关节镜装置和方法与流程

本申请要求于2016年4月22日提交的临时申请号62/326,544(代理人案号41879-725.101)的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

发明背景

1.发明领域。本发明涉及外科系统及其用途，诸如关节镜和其他内窥镜组织切割和去除系统，其中提供马达驱动的电外科装置用以从关节或其他部位切割和去除骨或软组织。更具体地，本发明涉及用于装置识别、监测和控制的系统和方法，诸如用于马达驱动组件在默认位置处的受控的操作停止和启动。

2.

背景技术：
说明。在关节镜外科手术、内窥镜外科手术和包括肩峰下减压术、涉及切迹成形术(notchplasty)的前交叉韧带重建术和肩锁关节的关节镜切除术在内的其他外科手术中，需要对骨和软组织进行切割和去除。目前，在此类手术中，外科医生使用具有旋转切割表面的关节镜刨削器(arthroscopicshaver)和钻(burr)来去除硬组织。

为了提高效率，已经提出了包括可重复使用的手持件和一系列具有不同工作端的可互换工具探头的内窥镜工具系统。这样的工作端可以各自具有两种或更多种功能，诸如软组织去除和硬组织切除，因此这样的工具系统可以提供许多特定功能，从而提供很大的灵活性。

虽然具有显著的优点，但对于一种工具系统适应这种灵活性的要求具有挑战性。具体地，系统的手持件和控制单元必须提供关于已附接的工具探头的身份的正确信息以及工具探头在使用期间的操作参数。

因此，本发明的目的在于提供改进的外科系统及其使用方法，诸如改进的关节镜组织切割和去除系统，其中提供马达驱动的电外科装置用以从关节或其他部位切割和去除骨或软组织。本发明的另一个目的在于提供用于装置识别、监测和控制的改进的系统和方法，诸如用于马达驱动组件在默认位置处的受控的操作停止和启动。这些目标中的至少一些将会通过本文描述的发明来实现。

技术实现要素：

本发明提供了改进的设备和方法，用于识别和控制外科系统的工作组件，诸如马达驱动组件和其他动力组件，特别是用于关节镜和其他外科系统，其包括(1)具有马达驱动单元的手持件和(2)选择性和可拆卸地附接至手持件的探头。在示例性实施方式中，本发明提供了依赖于磁体和磁传感器的方法和系统，用于在内窥镜或其他工具未被驱动的静态模式和所述工具被马达驱动器驱动的动态模式下向系统控制器提供信息。在特定实施方式中，磁体是具有北极和南极的永磁体，其中磁体通常安装在形成关节镜系统的一部分的可拆卸探头的组件上或以其他方式与之附接或耦合，并且传感器是在关节镜系统的手持件中的霍尔传感器。通过使用多个磁体和多个传感器，可以向系统控制器提供不同类型的信息，诸如可拆卸探头中的工具的识别、探头的操作特性、系统校准信息等。虽然本发明的示例性实施方式通常依赖于磁传感器，但从工具探头到相关联控制器的静态和动态数据采集也可以用其他传感器完成，诸如能够在静态模式和动态模式下读取信息的光学传感器。

在本发明的第一方面，关节镜系统包括手持件和探头。所述手持件包括马达驱动器，并且所述探头具有近侧轮毂和细长轴杆，所述细长轴杆围绕轴延伸至所述探头的工作端。所述轮毂被配置成可拆卸地耦合至所述手持件，并且所述马达驱动器被配置成当所述轮毂耦合至所述手持件时其耦合至所述轮毂中的旋转驱动联轴器(rotatingdrivecoupling)。第一磁性组件由所述轮毂携带，并且第二磁性组件被耦合成与所述旋转驱动联轴器一起旋转。

