切断および止血システムが概略的に符号10により示されている。このシステム10は超音波発生装置(図示せず)を収容するためのコンソールまたはハウジング20および当該システム10の一部分を形成しているコンソール20の中に配置されている制御システムを備えている。第1のケーブル22はコンソール20をハンドピース100に接続して、これらの間を電気的に接続するように作用する。この第1のケーブル22は第1の組のワイヤ(図示せず)を備えていて、これらのワイヤは電気的なエネルギー、すなわち、駆動電流をコンソール20からハンドピース100に供給することを可能にしており、この駆動電流が外科器具30に対して超音波的な長手方向の動作を与える。例示的な実施形態によれば、上記の外科器具30は鋭利なメス・ブレードまたはシャーであることが好ましい。この器具30は同時的な組織の切開および焼灼のために使用できる。
【0012】
ハンドピース100への超音波電流の供給は当該ハンドピース100の中に配置されているスイッチ機構110により制御される。後に詳述するように、このスイッチ機構110はコンソール20、さらに明確に言えば、その発生装置に第1のケーブル22の1個以上のワイヤ(図示せず)を介して接続されている。さらに、発生装置は第2のケーブル50を介してコンソール20に接続されているフット・スイッチ40により随意的に制御することもできる。従って、使用中に、外科医はハンドピース100におけるスイッチ機構110またはフット・スイッチ40を動作することによりハンドピース100に対して超音波の電気的信号を供給して、超音波振動数において器具30を長手方向に振動させることができる。このスイッチ機構110は外科医の手により活性化され、フット・スイッチ40は外科医の足により活性化される。
【0013】
発生装置のコンソール10は液晶表示装置24を備えており、この表示装置24は最大切断出力率または切断出力に付随する数値的な出力レベル等の種々の手段で選択される出力レベルを指示するために使用できる。この液晶表示装置20はシステムにおける別のパラメータを表示するために使用することもできる。出力スイッチ26は上記装置を始動するために使用される。ウォーミング・アップ状態において、「待機(standby)」ライト28が点灯する。動作準備が完了すると、「準備完了(ready)」インジケータ14が点灯して、待機ライトが消える。装置が最大出力を供給する場合に、MAX指示器が点灯する。それよりも少ない出力が選択される場合には、MIN指示器が点灯する。このMIN指示器の活性時における出力レベルがボタン16により設定される。
【0014】
診断検査を行なう場合に、この検査は「テスト(test)」ボタン19により開始される。安全面の理由から、例えば、外科医または他の人員にブレードが触れている際に検査を開始しないことを確実にするために、ボタン19はスイッチ機構110またはフット・スイッチ40との組み合わせで押すことができる。さらに、スイッチ機構110をフット・スイッチ40の代わりに作動する場合には、フロント・パネル上の「手による活性化(hand activation)」ボタン18を選択して当該ボタン18の使用をイネーブル状態にする必要がある。
【0015】
上記のスイッチ機構110またはスイッチ40のいずれかの動作により超音波ハンドピース100に電力を供給すると、上記の組立体は外科用メスまたはブレード30を約55.5kHzで長手方向に振動させ、この長手方向の移動量は、使用者による調節可能な選択に応じて、供給される駆動電力(電流)の量に比例して変化する。比較的に高い切断出力を供給する場合に、ブレード30はその超音波振動速度において約40ミクロン乃至100ミクロンの範囲内で長手方向に移動するように設計されている。このようなブレード30の超音波振動はブレードが組織に接触する時、すなわち、組織内におけるブレードの加速動作が極めて狭い局在化した領域において当該ブレードの機械的なエネルギーを熱エネルギーに変換する。さらに、この局在化した熱が凝固の狭い領域を形成し、このことにより直径が1ミリメートルよりも小さい小血管内の出血が減少または消去できる。ブレードの切断効率および止血の程度は供給される駆動電力レベル、外科医の切断速度、組織の種類による性質および組織の血管分布により変化する。
【0016】
次に、図2乃至図7においてハンドピース100を詳細に示しており、この超音波ハンドピースは概略的に符号120により示されている電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するための圧電トランスデューサを収容しており、この機械的エネルギーがトランスデューサの両端部の長手方向に沿う振動動作を生じる。好ましくは、トランスデューサ120はそのスタック(堆積体)の両端部の間に動作ゼロ点(motion null point)を有する積み重ね状のセラミック圧電素子の形態である。ホーン130がその一方の側においてトランスデューサ120に連結している。さらに、(外科)器具30がホーン130の一部分に固定されている。この結果、器具30はトランスデューサ120の超音波振動数速度で長手方向に振動する。トランスデューサ120の両端部は当該トランスデューサ120がそのトランスデューサの共振振動数において380mA・RMSの電流により駆動される時に最大動作を行なう。このことはハンドピース100の動作の概略的な説明に過ぎず、当該技術分野の熟練者であればその超音波外科作用を達成するための特定の各構成部品の動作方法が理解できる。
【0017】
ハンドピース100の各部品はその組み合わせ体が同一の共振振動数において振動するように設計されている。特に、装置内に収容されている各構成要素はそれぞれの最終的な長さが1/2波長になるように調整されている。音響学的取付ホーン130における器具30に比較的近い部分の直径が減少するのに従って長手方向に沿う前後動作が増幅される。従って、ホーン130および器具30はブレード動作を増幅して音響システム内の残りの部分に対して同調した共振振動を行なうために形付けられて縮小されており、このことにより、器具30に近接している音響学的取付ホーン130の端部が最大の前後動作を行なう。
【0018】
ハンドピース100はトランスデューサ120およびホーン130を含むがこれらに限らない内部動作部品を収容する本体部分150を備えている。この本体部分150は後に詳述するように当該本体部分150に回転可能に連結されているスイッチ・エンド・キャップ200(図2)に対して係合するように設計されている。好ましくは、スイッチ・エンド・キャップ200は本体部分150に着脱自在に接続されている。本体部分150は先端部152およびケーブル22の一端部に取り付けられている反対側の基端部154を有している。本体部分150は任意数の形状を有することができ、使用者が手の中にハンドピース100を容易に把持して楽に保持できるように設計されている。好ましくは、本体部分150は一般に環状の形状であり、例示的な実施形態において、ハンドピース100は使用者が当該ハンドピース100の周囲を把持してこれに親指および1個以上の指を静止することができる多数のテーパー状の部分を伴う設計を有している。図示の実施形態において、本体部分150は金属材料により形成されているが、この本体部分150がプラスチック材料を含むがこれらに限らない多数の材料により形成できることが理解されると考える。
【0019】
上記基端部154において、電気的アダプタ156が備えられていて、1個以上のワイヤ(図示せず)によりケーブル22に電気的に接続されている。さらに、この電気的アダプタ154はハンドピース100の別の内部構成部品に対しても電気的に接続されていて、後に詳述するように、電力がスイッチ機構110によりハンドピース100に選択的に供給できる。上記基端部154は一般にその中に配置されたケーブル22により閉じられている端部であるが、先端部152は少なくとも部分的に開口している端部である。ホーン130はこの先端部152の方向に延在していて、このホーン130の先端132がハンドピース100の先端部152から延出している。さらに、この先端132はこれから外側に延出しているスタッド456またはその類似部材を有している。好ましくは、このスタッド456はねじ込み式のスタッドを有しており、器具30に対してねじ込み様式で係合してこの器具30およびハンドピース100を固定するように設計されている。器具30はブレード部分(図5)と共に当該ブレード部分32の周囲に配置されている絶縁性のシース34を有している。さらに、このブレード部分32は露出しているブレード先端36を有しており、このブレード先端36は絶縁性シース34から延出して組織等に対する接触および切断のために利用できるようになっている。絶縁性シース34は任意数の適当な絶縁材料により形成され、実施形態の一例において、プラスチック材料により形成されている。
【0020】
上記先端部152において、本体部分150はフランジ部材160(図3)を形成するために一定の減少された直径を有している。このフランジ部材160はキャビティ162を有しており、この中にホーン130が延在している。図示の実施形態において、上記フランジ部材160は環状の形状であり、ホーン130の先端132の直前の位置まで延出しており、さらに、先端132を含むホーン130の一部分がフランジ部材160の端部から延出している。このフランジ部材160が本体部分150の残りの部分から延出している場所にショルダー164が形成されている。フランジ部材160の外表面部166は符号168により概略的に示されている1個以上の隆起部166を有することができ、これらの隆起部168は外表面部166の周囲に環状に延在している。図2に示す例示的な実施形態においては、2個の隆起部168が互いに離間しているねじ部の形態で存在しており、外表面部166が環状の形状であるので、各隆起部168は環状のねじ部を備えている。なお、上記の外表面部166がスイッチ・エンド・キャップ200に対して相補的に係合するように構成されていることが理解されると考える。
【0021】
図2および図7に最良に示すように、本体部分150はさらにキャビティ162内のホーン130の周囲に配置されている第1の導電性フィンガー要素170を備えている。例示的な実施形態において、上記第1の導電性フィンガー要素170はホーン130の周囲に放射状に配置されている複数のフィンガー171により形成されている環状のリング状部材である。この導電性フィンガー要素170の各フィンガー171は直列的に接続状態の第1の部分172および各フィンガー171の自由端部を構成している第2の部分174を有している。この自由な第2の端部174は、後に詳述するように、ハンドピース100が組立てられる時に、別の導電性部材に対して電気的に係合する。好ましくは、この第2の端部174は幾つかの場所において屈曲して、概ねジグザグ形状を採り、一定の供給された力により各フィンガー171が屈曲できる程度に柔軟である。なお、複数のフィンガー171を有する代わりに、単一のフィンガー171を備えることも可能であることが理解されると考える。
【0022】
上記第1の部分172の基端部において、各フィンガー171は符号176により概略的に示されている導電性の基部リングに接続しており、この基部リング176は全てのフィンガー171の間の導電性の経路を形成している。さらに、第1の導電性基部リング176は第1の導電性フィンガー要素170を本体部分150の中に、さらに明確に言えば、キャビティ162の中に適正に位置決めして配置するためにも使用されている。この第1の導電性基部リング176は本体部分150の中に固定されていて、キャビティ162内の本体部分150と当該リング176との間に配置されている1個以上のスペーサー178を使用することにより導電性の本体部分150から電気的に絶縁されている。本体部分150およびホーン130の環状の形状により、上記1個以上のスペーサ−178は、概ね絶縁性のリング構造の形態で、各フィンガー171と導電性の本体部分150との間に配置されている。一般に、上記1個以上のスペーサ−178は任意数の適当なプラスチック材料または弾性材料により形成されている。さらに、上記第1の導電性フィンガー要素170は、例えば、金属等の導電材料により形成されているホーン130に対しても一定の十分な距離で離間しているので、各フィンガー171または要素170における別の部分がハンドピース100の組立中にホーン130に対して接触することがない。上記1個以上のスペーサー178を各フィンガー171と本体部分150との間に配置することにより、各スペーサー178は各フィンガー171を本体部分150の導電性の内表面部151から内側に僅かに押し出すように作用する。
【0023】
図3に関して既に述べたように、ケーブル22はハンドピースに対して電力を供給するように作用し、これに応じて、上記第1の導電性フィンガー要素170は1個以上のワイヤ(図示せず)により電気的アダプタ156に電気的に接続しており、当該ワイヤは電気的アダプタ156から第1の導電性フィンガー要素170まで本体部分150の長さに沿って延在している。なお、本体部分150がケーブル22に対して電気的に接続しているので、本体部分150自体が電気的な経路またはワイヤとして作用することが理解されると考えるが、このことについては後に詳述する。
【0024】
図4乃至図7に最良に示すように、上記スイッチ・エンド・キャップ200は本体部分150に対して係合して、当該スイッチ・エンド・キャップ200がハンドピース100の動作中に当該ハンドピースの本体部分150の回りに自由に回転できるようになっている。このスイッチ・エンド・キャップ200は先端部202および反対側の基端部204を有する外殻部201により形成されており、当該スイッチ・エンド・キャップ200の基端部204が本体部分150の先端部152を受容してこれに対して係合する(図4)。外殻部201は外表面部206(図6)を有しており、この外表面部206はハンドピース100の動作中に使用者により把持および保持されるような外形形状を有している。外殻部201の基端部204は本質的に概ね環状の形態であり、この例示的な外殻部201は僅かに内側にテーパー状になっていてその先端部202の近くにスイッチ部分210(図4)を形成している。この僅かなテーパー状の部分は指の形状の凹部を形成していて、スイッチ・エンド・キャップ200の本体部分150に対する連結中またはスイッチ・エンド・キャップ200の本体部分150に対する回転移動中等において、使用者の指が外殻部201を容易に把持および保持することを可能にしている。
【0025】
実際に、上記スイッチ部分210は符号212(図1)により概略的に示されている一対の対向している外形形状を有するフィンガー部分および符号214(図6)により概略的に示されている一対の対向している凹状のボタン部分により形成されている。好ましくは、一方のフィンガー部分212は他方のフィンガー部分212から約180°離間して形成されており、一方の凹状のボタン部分214は他方のボタン部分214から約180°離間して形成されている。外殻部201の保持および回転方向の操作は一方のフィンガー部分212に親指を置いて、他の指、例えば、中指を他方のフィンガー部分212に置くことにより行なえる。このことにより、人差し指を各ボタン部分214の一方の上に静止することが可能になる。各ボタン部分214は基端部204に対して僅かにテーパー状になっているが、各フィンガー部分212を形成するためのテーパー部分は親指およびその他の1個以上の指に対応する静止位置に対して適応することがさらに明らかに分かる。
【0026】
外殻部201は貫通している中ぐり穴220(図4)を伴ってその先端部202および基端部204の両方において少なくとも部分的に開口している。この中ぐり穴220は第1の導電部材230を受容する寸法を有しており、このように導電部材230を中ぐり穴220の中に配置することにより、当該第1の導電部材230がスイッチ・エンド・キャップ200の中に固定して配置できる。この例示的な実施形態において、上記第1の導電部材230は金属等の適当な導電材料により形成されている円筒形の部材により構成されている。この第1の導電部材230は上記先端部202の近くの位置から上記基端部204の近くの位置までの外殻部201における一定の長さに沿って延在している。好ましくは、先端部202における開口部の直径は導電部材230の直径とほぼ同一の寸法であり、当該導電部材に対して軸方向に整合していて、この導電部材230の内側への接近を可能にして、導電部材230の内側の清浄化を可能にしている。
【0027】
図5および図6に最良に示すように、上記先端部202において、シール部材240が上記導電部材230の端部に配置されている。さらに明確に言えば、上記シール部材240は導電部材230に隣接している外殻部201の中に形成されている溝部の中に保持されている。好ましくは、このシール部材240はシリコンにより形成されている。後に詳述するように、シーブ部材240は導電部材230の中に不要な異物が入り込むことを防ぐように設計されている。スイッチ・エンド・キャップ200をハンドピース本体部分150に対して係合する時に、上記の(外科)器具30が導電部材230の中に延在してスイッチ・エンド・キャップ200の先端部202に形成されている開口部から延出する。従って、この器具は上記シール部材240を貫通する。さらに、このシール部材240の弾性の性質により、当該シール部材240は器具30のシース部分34に係合してこれらの間にシールを形成する。これにより、外科手術中に入り込む可能性のあるあらゆる物質がこのシール部材240により制限されるので、上記シールは外殻部201の先端部202において形成されている開口部を通して異物が入り込むことを防止する。
【0028】
図6において最良に示すように、上記基端部204の近傍において、スイッチ・エンド・キャップ200は好ましくは導電部材230に対して同心状である環状のプラットホーム250を有している。上記の中ぐり穴220はこの環状プラットホーム250の中に形成されており、さらに明確に言えば、この中ぐり穴220は環状プラットホーム250において開始しているので、この環状プラットホーム250はその中心部分において形成されている開口部を有している。この環状プラットホーム250は上記基端部204に向かって放射状に内側に延出していて、外殻部201の内表面部203の中に延在している別の環状面部252から離間するように延在している。この環状プラットホーム250は外殻部201の内表面部203により定められる直径よりも小さい直径を有することが好ましいので、環状プラットホーム250と外殻部201の内表面部203との間に間隙254が形成されている。従って、この環状プラットホーム250はスペーサー部材として考えることができる。上記導電部材230は当該導電部材230の一部分が環状プラットホーム250から上記基端部204における外殻部201の内表面部203の中に形成されているキャビティの中に延出するような一定の長さを有している。また、基端部204の近傍の外殻部201の内径は当該外殻部201の内表面部203上に形成されている1個以上のリップ部分258により僅かに変化できる。これらの1個以上のリップ部分258はハンドピース本体部分150をスイッチ・エンド・キャップ200に連結する際にそのハンドピース100における係合式の表面部分を形成するように作用する。
【0029】
図5および図6に最良に示すように、スイッチ・エンド・キャップ200は一対のスイッチ・ボタン部材270も備えており、これらは外殻部201の中に形成されているボタン部分214の中に着脱自在に固定されている。各スイッチ・ボタン部材270は上面部272を有していて、外殻部201の一部分として形成されている保持器275に対して支持されているフランジ274を備えている。このフランジ274は保持器275によりシールされていて、あらゆる異物等がスイッチ機構110の電子スイッチ部品の中に入ることを阻止している。好ましくは、この保持器275はスナップ嵌め構造を含む従来的な技法により外殻部201に取り付けられている。さらに、第1のポスト276および第2のポスト278がこれらの間に形成されている中間の横壁部280により互いに離間して配置されている。上面部272は第1の起立部分282およびこれから離間する第2の起立部分284を備えており、これらの間に中間の凹部286が形成されている。従って、上面部272はスイッチ・ボタン部材270が中間の凹部286から第1の各起立部分282および第2の各起立部分284まで遷移するのに従って僅かにベベル状になっている。図示の実施形態において、第1のポスト276は第1の起立部分282よりも概ね低く配置されており、第2のポスト278は第2の起立部材284よりも概ね低く配置されていて、使用者が第1の起立部分282を下方に押した時に、第1のポスト276が下方に移動するようになっている。同様に、使用者が第2の起立部分284を下方に押した時には、第2のポスト278が下方に移動する。
【0030】
スイッチ・ボタン部材270は後に詳述するようにハンドピース100を選択的に活性化させるために押圧可能なスイッチ・ボタンとして作用するようにそれぞれ設計されている。これらのスイッチ・ボタン部材270はプラスチック材料等の適当な材料により形成されており、好ましくは、これらのスイッチ・ボタン部材270は弾性のプラスチック材料により形成されている。例示的な実施形態の一例において、各スイッチ・ボタン部材270はシリコンにより形成されており、この材料はこれらの部材を十分に弾性にすることを可能にしており、各部材は各ボタン部分214の中に嵌合および固定することができると共に、ハンドピース100の動作中における指または親指に対応する係合面を提供できる。本発明の態様の一例において、スイッチ・ボタン部材270の外形は指先が第1の起立部分282および第2の起立部分284の間に容易に静止することを可能にしている。言い換えれば、指先がスイッチ機構110を作動することなく中間の凹部286の中に支持されて静止できる。各スイッチ・ボタン部材270は各ボタン部分214の中に配置されているので、これらのスイッチ・ボタン部分270は互いに約180°離間している。また、凹部286は各スイッチ・ボタン部材270を偶然に活性化することなくこのスイッチ・ボタン部材270の動作中に使用者が指を静止するための場所を提供する点で有利である。このことは凹部286が各スイッチ・ボタン部材270の旋回位置の上方に配置されていることにより行なうことができる。
【0031】
さらに、スイッチ・エンド・キャップ200は上記電子スイッチ機構110の一部分を形成している一対のプリント回路板(PCB)290も備えている。これらのPCB290は外殻部201の中に配置されていて、各PCB290が導電部材230とスイッチ・ボタン部材270との間に配置されている。これらのPCB290はスイッチ・エンド・キャップ200の中に形成されている中ぐり穴220を貫通している軸に対して長手方向に沿って延在している。各PCB290の先端部292はスイッチ・エンド・キャップ200の先端部202の近傍でシール部材240よりも基端側に配置されている。各PCB290はその先端部292の反対側に基端部294を有している。なお、これらのPCB290を使用する代わりに、「フレックスプリント(flexprint)」として知られている柔軟な回路部品等の別の適当な電子部品を使用できることが理解されると考える。
【0032】
