ES2898398T3

ES2898398T3 - Dispositivos de detección de carga para uso en instrumentos quirúrgicos

Info

Publication number: ES2898398T3
Application number: ES19205878T
Authority: ES
Inventors: Matthew Eschbach
Original assignee: Covidien LP
Current assignee: Covidien LP
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: US20220096194A1; CN111110296A; US20200129261A1; EP3646800B1; CN111110296B; US11896439B2; EP3646800A1; US11197734B2

Abstract

Un efector final quirúrgico (44) que comprende: un conjunto de yunque (46); un conjunto de cartucho (48) que incluye una pluralidad de sujetadores (62); un conjunto de accionamiento (50) que se puede mover longitudinalmente para aproximar el conjunto de yunque (46) con respecto al conjunto de cartucho (48); y un circuito de galga extensiométrica (68) dispuesto dentro del conjunto de cartucho (48), el circuito de galga extensométrica (68) configurado para medir una deformación impartida en el conjunto de cartucho (48) por el conjunto de accionamiento (50) en donde el circuito de galga extensométrica (68) incluye un circuito flexible que comprende un primer sustrato dieléctrico flexible (88); una capa de sensor resistiva (92) dispuesta sobre el primer sustrato dieléctrico flexible (88); una capa conductora (94) dispuesta sobre la capa de sensor resistiva (92); y un segundo sustrato dieléctrico flexible (90) dispuesto sobre la capa de sensor resistiva (92) y la capa conductora (94) en donde la capa de sensor resistiva (92) incluye una galga extensométrica (76) y una capa continua (96) caracterizada porque la galga extensométrica (76, 176, 276) tiene un factor de galga variable.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivos de detección de carga para uso en instrumentos quirúrgicos

Antecedentes

Esta solicitud reivindica el beneficio y la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos con Núm. de Serie 62/752,516, presentada el 30 de octubre de 2018.

Antecedentes

1. Campo técnico

La presente divulgación se refiere a dispositivos de detección de carga para su uso con dispositivos quirúrgicos. Más específicamente, la presente divulgación se refiere a dispositivos de detección de carga usados con sistemas quirúrgicos electromecánicos para realizar procedimientos quirúrgicos que tienen componentes reutilizables y de un solo uso, tales como efectores finales y adaptadores.

2. Antecedentes de la técnica relacionada

Los aparatos de sujetadores quirúrgicos para aplicar sujetadores o grapas al tejido son bien conocidos. Estos aparatos de sujetadores incluyen instrumentos de un solo uso que están precargados con una o más grapas y son desechables después de un solo uso. Los instrumentos de uso múltiple también están disponibles y están precargados con una pluralidad de grapas. Los instrumentos de uso múltiple pueden incluir un conjunto de mango que es electromecánicamente, por ejemplo, motorizado o accionado manualmente y una unidad de carga quirúrgica. La unidad de carga puede ser una unidad de carga de un solo uso (SULU) o una unidad de carga de usos múltiples (MULU). La unidad de carga incluye un cuerpo y un efector final, y está unida al conjunto de mango, ya sea directamente o mediante un conjunto de adaptador acoplable al conjunto de mango. El efector final puede incluir un cartucho que aloja una pluralidad de grapas. Después de su uso, la unidad de carga puede retirarse del conjunto de mango y reemplazarse por una nueva unidad de carga para realizar operaciones adicionales de grapado y/o corte. Un conjunto de accionamiento está soportado dentro de la unidad de carga y se puede acoplar con un mecanismo de accionamiento asociado del conjunto de adaptador para accionar la unidad de carga. Debido al embalaje denso de los componentes mecánicos del conjunto de accionamiento, hay menos espacio para la inclusión de sensores. Por consiguiente, existe la necesidad de dispositivos de detección de carga que se puedan colocar dentro de la unidad de carga para controlar el funcionamiento del conjunto de accionamiento y otros componentes de la unidad de carga.

La Solicitud de patente de Estados Unidos US 2012/228358 A1 describe un aparato de grapado quirúrgico que tiene una primera y una segunda mordaza. La primera mordaza incluye un canal de cartucho para recibir un cartucho. El aparato de grapado quirúrgico comprende un elemento sensible a la presión dispuesto dentro del canal del cartucho y que incluye sensores de presión escalonados en un circuito.

La Solicitud de patente europea EP 3369385 A2 a describe un dispositivo quirúrgico que incluye un efector final y un conjunto de mango. El efector final incluye una porción de cuerpo y un conjunto de herramienta dispuesto en un extremo distal de la porción de cuerpo. El conjunto de herramienta se puede insertar en el tejido e incluye un conjunto de yunque, un conjunto de cartucho y una galga extensiométrica dispuesto en una superficie exterior del conjunto de yunque o el conjunto de cartucho para medir una propiedad mecánica preseleccionada del tejido.

La Solicitud de patente europea EP 1728 475 A2 describe un instrumento quirúrgico que incluye un conjunto de cartucho y un conjunto de yunque. El instrumento quirúrgico incluye además elementos de detección y/o medición de fuerza (por ejemplo, galgas extensométricas, celdas de carga, etc.) colocados a lo largo de al menos una porción de la longitud de los extremos distales de cada conjunto de cartucho y conjunto de yunque.