在特定方面，所述轮毂可以被配置用于以相反的旋转取向可拆卸地耦合至所述手持件，所述取向是诸如其中所述探头的工作端面向上的取向和其中所述探头的所述工作端相对于所述手持件面向下的第二取向。在这样的实施方式中，所述第一磁性组件可以包括第一独立磁体和第二独立磁体，通常是具有北极和南极的永磁体，其安设在所述轮毂的相对侧中或相对侧上并且从所述纵轴向外间隔开。所述第一磁性组件的所述第一独立磁体和所述第二独立磁体通常会具有“极性取向”，例如，所述北极将会相对于所述轴以相反方向取向。通常所述第一独立磁体和所述第二独立磁体可以具有类似的磁场强度，但这不是必须的。在这样的实施方式中，所述手持件还可以包括第一传感器，其被配置成当所述第一独立磁体或所述第二独立磁体位于邻近所述第一传感器时“静态地”感测其磁场。“静态地”感测意味着所述磁体不需要相对于所述传感器移动。因此，所述传感器将能够产生指示所述工作端是处于其面向上取向还是其面向下取向的信号。所述第一传感器还可以被配置用于基于所述磁场强度(或其他磁特性)产生探头识别信号，所述探头识别信号通常通过使用维持在相关联控制器中的查找表来将探头类型与不同的磁场强度相关联。

在其他实施方式中，所述第二磁性组件包括安设在所述旋转驱动联轴器的相对侧中或相对侧上的第三独立磁体和第四独立磁体。所述第二磁性组件的所述第三独立磁体和所述第四独立磁体通常将会具有相对于所述轴呈相反取向的北极，该取向方式通常与所述第一独立磁体和所述第二独立磁体类似。所述手持件还将会包括第二传感器，其被配置成当所述第三独立磁体或所述第四独立磁体贴近所述第二传感器时感测所述磁体的磁场。以这种方式，所述第二传感器可以动态地感测并产生指示所述旋转驱动联轴器的旋转参数的信号。例如，所述旋转参数可以包括所述驱动联轴器的旋转位置。替代地或附加地，所述旋转参数可以包括基于在时间间隔内的旋转定位的所述驱动联轴器的旋转速度。

这些关节镜系统和其他外科系统还可以被配置用于确定所述马达驱动组件的取向，使得所述工作端可停止在期望位置。例如，由所述驱动联轴器携带的所述第二磁性组件可以与所述工作端中的马达驱动组件有固定的预定旋转关系。以这种方式，可以基于所述驱动联轴器的旋转位置来控制所述工作端中的组件的旋转定位。

本发明的这样的系统还可以包括控制器，其被配置用于接收由所述传感器产生的信号，并基于所述接收的信号提供对所述内窥镜工具或其他外科工具的监测和控制。例如，通过接收由轮毂内的第一传感器产生的信号，可以确定探头取向和探头识别中的至少一种。类似地，通过接收由轮毂内的第二传感器产生的信号，控制器可以被配置成监测和/或控制马达速度和其他操作特性。

在本发明的第二方面，用于执行关节镜手术的方法包括提供包括具有传感器的手持件的系统。所述系统还包括具有近侧轮毂、纵轴和工作端的探头。所述轮毂通常携带具有北极和南极的第一磁体和第二磁体。所述轮毂选择性地耦合至所述手持件，其中所述探头的所述工作端处于向上取向或向下取向。当所述工作端处于向上取向时，所述第一磁体位于贴近所述传感器，而当所述工作端处于所述向下取向时，所述第二磁体位于贴近所述传感器。以这种方式，可以基于是所述磁体的北极还是南极贴近所述传感器来确定所述工作端的向上取向或向下取向。这样的“取向”信息用于各种目的，包括基于所识别的所述工作端的取向选择用于操作所述探头的控制器算法。

在本发明的第三方面，关节镜方法或其他外科方法包括提供包括具有传感器的手持件的系统。所述系统还包括具有近侧轮毂、纵轴和工作端的探头。所述轮毂将会携带具有北极和南极的强度类似的第一磁体和第二磁体。所述轮毂耦合至所述手持件，并且使用所述手持件中的传感器来感测所述磁体中的任一个(或两个)的磁强度，以基于所感测的磁强度识别探头类型。所述探头类型的识别对于各种目的是有用的，包括允许基于所识别的探头类型选择控制算法(将会由耦合至探头和传感器的控制器使用)以控制所述工具的工作端。

