складчатое уплотнение троакара

Формула изобретения

1. Уплотнение для эндоскопических инструментов, содержащее эластомерную мембрану, имеющую отверстие, выполненное с возможностью приема хирургического инструмента, причем конфигурация упомянутой мембраны предусматривает множество складок, окружающих упомянутое отверстие и отходящих в боковом направлении от отверстия, при этом упомянутые складки включают в себя множество стенок складок, высота которых увеличивается по мере прохождения складок в боковом направлении от отверстия,

причем высота складок, по существу, соответствует следующему уравнению:



где

h - высота стенки складки как функция радиуса;

r - радиус;

r_i - радиус наибольшего инструмента, предназначенного для вставления сквозь уплотнение;

r_id - радиус внутреннего диаметра секции складок уплотнения;

P - количество складок.

2. Уплотнение по п.1, в котором складки скомпонованы в виде конуса.

3. Уплотнение по п.1, дополнительно содержащее секцию стенки, окружающую складки и соединенную с ними.

4. Уплотнение по п.3, в котором секция стенки является цилиндрической.

5. Уплотнение по п.3, дополнительно содержащее радиальный фланец, отходящий в боковом направлении от секции стенки.

6. Уплотнение по п.3, дополнительно содержащее сильфон, окружающий секцию стенки и соединенный с ней.

7. Уплотнение по п.1, дополнительно содержащее кромку, ограничивающую отверстие.

8. Уплотнение по п.1, содержащее восемь складок.

9. Троакар, содержащий уплотнение по п.1.

10. Способ обработки троакара для хирургии, заключающийся в том, что

а) получают троакар по п.9,

б) стерилизуют троакар,

в) сохраняют троакар в стерильном контейнере.

11. Троакар, содержащий

а) корпус уплотнения,

б) канюлю, простирающуюся дистально от корпуса уплотнения,

в) уплотнительный клапан, выровненный с канюлей и расположенный в корпусе уплотнения,

г) инструментальное уплотнение, выровненное с канюлей и расположенное в корпусе уплотнения, причем инструментальное уплотнение содержит отверстие, размеры которого обеспечивают уплотнительный контакт с хирургическими инструментами, и множество складок, скомпонованных в виде конуса и простирающихся радиально вокруг отверстия,

причем высота складок, по существу, соответствует следующему уравнению:



где

h - высота стенки складки как функция радиуса;

r - радиус;

r_i - радиус наибольшего инструмента, предназначенного для вставления сквозь уплотнение;

r_id - радиус внутреннего диаметра секции складок уплотнения;

Р - количество складок.

12. Троакар по п.11, дополнительно содержащий защитные пластины, расположенные в вогнутой части складок, скомпонованных в виде конуса.

13. Способ обработки троакара для хирургии, заключающийся в том, что

а) получают троакар по п.11,

б) стерилизуют троакар,

в) сохраняют троакар в стерильном контейнере.

14. Уплотнение троакара, содержащее

а) кромку, ограничивающую отверстие, причем упомянутая кромка выполнена с возможностью уплотнительного контакта с эндоскопическим хирургическим инструментом, и

б) множество линейных складок, скомпонованных в виде конуса, окружающих кромку и простирающихся радиально от кромки, причем упомянутые складки содержат множество стенок, сходящихся конусом к середине, причем высота складок, по существу, соответствует следующему уравнению:



где

h - высота стенки складки как функция радиуса;

r - радиус;

r_i - радиус наибольшего инструмента, предназначенного для вставления сквозь уплотнение;

r_id - радиус внутреннего диаметра секции складок уплотнения;

Р - количество складок.

15. Уплотнение троакара по п.14, дополнительно содержащее секцию стенки, окружающую складки.

16. Уплотнение троакара по п.15, дополнительно содержащее сильфон, окружающий секцию стенки.

17. Уплотнение троакара по п.15, в котором секция стенки имеет цилиндрическую часть.

18. Троакар, содержащий уплотнение по п.14, расположенное в корпусе уплотнения.

19. Способ обработки троакара для хирургии, заключающийся в том, что

а) получают троакар по п.18,

б) стерилизуют троакар,

в) сохраняют троакар в стерильном контейнере.

Описание изобретения к патенту

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится в основном к эндоскопическим хирургическим процедурам, в частности к троакарам, используемым при таких процедурах.

Использование эндоскопических процедур в хирургии стало общепринятым. Термин «эндоскопическая» относится ко всем типам минимально инвазивных хирургических процедур, включая лапароскопические и артроскопические процедуры. Эндоскопическая хирургия обладает многочисленными преимуществами по сравнению с традиционными открытыми хирургическими процедурами, включая пониженное травмирование, ускоренное восстановление, сниженный риск инфекции и сокращенное рубцевание.