La Solicitud de patente europea EP 3586767 A2 describe un dispositivo quirúrgico que incluye un efector final y un conjunto de mango acoplado operativamente al efector final. El efector final incluye un conjunto de yunque y un conjunto de cartucho acoplados de manera giratoria entre sí. El conjunto de cartucho incluye un cartucho de grapas, un portador de cartucho y una galga extensiométrica que tiene una estructura en capas. El portador de cartucho incluye un canal de soporte alargado configurado para recibir el cartucho de grapas, el canal de soporte alargado definido por una primera superficie interior y un par de segundas superficies interiores. La primera superficie interior incluye un rebaje definido en la misma, y la galga extensiométrica está dispuesto dentro del rebaje. Este documento representa el estado de la técnica en el sentido del artículo 54 (3) del CPE.

Resumen

La presente invención se define por las características de la reivindicación independiente. Las modalidades preferidas se dan en las reivindicaciones dependientes.

Los instrumentos quirúrgicos motorizados pueden incluir varios sensores para proporcionar retroalimentación durante su funcionamiento. La presente divulgación proporciona dispositivos de detección de carga dispuestos sobre un sustrato de circuito flexible que permite la colocación de los dispositivos de detección de carga en espacios estrechos tales como unidades de carga y otros componentes de instrumentos quirúrgicos.

Los dispositivos de detección de carga de acuerdo con la presente divulgación incluyen galgas extensométricas que tienen una traza conductora formada a partir de una aleación de metal resistivo, tal como constantan, dispuesta sobre un sustrato dieléctrico, tal como poliamida. Las galgas extensométricas están adheridas o aseguradas de otro modo a una superficie de un componente, incluyendo, pero sin limitarse a, dentro de uno o ambos miembros de mordaza de una unidad de carga. A medida que el componente sobre el que está montado la galga extensiométrica se expande o comprime (es decir, se aplica tensión), también lo hacen las trazas conductoras en la galga extensiométrica, cambiando así la resistencia eléctrica general de la galga extensiométrica. El cambio en la resistencia eléctrica afecta una señal de medición suministrada a la galga extensométrica. En las formas de realización, la galga extensiométrica puede disponerse en una configuración de circuito de puente de Wheatstone. Luego se mide el cambio en la amplitud del circuito para determinar la cantidad de tensión.

La aplicación típica de una galga extensométrica es tal que se coloca en un punto de interés específico para medir la deformación. Esto se puede utilizar para pruebas empíricas, buscando la deformación real debido a una condición de carga específica, o el diseño de un transductor de fuerza, donde se colocan y disponen múltiples galgas extensométricas en una pieza para generar una señal calibrada para medir una fuerza. El principio de funcionamiento de una galga extensométrica se basa en la resistividad eléctrica, definida por la ley de fórmula (I) de Pouillett: (I): R= p (//A), donde R es la resistencia eléctrica, p es la resistividad del material, I es la longitud del material, y A es el área de la sección transversal del material. Las galgas extensométricas incluyen una sola traza de metal de alta resistencia dispuesta de tal manera que los tramos largos de la traza estén en la dirección de interés de deformación. Por lo tanto, la galga extensométrica es una resistencia variable que cambia la resistencia cuando la superficie a la que está adherida la galga extensométrica cambia su longitud debido a la tensión. Cuando el material al que está adherido la galga extensométrica se deforma, la variable de longitud 1 de la ley de Pouillett cambia, lo que provoca un cambio en la resistencia, que puede medirse utilizando un circuito de puente de Wheatstone.

Las galgas extensométricas se pueden calibrar para cambiar una cantidad proporcional de resistencia basada en la deformación de la superficie a la que está adherida la galga extensométrica. Esta propiedad se conoce como factor de galga y se define mediante la siguiente fórmula (II): GF=(AR/R)/£, donde GF es el factor de galga, R es la resistencia nominal, AR es el cambio de resistencia y £ es la galga. El factor de galga es constante en los rangos definidos por el fabricante de la galga extensométrica. Para aplicaciones típicas, generalmente se usa un factor de galga constante para medir la deformación. Sin embargo, hay casos en los que podría ser útil tener un factor de galga variable en toda la galga extensiométrica. En la presente descripción, la galga extensiométrica se coloca a lo largo de un canal de un miembro de mordaza de una grapadora quirúrgica para medir la curvatura del canal debido a la compresión del tejido. A medida que un conjunto de accionamiento, que también expulsa grapas, se mueve a través del canal para realizar el disparo, el área de la galga extensométrica próxima a la barra en I ya no se dobla y está efectivamente inactiva. Como resultado, si la barra en I está a la mitad del disparo, solo la mitad de la señal se genera debido a la flexión. En un esfuerzo por mantener constante la amplitud de esa señal durante el disparo, es deseable una galga extensiométrica con un factor de galga variable. Al hacer que la porción distal de la galga extensiométrica sea más sensible, o al tener un factor de galga más alto, la amplitud de la señal se puede mantener más alta.

