用于手助腹腔镜外科手术的全自动膜片密封件.pdf

本发明公开了一种用于手助腹腔镜外科手术的全自动膜片密封件。其中，腹腔镜装置组件提供了管状隔膜扭转密封件，该管状隔膜扭转密封件通过连接扭转密封件的底部周边的动力弹簧辅助旋转而响应于致动环沿第一方向的稍稍旋转，从而实现由扭转密封件的状态限定的可调节进入通道中的气动密封以保持用于手助腹腔镜外科手术的注气体腔。致动环沿相反的第二方向的稍稍旋转释放压缩弹簧能量和扭转密封件在扭转状态中的能量，使得扭转密封件的上周边能够打开可调节进入通道。

1.  一种外科进入装置，包括：
管状隔膜；
第一构件，其呈圆形地连接到所述管状隔膜的第一端；
第二构件，其呈圆形地连接到所述管状隔膜的第二端；
外壳，其使所述第一构件和所述第二构件对准以在所述管状隔膜的打开状态和闭合状态之间作相对旋转；
闭合偏压机构，其连接在所述外壳与所述第二构件之间以向所述第二构件施加闭合旋转运动，从而实现所述管状隔膜的闭合状态；和
控制机构，其选择性地释放所述第二构件以供闭合。

2.  根据权利要求1所述的外科进入装置，还包括连接在所述第一构件和所述第二构件之间的打开偏压机构，所述打开偏压机构可操作地用于储存能量以在所述第一构件和所述第二构件之间施加相反的打开相对旋转运动。

3.  根据权利要求2所述的外科进入装置，其中，所述管状隔膜包括弹性材料，所述弹性材料被选择成当扭转到所述闭合状态时储存足以在所述第一构件和所述第二构件之间施加相反的打开相对旋转运动的扭转能量。

4.  根据权利要求1所述的外科进入装置，还包括连接在所述外壳与所述第一构件之间的打开偏压机构。

5.  根据权利要求4所述的外科进入装置，其中，所述打开偏压机构包括动力弹簧。

6.  根据权利要求1所述的外科进入装置，其中，所述外壳还包括牵开器裙部，所述牵开器裙部附连到所述外壳并且与所述管状隔膜相连。

7.  根据权利要求1所述的外科进入装置，其中，所述闭合偏压机构包括动力弹簧。

8.  根据权利要求1所述的外科进入装置，其中，所述控制机构还包括棘轮机构，所述棘轮机构被定位成允许所述第二构件作与所述闭合旋转运动相反的卷绕旋转运动。

9.  根据权利要求8所述的外科进入装置，还包括插入在所述外壳中以实现所述第二构件的卷绕旋转运动的卷绕工具。

10.  根据权利要求1所述的外科进入装置，其中，所述控制机构包括能够在由所述第一构件、所述第二构件和所述外壳组成的组中选出的任两个之间接合的棘轮爪和棘轮凹窝，所述控制机构还包括致动器，所述致动器可操作地用于从所述棘轮凹窝释放所述棘轮爪以使所述选出的任两个之间作相对运动。

11.  一种外科进入装置，包括：
管状隔膜；
打开环，其呈圆形地连接到所述管状隔膜的第一端；
闭合环，其呈圆形地连接到所述管状隔膜的第二端；
外壳，其使所述打开环和所述闭合环对准以在所述管状隔膜的打开状态和闭合状态之间作相对旋转；
闭合偏压机构，其连接在所述外壳与所述闭合环之间以向所述闭合环施加闭合旋转运动，从而实现所述管状隔膜的闭合状态；
打开偏压机构，其连接在所述打开环和所述闭合环之间以在所述闭合环的闭合旋转运动期间储存恢复力；
固定止动机构，其可操作地用于阻止所述闭合环的闭合旋转运动；和
致动构件，其可操作地用于释放所述固定止动机构以允许所述闭合偏压机构向所述闭合环施加闭合旋转运动，还可操作地用于在闭合之后从所述闭合环释放所述打开环以允许所述打开偏压机构实现所述管状隔膜的打开。