在第四方面，关节镜手术或其他外科手术包括提供包括具有马达驱动器的手持件的系统。所述系统还包括具有近侧轮毂、纵轴、旋转驱动联轴器和工作端的探头。所述旋转驱动联轴器通常携带具有北极和南极的第一磁体和第二磁体，其中每个极相对于所述轴以不同取向定位。所述轮毂附接至所述手持件，以将所述马达驱动器耦合至所述轮毂中的所述旋转驱动联轴器。所述旋转驱动联轴器致动所述工作端中的马达驱动组件或其他组件，例如，所述马达驱动器可被激活以旋转所述驱动联轴器并致动所述马达驱动组件。当所述驱动联轴器旋转时，用所述手持件中的传感器感测变化的磁体参数，以便产生传感器信号。因此，可以确定所述驱动联轴器的旋转位置，并且使用响应于所述传感器信号的定位算法计算所述马达驱动组件的对应位置。基于由此确定的位置信息，可以在期望的旋转位置处选择性地停用所述马达驱动器。在停用所述马达驱动器之后，所述系统可以动态地制动所述马达驱动器，从而在选定的停止位置处以高度精确的方式停止所述驱动联轴器的旋转并停止所述马达驱动组件的移动。

在本发明的第五方面，关节镜手术包括提供包括具有马达驱动器的手持件的系统。所述系统还包括具有近侧轮毂和细长轴杆的探头，所述细长轴杆围绕轴延伸至工作端。所述轮毂被配置成可拆卸地耦合至所述手持件，并且所述马达驱动器被配置用于耦合至所述轮毂中的旋转驱动联轴器。所述驱动联轴器继而携带第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的北极和南极相对于所述轴以不同的取向定位。所述轮毂耦合至所述手持件，并且所述马达驱动器被激活，以使所述驱动联轴器和磁体旋转至少180°的弧度。然后，当所述驱动联轴器旋转时，用所述手持件中的传感器感测每个磁体的变化强度。可以校准响应于每个磁体的所述变化强度的所述驱动联轴器的旋转位置，以便提高对所感测到的磁体强度进行后续计算的精度。

在本发明的第六方面，关节镜手术包括提供具有马达驱动器的手持件。所述系统还包括具有近侧轮毂和细长轴杆的探头，所述细长轴杆围绕纵轴延伸至具有马达驱动组件的工作端。所述马达驱动组件包括射频(rf)电极，并且轮毂被配置成可拆卸地耦合至所述手持件。所述马达驱动器被配置用于耦合至所述轮毂的联轴器中的旋转驱动器，并且所述旋转驱动联轴器被配置用于携带第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的北极和南极相对于所述轴以不同的取向定位。所述轮毂耦合至所述手持件，并且所述驱动联轴器和马达驱动组件定位在选定的停止位置。通常在所述选定的停止位置中暴露所述rf电极，并且可以将其引入至目标部位以与组织接合或接口。然后将rf电流递送至所述rf电极，并且响应于传感器信号的定位算法在递送rf电流期间连续监测所述驱动联轴器的旋转位置以及所述马达驱动组件和所述rf电极的对应位置。这样的位置监测是有用的，因为其允许所述定位算法感测大于预定量的旋转或旋转偏差，在这种情况下，可以终止向所述rf电极递送rf电流。附加地或替代地，所述定位算法还可以激活或调节所述马达驱动器以使所述rf电极返回到选定或期望的停止位置。

在第七方面，关节镜手术包括提供具有马达驱动器的手持件和具有近侧轮毂的探头。所述轮毂的细长轴杆围绕轴延伸至工作端，并且所述工作端中的马达驱动组件包括rf电极。所述轮毂被配置成可拆卸地耦合至所述手持件，并且所述马达驱动器被配置用于耦合至所述轮毂中的旋转驱动联轴器。所述旋转驱动器携带第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的北极和南极相对于所述轴具有不同的取向。所述轮毂耦合至所述手持件，并且所述驱动联轴器和马达驱动组件可以定位在选定的停止位置。所述rf电极可以抵靠目标组织表面或接口接合，并且rf电流可以被递送至所述rf电极。使用响应于指示所述驱动联轴器的旋转位置的传感器信号的定位算法，所述rf电极可以在20hz至2000hz的范围内振荡。通常，所述rf电极的振荡速率范围为40hz至400hz。