Las galgas extensométricas convencionales pueden tener un factor de galga constante o un cambio constante en la resistencia para una deformación determinada. Por lo tanto, cambiando la forma general de las trazas conductoras en la galga extensométrica, se puede generar una respuesta de señal diferente. La presente divulgación proporciona galgas extensométricas que abarcan la longitud de los miembros de la mordaza, de modo que cuando la barra en I de la unidad de carga se desplaza longitudinalmente a través de los miembros de la mordaza para sujetar, grapar y cortar tejido, hay una región activa de la galga extensométrica dispuesta distalmente del deslizador de accionamiento. Como se señaló anteriormente, el problema es que a medida que el deslizador de accionamiento se mueve longitudinalmente, la porción activa de la galga extensométrica disminuye, lo que provoca un efecto de promedio de toda la galga extensométrica, lo que reduce el cambio de resistencia y, en consecuencia, la señal eléctrica general. Actualmente, las galgas extensométricas convencionales tienen un factor de galga constante en todas partes. La presente divulgación proporciona galgas extensométricas de diversas formas y dimensiones y, en particular, sus rejillas conductoras de manera que diferentes áreas de la galga extensométrica tienen diferentes factores de calibre, limitando así los efectos del promedio.

La galga extensométrica según la presente invención está dispuesta en un circuito flexible. Las galgas extensométricas convencionales requieren conexiones soldadas o uniones de cables para completar el circuito. Esto puede causar puntos de falla potenciales y también aumenta el grosor de la galga extensométrica lo que impide su colocación dentro de la unidad de carga. La galga extensométrica de acuerdo con la presente divulgación también puede incluir cables de señal, potencia y tierra, que también están dispuestos como trazas en el circuito flexible. Esto permite la colocación de la galga extensométrica dentro de la unidad de carga.

La galga extensométrica incluye un material de resistencia que tiene trazas formadas a partir de una aleación de metal, como constantan, sobre un sustrato dieléctrico, como poliamida. En las realizaciones, se puede usar cualquier aleación que tenga un coeficiente de resistencia térmica negativo, alta resistividad y fuertes propiedades mecánicas para resistir la deformación para formar el material de resistencia. Las trazas del material de resistencia están hechas de manera que cambien de manera óptima en la resistencia en respuesta a la deformación del componente al que está unido la galga extensiométrica. La galga extensiométrica también incluye un material conductor dispuesto sobre el material de resistencia. El material conductor se puede formar a partir de un metal de baja resistividad, como el cobre.

La galga extensométrica se forma depositando el material de resistencia en un patrón predeterminado en una primera porción, por ejemplo, proximal, y una capa ininterrumpida en una segunda porción, por ejemplo, distal. El patrón predeterminado del material de resistencia está enmascarado y las trazas de material conductor están dispuestas directamente sobre la capa ininterrumpida del material de resistencia. Esta configuración evita la necesidad de capas de aislamiento adicionales, minimizando así el grosor de la galga extensométrica. Dado que el material de resistencia tiene una resistencia mayor que el material conductor, la corriente solo fluye a través del material conductor que está dispuesto sobre la capa ininterrumpida del material de resistencia.

Según una realización de la presente divulgación, se proporciona un efector final quirúrgico. El efector final quirúrgico incluye un conjunto de yunque; un conjunto de cartucho que incluye una pluralidad de sujetadores; un conjunto de accionamiento que se puede mover longitudinalmente para aproximar el conjunto de yunque con respecto al conjunto de cartucho; y un circuito de galgas extensométricas dispuesto dentro del conjunto de cartucho, el circuito de galgas extensométricas configurado para medir una tensión impartida al conjunto de cartucho por el conjunto de accionamiento.

Según otra realización de la presente divulgación, se proporciona un instrumento quirúrgico. El instrumento quirúrgico incluye un conjunto de mango que incluye un controlador y una fuente de alimentación; un conjunto de adaptador que incluye una porción de extremo proximal acoplada al conjunto de mango y una porción de extremo distal; y una unidad de carga acoplada a la porción del extremo distal del conjunto de adaptador. La unidad de carga incluye un efector final quirúrgico que tiene: un conjunto de yunque; un conjunto de cartucho que incluye una pluralidad de sujetadores; y un conjunto de accionamiento que se puede mover longitudinalmente para aproximar el conjunto de yunque con respecto al conjunto de cartucho. El efector final quirúrgico también incluye un circuito de galgas extensométricas dispuesto dentro del conjunto de cartucho y acoplado eléctricamente al controlador y la fuente de alimentación, el circuito de galgas extensométricas configurado para medir una tensión impartida en el conjunto de cartucho por el conjunto de accionamiento y para transmitir una señal de medición al controlador.

Según la presente invención, el circuito de galgas extensométricas incluye un circuito flexible. El circuito flexible incluye un primer sustrato dieléctrico flexible; una capa de sensor resistiva dispuesta sobre el primer sustrato dieléctrico flexible; una capa conductora dispuesta sobre la capa de sensor resistiva; y un segundo sustrato dieléctrico flexible dispuesto sobre la capa de sensor resistiva y la capa conductora.

La capa de sensor resistiva incluye una galga extensiométrica y una capa continua. La capa conductora puede incluir una primera traza conductora y una segunda traza conductora, cada una de las cuales está acoplada a la galga extensiométrica.

Según otro aspecto, la galga extensométrica incluye una traza continua que tiene un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo acoplado a la primera traza conductora y el segundo extremo acoplado a la segunda traza conductora.