12.  根据权利要求11所述的外科进入装置，还包括卷绕致动器，所述卷绕致动器可操作地连接到所述闭合环以实现与所述闭合旋转运动相反的卷绕旋转运动。

13.  根据权利要求11所述的外科进入装置，其中，所述打开偏压机构包括弹簧，所述弹簧的一端由所述打开环限制并且另一端由所述外壳限制。

14.  根据权利要求11所述的外科进入装置，其中，所述外壳还包括牵开器裙部，所述牵开器裙部附连到所述外壳并且与所述管状隔膜相连。

15.  根据权利要求11所述的外科进入装置，其中，所述闭合偏压机构包括动力弹簧。

16.  一种外科进入装置，包括：
管状隔膜；
第一构件，其呈圆形地连接到所述管状隔膜的第一端；
第二构件，其呈圆形地连接到所述管状隔膜的第二端；
外壳，其使所述第一构件和所述第二构件对准以在所述管状隔膜的打开状态和闭合状态之间作相对旋转；
闭合偏压机构，其连接在所述外壳与所述第二构件之间以向所述第二构件施加闭合旋转运动，从而实现所述管状隔膜的闭合状态；
第一锁定机构，其限制所述第一构件相对于所述第二构件沿打开方向旋转；
第二锁定机构，其限制所述第二构件相对于所述第一构件沿闭合方向旋转以实现打开状态；
控制机构，其可操作以选择性地释放所述第一锁定机构和第二锁定机构，从而实现打开和闭合。

17.  根据权利要求16所述的外科进入装置，其中，所述闭合偏压机构包括动力弹簧。

18.  根据权利要求16所述的外科进入装置，还包括打开偏压机构，所述打开偏压机构连接在所述外壳与所述第一构件之间以向所述第一构件施加打开旋转运动，从而实现所述打开状态。

19.  根据权利要求18所述的外科进入装置，其中，所述打开偏压机构包括动力弹簧。

20.  根据权利要求16所述的外科进入装置，其中，所述管状隔膜包括弹性材料，所述弹性材料被选择成当扭转到所述闭合状态时储存足以在所述第一构件和所述第二构件之间施加相反的打开相对旋转运动的扭转能量。

