夹紧器械的制作方法_4

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b。在该线性方程中,Y为 所需扭矩,而X为尖端偏转。如图9C所示,扭矩以豪牛顿-米(mNm)被提供,而偏转以毫米 (mm)被提供。在图9C提供的特定示例中,确定斜率m为21. 5mNm/mm而偏移为50mNm。如 上所讨论,m和b的值由于在不同缝合器之间的制造差异而变化。
[0087] 在步骤910中,确定缝合器600的最大扭矩值。在一些实施例中,通过将最大尖端 偏转限制到0. 70mm来确定最大扭矩。0. 70mm为适合于蓝色套件614的尖端分离,其能够 被认为是为蓝色套件建立了安全基线。该示例值阻止在触发期间由于尖端分离造成的套件 的不当形成。如能够从图9C所见,或者由以上线性关系所计算,在图9C中示出的特定缝合 器600具有65mNm的最大扭矩值。对于适当的钉子形成,高于65mNm的扭矩值会允许过多 的尖端分离(并且因此允许过大的组织间隙)。通过强制实施扭矩极限值,足够的扭矩被供 应到夹具,但是不允许过多的扭矩,这阻止导致钉子不当形成的较大尖端偏转。
[0088] 在步骤912中,缝合器600的最大扭矩值被储存在缝合器600的底座608的存储 器808中。然后,如图8所示,在系统10的操作期间,最大扭矩值能够从存储器808中读取, 并且用于控制在缝合程序期间由马达804施加到端部执行器602的最大扭矩。
[0089] 在一些实施例中,能够被称为τ。31的经校准的最大扭矩值用作缝合器600的基线 扭矩极限值。在操作期间,能够由该基线调整特定套件614的实际扭矩。该调整能够基于 大量先前收集的试验和分析数据,这些数据利用加载到系统800的多个套件和多个缝合器 获取。作为示例,针对各种套件614的调整能够为白色=-3mNm ;蓝色=+2mNm ;而绿色= +9mNm。这些值添加到最大扭矩值和经调整的值,以控制马达组件702的马达804的扭矩输 出。例如,如果套件614为蓝色套件,那么在夹紧期间使用的最大扭矩值被调整到94mNm。
[0090] 在以上描述中所用的实际数量仅为说明,且不应被认为是限制性的。缝合器600 中的每个均可以具有不同的最大扭矩值。另外,在一些实施例中,能够使用不同的安全尖端 偏转或其他参数。进一步地,针对套件类型的调整可以变化。而且,尽管以上讨论集中于缝 合器器械,但也能够在其他器械上执行类似的校准,诸如,血管密封器。
[0091] 在校准期间也能够设定其他参数。例如,能够将校准的扭矩极限值设定为特定的 参考温度I ref。其他参数可以包括磨损系数、器械寿命系数和涉及特定缝合器600的其他参 数。
[0092] 调整并校准每个器械的最大扭矩极限值允许在夹紧期间更精确地控制尖端偏转。 这能够使器械性能最大化。通过校准每个器械,能够比如果在所有器械中一致使用单个恒 定的参数使用更小的裕度。另外,通过更精确地控制夹紧,能够减小在夹紧期间尖端偏转的 不确定性。进一步地,通过减少对制造公差的依赖并且调整制造差异,能够增加制造产量。
[0093] 在马汰组件中的马汰的初始化
[0094] 除了校准并且初始化缝合器600以外,也能够校准并且初始化马达组件702以调 整制造差异。在夹紧马达804与触发马达802中以及在机械转换器714中的制造差异导致 在马达组件之间的差异。在马达组件校准期间,确定马达速度相对空载电流的关系和夹 紧马达804与触发马达802中的每个的扭矩常数Κ τ。
[0095] 图IOA示出能够用于校准马达组件702的马达804和802中的每个的校准方法 1000。如在方法1000中所示,步骤1002将要获取已组装的马达组件702。在步骤1004中, 执行初始校准。图IOB示出校准程序的示例。在步骤1006中,磨合马达组件702的马达 802和804。在磨合过程期间,借着恒定扭矩驱动马达802和804中的每个达多次循环,以 便试运转机械转换器714的齿轮组并且确保润滑脂均匀分布。在步骤1008中,执行最终校 准。步骤1008的最终校准和步骤1004的初始校准能够为相同的校准方法,图IOB示出了 其示例。在步骤1010中,将校准的参数储存在马达组件702的存储器812中。