Según la presente invención, la galga extensométrica incluye un factor de galga variable. La galga extensométrica puede incluir una sección transversal variable. La galga extensométrica puede incluir además un par de líneas de rejilla paralelas, cada una de las cuales tiene una forma ahusada, proporcionando así la sección transversal variable. La galga extensiométrica puede incluir además una pluralidad de líneas de rejilla de longitud variable que proporcionan la sección transversal variable.

Según un aspecto, el circuito de galgas extensométricas incluye una porción de galgas extensométricas y una porción de avance, la porción de avance incluye una porción suelta que tiene al menos una vuelta.

Breve descripción de los dibujos

Las modalidades de la presente descripción se describen en la presente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un instrumento quirúrgico de mano, un conjunto de adaptador, un efector final que tiene una recarga y un conjunto de yunque según una realización de la presente divulgación; La Figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra una conexión del conjunto de adaptador y el conjunto de mango de la Figura 1 según una realización de la presente divulgación;

La Figura 3 es una vista en perspectiva de los componentes internos del conjunto de mango según una realización de la presente divulgación;

La Figura 4 es una vista en sección transversal del conjunto de adaptador de la Figura 1 tomado a lo largo de un plano de sección "4-4" según una realización de la presente divulgación;

La Figura 5 es una vista en sección transversal del conjunto de adaptador de la Figura 1 tomada a lo largo de un plano de sección "5-5" según una realización de la presente divulgación;

La Figura 6 es una vista en perspectiva, con partes separadas, de la unidad de carga quirúrgica de la Figura 1 ;

La Figura 7 es una vista en perspectiva de un efector final de la unidad de carga quirúrgica de la Figura 1 con un circuito de galgas extensométricas de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

La Figura 8 es una vista en perspectiva de un circuito de galgas extensométricas dispuesto dentro de un portador del efector final de la Figura 7 según una realización de la presente divulgación;

La Figura 9 es una vista en perspectiva ampliada de una porción proximal del portador de la Figura 8 de acuerdo con una realización de la presente divulgación;

La Figura 10 es una vista superior de una capa de sensor resistiva dispuesta sobre un primer sustrato dieléctrico flexible del circuito de galgas extensométricas de la Figura 7 según una realización de la presente divulgación;

La Figura 11 es una vista superior de una capa conductora dispuesta sobre un segundo sustrato dieléctrico flexible del circuito de galgas extensométricas de la Figura 7 según una realización de la presente divulgación;

La Figura 12 es una vista en perspectiva, con capas separadas, del circuito de galgas extensométricas de la Figura 7 según una realización de la presente divulgación;

La Figura 13 es una vista superior de la capa de sensor resistiva y la capa conductora del circuito de galgas extensométricas de la Figura 7 según una realización de la presente divulgación;

La Figura 14 es una vista superior de una galga extensométrica del circuito de galgas extensométricas de la Figura 7 según una realización de la presente divulgación; y

La Figura 15 es una vista superior de una galga extensométrica del circuito de galgas extensométricas de la Figura 7 según otra realización de la presente divulgación.

Descripción detallada de las modalidades

Las modalidades de la presente descripción se describen ahora en detalle con referencia a los dibujos en los que los números de referencia similares designan elementos idénticos o correspondientes en cada una de las diversas vistas. Como se usa en la presente descripción, el término "clínico" se refiere a un médico, una enfermera, o cualquier otro proveedor de atención y puede incluir personal de apoyo. A lo largo de esta descripción, el término "proximal" se referirá a la porción del instrumento o componente del mismo que está más cerca del médico y el término "distal" se referirá a la porción del instrumento o componente del mismo que está más alejada del médico. Además, en los dibujos y en la descripción que sigue, términos tales como frontal, posterior, superior, inferior, más superior, más inferior y términos direccionales similares se utilizan simplemente por conveniencia de la descripción y no pretenden limitar la divulgación. En la siguiente descripción, las funciones o construcciones que se conocen bien no se describen en detalle para evitar complicar la presente descripción con detalles innecesarios.

La presente divulgación se refiere a circuitos de galgas extensométricas flexibles que pueden usarse con instrumentos quirúrgicos. En particular, el tamaño de los circuitos de galgas extensométricas flexibles según la presente descripción permite la colocación de estos circuitos dentro de los estrechos límites de las unidades de carga y sus efectores finales. Los circuitos de galgas extensométricas flexibles también incluyen galgas extensométricas que tienen un factor de galga variable para compensar la deformación variable que se imparte a los efectores finales durante el uso. La deformación variable es causada por la traslación longitudinal de un conjunto de accionamiento que acciona los efectores finales. El factor de galga variable de las galgas extensométricas se logra proporcionando un área de sección transversal variable de la galga extensométrica.

Con referencia a la Figura 1, un instrumento quirúrgico motorizado 10 incluye un conjunto de mango 20, que está configurado para conexión selectiva con un conjunto de adaptador 30, que, a su vez, está configurado para conexión selectiva con un efector final, tal como una unidad de carga 40.

Aunque generalmente se denomina instrumento quirúrgico motorizado, se contempla que el instrumento quirúrgico 10 puede ser accionado manualmente y puede incluir varias configuraciones.