用于手助腹腔镜外科手术的全自动膜片密封件
相关申请的交叉引用
本申请涉及与此同日提交的两个共有美国专利申请：(1)Cropper等人的“Handoscopy Interwoven Layered Seal LaparoscopicDisk”，序列号No._______(律师卷号为END5260USNP-0542675)；和(2)Kistler等人的“Resiliently Supported Seal Cap for Hand AssistedLaparoscopic Surgical Procedures”，序列号No.________(律师卷号为END5945USNP-0542678)，所述两个美国专利申请的公开内容全文被引用于此作为参考。
技术领域
本发明总的涉及外科进入系统，该系统便于在腹腔镜外科手术期间密封穿过体壁并进入体腔。
背景技术
腹部外科手术通常涉及腹壁中的切口，该切口足够大以容纳外科医生的手、多个器械和体腔的照明装置。尽管大切口简化了在外科手术期间进入体腔的过程，但它也增加了创伤、需要延长的恢复时间并且会导致难看的瘢痕。针对这些缺陷，已经开发了微创外科手术方法。
在微创腹部外科手术或腹腔镜外科手术中，在腹壁中形成若干个较小的切口。其中一个切口用于用气体使腹腔膨胀，这使腹壁提升并远离下面的器官并且提供执行预期外科手术的空间。该过程被称为体腔的注气。另外的切口可以用来容纳用于照明和观察体腔的套管或套管针，以及在实际执行外科手术中所涉及的器械，例如用于操作、切割或切除器官和组织的器械。
由于结合了开放式外科手术的优点(例如触觉反馈)并且还具有封闭式外科手术的一些优点(例如减少瘢痕、缩短恢复时间和降低并发症发生率)，手助腹腔镜外科手术(HALS)越来越多地获得认同。腹腔镜盘常常用于提供可调节的开口，可调节的开口允许外科医生的手插入到被注气的体腔中，而且在有或没有外科医生的手的情况下还提供有效的气动密封。
尽管通常已知的腹腔镜盘成功地支持HALS，但还是希望对其进行改进以增加患者和外科医生的舒适感并增强性能。
附图说明
包含在本说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上面给出的本发明的概述以及下面给出的实施方式的详述一起用于解释本发明的各种原理。
图1是通过插入具有动力辅助的可调节进入通道的腹腔镜盘而准备进行手助腹腔镜外科手术(HALS)的患者的环境透视图。
图2是图1的腹腔镜盘的透视图，其中，响应于旋转到逆时针最大位置的上致动环，动力辅助的可调节进入通道处于打开状态。
图3是图1的腹腔镜盘的透视图，其中，响应于旋转到顺时针最大位置的下致动环，动力辅助的可调节进入通道处于闭合状态。
图4是图1的腹腔镜装置组件的透视分解图。
图5是图1的腹腔镜装置组件的上致动环的俯视透视图。
图6是图1的腹腔镜装置组件的上致动环的仰视透视图。
图7是图1的腹腔镜装置组件的打开环的俯视透视图。
图8是图1的腹腔镜装置组件的打开环的仰视透视图。
图9是图1的腹腔镜装置组件的固定环的俯视透视图。
图10是图1的腹腔镜装置组件的固定环的仰视透视图。
图11是图1的腹腔镜装置组件的闭合环的俯视透视图。
图12是图1的腹腔镜装置组件的闭合环的仰视透视图。
图13是图2的腹腔镜装置的卷绕致动器的透视图。
图14是图1的腹腔镜装置组件的下基座的俯视平面图。
图15是在组装图1的腹腔镜装置组件的过程中安装到图14的下基座上的闭合环和卷绕致动器的俯视平面图。
图16是在组装图1的腹腔镜装置组件的过程中安装在图15的闭合环和下基座的内侧的固定环的俯视平面图。
图17是管状隔膜扭转密封件的底部周边和安装到固定环上的压缩弹簧以及附连到图16的部分组装的腹腔镜装置组件的闭合环上的动力弹簧的俯视平面图，其中局部被剖切以暴露与形成在闭合盘中的下凹窝接合的固定盘的锁臂。
图18是附连到图17的部分组装的腹腔镜装置组件的打开环的管状隔膜扭转密封件的顶部周边的俯视平面图。
图19是当打开环的锁臂由闭合环的内径向内致动时，图18的部分组装的腹腔镜装置组件的俯视平面图，其中局部被剖切以显示打开环进行顺时针旋转以允许打开环的弹簧块沿顺时针下落到固定环的通道块。
图20是打开环进一步顺时针旋转之后图19的部分组装的腹腔镜装置组件的俯视平面图，其中局部被剖切以显示打开环的锁臂接合在闭合环的上凹窝内。
图21是将致动环和卷绕致动器添加到图20的部分组装的腹腔镜装置组件以完成组装的俯视平面图。
图22是图21的已组装腹腔镜装置组件的左侧视图，其中，示出了通过打开环的向上销、固定环的安装孔和闭合环的卷绕销的分段剖面图。
