ES2218712T3 - Dispositivo para unir componentes de transmision. - Google Patents

Abstract

UNA ESTRUCTURA DE ACOPLAMIENTO CONECTAR ENTRE SI DE MANERA SEPARABLE UNA PLURALIDAD DE COMPONENTES DE TRANSMISION. UNA ESTRUCTURA NO VIBRATORIA MANTIENE UN SEGUNDO EXTREMO DEL PRIMER COMPONENTE DE TRANSMISION (84, 204, 256, 272) EN CONTACTO CON UN PRIMER EXTREMO DEL SEGUNDO COMPONENTE (86, 224, 258, 272). UN PROCEDIMIENTO QUE INCLUYE LOS PASOS DE PREVER UNA PRIMERA ESTRUCTURA NO VIBRATORIA (52, 202, 252) QUE LLEVA EL PRIMER COMPONENTE DE TRANSMISION (84, 204, 256), Y PREVER UNA SEGUNDA ESTRUCTURA NO VIBRATORIA (122, 222, 253) QUE LLEVA EL SEGUNDO COMPONENTE DE TRANSMISION (86, 224, 258). EL PROCEDIMIENTO TAMBIEN COMPRENDE LOS PASOS DE CONECTAR LA PRIMERA ESTRUCTURA NO VIBRATORIA (52, 202, 252) A LA SEGUNDA ESTRUCTURA NO VIBRATORIA (122, 222, 253) PARA MANTENER UN EXTREMO DE ACOPLAMIENTO DEL PRIMER COMPONENTE DE TRANSMISION (84, 204, 256) EN CONTACTO CON UN EXTREMO DE ACOPLAMIENTO DEL SEGUNDO COMPONENTE DE TRANSMISION (86, 224, 258) SIN UTILIZAR UNA CONEXION FILETEADA ENTRE EL PRIMER Y EL SEGUNDO COMPONENTE.

Description

Dispositivos para unir componentes de transmisión.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a dispositivos ultrasónicos. Más concretamente, se refiere a unos procedimientos y dispositivos para unir una pluralidad de componentes de transmisión ultrasónica mediante el uso de uno o más miembros no vibratorios que llevan los componentes de transmisión ultrasónica.

Antecedentes de la invención

Los dispositivos de transmisión ultrasónica se emplean frecuentemente en una diversidad de aplicaciones, como por ejemplo intervenciones y procedimientos quirúrgicos. Típicamente, estos dispositivos de transmisión normalmente incluyen un transductor que convierte la energía eléctrica en movimiento vibratorio a frecuencias ultrasónicas. El movimiento vibratorio normalmente se transmite a través de un componente de transmisión, como por ejemplo un dispositivo de montaje para hacer que vibre un extremo distal de otro componente de transmisión, como por ejemplo un miembro operativo.

El miembro operativo está normalmente unido al dispositivo de montaje mediante una junta roscada. En concreto, el extremo proximal del miembro operativo normalmente incluye un espárrago roscado que se enrosca dentro de un taladro pasante roscado del extremo distal del dispositivo de montaje. La tensión entre el espárrago roscado del miembro operativo y el taladro pasante roscado del dispositivo de montaje proporciona una fuerza de compresión axial que evita que el miembro operativo y el dispositivo de montaje se separen. Sin embargo, el taladro pasante roscado y el espárrago roscado son normalmente de fabricación costosa y normalmente requieren ser fabricados dentro de límites de tolerancia específicos. Además, puede ser difícil fabricar taladros pasantes roscados y espárragos roscados con pequeños diámetros.

El miembro operativo normalmente se ajusta al dispositivo de montaje utilizando una herramienta, como por ejemplo una llave de tuercas. Sin embargo, el uso de una llave de este tipo puede provocar que el miembro operativo resulte sobreapretado de forma inadvertida, lo que puede provocar que desaparezcan o se deterioren los filetes de rosca del miembro operativo y del dispositivo de montaje. Cuando el miembro operativo resulta sobreapretado, dicho miembro puede resultar difícil de separar del dispositivo de montaje. Por otro lado, el apriete insuficiente del miembro operativo al dispositivo de montaje puede ocasionar una acumulación térmica indeseada de las juntas roscadas, una disminución de la transferencia de energía a través de la unión, así como un movimiento transversal no deseado.

Para ajustar el miembro operativo al dispositivo de montaje puede también emplearse un dispositivo limitador de par. El dispositivo limitador de par se emplea para asegurar que se alcanza un par mínimo predeterminado y que no se excede un par mínimo cuando se ajusta el miembro operativo al dispositivo de montaje. En una técnica conocida, una llave dinamométrica separada W, como se ilustra en la Fig. 1, puede situarse sobre un miembro operativo WM para apretar y desapretar el miembro operativo WM respecto de un dispositivo de montaje M de un dispositivo quirúrgico. En esta técnica, el miembro operativo WM está acoplado al dispositivo de montaje M mediante una conexión roscada. Una vez que el miembro operativo WM queda enroscado en el dispositivo de montaje M la llave dinamométrica W se desliza sobre el miembro operativo WM para apretar el miembro operativo WM al dispositivo de montaje M. Entonces se enrosca un cono chato al extremo distal del ensamblaje H aplicador.

Sin embargo, es bastante difícil para un usuario conectar y desconectar el miembro operativo del dispositivo de montaje en un campo estéril al utilizar una llave dinamométrica separada. Además, puede resultar molesto y retardatorio emplear una llave dinamométrica cuando se cambia el miembro operativo durante una intervención o para ajustar determinados miembros operativos al dispositivo de montaje. Asimismo, la llave dinamométrica puede distraerse o perderse y puede requerir su calibrado o sustitución a intervalos frecuentes para mantener la precisión.

De acuerdo con ello, existe la necesidad de unos dispositivos y procedimientos mejorados para unir los componentes de transmisión ultrasónica. Estos dispositivos supondrían un beneficio añadido si los componentes de transmisión pudieran fácilmente acoplarse y desacoplarse sin el empleo de un dispositivo limitador de par separado.

En el documento WO 97/09570 se ilustra un dispositivo quirúrgico ultrasónico del tipo descrito en el preámbulo de la reivindicación 1 incorporada a la presente memoria.