一対のファスナー300が各PCB290を導電部材230に電気的に接続するために作用する。さらに明確に言えば、PCB290が導電部材230に電気的に接続しているので、本発明によるスイッチ回路の一方の側が導電部材230により定めされている。一対のファスナー300は各PCB290の中に形成されている各開口部(図示せず)を貫通してこれらのPCB290と導電部材230との間に所望の電気的接続を行なっている。
【0033】
図5に示すように、上記一対のファスナー300は中間横壁部280の下方に配置されている。外殻部201の中に形成されている各ボタン部分214はスイッチ・ボタン部材270の第1のポスト276および第2のポスト278を受容するために当該ボタン部分214の中に形成されていて互いに離間している開口部を有している。上記の例示的なスイッチ・機構110はロッカー型(rocker type)スイッチ機構として知られており、実施形態の一例によれば、2個のスイッチ・ボタン部材270が部分的にこのスイッチ機構110を形成している。各スイッチ・ボタン部材270は2個のスイッチ・セットを有している。例えば、第1の起立部分282および第1のポスト276は第1のスイッチ・セットに付随しており、第2の起立部分284および第2のポスト278が第2のスイッチ・セットに付随している。好ましくは、一方のスイッチ・ボタン部材270の第1のスイッチ・セットはこれから約180°の位置に配置されている他方のスイッチ・ボタン部材270の第1のスイッチ・セットと同一である。例示的な実施形態の一例において、上記第1のスイッチ・セットは最大電力設定用であり、第2のスイッチ・セットは最小電力設定用(または最大設定よりも小さい電力設定用)である。なお、上記第1のスイッチ・セットをハンドピース100に対する最小電力の伝達用にして、上記第2のスイッチ・セットをハンドピース100に対する最大電力の伝達用のために設計できるという逆の設計も同様に言える。
【0034】
上記の各PCB290は2個の異なるスイッチ・セットを有する回路を提供するように設計することもできる。なお、使用者が触れるスイッチ・ボタン部材270の部分に応じて発生装置等に信号を供給して少なくとも2種類の異なるレベルの電力をハンドピース100に供給できる回路を各PCB290が収容していれば、本発明の実施において任意数のPCB290を使用できることが理解されると考える。PCB290の好ましい種類の一例はドーム・スイッチ型のPCB290であり、この場合に、その第1のドーム(図示せず)は一定の力が加えられて潰されると第1の信号(例えば、最大電力信号)を発生するためのPCB290の部分として形成されている。このドーム・スイッチ型のPCB290はさらに第2のドーム(図示せず)を備えており、この第2のドームは一定の力が加えられて潰されると第2の信号(例えば、最小電力信号)を発生するためのPCB290の部分として形成されている。なお、本発明のスイッチ機構110がハンドピース100に対する電力供給を制御するための信号を発生することに制限されないことが理解されると考える。すなわち、上記のスイッチ機構110はハンドピース100の別の機能を制御する信号を発生するために使用することも可能である。例えば、このような制御信号は待機機能、診断機能、およびコンソール20のオン・オフを切り替える機能を含むがこれらに限らないコンソール機能を選択的に制御するために使用できる。
【0035】
上記第1のドームは上記第1のポスト276の下方に配置されていて、使用者が第1の隆起部分282を押すと、スイッチ・ボタン部材270がファスナー300の回りに旋回して、第1のポスト276がPCB290に接触するまで、当該第1のポスト276がボタン部分214の中に形成されている各開口部を通って下方に移動する。さらに明確に言えば、第1のポスト276がPCB290の第1のドームに接触して、この第1のドームが潰される。この第1のドームが潰されると、電流がPCB290およびスイッチ機構110全体を介して第1の方向に流れる。一方、使用者が第2の起立部分284を押すと、第2のポスト278が第2のドームに接触しこれを押し潰して、電流がPCB290およびスイッチ機構110全体を介して反対の第2の方向に流れる。なお、本発明が上記ドーム型機構の使用に制限されずに、他の通常において開いているスイッチを閉じて作用する任意の機構が本発明の実施において使用できることが理解されると考える。また、上記ドームを押し潰す動作は通常において開いているスイッチを閉じる例示的な方法の一つに過ぎない。
【0036】
図6および図7において最良に示すように、スイッチ・エンド・キャップ200はさらに上記導電部材230の基端部の周囲に配置されている第2の導電性フィンガー要素310を備えている。この例示的な実施形態において、第2の導電性フィンガー要素310は導電部材230の周囲に放射状に配置されている複数のフィンガー311により形成されている環状のリング状部材である。この導電性フィンガー部材310の各フィンガー311は上記PCB290の1個に電気的に接続している第1の部分312およびフィンガー311の自由端部を構成している直列接続状の第2の部分314を有している。この自由な第2の部分314は後に詳述するようにハンドピース100を組立てる際に別の導電部材に対して電気的に接触する。好ましくは、この第2の部分314は概ねジグザグ形状を採るように幾つかの部分において屈曲している。上記第1の導電性フィンガー要素170および第2の導電性フィンガー要素310は任意数の適当な導電材料により形成できる。
【0037】
上記第1の部分312および第2の部分314の間において、各フィンガー311は符号316により概略的に示されている導電性の基部リングに接続しており、この基部リング316は全てのフィンガー311の間に導電性の経路を形成している(図6)。導電性の基部リング316はスイッチ・エンド・キャップ200の中の導電性フィンガー要素310を適正に位置決めして配置するためにも使用される。好ましくは、環状プラットホーム250は複数の放射状に離間しているタブ(図示せず)を備えており、これらのタブは当該タブの下方に上記導電性の基部リング316を挿入することにより導電性フィンガー要素310を保持して各フィンガー311の第2の部分314が隣接するタブの間に配置されてこれらのタブから延出するように作用する。導電性フィンガー要素310を環状プラットホーム250の中に固定することにより、複数のフィンガー311の第2の部分314を導電部材230に対して概ね接近または離間させる方向に操作および移動できる。上記フィンガー311の数はその正確な用途に応じて変えることができ、実施形態の一例においては、上記導電性フィンガー部材310は6個のフィンガー311を有している。これらのフィンガー311はスイッチ・エンド・キャップ200をフランジ160に対して放出可能に保持するための機構も備えている。スイッチ・エンド・キャップ200がハンドピース本体部分150に対して係合される時に、各フィンガー311は本体部分150の内表面部に対する係合により内側に曲がる。このように各フィンガー311が内側に曲がることにより、各フィンガー311はフランジ160に対して外側に向かうバイアス力を供給して、スイッチ・エンド・キャップ200と本体部分150との間に保持力が生じる。導電性フィンガー要素310がハンドピース100のための電気的経路を部分的に形成しているので、導電性フィンガー要素310が導電部材230に対して接触しないことが重要である。スイッチ・エンド・キャップ200は当該スイッチ・エンド・キャップ200における導電性の部材、すなわち、要素310および部材230をさらに絶縁するように作用する多数の別のスペーサー部材を含むことが好ましいことが理解されると考える。
【0038】
種々の実施形態の外科装置10(図1)において使用される全ての導体部材は任意数の適当な導電性の材料により形成されている。実施形態の一例において、これらの導電性の材料はステンレス・スチール、金メッキした銅、ベリリウム−銅、窒化チタン、または強力な浄化溶液またはオートクレーブ処理による腐蝕の傾向を減少するために役立つ導電性プラスチックにより形成されている。
【0039】
次に、ハンドピース100の組立ておよび動作を図1乃至図7について説明する。スイッチ・エンド・キャップ200はスタッド456およびホーン130を導電部材230の内側に整合することによりハンドピース本体部分150に取り外し可能に取り付けられる。スタッド456およびホーン130を導電部材230の中に形成した中ぐり穴に整合した後に、スイッチ・エンド・キャップ200をフランジ部材160に係合して、スイッチ・エンド・キャップ200が本体部分150の周囲に適正に勘合すると、スタッド456およびホーン130の一部分が導電部材230の内側に配置される。しかしながら、スイッチ・エンド・キャップ200が本体部分150に取り付けられている時に、スタッド456およびホーン130は導電部材230に対して接触しない。スイッチ・エンド・キャップ200の基端部204はショルダー164よりも基端側の部分またはこれに対して支持されている。スイッチ・エンド・キャップ200の中に形成されている停止部材391が本体部分150の先端部152に対して係合することにより、スイッチ・エンド・キャップ200のさらなる移動を制限する停止が行なわれる。
【0040】
上記のスタッド456およびホーン130の一部分は導電部材230の内側においてその基端部に配置されているので、(外科)器具30は当該器具30をスタッド456に対して固定することによりスイッチ・エンド・キャップ200の中に固定される。さらに明確に言えば、この器具30はそのブレードの先端と反対側の端部にねじ穴を有しているのが好ましい(図3)。好ましくは、器具30は上記のねじ穴をスタッド456に対してねじ込み式に係合させることにより当該器具30をスタッド456に対して固定することによりスタッド456に取り付けられる。この器具30は当該器具30がスタッド456から離脱するまで一方向に器具30を単純に捩じることによりその浄化または交換のために容易に取り外せる。この器具30をスタッド456に固定する場合には、当該器具30の絶縁性シース34がシール部材240に接触してシールを形成するので、不要な異物が先端部202に形成した開口部を通して中に入り込むことが防止できる。シール部材240の弾性の性質により、このシール部材240がブレード形状に一致して、絶縁性シース34の弾性の性質がさらに効果的なシールを形成する。
【0041】
本発明の別の態様によれば、上記第1の導電性フィンガー要素170および第2の導電性フィンガー要素310はスイッチ・エンド・キャップ200のスイッチ機構110とハンドピース100に対して電力を供給するための手段を供給しているケーブル22との間に電気的な経路を形成している。図7において最良に示すように、スイッチ・エンド・キャップ200が本体部分150に取り付けられる時に、上記第1の導電性フィンガー要素170の各フィンガー171がこのスイッチ・エンド・キャップ200の第1の導電部材230における外表面部231に接触してこれに対するバイアス力を受ける。このことはスイッチ・エンド・キャップ200を取り付ける時に第1の導電部材230が各フィンガー171とホーン130との間に配置されることにより生じる。これらの導電部材230および各フィンガー171の両方の導電性により、各PCBとケーブル22との間に電気的な経路が形成される。この電気的な接続は上記ドームの一方を潰すために上記スイッチ・ボタン部材270の一方が押されて対応する各PCB290を通して電流を流すことを可能にする時にスイッチ機構110の回路の一方の側を完成するために作用する。使用者が上記第1の起立部分282および第2の起立部分284(使用者が既に押している)のいずれかを解放すると、ドームが拡張して電気的な経路が中断することにより、スイッチ機構110を通る電流の流れが中断する。このことにより、ハンドピース100に対する電力供給が停止する。なお、上記のスイッチ機構110が単一のボタン部材270のみを備えることができることも理解されると考える。
【0042】
以上において、スイッチ機構110を一定の機構(1個以上のドーム等)がスイッチを閉じるために活性化する通常において開いている状態のスイッチ組立体として概略的に説明したが、当該技術分野における熟練者であれば、このスイッチ機構110を通常において閉じている状態のスイッチ組立体にすることもできることが理解できると考える。このような実施形態においては、上記の部分282,284の一方を押すことにより上記スイッチの一方が開いて、他の実施形態のように閉じない。上記二重式のスイッチ機構110が第1方向およびこれと反対の第2の方向の電流の流れを有するので、一方のスイッチを開くことにより単一方向にのみ電流が流れる。このような実施形態においては、発生装置等が検出回路等の検出機構を有しており、この機構が上記の単一方向に流れている電流を検出して、このことを部分282,284の一方の活性化に等しいとするように設計されている。
【0043】
従って、第1の電気的な経路が各PCB290、ファスナー300、導電部材230、フィンガー171およびこれらのフィンガー171をケーブル22に電気的に接続する1個以上のワイヤにより特定される。言い換えれば、各フィンガー171と導電部材230との間の接続が上記本体部分150およびスイッチ機構110を一体に電気的に架橋するように作用する。すなわち、電流はケーブル22の中を流れた後に1個以上のワイヤを介して第1のフィンガー要素170に到達する。その後、上記のスイッチ・ボタン部材270の一方によりスイッチ機構110を作動すると、電流は上記の各フィンガー171と導電部材230との間の電気的接続によりスイッチ・機構110の中に流れる。
【0044】
同様の様式で、上記第2の導電性フィンガー要素300の各フィンガー311はハンドピース100の本体部分150に接触してこれに対するバイアス力を受ける。この実施形態における本体部分150は導電性の部材により形成されていてケーブル22の1個以上のワイヤに電気的に接続されているので、この本体部分150はスイッチ機構110の回路を完成するために使用可能な導電性の部材により構成されている。各フィンガー311は導電部材230から十分に離間しているので、スイッチ・エンド・キャップ200を本体部分150に取り付ける時に、上記のフィンガー117は実際にはフィンガー311と導電部材230との間に配置される。
【0045】
各フィンガー311の第2の部分314の弾性の性質により、スイッチ・エンド・キャップ200を取り付ける際に、これらのフィンガー311が本体部分150に接触してこれに対して内側または外側に曲がることが可能になる。また、各フィンガー311の第1の部分312が各PCB290に電気的に接続しているので、上記第2の端部314と本体部分150との間の接触がスイッチ機構110の回路を完成して、当該スイッチ機構110を作動した時に電流が本体部分150および第2の導電性フィンガー要素310を通して流れることを可能にする。言い換えれば、上記の各PCB290、第2の導電性フィンガー要素310および本体部分150により第2の電流経路が形成されて定められる。
【0046】
上記スイッチ機構110はそれぞれが直列にダイオードを有している4個のスイッチを備えている機構として考えることができる。さらに明確に言えば、一方のスイッチ・ボタン部材270の第1の起立部分282は第1の前方スイッチに相当し、当該一方のスイッチ・ボタン部材270の第2の起立部分284が第1の後方スイッチに相当し、他方のスイッチ・ボタン部材270の第1の起立部分282が第2の前方スイッチに相当し、当該他方のスイッチ・ボタン270の第2の起立部分284が第2の後方スイッチに相当する。なお、上記の前方のスイッチおよび後方のスイッチが互いに直列のダイオードを有していることが理解されると考える。好ましくは、上記第1の各前方スイッチおよび第2の前方スイッチが同一のダイオード配向を有しており、上記第1の後方スイッチおよび第2の後方スイッチが同一で反対方向のダイオード配向を有している。このダイオードの極性はそのダイオードが前方のスイッチまたは後方のスイッチにおけるいずれの部品であるかにより決まる。使用者が上記第1の起立部分282の一方を押すと、これに相当する第1または第2の前方スイッチが上記第1のポスト276の一方により加えられる力による付随のPCBドームの潰れにより作動する。このことにより、電流がハンドピース100を通して第1の方向に流れる。また、使用者が上記第2の起立部分284の一方を押すと、これに相当する第1または第2の後方スイッチが上記第2のポスト278の一方により加えられる力による付随のPCBドームの潰れにより作動する。このことにより、電流がハンドピース100を通して第2の方向に流れる。従って、この実施形態においては、PCB290の部品として4個のドームが形成されていて、各PCB290において2個ずつのドームが形成されている。
【0047】
ハンドピース100は上記前方スイッチが器具30の最大振動用のハンドピース100に対する最大電力供給のための信号を送る前方ダイオードを伴う最大出力スイッチを備えているように設計できる。この実施形態において、上記後方スイッチは器具30の最小振動用のハンドピース100に対する最小電力供給のための信号を送る後方ダイオードを伴う最小出力スイッチにより構成されている。また、発生装置は上記前方スイッチの一方の作動により上記第1の方向の電流を感知または検出した時に当該発生装置がハンドピース100に対して最大出力を供給するようにプログラムされており、第2の方向の電流を感知した時に当該発生装置がハンドピース100に対して最小の出力を供給するように設計されている。また、前方スイッチの一方および後方スイッチの一方が偶然に同時に押されると、発生装置は第1の方向および第2の方向に連続的に電流を感知する。反対方向の電流を感知した時に、発生装置は状態が整流化されるまでハンドピース100に対する電力供給を停止するようにプログラムされている。好ましくは、エラーまたは警告メッセージも液晶表示装置20に現れる。
【0048】
重要なことは、第1の導電性フィンガー要素170の各フィンガー171および第2の導電性フィンガー要素310の各フィンガー311はハンドピース100の動作中に互いに接触しない。フィンガー171の1個がフィンガー311の1個に対して接触すると、電気的な経路が交叉するので、電気的な短絡が生じやすくなる。さらに、電気的な短絡がハンドピース100内に存在すると、発生装置が第1の方向および第2の方向の電流を感知することにより、発生装置がハンドピース100に対する電力供給を停止して随意的に特定の種類のエラーまたは警告メッセージを発生する。
【0049】
本発明の別の態様において、スイッチ・エンド・キャップ200は外殻部201の中に収容されているケーブル22とスイッチ機構110との間に形成されている電気的接続を分裂させることなくハンドピース本体部分150の回りに自由に回転する。上記フランジ部材160に形成されている1個以上の隆起部168はスイッチ・エンド・キャップ200の内表面部に対応する環状の表面部分を形成して、スイッチ・エンド・キャップ200が本体部分150の先端部154の周囲に自由に回転する時にこれに沿って移動する。スイッチ・エンド・キャップ200および本体部分150は回転可能な第1の各導電性フィンガー要素170および第2の各導電性フィンガー要素310により電気的に接続していることが有利であるので、これらのスイッチ・エンド・キャップ200および本体部分150はハンドピース100の中の電流の流れを中断することなく互いに対して自由に回転する。各フィンガー171,311の第2の部分174,314は、それぞれ、対応する相補的な導電性の表面部分に対して十分にバイアス力を受けているので、これらの第2の部分174,314は各導電性の表面部分に沿って回転方向に摺動する。従って、スイッチ・エンド・キャップ200は所望の位置まで本体部分150の回りに回転して、当該スイッチ・エンド・キャップ200の位置に拘わらず、本体部分150および発生装置に対する電気的な伝達を継続して維持できる。大抵のブレード30は本来的に非対称形であるので、外科医はハンドピース100内の一定位置に保持されている器具またはブレード30に対する各スイッチ・ボタン部材270の相対位置を変更することを選択できる。このことは各フィンガー要素170,310により可能になる。
【0050】
上記本発明の各実施形態は過度の配線を要さずにスイッチと別の電気的なハンドピースの構成部品との間の電気的伝達を行なうための手段により従来的な外科装置の欠陥を解消する。このことは清浄化およびその他の目的のためにスイッチ・エンド・キャップ200を本体部分150から容易に分離可能にする。例えば、上記の設計はスイッチ・エンド・キャップ200と本体部分150との間の電気的な伝達を行なう各部材の容易な検査を可能にする。それゆえ、上記第1の各導電性フィンガー要素170および第2の各導電性フィンガー要素310の完全性をいつでも検査してこれらがその動作条件内に維持されていることを確かめることができる。また、スイッチ・エンド・キャップ200またはハンドピース150のいずれかを交換または修理する必要が生じた場合に、これら2個の部品を迅速且つ容易に分離して、交換または修理を行なうことができる。また、このことは外科処置を妨げない様式で継続することを可能にする。
【0051】
さらに、上記のスイッチ・エンド・キャップ200は2個のスイッチ・ボタン部材270を互いに約180°離間して配置して、このことにより好ましい配向を行い、使用者(外科医)がハンドピース100を当該使用者により把持されている状態で両方のスイッチ・ボタン部材270に対して容易に接触できる点で人間工学的に設計されている。上記の各スイッチ・ボタン部材270を2個以上の場所に配置することにより、使用者はその活性化用の指に対して最も近い一方のスイッチ・ボタン部材270を容易且つ迅速に操作できる。言い換えれば、スイッチ・エンド・キャップ200の一般的な手動操作中に、親指およびその他の1個以上の指が互いに概ね180°離間して配置され、このことが上記2個のスイッチ・ボタン部材270の配置を補って安定になる。上記180°の配向は、各スイッチ・ボタン部材270を例えば3個のような多数個の場所に配置した場合に使用者がこれらのスイッチ・ボタン部材270の1個に対して接触および係合することの可能性の無い状態で外科装置10を把持することが困難になるという点においても操作上の利点を有する。すなわち、本発明の設計において、上記180°の配向は使用者が装置10を保持している時に各スイッチ・ボタン部材270に対して使用者が接触しない一定の把持領域を供給する。また、例えば、対向する外形形状のフィンガー部分212等の別の設計上の特徴もスイッチ・エンド・キャップ200に対して比較的良好な感触を与えると共に使用者がスイッチ・エンド・キャップ200を容易に把持および回転できるように設計されている。
【0052】
従って、本発明は外科ハンドピース100を提供し、当該ハンドピース100においては、電気的接続を維持しながらスイッチ・エンド・キャップ200がハンドピース本体部分150の回りに自由に回転できる様式でスイッチ・エンド・キャップ200のスイッチ機構110がハンドピース本体部分150に電気的に接続している。
【0053】
