力控开关 |
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| 申请号 | CN201210090419.1 | 申请日 | 2007-05-21 | 公开(公告)号 | CN102737868B | 公开(公告)日 | 2015-07-15 |
| 申请人 | 爱惜康内镜外科公司; | 发明人 | 凯文·W.·史密斯; | ||||
| 摘要 | 一种配置在医疗装置纵向轴线上的机械式 力 控 开关 ，包括形成开关第一个电 接触 点的导电转换 活塞 、空心体、端部止动塞、偏移装置和与活塞绝缘的开关的第二个导电接触点。活塞沿轴线活动地配置在空心体内，用于限定不同的接通和断开 位置 。活塞也活动地配置在止动塞的空腔内，止动塞配置在空心体内。止动塞可以是光滑的或带 螺纹 的圆盘。偏移装置包围着活塞，对活塞施加偏移力，将活塞保持在两个位置中的一个位置，直到轴向外力克服偏移装置，这时开关指示转换状态。开关可以是常开式或常闭式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.沿医疗装置纵向轴线配置的一种机械式力控开关，所述开关包括： |
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| 说明书全文 | 力控开关[0001] 本申请是申请日为2007年5月21日、最早优先权日为2006年5月19日、申请号为200780018326.5(对应的国际申请号为PCT/US2007/069334)、发明名称为“力控开关”的发明专利申请的分案申请。 技术领域[0002] 本发明涉及开关，尤其一种力控开关领域。该装置可以与在达到给定的检测力之前需要克服特定的纵向力的任何工具一起使用。 背景技术[0003] 在各种应用中，可压缩材料在两个表面之间被压缩，以便在压缩以后以某种方式改造材料。材料可能被压缩得过少或过大，或在可接受的压缩范围。提供一种能指示已经超过可接受的最小压缩力的电开关将会有好处。如果开关以很小的间隙动作和与安装开关的装置在一条纵向轴线上将会更有利。如果开关最小设定力能够预设到给定的力值也将会有好处。 发明内容[0004] 本发明通过提供一个以小间隙(大约25至200微米)动作的电子开关，克服了现有技术的上述缺陷和其它不足，电子开关在纵向与安装开关的装置在一条直线上，根据能够在给定的最低力值上预先设定的纵向扩张外力转换。 [0005] 这里所描述的力控开关的特点是力控开关能够承受的纵向力明显高于过去存在的这种力。例如，直径大约6mm的开关，用5至8磅纵向拉力改变开关状态，同时能够承受300磅纵向拉力或压力。这几乎有二十倍的差别。 [0006] 力控开关在各种不同技术领域有许多用途。 [0007] 在第一个典型的技术领域，力控开关能够用来测量医疗装置施加到组织的压力。在许多医疗过程中，在操纵医疗装置改变压缩的组织之前，组织被压缩在两个表面之间。如果组织被压缩得太少，则所寻求的改变可能不足。反之，如果组织压缩得太多，所寻求的改变可能实际上破坏了所研究的区域。当压缩这种组织时，在这两个极端状况之间有可测量的力范围。知道“安全”力范围，使用者能够选择力控开关的预紧力，在组织的“安全”范围内改变开关的状态(即向使用者指出已经超过预紧力)。 [0008] 这里所描述的力控开关能够定制，使改变开关状态的预紧力与需要做手术的组织的“安全”范围相匹配。 [0009] 用于改变组织状态的一种医疗装置是吻合装置。Ethicon Endo-Surgery公司(Johnso&Johnson公司)制造和销售这种吻合装置。Ethicon制造的圆形吻合装置的商标名称叫做 PPH，CDH和ILS。Ethicon制造的商标名称为CONTOUR和PROXIMATPPH直线吻合装置也可以用力控开关。在这些典型的吻合装置中，组织被压缩在钉仓与抵钉座之间，当击发缝合钉时，同时切割被压缩的组织。在这个特定的例子中，组织可能被压缩的太少(组织仍有血色)、太多(组织被压碎)，或正好(组织变白)。所发送的缝合钉有一定长度，钉仓和抵钉座需要有一定距离，以便缝合钉在击发时能闭合。因此，这些吻合器有指示两个平面相对距离和这个距离是否在缝合钉长度击发范围的装置。但是，这些吻合器没有任何类型的对施加到被吻合的组织上的力进行优化的主动压缩指示器。这里所描述的力控开关提供这种特征。能够使用力控开关的钉合器的某些典型的手术操作包括结肠切开和胃分流手术。 [0010] 根据本发明的另一个特点，机械式力控开关沿医疗装置纵向轴线配置，所述开关包括一个导电开关活塞，它形成两个电接触点中的第一个电接触点，活塞有与装置的纵向轴线平行的纵向活塞轴线和偏移装置接触点，空心体形成一个空心体内腔，容纳沿活塞轴线移动的活塞，从而在相对于空心体的第一个纵向位置确定活塞接通开关的位置；在相对于空心体不同于第一个位置的第二个纵向位置确定活塞断开开关的位置；端部止动塞形成第二个内腔，活塞活动地配置在腔内，端部止动塞至少有一部分配置在空心体内腔中；偏移装置设置在端部止动塞与偏移装置接触点之间至少一部分活塞上，施加变化的纵向偏移力，将活塞保持在从所述接通开关的位置和断开开关的位置中选择的一个位置，直到沿活塞纵向轴线作用到活塞上的外力超过纵向偏移力，当外力超过纵向偏移力时，活塞移动到两个位置中的另一个位置，纵向偏移力的大小取决于端部止动塞在空心体内腔的纵向位置；第二个导电接触点与活塞绝缘，形成两个电接触点的第二个，当活塞处于接通开关的位置时，第一个电接触点和第二个电接触点都在接通状态；活塞处于断开开关的位置时，第一个电接触点和第二个电接触点都在断开状态。 [0011] 根据本发明的进一步特点，活塞纵向轴线与装置的纵向轴线一致。 [0012] 根据本发明另外的特点，偏移装置施加纵向偏移力保持活塞在断开开关的位置，形成常开式开关状态。 [0013] 根据本发明另外的特点，偏移装置施加纵向偏移力保持活塞在接通开关的位置，形成常闭式开关状态。 [0014] 根据本发明的另外特点，第一个纵向位置与断开开关的位置之间的距离大约是25微米至750微米之间，尤其是在75微米至200微米之间。 [0015] 根据本发明的另外特点，在接通开关和断开开关状态之间的转换力在大约3盎司至20磅之间，尤其是在大约5磅至8磅之间。 [0016] 根据本发明的另外特点，提供了开关子组合件，它具有第二个导电接触点；与空心体纵向固定和导电连接的和至少部分地包围第二个导电接触点的开关罩；将第二个接触点与开关罩绝缘的一个开关绝缘体；以及可移动地配置在开关罩内，与活塞纵向固定和导电连接的活塞接触点。 [0017] 根据本发明的另外特点，开关绝缘体至少部分地包围活塞接触点，第二个导电接触点至少部分地包围开关绝缘体，以及开关罩至少部分地包围第二个接触点、开关绝缘体和活塞接触点。 [0018] 根据本发明另外的特点，第二个接触点与空心体和活塞绝缘。 [0019] 根据本发明另外的特点，开关绝缘体至少部分地包围第二个导电接触点，开关罩至少部分地包围第二个接触点、开关绝缘体和活塞接触点。 [0020] 根据本发明另外的特点，活塞有第一个圆形外表面，偏移装置有直径比第一个圆形外表面大的第二个圆形外表面；空心体内腔有与第一个圆形外表面基本一致的第一个圆形内表面；第二内腔具有基本上与第一个圆形外表面一致的第二个圆形内表面，偏移装置有与第一个圆形内表面基本一致的第三个圆形外表面；第二个接触点有直径小于第一个圆形内表面的第四个圆形外表面。 [0021] 根据本发明另外的特点，活塞、端部止动塞和空心体形成一个组合件，其中端部止动塞拧入空心体内腔，在空心体第一个内腔中纵向固定和可以转动地调节端部止动塞，端部止动塞在空心体内相对于活塞是浮动的。 [0024] 为了实现本发明的目的，还提供了一种沿医疗装置纵向轴线设置的机械式力控开关，当沿装置纵向轴线的力超过预先确定值时，开关动作改变通电状态。所述机械式力控开关包括：一个导电转换活塞，形成开关的两个导电接触点的第一个导电接触点，活塞的纵向轴线与医疗装置的纵向轴线一致，一段活塞有第一个外表面，法兰盘有法兰外表面；空心体确定第一个内腔，第一个内腔具有第一个内表面与法兰盘的外表面基本上一致；活塞可活动地沿活塞纵向轴线装在第一个内腔中，在相对于空心体的第一个纵向位置确定开关接通的活塞位置；在相对于空心体不同于第一个纵向位置的第二个纵向位置是活塞断开开关的位置；端部止动塞确定第二个内腔，它具有与第一个外表面基本一致的第二个内表面；所述一段活塞活动地装在第二个内腔内；端部止动塞装在第一个内腔，具有偏移装置接触表面，止动塞的外表面与第一个内表面基本一致；偏移装置有与第一个内表面基本上一致的第三个外表面，装在偏移装置接触表面与法兰盘之间的一段活塞上；偏移装置对法兰盘施加变化的纵向偏移力，使活塞保持在从接通开关和断开开关两个位置中选择的一个位置，直到沿活塞纵向轴线施加的外力超过纵向偏移力，活塞移动到连个位置中的另一个位置；纵向偏移力的大小取决于端部止动塞在第一个内腔的纵向位置；开关组合件有纵向连接到空心体的开关罩，开关子组合件(sub-assembly)纵向与活塞连接，并且活动地装在开关罩内；开关子组合件有开关绝缘体和与活塞绝缘的第二个导电接触点；当活塞在第一个纵向位置时，第一个和第二个导电接触点处于接通开关的状态，当活塞在第二个纵向位置时，第一个和第二个接导电触点处于断开开关的状态。 [0025] 根据本发明另外的特点，活塞有一个近端，法兰盘在该近端；端部止动塞拧入第一个内腔，在第一个内腔纵向固定和可转动调节端部止动塞，活塞的一段滑动地装在第二个内腔中。 [0026] 为了实现本发明的目的，还提供了一种沿医疗装置纵向轴线设置的机械式力控开关，当沿装置纵向轴线的力超过预先确定值时，开关动作改变通电状态。所述机械式力控开关包括：一个确定内腔的转换活塞，所述活塞包括具有第一个外表面的第一段，具有第二个外表面的第二段以及具有法兰盘外表面的外法兰盘，至少一个导电段形成两个电开关接触点中的第一个接触点，用于传递活塞的转换状态信号，活塞纵向轴线与装置的纵向轴线一致，空心体确定具有第一个内表面的第一个内腔以及具有与法兰盘外表面基本一致的第二个内表面的第二内腔；活塞沿活塞纵向轴线活动地安装在第一和第二内腔，在活塞相对于空心体的第一个纵向位置确定接通开关的活塞位置；在相对于空心体不同于第一个纵向位置的第二个纵向位置确定断开开关的活塞位置；至少一个可调节的端部止动塞有止动外表面与第一个内表面基本上一致，所述端部止动塞确定一个止动塞内腔具有与第一个外表面基本一致的止动内表面；一个偏移装置具有与第二个内表面基本一致的偏移外表面，设置在端部止动塞与外法兰盘之间的活塞第一段上，偏移装置对外法兰盘施加变化的纵向力，使活塞保持在从接通开关和断开开关两个位置中选择的一个位置，直到沿活塞纵向轴线施加的外力超过纵向偏移力，活塞移动到两个位置中的另一个位置；纵向偏移力的大小取决于端部止动塞在第一个内腔的纵向位置；开关组合件在纵向连接到空心体，具有开关绝缘体和与活塞绝缘的第二个导电接触点，当活塞在第一个纵向位置时，第一个和第二个接触点处于接通开关的状态，当活塞在第二个纵向位置时，第一个和第二个接触点处于断开开关的状态。 [0027] 根据本发明另外的特点，第二个内表面允许外法兰盘在第二个内腔纵向滑动移位，止动塞内部可滑动地接受活塞的第一段。 [0028] 根据本发明另一特点，活塞有近端，在近端有外法兰盘，端部止动塞拧入第一个内腔，在第一个内腔纵向固定和转动调节端部止动塞，一段活塞滑动地装在止动塞内腔中。 [0029] 根据本发明伴生的特点，第一段是远端部，第二段是近端部，第一个内腔是具有内螺纹的远端空腔，第二内腔是近端空腔，远端空腔的第一内表面大于近端空腔的第二内表面；端部止动塞有外螺纹，与内螺纹配合。 [0031] 虽然作为力控开关图示和说明了本发明，但是本发明不限于所给出的细节，因为在不脱离本发明的精神和在权利要求相同的内容和范围内可能进行各种改型和结构改变。 附图说明[0033] 本发明的实施方案的优点将通过对下列优先选择的实施例的详细描述显示出来，这些描述应当结合下列附图考虑： [0034] 图1是根据本发明的力控开关实施例的侧面立体图。 [0035] 图2是图1的力控开关的近半段开关从一侧看的纵断面立体图。 [0036] 图3是图1的力控开关的近半段开关从一侧看的纵断面立体图。 [0037] 图4是图1的力控开关的近半段开关从一侧看的纵断面立体图。 [0038] 图5是图1的力控开关的近半段开关从一侧看的纵断面立体图。 [0039] 图6是图1的力控开关从一侧看的通过纵向轴线的纵断面立体图。 [0040] 图7是图1的力控开关远半段开关从一侧看的纵断面立体图。 [0041] 图8是图6的力控开关在没有动作的位置从一侧看的纵断面放大立体图。 [0042] 图9是图6的力控开关在动作的位置从一侧看的纵断面放大立体图。 [0043] 图10是根据本发明的力控开关的另一个实施例从一侧看的立体图。 [0044] 图11是图10的力控开关近半段从侧面看的纵断面立体图。 [0045] 图12是图10的力控开关近半段从侧面看的纵断面立体图。 [0046] 图13是图10的力控开关沿接近纵向轴线从侧面看的纵断面立体图。 [0047] 图14是图10的力控开关远半段从侧面看的纵断面立体图。 [0048] 图15是图10的力控开关远半段从侧面看的纵断面立体图。 [0049] 图16是图13的力控开关在没有动作的位置从侧面看放大的纵断面立体图。 [0050] 图17是图13的力控开关在动作位置从侧面看的放大的纵断面立体图。 具体实施方式[0051] 在下面的描述和涉及具体实施例的相关附图中将阐明本发明的各个方面。在不脱离本发明的精神或内容的前提下可以设计替代的实施例。另外，本发明的典型实施例中众所周知的元件将不再详述或略去，便于理解本发明的有关详细说明。 [0053] 尽管说明书用定义本发明新颖特征的权利要求得出结论，但是相信通过结合标有附图标记的图考虑下列描述，将能够更好地理解本发明。图不是按比例画的。 [0054] 图1至图9显示力控开关1的第一个实施例。图10至图17显示力控开关1的第二个实施例。正如下面所详细描述的，第一个实施例代表“常开式”开关，第二个实施例代表“常闭式”开关，而两种开关1的结构是相似的，为了便于理解，使用相似的编号。 [0055] 力控开关1可以组合到一种装置中，其中沿装置纵向轴线的力需要测量，当这个力超过预先确定值时需要采取措施。这种力控开关1例如可以用在医疗装置中，但是不限于典型的医疗装置实施例。如下面将要详细描述的，力控开关1可以用于圆形手术吻合装置中，例如美国授予Main的5,104,025号专利所披露的吻合装置。 [0056] 图1至图9代表力控开关1的不同部分。图6是通过力控开关1的纵向轴线2的典型的视图，能够看到开关1的所有零件。接触活塞10是中心零件，围绕中心零件可以解释开关1的其它零件。尖端20固定在接触活塞10的远端12。在图4至图9中远端12和尖端20的内孔22用直线表示，但是在第一个实施例中，远端12可以有外螺纹，孔22可以有内螺纹。另一种方法是尖端20可以压配合、粘结、焊接或用其它方法连接到接触活塞10的远端12。在图4至图9的结构中，内孔22的近端部分24具有无罗纹的平坦部分，用于容纳活塞10的最远端，当活塞完全拧入孔22时，近端部分24作为阻止继续向里拧远端12的制动塞。 [0057] 在活塞10的近端的外表面有偏移装置接触点14，在内部形成内孔16。 [0058] 空心体管30配置在接触活塞10的至少一段的周围。管30内部的一种实施例包括较窄的近端孔32和较宽的远端孔34(也可能是相反的结构)。孔32和34包围着活塞10的近端部分，它包括中心轴18和偏移装置接触点14。