El dispositivo incluye una conexión roscada para acoplar el transductor al medio de montaje, y un miembro de soporte dispuesto en el transductor para soportar la conexión, mitigando así la posible ruptura del vástago de transmisión.

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, se proporciona un dispositivo quirúrgico ultrasónico de acuerdo con lo expuesto en la reivindicación adjunta 1. En las reivindicaciones dependientes 2 a 9 adjuntas a la presente memoria se desarrollan aspectos adicionales de la invención.

De acuerdo con lo expuesto, se proporciona un dispositivo para acoplar entre sí unos componentes de transmisión ultrasónicos en una disposición manejable sin emplear un dispositivo limitador de par separado. El dispositivo permite que los componentes de transmisión se acoplen entre sí a lo largo de una zona de contacto relativamente pequeña y con fuerzas de acoplamiento relativamente bajas. El dispositivo permite asimismo que los componentes de transmisión tengan unos diámetros relativamente pequeños para su acoplamiento mutuo. En general, la presente invención prevé el empleo de uno o más miembros no vibratorios para acoplar los componentes de transmisión ultrasónicos incorporados en los miembros no vibratorios.

Debe entenderse que tanto la descripción general precedente como la descripción detallada subsecuente son ejemplares y no explicatorias y pretenden suministrar explicación adicional a la invención de acuerdo con lo que se reivindica en ésta.

La invención, junto con las ventajas complementarias, podrá entenderse de manera óptima por referencia a la descripción detallada subsecuente de las formas de realización preferentes de la invención, apreciada en combinación con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en alzado lateral de un ensamblaje aplicador de la técnica anterior de un dispositivo ultrasónico;

la Fig. 2 es una vista fragmentaria y en sección transversal parcial de una primera forma de realización de un sistema quirúrgico de acuerdo con la presente invención;

la Fig. 3 es una vista en sección transversal fragmentaria de una interconexión entre los componentes de transmisión del sistema quirúrgico ilustrado en la Fig. 2;

la Fig. 4 es una vista en sección transversal fragmentaria de una segunda forma de realización de una disposición de acoplamiento entre dos componentes de transmisión ultrasónicos;

la Fig. 5 es una vista en sección transversal fragmentaria de otra disposición de acoplamiento entre dos componentes de transmisión ultrasónicos; y

la Fig. 6 es una vista en sección transversal de una guía de ondas ultrasónicas articulada.

Descripción de las formas de realización preferentes

Antes de explicar la presente invención en detalle, debe señalarse que la invención no queda limitada en su aplicación o uso a los detalles de construcción y disposición de las piezas ilustradas en los dibujos y descripción que se acompañan en la presente memoria, porque las formas de realización ilustrativas de la invención pueden implementarse o incorporarse en otras formas, variaciones y modificaciones de realización, y pueden practicarse o llevarse a cabo de formas diferentes. Asimismo, los términos y expresiones empleadas en la presente memoria han sido escogidos con el fin de describir las formas de realización ilustrativas de la presente invención para comodidad del lector y no con fines limitativos.

La Fig. 1 muestra una vista en alzado lateral de un ensamblaje aplicador H. El miembro operativo WM se enrosca en el dispositivo de montaje M. Una llave dinamométrica W se desliza sobre el miembro operativo WM para ajustar el miembro operativo WM al par deseado con respecto al dispositivo de montaje M.

Con referencia ahora a la Fig. 2, en ella se ilustra una forma de realización del sistema quirúrgico 10. El sistema quirúrgico 10 genéricamente incluye un generador 30, un ensamblaje aplicador 50, un ensamblaje de transmisión o acústico 80, y una herramienta o instrumento quirúrgico 120. El generador 30 envía una señal eléctrica a través de un cable 32 con una amplitud, frecuencia y fase determinadas seleccionadas mediante un sistema de control del generador 30. Como se describirá más adelante, la señal hace que uno o más elementos piezoeléctricos del ensamblaje acústico 80 se expandan y contraigan, convirtiendo de este modo la energía eléctrica en movimiento mecánico. El movimiento mecánico da como resultado unas ondas longitudinales de energía ultrasónica que se propagan a lo largo del ensamblaje acústico 80 en una onda estacionaria acústica para hacer vibrar el ensamblaje acústico 80 con una frecuencia y amplitud seleccionadas. Un efector terminal 88 situado en el extremo distal del ensamblaje acústico 80 está situado en contacto con el tejido del paciente para transferir la energía ultrasónica al tejido. Las células del tejido en contacto con el efector terminal 88 del ensamblaje acústico 80 se desplazarán con el efector terminal 88 y vibrarán.

Cuando el efector terminal 88 se acopla con el tejido, se genera energía térmica o calor como resultado de la fricción celular interna producida dentro del tejido. El calor es suficiente para romper los enlaces de hidrógeno de las proteínas haciendo que las proteínas altamente estructuradas (esto es, las proteínas de los músculos y del colágeno) se desnaturalicen (esto es, resulten menos organizadas). Cuando las proteínas se desnaturalizan, se forma un coágulo viscoso que sella o coagula los pequeños vasos sanguíneos cuando el coágulo se sitúa por debajo de los 100ºC. Cuando el efecto se prolonga se produce la coagulación profunda de vasos sanguíneos de mayor tamaño.

La transferencia de la energía ultrasónica al tejido provoca otros efectos que incluyen la disrupción de las células por cavitación, corte o rasgado y la emulsificación. El volumen del corte así como el grado de coagulación obtenida varía de acuerdo con la amplitud vibratoria del efector terminal 88, el volumen de presión aplicada por el usuario, y la agudeza del efector terminal 88. El efector terminal 88 del ensamblaje acústico 80 del sistema quirúrgico 10 tiende a focalizar la energía vibratoria del sistema 10 sobre el tejido situado en contacto con el efector terminal 88, intensificando y localizando el suministro de energía mecánica.