以上において、本発明を自由に回転可能なシステムとして説明したが、ハンドピース100のみが部分的に回転可能または回転不可能であることも本発明の範囲に含まれる。このような場合に、多数個の停止部材またはデテント(図示せず)がハンドピース100の構造内に組み込まれていて、スイッチ・エンド・キャップ200のみがハンドピース本体部分150に対して部分的に回転できる。従って、この回転の程度はその製造方法およびこれに追随して配置される停止部材またはデテントにより選択できる。また、別の実施形態において、上記デテントはスイッチ・エンド・キャップ200がラチェット状の様式で増加的に回転するように形成できる。さらに、このラチェット作用を提供するためにこれらのデテントを形成し、これに対して相補的な係合式の形状部分も形成される。また、ハンドピース100はスイッチ・エンド・キャップ200の回転が器具30に対して指定される指定可能な回転を提供するように設計できる。例えば、ホーン130に固定する時に器具30が常に一定の配向状態を採るように器具30を設計できる。例えば、器具30は北−南(垂直)の配向状態を採ることができる。デテント等を使用することにより、スイッチ・エンド・キャップ200が初期的に所定の第1の位置にあって、当該スイッチ・エンド・キャップ200の回転によりこのスイッチ・エンド・キャップ200が、例えば、90°の増加量である所定の増加量で回転するようにこのスイッチ・エンド・キャップ200の回転を指定できる。このことは上記の指定された回転システムによりスイッチ・エンド・キャップ200の最も好ましい配置を備えることを可能にする。
【0054】
本特許出願がスイッチ・エンド・キャップ200とハンドピース本体部分150との間を回転させるための方法を広く開示しており、所定数の導電経路が係合式の電気的導体により形成されていることが理解されると考える。これら係合式の電気的導体の各対は独立した電気的信号を運ぶように設計されている。
【0055】
図1乃至図8における別の態様において、本発明の装置はハンドピース本体部分150とスイッチ・エンド・キャップ200との間に破片物阻止性の連結を備えている。図1乃至図8について既に説明した実施形態のそれぞれにおいて、電気的な伝導構造が2個の導電部材の間の回転を可能にする様式でこれらの互いに係合している2個の導電部材の間に形成されている。これら2個の部材間を跨ぐ中断されない伝導構造を形成するためには、これら2個の導電部材を酸化物および硬水析出物等の残留物を適度に無くすことが望ましい。極めて清浄な接触状態は適当に浄化および注意を払うことが必要になるのでこのような接触状態の必要性を排除することも好ましい。
【0056】
上記2個の導電部材の間の効果的な電気的伝導構造を備える方法の一例は随意的にスプリング負荷がかけられる鋭い針状またはピン状の接触部材(例えば、フィンガー部分174,314)を使用することである。この接触部材の端部における鋭い点は1平方インチ当たりに数ポンド(PSI)の接触力を増加して、上記の酸化物および破片物の透過を可能にする。これらの接触部材はさらに当該接触部材が粗いグリット状の外観を有するようにこれらの接触部材の表面上に導電性のグリット材料を配置すること、あるいは当該接触部材の表面を改質することのいずれかによりグリット状の表面を有することもできる。これらの接触部材の表面の粗面化またはその表面上にグッリト状の材料を配置することにより、当該接触部材はあらゆる酸化物の残留物またはその他の破片物を比較的良好にかき落とすことができる。スイッチ組立体の回転はこの接触部材をふき取るので、さらに接触の完全性を改善できる。別の方法は刻々の(または進行中の)比較的高い電圧(DCまたはAC)を導電性フィンガー171,311に供給してあらゆる酸化物バリアを打ち破ることである。このことは比較的制限された空間に適用されるほど電場がさらに高くなるので、先の尖ったフィンガーの場合に特に有用である。さらに別の方法はスイッチ状態を評価するためにDC(直流電流)ではなく比較的高い周波数のAC(交流電流)を使用することである。存在している酸化物/残留物はいずれもそれ自体が絶縁体として作用して、AC連結部材が跨ぐコンデンサーを形成する。
【0057】
次に、図8において、別の方法を示している。この実施形態においては、薄いコーティングの形態で符号1005により概略的に示されている絶縁体が導電部材1000,1010に適用されて対向する部材1020,1030の静電結合を形成している。例示的な実施形態において、上記コーティング1005は約0.0001インチ(0.0003cm)乃至約0.002インチ(0.005cm)の厚さを有している。なお、上記の各導電部材1000,1010,1020,1030が図1乃至図7について本明細書において既に説明した構造を含む任意数の種類の導電性の接触構造を備えることができることが理解されると考える。例えば、これらの導電部材1000,1010,1020,1030は導電性のリング、フィンガー、ピン等を備えることができる。導電部材1000は導電部材1020に対して導電的に係合して、導電部材1010は導電部材1030に対して係合している。この例示的な実施形態において、導電部材1020,1030はそれぞれ本明細書において既に説明した組立体と同様の導電性フィンガー組立体を備えている。AC信号が各スイッチに対する静電結合として潜在的に絶縁性のコーティングを施した導電部材1000,1010を考えるのに十分に高い振動数においてこれらのスイッチ状態の伝達のために使用される。例示的な振動数は約1KHz乃至約200KHzである。言い換えれば、導電部材1010、コーティング1005、および導電部材1000はコンデンサーを形成しており、このコンデンサーがAC信号によりこれをまたぐ結合を可能にしている。なお、このAC信号の使用は上記コーティング1005の存在が無くても実施可能であり、鉱物化/破片物/酸化物の汚染が生じた場合に、密接した金属の接触が必要でないので、上記AC信号が結合を可能にする。
【0058】
図1および図2におけるさらに別の態様において、ハンドピース100はスイッチ・エンド・キャップ200が本体部分150に対して取り付けられている時を検出するための機構を備えており、どの種類のスイッチ・エンド・キャップ200が本体部分150に取り付けられているのかを識別するための機構も備えている。これらの係合式の各導電部材を跨ぐスイッチ状態の伝達は上記の各実施形態において既に説明している。例えば、図2は導電部材230に対して係合している第1の導電性フィンガー要素170および本体部分150に対して係合している第2の導電性フィンガー要素310を示している図である。これは特定の実施形態の一例であるが、本発明は互いに対して回転可能な導電性の各部材の係合部分を跨ぐスイッチ信号の伝達方法を広く教示していることが理解されると考える。
【0059】
スイッチ・エンド・キャップ200の内側の回路(例えば、図6における各PCB290)はスイッチ・エンド・キャップ200の中に配置されている電気的に伝導性の部材230,310に接続されている。この回路は各導電部材において測定可能な一定のインピーダンスまたは伝導特性を示す。例えば、電流の流れの両方の方向における伝導特性を評価するために、一定のAC信号(例えば、2KHz)が外部において発生されてスイッチ・エンド・キャップ200の各導電部材230,310に供給される。このことは非線形および/または極性依存性の伝導特性およびインピーダンス特性を測定可能にする。双極性の信号は以下に説明するように一定の付加的な利点を提供するが、単極性のエネルギーも実施できる。
【0060】
検出回路1040の一例を図9に示す。この検出回路1040は変圧器1042により形成されており、この変圧器1042は当該変圧器1042の一次巻線1041に対して一定の供給源1049から供給される信号を有している。これらの信号は所定のパタンおよび形状を有しており、例示的な実施形態の一例において、各信号は方形波または三角形波のパルスである。変圧器1042の二次巻線1043はスイッチ・エンド・キャップ200の対応する各導電部材(図示せず)に対して電気的に連絡している本体部分150における導電部材1045,1047に接続している。なお、これらの導電部材1045,1047は図1乃至図7について本明細書において既に説明した構造を含む任意数の種類の導電性接触構造を備えることができることが理解されると考える。上記変圧器1042は患者の安全のための信号隔離手段を備えている。試験点であるTP1(符号1044で示す)において見ることのできる上記パルスの大きさは各導電部材を跨ぐ電気伝導度に比例する。これらのパルスは双極性であり、正のパルスの振幅は一方向における導電性に対して比例し、負のパルスの振幅はその逆の方向における導電性に対して比例する。
【0061】
TP1(1044)における信号は各導電部材1045,1047を跨ぐ各方向における導電量を描く。この出力は正および負の両方のパルスを有している。正のパルスの振幅は一方向における導電量を描き、負のパルスの振幅はその逆の方向における導電量を描く。コンソール20(図1)の中の発生装置はTP1(1044)をモニターし、これにより、各導電部材1045,1047を跨ぐ電流の流れの各方向における伝導状態を決定することができる。図10(a)においてスイッチ・エンド・キャップ200において使用するための回路1100の実施例を示している。上記のスイッチ機構110(図5)の一部分を形成している符号1110,1120において概略的に示されている2個のスイッチはそれぞれそのダイオード1130,1140に接続されている。これらのスイッチ1110,1120の一方はそのダイオード1130,1140の陰極にそれぞれ接続されていて、当該スイッチ1110,1120の他方はそのダイオード1130,1140の陽極に接続されている。図示のみの目的において、スイッチ1110はそのダイオード1130の陽極に接続されているとして説明し、スイッチ1120はそのダイオード1140の陰極に接続されているとして説明する。これらのスイッチ1110,1120の一方は当該スイッチ1110,1120の他方の逆向きに取り付けられているダイオードを有している。この方法は回転可能な数組の接触部材(例えば、図1乃至図7に示す回転可能な各接触部材)を跨ぐ2個のスイッチ1110,1120の状態を伝達するために2個の導体の使用を可能にする。従来的な図9乃至図10(b)の回路を使用していない場合においては、3個の接触部材の対が上記2個のスイッチ1110,1120の状態を伝達するために必要になる。これらのスイッチの状態を伝達するために必要とされる接触部材の組数を減らすことにより、このスイッチ機構はハンドピースの内部において比較的小さい空間を占有するために小形の設計が行なえるので有利である。
【0062】
一定のAC信号がスイッチ・エンド・キャップ200の各導電部材1051,1053に供給される。図9の検出回路1040のような検出機構により一方向のみにおいて検出された伝導量がスイッチ1110,1120の一方が押されていることを示し、その反対方向においてのみ検出された伝導量がスイッチ1110,1120の他方が押されていることを示す。
【0063】
図9において示す上記実施例において、方形波発生装置が約2KHzで9ボルトのピークトゥピーク信号を一次巻線1041に供給して、変圧器1042を流れる電流および変圧器1042を跨ぐ電圧を測定するための手段として抵抗器1061を一次巻線1041に対して直列に備えている。この電圧はTP1(1044)においてモニターされる。
【0064】
各導電部材1045,1047がこれらを跨ぐ導電能力を全く有していない(すなわち、スイッチ・エンド・キャップ内の各スイッチがいずれも閉じられておらず、これらの部材1045,1047を跨いで存在している破片物が全くない)場合に、上記のTP1信号は約+9ボルトの比較的大きなピークの正電圧および約−9ボルトの比較的大きなピークの負電圧を有する。このピーク電圧は感知される伝導量の程度に従って減少し、伝導の極性が特定の付随する極性のピークに影響を及ぼし、逆の極性のピークに対して実質的に影響しない。
【0065】
上記スイッチ1110の開閉状態が一方の極性のピーク電圧の大きさにより描かれる。この大きさはスイッチが開いている場合には、例えば、約9ボルトのように比較的高い。また、この大きさはスイッチ110が閉じている場合には、例えば、約3ボルトのように比較的低い。スイッチ1120においても、上記と逆の極性が影響することを除いて、同様の態様が適用できる。回路1100は回路モニターの従来的な形態において必要になる3個以上の導電部材を使用する代わりに、2個の導電部材1051,1053のみと共に上記2個の独立したスイッチ1110,1120の状態をモニターするための手段を備えている。この導電部材における減少はハンドピースをさらに高信頼性にすることも可能にする。
【0066】
上記導電部材1045,1047を跨ぐ破片物は両方の方向において導電性になり、この状態は回路1040により容易に検出可能であり、破片物が存在していることを決定するために利用できる。両方の方向において伝導が見られれば、正および負の両方のピークが中間のまたは低い大きさに降下する。上記TP1(1044)をモニターする発生装置(図1のコンソール20の中)は両方向における伝導が存在していることを検出して、このような両方向における同時的な伝導を無効の入力として認識する。これにより、ハンドピースの活性化がディスエーブルになり、且つ/または、使用者に不都合な状態が警告される。従って、上記回路は上記導電部材1045,1047を跨いでいる塩類溶液または血液等による偶然の活性化に対して妨害するための手段を備えている。
【0067】
上記回路1040はさらにハンドピース内の流体の存在を検出するさらに別の機能も備えている。すなわち、このような流体はハンドピース内のスイッチ回路を架橋して一般的に各痕跡を跨ぐ双極性の伝導を生じる。この作用は導電部材1045,1047を跨ぐ導電性の流体の場合も同様であり、この状態は発生装置により検出可能であり、活性化のディスエーブルまたは使用者に対する警告が行なわれる。このように、スイッチ回路と無関係にハンドピース内の流体の存在を検出するために回路1040を使用することは有用である。
【0068】
図10(a)の回路はハンドピースの一方の側におけるロッカーとして一対のスイッチ1110,1120を作用させる。同一の回路1100’はハンドピースにおける別の位置に配置されている別の対のスイッチ1110’,1120’を180°離間して配置されているロッカーとして作用させることができる。このような回路1100’を図10(b)に示す。この図10(b)は互いに並列に接続していて当該図10(b)の回路設計により2個の配線に沿って4個のボタンの状態が伝達できる2個の回路1100を示している。さらに明確に言えば、2個の導電部材1051,1051’が並列に電気的に接続していると共に、2個の導電部材1053,1053’が同様に並列に電気的に接続している。このようにして、上記の各スイッチ1110,1110’,1120,1120’の任意の1個が図9に示す同一の検出回路1040またはその他の任意の適当な検出設計によりモニターできる。
【0069】
上記回路1040の別の付加的な利点は一方の側において最大で他方の側において最小等のように反対機能のスイッチの偶然の活性化を無視する能力である。最大および最小の各機能に付随するスイッチの部分を押すことにより二方向の伝導が生じるので、コンソール20(図1)内の発生装置はこの入力を無効情報と考える。このことは動作の安全性を高める。
【0070】
図10(a)の形態における別の利点は各導電部材1051,1053を跨ぐ破片物/流体により生じる抵抗性の短絡を検出するための回路1100の能力であり、その伝導が二方向であるので、検出回路1040(図9)により識別できる。導電性破片物の人工品の量はスイッチ1110,1120をいずれも押さない時、またはこれらのスイッチ1110,1120の一方のみを押す時に測定できる。回路1100回路1100の変形は、図11に示すように、両方のスイッチ1110,1120に分けられていて抵抗器1160,1161を介して各スイッチ1110,1120に接続している1個のダイオード1150を使用することである。検出回路1040はスイッチ1110,1120の一方が押されている時に一方向のみにおける伝導を検出して、その伝導の程度が抵抗値により決定される。例示的な実施形態の一例において、抵抗器1161は0Ωの抵抗値を有しており、抵抗器1160は約100Ω乃至1000Ωの抵抗値を有している。この方法は破片物が存在している場合を除いて反対方向における伝導が全く無い点で有利である。従って、破片物による人工品の量が両方のスイッチが押されている場合においても常に検出できる。この破片物の抵抗値は閉じたスイッチにより接続される実際の抵抗を再計算するために使用できるので、破片物に拘わらずどちらのスイッチ1110,1120が押されているのかを識別する能力を改善できる。
【0071】
図12に示す別の実施形態において、抵抗器1170がスイッチ1110,1120を跨いで加えられている。この抵抗器1170を加えることにより、特に各スイッチ1110,1120が開いている時の単一方向の伝導量が測定可能でありその方向において予測される抵抗に対して比較できるので、導電部材の直列接触抵抗が決定できる。例示的な実施形態の一例において、抵抗器1170は2KΩの抵抗値を有しており、抵抗器1061は0Ωの抵抗値を有しており、抵抗器1060は約100Ω乃至1000Ωの抵抗値を有している。このデータと逆方向における伝導に関連するデータ(破片物)とを組み合わせることにより接触状態の正確な評価が可能になる。
【0072】
実施形態の一例によれば、スイッチ・エンド・キャップ200の同一の2個の導電部材1051,1053はハンドピース本体部分150に取り付けたスイッチ・エンド・キャップ200の存在および種類を検出するために使用できる。図13に示すこの方法の一例は1個以上のスイッチを含むスイッチ・エンド・キャップ200の場合のスイッチ・エンド・キャップ200の導電部材1051,1053を跨いで抵抗器1180を接続する方法である。この抵抗器1180は約500Ω乃至約5000Ωの抵抗値を有することができる。この抵抗器1180の存在はスイッチ型エンド・キャップ200の存在を検出するために測定できる。非スイッチ型のエンド・キャップ200が全く抵抗器を有していなければ(または異なる抵抗値の抵抗器のみを有していれば)、導電部材1051,1053の抵抗は、例えば、約1MΩ(または異なる抵抗値)等に極めて高くなり、非スイッチ型のエンド・キャップ200が取り付けられていることが示される。
【0073】
従って、さらに各アダプターの種々の種類を識別して同定を行なうためにスイッチ型エンド・キャップ200の種類に応じて特定の抵抗値を使用することができる。この種の抵抗による方法における制限の一つは各導電部材1051,1053の上における破片物の線形の抵抗が測定結果に影響する可能性があることである。すなわち、このことは誤った同定につながり、あるいは少なくとも、予想外の抵抗を生じる。このようなスイッチ・エンド・キャップ200の抵抗器測定における破片物誘発型のエラーに対処するための方法の一例を図14に示す。この実施形態においては、コンデンサー1200がスイッチ・エンド・キャップ200の各導電部材を跨いで配置されている。適当に選択されたコンデンサー1200はスイッチ質問動作中に使用する公称の周波数(例えば、2KHz)において一定の高いインピーダンスを有するが、さらに高い周波数が適用される場合にその周波数(の変化)に比例して一定の低いインピーダンスになる。従って、種々のコンデンサーの値(または抵抗器に対して直列のコンデンサー)がスイッチ・エンド・キャップ200の特定の種類を同定するために選択できる。上記の破片物によるインピーダンスは抵抗に依存し、コンデンサーによるインピーダンスは周波数に依存する。従って、上記の検出回路1040(図9)は比較的低い周波数において破片物による抵抗を測定し、さらに比較的高い周波数において組み合わされたインピーダンスを測定することができる。それゆえ、破片物に拘わらず同定を行なうための準備を行なうことができる。
【0074】
同様の方法を図15に示す。この実施形態においては、抵抗器1210がインダクタ1220に対して直列に使用されている(または、抵抗器として作用する高い内部抵抗を有するインダクタを使用している)。比較的低い周波数において、このインダクタ1220は比較的低いインピーダンスであるので、上記の抵抗器が各導電部材1051,1053を跨いで配置されている。また、比較的高い周波数においては、抵抗器における伝導が比較的ブロックされて、各導電部材1051,1053を跨ぐ破片物が測定できる。従って、この破片物の抵抗を考慮に入れることが可能になり、破片物はこの抵抗器による同定方法を容易に乱すことができなくなる。
【0075】
図16に示すように、破片物抵抗の人工品の関与に対処するために、抵抗器1230がダイオード1100に対して直列に配置されていて、この抵抗器は一方向にのみ伝導するようになっている。このことは検出手段が一方向の電流における破片物の抵抗および別方向の電流における破片物と同定用の抵抗器との組み合わせの抵抗を決定することを可能にする。図17に示すように、抵抗器に対して直列にダイオードを使用する代わりに、抵抗器1230はピーク印加電圧よりも数ボルト低いツェナー・ダイオード1240と置換できる。このツェナー・ダイオード1240は一方向において回路外にあり、アバランシェ電圧における反対方向において伝導し、この現象は検出可能である。図18に示すような別の方法は各導体1051,1053を跨いで接続されているバック−トゥ−バック型ツェナー・ダイオードまたはトランソーブ(transorb)デバイス1250を使用する方法である。このデバイス1250は電圧がアバランシェ・レベルに到達している時に両方向に電流を伝導する。この方法は空間の制約が厳しくて1個の部品が静電放電保護およびスイッチ・エンド・キャップ200の同定等の多数の機能を実行することを必要とする場合に有用である。図19に示すさらに別の変形はバック−トゥ−バック型ツェナー・ダイオード1250を各スイッチ1110,1120により使用される各ダイオードとしても使用することである。このことは部品数をさらに減少する。この実施形態においては、上記のツェナー・デバイス1250はスイッチ・エンド・キャップ200の同定、スイッチ伝導制御、および静電放電保護を行なう。図20および図21はスイッチ伝導レベルを形成して同定を行なうためにダイオード1260またはツェナー・ダイオード1270を使用するための別の回路構造をそれぞれ示している図である。
【0076】
別の実施形態において、これ以外の場合において検出不能である流体/破片物の検出を可能にしている。上記回路の使用はスイッチ接触部材または回路基板におけるその他の領域、スリップ・リング等を架橋している流体/破片物の検出を可能にする。このことは各信号のレベルをモニターすることにより可能になる。この流体/破片物の検出はその状態を使用者に警告すること、および/または、ハンドピース100の使用をロックアウトすることのために使用できる。このような検出、警告および/またはロックアウトのための幾つかの理由として、汚染されたハンドピース100の使用の回避、危険な電気的/機械的状態におけるハンドピース100の動作の防止、およびハンドピース100が過度に使用されていて現状において疲労状態である場合の使用の阻止等が含まれるがこれらに限らない。
【0077】