偏移装置接触点14的外表面形状与近端孔32的内表面形状基本相等。因此，由于是圆形，近端孔32的内径与偏移装置接触点14的外径基本相等。在这里所说的基本相等的意思是两个零件之间有足够的间隙，使一个零件在另一个零件内滑动。这样，如果给定的第一种材料要求在活塞10的外表面与空心体管30内表面之间有一个特定的第一间距，以便允许活塞10在其中活动，则在两个零件10和30之间存在这个第一间距；如果给定的第二种材料要求在活塞10的外表面与空心体管 30内表面之间有较小的(或较大的)间距，以便允许活塞10在其中活动，则在两个零件10和30之间存在这个第二间距。 [0059] 在活塞10与空心体管30之间有两个零件，可调节的端盖40和偏移装置50。端盖40的外表面形状与远端孔34的内表面形状完全相同。因此，因此，在圆形结构中，远端孔34的内径与端盖40的外径基本相同。这样，当端盖40插入远端孔34时，端盖40完全封闭由远端孔34和近端孔32内表面、中心轴18的外表面、偏移装置接触点14的远端横表面和端盖40的近端表面限定的内部空间。偏移装置50装在这个内部空间。偏移装置50和端盖40与偏移装置接触点14一起向给定方向偏移活塞10，在这个案例中是向近端方向推移。偏移装置50的力可以由端盖40的位置决定。例如，如果端盖40靠近偏移装置接触点14，偏移装置50施加第一偏移力，如果端盖40离偏移装置接触点14较远，偏移装置50施加第二偏移力。根据所使用的偏移装置50，第一偏移力可以大于第二偏移力或第二偏移力大于第一偏移力。如果端盖40沿空心体管30能够调节到不同位置将是有利的，但不是必须的。在这种结构中，偏移装置50可以调节到使用者希望的预定偏移力。 [0060] 端盖40和偏移装置50的一个实施例表示在图2至图9。但是下面的描述涉及图8的视图。在这个实施例中，远端孔34的内径比近端孔32的内径大。端盖40有外螺纹42，与远端孔34的没有画出的内螺纹配合。在这种结构中，端盖40能够在远端孔34内拧入到任何纵向位置。由于近端孔32比远端孔34直径小，近端孔32的远端终点36形成拧入端盖40的止动塞。端盖40形成内孔44，内孔44的形状与活塞10的中心轴18的外形基本相同。这样，当端盖40拧入远端孔34时使纵向力不能将端盖40从远端孔34压出，活塞10的中心轴18能够在孔44内相对于端盖40纵向自由移动。 [0061] 在本实施例中偏移装置是一个压缩弹簧50。当弹簧50围绕活塞10的中心轴18延伸到偏移装置接触点14的远端横向表面和当拧入的端盖40也围绕中心轴18，并且至少有一部分拧入远端孔34时，则弹簧50被压缩在由纵向连接距离所限定的两个极端位置之间，所述纵向连接距离是端盖40在固定但很少在远端孔34内部与完全插入内部直至止动点36之间跨越的距离。 [0062] 由于活塞10是活动的，能够形成一个电开关接触点，传输活塞10的状态信号。需要提供另一个与活塞10绝缘的接触点。因此，活塞10需要结合一个开关子组合件，以便当活塞10处于第一个纵向位置时电开关在第一种状态，当活塞10处于第二个纵向位置时电开关在第二种状态(第一种和第二种状态是断开/闭合或闭合/断开)。这个开关子组合件在活塞10和空心体管30的近端形成，在下面用两种实施例示出。第一种实施例“常开式”开关在图1至图9已经提到。第二种与图10至图17有关，是“常闭式”开关。 [0063] 常开式开关子组合件在图8和图9中说明。开关套60有一个向远端突出的短柱62插入到空心体管30的近端。短柱62可以用任何方法连接到空心体管30(例如粘结、焊接、压配合、螺纹连接)。开关套60的近端连接到安装体70。在一种实施例中，活塞10、尖端20、空心体管30、端盖40、开关套60、安装体70都是导电的，是力控开关1的第一个导电接触点。但是尖端20和端盖40不需要导电。为了形成第二个导电接触点，当与第一个接触点导电连接时形成完整的电路(或切断电路，如图10至17所示)，在第二个接触点与第一个接触点之间需要配置一个绝缘体，绝缘体需要能被操纵进入(或退出)与第二个接触点的接触。 [0064] 本文介绍的各种开关实施例包括的零件是导电零件和实际上形成电子电路的一部分。但是根据本发明的开关，不限于开关零件形成电路的实施例。另一种结构可以利用只有机械式开关断开的优点，用活塞的移动推动与机械式开关相邻的单独的电开关，例如活塞。由于这种外部开关小，在本领域中作为灵敏开关实施。如果有足够的空间用于较大的开关，也可以使用各种微型开关。 [0065] 在图1至图9的实施例中，第二个导电接触点由接触环80形成和绝缘体由绝缘柱90形成。将环80和绝缘柱90连接到活塞10的零件是T形连接杆100。接触环80、绝缘柱 90和连接杆100的形状是配套的，为的是以易组装的形式装配到开关套和空心体管30内。 绝缘柱将接触环80与连接杆100隔离，连接杆与活塞10和开关套60导电接触。 [0066] 更准确地说，内孔16的形状能容纳连接杆100的远端凸台102。远端凸台102与内孔16的连接可以和活塞10与尖端10之间的任何一种连接方式相同。例如，如果凸台102有外螺纹，内孔16就有对应的内螺纹。这种典型结构使连接杆100与活塞10的连接在制造成本和时间上有利。 [0067] 接触环80有内孔82，其形状基本对应于绝缘柱90的远端接触段92。远端接触段92的外形可以是任何多边形，例如圆形、卵形、矩形、方形、星形、三角形。不论何种外形，接触环80内孔的形状要与之对应和能够插入和固定(不论用压配合、粘结、压焊、焊接或任何其它连接工艺)，从而使接触环80与第一个接触点的任何其它部分之间的接触能够有很高的精度控制。 [0068] 接触环80连接到绝缘柱90以后，结合成的组合件可以连接到连接杆100。连接杆100中段的外形对应于穿过绝缘柱90的孔94的内部形状。同样道理，连接杆100中段的外形可以是任何多边形，例如圆形、卵形、矩形、方形、星形、三角形。不论何种外形，绝缘柱90内孔的形状要与之对应和能够插入和固定(不论用压配合、粘结、压焊、焊接或任何其它连接工艺)，从而使安装在绝缘柱90的接触环80与第一个接触点的任何其它部分之间的接触能够有很高的精度控制。 [0069] 采用这种连接，连接杆100与活塞10导电接触(从而与尖端20、空心体管30、端盖40、开关套60和安装体70导电接触)。接触环80的外形/外径小于开关套60的内部形状/内径，接触环80插入开关套60形成横向间隙110。因此，接触环80与开关套60在外侧由横向间隙110电绝缘，在内侧通过与绝缘柱90的外表面直接接触与连接杆100电绝缘。 [0070] 为了形成包括接触环80和第一个接触点的任何导电零件(10、20、30、40、60、70)的电路，在接触环80必须形成导电连接。这种连接的一个典型实施例表示在图5至图9。准确地说，连接杆100有近端纵向孔103从近端横向外表面104延伸到连接杆100中段至少一部分，到达接触环80所在的纵向位置。较远的横向孔106将纵向孔103与接触环80的内表面连接。采用这种结构，绝缘导线206可以拧入纵向孔103和横向孔104，固定在(例如用焊接)接触环80的内表面。为便于连接，接触环80的内表面可以形成凹槽(或一系列凹槽)，用于容纳导线的导电部分，而导线的绝缘皮保持与连接杆100的整个纵向孔103和横向孔104接触。 [0071] 如图7所示，这种导电连接为电路200配置在接触环80与安装体70之间。这个典型的电路包括电源202和接触指示器204(即LED)，当形成电路时发光二极管变亮。如果安装体70和绝缘导线206各自连接到电路200(如图7所示)，那么当接触环80与第一个接触点的任何零件(10、20、30、40、60、70)之间发生电接触时，发光二极管204变亮。 [0072] 根据上述典型结构，开关1第一种状态和第二种状态之间发挥作用过程可以用图8和图9描述。活塞10纵向固定在尖端20和连接杆100。此外，绝缘柱90和接触环80纵向固定在连接杆外表面。活塞10远端设置在端盖40的孔44内可滑动，活塞10还可滑动地设置在空心体管30的近端孔32内。这样，整个活塞子组合件(10、20、80、90、100)能纵向移动，因为在接触环80的远端横向表面与开关套60的短柱62的近端表面64之间存在纵向间隙112。正是间隙112形成力控开关1起作用的空间。 [0073] 偏移装置(例如压缩弹簧)50安装在可调节的端盖40与偏移装置接触点14的远端横向表面之间，当调节端盖40压缩弹簧50时，向近端方向对活塞10施加力。这个力(这里称为预紧力)保持接触环80与开关套60的导电短柱62之间有一定距离—这个距离被定义为纵向间隙112。没有外力施加到力控开关1时，预紧力将始终保持接触环80在这个位置，将不会发生第一个接触点与接触环80之间的导电接触。指向远端方向的外力F施加到尖端20能够改变这种状态，见图9。如果力F小于弹簧50施加的预紧力，则弹簧在已经被调节端盖40压缩的情况下不会被进一步压缩。如果力F大于弹簧50施加的预拉力，弹簧被压缩，尖端20以及活塞子组合件的其余零件—活塞10、连接杆100、绝缘柱90和接触环80—将向远端方向纵向移动。远端纵向被开关套60的短柱62的近端表面64限制，因为端面64与接触环80的远端侧的接触完全阻止尖端20继续移动。因此，这种结构提供一个电开关，它具有在开关1能够动作形成电路之前必须克服的可调节的纵向预压力，这个电路在接触环80接触开关套60之前是“开放的”。图9显示活塞子组合件(10、20、80、90、100)在动作后的远端位置，图8显示活塞子组合件在没有动作的近端位置。 [0074] 图1至图9的力控开关1的组装的一个典型方法具有套在活塞10的中心轴16上的弹簧50。端盖40也拧入空心体管30的近端孔34。活塞-弹簧子组合件然后穿过端盖40的内孔44和尖端20被固定(例如拧入)在活塞10的远端12。这形成活塞子组合件。 [0075] 绝缘柱90通过首先放置在远端凸台102上，然后放置在连接杆100的中段而固定在连接杆100的中段。接触环80用相似的方法固定在绝缘柱90。接触环80纵向连接到绝缘柱90，绝缘柱90纵向连接到连接杆100的中段。绝缘导线206通过安装体70的孔和通过连接杆100的纵向孔103和横向孔106，导电连接到接触环80的内表面，导线206与安装体70或连接杆100的任何部分没有电接触。这个连接形成一个便于连接到活塞子组合件的开关子组合件。 [0076] 连接杆100的远端凸台102或开关套60的短柱62两者或其中一个可以有螺纹，用于将凸台102连接到活塞10和/或将短柱62连接到空心体管30。