Разработаны многочисленные эндоскопические инструменты, которые дают хирургу возможность проводить сложные хирургические процедуры при минимальных надрезах кожи и ткани, окружающей конкретную полость тела или анатомическую область. Чтобы ввести эндоскопический инструмент в полость тела, часто используют устройство под названием «троакар» для прокалывания и/или канюлирования стенки полости тела. Троакары широко известны в данной области деятельности и в типичном случае содержат обтуратор и канюлю. Обтуратор в типичном случае включает в себя заостренный или соответствующим образом структурированный кончик, который облегчает пронизывание стенки полости тела. Канюля обеспечивает канал или отверстие сквозь стенку полости тела, по которому хирург может вводить эндоскопические инструменты и извлекать их.

Операции эндоскопической хирургии зачастую проводятся в присутствии инсуффляционной текучей среды, такой как диоксид углерода или физиологический раствор, внутри полости тела, чтобы обеспечить адекватное пространство для осуществления необходимой хирургической процедуры. Инсуффлированная полость обычно находится под давлением и иногда называется находящейся в состоянии пневмоперитонеума. Распространенным является использование уплотнительного приспособления или уплотнительного узла в связи с троакаром для поддержания пневмоперитонеума. Уплотнения обычно будут предотвращать выделения инсуффляционной текучей среды, когда эндоскопический инструмент расположен в канюле троакара.

Троакар или уплотнение в соответствии с настоящим изобретением ранее никем не изготавливались и не применялись.

Краткое описание чертежей

Хотя описание завершается формулой изобретения, в которой это изобретение конкретно характеризуется и заявляется, есть уверенность в том, что изобретение можно будет лучше понять из нижеследующего описания, приводимого в связи с прилагаемыми чертежами, иллюстрирующими некоторые неограничительные примеры изобретения. Если не указано иное, то чертежи выполнены в масштабе, а одинаковые позиции обозначают одни и те же элементы.

На фиг.1 показан разрез троакара;

на фиг.2 представлено изображение с пространственным разделением деталей троакара согласно фиг.1;

на фиг.3 показано перспективное изображение инструментального уплотнения и сильфона;

на фиг.4 показан разрез согласно фиг.3; и

на фиг.5 показан еще один разрез согласно фиг.3.

Подробное описание

На фиг.1 показан разрез троакара (10). Во время типичного использования дистальный конец (14) будет вставлен через стенку тела в полость, а проксимальный конец (12) будет расположен снаружи пациента. Канюля (16) открывается через дистальный конец (14) и сообщается посредством текучей среды с корпусом (18) уплотнения. Размеры канюли (16) могут изменяться в широких пределах, а в данном примере ее внутренний диаметр составляет примерно 12,9 мм. Клапан (20), показанный здесь как запорный кран, позволяет хирургу избирательно вводить или удалять находящуюся под давлением инсуффляционную текучую среду через троакар (10) в полость тела. По выбору, троакар (10) может включать в себя обтуратор (не показан).

Корпус (18) уплотнения содержит уплотнительное приспособление, содержащее уплотнительный клапан (40) и инструментальное уплотнение (80), совместная работа которых поддерживает пневмоперитонеум. В этом примере уплотнительный клапан (40) представляет собой клапан типа «утиный нос» с одной оболочкой, вместе с тем можно также использовать уплотнительные клапаны других типов, включая откидные клапаны, клапаны типа «утиный нос» с несколькими оболочками и т.п. Когда эндоскопический инструмент пропускают, оставляя проксимальный конец (12) снаружи, через уплотнительный клапан (40) этот клапан откроется, но в общем случае не будет обеспечивать полного уплотнения инструмента. Когда инструмент извлекают из троакара (10), уплотнительный клапан (40) закрывается и, по существу, предотвращает утечку инсуффляционной текучей среды по троакару (10). Инструментальное уплотнение (80) создает уплотнение у инструмента, предотвращая утечку инсуффляционной текучей среды по троакару (10), однако в общем случае инструментальное уплотнение (80) не будет поддерживать пневмоперитонеум, пока инструмент находится в троакаре (10). В этом примере инструментальное уплотнение (80) «плавает» внутри корпуса (18) уплотнения, так что уплотнение (80) может перемещаться поперечно относительно осевой линии троакара (10).

