[0130]当前公开的手术器械的各种实施例利用构造有应变仪和驱动电路的接合器。尽管以下说明书描述了应变仪的使用，但本公开的教导还适用于能够提供与所施加的压力成比例的电讯号输出的各种感测装置。在一些实施例中，驱动电路包括专用的仪器放大器、定制的调谐2极点滤波器、低功率模式开关、12位模拟-数字转换器和32位微处理器。尽管以下说明书描述了用于施加手术吻合钉的手术器械的使用，但本公开的教导还可应用于包括末端执行器和轴的各种手术装置，例如，密封组织的装置。
[0131]图58示出了用于在各种手术操作(例如，内窥镜手术操作)中使用的手术器械1110，并包括马达组1150、电池组1160、接合器1120以及具有构造成施加吻合钉的末端执行器组件1111的可替换装载单元1114。可替换装载单元1114和/或末端执行器组件1111可包括各种尺寸的吻合钉并且这些吻合钉可布置成一种或多种构造。在一些实施例中，可替换装置单元1114构造成可释放地联接至接合器1120的远侧端。
[0132]如图58中所示，手术器械1110包括构造成保持马达组1150和电池组1160的吸塑壳(clamshell) 1140，并且包括用于经由吸塑壳1140可操作地将接合器1120联接至马达组1150的联接机构1130。手术器械1110可另外地或可替换地包括手柄组件(未示出)，其中，接合器1120从手柄组件的远侧端延伸出。在一些实施例中，器械1110可设置有用于将器械1110连接至外部电源的传输线(未示出)。
[0133]根据本公开的实施例，使用应变仪1122或其他力传感器以及与其可操作地关联的驱动电路1129直接在接合器1120中测量驱动力。当前公开的手术器械1110的实施例可包括工厂校准后力测量值，借此，斜率和偏移修正因子永久地存储在驱动电路1129的微处理器(例如，图59和图60中所示的微处理器1240)中。通过这种方式，接合器1120可在不同手柄组件或吸塑壳1140之间互换，并且确保了校准后力测量值。在一些实施例中，在行程的末端处的校准后力测量值将升高，这样有助于实现可靠的末端停止检测。
[0134]力传感器和测力传感器(force transducer)可展现出偏移随着温度和时间的漂移。根据本公开的实施例，测力传感器在制造期间在工厂中进行校准。这种校准向微处理器(例如，图59和图60中所示的微处理器1240)提供修正因子用于由微处理器使用来修改从传感器(例如，应变仪1122)接收的数据以匹配在工厂制造期间所施加的现实作用力。在示意性实施例中，该校准首先需要传感器偏移“Y1”的测量值。接下来，已知力“F1”被施加至传感器，并且测量传感器的输出来提供数据点“Y2”。视在斜率“Sapp”可采用等式Sapp=(Y2_Y1)/F1进行计算。
[0135]偏移“Y1”可存储在微处理器1240中(和/或存储在与微处理器1240可操作地关联的存储器中)，并且微处理1240可构造成从由传感器接收的所有数据减去偏移“Y1”。这代表了针对从使用I = mx+b等式的传感器预期的直线的“b”修正。斜率修正可通过首先将“Sapp”与理想值“Si ”进行比较来计算，所述理想值“Si ”是具有力“F1 ”输入的系统的理想输出。y = mx+b等式中的术语“m”由比率Si/Sapp来修改。
[0136]在图59和图60中，示出了驱动电路1129(图58)的电路示意图，并且其包括仪器放大器1220、微处理器1240、运算放大器或“op-amp” 1230和连接至应变仪1122的接口1215以及提供开/关能力的电源开/关电路1210。如图60中所不，驱动电路1129进一步包括电压调整电路1250，其提供纯粹的DC电压。在一些实施例中，电压调整电路1250提供3.3伏特的DC电压。
[0137]针对电源注入系数(power supply inject1n rat1)和无电流消耗来选择仪器放大器1220。仪器放大器1220被设计成增强来自应变仪的相对有噪声的信号或非常微弱的信号，例如将信号增强大约50倍。op-ampl230通常具有低电流消耗和小尺寸，并可构造成将来自放大器1220的信号增强约10倍。在一些实施例中，op-amp 1230提供具有20Hz的截止频率的20dB的增益，并且可为两极巴特沃斯滤波器(two pole Butterworth filter) οop-amp 1230还可提供低通滤波，以便例如抵制马达噪音，和/或可提供电磁干扰(EMI)抑制。op-amp 1230的模拟输出经由导体231传送至微处理器1240的模拟-数字输入并转变成数字形式。由于用于在接合器1120之内容纳驱动电路1129的空间限制，选择op-amp1230和微处理器1240的一个主要考虑是小尺寸。
[0138]此后，参照图61描述根据本公开的测量手术装置中的驱动力的方法。应当理解，本文所提供的步骤在不偏离本公开的范围的情况下可合并执行或以不同于本文中出现的顺序执行。
[0139]图61为示出根据本公开的实施例的测量手术装置中的驱动力的方法的流程图。在步骤1410中，手术器械1110被设置并且包括构造成可释放地将具有末端执行器组件1111的可替换装载单元1114联接至驱动马达1150的接合器1120。接合器1120包括联接至能够检测过量负载的驱动电路29的应变仪1122。在一些实施例中，末端执行器组件构造成施加吻合钉。
[0140]在一些实施例中，驱动电路1129包括微处理器1240和op-amp 1230。op-amp 1230可构造成提供低通滤波和/或可以是两极Butterworth滤波器。在一些实施例中，图61中所不的方法可进一步包括将op-ampl230的模拟输出传送至微处理器1240的模拟-数字输入。驱动电路1129可进一步包括可提供3.3V的DC电压的电压调整电路1250。