在第八方面，本发明包括用于将来自外科探头的信息提供给控制器的方法。所述探头的轮毂附接至连接到所述控制器的手持件。所述轮毂携带标记，并且可以使用所述手持件上的第一传感器读取从对所述轮毂上的第一组标记进行读取而获得的第一组数据，其中所述第一组数据可以继而被发送至所述控制器。还使用所述手持件上的第二传感器读取所述轮毂上的第二组标记，并且还可以将从第二次读取获得的第二组数据发送至所述控制器。所述第一组数据包括探头识别信息和探头取向信息中的至少一种，并且所述第二组数据至少包括探头操作信息。

在特定实施方式中，所述第一组标记和/或所述第二组标记可以包括磁体，如前述任何实施方式中所教导的。然而，在替代实施方式中，所述第一组标记和/或所述第二组标记可以包括光学编码或可以使用所述手持件中的传感器读取的任何其他类型的数据编码。例如，所述第一组标记可以包括光学编码，所述光学编码包括在所述轮毂的固定组件如壳体上的可扫描代码。所述第一组标记并入探头识别信息和探头取向信息中的所述至少一种，并且当所述代码相对于所述手持件是静止时其可以被读取，该读取通常使用固定光学扫描仪，诸如条码或3d代码读取器。在其他示例中，所述第二组标记可以包括被配置成由可扫描代码读取器读取的光学编码，例如，所述轮毂的可旋转组件上的标志，其中至少所述探头操作信息被配置成在所述可旋转组件动态旋转时从所述标志读取。例如，所述标志可以由光学计数器读取，所述光学计数器可以确定旋转速度，诸如每分钟转数(rpm)。

在一些实施方式中，所述探头将会包括旋转-线性转换器，用于接收来自所述轮毂中的所述旋转驱动联轴器的旋转运动并将所述旋转运动转换为线性运动，通常是往复运动，例如，用于驱动往复电极、往复切割刀片、使颚式构件枢转(其中所述往复运动可以进一步被转换成枢转运动)等，如本文其他地方所述。在所有这样的情况下，可以将磁体或其他可检测元件放置在所述往复元件或枢转元件上，以作为在所述轮毂中的所述旋转驱动联轴器上或以其他方式与之耦合的磁体或其他可检测元件的补充或一些情况下的替代。在这样的情况下，所述手持件中的磁性或其他传感器将会被定位用于检测线性运动，通常用于确定往复速率、往复距离或其他性能参数。

附图说明

现将参考附图对本发明的各个实施方式进行讨论。应当理解，附图仅描绘了本发明的典型实施方式，因此不应视为限制本发明的范围。

图1是关节镜切割系统的透视图，其包括具有马达驱动器的可重复使用的手持件和可拆卸的一次性切割探头，其中切割探头以两个取向示出，因为其可以在探头和工作端相对于手持件呈向上取向或向下取向的情况下耦合至手持件，并且其中手持件包括用于在使用期间显示系统的操作参数的lcd屏幕，以及在手持件上的控制致动器。

图2a是沿图1的线2a-2a截取的图1的探头的轮毂的放大纵向剖视图，其中轮毂和探头相对于手持件向上取向，还示出了由手持件携带的霍尔效应传感器和由探头轮毂携带的多个磁体，用于装置识别、用于探头取向以及确定探头的马达驱动组件相对于手持件的位置。