本明細書において開始した装置を含む多くのスイッチ装置において、スイッチ信号における正負の各ピークは各スイッチの開閉状態を示す。流体/破片物がハンドピース100の中に入ってスイッチ上に存在していると、その伝導が抵抗性を示す。例えば、清浄化(例えば、オートクレーブ)処理中に、水分が入り込み最後にハンドピース100の中において蒸留水として凝結する。このような抵抗性の伝導により、スイッチ開口状態の信号とスイッチ閉鎖状態の信号との間の信号が生じる。この「中間的な(in between)」領域内の信号は検出可能であり、使用者に対して流体/破片物の侵入を知らせるために使用することができ、あるいは、これらの信号はハンドピースの使用を阻止するために使用できる。
【0078】
上記の回路は使用に適しているが、別の伝導検出回路をこの実施形態に従って使用することも可能である。この実施形態の中心点は各回路および各スイッチを跨ぐ予想されない抵抗性の伝導を検出することであり、このことは不所望な領域内への流体/破片物の侵入の高度な見込みを指示する。露出した導体をハンドピース100の中における印刷回路板上またはその他の場所を含む所定の選択領域内に配置することはハンドピース100のスイッチの場所だけでなくこのハンドピース内の他の場所における流体検出用の検出手段として作用できる。
【0079】
図22において概略的に示すように、流体/破片物の侵入の検出機能は2個の導電部材1310,1320に近接して反応性の材料1300を配置することによりさらに高めることができる。この実施形態において、各部品1300,1310,1320は流体/破片物の侵入を検出するためのセンサー1340を形成している。反応性の材料1300は乾燥時に低い電気伝導度であるが、湿潤時または他の化学反応に対する曝露により伝導を容易にする。例えば、塩結晶1300等が2個の対向して離間しているワイヤ1310,1320の間に配置できる。本来、塩結晶1300は導電性ではないが、これらは反応性を有していて、水分によりこれらの結晶1300は導電性になる。この反応性の材料1300は導電部材1310,1320の各表面の上に配置するか、これらの間に延在できる架橋物(図示せず)の上に配置できる。加えて、この反応性の材料1300は導電材料1310,1320の間に架橋物を形成するように配置できる。このような湿潤時に容易になる伝導性は水蒸気凝縮物のような比較的低い導電性を有する流体の検出において有用である。従って、この実施形態においては、センサー1340は流体/水蒸気の侵入を検出する。図示の実施形態において、センサー1340は上記において説明したような電子回路によりモニターされる露出状態の導電部材1310,1320(例えば、ワイヤまたはスイッチ接触部材)により形成されている。従って、このセンサー1340は上記のスイッチ接触回路の中に組み込むことができる。
【0080】
スイッチ接触部材の間における流体により誘発される伝導を検出する他に、別のセンサーおよびワイヤ間隙等をハンドピース100内の他の場所における流体の侵入を検出するために使用することもできる。言い換えれば、センサー1340は上記のスイッチ回路から分離して、ハンドピース100内の別の場所に備えることができる。この場合において、センサー1340は上記スイッチと同じ接触部材に単に接続することにより、上記スイッチにより使用されていた回路と同一の回路として使用できる。あるいは、センサー1340をコントローラ(例えば、上記の検出回路に接続されているコントローラと同一物)に単に接続して、このコントローラがセンサー1340による流体/破片物の存在情報を含むセンサー1340により発生される信号を検出するようにできる。
【0081】
ハンドピース本体部分150に取り付けられている各種の(すなわち、異なるモデルまたは型または機能の)スイッチ組立体の同一性は各変形例が1個の特定種のスイッチ組立体を示すように既に説明した各回路の変形例を使用することにより決定できる。例えば、抵抗器を「1型(type 1)」のスイッチ組立体用および「2型(type 2)」のスイッチ組立体用の可変スイッチを跨いで配置可能であるが、その代わりに、この抵抗器を「フル(full)」スイッチを跨いで配置する。この結果、1型に対応して負のピークが影響を受け、2型に対応して正のピークが影響を受ける。上記の伝導検出回路1040(図9)はどちらのピークが抵抗器による影響を受けるかを決定し、これにより、そのスイッチ組立体の種類を決定できる。さらに、認識の目的のために1個のスイッチを跨ぐ種々の抵抗器の値が使用可能であり、これにより異なるピーク電圧が得られ、各ピーク電圧値は特定種のスイッチ組立体を示す。
【0082】
スイッチ組立体における各導電部材1051,1053を跨いでコンデンサーを使用する場合に、各コンデンサーに対応する値は各スイッチ組立体が異なるコンデンサーの値を有するように変更される。検出回路1040(図9)により使用される周波数を掃引/変化することにより、検出回路1040はコンデンサーの値を決定して取り付けられているスイッチ組立体の種類を結論づけることができる。別の方法は1型の同定用の可変スイッチを跨いでツェナー・ダイオードを配置すること、および2型の同定用のフル・スイッチを跨いでツェナー・ダイオードを配置することを含む。なお、本明細書において説明した各実施形態がさらに可変式および全波式の超音波医療装置の制御の他の機能を各スイッチが制御する別の種類の装置にも適用できることが理解されると考える。
【0083】
上記のスイッチ・ボタン部材270をハンドピース100に組み込むことはハンドピース100を動作するための便利な方法を提供する。しかしながら、これらのスイッチ・ボタン部材270をディスエーブルにすることが好ましい状況がある。例えば、ハンドピース100がボタン部材270の上方から強く把持されている時に、代わりにフット・ペダルにより活性化される。別の例は非使用時にハンドピース100をボタン部材270を押すために作用できる外形の表面部分において置く場合である。このようなボタン部材270は発生装置の「待機」モードによりディスエーブルにできる。
【0084】
また、ボタン部材270をディスエーブルにする別の方法は発生装置コンソールのフロント・パネル上のスイッチを含むハンドピース100から遠隔して配置されているディスエーブル・スイッチ(図示せず)による方法である。さらに、この発生装置を待機モードにして上記のフィンガー・スイッチおよびフット・ペダルをディスエーブルにできる。コンソール・フロント・パネルによるボタン部材270のディスエーブル化はハンドピース100が無菌状態でありコンソールは無菌状態でないという事実により手間のかかる処理になる可能性があり、ハンドピースの使用者が触れることにより当該フロント・パネルにおけるディスエーブル機能を行なうことは実用的でない。従って、この種の形態のディスエーブル動作は無菌でない環境に使用者を曝すことを必要とする。このことは多くの処置の指針に反する。
【0085】
さらに、ボタン部材270をディスエーブルにする別の方法はディスエーブル機能として作用する別のスイッチ(図示せず)をハンドピース100に配置することである。しかしながら、ハンドピース100における付加的なスイッチは場所を取り、費用および複雑さが増加する。
【0086】
本明細書において開示する各実施形態によれば、検出回路がハンドピース・システムに組み込まれて、ハンドピースのボタン部材270が1個の検出回路により継続的にモニターされるようになっている。しかしながら、このシステムはコンソールの出力を活性化するためのボタン部材270の能力をディスエーブルにできるように構成することが可能である。言い換えれば、使用者は所定の条件下においてボタン部材270をディスエーブルにすることができる。このことを達成する方法の一例はハンドピース100上に存在しているボタン部材270によりボタン部材270をディスエーブルにすることである。例えば、独特スイッチ動作シーケンスを使用することができ、使用者がこの独特なスイッチ動作シーケンスに従ってボタン部材270の1個以上を押すと、これらのボタン部材270がディスエーブルになる。なお、上記の独特なスイッチ動作シーケンスがハンドピース100を意図することなくディスエーブルにするようなハンドピース100の動作使用中において予想されるシーケンスでないようにすることが必要であることが理解されると考える。同様に、上記のシーケンスはハンドピースの無作為的な取り扱い中に一般的に見られるようなシーケンスでないようにすることも必要である。
【0087】
さらに、上記システムは上記ボタン部材270の1個以上を単に押すこと、またはボタン部材270の1個以上を所定の再活性化パタンに従って押すことにより再活性化できるように構成することも可能である。
【0088】
上記の動作シーケンスの一実施例は、例えば、2個のロッカー・スイッチ等の2個のボタン部材270が存在していると言う事実を利用している。各ロッカー・ボタン部材270は2個の起立部分282,284を有しており、一方の活性化モード(例えば、完全動作)がこれらの起立部分282,284の一方により表現され、他方の活性化モード(例えば、可変動作)が当該起立部分282,284の他方により表現される。この実施形態において、各ロッカー・ボタン部材270は硬質材料により形成されており、それぞれが一定の点の回りに旋回し、これにより、その両端部が同時に押されることを防止する。使用者が1個のボタン部材270における1個の活性化モードを偶然に押し下げると共に別のボタン部材270における別の活性化モードを同時に押し下げると、ハンドピース100はディスエーブルになる。この場合に、対向する各スイッチにおける反対の活性化モードが同時(すなわち、互いに0.3秒以内)に押されて所定の時間だけ押された状態で保持される。これら反対の活性化モードはその後すぐに(すなわち、0.3秒後乃至0.6秒後で互いに0.3秒以内に)解除される。モニター用の回路がこの特定のシーケンス(同時に押された状態で保持された後に互いに概ね同時に解除された対向している各スイッチにおける反対の活性化モード)を検出して、各ボタン部材270による活性化の実行をディスエーブルにするか、発生装置が待機モードに設定される。
【0089】
上記の例示的な実施形態において、使用者は発生装置フロント・パネルの使用または迅速な指によるスイッチ押圧の変更の繰り返し(または逆転)により、各ボタン部材270を再イネーブル化すること、または発生装置を待機状態から解除することができる。
【0090】
別のシーケンスの例においては、所定のシーケンス・パタンに従う単一スイッチのシーケンス化した押圧方式により、ボタン部材270のディスエーブル化または再活性化を行なう。例えば、一方のモード、他方のモード、その後さらに当該一方のモードに迅速に変更することにより、ハンドピース100のディスエーブル化(再活性化)を行なうことができる。言い換えれば、使用者が同一のボタン部材270において完全活性化モードを押した後に可変活性化モードを押して、最後に完全活性化モードを再び押すと、モニター回路がこのシーケンス化された作動を検出してハンドピース100のディスエーブル化(再活性化)を行なう。なお、使用者のシーケンス化された作動を検出するとモニター回路がディスエーブル化(再活性化)を行なうようにするために、上記シーケンスを逆(すなわち、可変−完全−可変)にすること、または別のシーケンスをプログラムできることが理解されると考える。また、各押圧処理は一定の短時間(例えば、1秒)の間だけである。この場合も、使用者は発生装置のフロント・パネルにおける制御操作または指によるスイッチ押圧の迅速な変更の繰り返し(または逆転)のいずれかにより、各ボタン部材270を再イネーブル化すること、または発生装置を待機状態から解除することが可能である。
【0091】
本明細書において開示したロッカー型スイッチは2個の別々の起立部分(2個の活性化モードを表現している)を有しているが、上記ディスエーブル化の方法は一方の側における分離したスイッチおよび反対側における分離したスイッチを有するハンドピースの構成においても同等に適用できることが理解されると考える。
【0092】
別の実施形態において、ボタン部材270は一般的に一端部または他端部が押される弾性のロッカーである。例えば、上記ボタン部材270は第1の起立部分282または第2の起立部分284のいずれかにおいて押される。上記の剛性のロッカー・スイッチとは異なり、このロッカー・ボタン部材270の弾性の性質は当該ボタン部材270の両端部を同時に押すことを可能にする。ディスエーブル/イネーブル動作を生じるために、ボタン部材270の両方の端部(例えば、起立部分282,284)が同時に押される。従って、1個のボタン部材270の両端部を同時に押すことによりディスエーブル状態が生じて、ハンドピース100がディスエーブルになる。さらに、このスイッチ270はその両端部を連続して同時に押すことにより再イネーブル化できる。また、このロッカー型のボタン部材270の一端部のみを一度に押す場合にこのロッカーはかなり軽い接触動作を有しているが、このロッカーは両方の端部を同時に押してスイッチの接触部材を閉じるためにさらに高い圧力が必要になるように設計できる。従って、両方の端部を同時に押すことにより生じる特別な機能は通常の使用のための軽い圧力よりも実質的にさらに高い圧力を必要とする。このように比較的高い圧力の操作は偶然に開始されるという傾向が少なくなるという明らかな利点を有しているので、上記の各実施例において説明した一連のスイッチ押圧処理が排除できる。
【0093】
さらに、上記の例示的なディスエーブル化技法はいずれも、通常において、当該技法とは別の場合においてはコンソールのフロント・パネルにおいてのみ接近可能である別の機能を実行するために選択的に使用できることが理解されると考える。上記のボタン部材270により実行可能な別の機能としては、ハンドピースの使用者がフロント・パネルに触れることの無い自己検査の実行、制御設定の変更、またはその他のフロント・パネル設定の変更が含まれるがこれらに限らない。
【0094】
さらに、図1乃至図7において説明したハンドピース100が単に例示的な装置であり、上記の回路および検出手段が内容全体が本明細書に参考文献として含まれる2000年10月20日に出願されていて共通譲渡されている「導体数を減らすための導電性フィンガー・アダプターの保持方法(Conductive Finger Adaptor Retention to Reduce Number of Conductors)」を発明の名称とする米国特許出願第09/693,549号において開示されているような別のハンドピースにおいても採用可能であり、上記ハンドピース100が内容全体が本明細書に参考文献として含まれる2000年10月20日に出願されていて共通譲渡されている「超音波外科システム(Ultrasonic Surgical System)」を発明の名称とする米国特許出願第09/693,621号において開示されているような外科システムにおいて使用されることが好ましいことが理解されると考える。
【0095】
以上において本発明をその好ましい各実施形態について特定的に図示および説明したが、当該技術分野における熟練者においては、上記の形態および詳細部分における種々の変更が本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく行なえることが理解されると考える。
【0096】
本発明の実施態様は以下の通りである。
(A)検出回路において、
一次供給源に対して操作可能に並列に連結されている変圧器を備えており、当該変圧器が一次巻線および二次巻線を有しており、さらに、
前記変圧器の一次巻線に対して駆動信号を供給するための供給源と、
前記変圧器の中を通る電流を測定するために当該変圧器の一次巻線に対して操作可能に連結されている装置と、
前記変圧器の二次巻線に対して接続されている複数の導電部材と、
前記変圧器の一次巻線に対して連結されている試験点を備えており、
前記複数の導電部材のそれぞれがスイッチ・エンド・キャップにおける複数の対応する導電部材に対してそれぞれ連絡している検出回路。
(1)前記装置が抵抗器である実施態様(A)に記載の検出回路。
(2)前記検出回路がスイッチ機能、およびスイッチ・エンド・キャップの存在および種類を検出する実施態様(A)に記載の検出回路。
(3)前記供給源が方形波および三角形のパルス波のいずれか一つを発生する実施態様(A)に記載の検出回路。
(4)前記変圧器が患者の安全を確実にするために電気的な絶縁を備えている実施態様(A)に記載の検出回路。
(5)前記試験点におけるパルスの大きさが前記複数の導電部材を跨ぐ電気伝導度に比例している実施態様(A)に記載の検出回路。
【0097】
(6)前記パルスが双極性であり、前記二次巻線の一方の方向における電気伝導度に比例する正の振幅および前記二次巻線の他方の方向における電気伝導度に比例する負の振幅を有している実施態様(5)に記載の検出回路。
(7)前記試験点における信号が前記複数の導電部材を跨ぐそれぞれの方向において伝導する実施態様(A)に記載の検出回路。
(B)ハンドピースのスイッチ・エンド・キャップ用の検出回路において、
並列に接続されている複数のスイッチと、
前記複数のスイッチのそれぞれに対してそれぞれ直列に接続されている複数のダイオードを備えており、
前記ダイオードが互いに逆の極性で接続されており、前記回路がハンドピースに付随する過剰な破片物の存在を検出する検出回路。
(8)さらに、前記複数のダイオードおよび前記複数のスイッチに接続されている複数の導電部材を備えており、前記複数の導電部材のそれぞれが前記スイッチ・エンド・キャップの複数の対応する導電部材に対してそれぞれ連絡している実施態様(B)に記載の検出回路。
(9)前記ハンドピースにおける多数個のボタンの状態情報が得られるように2個の回路が並列に接続されている実施態様(B)に記載の検出回路。
(10)4個のボタンの状態情報が得られる実施態様(9)の検出回路。
【0098】
(11)2個の検出回路が並列に接続されており、2個の導電部材が並列に接続されている実施態様(10)に記載の検出回路。
(12)さらに、前記複数の導電部材に対して並列に接続されている抵抗器を備えている実施態様(8)に記載の検出回路。
(13)さらに、抵抗器と、前記抵抗器に対して直列に接続されている装置を備えている実施態様(8)に記載の検出回路。
(14)前記抵抗器および装置が前記複数の導電部材に対して並列に接続されている実施態様(13)に記載の検出回路。
(15)前記装置がコンデンサーおよびインダクタのいずれか一つである実施態様(14)に記載の検出回路。
【0099】
(16)さらに、前記複数のダイオードからの1個のダイオードに対して直列に接続されている装置を備えており、破片物の抵抗が単一方向の電流において決定される実施態様(8)に記載の検出回路。
(17)前記装置が抵抗器およびツェナー・ダイオードのいずれか一つである実施態様(16)に記載の検出回路。
(18)さらに、前記複数の導電部材に対して並列に接続されているトランソーブ(transorb)を備えている実施態様(8)に記載の検出回路。
(19)前記トランソーブがバック・トゥ・バックの形態で接続されているツェナー・ダイオードを含む実施態様(18)に記載の検出回路。
(20)さらに、前記複数の導電部材の極めて近くにセンサーを備えている実施態様(8)に記載の検出回路。
(21)前記センサーが反応性の材料を含む実施態様(20)に記載の検出回路。
(22)前記反応性の材料が乾燥時における一定の低い電気伝導度および湿潤時および化学的反応に対する曝露時のいずれか一つにおいて伝導を容易にする実施態様(21)に記載の検出回路。
【0100】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、装置の動作に関わるスイッチの状態を迅速且つ容易に検出できる検出回路およびこれを備える改善された外科装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】例示的な実施形態による超音波外科切断および止血システム用のコンソール、およびハンドピースおよびフット・スイッチを示している概略図である。
【図2】例示的なハンドピースおよびスイッチ・エンド・キャップの部分的斜視図である。
【図3】ハンドピースの長手方向に沿う断面図である。
【図4】スイッチ・エンド・キャップの長手方向に沿う断面図である。
【図5】図1の断面線5−5に沿うハンドピースおよびスイッチ・エンド・キャップの断面図である。
【図6】外表面部を破り取った部分のスイッチ・エンド・キャップを示している拡大断面図である。
【図7】図4の線7−7に沿うスイッチ・エンド・キャップとハンドピース本体部分との間の電気的接続を示している部分的拡大断面図である。
【図8】対向する各導電部材の間における容量型の連結配列を採用している導電部材を電気的に接続する一つの例示的な方法の断面図である。
【図9】ハンドピース組立体において使用するための1個の例示的な検出回路の回路図である。
【図10】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図11】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図12】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図13】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図14】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図15】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図16】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図17】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図18】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図19】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図20】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図21】実施形態の一例によるスイッチ・エンド・キャップにおいて使用するための回路の種々の実施形態を示している回路図である。
【図22】ハンドピース内の流体/破片物を検出するために使用するセンサーの断面図である。
【符号の説明】
10 超音波外科システム
20 コンソール
22 第1のケーブル
24 液晶表示装置
30 外科器具(ブレード)
40 フット・スイッチ
50 第2のケーブル
100 ハンドピース
110 スイッチ機構
150 ハンドピース本体部分
160 フランジ部材
200 スイッチ・エンド・キャップ
Cross reference to related applications
This patent application is a benefit of US Provisional Patent Application Nos. 60 / 241,899 and 60 / 242,272 filed Oct. 20, 2000, the contents of each of which are incorporated herein by reference. Insist.
