夹紧器械的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年1月14日提交的美国临时申请No. 61/752, 400和于2014 年1月13日提交的美国正式申请No. 14/154,067的优先权，所述申请的全部内容通过引用 被并入本文。
技术领域
[0003] 本发明的实施例涉及在外科手术器械（诸如缝合器或血管密封器）中的扭矩参数 的管理，以控制在远侧尖端处的力。
【背景技术】
[0004] 微创外科手术技术旨在减少在诊断或外科手术程序期间受损的外部组织的数量， 从而缩短患者的恢复时间、减轻患者的不适，并且减少有害的副作用。因此，对于使用微创 外科技术的标准外科手术而言，平均住院天数可以被显著缩短。而且，使用微创外科手术， 还可以缩短患者的恢复时间、减轻患者的不适、减少外科手术副作用，并且缩短离开工作的 时间。
[0005] 微创外科手术的常见形式为内窥镜检查，而内窥镜检查的常见形式为腹腔镜检 查，腹腔镜检查为在腹腔内部的微创检查和微创外科手术。在标准的腹腔镜外科手术中，向 患者的腹部吹入气体，并且插管套穿过小（大约1/2英寸或更小）切口来为腹腔镜检查器 械提供入口。
[0006] 腹腔镜检查外科手术器械一般包括用于查看外科手术区的内窥镜（例如，腹腔 镜），和用于在外科手术部位工作的工具。除了每个工具的工作端或端部执行器通过伸缩管 (又称为，例如，器械轴或主轴）与其手柄分离之外，工作工具通常类似于在常规（开腔）外 科手术中使用的那些工具。端部执行器能够包括，例如，夹具、抓紧器、剪刀、缝合器、血管密 封器、烧灼工具、线性切割器、针保持器或其他器械。
[0007] 为执行外科手术程序，外科医生通过插管套将工作工具传送到内部的外科手术部 位并且从腹部的外部对它们进行操纵。外科医生从监视器查看该程序，监视器显示从内窥 镜所取的外科手术部位的图像。类似的内窥镜检查的技术用于，例如，关节镜检查、后腹腔 镜检查、盆腔镜检查、肾镜检查、膀胱镜检查、池囊镜检查、窦镜检查、子宫镜检查、尿道镜检 查等等。
[0008] 正在开发的微创远程外科手术机器人系统用于在作用于内部外科手术部位时增 加外科医生的敏捷度，以及允许外科医生从远距离（在无菌场所外部）对患者进行手术。在 远程外科手术系统中，外科医生通常在控制台被提供有外科手术部位的图像。当查看在适 当的观察器或显示器上的外科手术部位的三维图像时，外科医生通过操纵控制台的主输入 或控制设备对患者执行外科手术程序。主输入设备中的每个均控制伺服机械致动/铰接的 外科手术器械的运动。在外科手术程序期间，远程外科手术系统能够提供具有端部执行器 的各种外科手术器械或工具的机械致动和控制，端部执行器响应主输入设备的操纵为外科 医生执行各种功能，例如，保持或驱动针、抓取血管、解剖组织等。
[0009] 这些端部执行器的操纵和控制为机器人外科手术系统的特别有利的一方面。为 此，期望提供外科手术工具，这些外科手术工具包括提供端部执行器的旋转运动的三个自 由度的机构，以模仿外科医生手腕的自然动作。此类机构应被适当的设定尺寸以用于在微 创手术中使用，并且设计相对简单以减少可能的故障点。另外，此类机构应提供足够的运动 范围以允许在各种位置操纵端部执行器。
[0010] 外科手术夹紧和切割器械（例如，非机器人线性夹紧、缝合和切割设备，也称为外 科手术缝合器；以及电外科血管密封设备）已经用于许多不同的外科手术程序中。例如，外 科手术缝合器能够用于从胃肠道中切除生癌组织或异常组织。许多已知的外科手术夹紧和 切割器械，包括已知的外科手术缝合器，具有夹紧组织的相对的钳口和切割在插入的钉之 间被夹紧组织的铰接刀。
[0011] 外科手术缝合器的操作通常涉及将相对大的力传送到外科手术缝合器的端部执 行器。传送力的一种方式涉及将来自致动器的旋转运动传送到端部执行器。通过向端部执 行器提供过小力的夹紧不足能够导致不完全的夹紧，从而留下大的组织间隙并且导致钉子 形成不当。通过向端部执行器提供过大力的夹紧过度能够导致端部执行器偏转增加，并且 又导致大的组织间隙，大的组织间隙可以导致钉子形成不当。