这样，整个开关子组合件能够连接到(物理的和导电的)活塞子组合件。将这两个子组合件连接到一起后，只有安装体70需要连接到开关套60的近端。这种连接可以采用任何形式，例如焊接或螺纹配合。 [0077] 图10至图17显示第二个具有“常闭式”结构的力控开关1的实施例。 [0078] 图10至图17显示力控开关1的不同部分。图14是通过力控开关1的纵向轴线2的典型的视图，能够看到开关1的所有零件。接触活塞10提供了中心零件，围绕中心零件可以解释开关1的其它零件。尖端20固定在接触活塞10的远端12。在图13至图15和图17中，远端12和尖端20的内孔22用直线表示，但是在典型实施例中，远端12可以有外螺纹，孔22可以有内螺纹。另一种方法是尖端20可以压配合、粘结、焊接或用其它方法连接到接触活塞10的远端12。在图13至图15和图17的结构中，内孔22的近端部分24具有无罗纹平坦部分，用于容纳活塞10的最远端，当活塞完全拧入孔22时，近端部分24作为阻止继续向里拧远端12的止动塞。 [0079] 活塞10具有一个近端，在近端提供偏移装置接触点14径向延伸活塞10的外表面。在活塞10近端内部形成内孔16。 [0080] 如图16的放大图所示，空心体管120装在至少一段接触活塞10周围。与第一个实施例的空心体管30比较，该空心体管120的内孔122直径不变。内孔122的形状与偏移装置接触点14的外表形状基本相同并且包围在活塞10的中心轴18周围。因此，在圆形结构中，孔122的内径与偏移装置接触点14的外径基本相同。 [0081] 力控开关1在活塞10与空心体管120之间装有两个零件：弹簧止动盘130和偏移装置50。弹簧止动盘130的外形和孔122的内部形状基本相同。因此，在圆形结构中，孔122的内径与弹簧止动盘130的外径基本相同，从而使弹簧止动盘130在孔122内滑动，既没有间隙，也没有明显摩擦。弹簧止动盘130不同于在空心体管120内单独浮动的端盖40。 更准确地说，由于尖端20是拧到活塞10的远端12上，近端横向表面推动而不是固定在弹簧止动盘130的远端横向表面。在这种结构中，一眼就能看出压缩弹簧50只能调到一个给定的压缩值，因为止动盘130有固定的纵向长度。这一点是正确的，只是提供的止动盘130有一套，每个止动盘有不同纵向长度。因此，通过选择一个止动盘130可以调节弹簧50的预紧力。也不必将尖端20完全拧到例如图13所示的活塞10的远端12。这样，如果尖端 20没有完全拧到活塞10上，通过提供一个特定尺寸的止动盘130和将尖端20拧到活塞10上预先确定的位置，就能产生使用者希望的偏移装置50的预紧力。反之，如果尖端20完全拧到活塞10上，只用止动盘130确定预紧力。止动盘130和偏移装置50的一个实施例如图10至图17所示。但是下面针对图13进行描述。止动盘130形成内孔132，其形状与活塞10的外形基本相同，以便活塞10能在止动盘130内无阻碍地滑动。 [0082] 当弹簧止动盘130装到孔122内时，止动盘130基本封闭由孔122的内表面、中心轴18的外表面、偏移装置接触点14的远端横向表面和止动盘130的近端横向表面限定的内部空间。偏移装置50配置在这个内部空间内。偏移装置50和止动盘130与偏移装置接触点14共同作用向给定方向偏移活塞10，在本案例中向近端方向。偏移装置50的力取决于止动盘130的纵向长度。 [0083] 在本实施例中偏移装置50是一个压缩弹簧50。这样，当弹簧50装到活塞10的中心轴18周围达到偏移装置接触点14的远端横向表面，而且当止动盘130也围绕中心轴18和尖端20固定在活塞10上时，弹簧50在其间被压缩或预压紧。 [0084] 由于活塞10是活动的，能够形成一个电开关接触点，传输力控开关1的状态信号。需要提供另一个与活塞10绝缘的接触点。因此，活塞10需要结合一个开关子组合件，以便当活塞10处于第一个纵向位置时电动力开关1在第一种状态，当活塞10处于第二个纵向位置时电动力开关1在第二种状态(第一种和第二种状态是断开/闭合或闭合/断开)。 这个开关子组合件在活塞和空心体管120的近端形成，下面应用于第二个典型的“常闭式”实施例。 [0085] 开关套60有一个向远端突出的短柱62插入到空心体管120的近端。短柱62可以用任何方法连接到空心体管120(例如压焊、焊接、粘结、压配合、螺纹连接)。开关套60的近端连接到安装体70。在一种实施例中，活塞10、尖端20、空心体管120、止动盘130、开关套60、安装体70都是导电的，提供了力控开关1的第一个导电接触点。但是尖端20和止动盘130不需要导电。为了形成第二个导电接触点，在第二个接触点与第一个接触点之间需要装一个绝缘体，这个绝缘体能操作推出与第二个接触点的接触，当第二个及触面与第一个接触点连接时，将电路中断，如图10至图17所示。 [0086] 在图10至图17的典型实施例中，第二个导电接触点由接触销140形成，绝缘体由绝缘套150形成。用T形导电接触螺丝160将绝缘套150和接触销140与活塞10连接。绝缘套150和接触销140的形状是选配的，以便容易组装到开关套60和安装体70内。