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to ultrasonic surgical systems, and in particular, surgical procedures involving simultaneous soft tissue incision and cauterization of large and small blood vessels through the use of a precisely controlled ultrasonically vibrating device such as a blade or a scalpel. Relates to an improved apparatus for facilitating the implementation of
[0002]
[Prior art]
It is known that an electrosurgical scalpel and laser can be used as a surgical device to perform two functions of simultaneously incising and hemostasis soft tissue by cauterizing tissue and blood vessels. However, such devices use very high temperatures to form a solidified state, resulting in vaporization and fuming and splashes. Furthermore, the use of such a device often forms a relatively wide area of thermal tissue damage.
[0003]
Cutting and cauterizing tissue with a surgical blade that vibrates at high speed with an ultrasonic drive mechanism is also well known. Such systems are equipped with generators that generate electrical signals at specific voltages, currents, and frequencies, for example, 55,500 cycles per second. The generator is connected to a handpiece via a cable, which contains a piezoelectric element forming an ultrasonic transducer. In response to a foot switch connected to the generator via a switch or another cable on the handpiece, the generator's signal is supplied to the transducer, which causes longitudinal vibrations of its elements. A structure connects the transducer to the surgical blade, which vibrates when the generator supplies a signal to the transducer. Since this structure is designed to resonate at a predetermined frequency, the motion initiated by the transducer is amplified.
[0004]
The blades often have an asymmetric shape, and during a surgical procedure, the doctor manipulates the handpiece to bring the blade into contact with the tissue to be treated. Since a switch that controls the operation of the blade is located on the handpiece, the location of the switch may prevent the physician from contacting the tissue in the desired orientation of the blade. That is, the relative position between the switch and the blade prevents or makes it difficult for the physician to operate the blade to its proper position even when the switch can be activated with his / her finger. there is a possibility.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, there is a need for a handpiece and switch assembly that allows a physician to freely access and perform surgery on tissue without having to worry about the relative position between the switch and the blade. ing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Various circuit designs for use in a surgical handpiece system are disclosed herein. The surgical handpiece system includes a switch end cap, the switch end cap is rotatable, and preferably the handpiece on a switch mechanism provided in the switch end cap. Removably connect the main body part. The body part of the handpiece and the switch mechanism can reduce the number of conductive members required for the switch end cap described above to freely rotate around the body part of the handpiece to communicate the state of each switch. Are electrically connected to each other in a style.
[0007]
In one example embodiment, a detection circuit is provided in the console component, which is connected to and provides power to the body portion of the handpiece. For example, the detection circuit is designed to detect the presence and direction of electrical conductivity across the conductive member of the handpiece. The switch end cap described above has a reduced number of conductive members to carry signals for monitoring the state of a predetermined number of independent switches forming part of the switch end cap. It has a circuit that allows it to be used. The circuit and configuration of each conductive member of this handpiece allows two independent switches of only two sets of conductive members to be used instead of the three or more sets of conductive members required in the conventional form of monitoring by circuit. It becomes possible to monitor the condition. Due to the reduction of the conductive members, the configuration of the handpiece can be made smaller and more reliable.
[0008]
In another aspect, the handpiece detection circuit and the switch end cap circuit provide a means for detecting and measuring the extent of the effect of debris entering between the conductive members of the handpiece. In addition, incomplete effects due to the above debris are suppressed by the handpiece using the circuit configuration of the present invention.
[0009]
In yet another aspect, the switch end cap circuitry can be used as a means for identifying the type of switch end cap attached to the body portion of the handpiece in combination with the detection circuitry. By changing the circuit used in the switch end cap, the type of the switch end cap can be detected by the detection circuit. Thus, a generator equipped with this detection circuit can detect what kind of switch end cap is attached to the handpiece.
[0010]
Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention based on the accompanying drawings.
These and other features of the embodiments of the present invention will become more apparent from the following detailed description of these embodiments and the examples illustrated in the drawings.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, an ultrasonic surgical cutting and hemostasis system according to an example embodiment is indicated generally by the numeral 10. The system 10 includes a console or housing 20 for receiving an ultrasound generator (not shown) and a control system disposed within the console 20 that forms part of the system 10. The first cable 22 serves to connect the console 20 to the handpiece 100 and to electrically connect between them. The first cable 22 includes a first set of wires (not shown) that allow electrical energy, ie drive current, to be supplied from the console 20 to the handpiece 100. This drive current provides ultrasonic longitudinal movement to the surgical instrument 30. According to an exemplary embodiment, the surgical instrument 30 is preferably a sharp scalpel blade or shear. The instrument 30 can be used for simultaneous tissue incision and cauterization.
[0012]
Supply of ultrasonic current to the handpiece 100 is controlled by a switch mechanism 110 disposed in the handpiece 100. As will be described in detail later, the switch mechanism 110 is connected to the console 20, more specifically to the generator thereof, via one or more wires (not shown) of the first cable 22. Furthermore, the generator can optionally be controlled by a foot switch 40 connected to the console 20 via the second cable 50. Thus, in use, the surgeon provides an ultrasonic electrical signal to the handpiece 100 by operating the switch mechanism 110 or foot switch 40 in the handpiece 100 to cause the instrument 30 to be at ultrasonic frequency. It can be vibrated in the longitudinal direction. The switch mechanism 110 is activated by the surgeon's hand, and the foot switch 40 is activated by the surgeon's foot.
[0013]
The generator console 10 includes a liquid crystal display 24 for indicating the output level selected by various means such as a maximum cutting output rate or a numerical output level associated with the cutting output. Can be used for The liquid crystal display device 20 can also be used to display other parameters in the system. Output switch 26 is used to start the device. In the warm-up state, the “standby” light 28 is lit. When ready for operation, the “ready” indicator 14 is lit and the standby light is extinguished. The MAX indicator lights when the device provides maximum power. If less output is selected, the MIN indicator is lit. The output level when the MIN indicator is activated is set by the button 16.
[0014]
When performing a diagnostic test, this test is initiated by a “test” button 19. For safety reasons, for example, button 19 may be pressed in combination with switch mechanism 110 or foot switch 40 to ensure that the examination does not begin when the blade is touching the surgeon or other personnel. Can do. Further, when the switch mechanism 110 is activated instead of the foot switch 40, the “hand activation” button 18 on the front panel is selected to enable use of the button 18. There is a need.
[0015]
When power is applied to the ultrasonic handpiece 100 by the operation of either the switch mechanism 110 or the switch 40 described above, the assembly causes the surgical knife or blade 30 to vibrate longitudinally at about 55.5 kHz and this longitudinal The amount of movement in the direction varies in proportion to the amount of drive power (current) supplied, according to an adjustable selection by the user. The blade 30 is designed to move longitudinally within the range of about 40 microns to 100 microns at its ultrasonic vibration speed when providing a relatively high cutting power. Such ultrasonic vibration of the blade 30 converts the mechanical energy of the blade into thermal energy when the blade contacts the tissue, that is, in a localized region in which the acceleration operation of the blade in the tissue is extremely narrow. In addition, this localized heat creates a narrow region of coagulation, which can reduce or eliminate bleeding in small blood vessels that are less than 1 millimeter in diameter. The cutting efficiency of the blade and the degree of hemostasis vary depending on the drive power level supplied, the surgeon's cutting speed, the nature of the tissue type and the vascular distribution of the tissue.
[0016]
2-7, the handpiece 100 is shown in detail, which includes a piezoelectric transducer for converting electrical energy, indicated generally at 120, into mechanical energy. This mechanical energy causes vibrational motion along the longitudinal direction of both ends of the transducer. Preferably, the transducer 120 is in the form of a stacked ceramic piezoelectric element having a motion null point between the ends of the stack. Horn 130 is coupled to transducer 120 on one side thereof. In addition, a (surgical) instrument 30 is secured to a portion of the horn 130. As a result, the instrument 30 vibrates in the longitudinal direction at the ultrasonic frequency speed of the transducer 120. Both ends of the transducer 120 perform maximum operation when the transducer 120 is driven by a current of 380 mA · RMS at the resonant frequency of the transducer. This is only a schematic description of the operation of the handpiece 100, and those skilled in the art will understand how to operate each particular component to achieve its ultrasonic surgical action.
[0017]
Each part of the handpiece 100 is designed so that the combination vibrates at the same resonance frequency. In particular, each component housed in the apparatus is adjusted so that its final length is ½ wavelength. The longitudinal movement along the longitudinal direction is amplified as the diameter of the portion of the acoustic mounting horn 130 that is relatively close to the instrument 30 decreases. Accordingly, the horn 130 and the instrument 30 are shaped and scaled down to amplify blade motion and provide tuned resonant vibration to the rest of the acoustic system, thereby providing proximity to the instrument 30. The end of the acoustic mounting horn 130 that has the maximum back-and-forth motion.
[0018]
Handpiece 100 includes a body portion 150 that houses internal working components including, but not limited to, transducer 120 and horn 130. The body portion 150 is designed to engage a switch end cap 200 (FIG. 2) that is rotatably coupled to the body portion 150 as described in detail below. Preferably, the switch end cap 200 is detachably connected to the body portion 150. The body portion 150 has a distal end 152 and an opposite proximal end 154 attached to one end of the cable 22. The body portion 150 can have any number of shapes and is designed to allow a user to easily grasp and easily hold the handpiece 100 in the hand. Preferably, the body portion 150 is generally annular in shape, and in the exemplary embodiment, the handpiece 100 is gripped by the user around the handpiece 100 to rest the thumb and one or more fingers thereon. It has a design with multiple tapered portions that can be. In the illustrated embodiment, the body portion 150 is formed of a metallic material, but it will be understood that the body portion 150 can be formed of a number of materials, including but not limited to plastic materials.
[0019]
At the base end 154, an electrical adapter 156 is provided and is electrically connected to the cable 22 by one or more wires (not shown). Furthermore, the electrical adapter 154 is also electrically connected to other internal components of the handpiece 100 so that power is selectively supplied to the handpiece 100 by the switch mechanism 110 as will be described in detail later. it can. The proximal end 154 is generally an end that is closed by a cable 22 disposed therein, while the distal end 152 is an end that is at least partially open. The horn 130 extends in the direction of the tip portion 152, and the tip 132 of the horn 130 extends from the tip portion 152 of the handpiece 100. Further, the tip 132 has a stud 456 or similar member extending outwardly therefrom. Preferably, the stud 456 has a threaded stud and is designed to engage the instrument 30 in a threaded manner to secure the instrument 30 and the handpiece 100. The instrument 30 has an insulating sheath 34 disposed around the blade portion 32 along with the blade portion (FIG. 5). Further, the blade portion 32 has an exposed blade tip 36 that extends from the insulating sheath 34 and can be used for contacting and cutting tissue or the like. The insulating sheath 34 is made of any number of suitable insulating materials, and in one example embodiment is made of a plastic material.
[0020]
At the tip 152, the body portion 150 has a reduced diameter to form a flange member 160 (FIG. 3). The flange member 160 has a cavity 162 in which a horn 130 extends. In the illustrated embodiment, the flange member 160 has an annular shape, extends to a position immediately before the tip 132 of the horn 130, and a part of the horn 130 including the tip 132 extends from the end of the flange member 160. It is extended. A shoulder 164 is formed where the flange member 160 extends from the remaining portion of the main body portion 150. The outer surface portion 166 of the flange member 160 can have one or more ridges 166, indicated schematically by the reference numeral 168, which extend in a ring around the outer surface portion 166. ing. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, two ridges 168 exist in the form of threaded portions that are spaced apart from each other, and the outer surface portion 166 has an annular shape, so that each ridge 168. Has an annular threaded portion. It will be understood that the outer surface 166 is configured to complementarily engage the switch end cap 200.
[0021]
As best shown in FIGS. 2 and 7, the body portion 150 further includes a first conductive finger element 170 disposed around the horn 130 in the cavity 162. In the exemplary embodiment, the first conductive finger element 170 is an annular ring-shaped member formed by a plurality of fingers 171 arranged radially around the horn 130. Each finger 171 of this conductive finger element 170 has a first portion 172 connected in series and a second portion 174 constituting the free end of each finger 171. This free second end 174 electrically engages another conductive member when the handpiece 100 is assembled, as will be described in detail later. Preferably, the second end 174 bends at several locations, generally takes a zigzag shape, and is flexible enough to allow each finger 171 to bend with a constant applied force. It will be understood that a single finger 171 can be provided instead of having a plurality of fingers 171.
[0022]
At the proximal end of the first portion 172, each finger 171 is connected to a conductive base ring, indicated schematically by the reference numeral 176, which base ring 176 conducts between all fingers 171. Forming a sex pathway. In addition, the first conductive base ring 176 is also used to properly position and position the first conductive finger element 170 in the body portion 150, more specifically in the cavity 162. ing. This first conductive base ring 176 is fixed in the body portion 150 and uses one or more spacers 178 disposed between the body portion 150 in the cavity 162 and the ring 176. Is electrically insulated from the conductive body portion 150. Due to the annular shape of body portion 150 and horn 130, the one or more spacers -178 are disposed between each finger 171 and the conductive body portion 150 in the form of a generally insulating ring structure. . In general, the one or more spacers -178 are formed of any number of suitable plastic or elastic materials. Further, the first conductive finger element 170 is also spaced apart from the horn 130 formed of a conductive material such as metal by a certain and sufficient distance. Another part will not contact the horn 130 during assembly of the handpiece 100. By arranging the one or more spacers 178 between each finger 171 and the main body portion 150, each spacer 178 slightly pushes each finger 171 inward from the conductive inner surface portion 151 of the main body portion 150. Act on.
[0023]
As already described with respect to FIG. 3, the cable 22 acts to provide power to the handpiece, and in response, the first conductive finger element 170 may include one or more wires (not shown). ) To the electrical adapter 156, the wire extending along the length of the body portion 150 from the electrical adapter 156 to the first conductive finger element 170. Although it is understood that the main body portion 150 itself acts as an electrical path or wire because the main body portion 150 is electrically connected to the cable 22, this will be described in detail later. To do.
[0024]
As best shown in FIGS. 4-7, the switch end cap 200 engages the body portion 150 so that the switch end cap 200 is in operation of the handpiece 100 during operation of the handpiece 100. It can be freely rotated around the body portion 150. The switch end cap 200 is formed by an outer shell portion 201 having a distal end portion 202 and an opposite proximal end portion 204, and the proximal end portion 204 of the switch end cap 200 is the distal end portion of the main body portion 150. 152 is received and engaged thereto (FIG. 4). The outer shell portion 201 has an outer surface portion 206 (FIG. 6), and the outer surface portion 206 has an outer shape that can be gripped and held by a user during operation of the handpiece 100. The proximal end 204 of the outer shell 201 is essentially in the form of a ring, and this exemplary outer shell 201 is slightly inwardly tapered and has a switch portion 210 (near its distal end 202). FIG. 4) is formed. This slightly tapered portion forms a finger-shaped recess and is used during connection of the switch end cap 200 to the body portion 150 or during rotational movement of the switch end cap 200 relative to the body portion 150. A person's finger can easily grasp and hold the outer shell 201.
[0025]
In fact, the switch portion 210 is a pair of finger portions having a pair of opposing outer shapes schematically indicated by 212 (FIG. 1) and a pair schematically indicated by 214 (FIG. 6). Are formed by opposing concave button portions. Preferably, one finger portion 212 is formed about 180 ° away from the other finger portion 212 and one concave button portion 214 is formed about 180 ° away from the other button portion 214. . The holding and rotating operation of the outer shell 201 can be performed by placing a thumb on one finger portion 212 and placing another finger, for example, the middle finger on the other finger portion 212. This allows the index finger to rest on one of the button portions 214. Each button portion 214 is slightly tapered with respect to the proximal end 204, but the tapered portion to form each finger portion 212 is relative to a rest position corresponding to the thumb and one or more other fingers. It can be seen more clearly that
[0026]
Outer shell 201 is at least partially open at both its distal end 202 and proximal end 204 with a bore 220 through it (FIG. 4). The bore 220 has a size for receiving the first conductive member 230. By disposing the conductive member 230 in the bore 220 in this manner, the first conductive member 230 is switched. It can be fixedly placed in the end cap 200. In this exemplary embodiment, the first conductive member 230 is constituted by a cylindrical member made of a suitable conductive material such as metal. The first conductive member 230 extends along a certain length in the outer shell portion 201 from a position near the distal end portion 202 to a position near the proximal end portion 204. Preferably, the diameter of the opening in the tip portion 202 is substantially the same as the diameter of the conductive member 230, and is axially aligned with the conductive member 230 so that the inside of the conductive member 230 can be accessed. Thus, the inside of the conductive member 230 can be cleaned.
[0027]
As best shown in FIGS. 5 and 6, a seal member 240 is disposed at the end of the conductive member 230 at the tip 202. More specifically, the seal member 240 is held in a groove formed in the outer shell 201 adjacent to the conductive member 230. Preferably, the seal member 240 is made of silicon. As will be described in detail later, the sheave member 240 is designed to prevent unwanted foreign matter from entering the conductive member 230. When the switch end cap 200 is engaged with the handpiece body portion 150, the above (surgical) instrument 30 extends into the conductive member 230 and forms at the distal end 202 of the switch end cap 200. It extends from the opening. Accordingly, the instrument penetrates the seal member 240. Furthermore, due to the elastic nature of the seal member 240, the seal member 240 engages the sheath portion 34 of the instrument 30 to form a seal therebetween. As a result, any material that may enter during the surgical operation is limited by the seal member 240, so that the seal prevents foreign matter from entering through the opening formed in the distal end portion 202 of the outer shell portion 201. To do.