图23是在致动环的顺时针旋转之后图21的已组装腹腔镜装置组件的俯视平面图，其中局部被剖切以暴露释放固定环的动力止动臂的打开环的顺时针旋转以释放闭合环供顺时针旋转。
图24是当闭合环开始顺时针旋转并且接合打开环的锁臂时图23的已组装腹腔镜装置组件的俯视平面图。
图25是在闭合环完全顺时针旋转之后图24的已组装腹腔镜装置组件的俯视平面图，其中闭合扭转密封件并且局部被剖切以显示打开环的弹簧块与固定环的通道块之间的压缩弹簧的压缩和锁臂保持接合到闭合环。
图26是在致动环顺时针旋转之后图25的已组装腹腔镜装置组件的俯视平面图，其中局部被剖切以暴露进入致动环中的弧形凹槽的顺时针末端的打开环的向上销，其将锁臂向内牵引脱离与闭合环接合。
图27是当压缩弹簧和完全闭合的扭转密封件的储能随着逆时针旋转被转移到打开环中时图26的已组装腹腔镜装置组件的俯视平面图。
图28是在打开环完成逆时针旋转使得锁臂接合闭合环中的下一个各自的上凹窝之后图27的已组装腹腔镜装置组件的俯视平面图，显示了扭转密封件的打开状态。
图29是通过替代的腹腔镜盘组件的竖直横截面的侧视图。
图30是图29的替代腹腔镜盘组件的俯视详图，其中被水平剖切以显示接合到下外壳的下棘轮凹窝的闭合环的闭合锁臂。
图31是图29的替代腹腔镜盘组件的俯视详图，其中部分被拆解以显示接合到下外壳的上棘轮凹窝的打开环的打开锁臂。
图32是处于初始打开状态的图29的替代腹腔镜盘组件的俯视图，其中部分被剖切以暴露接合到下外壳的闭合和打开锁臂。
图33是当致动环逆时针旋转以使闭合锁臂从下外壳脱离时图32的替代腹腔镜盘组件的俯视图，其中局部被剖切以暴露闭合和打开锁臂。
图34是图33的替代腹腔镜盘组件的俯视图，其中局部被剖切以暴露脱离的闭合环顺时针旋转三分之一转以在下一个下棘轮凹窝位置再接合下外壳。
图35是图34的替代腹腔镜盘组件的俯视图，其中局部被剖切以暴露致动环的向上和小逆时针运动以将打开锁臂的上致动销再定位到致动环中的相邻弧形凹槽，从而脱离打开锁臂以释放打开环供打开返回到图32中所示的状态。
图36是作为扭转角的函数测量的两种类型的扭转密封件的反作用扭力和用于克服反作用扭矩的电源传递函数的线性近似的绘图。
具体实施方式
参见图1，示出了用于在腹部内执行内窥镜外科手术的环境，在这里被称为手助腹腔镜外科手术(HALS)。外科医生的手穿过HALS腹腔镜盘组件10，所述盘组件包括附连到牵开器裙部14上的外部可见的腹腔镜盘(密封帽)12，所述牵开器裙部14牵开(加宽)穿过患者的腹壁18的切口16。牵开器裙部14可以是永久固定的或可拆卸的。腹腔镜盘12提供可调节的进入通道20，该进入通道可以容易地借助于储能被打开，从而被显示为指尖外科器械22的器械可以穿过管状隔膜扭转密封件24插入，该管状隔膜扭转密封件24由诸如异戊二烯、硅树脂、聚氨酯这样的材料形成并且提供腹腔镜盘12的外部气动密封。器械22穿过切口16，该切口由牵开器裙部14的弹性腰部26通过牵开器裙部14的下开口28被牵开(即加宽)，所述下开口28由形成牵开器裙部14的唇边的挠性环30限定。挠性环30抵靠在腹壁18的内表面32上并且围绕切口16。挠性环30允许在变形状态下穿过切口16插入，随后弹回到所示的松弛、圆形形状。
在图2中，腹腔镜盘12可以容易地被定位到打开状态，其中通过将上致动环34相对于下基座36定位到从上面看时的逆时针位置而使管状隔膜扭转密封件24只稍稍扭转。上致动环34的小的外部部分38被切除以允许向下基座36的手柄部分40的每一侧进行这样的旋转。当手掌握住手柄部分40时，围绕上致动环34的较大外部部分44的指脊42增强单手操作。卷绕致动器46接近于手柄部分40并且从手柄部分40沿逆时针向外延伸。腹腔镜盘在运输和储存时通常处于打开状态，以避免缩短扭转密封件24的使用寿命。
在图3中，腹腔镜盘12可以容易地被定位到闭合状态，其中通过将上致动环34定位到从上面看时的顺时针位置而使管状隔膜扭转密封件24完全扭转。因此，通过推动指脊使致动环34的小的外部部分38移位。可拆卸的卷绕致动器46被去除，这可以是在使用期间的典型布置，原因是足够的能量被储存在腹腔镜盘12内以用于重复打开和闭合。应当理解的是，腹腔镜盘12可以通过使致动环34部分旋转而部分地打开到中间状态，这在已知手或工具的直径时是理想的以便减小气动注气压力的损失。当在身体外执行内部器官的摘除时完全打开位置是理想的。