El conjunto de mango 20 incluye una carcasa de mango 22 que tiene una porción de carcasa inferior 24, una porción de carcasa intermedia 26 que se extiende desde y/o se apoya en una porción de la porción de carcasa inferior 24, y una porción de carcasa superior 28 que se extiende desde y/o se apoya en una porción de la porción de carcasa intermedia 26. Como se muestra en la Figura 2, una porción distal de la porción de carcasa superior 28 define una punta o porción de conexión 28a que está configurada para aceptar una porción de extremo proximal 30b del conjunto de adaptador 30.

Con referencia a la Figura 2, la porción de conexión 28a incluye un receptáculo eléctrico 29 que tiene una pluralidad de contactos eléctricos 31, que están en comunicación eléctrica con componentes electrónicos (por ejemplo, controlador principal 38) y eléctricos (por ejemplo, fuente de alimentación 37) del conjunto de mango 20 (Figura 3). El conjunto de adaptador 30 incluye un conector eléctrico de contraparte 32 que está configurado para acoplarse al receptáculo eléctrico 29. El conector eléctrico 32 también incluye una pluralidad de contactos eléctricos 34 que se acoplan y se conectan eléctricamente a sus contrapartes contactos eléctricos 31.

Con referencia a la Figura 3, el conjunto de mango 20 incluye uno o más motores 36 que están acoplados a una fuente de alimentación 37. El conjunto de mango 20 también incluye un controlador principal 38 para hacer funcionar los motores 36 y otros componentes electrónicos del conjunto de mango 20, el conjunto de adaptador 30 y la unidad de carga 40. Los motores 36 están acoplados a los correspondientes ejes de accionamiento 39 (Figura 2), que están configurados para acoplarse a los casquillos 33 en la porción de extremo proximal 30b, de modo que la rotación de los ejes de accionamiento 39 se imparte en los casquillos 33.

Con referencia a las Figuras 4 y 5, el conjunto de adaptador 30 incluye una carcasa tubular 30a que se extiende entre una porción de extremo proximal 30b que está configurada para una conexión operativa a la porción de conexión 28a del conjunto de mango 20 y una porción de extremo distal opuesta 30c que está configurada para una conexión operativa a la unidad de carga 40. El conjunto de adaptador 30 incluye conjuntos de accionamiento 35, cada uno de los cuales está acoplado a uno de los casquillos 33. Los conjuntos de accionamiento 35 están configurados para transferir el movimiento de rotación de los casquillos 33 en movimiento lineal y/o movimiento de rotación, de modo que el conjunto de adaptador 30 está configurado para convertir un movimiento de rotación proporcionado por el conjunto de mango 20 en traslación axial para hacer girar el conjunto de adaptador 30 alrededor de un eje longitudinal XX, articule la unidad de carga 40, sujete el tejido, expulse los sujetadores y corte el tejido sujetado.

Con referencia a las Figuras 1 y 6, se muestra una realización de la unidad de carga 40. La unidad de carga 40 incluye una porción de cuerpo proximal 42 y un efector final quirúrgico 44. La porción de cuerpo proximal 42 está unida de forma liberable a la porción de extremo distal 30c del conjunto de adaptador 30, y el efector final 44 está unido de manera giratoria a un extremo distal de la porción de cuerpo proximal 42. El efector final 44 incluye un conjunto de yunque 46 y un conjunto de cartucho 48. El conjunto de cartucho 48 es giratorio en relación con el conjunto de yunque 46 y se puede mover entre una posición abierta o no sujeta y una posición cerrada o sujeta. La porción de cuerpo proximal 42 incluye un conjunto de accionamiento 50 y un enlace de articulación 52.

El conjunto de accionamiento 50 incluye una barra de accionamiento flexible 54 que tiene una porción de extremo distal 54a y una sección de acoplamiento proximal 54b. La porción de extremo distal 54a incluye una barra en I 55 que tiene una cuchilla 55a. La barra en I 55 está configurada para viajar a través del conjunto de yunque 46 y el conjunto de cartucho 48, empujando así el conjunto de yunque 46 hacia el conjunto de cartucho 48 para sujetar el tejido. La sección de acoplamiento proximal 54b incluye dedos 54c que se extienden hacia dentro diametralmente opuestos que se acoplan a un elemento de accionamiento 56 (Figura 5) para asegurar de forma fija el elemento de accionamiento 56 al extremo proximal de la barra de accionamiento 54. El elemento de accionamiento 56 es accionado por uno de los conjuntos de accionamiento 35 del conjunto de adaptador 30.

El conjunto de cartucho 48 del efector final 44 incluye un cartucho de grapas 58 soportado de forma extraíble en un portador 60. El cartucho de grapas 58 define una ranura longitudinal central 58a, y una pluralidad de filas lineales de ranuras de retención de grapas 58b colocadas a cada lado de la ranura longitudinal central 58a. Cada una de las ranuras de retención de grapas 58b recibe una sola grapa 62 y una porción de un empujador de grapas 64. Durante el funcionamiento del instrumento quirúrgico 10, el conjunto de accionamiento 50 se apoya en un deslizador de accionamiento 66 y empuja el deslizador de accionamiento 66 a través del cartucho de grapas 58. A medida que la plataforma de accionamiento 66 se mueve a través del cartucho de grapas 58, las cuñas de leva de la plataforma de accionamiento 66 se acoplan secuencialmente a los empujadores de grapas 64 para mover los empujadores de grapas 64 verticalmente dentro de las ranuras de retención de grapas 58b y expulsar secuencialmente una sola grapa 62 de las mismas para su formación contra una placa de yunque 46a de conjunto de yunque 46.