[0028]
As best shown in FIG. 6, in the vicinity of the proximal end 204, the switch end cap 200 has an annular platform 250 that is preferably concentric with the conductive member 230. The bore 220 is formed in the annular platform 250. More specifically, since the bore 220 starts at the annular platform 250, the annular platform 250 is at its central portion. It has an opening formed. The annular platform 250 extends radially inward toward the base end portion 204 and extends away from another annular surface portion 252 extending into the inner surface portion 203 of the outer shell portion 201. Exist. Since the annular platform 250 preferably has a diameter smaller than the diameter defined by the inner surface portion 203 of the outer shell portion 201, a gap 254 is formed between the annular platform 250 and the inner surface portion 203 of the outer shell portion 201. Has been. Accordingly, the annular platform 250 can be considered as a spacer member. The conductive member 230 has a fixed length such that a part of the conductive member 230 extends from the annular platform 250 into a cavity formed in the inner surface 203 of the outer shell 201 at the base end 204. Have Further, the inner diameter of the outer shell portion 201 near the base end portion 204 can be slightly changed by one or more lip portions 258 formed on the inner surface portion 203 of the outer shell portion 201. These one or more lip portions 258 act to form an engaging surface portion on the handpiece 100 when the handpiece body portion 150 is coupled to the switch end cap 200.
[0029]
As best shown in FIGS. 5 and 6, the switch end cap 200 also includes a pair of switch button members 270, which are in a button portion 214 formed in the outer shell 201. It is detachably fixed. Each switch button member 270 has a top surface 272 and a flange 274 supported against a retainer 275 formed as part of the outer shell 201. The flange 274 is sealed by a cage 275 to prevent any foreign matter or the like from entering the electronic switch component of the switch mechanism 110. Preferably, the retainer 275 is attached to the outer shell 201 by conventional techniques including a snap-fit structure. Further, the first post 276 and the second post 278 are arranged apart from each other by an intermediate lateral wall portion 280 formed therebetween. The upper surface portion 272 includes a first upstanding portion 282 and a second upstanding portion 284 spaced apart from the first upstanding portion 282, and an intermediate recess 286 is formed therebetween. Accordingly, the upper surface portion 272 is slightly beveled as the switch button member 270 transitions from the intermediate recess 286 to the first raised portions 282 and the second raised portions 284. In the illustrated embodiment, the first post 276 is disposed generally lower than the first upstanding portion 282 and the second post 278 is disposed generally lower than the second upstanding member 284 so that the user When the first standing portion 282 is pushed downward, the first post 276 moves downward. Similarly, when the user pushes the second upright portion 284 downward, the second post 278 moves downward.
[0030]
The switch button member 270 is each designed to act as a pushable switch button to selectively activate the handpiece 100 as described in detail below. These switch button members 270 are made of a suitable material such as a plastic material, and preferably, these switch button members 270 are made of an elastic plastic material. In an exemplary embodiment, each switch button member 270 is formed of silicon, which allows the members to be sufficiently elastic, with each member being associated with each button portion 214. It can be fitted and secured within and can provide an engagement surface corresponding to a finger or thumb during operation of the handpiece 100. In one example of an aspect of the present invention, the outer shape of the switch button member 270 allows the fingertip to easily rest between the first raised portion 282 and the second raised portion 284. In other words, the fingertip can be supported and stopped in the intermediate recess 286 without operating the switch mechanism 110. Since each switch button member 270 is disposed within each button portion 214, the switch button portions 270 are spaced apart from each other by approximately 180 °. The recess 286 is also advantageous in that it provides a place for the user to rest his / her finger during operation of the switch button member 270 without accidentally activating each switch button member 270. This can be done because the recess 286 is located above the pivot position of each switch / button member 270.
[0031]
The switch end cap 200 further includes a pair of printed circuit boards (PCBs) 290 that form part of the electronic switch mechanism 110. These PCBs 290 are disposed in the outer shell portion 201, and each PCB 290 is disposed between the conductive member 230 and the switch / button member 270. These PCBs 290 extend longitudinally with respect to an axis passing through a bore 220 formed in the switch end cap 200. The distal end portion 292 of each PCB 290 is disposed nearer the proximal end side than the seal member 240 in the vicinity of the distal end portion 202 of the switch end cap 200. Each PCB 290 has a proximal end 294 on the opposite side of its distal end 292. It will be appreciated that instead of using these PCBs 290, other suitable electronic components such as flexible circuit components known as "flexprints" can be used.
[0032]
A pair of fasteners 300 act to electrically connect each PCB 290 to the conductive member 230. More specifically, since the PCB 290 is electrically connected to the conductive member 230, one side of the switch circuit according to the present invention is defined by the conductive member 230. The pair of fasteners 300 penetrates through openings (not shown) formed in the PCBs 290 to make a desired electrical connection between the PCBs 290 and the conductive member 230.
[0033]
As shown in FIG. 5, the pair of fasteners 300 is disposed below the intermediate lateral wall portion 280. Each button portion 214 formed in the outer shell portion 201 is formed in the button portion 214 to receive the first post 276 and the second post 278 of the switch button member 270 to each other. It has openings that are spaced apart. The exemplary switch mechanism 110 described above is known as a rocker type switch mechanism, and according to an example embodiment, two switch button members 270 partially form the switch mechanism 110. is doing. Each switch button member 270 has two switch sets. For example, the first raised portion 282 and the first post 276 are associated with a first switch set, and the second raised portion 284 and the second post 278 are associated with a second switch set. Yes. Preferably, the first switch set of one switch button member 270 is the same as the first switch set of the other switch button member 270 located about 180 ° therefrom. In an exemplary embodiment, the first switch set is for maximum power setting and the second switch set is for minimum power setting (or for power setting smaller than the maximum setting). The reverse design in which the first switch set can be designed to transmit the minimum power to the handpiece 100 and the second switch set can be designed to transmit the maximum power to the handpiece 100 is the same. I can say.
[0034]
Each PCB 290 described above can also be designed to provide a circuit with two different switch sets. If each PCB 290 accommodates a circuit that can supply a signal to the generator or the like according to the switch / button member 270 touched by the user and supply at least two different types of power to the handpiece 100, It will be understood that any number of PCBs 290 can be used in the practice of the present invention. An example of a preferred type of PCB 290 is a dome switch type PCB 290, where the first signal (eg, maximum power) is applied when the first dome (not shown) is crushed under a certain force. Signal) to form a portion of the PCB 290. The dome-switch type PCB 290 further includes a second dome (not shown), and the second dome is subjected to a second signal (for example, a minimum power signal) when a certain force is applied and is crushed. It is formed as a part of PCB 290 for generating It will be understood that the switch mechanism 110 of the present invention is not limited to generating a signal for controlling the power supply to the handpiece 100. That is, the switch mechanism 110 described above can be used to generate signals that control other functions of the handpiece 100. For example, such control signals can be used to selectively control console functions including, but not limited to, standby functions, diagnostic functions, and functions for switching the console 20 on and off.
[0035]
The first dome is disposed below the first post 276, and when the user presses the first raised portion 282, the switch button member 270 pivots about the fastener 300 to The first post 276 moves down through each opening formed in the button portion 214 until the post 276 contacts the PCB 290. More specifically, the first post 276 contacts the first dome of the PCB 290 and the first dome is collapsed. When the first dome is crushed, current flows in the first direction through the PCB 290 and the entire switch mechanism 110. On the other hand, when the user pushes the second upright portion 284, the second post 278 contacts and crushes the second dome, and the current passes through the PCB 290 and the entire switch mechanism 110 to the opposite second. Flow in the direction. It should be understood that the present invention is not limited to the use of the dome-type mechanism described above, and that any mechanism that operates by closing other normally open switches can be used in the practice of the present invention. Also, the action of crushing the dome is only one example of closing a normally open switch.
[0036]
As best shown in FIGS. 6 and 7, the switch end cap 200 further includes a second conductive finger element 310 disposed around the proximal end of the conductive member 230. In this exemplary embodiment, the second conductive finger element 310 is an annular ring-shaped member formed by a plurality of fingers 311 arranged radially around the conductive member 230. Each finger 311 of the conductive finger member 310 has a first portion 312 electrically connected to one of the PCBs 290 and a second portion 314 connected in series constituting the free end of the finger 311. have. This free second portion 314 makes electrical contact to another conductive member when assembling the handpiece 100 as will be described in detail later. Preferably, this second portion 314 is bent in several portions so as to have a generally zigzag shape. The first conductive finger element 170 and the second conductive finger element 310 can be formed of any number of suitable conductive materials.
[0037]
Between the first part 312 and the second part 314, each finger 311 is connected to a conductive base ring, schematically indicated by reference numeral 316, which base ring 316 is connected to all fingers 311. A conductive path is formed between them (FIG. 6). The conductive base ring 316 is also used to properly position and position the conductive finger elements 310 in the switch end cap 200. Preferably, the annular platform 250 includes a plurality of radially spaced tabs (not shown) that are conductive fingers by inserting the conductive base ring 316 below the tabs. Holding the element 310, the second portion 314 of each finger 311 is positioned between adjacent tabs and acts to extend from these tabs. By securing the conductive finger element 310 within the annular platform 250, the second portion 314 of the plurality of fingers 311 can be manipulated and moved in a direction that generally approximates or moves away from the conductive member 230. The number of fingers 311 can vary depending on the exact application, and in one example embodiment, the conductive finger member 310 has six fingers 311. These fingers 311 also include a mechanism for releasably holding the switch end cap 200 against the flange 160. When the switch end cap 200 is engaged with the handpiece body portion 150, each finger 311 bends inward due to engagement with the inner surface portion of the body portion 150. As each finger 311 is bent inward in this manner, each finger 311 supplies an outward biasing force to the flange 160, and a holding force is generated between the switch end cap 200 and the main body portion 150. . It is important that the conductive finger element 310 does not contact the conductive member 230 because the conductive finger element 310 partially forms an electrical path for the handpiece 100. It will be appreciated that the switch end cap 200 preferably includes a number of additional spacer members that act to further insulate the conductive members in the switch end cap 200, ie, the elements 310 and 230. I think.
[0038]
All conductor members used in the surgical device 10 (FIG. 1) of the various embodiments are formed of any number of suitable conductive materials. In one example embodiment, these conductive materials are made of stainless steel, gold-plated copper, beryllium-copper, titanium nitride, or conductive plastics that help to reduce the tendency to corrode due to strong cleaning solutions or autoclaving. Is formed.
[0039]
Next, assembly and operation of the handpiece 100 will be described with reference to FIGS. Switch end cap 200 is removably attached to handpiece body portion 150 by aligning stud 456 and horn 130 inside conductive member 230. After aligning stud 456 and horn 130 with the bore formed in conductive member 230, switch end cap 200 is engaged with flange member 160 so that switch end cap 200 surrounds body portion 150. When properly fitted, the stud 456 and a part of the horn 130 are arranged inside the conductive member 230. However, the stud 456 and the horn 130 do not contact the conductive member 230 when the switch end cap 200 is attached to the body portion 150. The base end portion 204 of the switch end cap 200 is supported on or relative to the portion closer to the base end than the shoulder 164. A stop member 391 formed in the switch end cap 200 engages with the tip 152 of the body portion 150 to provide a stop that limits further movement of the switch end cap 200.
[0040]
Since the stud 456 and a portion of the horn 130 are disposed at the proximal end of the conductive member 230, the (surgical) instrument 30 secures the instrument 30 to the stud 456 by switching the switch end end. It is fixed in the cap 200. More specifically, the instrument 30 preferably has a threaded hole at the end opposite the blade tip (FIG. 3). Preferably, the instrument 30 is attached to the stud 456 by securing the instrument 30 to the stud 456 by threadingly engaging the above threaded holes with the stud 456. The instrument 30 can be easily removed for cleaning or replacement by simply twisting the instrument 30 in one direction until the instrument 30 is disengaged from the stud 456. When the instrument 30 is fixed to the stud 456, the insulating sheath 34 of the instrument 30 contacts the seal member 240 to form a seal, so that unnecessary foreign matter enters inside through the opening formed in the distal end portion 202. Intrusion can be prevented. Due to the elastic nature of the seal member 240, the seal member 240 matches the blade shape and the elastic nature of the insulating sheath 34 forms a more effective seal.
[0041]
According to another aspect of the present invention, the first conductive finger element 170 and the second conductive finger element 310 provide power to the switch mechanism 110 and handpiece 100 of the switch end cap 200. An electrical path is formed with the cable 22 supplying the means for the above. As best shown in FIG. 7, when the switch end cap 200 is attached to the body portion 150, each finger 171 of the first conductive finger element 170 has a first conductivity of the switch end cap 200. The member 230 contacts the outer surface portion 231 and receives a biasing force thereto. This occurs because the first conductive member 230 is disposed between each finger 171 and the horn 130 when the switch end cap 200 is attached. Due to the conductivity of both the conductive member 230 and each finger 171, an electrical path is formed between each PCB and the cable 22. This electrical connection connects one side of the circuit of the switch mechanism 110 when one of the switch button members 270 is pushed to allow current to flow through the corresponding PCB 290 to collapse one of the domes. Acts to complete. When the user releases either the first raised portion 282 or the second raised portion 284 (which the user has already pushed), the dome expands and the electrical path is interrupted, thereby causing the switch mechanism 110 to be interrupted. Current flow through is interrupted. As a result, power supply to the handpiece 100 is stopped. It will be understood that the switch mechanism 110 described above can include only a single button member 270.
[0042]
In the above, the switch mechanism 110 has been schematically described as a normally open switch assembly in which a certain mechanism (such as one or more domes) is activated to close the switch. Those skilled in the art will appreciate that the switch mechanism 110 can be a normally closed switch assembly. In such an embodiment, pressing one of the portions 282, 284 opens one of the switches and does not close as in the other embodiments. Since the dual type switch mechanism 110 has a current flow in the first direction and the second direction opposite to the first direction, a current flows only in a single direction by opening one of the switches. In such an embodiment, the generator or the like has a detection mechanism such as a detection circuit, and this mechanism detects the current flowing in the unidirectional direction, and this is detected by the portions 282 and 284. Designed to be equal to one activation.
[0043]
Thus, a first electrical path is identified by each PCB 290, fastener 300, conductive member 230, fingers 171 and one or more wires that electrically connect these fingers 171 to the cable 22. In other words, the connection between each finger 171 and the conductive member 230 acts to electrically bridge the main body portion 150 and the switch mechanism 110 together. That is, current flows through cable 22 and then reaches first finger element 170 via one or more wires. Thereafter, when the switch mechanism 110 is actuated by one of the switch / button members 270, a current flows into the switch / mechanism 110 by the electrical connection between the fingers 171 and the conductive member 230.
[0044]
In a similar manner, each finger 311 of the second conductive finger element 300 contacts the body portion 150 of the handpiece 100 and receives a biasing force thereto. Since the main body portion 150 in this embodiment is formed of a conductive member and is electrically connected to one or more wires of the cable 22, the main body portion 150 is used to complete the circuit of the switch mechanism 110. It is comprised with the electroconductive member which can be used. Each finger 311 is sufficiently spaced from the conductive member 230, so that when the switch end cap 200 is attached to the body portion 150, the finger 117 is actually disposed between the finger 311 and the conductive member 230. The
[0045]
The elastic nature of the second portion 314 of each finger 311 allows the fingers 311 to contact the body portion 150 and bend inward or outward relative to the body portion 150 when the switch end cap 200 is installed. become. In addition, since the first portion 312 of each finger 311 is electrically connected to each PCB 290, the contact between the second end 314 and the main body portion 150 completes the circuit of the switch mechanism 110. , Allowing current to flow through the body portion 150 and the second conductive finger element 310 when the switch mechanism 110 is activated. In other words, each PCB 290, second conductive finger element 310 and body portion 150 described above form and define a second current path.
[0046]
The switch mechanism 110 can be considered as a mechanism including four switches each having a diode in series. More specifically, the first raised portion 282 of one switch button member 270 corresponds to the first forward switch, and the second raised portion 284 of the one switch button member 270 is the first rear portion. The first raised portion 282 of the other switch button member 270 corresponds to the second forward switch, and the second raised portion 284 of the other switch button member 270 corresponds to the second rear switch. Equivalent to. It will be understood that the front switch and the rear switch have diodes in series with each other. Preferably, each of the first front switch and the second front switch has the same diode orientation, and the first rear switch and the second rear switch have the same and opposite diode orientation. ing. The polarity of this diode depends on whether it is a component in the front switch or the rear switch. When the user presses one of the first upstanding portions 282, the corresponding first or second front switch is activated by the collapse of the associated PCB dome by the force applied by one of the first posts 276. To do. This causes current to flow through the handpiece 100 in the first direction. When the user presses one of the second upstanding portions 284, the corresponding first or second rear switch is crushed by the force applied by one of the second posts 278. It operates by. This causes current to flow through the handpiece 100 in the second direction. Therefore, in this embodiment, four domes are formed as parts of the PCB 290, and two domes are formed in each PCB 290.
[0047]
The handpiece 100 can be designed such that the forward switch includes a maximum output switch with a forward diode that sends a signal for maximum power supply to the handpiece 100 for maximum vibration of the instrument 30. In this embodiment, the rear switch comprises a minimum output switch with a rear diode that sends a signal for minimum power supply to the handpiece 100 for minimum vibration of the instrument 30. The generator is programmed such that when one of the forward switches senses or detects the current in the first direction, the generator supplies a maximum output to the handpiece 100; The generator is designed to provide a minimum output to the handpiece 100 when a current in the direction is sensed. Also, if one of the front switch and one of the rear switch are accidentally pressed simultaneously, the generator continuously senses current in the first direction and the second direction. When sensing current in the opposite direction, the generator is programmed to stop supplying power to the handpiece 100 until the condition is commutated. Preferably, an error or warning message also appears on the liquid crystal display device 20.
[0048]
Importantly, each finger 171 of the first conductive finger element 170 and each finger 311 of the second conductive finger element 310 do not contact each other during operation of the handpiece 100. When one of the fingers 171 comes into contact with one of the fingers 311, an electrical path crosses over, so that an electrical short circuit is likely to occur. Further, if an electrical short is present in handpiece 100, the generator senses current in the first direction and the second direction so that the generator stops supplying power to handpiece 100 and optionally Cause certain types of error or warning messages.
[0049]
In another aspect of the invention, the switch end cap 200 is a handpiece without disrupting the electrical connection formed between the cable 22 housed in the outer shell 201 and the switch mechanism 110. Rotates freely around the body portion 150. The one or more raised portions 168 formed on the flange member 160 form an annular surface portion corresponding to the inner surface portion of the switch end cap 200, and the switch end cap 200 is formed on the body portion 150. It moves along the tip 154 as it rotates freely around it. Since switch end cap 200 and body portion 150 are advantageously electrically connected by respective rotatable first conductive finger elements 170 and second respective conductive finger elements 310, these The switch end cap 200 and the body portion 150 are free to rotate with respect to each other without interrupting the flow of current in the handpiece 100. Since the second portions 174, 314 of each finger 171, 311 are sufficiently biased against the corresponding complementary conductive surface portions, respectively, these second portions 174, 314 are It slides in the direction of rotation along each conductive surface portion. Accordingly, the switch end cap 200 rotates about the body portion 150 to a desired position and continues electrical transmission to the body portion 150 and the generator regardless of the position of the switch end cap 200. Can be maintained. Because most blades 30 are asymmetric in nature, the surgeon may choose to change the relative position of each switch button member 270 relative to the instrument or blade 30 held in place within the handpiece 100. This is possible with each finger element 170, 310.
[0050]
Each of the above embodiments of the present invention eliminates deficiencies in conventional surgical devices by means for providing electrical communication between the switch and another electrical handpiece component without requiring excessive wiring. To do. This allows the switch end cap 200 to be easily separated from the body portion 150 for cleaning and other purposes. For example, the above design allows easy inspection of each member that provides electrical communication between the switch end cap 200 and the body portion 150. Therefore, the integrity of each of the first conductive finger elements 170 and each second conductive finger element 310 can be examined at any time to ensure that they are maintained within their operating conditions. Also, if either switch end cap 200 or handpiece 150 needs to be replaced or repaired, these two parts can be separated quickly and easily for replacement or repair. This also allows it to continue in a manner that does not interfere with the surgical procedure.