在图4中，显示了在组装之前处于圆柱形、松弛形状的管状隔膜扭转密封件24。扭转密封件24的顶部周边48向上穿过定位在上致动环34之下的打开环52的内径50，并且被向外拉伸和卷曲在打开环52的向上限定的上圆形唇边54上，通过上O形圈56使其保持在上圆形唇边54上。扭转密封件24的底部周边58向下延伸穿过定位在打开环52之下的下固定环62的内径60，并且被向外拉伸和卷曲在固定环62上的向下限定的下圆形唇边64上，通过下O形圈66使其保持在下圆形唇边64。
闭合环70具有内径72，在该内径72上设有三个径向间隔的、顺时针倾斜的上锁定凹窝74，所述上锁定凹窝与从被环绕的打开环52向外延伸的三个径向间隔的锁臂76对准并接合。闭合环70的内径72也具有三个径向间隔的、逆时针倾斜的下止动凹窝78，所述下止动凹窝与从被环绕的固定环62向外延伸的三个径向间隔的止动臂80对准并接合。
闭合环72的外卷轴表面82包括细长的矩形凹窝84，所述细长的矩形凹窝具有附连在其逆时针端附近的半圆头柱86，所述半圆头柱穿过动力弹簧92的窄的末端接片90中的孔88。下基座36具有手柄凹窝94，该手柄凹窝被成形为在一体化的竖直轴96上接收动力弹簧92，凹窝94通过紧固件99由手柄顶盖98闭合。下基座36中的中心孔100在向上突出的圆形脊105内，在所述中心孔之下延伸的圆形接合唇边102(图22)接收牵开器裙部14的上唇边104，所述向上突出的圆形脊105包括接合固定环62的下表面的若干个径向间隔的上突出销106。围绕圆形脊105限定的圆柱形凹窝108与手柄凹窝94连通并且大体由外上壁110限定，所述外上壁的向外减小的直径部分112接合来自致动环34(图22)的较大外部部分44的向下圆形唇边114的外凹槽113。外上壁110的每一端过渡到限定手柄凹窝94的三个侧向手柄壁116的每一侧。狭缝118沿逆时针方向从靠近手柄部分40处侧向地延伸以接收卷绕致动器46。
应当理解的是，图示出的本发明包含动力弹簧92，但是根据本发明的各方面可以包含其他偏压弹簧，例如恒力弹簧和螺旋弹簧。另外，偏压弹簧可以包括拉伸或压缩弹簧。
在固定环62中限定有向上敞开的圆形弹簧通道120，所述圆形弹簧通道120环绕内径60并由一对通道块124分成两个相等的弧段122。一对压缩弹簧126分别驻留在每个弧段122中，当从上方看时压缩弹簧126被定位成从逆时针一侧接触各自的通道块124。
在图5-6中，上致动环34被显示成具有三个弧形凹槽128，所述三个弧形凹槽128在环绕大的中心孔132的下表面130(图6)中形成几乎完整的圆形图案。每个弧形凹槽128的每个顺时针末端134(如图6中当从下面看时的逆时针末端)通过向内倾斜到一点而变窄并且各个弧形凹槽128的每个逆时针末端135以呈方形的形式终止。
在图7-8中，打开环52具有限定内径137的内盘部分136，在该内盘部分136的相对侧上设有一对向下突出的弹簧块138(图8)，所述弹簧块138对准以便被接收在固定环62的弹簧通道120的两个相等弧段122的各自的一个中。附连到内盘部分136的外凸缘140具有包括三分之一圆周的三个相同部分142。每个部分142包括大约六分之一圆周的导向部分144，所述导向部分用于为了使闭合环70的内径72旋转而与其接触。三个导向部分144中的一个包括在组装期间使用的上密封对准槽口146。每个相同部分142也包括臂座148，该臂座分叉成逆时针突出的锁臂76和顺时针(从上面看的)突出的释放臂150，每个锁臂和释放臂大体延伸到对应于闭合环70的环绕内径72。每个锁臂76在未通过与闭合环70接触被向内推动时弹性地稍稍向外延伸以使锁定末端152延伸到与闭合环70(图4)的上锁定凹窝74锁定接合。从每个锁定末端152延伸的向上销154(图7)被对准以在形成于下表面130(图6)中的三个弧形凹槽128的各自一个中行进。每个释放臂150具有被对准以与固定环62相互作用的向下销158(图8)。
在图9-10中，固定环62的弹簧通道120的每个相等弧段122接收来自打开环52的弹簧块138(图8)中的一个。固定环62具有被分成三个相同部分162的外凸缘160，每个相同部分162包括基本上三分之一圆周的保持部分164，所述保持部分浮凸于逆时针部分166(当从上面看时)上以形成逆时针突出的动力止动臂168，该动力止动臂168带有向外偏压的向上突出、平行四边形旁路键170以使动力止动角部172延伸到与闭合环70接合。每个保持部分164包括安装孔174，该安装孔接收来自下基座36的突出销106中的一个。每个旁路键170具有远侧倾斜表面176，该倾斜表面的逆时针最远角部相对于内径60向内并且顺时针角部相对于内径60向外，因此需要相对的倾斜表面178平行。因此，动力止动臂168倾向于通过顺时针移动打开环52的向下销158被向内偏转并且允许通过逆时针移动打开环52的向下销158保持向外接合到闭合环70。保持部分164中的一个包括在组装期间用于基准的下密封对准槽口179。