绝缘套150在物理上和导电上将接触销140与安装体70和开关套60隔开，接触销140至少与活塞10和开关套60导电接触。 [0087] 更准确地说，内孔16的形状能容纳接触螺丝160的远端凸台162。远端凸台162与内孔16之间的连接可以和活塞10与尖端20之间的任何一种连接方式相同。例如，如果凸台162有外螺纹，内孔16就有对应的内螺纹。这种典型结构使接触螺丝160与活塞10的连接在制造成本和时间上有利。接触螺丝160的横向端面164还提供止动塞，用于指示远端凸台162完全插入活塞10的内孔16中。 [0088] 绝缘套150有内孔152，其形状基本上对应于接触销140的近端接触段142的外形。近端接触段142的外形可以是任何多边形，例如圆形、卵形、矩形、方形、星形、三角形。不论何种外形，绝缘套150的内孔152的形状要与之对应和能够插入和固定(不论用压配合、粘结、压焊、焊接或任何其它连接工艺)，从而使接触销140与第一个接触点的任何其它部分之间的接触能够有很高的精度控制。 [0089] 绝缘套150连接到接触销140以后，组合成的绝缘子组合件可以连接到安装体70。绝缘套150近端部分的外形对应于穿过安装体70的一个内孔72的内部形状。同样道理，绝缘套150近端部分的外形可以是任何多边形，例如圆形、卵形、矩形、方形、星形、三角形。 不论何种外形，安装体70内孔的形状要与之对应和能够插入和固定(不论用压配合、粘结、压焊、焊接或任何其它连接工艺)，从而使接触销140(安装在绝缘套150和安装体70内)与第一个接触点的任何其它部分之间的接触能够有很高的精度控制。 [0090] 采用这种连接，接触螺丝160与活塞10(从而空心体管120、开关套60和安装体70、如果需要甚至可能有尖端20和止动盘130)导电接触。接触销140的加宽部分144的外形/外径小于开关套60的内部形状/内径，接触销140插入开关套60形成横向间隙110。 因此，横向间隙110将接触销140的远端加宽部分144与开关套60内侧隔离，通过直接接触绝缘套150的内孔152，接触销140的近端接触段142与安装体70和开关套60的外侧绝缘。 [0091] 为了使接触销140和第一个接触点的任何导电零件(例如10、20、60、70、120、130)形成电路，在接触销140必须形成导电连接。这种连接的一个典型实施例表示在图11至图17。准确地说，接触螺丝160形成近端横向加宽部分166从中间段径向延伸，形成近端横向表面168。偏移装置50将活塞10和接触螺丝160向近端方向偏移，使接触销140的远端横向表面148与接触螺丝160的近端横向表面168导电接触。因为这种接触只需要在这两个表面之间完成开关子组合件的导电回路，因此接触螺丝160的近端加宽部分166的外部形状/外径可以以是在开关套60的内孔66内滑动的任何外径和形状。 [0092] 接触销140的其它导电接触点在接触销140的近端。在一种典型实施例中，从接触销140近端横向表面向里形成纵向孔146，供绝缘导线206插入。导线206的导体能够固定在纵向孔146的内表面(例如用焊接)。这种导电连接的例子如图7所示。在这种典型结构中，电源202向接触指示器204(发光二极管)供电，当电路接通时，二极管变亮，这种常闭式力控开关1二极管的情况总是如此。反过来，当第一接触点与接触销140之间没有导电接触时，发光二极管104熄灭。当然，指示器不需要看见(例如发光二极管104)。也可以是听觉的(例如喇叭)或触觉(例如震动)或任何组合。 [0093] 还可以在接触销140与安装体70之间提供电路300，用于只有当电路断开(即未完成)时发光二极管204才亮。根据图10至图17所示的力控开关1的两种状态，可以用任何逻辑电路控制发光二极管204。例如，包括“或非”门和“与”门的逻辑电路300可以连接到力控开关1，如图13所示。在这种形式中，当开关1处于常闭状态时，发光二极管熄灭，当接触断开时发光二极管亮，如图17所示。 [0094] 根据上述典型结构，开关1第一种状态和第二种状态之间发挥功能可以用图16和图17描述。 [0095] 如上所述，接触销140纵向固定在绝缘套150内，绝缘套150纵向固定在开关轴承60和安装体70二者中至少一个内。空心体管120纵向固定在开关轴承60的远端。止动盘 130纵向自由活动地装在弹簧50和尖端20之间。活塞10纵向固定在尖端20和接触螺丝 160，这个活塞子组合件被弹簧50推动在管体120内向近端方向滑动。因此，整个活塞子组合件(10、20、130、160)向远端纵向移动，压缩空心管体120内的弹簧50，这个压缩距离形成一个空间134(见图17)，通过这个空间力控开关1起开关作用。 [0096] 偏移装置50(例如压缩弹簧)配置在止动盘130和偏移装置接触点14的远端横向表面之间，当止动盘130压缩弹簧50时，对活塞10施加指向近端方向的力。这个力(本文称为预紧力)保持接触螺丝160靠住接触销140的导电远端横向表面。如果没有任何外力作用到力控开关1，预紧力将始终保持接触销在这个位置，第一个接触点与接触销140之间保持导电接触。指向远端方向的外力F施加到尖端20能够改变这种状态，见图17。如果力F小于弹簧50施加的预紧力，弹簧50不会被止动盘130进一步压缩。