De acuerdo con lo ilustrado en la Fig. 2, el generador 30 incluye un sistema de control que forma cuerpo con el generador 30, un interruptor de corriente 34 y un mecanismo de disparo 36. El interruptor de corriente 34 controla la corriente eléctrica dirigida hacia el generador 30, y cuando resulta activado por el mecanismo de disparo 36, el generador 30 proporciona energía para accionar el ensamblaje acústico 80 del sistema quirúrgico 10 a una frecuencia predeterminada y para accionar el efector terminal 88 a un nivel de amplitud vibratoria predeterminada. El generador 30 puede accionar o excitar el ensamblaje acústico 80 a cualquier frecuencia de resonancia apropiada del ensamblaje acústico 80.

Cuando se activa el generador 30 a través del mecanismo de disparo 36, se aplica de manera continua energía eléctrica por parte del generador 30 hasta un ensamblaje transductor 82 del ensamblaje acústico 80. Un bucle de enganche de fase del sistema de control del generador 30 supervisa la retroalimentación desde el ensamblaje acústico 80. El bucle de enganche de fase ajusta la frecuencia de la energía eléctrica enviada por el generador 30 para acompasarla con una frecuencia armónica preseleccionada del ensamblaje acústico 80. Asimismo, el bucle de enganche de fase del sistema de control mantiene la corriente eléctrica suministrada al ensamblaje acústico 80 a un nivel constante preseleccionado con el fin de conseguir una amplitud vibratoria sustancialmente constante en el efector terminal 88 del ensamblaje acústico 80. La señal eléctrica suministrada al ensamblaje acústico 80 hará que el efector terminal vibre longitudinalmente en una extensión aproximada, por ejemplo, de 20 kHz a 100 kHz, y, preferentemente, en una extensión de aproximadamente 54 kHz a 56 kHz, y más preferentemente alrededor de 55,5 kHz. La amplitud de las vibraciones acústicas al nivel del efector terminal 88 pueden controlarse mediante, por ejemplo, el control de la amplitud de la señal eléctrica aplicada a la porción transductora 90 del ensamblaje acústico mediante el generador 30.

Como se señaló anteriormente, el mecanismo de disparo 36 del generador 30 permite también al usuario activar el generador 30 para suministrar energía eléctrica de forma continua hasta el ensamblaje acústico 80. En una forma de realización, el mecanismo de disparo 36 comprende preferentemente un interruptor de pedal que se acopla o une de manera separable al generador 30 mediante un cable o conductor flexible. En otra forma de realización, puede incorporarse un interruptor manual en el ensamblaje aplicador 50 para permitir que el generador 30 se active por parte de un usuario.

El generador 30 tiene también un cable de alimentación 38 para su inserción en una unidad electroquirúrgica o en un enchufe hembra eléctrico convencional. Se prevé que el generador 30 pueda también alimentarse mediante una fuente de corriente continua (cc) como por ejemplo una batería. El generador 30 puede ser cualquier generador apropiado, como por ejemplo el Modelo No. GENO1 disponible en Ethicon Endo-Surgery, Inc.

Continuando refiriéndonos a la Fig. 2, el ensamblaje aplicador 50 incluye una carcasa multipieza o envuelta exterior 52 adaptada para aislar al operador de las vibraciones del ensamblaje acústico 80. La carcasa 52 tiene preferentemente forma cilíndrica y está adaptada para ser sujeta por un usuario de la forma convencional, pero puede tener cualquier forma y tamaño adecuados para su agarre por parte del usuario. Aunque se ilustra una carcasa multipieza 52, la carcasa 52 puede comprender un componente único o unitario.

La carcasa 52 y el ensamblaje aplicador 50 están preferentemente construidos con un plástico duradero, como por ejemplo Ultem®. También se prevé que la carcasa 52 pueda estar fabricada con una diversidad de materiales que incluyen otros plásticos (esto es, poliestireno o polipropileno antichoque). Un ensamblaje aplicador 50 apropiado es el Modelo No. HP050, disponible en Ethicon Endo-Surgery, Inc.

Continuando refiriéndonos a la Fig. 2, el ensamblaje aplicador 50 incluye genéricamente un extremo proximal 54, un extremo distal 56, y una abertura o cavidad axial dispuesta centralmente 58 que se extiende longitudinalmente dentro de la misma. El extremo distal 56 del ensamblaje aplicador 50 está acoplado al instrumento quirúrgico 120 e incluye una abertura 60 configurada para permitir que el ensamblaje acústico 80 del sistema quirúrgico 10 se extienda a su través. El extremo proximal 54 del ensamblaje de inserción a mano 50 está acoplado al generador 30 mediante un cable 32. El cable 32 puede incluir unos conductos o respiraderos 62 para permitir que se introduzca aire dentro del ensamblaje aplicador 50 para refrigerar el ensamblaje transductor 82 del ensamblaje acústico 80.

El instrumento quirúrgico 120 del sistema quirúrgico 10 es preferentemente acoplable al extremo distal 56 del ensamblaje aplicador 50. El instrumento quirúrgico 120 generalmente incluye una carcasa o adaptador 122, un soporte flexible 124, y una vaina o miembro tubular 128. El extremo proximal 121 de la carcasa 122 del instrumento quirúrgico 120 se enrosca en el extremo distal 56 del ensamblaje aplicador 50. Se prevé que el instrumento quirúrgico 120 pueda acoplarse al ensamblaje aplicador 50 mediante cualquier medio apropiado, como por ejemplo una conexión de encaje a presión o similar.

La carcasa 122 del instrumento quirúrgico 120 tiene preferentemente forma cilíndrica y tiene una abertura 123 en su extremo distal 126 para permitir que el ensamblaje acústico 80 se extienda a su través. La carcasa 122 puede estar fabricada con Ultem®. Se prevé que la carcasa 122 pueda estar hecha con cualquier material apropiado.

La vaina 128 del instrumento quirúrgico 120 está unida al extremo distal 126 de la carcasa 122. La vaina 128 tiene una abertura que se extiende longitudinalmente a través de la misma. La vaina 128 puede estar fabricada con acero inoxidable o cualquier otro material apropiado. Alternativamente, un material polimérico puede rodear el vástago de transmisión 86 para aislarlo del contacto exterior.