在图11-12中，更详细地显示了闭合环70，该闭合环70包括被对准以用于与从被环绕的打开环52(图7-8)向外延伸的三个径向间隔的锁臂76接合的上锁定凹窝74和用于与从被环绕的固定环62向外延伸的三个径向间隔的止动臂80接合的三个径向间隔的、逆时针倾斜的下止动凹窝78。另外，在图12中，闭合环70的底表面180具有三个径向间隔的、向下突出的卷绕销182。
在图13中，卷绕致动器46具有附连到带有钩状端188的薄的顺时针突出的卷绕臂186上的模制的外部抓握部分184，所述钩状端被成形以接合卷绕销182(图12)以用于克服来自动力弹簧92(图4)的偏压向闭合环70施加逆时针旋转。
在图14和4中，下基座36被显示成包括紧紧地环绕向上突出的圆形脊105的闭合环支撑表面190，用于支撑闭合环70的底表面180。闭合环70又由接收卷绕销182的卷绕销凹槽192紧紧地环绕，所述卷绕销凹槽又由比闭合环支撑表面190稍深的钩支撑表面194紧紧地环绕以用于引导在底表面180的高度之下并且因此在闭合环70之下的卷绕臂186，如图15中所示。
在图16-17中，除了在图15中添加的闭合环70之外，固定环62被插入，向外松弛的动力止动臂168与闭合环70的下止动凹窝68(图17)接合。下密封对准槽口179被定位在下基座36的与手柄部分40相对的一侧。在图17中，压缩弹簧126被插入各自的相等弧段122中，保持与各自的通道块124的逆时针侧接触。扭转密封件24的底部周边58(图4)被安装到下固定环62上，并且使扭转密封件24的顶部周边48保持松弛。动力弹簧92也被安装到一体化的竖直轴96上，接片90附连到闭合环70以施加顺时针偏压。
在图18中，打开环52准备好用于安装，上密封对准槽口146被定位在固定环62的下密封对准槽口179之上并且扭转密封件24的顶部周边48被安装在打开环52上，呈现完全敞开的可调节进入通道20。打开环52未被插入闭合环70的内径72内并且因此打开环52的锁臂76在闭合环70之上处于松弛、伸展状态。
在图19中，打开环52顺时针旋转小于四分之一转直到打开环52的每个弹簧块138下落到固定环62的弹簧通道120的各自相等弧段122中并且刚好在各自的通道块124的顺时针位置，从而向可调节进入通道20施加微小的扭转。锁臂76被牵拉到闭合环70的各自的上锁定凹窝74之外。
在图20中，打开环52进一步顺时针旋转，但是仍然未达到四分之一转，直到锁臂76向外延伸到下一个遇到的闭合环70的上锁定凹窝74。
在图21中，手柄顶盖98被安装。致动环34处于它的逆时针最大位置使得从每个锁定末端152延伸的每个向上销154被接收在形成于致动环34的下表面130中的三个弧形凹槽128的各自一个的逆时针末134内。卷绕手柄46被插入下基座36中并且逆时针旋转直到钩状端188接合闭合环70的卷绕销182。应当理解的是，卷绕手柄46可以是可拆卸的或永久固定到腹腔镜盘10。由此，可以使闭合环60每次沿逆时针旋转三分之一转或以上以围绕闭合环70的卷轴表面82卷绕接片90，从而储存其后在闭合和打开扭转密封件24的可调节进入通道20中使用的能量。
在图22中，盘组件10被显示成带有在横截面中径向对准的接合部件，包括圆形接合唇边102，该圆形接合唇边接收牵开器裙部14的上唇边14，并由底部O形圈196固定就位。打开环52的锁臂76延伸到与闭合环70的上凹窝74锁定接合，向上销152驻留在致动环34的弧形凹槽128中。卷绕销182向下延伸到形成于下基座36中的卷绕销凹槽192中。从下基座36延伸的突出销106进入固定环62的安装孔174中以用于阻止旋转。闭合环70的卷轴表面82限定用于接收动力弹簧92(图4)的接片90的环形凹窝。牵开器裙部14的挠性环30被显示成组装到下开口28中，这可以允许期望的刚性大小。
在图23中，致动环34被顺时针转动使得逆时针末端弧形凹槽128向打开环52的向上销152施加顺时针旋转，锁臂76被从闭合环70的任何遇到的上凹窝74中拉出，否则所述上凹窝74可能阻止闭合环70顺时针旋转。打开环52的每个释放臂150使向下销158遇到固定环62的各自的动力止动臂168的旁路键170的远侧倾斜表面176，向内推动动力止动臂168脱离与闭合环70(图4)的各自下凹窝78接合。