图2b是沿图1的线2b-2b截取的图1的轮毂的剖视图，其中轮毂和探头相对于手持件向下取向，示出了与图2a相比具有不同取向的霍尔效应传感器和磁体。

图3a是向上取向的图1的探头的工作端的放大透视图，其中可旋转切割构件相对于外套筒处于第一位置，其中切割构件中的窗口与外套筒的窗口对齐。

图3b是向上取向的图1的工作端的透视图，其中可旋转切割构件相对于外套筒处于第二位置，其中由切割构件携带的电极与外套筒的窗口的中心线对齐。

图4是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的变型的工作端的透视图，其中工作端包括从外套筒向远侧延伸的骨钻。

图5是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的变型的工作端的透视图，其中工作端具有往复电极。

图6是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的另一变型的工作端的透视图，其中工作端具有钩形电极，该钩形电极具有延伸和非延伸的位置。

图7是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的又一变型的工作端的透视图，其中工作端具有可打开-可闭合的颚式结构，用以切割组织。

图8是涉及具有如图1和图3a中的旋转切割构件的探头的设定速度的图表，其示意性地示出了控制器算法用于在选定的默认位置处停止切割构件的旋转的方法。

图9a是探头轮毂的纵向剖视图，其类似于图2的探头轮毂，但图9a的轮毂具有内部凸轮机构，用于将旋转运动转换成线性运动，以使如在图5的工作端中的电极轴向往复运动，其中图9a图示了轮毂中的磁体，并且驱动联轴器与图2a中相同，并且轮毂相对于手持件处于面向上的位置。

图9b是图9a的轮毂旋转180°后的剖视图，其相对于手持件处于面向下的位置。

具体实施方式

本发明涉及骨切割和组织去除装置以及相关的使用方法。现将描述本发明的若干种变型以提供对本文公开的装置的形式、功能和使用方法的原理的总体理解。大体上，本公开内容提供了适于切割骨、软组织、半月板组织以及rf消融和凝固的关节镜工具的变型。该关节镜工具通常是一次性的并且被配置成可拆卸地耦合至携带马达驱动组件的非一次性手持件。这种对本发明的一般原理的描述并不意味着限制随附权利要求中的发明构思。

在图1中所示的一种变型中，本发明的关节镜系统100提供具有马达驱动器105的手持件104和具有近侧轮毂120的一次性刨削器组装件或探头110，一次性刨削器组装件或探头110可被手持件104中的接收器或孔腔122接收。在一方面，探头110具有工作端112，工作端112携带高速旋转切割器，该切割器被配置用于许多关节镜外科应用，包括但不限于治疗肩部、膝盖、臀部、腕部、踝部和脊柱中的骨。

在图1、图2a和图3a中，可以看出探头100具有沿纵轴128延伸的轴杆125，轴杆125包括外套筒140和可旋转地安设在其中的内套筒142，内套筒142携带远侧的陶瓷切割构件145(图3a)。轴杆125从近侧轮毂120延伸，其中外套筒140以固定的方式耦合至轮毂120，轮毂120可以是注塑塑料，例如，外套筒140插入物在该注塑塑料中模塑。内套筒142耦合至驱动联轴器150，驱动联轴器150被配置用于耦合至马达驱动单元105的旋转马达轴杆151。更具体地，可旋转切割构件145由陶瓷材料制成，在其中的窗口154的相对侧152a和152b上具有锋利的切削刃，用于切割软组织。马达驱动器105可操作地耦合至陶瓷切割器，从而使切割构件以1,000rpm至20,000rpm的速度旋转。在图3b中，可以看出切割构件145还在与窗口154相对的表面中携带rf电极155。切割构件145旋转并剪切外套筒140中的带齿开口或窗口158中的组织(图3a)。图1中所示类型的探头更详细地描述于在2017年1月31日提交的题为arthroscopicdevicesandmethods的共同未决且共同拥有的专利申请15/421,264(代理人案号41879-714.201)中，其通过引用整体并入本文。

如图1中所示，探头110以两个取向示出，用于可拆卸地耦合至手持件104。更具体地，轮毂120可以以指示为“上”的向上取向和指示为“下”的向下取向耦合至手持件104，其中该取向彼此相对呈180°。可以理解，向上和向下取向对于使工作端112相对于手持件104向上或向下取向是必要的，以允许医生将切割构件145与所有方向上的目标组织接口，而不必为了接近组织以360°操纵手持件。