Continuando refiriéndonos a la Fig. 2, el ensamblaje acústico 80 genéricamente incluye un apilamiento o ensamblaje transductor 82, un dispositivo de montaje 84, una varilla o guía de ondas de transmisión 86, y un efector o aplicador terminal 88. El ensamblaje transductor 82, el dispositivo de montaje 84, un vástago de transmisión 86, y el efector terminal 88 pueden estar acústicamente sintonizados de forma que la longitud de cada componente es un número entero de unas longitudes de onda de un sistema de media longitud de onda (N\lambda/2) donde el sistema de longitud de onda \lambda es la longitud de onda de una frecuencia de vibración operativa longitudinal f del ensamblaje acústico 80. También se prevé que el ensamblaje acústico 80 pueda incorporar cualquier disposición apropiada de elementos acústicos. Por ejemplo, el ensamblaje acústico 80 puede comprender un ensamblaje transductor y un efector terminal (esto es, el ensamblaje acústico 80 puede estar configurado sin un dispositivo de montaje y un vástago de transmisión). En una forma de realización, el transductor 82 y el dispositivo de montaje 84 se incorporan al ensamblaje aplicador 50, y el vástago de transmisión 86 y el efector terminal 88 se incorporan al instrumento quirúrgico 120.

El ensamblaje transductor 82 del ensamblaje acústico 80 convierte la señal eléctrica procedente del generador 30 en energía mecánica que se traduce en movimiento vibratorio longitudinal del efector terminal 88 a frecuencias ultrasónicas. Cuando el ensamblaje acústico 80 es energizado, se genera una onda estacionaria de movimiento vibratorio a lo largo del ensamblaje acústico 80. La amplitud del movimiento vibratorio en cualquier punto a lo largo del ensamblaje acústico 80 depende de la localización a lo largo del ensamblaje acústico 80 en el cual se mide el movimiento vibratorio. Por ejemplo, un cruce mínimo o cero de la guía estacionaria de movimiento vibratorio se designa genéricamente como nodo (esto es, el punto en el que el movimiento axial es normalmente mínimo y en el que el movimiento radial es normalmente pequeño), y un valor máximo absoluto o pico de la onda estacionaria se designa genéricamente como un antinodo. La distancia entre un antinodo y su nodo más próximo es un cuarto de longitud de onda (\lambda/4).

Como se muestra en la Fig. 2, el ensamblaje transductor 82 de un ensamblaje acústico 80, que se conoce como "apilamiento Langevin", genéricamente incluye una porción de transducción 90, un primer resonador 92, y un segundo resonador 94. El ensamblaje transductor 82 es preferentemente un número entero de unas longitudes de onda de un sistema de media longitud de onda (N\lambda/2). Debe entenderse que la presente invención puede alternativamente estar configurada para incluir un ensamblaje transductor que comprenda un transductor magnetoestrictivo, electromagnético o electrostático.

El extremo distal del primer resonador 92 está conectado al extremo proximal de la sección de transducción 90, y el extremo proximal del segundo resonador 94 está conectado al extremo distal de la porción de transducción 90. El primer y segundo resonadores 92 y 94 están preferentemente fabricados con titanio, aluminio, acero, o cualquier otro material apropiado. El primer y segundo resonadores 92 y 94 tienen una longitud determinada por una serie de variables, incluyendo el grosor de la sección de transducción 90, la densidad y el módulo de elasticidad del material empleado en los resonadores 92 y 94, y la frecuencia fundamental del ensamblaje transductor 82. El segundo resonador 94 puede estar ahusado hacia adentro a partir de su extremo proximal y su extremo distal para amplificar la amplitud de la vibración ultrasónica.

La porción de transducción 90 del ensamblaje transductor 82 comprende preferentemente una sección piezoeléctrica de electrodos positivos 96 y electrodos negativos 98 alternantes, con los elementos piezoeléctricos 100 alternando entre los electrodos 96 y 98. Los elementos piezoeléctricos 100 pueden estar fabricados con cualquier material apropiado, como por ejemplo circonato de plomo, titanato de plomo, o material de vidrio o cerámico. Cada uno de los elementos piezoeléctricos 100, de los electrodos negativos 98, y de los electrodos positivos 96 pueden tener un calibre que se extiende atravesando su parte central. Los electrodos positivos y negativos 96 y 98 están eléctricamente acoplados a unos alambres 102 y 104, respectivamente. Los alambres 102 y 104 transmiten la señal eléctrica desde el generador 30 hasta los electrodos 96 y 98.

Como se muestra en la Fig. 2, los elementos piezoeléctricos 100 quedan sujetos y comprimidos entre el primer y segundo resonadores 92 y 94 mediante un perno 106. El perno 106 tiene preferentemente una cabeza, un fuste, y un extremo distal roscado. El perno 106 se inserta desde el extremo proximal del primer resonador 92 a través de los calibres del primer resonador 92, los electrodos 96 y 98, y los elementos piezoeléctricos 100. El extremo distal roscado del perno 106 se enrosca en un calibre roscado del extremo proximal del segundo resonador 94.

Los elementos piezoeléctricos 100 son energizados en respuesta a la señal eléctrica suministrada desde el generador 30 para producir una onda estacionaria acústica en el ensamblaje acústico 80. La señal eléctrica provoca perturbaciones en los elementos piezoeléctricos 100 en forma de pequeños desplazamientos inductores de amplias fuerzas de compresión producidas dentro del material. Los repetidos pequeños desplazamientos provocan que los elementos piezoeléctricos 100 se expandan y contraigan de forma continua a lo largo del eje geométrico del gradiente de voltaje, produciendo ondas longitudinales de alta frecuencia de energía ultrasónica. La energía ultrasónica es transmitida a lo largo del ensamblaje acústico 80 hasta el efector terminal 88.

El dispositivo de montaje 84 del ensamblaje acústico 80 tiene un extremo proximal, un extremo distal, y puede tener una longitud sustancialmente igual a un número entero de unas longitudes de onda de un sistema de media longitud de onda. El extremo proximal del dispositivo de montaje 84 está preferentemente alineado axialmente y acoplado al extremo distal del segundo resonador 94 mediante una conexión interna roscada cerca de un antinodo. También se prevé que el dispositivo de montaje 84 pueda estar unido al segundo resonador 84 mediante cualquier medio apropiado, y que el segundo resonador 94 y el dispositivo de montaje 84 puedan estar constituidos por un componente único o unitario.