在图24中，随着闭合环70从由打开环和固定环52、62阻止顺时针旋转被释放，动力弹簧92的储能开始使闭合环70旋转，这几乎立即导致锁臂76再接合闭合环70的上凹窝74。打开环52的向上销152并不阻止打开环52为了致动环的各个弧形凹槽128的角度尺寸而相对于致动环34顺时针旋转。因此，在图25中，动力弹簧92使打开环52和闭合环70两者旋转三分之一转即大约30°直到打开环的弹簧块138将各自压缩弹簧126压靠在固定环62的通道块124上，并且因此施加与扭转密封件24的底部周边58相对于顶部周边48的扭转相似的附加扭转，闭合可调节进入通道20以形成气动密封。打开环52的向上销152正接近弧形凹槽128的各自顺时针末端134，并且还未被向内牵引而是保持在延伸、锁定状态。
在图26中，用户将致动环34围绕手柄部分40逆时针旋转小的外部部分38所允许的量，导致致动环34的弧形凹槽128的顺时针末134在来自打开环52的各自向上销152上作向内倾斜运动，将附连的锁臂76向内牵引脱离与闭合环70接合。压缩弹簧126和扭转密封件24的可调节进入通道20的完全扭转状态都在打开环52上施加逆时针推动。
在图27中，打开环52开始响应该逆时针推动，释放压缩弹簧126并且当顶部周边48逆时针旋转时允许扭转密封件24打开。打开环52的每个释放臂150的向下销158遇到固定环62的动力止动臂168的旁路键170的相对倾斜表面178并且被向内推动，从而允许动力止动臂168保持接合在闭合环70的下凹窝78内。
在图28中，打开环52完全逆时针旋转使得每个锁臂76被允许接合闭合环70的下一个遇到的上凹窝74，准备腹腔镜装置组件10供外科医生的手插入。用于闭合和打开的偏压量可以接近于获得以适当速度打开和闭合的预期量而被选择，克服扭转密封件24的摩擦和弹性性质。快速闭合(例如两秒或以下)被认为能有效地减小气动压力损失。
在图29-35中，替代的HALS腹腔镜盘组件210包含被显示成上动力弹簧212和下动力弹簧214的两个偏压弹簧，所述偏压弹簧分别偏压打开环216和闭合环218以用于相对于环绕的下外壳220沿相同选定方向独立移动以进行打开和闭合。特别参考图29，下外壳220的圆柱形下支承轨道222在形成于闭合环218中的向下敞开圆柱形凹窝224内向上延伸。与下支承轨道222竖直对准的闭合轨道218的圆柱形上支承轨道226又向上延伸到形成于打开环216中的向下敞开圆柱形凹窝228中。这些接合限制环216，218相对于外壳220的旋转运动。
从围绕下支承轨道226的闭合环216的向下圆柱形部分232向外形成的向外卷筒凹窝230与下外壳220的向上突出外圆柱形壁238的下部分236形成下环形腔234以用于围绕闭合环218卷绕下动力弹簧214。
在图29-30中，闭合环218的闭合锁臂240弹性地向外延伸并接收在形成于下外壳220的下部分236中的下棘轮凹窝241内。下唇边242为了旋转运动接触下外壳220的向上突出外圆柱形壁238的内径243并且限定卷筒凹窝230的下限。在图30中，闭合环218的中断的上圆周唇边244沿圆周支托一个或多个闭合锁臂240以用于为了旋转运动接触外圆柱形壁238的内径243并且限定卷筒凹窝230的上限。闭合锁臂240顺时针延伸，倾向于邻接下棘轮凹窝241的顺时针末端，防止闭合环218的进一步顺时针旋转。在图29-30中，闭合锁臂240向上具有闭合键245，所述闭合键被成型为接触从打开环216向下延伸的向下的下致动销246的内侧。因此，逆时针移动打开环216解锁闭合环218。
卷绕销247从闭合环218的向下圆柱形部分232向下延伸到形成于下外壳220中且从下支承轨道222向外的向上敞开环形卷绕销凹窝248内。卷绕致动器250具有带内钩254的外部手柄252，所述内钩向内延伸以用于在通过下外壳220的下部分236形成的水平卷绕狭槽256内旋转，从而接合和移动各自的卷绕销247。至少一个卷绕棘轮臂257从打开环216向下并沿顺时针延伸并且被接收在形成于闭合环218的上表面上的逆时针向上倾斜凹窝259中。因此，闭合环218的逆时针卷绕旋转也传递到打开环216。
围绕下外壳220的内径260的下外壳220的向下突出的圆形接合唇边258具有向外敞开的环形凹窝262，该向外敞开的环形凹窝接收牵开器裙部14的上唇边14，并由底部O形圈264固定就位。
打开环216从下盘部分266被组装，所述下盘部分具有向外敞开的卷筒表面268和再次旋转致动环272的向上圆柱形导轨270。打开环216的上盘部分274具有带向外敞开的环形凹窝278的上唇边276，所述向外敞开的环形凹窝接收扭转密封件24的顶部周边48并且由顶部O形圈280固定于此。扭转密封件24的可调节进入通道20穿过打开环216的内径281和闭合环218的内径282，扭转密封件24的底部周边58被向下拉伸并且向外卷曲到向下限定的下圆形唇边284上和闭合环218上的向外敞开的环形凹窝285中，并通过下O形圈286固定在其上。上盘部分274可以在选定的相对角度方向紧固到下盘部分266，便于与适当预设角度的扭转密封件24组装。