На фиг.2 показано изображение с пространственным разделением деталей троакара (10), способствующее иллюстрации сборки составных частей. Нижнее тело (30) включает в себя удлиненную трубчатую часть (32), которая образует канюлю (16), и корпусную часть (34). Верхнее тело (110) крепится к корпусной части (34), а вместе они образуют корпусную стенку, образуя корпус (18) уплотнения. Уплотнительный клапан (40) расположен и посажен в корпусной части (34). В уплотнительном клапане (40) расположено и посажено фиксирующее кольцо (50), так что фланец уплотнительного клапана (40) оказывается зажатым между корпусной частью (34) и фиксирующим кольцом, обеспечивая уплотнение в этом месте. Эти компоненты могут быть выполнены из множества различных материалов. В частности, в данном примере нижнее тело (30), фиксирующее кольцо (50), и верхнее тело (110) выполнены из относительно жесткой пластмассы, такой как поликарбонат, а уплотнительный клапан (40) выполнен из относительно мягкого эластомера, такого как полиизопрен, вместе с тем можно также использовать и другие материалы.

Узел (120) инструментального уплотнения заключен между фиксирующим кольцом (50) и верхним телом (110) для обеспечения уплотнения в этом месте. Узел (120) инструментального уплотнения включает в себя анкерный элемент (60), сильфон (70), инструментальное уплотнение (80), защитные элементы (90) и фиксатор (100). Штифты на фиксаторе (100) выровнены с соответствующими отверстиями на других компонентах узла (120). Сильфон (70), инструментальное уплотнение (80) и защитные элементы (90) зажаты между фиксатором (100) и анкерным элементом (60). Посадка с натягом штифтов фиксатора (100) в отверстиях анкерного элемента (60) поддерживает узел (120) в сжатом состоянии. Защитные элементы (90) содержат четыре последовательно перекрывающиеся пластины для защиты инструментального уплотнения (80) от прокалывания или разрыва хирургическими инструментами. Компоненты узла (120) инструментального уплотнения могут быть выполнены из множества различных материалов. В частности, в данном примере анкерный элемент (60) и фиксатор (100) выполнены из относительно жесткой пластмассы, такой как поликарбонат, сильфон (70) и инструментальное уплотнение (80) выполнены из относительно мягкого эластомера, такого как полиизопрен, вместе с тем можно также использовать и другие материалы.

Фиг.3-5 иллюстрируют сильфон (70) и инструментальное уплотнение (80). Сильфон (70) представляет собой эластомерную мембрану, имеющую расположенный по окружности боковой фланец (74), расположенный по окружности срединный фланец (76) и окружные складки (72), расположенные между фланцами (74, 76). Складки (72) придают поперечную эластичность, вследствие чего узел (120) может плавать. Срединный фланец (76) включает в себя множество отверстий (77), которые выровнены со штифтами фиксатора (100). Боковой фланец контактирует с корпусной стенкой, создавая уплотнение в этом месте.

Инструментальное уплотнение (80) представляет собой эластомерную мембрану, имеющую кромки (82), ограничивающие отверстие (81), выполненное с возможностью приема эндоскопического хирургического инструмента и уплотнительного контакта с ним. Размер отверстия (81) в его ненапряженном состоянии может изменяться в широких пределах, но в данном примере внутренний диаметр находится в диапазоне между 3,8 и 4,0 мм. Инструментальное уплотнение (80) согласно данному примеру достаточно эластично, так что отверстие (81) может расширяться, обеспечивая уплотнительный контакт с инструментами, имеющими диаметры до 12,9 мм. Множество складок (89) окружают отверстие (81) и отходят в боковом направлении от отверстия (81). Как показано в этом примере, инструментальное уплотнение (80) содержит восемь линейных складок (89); вместе с тем можно также использовать больше или меньше складок либо нелинейные складки. В этом варианте осуществления, складки (89) скомпонованы в виде конуса. Секция (85) стенки окружает складки (89) и соединена с ними. В иллюстрируемом примере, внутренний диаметр секции (85) стенки находится между 17,7 мм и 17,9 мм. В боковом направлении от секции (85) стенки отходит радиальный фланец (86), включающий в себя множество отверстий (87), которые выровнены со штифтами фиксатора (100).

Каждая складка (89) содержит стенку складки, проходящую между пиком (84) складки и впадиной (83) складки. Высоту стенок вкладки можно измерить вдоль поверхности стенки от пика (84) до впадины (83). Как показано на чертеже, каждая из стенок складки имеет изменяемую высоту, которая уменьшается по направлению к середине. Соответственно, стенки складок увеличиваются по высоте по мере прохождения складок вбок от отверстия (81). Среди других преимуществ складки (89) способствуют снижению механических напряжений в окружном направлении, когда в отверстии (81) расположен инструмент, тем самым уменьшая трение между инструментом и троакаром (10). Сниженные механические напряжения в окружном направлении облегчают использование большей толщины стенки, обеспечивая при этом аналогичные или меньшие тянущие усилия, чем конструкции манжетных уплотнений без складок, тем самым увеличивая срок службы уплотнения.