La porción de cuerpo proximal 42 de la unidad de carga quirúrgica 40 incluye un enlace de articulación 52 que tiene una porción de extremo proximal en forma de gancho 52a que se extiende desde un extremo proximal de la unidad de carga quirúrgica 40 que se acopla a un enlace de articulación opuesto (no mostrado) acoplado a otro de los conjuntos de accionamiento 35 del conjunto de adaptador 30. El enlace de articulación 52 tiene una porción de extremo distal 52b asegurada de manera giratoria al efector final 44.

Con referencia a las Figuras 7-9, el efector final 44 incluye un circuito de galga extensométrica 68 dispuesta dentro del conjunto de cartucho 48. En las formas de realización, puede disponerse un segundo circuito de galgas extensométricas dentro del conjunto de yunque 46. El portador 60 incluye una depresión 70 definida en una superficie inferior interior 60a y una superficie lateral interior del portador 60. La depresión 70 está configurada para acomodar el circuito de galga extensométrica 68 mientras permite que el cartucho de grapas 58 encaje sobre el circuito de galga extensométrica 68. El circuito de galga extensométrica 68 puede fijarse dentro de la depresión 70 mediante unión.

Con referencia a las Figuras 10 y 11, el circuito de galga extensométrica 68 incluye una porción de galga extensométrica 72 y una porción de cable 74. La porción de galga extensométrica 72 incluye una galga extensométrica 76 y la porción de cable 74 incluye un primer y segundo trazas conductoras 78a y 78b que acoplan la galga extensométrica 76 al controlador principal 38 y la fuente de alimentación 37. La porción de cable 74 puede incluir cualquier número de segmentos para permitir el encaminamiento del circuito de galga extensométrica 68 dentro de la unidad de carga 40 como se muestra en la Figura 9. La porción de cable 74 también incluye una porción suelta 80 que tiene una o más vueltas 82, que permiten a la porción suelta 80 libertad de movimiento adicional dentro de la unidad de carga 40. Cada una de las trazas 78a y 78b está acoplada a las almohadillas de contacto 79a y 79b, respectivamente, que están dispuestas en una porción de extremo proximal de la porción de cable 74. Las almohadillas de contacto 79a y 79b están configuradas para acoplarse a contactos eléctricos (no mostrados) del conjunto de adaptador 30, que, a su vez, acoplan el circuito de galga extensométrica 68 a la fuente de alimentación 37 y al controlador principal 38 del conjunto de mango 20.

Con referencia a las Figuras 10-13, el circuito de galgas extensométricas 68 está formado como un circuito flexible que tiene un primer sustrato dieléctrico flexible 88 y un segundo sustrato dieléctrico flexible 90, que encierran una capa de sensor resistiva 92 y una capa conductora 94. Los sustratos dieléctricos 88 y 90 pueden formarse a partir de cualquier material dieléctrico flexible adecuado que incluye, pero no se limita a, poliéster, poliimida, naftalato de polietileno, polieterimida, fluropolímeros, poliéter éter cetona y combinaciones de los mismos. La capa de sensor resistiva 92 puede formarse a partir de cualquier aleación de metal que tenga un coeficiente térmico negativo de resistencia (para minimizar y/o prevenir los efectos de la variación de temperatura sobre la resistencia), alta resistividad (resistividad por encima de 45.0 x 10'8 Om), y fuertes propiedades mecánicas para resistir la tensión mecánica). Las aleaciones adecuadas para su uso como capa de sensor resistiva 92 incluyen cualquier aleación formada a partir de cobre, níquel, manganeso y combinaciones de los mismos, tales como constantan y manganina. La capa conductora 94 se forma a partir de cualquier material conductor adecuado, como metales, como cobre, plata y similares, aleaciones metálicas, polímeros electroconductores y combinaciones de los mismos.

La capa de sensor resistiva 92 incluye la galga extensométrica 76 y un segmento continuo 96 que están dispuestos sobre el primer sustrato dieléctrico 88. La galga extensiométrica 76 incluye una traza continua 98 que tiene un primer extremo 100 y un segundo extremo 102, en el que la traza continua 98 está dispuesta en cualquier patrón de rejilla adecuado, tal como uno que tiene una pluralidad de líneas de rejilla paralelas 104 interconectadas en sus extremos opuestos, como se muestra en la Figura 13. Los primer y segundo extremos 100 y 102 de la traza continua 98 están acoplados a la primera traza conductora 78a y la segunda traza conductora 78b de la capa conductora 94. Las primera y segunda trazas conductoras 78a y 78b se superponen al segmento continuo 96 de la capa de sensor resistiva 92. Cada uno de los primer y segundo trazas conductoras 78a y 78b están acoplados al primer y segundo extremos 100 y 102 de la traza continuo 98 que proporciona el accionamiento de una señal de medición a través de la galga extensiométrica 76.