但是如果力F大于弹簧50施加给活塞10的预紧力，弹簧50被进一步压缩，尖端20以及活塞子组合件的其余零件(10、130、160)将向远端方向纵向移动。这种远端纵向被弹簧50的最大压缩距离限制，在力控开关大多数应用中不会发生这种情况。因此，这种结构提供一个电开关，它具有在开关1能够动作形成电路之前必须克服的可调节的纵向预紧力，该电路在接触螺丝160不再接触接触销140之前是“闭合”的。图10至图17的力控开关1的转换距离由存在于短柱62的近端横向表面与加宽部分166的远端横向表面之间的纵向间隙112限定。图17和图19显示活塞子组合件(10、130、160)处于动作的远端位置，图16显示活塞分子组合件处于没有动作的近端位置。 [0097] 图10至图17是力控开关1组装的一个典型方法，具有突出短柱62的开关套60远端纵向固定在空心体管120的近端。活塞10插入空心体管120内，弹簧50插到空心体管120内的活塞10的中心轴16。止动盘130装在活塞10的远端12上，尖端20完全或部分地拧到活塞10远端12的外螺纹上。在这个位置，如果尖端完全拧到活塞10上，活塞10将对开关套的短柱62施加预紧力。为了避免这个力，尖端20只能部分地拧到活塞10的远端12上。然后将接触螺丝160拧入活塞10的内孔16近端，在活塞10的偏移装置接触点14与接触螺丝160的加宽部分166之间捕获短柱62。这样就形成活塞-弹簧子组合件。 [0098] 安装体70通过绝缘套150纵向固定连接到接触销140。因为这些零件的形状是选配的，连接顺序仅仅受到制造这些连接的成本和时间的限制。另一种方法是绝缘套150和接触销140可以装在安装体70远端内部，但是在这种情况下，如果力控开关1的远端向下倾斜，这两个零件可能纵向移动。这要就形成接触销子组合件。 [0099] 活塞-弹簧子组合件和接触销子组合件通过将安装体70纵向固定到开关套60而连接在一起。如果尖端20完全拧到活塞10上，则该固定需要克服弹簧50的预偏移力。如果尖端20以最小限度拧到活塞10上没有使弹簧50产生预偏移，那么在所有纵向固定以后，尖端20可以完全拧到活塞10的远端12，以便将弹簧50压缩到预压紧状态。绝缘导线206的导电体连接到接触销140的纵向孔146，完成电路300。 [0100] 在常开式和常闭式开关中，纵向间隙112的长度大约在25微米(0.001”)至750微米(0.030”)之间，或者范围更小，在75微米(0.003”)至200微米之间(0.008”)。 [0102] 力控开关1在两种状态之间转换的力的范围大约在3盎司到20磅之间，或者更小的范围，5磅至8磅之间。 [0103] 关于弹簧50的选择，选择所需预紧力在给定弹簧50的范围内或者该范围的中间范围内。换言之，力控开关状态的改变不发生在接近弹簧50预紧力范围的最大值，而是发生在预紧力范围的中间附近。 [0104] 上面描述的电路只有二进制输出—通过力控开关1传递的作用到外部物体上的力是否大于或小于预紧力。如果力控开关有应变仪，也叫做测力盒，就可以向使用者显示连续力输出，例如一排发光二极管根据力的数值逐渐变亮，或液晶器件或发光二极管数阈对应于通过力控开关1施加的力增加数值。 [0105] 现在根据在例如授予Main等人和转让给Ethicon-Endo手术公司的5,104,025号美国专利所描绘的管腔内吻合的圆形吻合器来描述以上力控开关1。本文将其全部内容作为参考。正如在Main的图7中剖视图中很清楚地看到的，套针轴22有远端锯齿口21、一些凹进28，用于将套针轴22对准抵钉座上的锯齿29，使缝合钉与抵钉座34对正。当施加压力时套针尖26能够刺穿组织。在Main的图3至图6显示圆形吻合器10如何将两片组织连接在一起。随着抵钉座30移动到靠近头部20，组织被压缩，如图5和图6所示。如果组织被过度压缩，手术吻合过程可能不成功。置于中间的组织在手术过程中可以承受一定范围的可接受的压缩力。这个范围是已知的和取决于被吻合的组织。Main的吻合器不能向使用者指示吻合之前施加到组织的压缩力的大小。但是，如果本文所描述的力控开关1代替套针轴22，那么当压缩力(沿着力控开关1的纵向轴线2作用)超过力控开关1的预紧力时，吻合器10将能够向使用者显示。使用者可以选择预紧力，使其值在组织可接受的压缩力范围内。 [0106] 本申请的图1和图10显示尖头远端的尖端20，能够至少在Ethicon-Endo手术公司制造和销售的CDH手术吻合器起作用。Main的吻合器套针轴22的近端需要有公螺纹钉，用于连接头部20。其它圆形吻合器要求有相对的柄舌，如本本申请的图1和图10所示。这样，安装体70可以是图1至图17所示的形式，或者是Main的图7所示的形式。尖端20和安装体70可以定制，配合任何类型的类似手术装置。 [0107] 以上的描述和附图描绘了本发明的原理、优先选择的实施例和实施模式。但是本发明不应局限于上面所讨论的具体实施例。欢迎熟悉本项技术的人员将认识到不同的实施例。 [0108] 因此，上面描述的实施例应当作为示范性的而不是限制性的。由此欢迎熟悉本项技术的人员在不背离下列权利要求所限定的本发明的范围前提下提出不同实施例。 |
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