El dispositivo de montaje 84 está acoplado a la carcasa 52 del ensamblaje aplicador 50 situado cerca de un nodo. (A los fines de la presente divulgación, el término "cerca de" pretende significar "exactamente en" o "en íntima proximidad a"). El dispositivo de montaje 84 puede también incluir una arandela integral 108 dispuesta alrededor de su periferia. La arandela integral 108 está preferentemente dispuesta en un surco anular 110 conformado en la carcasa 52 del ensamblaje aplicador 50 para acoplar el dispositivo de montaje 84 a la carcasa 58. Un miembro o material flexible 112, como por ejemplo un par de juntas tóricas de silicona unidas por distanciadores, puede estar situado entre el surco anular 110 de la carcasa 52 y la arandela integral 108 del dispositivo de montaje 84 para reducir o evitar que la vibración ultrasónica se transmita desde el dispositivo de montaje 84 a la carcasa 52.

El dispositivo de montaje 84 puede estar asegurado en una posición axial predeterminada mediante una pluralidad de pasadores 114, preferentemente cuatro. Los pasadores 114 están dispuestos en dirección longitudinal separados 90º unos de otros alrededor de la periferia exterior del dispositivo de montaje 84. Los pasadores 114 están acoplados a la carcasa 52 del ensamblaje aplicador 50 y están dispuestos a través de unas muescas existentes en la arandela integral 108 del dispositivo de montaje 84. Los pasadores 114 están preferentemente hechos de acero inoxidable.

El dispositivo de montaje 84 está preferentemente configurado para amplificar la amplitud de vibración ultrasónica que se transmite a través del ensamblaje acústico 80 hasta el extremo distal del efector terminal 88. En una forma de realización preferente, el dispositivo de montaje 84 comprende un cuerno ahusado sólido. La energía ultrasónica se transmite a través del dispositivo de montaje 84, la velocidad de la onda acústica transmitida a lo largo del dispositivo de montaje 84 se amplifica. Se prevé que el dispositivo de montaje 84 pueda tener cualquier forma apropiada, como por ejemplo un cuerno escalonado, un cuerno cónico, un cuerno exponencial o similares.

El extremo distal del dispositivo de montaje 84 está configurado para interconectar o encajar con el extremo proximal del vástago de transmisión 86. Como se muestra en la Fig. 3, el extremo distal del dispositivo de montaje 84 tiene preferentemente una superficie complementaria o de acoplamiento 93 que está axialmente alineada con una superficie complementaria o de acoplamiento 95 del extremo proximal del vástago de transmisión 86. La superficie complementaria 93 del dispositivo de montaje 84 tiene una cavidad o calibre no roscado de forma sustancialmente cónica o en cuña. También se prevé que la superficie complementaria 93 del dispositivo de montaje 84 esté conformada por una superficie convexa o parcialmente incurvada.

La superficie complementaria 95 del vástago de transmisión 86 tiene un miembro o proyección roscado que se extiende axialmente. La superficie complementaria 95 tiene preferentemente una forma sustancialmente esférica. Se prevé que las superficies 93, 95 puedan estar intercambiadas. Por ejemplo, el dispositivo de montaje 84 puede tener una proyección no roscada en su extremo distal y el vástago de transmisión 86 puede tener una cavidad no roscada en su extremo distal. Pueden utilizarse otras superficies complementarias apropiadas que tengan superficies no roscadas. Las superficies complementarias 93, 95 del dispositivo de montaje 84 y del vástago de transmisión 86 pueden estar revestidas con nitruro de titanio (TiN) para mejorar su resistencia al desgaste.

La superficie complementaria 93 del dispositivo de montaje 84 y la superficie complementaria 95 del vástago de transmisión 86 resultan presionados axialmente de forma que la unión o punto de contacto se sitúa preferentemente cerca de un antinodo. Preferentemente, existe un área de contacto mínima entre las superficies complementarias 93, 95. Se crea una fuerza de acoplamiento entre las superficies complementarias 93, 95 cuando el ensamblaje aplicador 50 se acopla al instrumento quirúrgico 120. El ensamblaje aplicador 50 y el instrumento quirúrgico 120 están preferentemente acoplados cerca de un antinodo vibratorio porque es el punto de mínima tensión y por consiguiente requiere la mínima fuerza de precarga.

Las superficies complementarias 93, 95 del vástago de transmisión 86 y del dispositivo de montaje 84 proporcionan una disposición de casquillo autoalineante y autocentrante. La disposición de casquillo permite también una ligera alineación no axial del vástago de transmisión 86 y del dispositivo de montaje 84. La zona o área de contacto entre las superficies complementarias 93, 95 transfiere eficazmente vibración mecánica o ultrasónica a través de la unión entre ellas. La zona de contacto entre las superficies complementarias 93, 95 tiene un área relativamente pequeña. Como resultado de ello, una fuerza de precarga moderada o relativamente baja puede mantener unidas entre sí el vástago de transmisión 86 y el dispositivo de montaje 84. Por ejemplo, debido a la forma de las superficies interactuantes 93, 95, una fuerza de precarga entre 22,24 y 111,20 Newtons puede ser suficiente para mantener unidos entre sí el dispositivo de montaje 84 y el vástago de transmisión 86. Esta es una fuerza inferior a la normalmente requerida para acoplar mutuamente de forma fiable los elementos ultrasónicos roscados.

Con referencia de nuevo a la Fig. 2, el vástago de transmisión 86 incluye un miembro de soporte o retención. El miembro de retención preferentemente incluye una arandela o brida integral 130 dispuesta alrededor de su periferia. También se prevé que el miembro de retención pueda incluir un número de configuraciones apropiadas, como por ejemplo una junta tórica acoplada de forma fija a un surco o a la periferia del vástago de transmisión 88.

Un miembro flexible 124 está preferentemente situado entre la arandela integral 130 del vástago de transmisión 86 y el extremo distal 126 de la carcasa 122 del instrumento quirúrgico 120. El miembro flexible 124 preferentemente aísla la carcasa 122 del instrumento quirúrgico 120 de las vibraciones ultrasónicas del vástago de transmisión 86. El miembro flexible 124 es preferentemente una junta tórica fabricada con silicona o politerafluroetileno (PTFE) y tiene una relación de muelle baja (esto es, una relación de muelle (k) k). En una forma de realización alternativa, el miembro flexible 124 se compone preferentemente de una capa delgada de material flexible con una relación k baja de un muelle de disco o helicoidal metálico o plástico.