Antes de formar las trazas conductoras 78a y 78b, la galga extensométrica 76 puede estar enmascarada. La capa de sensor resistiva 92 y la capa conductora 94 pueden aplicarse al primer sustrato dieléctrico 88 usando cualquier técnica sustractiva (por ejemplo, grabado) o aditiva (por ejemplo, serigrafía) para formar capas metálicas sobre un sustrato dieléctrico flexible. Dado que la capa de sensor resistiva 92 tiene una resistencia mayor que las trazas conductoras 78a y 78b de la capa conductora 94, la corriente eléctrica de la señal de medición viaja solo a través de la galga extensiométrica 76 y las trazas conductoras 78a y 78b. Esta configuración evita la necesidad de una capa aislante entre la capa de sensor resistiva 92 y la capa conductora 94 haciendo así el circuito de galgas extensométricas 68 más delgado y permitiendo su colocación dentro de la depresión 70 del portador 60.

El circuito de galgas extensométricas 68 está configurado para medir la tensión impartida en el efector final 44, y en particular, el conjunto de cartucho 48 durante el accionamiento del conjunto de accionamiento 50. Como se indicó anteriormente, a medida que el conjunto de accionamiento 50 se mueve distalmente, el conjunto de accionamiento 50 cierra el conjunto de yunque 46 y empuja el deslizador de accionamiento 66 a través del cartucho de grapas 58. El deslizador de accionamiento 66 se acopla a los empujadores de grapas 64, que expulsan las grapas 62, sellando el tejido. Simultáneamente, la cuchilla 55a también corta el tejido sellado. Por consiguiente, durante el movimiento del conjunto de accionamiento 50, el portador 60 se dobla debido a la compresión del tejido y otras fuerzas.

A medida que el conjunto de accionamiento 50, y en particular, la barra en I 55, se mueve a través del canal para realizar la sujeción, el grapado y el corte, un área proximal de la galga extensométrica 76, es decir, el área que es proximal de la I- barra 55, ya no se dobla y está efectivamente inactiva. Por tanto, si la barra en I 55 está a la mitad del movimiento de accionamiento, sólo la mitad de la señal está siendo generada por la galga extensiométrica 76. La presente divulgación proporciona nuevos diseños de galgas extensométricas que evitan que la señal disminuya durante el disparo. Las galgas extensométricas según la presente invención tienen un factor de galga variable. En particular, una porción distal de la galga extensométrica es más sensible, por ejemplo, tiene un factor de galga más alto que una porción próxima de la galga extensométrica, de modo que la amplitud de la señal de medición es mayor a medida que avanza el disparo.

El cambio de resistencia total de la galga extensiométrica 76 depende de la deformación impartida en la galga extensométrica 76. Por lo tanto, si la deformación es constante, como en la carga axial, entonces el factor de galga podría usarse para calcular la deformación conocida. Sin embargo, el portador 60 actúa como una barra en voladizo que está siendo doblada por el conjunto de accionamiento 50 de la barra en I 55. El portador 60, y la depresión 70 dentro de la cual está dispuesta la galga extensiométrica 76, comienzan a doblarse distalmente de la barra en I 55, como resultado, en realizaciones en las que la galga extensiométrica 76 es demasiado larga (por ejemplo, por encima de 3 centímetros), no se dobla proximalmente a la barra en I 55.

La deformación relacionada con el cambio de posición de la barra en I 55 se puede calcular mediante la fórmula (III): £a=pe-ax, donde £a es la deformación axial, p y a son constantes y x es la posición de la barra en I 55 dentro del conjunto de yunque 46 y el conjunto de cartucho 48.

La siguiente fórmula (IV) se puede utilizar para determinar el cambio en la resistencia para una galga determinada:

donde D es un elemento del área de la sección transversal de la galga extensométrica 76.

El cambio total en la resistencia se puede determinar como una integral de la fórmula (IV) desde la posición, k, de la barra en I 55 hasta el final de la recarga, L, usando la fórmula (V):

Para que haya un cambio de resistencia constante en todas las posiciones de la barra en I 55, la derivada de la fórmula (V) con respecto a la posición k debe ser constante como se muestra en la fórmula (VI):

Al evaluar la fórmula (VI) sustituyendo la fórmula (IV), se deriva la siguiente fórmula (VII):

Al centrarse en el segundo término de la fórmula (VII), muestra que si el cambio en la sección transversal del cable se divide por la sección transversal del cable es igual a la deformación axial para todas las posiciones de la barra en I 55, habrá un cambio de resistencia constante. La fórmula (VII) asume una característica de curvatura constante y que el cambio de sección transversal debido al efecto de Poisson es mínimo. Por lo tanto, la fórmula (VII) ilustra que cambiar la forma del cable o la traza en una galga extensométrica podría producir un cambio de resistencia constante.