[0096] 图IOB示出能够在图IOA的步骤1004和1008中使用的校准程序1012的示例。 如图IOB所示,步骤1014将要获取马达的空载数据,马达可以为夹紧马达804或触发马达 802。为确定在马达的马达速度与空载电流之间的关系,以各种速度驱动马达,每次一种速 度首先沿向前方向上然后沿向后方向上。在达到各种速度中的每个之后,测量空载电流消 耗以及马达组件702的温度。在一些情况下,能够针对温度调整空载电流消耗。作为示例, 在每分钟IO 4次旋转(rpm)中的速度数列可以为[2. 5, 1. 5, 2. 25, 0. 5, 2. 0, . 75, 1. 0, 1. 75, 0.25, 1.25和0.125]。然而,能够使用其他数据提取数列。图IOC示出根据马达速度的沿 向前(fwd)方向和向后(bak)方向上的夹紧马达804电流的数据。
[0097] 在步骤1016中,将数据拟合成函数,例如,指数函数或线性函数,以确定在马达电 流和马达速度之间的关系。例如,能够用于拟合数据的、具有非多项式的线性函数能够由下 式给出:
[0099] 其中,cl,c2, c3为系数,且Xscale为常数。
[0100] 在图IOC中,实曲线表示拟合到数据的曲线。在拟合之前,可以调整温度的数据并 对其进行筛选。在一些实施例中,基于先前的根据温度的马达模型,能够根据温度来调整原 始数据。另外,能够根据时间来筛选原始数据以减少噪音并且提供求平均值。
[0101] 在一些实施例中,分段线性逼近能够被最优化来拟合函数以便减少进一步的计 算。在图IOC中示出的到曲线拟合函数的分段线性逼近在图IOD中进行了说明。最后,分 段线性逼近能够作为^^皮储存在存储器812中。
[0102] 一旦完成空载电流校准,程序1012继续到扭矩常数Kt(每次电流输入的扭矩输 出)的确定。如图IOB所示,步骤1018包括获取扭矩加载数据。在获取扭矩加载数据中,首 先比照空载驱动正被校准的马达(夹紧马达804或触发马达802),并且然后载荷缓增到已 知的扭矩加载,并且然后缓降回到空载。已知扭矩加载能够由外部资源提供,例如,所述外 部资源诸如制动器或动力计。为正被校准的马达在向前方向和向后方向上收集数据(即, 扭矩输出对电流载荷)。能够为夹紧马达804和触发马达802中的每个提取多个数据集合。
[0103] 在步骤1020中,分析扭矩数据以确定扭矩常数Kt。数据能够被筛选,并且通过将扭 矩变化(空载到已知的扭矩加载)与电流变化(在空载时的电流到在扭矩加载时的电流) 进行比较确定扭矩常数K t。能够针对在步骤1018期间所获取的多个数据集合的计算求平 均值,以确定最终校准扭矩常数值。
[0104] 图IOE示出了根据本发明的一些实施例的在数据获取步骤1018期间马达的马达 速度和转矩随时间变化的示例。图IOF对应于图IOE所示的数据示出了作为时间的函数的 马达速度、电流和万向接头位置。如图IOF所示,对于该测试,能够筛选电流数据以获得电 流随时间变化的连续函数。
[0105] 如图IOA所示,在最终校准步骤1008之后的步骤1010中,空载电流校准数据 和扭矩加载校准数据心二者能够被储存在马达组件组702的存储器812中,并且能够在如 将在以下进一步讨论的马达组件702的扭矩极限值的进一步校准期间使用。
[0106] 相矩极限倌柃准
[0107] 再参考图8,仅当缝合器600到达完全夹紧状态时才允许触发缝合器600。由马达 804提供的、为到达完全夹紧状态的扭矩量通过软件限制。该扭矩极限值通常设定为电流极 限值,其为关于允许马达804在夹紧过程期间消耗的电流的极限值。如以上所讨论,该电流 极限值为缝合器600的校准数据的函数。换言之,将扭矩极限值初始设定为如以上所指示 的τ Μ?,根据套件614的颜色进行调整。