[0012] 类似的考虑能够应用到血管密封器。血管密封器夹紧组织，密封两侧并且使用刀 子将在密封件之间的组织分开。此外，不适当的夹紧能够导致不适当的组织密封。
[0013] 因此，在操作期间需要控制器械的夹紧以提供适当的夹紧。
【发明内容】
[0014] 根据本发明的方面，提供了夹紧器械。夹紧器械能够包括夹紧端部执行器；联接到 夹紧端部执行器的腕部；联接到腕部的器械轴；和连接到联接器的底座，联接器穿过器械 轴并且操纵腕部或夹紧端部执行器。底座能够包括从在马达组件中的一个或多个马达接收 旋转扭矩并且将旋转扭矩联接到联接器的机械转换器；用于储存用于校准夹紧器械的参数 的存储器；和联接到存储器的电子设备，电子设备提供到马达组件的接口。
[0015] 校准夹紧器械的方法能够包括获取根据尖端偏转数据的夹紧扭矩的数据集合，用 于夹紧器械；从数据集合确定扭矩极限值；以及将扭矩极限值储存在夹紧器械中。
[0016] 以下将关于附图进一步讨论这些实施例和另一些实施例。
【附图说明】
[0017] 图1为正被用于执行程序的微创机器人外科手术系统的平面图。
[0018] 图2为用于在图1中所示的机器人外科手术系统的外科医生的控制台的透视图。
[0019] 图3为在图1中所示的机器人外科手术系统电子推车的透视图。
[0020] 图4图解示出在图1中所示的机器人外科手术系统。
[0021] 图5示出如在图1中所示的外科手术系统的患者侧推车。
[0022] 图6A和图6B不出外科手术缝合器。
[0023] 图6C和图6D示出血管密封器。
[0024] 图7示出如在图6A和图6B中所示的外科手术缝合器与马达组件的联接。
[0025] 图8示出使用外科手术缝合器的外科手术系统的操作。
[0026] 图9A示出根据本发明的一些实施例的校准外科手术缝合器的方法。
[0027] 图9B示出在校准期间的外科手术缝合器。
[0028] 图9C示出在校准程序期间获得的示例数据。
[0029] 图IOA和图IOB示出根据本发明的一些实施例的用于校准马达组件的程序。
[0030] 图IOC和图IOD示出根据本发明的一些实施例的在马达组件中的马达空载电流的 校准。
[0031] 图IOE和图IOF示出根据本发明的一些实施例的在马达组件中的马达扭矩常数的 校准。
[0032] 图11示出在操作中调整外科手术缝合器的扭矩极限值的方法。
[0033] 在附图中，提供有相同元件编号的元件具有相同或类似的功能。
【具体实施方式】
[0034] 在以下描述中，阐述了描述本发明的一些实施例的具体细节。然而，对本领域的技 术人员显而易见的是，一些实施例可以在无这些具体细节中的一些或全部的情况下进行实 践。本文所公开的具体实施例旨在为示例性而非限制性的。本领域的技术人员应该认识到 尽管未在此具体描述，但其他要素也在该公开的范围和精神内。
[0035] 示出发明方面和实施例的说明书和附图不应被认为是限制性的一一权利要求限 定受保护的发明。在未背离该说明书与权利要求的实质和范围的情况下，可以作出各种机 械、构造、结构和操作变化。在一些情况下，未详细示出或描述众所周知的结构和技术以便 不模糊该发明。
[0036] 另外，附图并非按比例画出。部件的相对尺寸仅为说明的目的且并不反映可以在 该发明的任何实际实施例中出现的实际尺寸。在两个或更多附图中的相同编号表示相同或 类似的元件。
