[發明專利]帶嵌入式壓電致動器的微機械超聲外科手術刀

有效

• 申請號: 201380048925.7
• 申請日: 2013-09-19
• 公開（公告）號: CN104640512B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: T·G·迪茨;Y·塔迪;J·伯格;P·馬蓋拉茲;T·伯克
• 申請（專利權）人: 伊西康內外科公司
• 主分類號: A61B17/32
• 分類號: A61B17/32;A61B17/3211
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 蘇娟,朱利曉

技術領域

各種實施例涉及超聲外科器械，并且更具體地涉及用于超聲外科手術刀的換能器和波導組件，以及具有超聲供電的端部執行器的類似器械。

背景技術

用于患者組織的解剖和/或凝結作用的超聲外科手術刀和類似器械通常包括超聲換能器組件、波導組件和外科端部執行器。超聲換能器組件大體包括被壓縮在一對端部質量塊之間的壓電換能器元件，其中前端部質量塊被配置為射聲器，以在壓電換能器元件與波導組件之間創建聲增益。在一個已知的示例中，端部質量塊設置在軸的相對的兩端，并且壓電換能器元件包括沿著軸設置的多個環形壓電換能器圓盤，其中多個圓盤例如通過繃緊在軸與端部質量塊中的至少一個之間的螺紋連接件而被壓縮。隨后，壓電換能器元件經供電建立至少一個駐波或振動模式(其可包括但不限于縱向振動模式、側向振動模式、扭轉振動模式及其組合)，至少一個駐波或振動模式通過軸和射聲器、通過波導組件傳播，并且進入超聲供電的端部執行器，用于應用到患者組織。由此類設備供電的示例性端部執行器包括用于解剖患者組織的超聲振動外科手術刀和用于接合和灼燒患者組織的超聲振動夾持設備。

申請人-受讓人最近公開了包括換能器元件的各種超聲外科器械，其中換能器元件附接于縱向伸長的大體為平面的波導。參見均于2010年8月16日提交的美國專利申請12/857,373和12/857,399，其全部內容以引用方式并入本文。此類器械可在例如硅晶片上構造，其中換能部分和諧振器部分代替前述的超聲換能器組件的軸和端部質量塊。然而，在此類設備中的換能器元件不可以被固定在類似前述超聲換能器組件中的端部質量塊的可調節端部質量塊之間，并且不可以通過可調節端部質量塊來壓縮。因此，申請人及其合作者繼續尋求并開發用于這些新型并且基本上單一的換能器支撐的波導的改善構造。

發明內容

本發明的第一方面為用于超聲外科器械的超聲芯。超聲芯包括縱向伸長的大體為平面的波導以及換能器元件，該波導限定從波導的第一側朝向波導的中間平面延伸的孔，該換能器元件固定到該孔的相對壁。換能器元件的尺寸和形狀設定成與孔的尺寸和形狀基本相符，并且至少部分地嵌入在波導內。在第一實施例中，孔為延伸到波導的相對的第二側的端部開放的孔。在第二實施例中，孔為盲孔或端部封閉的孔。

本發明的第二方面為用于組裝前述實施例的超聲芯的方法。該方法包括以下步驟：(a)獲得限定具有第一長度的孔的縱向伸長的大體為平面的波導，和具有大于第一長度的第二長度的換能器元件，但在施加驅動電流時，換能器元件能夠可逆地收縮至小于第一長度的第三長度；(b)向換能器元件施加驅動電流，并且將換能器元件插入孔內；以及(c)將驅動電流從換能器元件中去除，使得換能器元件在孔內展開。在使用或不使用中間膠層的情況下，所得的組件將換能器元件固定在孔內。

本發明的第三方面為用于超聲外科器械的超聲芯。超聲芯包括縱向伸長的大體為平面的波導；固定到波導的換能器元件，和夾持機構；夾持機構包括從波導的近側端部朝近側設置的基座、從基座朝遠側突出并且經配置以使在容納波導的通道上彼此互相相對的一對限制臂、和在該一對限制臂之間的從基座朝遠側突出的夾持臂。基座和夾持臂彼此機械地接合，以允許夾持臂的遠側端部被可調并且牢固地定位在通道內，并且每個限制臂包括在定位在換能器元件遠側的節點處接合波導的底座。夾持臂可接合波導的近側端部或固定到波導的近側端部的換能器元件的近側端部。

本發明的第四方面為用于超聲外科器械的超聲手持件。超聲手持件包括縱向伸長的大體為平面的波導、固定到波導的換能器元件、至少圍繞換能器元件的外殼、和在換能器元件近側固定到外殼的夾持機構。夾持機構在換能器節點處接合換能器元件，并且夾持機構和換能器元件都包括用于向換能器元件施加驅動電流的互補電接觸部。

本發明的第五方面為任選地包括外科手術刀部分的超聲芯。超聲芯包括縱向伸長的大體為平面的硅波導，所述硅波導具有大體為平面的換能部分和包括傾斜側表面的楔形射聲器部分，其中至少一個換能器元件固定到大體為平面的換能部分。超聲芯的特征在于，傾斜側表面沿著硅材料的{1,1,1}晶面取向。楔形射聲器部分可包括作為傾斜側表面一部分的一體的外科手術刀部分。