El miembro elástico 124 preferentemente contacta con el vástago de transmisión 86 en un plano perpendicular al eje geométrico del vástago de transmisión 86 para proporcionar una fuerza de compresión perpendicular al movimiento radial cerca o en el nodo para minimizar la pérdida de energía ultrasónica provocada por la vibración del miembro flexible 124. Esta configuración permite también que el vástago de transmisión 83 gire con relación al ensamblaje aplicador 50 sin retirarla o aflojar la conexión entre el ensamblaje aplicador 50 y el instrumento quirúrgico 120.

Para acoplar el instrumento quirúrgico 120 al ensamblaje aplicador 50, el instrumento quirúrgico 120 está preferentemente roscado en el extremo distal 56 del ensamblaje aplicador 50 poniendo en comunicación o contacto la superficie de montaje 95 del vástago de transmisión 86 con la superficie de montaje 93 del dispositivo de montaje 84. También son posibles disposiciones alternativas, como por ejemplo un acoplamiento de bloqueo de torsión.

Cuando el instrumento quirúrgico 120 está acoplado al ensamblaje aplicador 50, el miembro flexible 124 se comprime para crear una fuerza de unión o fuerza de precarga. El miembro flexible 124 tiene preferentemente una relación de muelle (k) baja para proporcionar una fuerza de precarga de contacto entre el dispositivo de montaje 84 y el vástago de transmisión 86 que sea sustancialmente la misma con independencia de las tolerancias de los componentes o de la manera en que el instrumento quirúrgico 120 se une al ensamblaje aplicador 50. Se prevé que el instrumento quirúrgico 120 pueda unirse al ensamblaje aplicador 50 mediante cualquier medio apropiado, como por ejemplo, una conexión roscada o de apriete, para comprimir el miembro flexible, como por ejemplo muelles, juntas tóricas o similares, para crear la fuerza de precarga.

Con referencia de nuevo a la Fig. 2, el vástago de transmisión 86 del ensamblaje acústico 80 puede tener una longitud sustancialmente igual a un número entero de unas longitudes de ondas de un sistema de media longitud de onda (N\lambda/2). El vástago de transmisión 86 está preferentemente fabricado a partir de un eje núcleo sólido construido con un material que propague eficazmente la energía ultrasónica, por ejemplo una aleación de titanio (esto es, Ti-6A1-4V) o una aleación de aluminio. Como podrán advertir los expertos en la materia, el vástago de transmisión 86 puede fabricarse con otros materiales apropiados. El vástago de transmisión 86 puede también amplificar las vibraciones mecánicas transmitidas a lo largo del vástago de transmisión 86 hasta el efector terminal 88, como es sobradamente conocido en la técnica.

El vástago de transmisión 86 incluye unas arandelas de silicona o soportes flexibles estabilizadores 116 (solo se muestra uno de ellos) situados en una pluralidad de nodos. Las arandelas de silicona 116 amortiguan la vibración indeseada y aíslan la energía ultrasónica de una vaina 128 del instrumento quirúrgico 120 asegurando el flujo de energía ultrasónica en dirección longitudinal hacia el extremo distal del efector terminal 88 con máxima eficiencia.

El extremo distal del vástago de transmisión 86 está acoplado al extremo proximal del efector terminal 88 por una conexión interior roscada, preferentemente cerca de un antinodo. Se prevé que el efector terminal 88 pueda estar unido al vástago de transmisión 86 mediante cualquier medio apropiado, como por ejemplo una junta soldada o similar. Aunque el efector terminal 88 puede separarse del vástago de transmisión 86, también se prevé que el efector terminal 88 y el vástago de transmisión 86 puedan estar constituidos como una unidad.

El efector terminal 88 puede tener una zona distal 88b que tenga un área en sección transversal más pequeña que una zona proximal 88a de la misma, conformando de esta forma una unión de amplitud vibratoria multiplicadora. La unión multiplicadora actúa como transformador de velocidad de acuerdo con la técnica consabida, incrementando la magnitud de la vibración ultrasónica transmitida desde la zona proximal 88a a la zona distal 88b del efector terminal 88.

El efector terminal 88 puede tener una longitud sustancialmente igual a un múltiplo entero de unas longitudes de ondas de un sistema de media longitud de onda (N\lambda/2). La punta distal del efector terminal 88 está dispuesta en un antinodo en el que tiene lugar la deflexión longitudinal máxima. Cuando el ensamblaje transductor 88 es energizado, el extremo distal del efector terminal 88 está configurado para desplazarse longitudinalmente en un intervalo de 10 a 500 micrómetros pico a pico, y preferentemente en un intervalo de 30 a 100 micrómetros en una frecuencia vibratoria predeterminada, y más preferentemente en, aproximadamente, 90 micrones.

El efector terminal 88 está preferentemente constituido a partir de un eje central sólido construido con un material que propaga energía ultrasónica, como por ejemplo una aleación de titanio (esto es, Ti-6A1-4V), o una aleación de aluminio. Como podrán advertir los expertos en la materia, el efector terminal 88 puede estar fabricado con otros materiales adecuados. El extremo distal del efector terminal 88 puede tener cualquier forma apropiada que transfiera la energía ultrasónica al tejido de un paciente. También se prevé que el efector terminal 88 pueda tener un tratamiento superficial para mejorar el suministro de energía y el efecto tisular deseado. Por ejemplo, el efector terminal puede estar microacabado, recubierto, electroplateado, atacado al ácido, chorreado con granalla, corrugado o estriado para potenciar la coagulación del tejido. Adicionalmente, el efector terminal puede ser conformado para potenciar sus características de transmisión de energía. Por ejemplo, el efector terminal 88 puede tener forma de cuchilla, gancho, o tener forma esférica.