[0037] 进一步地，该说明书的专有名词并非旨在限制该发明。例如，空间相关术语--诸 如"之下"、"下面"、"下部"、"上方"、"上部"、"近侧"、"远侧"等一一可以用于描述在附图中示 出的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。这些空间相关术语旨在包含除在附图中 所示的位置和取向以外的在使用中或操作中的设备的不同位置（即，地点）或取向（即，旋 转布置）。例如，如果在附图中的设备被翻转，则描述为在其他元件或特征"下面"或"下方" 的元件将会在其他元件或特征"上方"或"之上"。因此，示例性术语"下面"能够包含在上方 和下方的位置和取向二者。设备可以以其他方式被取向（旋转90度或处于其他取向），并 且相应地本文使用的空间相关的描述被解释。同样，沿着并且围绕各种轴线的运动的描述 包括各种特殊设备位置和取向。另外，除非上下文另外清楚表明，否则单数形式"一（a)"、 "一（an)"和"该（the)"也旨在包括复数形式。并且，术语"包括"、"包括的"、"包含"等等限 定了所述特征、步骤、操作、要素，和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、 操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。描述为联接的部件可以电气或机械地直接联 接，或者它们可以经由一个或多个中间部件间接联接。
[0038] 只要可行，则关于一个实施例进行详细描述的元件及其相关方面均也包括在未在 其中将它们具体示出或描述的另一些实施例中。例如，如果关于一个实施例详细描述了一 个元件，但未关于第二实施例对其进行描述，不过所要求保护的该元件仍可以包括在第二 实施例中。
[0039] 微创机器人外科手术
[0040] 图1示出了微创机器人外科手术（MIRS)系统10的平面图解，该系统通常用于在 平躺在手术台14上的患者12身上执行微创诊断或外科手术程序。该系统能够包括用于在 手术期间由外科医生18使用的外科医生的控制台16。一个或多个助手20也可以参与到该 程序中。MIRS系统10能够进一步包括患者侧推车22 (外科手术机器人）和电子推车24。 当外科医生18通过控制台16查看外科手术部位时，通过在患者12身上的微创切口，患者 侧推车22能够操纵至少一个可移动联接的工具组件26 (在下文中简称为"工具"）。外科 手术部位的图像能够通过诸如立体型内窥镜的内窥镜28获得，其能够由患者侧推车22操 纵以确定内窥镜28的方向。电子推车24能够用来处理外科手术部位的图像，用于随后通 过外科医生的控制台16显示给外科医生18。除其他因素外，一次使用的外科手术工具26 的数量一般将取决于诊断或外科手术程序和在手术室内的空间约束。如果有必要改变在程 序期间所使用的工具26中的一个或多个，则助手20可以将工具26从患者侧推车22移除， 并且用来自在手术室中的托盘30的另一个工具26将其取代。
[0041] 图2为外科医生的控制台16的透视图。外科医生的控制台16包括左眼显示器32 和右眼显示器34,用于将能够深度知觉的手术部位的协调立体图呈现给外科医生18。控制 台16进一步包括一个或多个输入控制设备36,输入控制设备36进而使患者侧推车22 (如 图1所示）操纵一个或多个工具。输入控制设备36能够提供与其关联的工具26 (如图1所 示）相同的自由度从而提供给外科医生远程呈现，或者提供输入控制设备36与工具26成 为一体的知觉，使得外科医生具有直接控制工具26的强烈感觉。为此，可以使用位置传感 器、力传感器和触觉反馈传感器（未示出）以通过输入控制设备36将位置、力和触觉从工 具26传输回至外科医生的手中。
[0042] 外科医生的控制台16通常位于和患者相同的房间内，使得外科医生可以直接监 控程序，如果必要，外科医生亲自到场，并且直接对助手讲话而不是通过电话或其他通信媒 介。然而，外科医生能够处在和患者不同的房间内、完全不同的建筑物内，或其他远程位置， 从而允许远程的外科手术程序。
[0043] 图3为电子推车24的透视图。电子推车24能够与内窥镜28联接，并且能够包括 用于处理捕获的图像的处理器，捕获的图像用于随后在外科医生的控制台上或在位于本地 和/或远程的另一