在图1中，可以看出，手柄104通过电缆160可操作地耦合至控制马达驱动单元105的控制器165。手柄104上的致动器按钮166a、166b或166c可以用于选择操作模式，诸如陶瓷切割构件145的不同旋转模式。在一种变型中，操纵杆168可前后移动以调节陶瓷切割构件145的旋转速度。切割器的旋转速度可以是可连续调节的，或可以渐增地调节直到20,000rpm。手持件中提供了lcd屏幕170，用于显示操作参数，诸如切割构件rpm、操作模式等。

从图1可以理解，系统100和手持件104适于与各种一次性探头一起使用，该探头可以被设计用于各种不同的功能和程序。例如，图4图示了探头工作端的不同变型200a，其类似于图3a-图3b的探头110的工作端112，但陶瓷切割构件205从外套筒206向远侧延伸并且切割构件具有用于切割骨的钻边缘208。图4的探头更详细地描述于在2016年9月20日提交的题为arthroscopicdevicesandmethods的共同未决且共同拥有的专利申请15/271,184(代理人案号41879-728.201)中。图5图示了一探头类型中具有往复电极210的探头工作端的不同变型200b，该探头类型更详细地描述于在2017年1月19日提交的题为arthroscopicdevicesandmethods的共同未决且共同拥有的专利申请15/410,723(代理人案号41879-713.201)中。在另一示例中，图6图示了一探头类型中具有可延伸-可缩回钩形电极212的探头工作端的另一变型200c，该探头类型更详细地描述于在2017年3月9日提交的题为arthroscopicdevicesandmethods的共同未决且共同拥有的专利申请15/454,342(代理人案号41879-715.201)中。在又一示例中，图7图示了一探头类型中的工作端的变型200d，其具有通过往复构件218致动的可打开-可闭合的颚式结构215，用于削去半月板组织或其他组织，如在2017年4月10日提交的题为arthroscopicdevicesandmethods的共同未决且共同拥有的专利申请15/483,940中(代理人案号41879-721.201)中更详细地描述的。图4-图7的所有探头均可以具有与图1的探头110的轮毂120类似的轮毂，用于耦合至图1的同一手持件104，其中一些探头(参见图5-图7)具有用于将旋转运动转换成线性运动的轮毂机构。本段中刚刚指出的所有专利申请均通过引用并入本文。

图1还示出，系统100还包括耦合至抽吸管222的负压源220，抽吸管222与手持件104中的流动通道224连通并且可以与图1-图3b、图4、图5和图6的探头110、200a、200b或200c中的任一种协作。在图1中还可以看出，系统100包括rf源225，rf源225可以连接到图1-图3b、图4、图5和图6的探头110、200a、200b或200c中的任一种中的电极布置。提供控制器165和其中的微处理器以及控制算法以操作和控制所有功能，该功能包括控制马达驱动器105以移动任何探头工作端110、200a、200b或200c的马达驱动组件，以及控制rf源225和可以将流体和组织碎屑抽吸至收集储器230的负压源220。

从以上对系统100和手持件104的描述可以理解，控制器165和控制器算法需要被配置用于执行和自动操作许多任务以提供系统功能。在第一方面，需要控制器算法进行装置识别，以便当图1和图4-图7的不同探头类型110、200a、200b、200c或200d中的任一种耦合至手持件104时，控制器165将会识别探头类型，然后根据该特定探头的需要选择用于操作马达驱动器105、rf源225和负压源220的算法。在第二方面，控制器配置有识别探头是相对于手持件以向上取向耦合至手持件104还是相对于手持件以向下取向耦合至手持件104的算法，其中每个取向需要操作算法的不同子集。在另一方面，控制器具有针对每种探头类型的单独控制算法，其中一些探头具有可旋转切割器，而其他探头具有往复电极或颚式结构。在另一方面，探头110、200a、200b、200c和200d(图1、图4-图7)中即使不是全部，也有大部分需要默认的“停止”位置，在该位置处马达驱动的组件在工作端内以特定取向停止。例如，具有电极155的可旋转切割器145需要使电极在默认位置处在外套筒窗口158内居中，如图3b所示。这些系统、算法和使用方法中的一些在下文中描述。