[0051]
In addition, the switch end cap 200 described above places the two switch button members 270 about 180 ° apart from each other to provide a preferred orientation so that the user (surgeon) can attach the handpiece 100 to the switch end cap 200. It is ergonomically designed in that it allows easy contact with both switch button members 270 while being held by the user. By arranging each of the switch button members 270 at two or more locations, the user can easily and quickly operate one switch button member 270 that is closest to the activation finger. In other words, during a typical manual operation of the switch end cap 200, the thumb and one or more other fingers are positioned approximately 180 degrees apart from each other, which is the two switch button members 270. It becomes stable to compensate for the arrangement. The 180 ° orientation allows the user to contact and engage one of these switch button members 270 when each switch button member 270 is placed in multiple locations, such as three. There is also an operational advantage in that it is difficult to grasp the surgical device 10 without any possibility. That is, in the design of the present invention, the 180 ° orientation provides a constant grip area for each switch button member 270 that the user does not touch when the user is holding the device 10. Also, other design features such as, for example, the opposing outer shape finger portions 212 also provide a relatively good feel to the switch end cap 200 and facilitate the user to switch end cap 200. Designed to grip and rotate.
[0052]
Accordingly, the present invention provides a surgical handpiece 100 in which the switch end cap 200 can be freely rotated about the handpiece body portion 150 while maintaining an electrical connection. The switch mechanism 110 of the end cap 200 is electrically connected to the handpiece body portion 150.
[0053]
In the above, the present invention has been described as a freely rotatable system, but it is also included in the scope of the present invention that only the handpiece 100 is partially rotatable or not rotatable. In such a case, a number of stop members or detents (not shown) are incorporated into the structure of the handpiece 100 and only the switch end cap 200 is partially with respect to the handpiece body portion 150. Can rotate. Therefore, the degree of this rotation can be selected by the manufacturing method and the stop member or detent arranged following the manufacturing method. In another embodiment, the detent may be formed such that the switch end cap 200 rotates incrementally in a ratchet manner. In addition, these detents are formed to provide this ratcheting action, and complementary engagement features are also formed. The handpiece 100 can also be designed to provide a specifiable rotation in which the rotation of the switch end cap 200 is specified relative to the instrument 30. For example, the instrument 30 can be designed so that the instrument 30 always takes a certain orientation when fixed to the horn 130. For example, the instrument 30 can assume a north-south (vertical) orientation. By using a detent or the like, the switch end cap 200 is initially in a predetermined first position, and the rotation of the switch end cap 200 causes the switch end cap 200 to be, for example, 90 The rotation of the switch end cap 200 can be specified so as to rotate at a predetermined increase amount which is an increase amount of °. This makes it possible to provide the most preferred arrangement of the switch end cap 200 with the specified rotation system described above.
[0054]
This patent application broadly discloses a method for rotating between the switch end cap 200 and the handpiece body portion 150, wherein a predetermined number of conductive paths are formed by engaging electrical conductors. Is understood. Each pair of these engaging electrical conductors is designed to carry an independent electrical signal.
[0055]
In another embodiment in FIGS. 1-8, the apparatus of the present invention includes a debris blocking connection between the handpiece body portion 150 and the switch end cap 200. In each of the embodiments already described with respect to FIGS. 1-8, the electrically conductive structure of the two electrically conductive members engaging each other in a manner that allows rotation between the two electrically conductive members. It is formed between. In order to form an uninterrupted conductive structure straddling between these two members, it is desirable that these two conductive members be appropriately free of residues such as oxides and hard water precipitates. It is also desirable to eliminate the need for such contact conditions, as extremely clean contact conditions require proper cleaning and care.
[0056]
An example of a method of providing an effective electrical conduction structure between the two conductive members uses a sharp needle-like or pin-like contact member (eg, finger portions 174, 314) that is optionally spring loaded. It is to be. This sharp point at the end of the contact member increases the contact force of a few pounds per square inch (PSI) to allow the permeation of the oxide and debris. These contact members can either be provided with a conductive grit material on the surface of these contact members such that the contact members have a rough grit-like appearance, or the surface of the contact members can be modified. It can also have a grit-like surface. By roughening the surface of these contact members or placing a grit-like material on the surface, the contact members can scrape any oxide residue or other debris relatively well. . The rotation of the switch assembly wipes away this contact member, further improving contact integrity. Another method is to supply a continually (or ongoing) relatively high voltage (DC or AC) to the conductive fingers 171, 311 to break any oxide barrier. This is particularly useful in the case of pointed fingers, as the electric field becomes higher as it is applied to a relatively confined space. Yet another method is to use a relatively high frequency AC (alternating current) rather than DC (direct current) to evaluate the switch state. Any oxide / residue present will itself act as an insulator, forming a capacitor that the AC coupling member will straddle.
[0057]
Next, another method is shown in FIG. In this embodiment, an insulator, schematically indicated by reference numeral 1005 in the form of a thin coating, is applied to the conductive members 1000, 1010 to form an electrostatic coupling of the opposing members 1020, 1030. In an exemplary embodiment, the coating 1005 has a thickness of about 0.0001 inches (0.0003 cm) to about 0.002 inches (0.005 cm). It will be appreciated that each of the conductive members 1000, 1010, 1020, 1030 may include any number of types of conductive contact structures, including those already described herein with respect to FIGS. I think. For example, the conductive members 1000, 1010, 1020, and 1030 can include conductive rings, fingers, pins, and the like. The conductive member 1000 is conductively engaged with the conductive member 1020, and the conductive member 1010 is engaged with the conductive member 1030. In this exemplary embodiment, conductive members 1020 and 1030 each comprise a conductive finger assembly similar to the assembly previously described herein. An AC signal is used for transmission of these switch states at frequencies sufficiently high to consider conductive members 1000, 1010 with potentially insulating coatings as capacitive coupling to each switch. An exemplary frequency is about 1 KHz to about 200 KHz. In other words, the conductive member 1010, the coating 1005, and the conductive member 1000 form a capacitor, which allows coupling across the AC signal. Note that this AC signal can be used without the presence of the coating 1005, and in the event of mineralization / debris / oxide contamination, close metal contact is not required, so AC Signals allow coupling.
[0058]
In yet another embodiment in FIGS. 1 and 2, the handpiece 100 includes a mechanism for detecting when the switch end cap 200 is attached to the body portion 150, such as any type of switch A mechanism for identifying whether end cap 200 is attached to body portion 150 is also provided. The transmission of the switch state straddling each engagement type conductive member has already been described in the above embodiments. For example, FIG. 2 is a diagram showing a first conductive finger element 170 engaged with a conductive member 230 and a second conductive finger element 310 engaged with a body portion 150. is there. While this is an example of a specific embodiment, it will be understood that the present invention broadly teaches a method for transmitting switch signals across the engaging portions of conductive members that are rotatable relative to each other. .
[0059]
Circuits inside the switch end cap 200 (eg, each PCB 290 in FIG. 6) are connected to electrically conductive members 230, 310 disposed within the switch end cap 200. This circuit exhibits a constant impedance or conduction characteristic that can be measured at each conductive member. For example, a constant AC signal (eg, 2 KHz) is generated externally and applied to each conductive member 230, 310 of the switch end cap 200 to evaluate the conduction characteristics in both directions of current flow. . This makes it possible to measure nonlinear and / or polarity dependent conduction and impedance characteristics. Bipolar signals offer certain additional advantages as described below, but unipolar energy can also be implemented.
[0060]
An example of the detection circuit 1040 is shown in FIG. The detection circuit 1040 is formed by a transformer 1042, and the transformer 1042 has a signal supplied from a constant supply source 1049 to the primary winding 1041 of the transformer 1042. These signals have a predetermined pattern and shape, and in an exemplary embodiment, each signal is a square wave or triangular wave pulse. The secondary winding 1043 of the transformer 1042 is connected to conductive members 1045 and 1047 in the body portion 150 that are in electrical communication with each corresponding conductive member (not shown) of the switch end cap 200. Yes. It will be understood that these conductive members 1045 and 1047 can comprise any number of types of conductive contact structures, including those already described herein with respect to FIGS. The transformer 1042 includes signal isolation means for patient safety. The magnitude of the pulse that can be seen at TP1 (indicated by reference numeral 1044), which is the test point, is proportional to the electrical conductivity across each conductive member. These pulses are bipolar, with the positive pulse amplitude proportional to the conductivity in one direction and the negative pulse amplitude proportional to the conductivity in the opposite direction.
[0061]
The signal at TP1 (1044) describes the amount of conduction in each direction across the conductive members 1045 and 1047. This output has both positive and negative pulses. The positive pulse amplitude describes the conductivity in one direction, and the negative pulse amplitude describes the conductivity in the opposite direction. The generator in console 20 (FIG. 1) monitors TP1 (1044), thereby determining the conduction state in each direction of current flow across each conductive member 1045, 1047. An embodiment of a circuit 1100 for use in the switch end cap 200 is shown in FIG. The two switches schematically shown at 1110 and 1120 forming part of the switch mechanism 110 (FIG. 5) are connected to their diodes 1130 and 1140, respectively. One of these switches 1110 and 1120 is connected to the cathodes of the diodes 1130 and 1140, respectively, and the other of the switches 1110 and 1120 is connected to the anodes of the diodes 1130 and 1140. For purposes of illustration only, switch 1110 will be described as being connected to the anode of its diode 1130 and switch 1120 will be described as being connected to the cathode of its diode 1140. One of these switches 1110, 1120 has a diode attached in the opposite direction of the other of the switches 1110, 1120. This method uses two conductors to communicate the state of two switches 1110, 1120 across several sets of rotatable contact members (eg, each rotatable contact member shown in FIGS. 1-7). Enable. In the case where the conventional circuit of FIGS. 9 to 10B is not used, a pair of three contact members is required to transmit the states of the two switches 1110 and 1120. By reducing the number of contact members required to communicate the state of these switches, the switch mechanism is advantageous because it can be designed in a small size to occupy a relatively small space within the handpiece. It is.
[0062]
A constant AC signal is supplied to each conductive member 1051, 1053 of the switch end cap 200. The conduction amount detected in only one direction by a detection mechanism such as the detection circuit 1040 in FIG. 9 indicates that one of the switches 1110 and 1120 is pressed, and the conduction amount detected only in the opposite direction is the switch 1110. , 1120 indicates that the other is pressed.
[0063]
In the above embodiment shown in FIG. 9, a square wave generator supplies a 9 volt peak-to-peak signal to the primary winding 1041 at approximately 2 KHz to measure the current flowing through the transformer 1042 and the voltage across the transformer 1042. As a means for this, a resistor 1061 is provided in series with the primary winding 1041. This voltage is monitored at TP1 (1044).
[0064]
Each conductive member 1045, 1047 has no conductive ability across them (ie, none of the switches in the switch end cap are closed and exists across these members 1045, 1047) The TP1 signal has a relatively large peak positive voltage of about +9 volts and a relatively large peak negative voltage of about −9 volts. This peak voltage decreases according to the degree of conduction being sensed, and the polarity of conduction affects a specific accompanying polarity peak and has virtually no effect on the opposite polarity peak.
[0065]
The open / closed state of the switch 1110 is depicted by the magnitude of one polarity peak voltage. This magnitude is relatively high, for example about 9 volts when the switch is open. Also, this magnitude is relatively low, for example, about 3 volts when switch 110 is closed. The switch 1120 can be applied in the same manner except that the polarity opposite to the above affects. The circuit 1100 monitors the state of the two independent switches 1110, 1120 together with only two conductive members 1051, 1053, instead of using three or more conductive members as required in the conventional form of circuit monitoring. Means are provided. This reduction in conductive members also makes the handpiece more reliable.
[0066]
The debris straddling the conductive members 1045 and 1047 becomes conductive in both directions, and this state can be easily detected by the circuit 1040 and can be used to determine the presence of debris. If conduction is seen in both directions, both positive and negative peaks drop to medium or low magnitude. The generator for monitoring the TP1 (1044) (in the console 20 of FIG. 1) detects the presence of conduction in both directions and recognizes such simultaneous conduction in both directions as an invalid input. . This disables the activation of the handpiece and / or alerts the user to an unfavorable condition. Accordingly, the circuit includes means for preventing accidental activation by a salt solution or blood straddling the conductive members 1045 and 1047.
[0067]
The circuit 1040 also has a further function of detecting the presence of fluid in the handpiece. That is, such fluid bridges the switch circuit in the handpiece and generally produces bipolar conduction across each trace. This effect is the same in the case of a conductive fluid straddling the conductive members 1045 and 1047. This state can be detected by the generator, and the activation is disabled or the user is warned. Thus, it is useful to use the circuit 1040 to detect the presence of fluid in the handpiece independent of the switch circuit.
[0068]
The circuit of FIG. 10A operates a pair of switches 1110 and 1120 as a rocker on one side of the handpiece. The same circuit 1100 'can cause another pair of switches 1110', 1120 'located at different positions on the handpiece to act as rockers spaced 180 degrees apart. Such a circuit 1100 'is shown in FIG. FIG. 10B shows two circuits 1100 that are connected in parallel to each other and can transmit the states of four buttons along two wires by the circuit design of FIG. 10B. More specifically, the two conductive members 1051 and 1051 'are electrically connected in parallel, and the two conductive members 1053 and 1053' are similarly electrically connected in parallel. In this way, any one of the above switches 1110, 1110 ', 1120, 1120' can be monitored by the same detection circuit 1040 shown in FIG. 9 or any other suitable detection design.
[0069]
Another additional advantage of the circuit 1040 is the ability to ignore accidental activation of opposite function switches, such as maximum on one side and minimum on the other. The generator in the console 20 (FIG. 1) considers this input as invalid information, since two-way conduction occurs by pressing the portion of the switch associated with the maximum and minimum functions. This increases operational safety.
[0070]
Another advantage in the configuration of FIG. 10 (a) is the ability of the circuit 1100 to detect resistive shorts caused by debris / fluid straddling each conductive member 1051, 1053, since its conduction is bi-directional. Can be identified by the detection circuit 1040 (FIG. 9). The amount of conductive debris artifacts can be measured when neither switch 1110, 1120 is pressed or when only one of these switches 1110, 1120 is pressed. As shown in FIG. 11, a modification of the circuit 1100 circuit 1100 includes a single diode 1150 that is divided into both switches 1110 and 1120 and is connected to each switch 1110 and 1120 via resistors 1160 and 1161. Is to use. The detection circuit 1040 detects conduction in only one direction when one of the switches 1110 and 1120 is pressed, and the degree of conduction is determined by the resistance value. In an example embodiment, resistor 1161 has a resistance value of 0Ω and resistor 1160 has a resistance value of about 100Ω to 1000Ω. This method is advantageous in that there is no conduction in the opposite direction except when debris is present. Therefore, the amount of artifacts due to debris can always be detected even when both switches are pressed. The resistance of this debris can be used to recalculate the actual resistance connected by the closed switch, improving the ability to identify which switch 1110, 1120 is being pushed regardless of the debris it can.
[0071]
In another embodiment shown in FIG. 12, a resistor 1170 is added across switches 1110 and 1120. By adding this resistor 1170, it is possible to measure the amount of conduction in a single direction, especially when each switch 1110, 1120 is open, and to compare against the expected resistance in that direction, so that the series of conductive members Contact resistance can be determined. In an exemplary embodiment, resistor 1170 has a resistance value of 2KΩ, resistor 1061 has a resistance value of 0Ω, and resistor 1060 has a resistance value of about 100Ω to 1000Ω. is doing. By combining this data with data related to conduction in the reverse direction (debris), it is possible to accurately evaluate the contact state.
[0072]
According to an example embodiment, the same two conductive members 1051, 1053 of the switch end cap 200 are used to detect the presence and type of the switch end cap 200 attached to the handpiece body portion 150. it can. An example of this method shown in FIG. 13 is a method of connecting the resistor 1180 across the conductive members 1051 and 1053 of the switch end cap 200 in the case of the switch end cap 200 including one or more switches. The resistor 1180 may have a resistance value of about 500Ω to about 5000Ω. The presence of this resistor 1180 can be measured to detect the presence of the switched end cap 200. If the non-switched end cap 200 does not have any resistors (or has only resistors with different resistance values), the resistance of the conductive members 1051 and 1053 is, for example, about 1 MΩ (or It is shown that the non-switch type end cap 200 is attached.
[0073]
Therefore, a specific resistance value can be used depending on the type of the switch-type end cap 200 to further identify and identify the various types of each adapter. One limitation in this type of resistance method is that the linear resistance of the debris on each conductive member 1051, 1053 can affect the measurement results. That is, this leads to incorrect identification or at least results in unexpected resistance. An example of a method for dealing with debris-induced errors in the resistance measurement of the switch end cap 200 is shown in FIG. In this embodiment, the capacitor 1200 is disposed across the conductive members of the switch end cap 200. A properly selected capacitor 1200 has a constant high impedance at the nominal frequency used during switch interrogation (eg, 2 KHz), but is proportional to (change in) that frequency when higher frequencies are applied. A constant low impedance. Accordingly, various capacitor values (or capacitors in series with a resistor) can be selected to identify a particular type of switch end cap 200. The impedance due to the above debris depends on the resistance, and the impedance due to the capacitor depends on the frequency. Therefore, the detection circuit 1040 (FIG. 9) described above can measure the resistance due to debris at a relatively low frequency and further measure the combined impedance at a relatively high frequency. Therefore, it is possible to prepare for identification regardless of the fragments.
[0074]
A similar method is shown in FIG. In this embodiment, resistor 1210 is used in series with inductor 1220 (or an inductor with a high internal resistance acting as a resistor is used). Since the inductor 1220 has a relatively low impedance at a relatively low frequency, the resistor is disposed across the conductive members 1051 and 1053. Further, at a relatively high frequency, the conduction in the resistor is relatively blocked, and a debris straddling the conductive members 1051 and 1053 can be measured. Therefore, it becomes possible to take into account the resistance of the debris, and the debris cannot easily disturb the identification method by this resistor.
[0075]
As shown in FIG. 16, a resistor 1230 is placed in series with the diode 1100 to deal with the artifact of the debris resistance so that the resistor conducts only in one direction. ing. This allows the detection means to determine the resistance of the debris in one direction of current and the resistance of the combination of debris and identifying resistor in the current in the other direction. As shown in FIG. 17, instead of using a diode in series with the resistor, resistor 1230 can be replaced with a zener diode 1240 that is several volts lower than the peak applied voltage. This zener diode 1240 is out of the circuit in one direction and conducts in the opposite direction in the avalanche voltage, and this phenomenon is detectable. Another method, such as that shown in FIG. 18, is to use a back-to-back zener diode or transorb device 1250 connected across each conductor 1051, 1053. This device 1250 conducts current in both directions when the voltage reaches the avalanche level. This method is useful when space constraints are severe and a single component needs to perform a number of functions such as electrostatic discharge protection and switch end cap 200 identification. Yet another variation shown in FIG. 19 is to use a back-to-back zener diode 1250 as each diode used by each switch 1110, 1120. This further reduces the number of parts. In this embodiment, the Zener device 1250 described above provides switch end cap 200 identification, switch conduction control, and electrostatic discharge protection. FIGS. 20 and 21 show alternative circuit structures for using diode 1260 or zener diode 1270, respectively, to form and identify switch conduction levels.
[0076]
In another embodiment, it allows detection of fluid / debris that is otherwise undetectable. Use of the circuit allows detection of fluid / debris bridging switch contact members or other areas on the circuit board, slip rings, etc. This can be done by monitoring the level of each signal. This fluid / debris detection can be used to alert the user of the condition and / or to lock out use of the handpiece 100. Some reasons for such detection, warning and / or lockout include avoiding the use of contaminated handpiece 100, preventing operation of handpiece 100 in hazardous electrical / mechanical conditions, and the hand Examples include, but are not limited to, prevention of use when the piece 100 is excessively used and is currently in a fatigued state.
[0077]
In many switch devices, including devices started in this specification, each positive and negative peak in the switch signal indicates the open / closed state of each switch. If fluid / debris enters the handpiece 100 and is present on the switch, its conduction is resistive. For example, during a cleaning (eg, autoclave) process, moisture enters and finally condenses as distilled water in the handpiece 100. Such resistive conduction produces a signal between the switch open signal and the switch closed signal. Signals within this “in between” region are detectable and can be used to inform the user of fluid / debris entry, or these signals can be Can be used to deter use.