Con referencia ahora a la Fig. 4, en ella se ilustra otra forma de realización de una disposición de acoplamiento entre un primer dispositivo ultrasónico 200 y un segundo dispositivo ultrasónico 220. El primer dispositivo ultrasónico 200 incluye genéricamente una carcasa o vaina 202, un componente o miembro de transmisión 204, y un material flexible o elastomérico 206. La carcasa 202 del primer dispositivo ultrasónico 200 preferentemente incluye una arandela de proyección hacia adentro 208 y unos miembros de acoplamiento 210. La carcasa 202 preferentemente rodea el miembro de transmisión 204 para aislar el componente de transmisión 204 del contacto por parte de un usuario.

La carcasa 202 del primer dispositivo ultrasónico 200 tiene preferentemente forma cilíndrica. Se prevé que la carcasa 202 pueda tener cualquier configuración apropiada. La carcasa 202 puede estar construida con cualquier material apropiado, preferentemente Ultem®.

El segundo dispositivo ultrasónico 220 genéricamente incluye una carcasa o vaina 222, un componente o miembro de transmisión 224, un mecanismo de liberación 226, y un material elástico o elastomérico 228. La carcasa 222 del segundo dispositivo ultrasónico 220 preferentemente incluye una arandela de proyección hacia adentro 230 y unos miembros de acoplamiento 232. La carcasa 222 preferiblemente rodea el componente de transmisión 224 para aislar el miembro de transmisión 224 del contacto por parte de un usuario.

La carcasa 222 del segundo dispositivo ultrasónico 220 tiene preferentemente forma cilíndrica. Se prevé que la carcasa 222 pueda tener cualquier configuración apropiada. La carcasa puede también fabricarse con cualquier material apropiado, preferentemente Ultem®.

Las carcasas 220, 222 del primer y segundo dispositivos ultrasónicos 200, 220 son acoplables entre sí mediante los miembros de acoplamiento 210, 232. Los miembros de acoplamiento 210, 232 preferentemente comprenden unos miembros de interbloqueo para asegurar entre sí las carcasas 202, 222. Preferentemente, los miembros de acoplamiento 210, 232 se ajustan por presión entre sí cuando las carcasas 202, 222 se deslizan mutuamente en sentido axial. Se prevé que las carcasas 202, 222 puedan estar unidas por cualquier mecanismo de bloqueo o pestillo liberable apropiado. Las carcasas 202, 222 pueden desconectarse presionando el mecanismo de liberación 222 al tiempo que se separan, traccionándolas, las carcasas 202, 222. Cuando se presiona el mecanismo de liberación 222 en la dirección de las flechas 221a, el mecanismo de liberación 222 desconecta los miembros de acoplamiento 202, 222.

Los miembros de transmisión 204, 224 del primer y segundo dispositivos ultrasónicos 200, 222 preferentemente tienen unas superficies o zonas complementarias 231, 232 que están adaptadas para comunicarse o contactar entre sí, preferentemente cerca o en un antinodo. Las superficies o zonas complementarias 231, 233 son sustancialmente similares a las superficies complementarias del vástago de transmisión 86 y del dispositivo de montaje 84 anteriormente descritos. Por ello, para una total compresión de esta forma de realización, resulta innecesaria una descripción adicional de las superficies complementarias 231, 233 de los miembros de transmisión 204, 224.

Los miembros flexibles 206, 228 comprenden cada uno una junta tórica que está situada en unos surcos 212 y 241 dispuestos alrededor de la periferia de cada miembro de transmisión 204, 224. Los miembros flexibles 206, 228 están acoplados a los surcos 212, 241 por interferencia mecánica o por un adhesivo. En una forma de realización preferente, los miembros flexibles 206, 228 están sujetos a los componentes de transmisión 206, 228 mediante la adherencia de silicona creada mediante un procedimiento de moldeo sobradamente conocido en la técnica. Los miembros flexibles 206, 228 posicionan y soportan los miembros de transmisión 204, 241 en el interior de las carcasas 202, 232 para reducir la conducción de vibración dentro de las carcasas 202, 232 y minimizar la pérdida de energía debida al calentamiento o el ruido.

Cuando los dispositivos ultrasónicos 200, 220 están acoplados entre sí, se origina una fuerza de precarga entre los miembros de transmisión 204, 224 por los miembros flexibles 206, 228 que resultan comprimidos o estirados de manera elástica. También se prevé que aunque la estructura de soporte se ilustra como un elemento externo, podría estar situada dentro de una luz existente en el interior de los miembros de transmisión 204, 224. Por ejemplo, el miembro de transmisión 204 podría insertarse dentro de una luz del miembro de transmisión 224 y quedar sujeto conjuntamente mediante encaje a presión o por un pasador flotante.

Con referencia ahora a la Fig. 5, en ella se ilustra otra forma de realización de una disposición de acoplamiento 250 para unir los componentes de transmisión ultrasónicos. La disposición de acoplamiento 250 genéricamente incluye una estructura de soporte no vibratoria (genéricamente indicada con la referencia numeral 251), un primer componente o miembro de transmisión 256, y un segundo componente o miembro de transmisión 258. La estructura no vibratoria 251 preferentemente incluye una primera porción 252, una segunda porción 253 y un mecanismo de acoplamiento 254 para generar una fuerza de precarga. La primera porción 252 de la estructura no vibratoria está acoplada, preferentemente de forma resiliente, al primer componente de transmisión 256 situado cerca de un nodo, y la segunda porción 253 de la estructura no vibratoria está acoplada de manera resiliente al segundo componente de transmisión 258 situado cerca de un nodo. La primera porción 252 y la segunda porción 253 están aisladas de los componentes de transmisión 256, 258 mediante un material de soporte flexible.

Los primero y segundo componentes de transmisión 256, 258 están unidos o sujetos entre sí cerca de un antinodo para minimizar la fuerza de precarga requerida para sujetarlos mutuamente. El mecanismo de acoplamiento 254 genera la suficiente fuerza de precarga para acoplar los componentes de transmisión 256, 258 entre sí. El mecanismo de acoplamiento 254 puede estar provisto de cualquier mecanismo apropiado, como por ejemplo muelles, cierres de resorte vivos, mecanismo de aire comprimido o magnético, de succión/vacío procedente de una sala de operaciones, dispositivo mecánico sobre una conexión basculante central, pieza roscada por ¼ de giro, y similares.