[0141]在步骤1420中，应变仪1122和驱动电路1129被用以直接测量接合器1120中的驱动力以获得力测量值。
[0142]在步骤1430中，如果基于力测量值判定出已经检测到过量的负载，则调节驱动力以防止对接合器1120造成损坏。
[0143]在一些实施例中，图61中所示的方法可进一步包括:在内窥镜手术操作中使用末端执行器组件和/或利用末端执行器组件1111来施加吻合钉。
[0144]上述手术器械和测量手术装置中的驱动力的方法可适用于在内窥镜手术操作中利用和/或适用于在开放性手术应用中利用。
[0145]任何结合图1至图57所描述的任意实施例可包括上面所讨论的应变仪(或其他力传感器)和/或驱动电路。在本文所公开的任何实施例中，手柄组件或吸塑壳中的马达可以是构造成致动一个或多个驱动器(诸如可旋转的驱动连接件)的电动机。马达连接至电池，电池可为DC电池(例如，可再充电的铅基电池、镍基电池、锂离子基电池等)、AC/DC变压器或适用于向马达提供电能的任何其他电源。
[0146]尽管出于示意性和描述性目的参照附图详细描述了实施例，但应当理解，所公开的过程和装置并不因此理解为限制。例如，应变仪或其他力传感器可设置在驱动梁上、动态夹紧构件上、钳夹上或手术系统中的其他部件上。对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不偏离本公开的范围的情况下可对前述实施例进行各种修改。
【主权项】
1.一种用于施加紧固件的手术器械，包括: 驱动马达； 可替换装载单元，其具有末端执行器组件；以及 接合器，其构造成可释放地将所述可替换装载单元联接至所述驱动马达，所述接合器包括联接有驱动电路的应变仪，其中，所述应变仪和所述驱动电路构造成直接测量所述接合器中的驱动力。2.根据权利要求1所述的手术器械，其中，所述驱动电路包括微处理器和运算放大器。3.根据权利要求2所述的手术器械，其中，所述运算放大器构造成提供低通滤波。4.根据权利要求3所述的手术器械，其中，所述运算放大器是两极巴特沃斯滤波器。5.根据权利要求2所述的手术器械，其中，所述运算放大器构造成提供电磁干扰抑制。6.根据权利要求2所述的手术器械，其中，包括斜率和偏移校正因子的工厂校准力测量值永久地存储在所述微处理器中。7.根据权利要求2所述的手术器械，其中，所述驱动电路进一步包括构造成提供3.3伏特的直流电压的电压调整电路。8.根据权利要求2所述的手术器械，进一步包括构造成将所述运算放大器的模拟输出传送至所述微处理器的模拟-数字输入的导体。9.根据权利要求1所述的手术器械，其中，所述末端执行器组件构造成向组织施加吻合钉。10.根据权利要求9所述的手术器械，其中，所述末端执行器组件构造成用于在内窥镜手术操作中使用。11.一种用于测量手术装置中的驱动力的方法，所述方法包括: 提供用于施加紧固件的手术器械，所述手术器械包括构造成可释放地将具有末端执行器组件的可替换装载单元联接至驱动马达的接合器，所述接合器包括应变仪，所述应变仪联接至能够检测过量负载的驱动电路；以及 使用所述应变仪和所述驱动电路来直接测量所述接合器中的驱动力以获取力测量值。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 如果基于所述力测量值判定出已检测到过量负载，则调节所述驱动力以防止对所述接合器造成损坏。13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 采用所述驱动电路的运算放大器对信号执行低通滤波。14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 将所述运算放大器的模拟输出传送至所述驱动电路的微处理器的模拟-数字输入。15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 使用所述末端执行器组件来施加吻合钉。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括: 在内窥镜手术操作中使用所述末端执行器组件。17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 使用所述驱动电路的电压调整电路来提供3.3伏特的直流电压。18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括应用斜率和偏移修正因子。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述斜率和偏移修正因子永久地存储在所述微处理器中。
【专利摘要】本发明公开了末端执行器力测量驱动电路，还提供了一种用于施加紧固件的手术器械，手术器械包括驱动马达、具有末端执行器组件的可替换装载单元以及构造成可释放地将可替换装载单元联接至驱动马达的接合器。所述接合器包括联接有驱动电路的应变仪。应变仪和驱动电路构造成直接测量接合器中的驱动力。
【IPC分类】G01L1/22, A61B17/072
【公开号】CN105078530
【申请号】CN201510224776
【发明人】伊桑·柯林斯, 约翰·赫里布, 安东尼·卡尔德罗尼, 约翰·潘塔齐斯
【申请人】柯惠Lp公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年5月5日
【公告号】CA2887955A1, EP2942028A1, US20150316431