[0108] 然而,在重复使用缝合器600的情况下,有效扭矩极限值能够偏移并且偏离原始 校准数据。换言之,在若干次使用之后夹紧缝合器600所花费的相同扭矩不同于,并且通常 小于夹紧缝合器600在其初始校准状态下花费的扭矩。如果扭矩极限值保持不变,则可以 允许缝合器600到达在其并不打算做的在对抗材料(challenge materials)上的完全夹紧 动作,从而导致在钳夹612与砧座610之间的尖端偏转无意中增加。如上所讨论,如果缝合 器被触发,增加的尖端偏转提供不充分的组织间隙和不当形成的钉子。
[0109] 根据本发明的一些实施例,用于缝合器600的扭矩极限值根据多个操作参数进行 调整。多个操作参数能够包括,例如,马达组件702的温度,腕部604的铰接角度,马达组件 702的使用寿命(例如,受到马达组件702影响的缝合器触发的次数),和缝合器600的使 用寿命(例如,使用缝合器600的缝合器触发次数)。实际扭矩极限值能够在操作期间进行 调整,以便调整缝合器600的使用年限和操作条件。
[0110] 图11示出了用于执行此类操作的算法1100。算法1100能够由系统800执行,或 者由系统800结合在马达组件702中的处理器810来执行。如在步骤1002中所示,当在触 发之前接收到在步骤1102中的夹紧缝合器600的命令时,开始算法1100。
[0111] 在步骤1104中,恢复储存在底座608的存储器808中的针对缝合器600的参数, 储存在马达组件702的存储器812中的针对马达组件702的参数,以及储存在数据存储件 716中的针对套件614的参数。在步骤1106中,确定经调整的最大扭矩极限值。经调整的 最大扭矩极限值能够基于参数的数目与拟合马达组件702和缝合器600结合特定套件614 的磨损特征的模型进行确定。如上所讨论,能够包括在模型中的一些因子包括马达组件702 的温度(T),通过缝合器触发次数测量的马达组件702的寿命(L mp),通过缝合器触发次数测 量的缝合器600的寿命(Linst),以及腕部604的角度(Θ )。通常,能够定义影响所用的扭 矩极限值的参数集合{参数}。在一些实施例中,该集合能够被定义为IT, LMP,Linst, Θ…}。 在该模型中也可以使用其他参数。
[0112] 因此,经调整的最大扭矩极限值能够由下式给出:
[0113] ?^。1]1=?({参数})
[0114] 其中函数F定义在夹具600和马达组件702的寿命期间最佳拟合它们的行为的模 型。函数F能够主要通过缝合器600和马达组件702的大型集合凭经验进行确定,以准确 表示随时间的磨损特征。在一些情况下,在该模型中涉及各种参数的因子可以为标量,而在 另一些情况下,更好的模型具有加法的特定因子,而其他因子为标量。例如,用于计算最大 扭矩极限值的模型可以由下式给出:
[0115] ?^。1]1=?({参数})=;^1')*区(1"))*11(1^加)*7(9)+ 2;(1')+1^(1"))+1(1^尬)+口(9)+(:,
[0116] 其中,f、g、h、y、z,k,X和p表示所指示的参数的特定函数,且C表示一般的偏移 项。如在以上方程中所示,修正能够包括针对在参数集合中的参数的每个的标量分量和加 法分量。在一些模型中,如果参数并非标量分量,则函数f、g、h和y中的某些能够设定为一 (1),而如果对应的参数并非加法分量,则函数z、k、x和p被设定为0。以上F{参数}的示 例并非限制性的并且在建模中能够使用其他函数。一些特定示例模型存在于以下进一步的 细节中。
[0117] 在步骤1108中,马达电流极限值由扭矩极限值确定。作为近似,在马达804的电 流和期望扭矩之间存在线性关系。因此,在夹紧过程中,从扭矩极限值到电流极限值的转换 涉及根据线性关系对扭矩极限值进行缩放,以确定马达804的电流极限值。
[0118] 在步骤1110中,使用上述经调整的马达电流极
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