По выбору, можно разработать геометрию складок (89), обеспечивающую минимизацию или исключение механических напряжений в окружном направлении в складчатой части уплотнения (80) при введении инструмента. В одном варианте осуществления, эта геометрическая зависимость удовлетворяет следующему уравнению:

,

где

h - высота стенки складки как функция радиуса;

r - радиус;

r_i - радиус наибольшего инструмента, предназначенного для вставления сквозь уплотнение;

r_id - радиус внутреннего диаметра секции складок уплотнения;

Р - количество складок.

Складчатая конструкция будет, по существу, соответствующей этому уравнению, если она соответствует сущности этого уравнения, даже если геометрия складок незначительно изменяется. Например, геометрические изменения для согласования с требованиями литьевого формования или другими производственными требованиями должны, по существу, соответствовать этому уравнению. В еще одном примере, конструкция складок, которая удовлетворяет этому уравнению во всех местах, за исключением незначительных изменений на внутреннем или наружном диаметрах складчатой секции уплотнения, все же должна считаться, по существу, удовлетворяющей этому уравнению.

Как показано на чертежах, складки (89) образуют общую форму усеченного конуса, ограниченного секцией (85) стенки и кромкой (82). В этом примере наклон формы усеченного конуса больше на проксимальной стороне, чем на дистальной стороне, при этом обе поверхности - проксимальная и дистальная - наклонены дистально к отверстию (81). В альтернативном варианте, обе поверхности наклонены проксимально. В другом варианте, проксимальная поверхность может быть наклонена дистально, а дистальная поверхность может быть наклонена проксимально. В еще одном варианте, одна из этих поверхностей может быть наклонена, а другая может быть плоской. Также предусматривается, что обе эти поверхности могут иметь одинаковый наклон или обе они могут быть плоскими.

Кромка (82) в этом примере имеет цилиндрическую часть, которая при пересечении со складками (89) приводит к получению корончатой поверхности с дистально заостренными кончиками, соответствующими каждой впадине (83). Естественно, кромка (82) и/или секция (85) стенки может быть нецилиндрической, например, имеющей форму прямого или криволинейного конуса.

Боковой фланец (74) зажат между фиксирующим кольцом (50) и верхним телом (110) для обеспечения уплотнения у корпусной стенки. Срединный фланец (76) и радиальный фланец (86) зажаты между анкерным элементом (60) и фиксатором (100) для обеспечения уплотнения. Когда инструмент введен в отверстие (81) и уплотнен в нем, можно поддерживать пневмоперитонеум. Хотя сильфон (70) и инструментальное уплотнение (80) показаны в этом примере как отдельные детали, предусматривается, что сильфон (70) и инструментальное уплотнение (80) могут быть выполнены в виде единой детали.

Троакары предпочтительно будут подвергаться обработке до хирургической операции. Во-первых, получают новый или использованный троакар и очищают его при необходимости. Затем троакар стерилизуют. При одном методе стерилизации, троакар размещают в закрытом и герметичном контейнере, таком как пластиковый мешочек или мешочек из материала TYVEK. Затем контейнер и троакар размещают в поле излучения, которое может проникать через контейнер, например гамма-излучения, рентгеновского излучения, или это могут быть электроны высокой энергии. Излучение убивает бактерии на троакаре и в контейнере. Стерилизованный троакар можно затем хранить в стерильном контейнере. Герметичный контейнер сохраняет троакар стерильным до тех пор, пока его не вскроют в медицинском учреждении.

Ознакомившись с продемонстрированными и описанными здесь различными вариантами осуществления и примерами настоящего изобретения, специалисты в данной области техники смогут воплотить дополнительные адаптации способов и устройств, описанных здесь, посредством соответствующих модификаций в рамках объема притязаний настоящего изобретения. Несколько таких возможных модификаций упомянуты выше, а другие будут очевидны для специалистов в данной области техники. Например, должно быть ясно, что вышеописанные конкретные размеры являются лишь неограничительными примерами. Соответственно, объем притязаний настоящего изобретения нужно рассматривать в контексте нижеследующей формулы изобретения, а также не следует считать, что этот объем ограничивается подробностями конструкции, материалов или действий, проиллюстрированных или оговоренных в описании и на чертежах.