Con referencia ahora a la Fig. 6, en ella se ilustra una forma de realización preferente de un ensamblaje articulado o de transmisión ultrasónica flexible o de guía de ondas 270. El ensamblaje de guía de ondas 270 incluye una pluralidad de componentes o miembros de transmisión 272, unos alambres tensores 274, un tensador de muelle o ajustable 275, una vaina a modo de tubo o guía de alambre tensor 276 que rodea los componentes de transmisión 274, y unas conexiones elastoméricas 277.

Los elementos adyacentes de los componentes de transmisión 272 están unidos o sujetos entre sí cerca de un antinodo de vibración. Los componentes de transmisión 272 tienen cada uno una superficie o zona complementaria 278a y 278b que es sustancialmente similar a las superficies complementarias de los miembros de transmisión 204, 224 antes descritos. Por ello, para una total comprensión de esta forma de realización, resulta innecesaria una descripción adicional de la superficie complementaria 278 de los componentes de transmisión 272.

El alambre tensor 275 del ensamblaje de guía de ondas 270 se extiende a lo largo de la guía del alambre tensor. El alambre tensor 275 proporciona una fuerza para crear una fuerza de contacto sustancialmente uniforme entre las superficies complementarias 278a y 278b de los componentes de transmisión 272 al ser apretados. Los alambres tensores 275 pueden apretarse o aflojarse mediante el tensador ajustable 275 para cambiar los ángulos entre los componentes de transmisión 274, permitiendo que el ensamblaje de guía de ondas 270 quede configurado en la forma deseada. El componente de transmisión 272 puede posicionarse dentro de una amplia gama de ángulos conexos entre sí. El ensamblaje de guía de ondas 270 puede estar unido o acoplado a otro componente de transmisión 280.

Los procedimientos y dispositivos de la presente invención permiten que los componentes de transmisión queden unidos sin emplear un dispositivo externo limitador de par. Los elementos adyacentes de los componentes de transmisión están unidos entre sí cerca o en un antinodo. Los componentes de transmisión se mantienen en contacto mediante una fuerza de precarga creada por una estructura no vibratoria. El área de contacto entre los componentes de transmisión puede ser relativamente pequeña y los componentes de transmisión pueden tener también diámetros relativamente pequeños.

Aunque la presente invención ha sido descrita con detalle a modo de ilustración y ejemplo, debe entenderse que existe un amplio campo para cambios y modificaciones de las formas de realización preferentes anteriormente descritas. Así, las formas de realización descritas deben considerarse, en todos los sentidos, únicamente como ilustrativas y no restrictivas, y el ámbito de la invención queda, por consiguiente, explicitado por las reivindicaciones adjuntas más que por la descripción precedente.

Claims (9)

1. Dispositivo quirúrgico ultrasónico (10) que comprende:

un ensamblaje transductor (82) adaptado para vibrar a una frecuencia ultrasónica en respuesta a la energía eléctrica;

un dispositivo de montaje (84) que tiene un primer extremo y un segundo extremo estando el dispositivo de montaje (84) adaptado para recibir la vibración ultrasónica del ensamblaje transductor (82) y para transmitir la vibración ultrasónica del primer extremo hasta el segundo extremo del dispositivo de montaje, estando el primer extremo del dispositivo de montaje acoplado al ensamblaje transductor (82) cerca de un antinodo;

un vástago de transmisión (86) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando el vástago de transmisión (86) adaptado para recibir la vibración ultrasónica del dispositivo de montaje (84) y para transmitir las vibraciones ultrasónicas del primer extremo hasta el segundo extremo del vástago de transmisión; y

un efector terminal (88) que tiene un primer extremo (88a) y un segundo extremo (88b), estando el efector terminal adaptado para recibir las vibraciones ultrasónicas del vástago de transmisión (86) y para transmitir las vibraciones del primer extremo (88a) hasta el segundo extremo (88b) del efector terminal; estando el primer extremo (88a) del efector terminal acoplado al segundo extremo del vástago de transmisión, y estando el segundo extremo (88b) del efector terminal dispuesto cerca de un antinodo, caracterizado porque

el primer extremo del vástago de transmisión está acoplado al segundo extremo del dispositivo de montaje mediante una interfaz no roscada (93, 95) cerca de un antinodo, en el que un extremo seleccionado entre el primer extremo del vástago de transmisión y el segundo extremo del vástago de montaje incluye una cavidad (93), en el que el otro extremo seleccionado de aquél incluye una proyección (95) que se proyecta por dentro de la cavidad (93), y en el que el dispositivo adicionalmente comprende al menos un miembro flexible (124) dispuesto para forzar la proyección (95) dentro de la cavidad (93), para definir la interfaz no roscada.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el segundo extremo del dispositivo de montaje incluye la cavidad (93) y el primer extremo del vástago de transmisión incluye la proyección (95).

3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el primer extremo del vástago de transmisión incluye la cavidad (93) y en el que el segundo extremo del vástago de montaje incluye la proyección (95).

4. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un ensamblaje aplicador (50) acoplado al dispositivo de montaje (84) cerca de un nodo de vibración.

5. El dispositivo de la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente un adaptador (116) acoplado al vástago de transmisión (86) cerca de un nodo de vibración.

6. El dispositivo de la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente un generador (30) para energizar el ensamblaje transductor (82).

7. El dispositivo de una cualquier de las reivindicaciones 1, 3, 5 y 6 en el que el primer extremo del vástago de transmisión incluye una cavidad sustancialmente cónica o en forma de cuña (93), en el que el segundo extremo del vástago de montaje incluye una proyección (95) que se proyecta dentro de la cavidad (93) y que concuerda con el primer extremo del vástago de transmisión, y en el que el miembro flexible (124) está situado en el segundo extremo del vástago de transmisión.

8. El dispositivo de la reivindicación 7, en el que la cavidad (93) tiene forma sustancialmente cónica y la proyección (95) es sustancialmente esférica en el punto en que coincide con el primer extremo del vástago de transmisión.

9. El dispositivo de la reivindicación 6, en el que el generador (30) está adaptado para energizar el ensamblaje transductor (82) a una determinada frecuencia, y en el que el dispositivo de montaje (84) y el vástago de transmisión (86) tienen cada uno una longitud sustancialmente igual a un número entero de media longitud de onda de la frecuencia ultrasónica.