Las galgas extensométricas de acuerdo con la presente divulgación también pueden incorporar otros patrones de rejilla que tienen un cambio de resistencia constante para proporcionar un factor de galga variable. Con referencia a la Figura 14, se muestra una galga extensiométrica 176, que se puede utilizar en el circuito de galgas extensométricas 68. La galga extensiométrica 176 incluye una traza continua 198 que tiene un primer extremo 200 y un segundo extremo 202. La traza continua 198 incluye una pluralidad de líneas de rejilla paralelas 204 de longitud variable que están interconectadas en sus extremos opuestos. La longitud de las líneas de rejilla 204 disminuye desde las líneas de rejilla externas a internas 204. En particular, las líneas de rejilla 204 están dispuestas en una pluralidad de pares, siendo dos primeros pares 208 los más largos aparte de las dos líneas de rejilla más externas 204, siendo dos segundos pares 210 de longitud intermedia y un par medio 212 siendo el más corto. Además, las líneas de rejilla 204 están dispuestas en un patrón simétrico alrededor de un eje longitudinal definido por la galga extensiométrica 176. Se prevé que la galga extensiométrica 176 puede incluir cualquier número de líneas de rejilla 204 dispuestas en cualquier número de pares de longitud decreciente (de afuera hacia adentro) para compensar la deformación variable de la barra en I 55 variando la sección transversal área de la galga extensométrica 176 en una dirección longitudinal. La variación del área de la sección transversal, es decir, aumentando el área en una dirección longitudinal desde la dirección proximal y distal, logra un AR constante en toda la longitud de la galga extensométrica 176.

Con referencia a la Figura 15, se muestra una galga extensométrica 276, que también se puede utilizar en el circuito de galga extensométrica 68. La galga extensiométrica 276 incluye un par de líneas de rejilla paralelas 304 interconectadas en sus extremos distales 300 y 302. Las líneas de rejilla 304 están dispuestas en un patrón simétrico alrededor de un eje longitudinal definido por la galga extensiométrica 76. Cada una de las líneas de rejilla 304 tiene una forma ahusada con un ancho decreciente en una dirección longitudinal desde la dirección proximal y distal. Esta configuración también compensa la deformación variable de la barra en I 55 variando el área de la sección transversal de la galga extensométrica 276 en una dirección longitudinal. Al variar el área de la sección transversal se logra un AR constante en toda la longitud de la galga extensométrica 276.

Se debe entender que pueden realizarse diversas modificaciones a las modalidades de los conjuntos adaptadores descritos en el presente documento. Por lo tanto, la descripción anterior no debe ser interpretada como limitativa, sino meramente como ejemplos de modalidades. Los expertos en la técnica imaginarán otras modificaciones dentro del alcance de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un efector final quirúrgico (44) que comprende:

un conjunto de yunque (46);

un conjunto de cartucho (48) que incluye una pluralidad de sujetadores (62);

un conjunto de accionamiento (50) que se puede mover longitudinalmente para aproximar el conjunto de yunque (46) con respecto al conjunto de cartucho (48); y

un circuito de galga extensiométrica (68) dispuesto dentro del conjunto de cartucho (48), el circuito de galga extensométrica (68) configurado para medir una deformación impartida en el conjunto de cartucho (48) por el conjunto de accionamiento (50) en donde el circuito de galga extensométrica (68) incluye un circuito flexible que comprende

un primer sustrato dieléctrico flexible (88);

una capa de sensor resistiva (92) dispuesta sobre el primer sustrato dieléctrico flexible (88); una capa conductora (94) dispuesta sobre la capa de sensor resistiva (92); y

un segundo sustrato dieléctrico flexible (90) dispuesto sobre la capa de sensor resistiva (92) y la capa conductora (94) en donde la capa de sensor resistiva (92) incluye una galga extensométrica (76) y una capa continua (96) caracterizada porque la galga extensométrica (76, 176, 276) tiene un factor de galga variable.

2. El efector final quirúrgico (44) según la reivindicación 1, en donde la capa conductora (94) incluye una primera traza conductora (78a) y una segunda traza conductora (78b), cada una de las cuales está acoplada a la galga extensiométrica (76).

3. El efector final quirúrgico (44) según la reivindicación 2, en donde la galga extensiométrica (76) incluye una traza continua (98) que tiene un primer extremo (100) y un segundo extremo (102), el primer extremo (100) acoplado a la primera traza conductora (78a) y el segundo extremo (102) acoplado a la segunda traza conductora (78b).

4. El efector final quirúrgico (44) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la galga extensométrica (276) incluye un par de líneas de rejilla paralelas (304), cada una de las cuales tiene una forma ahusada que proporciona así el factor de galga variable; o en donde la galga extensométrica (176) incluye una pluralidad de líneas de rejilla de longitud variable que proporcionan el factor de galga variable.

5. El efector final quirúrgico (44) según cualquier reivindicación anterior, en donde el circuito de galga extensométrica (68) incluye una porción de galga extensométrica (72) y una porción de cable (74).

6. El efector final quirúrgico (44) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la porción de guía (74) incluye una porción suelta (80) que tiene al menos una vuelta (82).

7. Un instrumento quirúrgico (10) que comprende:

un conjunto de mango (20) que incluye un controlador (38) y una fuente de alimentación (37);

un conjunto de adaptador (30) que incluye una porción de extremo proximal (30b) acoplada al conjunto de mango (20) y una porción de extremo distal (30c); y

una unidad de carga (40) acoplada a la porción de extremo distal (30c) del conjunto de adaptador (30), en donde la unidad de carga (40) incluye un efector final quirúrgico (44) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.