[0078]
Although the above circuit is suitable for use, other conduction detection circuits can be used in accordance with this embodiment. The central point of this embodiment is to detect unexpected resistive conduction across each circuit and each switch, which indicates a high degree of fluid / debris penetration into undesired areas. . Placing the exposed conductors within a predetermined selected area, including on the printed circuit board or elsewhere in the handpiece 100, is not only for the switch location of the handpiece 100 but also for fluids elsewhere in this handpiece. It can act as a detection means for detection.
[0079]
As schematically shown in FIG. 22, the fluid / debris intrusion detection function can be further enhanced by placing a reactive material 1300 in proximity to the two conductive members 1310, 1320. In this embodiment, each component 1300, 1310, 1320 forms a sensor 1340 for detecting fluid / debris intrusion. Reactive material 1300 has low electrical conductivity when dry, but facilitates conduction when wet or by exposure to other chemical reactions. For example, a salt crystal 1300 or the like can be disposed between two opposingly spaced wires 1310 and 1320. Originally, the salt crystals 1300 are not conductive, but they are reactive, and the water makes these crystals 1300 conductive. The reactive material 1300 can be placed on each surface of the conductive members 1310, 1320, or on a bridge (not shown) that can extend between them. In addition, the reactive material 1300 can be arranged to form a cross-linked material between the conductive materials 1310 and 1320. Such conductivity facilitated when wet is useful in the detection of fluids having a relatively low conductivity, such as water vapor condensate. Thus, in this embodiment, sensor 1340 detects fluid / water vapor intrusion. In the illustrated embodiment, the sensor 1340 is formed of exposed conductive members 1310 and 1320 (eg, wires or switch contact members) that are monitored by electronic circuitry as described above. Accordingly, this sensor 1340 can be incorporated into the switch contact circuit described above.
[0080]
In addition to detecting fluid-induced conduction between switch contact members, other sensors, wire gaps, and the like can be used to detect fluid intrusions elsewhere in the handpiece 100. In other words, the sensor 1340 can be separated from the switch circuit described above and provided elsewhere in the handpiece 100. In this case, the sensor 1340 can be used as the same circuit as that used by the switch by simply connecting to the same contact member as the switch. Alternatively, simply connect sensor 1340 to a controller (eg, the same controller that is connected to the detection circuit described above), and this controller is generated by sensor 1340 containing fluid / debris presence information from sensor 1340. A signal can be detected.
[0081]
The identity of the various (ie, different models or types or functions) switch assemblies attached to the handpiece body portion 150 has already been described such that each variation represents one particular type of switch assembly. It can be determined by using a variation of each circuit. For example, a resistor can be placed across a variable switch for a “type 1” switch assembly and a “type 2” switch assembly, but instead of this resistor Place the instrument across the “full” switch. As a result, the negative peak is affected corresponding to type 1 and the positive peak is affected corresponding to type 2. The conduction detection circuit 1040 (FIG. 9) described above determines which peak is affected by the resistor, thereby determining the type of switch assembly. In addition, various resistor values across a switch can be used for recognition purposes, resulting in different peak voltages, each peak voltage value representing a particular type of switch assembly.
[0082]
When a capacitor is used across the conductive members 1051 and 1053 in the switch assembly, the value corresponding to each capacitor is changed so that each switch assembly has a different capacitor value. By sweeping / changing the frequency used by the detection circuit 1040 (FIG. 9), the detection circuit 1040 can determine the value of the capacitor and conclude the type of switch assembly attached. Another method includes placing a Zener diode across a type 1 identification variable switch and placing a Zener diode across a type 2 identification full switch. It should be understood that each of the embodiments described herein can be applied to other types of devices in which each switch controls other functions of the variable and full wave ultrasonic medical devices. Think.
[0083]
Incorporating the switch button member 270 described above into the handpiece 100 provides a convenient way to operate the handpiece 100. However, there are situations where it is preferable to disable these switch and button members 270. For example, when the handpiece 100 is strongly held from above the button member 270, it is activated by the foot pedal instead. Another example is when the handpiece 100 is placed on a contoured surface portion that can act to push the button member 270 when not in use. Such a button member 270 can be disabled by the “standby” mode of the generator.
[0084]
Another method for disabling button member 270 is by a disable switch (not shown) located remotely from handpiece 100 including a switch on the front panel of the generator console. . In addition, the finger switch and foot pedal can be disabled by placing the generator in standby mode. Disabling the button member 270 by the console front panel can be a tedious process due to the fact that the handpiece 100 is sterile and the console is not sterile, and is touched by the user of the handpiece. It is not practical to perform a disable function on the front panel. Thus, this type of disable operation requires exposing the user to a non-sterile environment. This is contrary to many treatment guidelines.
[0085]
Furthermore, another way to disable the button member 270 is to place another switch (not shown) on the handpiece 100 that acts as a disable function. However, the additional switches in handpiece 100 take up space and increase cost and complexity.
[0086]
According to embodiments disclosed herein, a detection circuit is incorporated into the handpiece system so that the handpiece button member 270 is continuously monitored by a single detection circuit. However, the system can be configured such that the ability of the button member 270 to activate the console output can be disabled. In other words, the user can disable the button member 270 under predetermined conditions. One example of how to accomplish this is to disable the button member 270 by the button member 270 present on the handpiece 100. For example, a unique switch operation sequence can be used, and when the user presses one or more of the button members 270 according to the unique switch operation sequence, these button members 270 are disabled. It will be appreciated that it is necessary that the unique switch operation sequence described above is not an expected sequence during operation use of the handpiece 100 that unintentionally disables the handpiece 100. I think. Similarly, it is necessary to ensure that the above sequence is not a sequence commonly found during random handling of handpieces.
[0087]
Further, the system can be configured to be reactivated by simply pressing one or more of the button members 270 or by pressing one or more of the button members 270 according to a predetermined reactivation pattern. .
[0088]
One embodiment of the above operational sequence takes advantage of the fact that there are two button members 270, such as two rocker switches. Each rocker button member 270 has two raised portions 282, 284, with one activation mode (eg, full operation) represented by one of these raised portions 282, 284, and the other activated. A mode (for example, variable operation) is expressed by the other of the upright portions 282 and 284. In this embodiment, each rocker button member 270 is formed of a hard material, each pivoting about a certain point, thereby preventing both ends thereof from being pressed simultaneously. If the user accidentally depresses one activation mode on one button member 270 and simultaneously depresses another activation mode on another button member 270, the handpiece 100 is disabled. In this case, the opposite activation modes in the respective facing switches are pushed simultaneously (that is, within 0.3 seconds of each other) and kept pressed for a predetermined time. These opposite activation modes are then released immediately (ie, within 0.3 seconds of each other after 0.3 to 0.6 seconds). The monitoring circuit detects this specific sequence (opposite activation modes in opposing switches that are held simultaneously and then released substantially simultaneously with each other) and activated by each button member 270. Disable execution or set the generator to standby mode.
[0089]
In the exemplary embodiment described above, the user can re-enable each button member 270 by using the generator front panel or by repeating (or reversing) a quick finger switch change, or the generator. Can be released from the standby state.
[0090]
In another sequence example, the button member 270 is disabled or reactivated by a single switch sequenced pressing scheme according to a predetermined sequence pattern. For example, the handpiece 100 can be disabled (reactivated) by quickly changing to one mode, the other mode, and then to the one mode. In other words, if the user presses the variable activation mode after pressing the full activation mode on the same button member 270, and finally presses the full activation mode again, the monitor circuit detects this sequenced operation. Then, the handpiece 100 is disabled (reactivated). It should be noted that the above sequence is reversed (ie variable-full-variable) in order for the monitor circuit to disable (reactivate) upon detecting a user sequenced operation, or It will be appreciated that another sequence can be programmed. Moreover, each pressing process is only for a fixed short time (for example, 1 second). Again, the user can re-enable each button member 270 either by a control operation on the front panel of the generator or by repeatedly changing (or reversing) a quick switch press with a finger, or the generator. Can be released from the standby state.
[0091]
Although the rocker type switch disclosed herein has two separate uprights (representing two activation modes), the disabling method is separate on one side. It will be understood that the present invention is equally applicable in the construction of a handpiece having a switch and a separate switch on the opposite side.
[0092]
In another embodiment, the button member 270 is generally an elastic rocker that is pushed at one or the other end. For example, the button member 270 is pushed on either the first upstanding portion 282 or the second upstanding portion 284. Unlike the rigid rocker switch described above, the elastic nature of the rocker button member 270 allows both ends of the button member 270 to be pressed simultaneously. To cause the disable / enable action, both ends of the button member 270 (eg, the raised portions 282, 284) are pushed simultaneously. Therefore, by simultaneously pressing both ends of one button member 270, a disabled state is generated, and the handpiece 100 is disabled. Further, the switch 270 can be re-enabled by pressing both ends in succession simultaneously. In addition, when only one end of the rocker-type button member 270 is pressed at a time, the rocker has a fairly light contact operation, but the rocker pushes both ends simultaneously to close the contact member of the switch. Can be designed to require higher pressure. Thus, the special function that results from pressing both ends simultaneously requires a pressure that is substantially higher than the light pressure for normal use. Thus, the operation of relatively high pressure has the obvious advantage that the tendency to start by chance is reduced, so that the series of switch pressing processes described in the above embodiments can be eliminated.
[0093]
In addition, any of the exemplary disabling techniques described above are typically used selectively to perform other functions that are otherwise accessible only on the console front panel. I think it will be understood. Other functions that can be performed by the button member 270 described above include performing a self-test without the user of the handpiece touching the front panel, changing control settings, or changing other front panel settings. However, it is not limited to these.
[0094]
Furthermore, the handpiece 100 described in FIGS. 1-7 is merely an exemplary device, and the above circuit and detection means were filed on October 20, 2000, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. US patent application Ser. No. 09 / 693,549 entitled “Conductive Finger Adapter Retention to Reduce Number of Conductors” which is commonly assigned. Can be employed in other handpieces such as those disclosed in US Pat. No. 5,057,028, the entire contents of which are filed on October 20, 2000, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. In US patent application Ser. No. 09 / 693,621 entitled “Ultrasonic Surgical System” Shown I think that is preferably used in a surgical system as will be understood.
[0095]
While the present invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that various modifications in the above-described forms and details depart from the scope and spirit of the invention. I think that it is understood that it can be done without.
[0096]
  Embodiments of the present invention are as follows.
(A) In the detection circuit,
A transformer operably connected in parallel to the primary source, the transformer having a primary winding and a secondary winding;
A source for supplying a drive signal to the primary winding of the transformer;
A device operably coupled to the primary winding of the transformer to measure the current passing through the transformer;
A plurality of conductive members connected to the secondary winding of the transformer;
Comprising a test point connected to the primary winding of the transformer;
A detection circuit in which each of the plurality of conductive members communicates with a plurality of corresponding conductive members in the switch end cap.
  (1) The device is a resistorEmbodiment (A)The detection circuit described in 1.
  (2) The detection circuit detects the switch function and the presence and type of the switch end cap.Embodiment (A)The detection circuit described in 1.
  (3) The source generates any one of a square wave and a triangular pulse wave.Embodiment (A)The detection circuit described in 1.
  (4) The transformer is equipped with electrical insulation to ensure patient safetyEmbodiment (A)The detection circuit described in 1.
  (5) The pulse magnitude at the test point is proportional to the electrical conductivity across the plurality of conductive members.Embodiment (A)The detection circuit described in 1.
[0097]
  (6) The pulse is bipolar and has a positive amplitude proportional to the electrical conductivity in one direction of the secondary winding and a negative amplitude proportional to the electrical conductivity in the other direction of the secondary winding The detection circuit according to the embodiment (5) having
  (7) A signal at the test point is conducted in each direction across the plurality of conductive members.Embodiment (A)The detection circuit described in 1.
(B) In the detection circuit for the switch end cap of the handpiece,
A plurality of switches connected in parallel;
A plurality of diodes connected in series to each of the plurality of switches;
A detection circuit in which the diodes are connected in opposite polarities and the circuit detects the presence of excess debris associated with the handpiece.
  (8) In addition, a plurality of conductive members connected to the plurality of diodes and the plurality of switches are provided, and each of the plurality of conductive members is a plurality of corresponding conductive members of the switch end cap. I have contacted eachEmbodiment (B)The detection circuit described in 1.
  (9) Two circuits are connected in parallel so that status information of a large number of buttons in the handpiece can be obtained.Embodiment (B)The detection circuit described in 1.
  (10) The detection circuit according to the embodiment (9) in which the state information of four buttons is obtained.
[0098]
(11) The detection circuit according to the embodiment (10), in which two detection circuits are connected in parallel and two conductive members are connected in parallel.
(12) The detection circuit according to the embodiment (8), further including a resistor connected in parallel to the plurality of conductive members.
(13) The detection circuit according to the embodiment (8), further including a resistor and a device connected in series to the resistor.
(14) The detection circuit according to the embodiment (13), in which the resistor and the device are connected in parallel to the plurality of conductive members.
(15) The detection circuit according to the embodiment (14), wherein the device is one of a capacitor and an inductor.
[0099]
(16) In the embodiment (8), further comprising a device connected in series to one diode from the plurality of diodes, wherein the resistance of the debris is determined in a unidirectional current The detection circuit described.
(17) The detection circuit according to the embodiment (16), wherein the device is any one of a resistor and a Zener diode.
(18) The detection circuit according to the embodiment (8), further comprising a transsorb connected in parallel to the plurality of conductive members.
(19) The detection circuit according to the embodiment (18), wherein the transorb includes a Zener diode connected in a back-to-back manner.
(20) The detection circuit according to the embodiment (8), further including a sensor extremely close to the plurality of conductive members.
(21) The detection circuit according to the embodiment (20), wherein the sensor includes a reactive material.
(22) The detection circuit of embodiment (21), wherein the reactive material facilitates conduction at any one of constant low electrical conductivity when dry and when exposed to moisture and chemical reaction.
[0100]
【The invention's effect】
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a detection circuit capable of quickly and easily detecting the state of a switch related to the operation of the apparatus and an improved surgical apparatus including the detection circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a console and handpiece and foot switch for an ultrasonic surgical cutting and hemostasis system according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 is a partial perspective view of an exemplary handpiece and switch end cap.
FIG. 3 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the handpiece.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the switch end cap along the longitudinal direction.
5 is a cross-sectional view of the handpiece and switch end cap taken along section line 5-5 of FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a switch end cap at a portion where the outer surface portion is torn off.
7 is a partially enlarged cross-sectional view showing the electrical connection between the switch end cap and the handpiece body portion along line 7-7 of FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of one exemplary method of electrically connecting conductive members employing a capacitive coupling arrangement between opposing conductive members.
FIG. 9 is a circuit diagram of one exemplary detection circuit for use in a handpiece assembly.
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 14 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 15 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 17 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 18 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 19 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 20 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 21 is a circuit diagram illustrating various embodiments of a circuit for use in a switch end cap according to an example embodiment.
FIG. 22 is a cross-sectional view of a sensor used to detect fluid / debris in a handpiece.
[Explanation of symbols]
10 Ultrasonic surgical system
20 console
22 First cable
24 Liquid crystal display device
30 Surgical instruments (blades)
40 foot switch
50 Second cable
100 handpiece
110 Switch mechanism
150 Handpiece body
160 Flange member
200 Switch end cap

Claims (13)

ハンドピースのスイッチ・エンド・キャップ用の検出回路において、
並列に接続されている複数のスイッチと、
前記複数のスイッチのそれぞれに対してそれぞれ直列に接続されている複数のダイオードであって、前記複数のダイオードは、互いに逆の極性で接続されている、複数のダイオードと、
前記複数のダイオード、および前記複数のスイッチに接続されている複数の導電部材であって、前記複数の導電部材の各々は、前記スイッチ・エンド・キャップの複数の対応する導電部材に対してそれぞれ連絡している、複数の導電部材と、
前記複数の導電部材に対して並列に接続されているトランソーブであって、当該トランソーブは、バック・トゥ・バックの形態で接続されているツェナー・ダイオードを含む、トランソーブと、
を含み、
前記回路は、前記トランソーブの両端部において当該回路に入力される正および負の電圧のそれぞれにおける伝導量に基づいて前記複数のスイッチの開閉状態または前記ハンドピースに付随して当該回路に接続された導体として作用する過剰な破片物の存在を検出する、検出回路。
In the detection circuit for the switch end cap of the handpiece,
A plurality of switches connected in parallel;
A plurality of diodes connected in series to each of the plurality of switches, wherein the plurality of diodes are connected in opposite polarities to each other; and
A plurality of conductive members connected to the plurality of diodes and the plurality of switches, each of the plurality of conductive members communicating with a plurality of corresponding conductive members of the switch end cap; A plurality of conductive members;
A transorb connected in parallel to the plurality of conductive members, the transorb comprising a zener diode connected in a back-to-back manner;
Including
The circuit is connected to the circuit along with the open / close state of the plurality of switches or the handpiece based on the conduction amounts in each of positive and negative voltages input to the circuit at both ends of the transorb A detection circuit that detects the presence of excess debris acting as a conductor .
請求項1に記載の検出回路において、
前記複数の導電部材に対して並列に接続されている抵抗器、
をさらに含む、検出回路。
The detection circuit according to claim 1,
A resistor connected in parallel to the plurality of conductive members;
A detection circuit.
請求項1に記載の検出回路において、
抵抗器と、
前記抵抗器に対して直列に接続されている装置と、
をさらに含む、検出回路。
The detection circuit according to claim 1,
A resistor,
A device connected in series to the resistor;
A detection circuit.
請求項3に記載の検出回路において、
前記抵抗器、および前記装置は、前記複数の導電部材に対して並列に接続されている、検出回路。
The detection circuit according to claim 3, wherein
The resistor and the device are detection circuits connected in parallel to the plurality of conductive members.
請求項4に記載の検出回路において、
前記装置は、コンデンサーおよびインダクタのいずれか1つである、検出回路。
The detection circuit according to claim 4, wherein
The device is a detection circuit which is one of a capacitor and an inductor.
請求項1〜5のいずれかに記載の検出回路において、
前記複数のダイオードのうちの1つのダイオードに対して直列に接続されている装置をさらに含み、
破片物の抵抗が、単一方向の電流において決定される、検出回路。
In the detection circuit according to any one of claims 1 to 5,
A device connected in series to one of the plurality of diodes;
A detection circuit in which the resistance of the debris is determined in a unidirectional current.
請求項6に記載の検出回路において、
前記装置は、抵抗器およびツェナー・ダイオードのいずれか1つである、検出回路。
The detection circuit according to claim 6, wherein
The detection circuit is one of a resistor and a Zener diode.
請求項1〜7のいずれかに記載の検出回路において、
前記複数の導電部材の極めて近くに設けられたセンサーをさらに含む、検出回路。
In the detection circuit according to any one of claims 1 to 7,
The detection circuit further includes a sensor provided very close to the plurality of conductive members.
請求項8に記載の検出回路において、
前記センサーは反応性材料を含む、検出回路。
The detection circuit according to claim 8,
The detection circuit, wherein the sensor includes a reactive material.
請求項9に記載の検出回路において、
前記反応性材料は、乾燥時において低い電気伝導度を有し、湿潤時および化学的反応に対する曝露時のいずれか一方の場合において伝導を容易にする、検出回路。
The detection circuit according to claim 9, wherein
A detection circuit, wherein the reactive material has a low electrical conductivity when dry, facilitating conduction in either case of wetness and exposure to chemical reactions.
請求項1〜10のいずれかに記載の検出回路において、
前記ハンドピースにおける複数のボタンの状態情報が得られるように2つの回路が並列に接続されている、検出回路。
In the detection circuit in any one of Claims 1-10,
A detection circuit in which two circuits are connected in parallel so as to obtain state information of a plurality of buttons in the handpiece.
請求項11に記載の検出回路において、
4つのボタンの状態情報が得られる、検出回路。
The detection circuit according to claim 11, wherein
A detection circuit capable of obtaining state information of four buttons.
請求項12に記載の検出回路において、
2つの検出回路が並列に接続されており、2つの導電部材が並列に接続されている、検出回路。
The detection circuit according to claim 12, wherein
A detection circuit in which two detection circuits are connected in parallel, and two conductive members are connected in parallel.
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