向上突出外圆柱形壁238的上部分288包括上部和外部圆柱边缘290，该圆柱边缘在致动环272的水平盘部分296和向下圆柱形带298之间的圆形附连部分处接触致动环272的水平内表面292和竖直内表面294。向下圆柱形带298终止于向内抓紧唇边300中，所述向内抓紧唇边卡扣到在外部引导唇边290之下形成于上部分288中的向外敞开环形凹窝302中。
在图29和31中，打开环216的下盘部分266包括下唇边304，该下唇边为了旋转运动接触外圆柱形壁238的上部分288的内径306并且限定打开环216的卷筒表面268的下限。由中断的上圆周唇边310径向支托的至少一个打开锁臂308限定卷筒表面268的上限。中断的上圆周唇边310为了旋转运动接触内径306。打开锁臂308顺时针延伸并且被向外弹性偏压以接合形成于内径306的内部和上部部分中形成的上棘轮凹窝312的顺时针末端，防止打开环216的进一步顺时针旋转。上致动销314从打开锁臂308向上延伸以在形成于致动环272上的三个向下弧形凹槽316的一个内移动，所述向下弧形凹槽316环绕致动环272的大的中心孔318的一部分，所述大的中心孔又围绕打开环216的上盘部分274。在图33中，每个弧形凹槽316的每个逆时针末端320(在剖面中从上面看时)通过向内退缩到一点缩窄并且各个弧形凹槽316的每个顺时针末端322以方形的形式终止。因此，顺时针移动致动环272使上致动销314进入逆时针末端320将打开锁臂308向内牵拉脱离与上棘轮凹窝312接合。
在图32中，显示了腹腔镜盘组件210，由管状隔膜扭转密封件24的扭转量限定的可调节进入通道20处于打开状态。打开锁臂308接合到上棘轮凹窝312，上致动销314驻留在致动环272的弧形凹槽316的顺时针末端322内。上致动环272的小的外部部分324被切除以允许向下外壳220的手柄部分326的每一侧进行这样的旋转。在图32中，小的外部部分被旋转到顺时针位置，较大开口在手柄部分326的左边。当手掌抓握手柄部分326时围绕上致动环272的较大外部部分330的指脊328增强单手操作。闭合环218的闭合锁臂240接合到下棘轮凹窝241，闭合键245刚好在打开环216的下致动销246的逆时针位置。
在图33中，致动环272逆时针被旋转。弧形凹槽316逆时针牵拉上致动销314，逆时针旋转打开环216。由此，下致动销246斜靠在闭合键245上，将闭合锁臂240牵拉到下棘轮凹窝241之外，释放闭合环218以在下动力弹簧214的推动下大约顺时针旋转三分之一转直到闭合锁臂240接合下一个下棘轮凹窝241，如图34中所示。
在图35中，随着可调节进入通道20如前所述被闭合，致动环272在逆时针旋转的同时被提升使得上致动销314从一个弧形凹槽316的顺时针末端322移动到在它的顺时针方向的相邻弧形凹槽316的逆时针末端320。径向向内牵引上致动销314的致动环272的随后顺时针运动使其脱离打开锁臂308。尽管未在图35中显示，应当理解的是，打开锁臂308因此从上棘轮凹窝312脱离，允许上动力弹簧212顺时针旋转打开环216，解开扭转密封件24，直到近似三分之一转之后打开锁臂308接合下一个上棘轮凹窝312。
应当理解的是，其他解锁实现方式可以被包含以选择性地打开和选择性地闭合扭转密封件24。进一步地，应当理解的是，除了三分之一转之外，根据本发明的方面棘轮凹窝的其他间隔可以被包含到应用中，例如1或2。此外，尽管上动力弹簧212增长了腹腔镜盘组件210的打开时间，但应当理解的是，扭转密封件24中的扭转储能可以足以实现打开而不用动力弹簧212和压缩弹簧的帮助。
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尽管通过若干实施方式的描述举例说明了本发明并且尽管相当详细地描述了示例性实施方式，申请人的目的并非是将后附的权利要求书的范围约束或以任何方式限制到这样的细节。本领域的技术人员可以容易地想到另外的优点和修改。
例如，尽管在示例形式中显示了无源偏压弹簧(例如动力弹簧)，根据本发明的方面的应用可以包含动力源例如恒功率源电机、电池或气动装置。例如图36中所示，选定的功率源将提供超过由扭转密封件(例如异戊二烯、硅树脂)生成的反作用扭矩的闭合功率。