参考图1和图2a-图2b，可以看出，手持件104在邻近接收通路122的手持件104的远侧区域中携带第一霍尔效应传感器240，接收通路122接收探头110的轮毂120。图2a对应于处于指示为“上”的向上取向的图1中的探头110和工作端112。图2b对应于处于指示为“下”的向下取向的图1中的探头110和工作端112。手持件104携带邻近探头110的可旋转驱动联轴器150的第二霍尔效应传感器245。探头110携带如下将会描述的多个磁体，其与霍尔效应传感器240、245相互作用以联合控制器算法提供多种控制功能，包括(i)识别耦合至手持件的探头的类型，(ii)探头轮毂120相对于手持件104的向上或向下取向，以及(iii)旋转驱动环150的旋转位置和速度，可以从其确定旋转或往复马达驱动组件的位置。

图2a-图2b的剖视图示出，探头110的轮毂120在其表面部分中携带第一磁体250a和第二磁体250b。当探头轮毂120以向上取向(图1和图2a)或向下取向(图1和图2b)耦合至手持件104时，手持件104中的霍尔传感器240与磁体250a或250b轴向对齐。在如上所述的一个方面，磁体250a和250b与霍尔传感器240的组合可用于识别探头类型。例如，产品集(portfolio)可以具有2至10种或更多种类型的探头，诸如图1和图4-图7中所示，并且每种这样的探头类型可以携带具有特定的不同磁场强度的磁体250a、250b。然后，霍尔传感器240和控制器算法可以适于读取探头中具体磁体的磁场强度，可以将该磁场强度与对应于具体探头类型的场强库进行比较。随后，可以产生霍尔识别信号或以其他方式将霍尔识别信号提供给控制器165，以选择用于操作所识别的探头的控制器算法，该算法可以包括该探头类型可能需要用于操作马达驱动器105、负压源220和/或rf源225的参数。如图1、图2a和图2b所示，探头轮毂120可以以向上和向下取向耦合至手持件104，其中磁体250a、250b的北极(n)和南极(s)相对于探头轴128是反向的。因此，霍尔传感器240和相关算法着眼于磁场强度而不考虑极性来识别探头类型。

现参考图1、图2a-图2b和图3a-图3b，相对于轮毂120的中心纵轴128具有不同的北极(n)和南极(s)取向的第一磁体250a和第二磁体250b也用于识别轮毂120和工作端112的向上取向“上”或向下取向“下”。在使用中，如上所述，医生可以将探头110耦合至手持件接收通路122，基于其偏好和目标组织使工作端112面向上或面向下。可以理解，适于停止切割构件145在工作端112的外套筒104的窗口158中的旋转的控制器算法需要“获悉”工作端是面向上还是面向下，因为旋转切割构件145相对于手持件和霍尔传感器240的取向将会有180°变化。霍尔传感器240与控制器算法一起可以通过感测磁体250a或250b中任一者的北极(n)或南极(s)是否面向上并贴近霍尔传感器240来确定取向“上”或向下取向“下”。

在本发明的另一方面，在探头110(图1)和其他探头中，工作端的马达驱动组件，如图1和图3a-图3b的工作端112的旋转切割器145需要相对于外套筒140中的切口开口或窗口158停止在选定的旋转位置。其他探头类型可以具有如上所述的往复构件或颚式结构，诸如图5-图6的轴向移动电极和图7的颚式结构，其也需要控制器算法来在选定位置停止移动组件的移动。在所有探头中，马达驱动器105耦合至旋转驱动联轴器150，因此感测驱动联轴器150的旋转位置可用于确定马达驱动组件在工作端的取向。更具体地，参考图1和图2a-图2b，驱动联轴器150携带第三磁体255a或第四磁体255b，磁体255a或255b的北极(n)和南极(s)相对于探头轴128是反向的。因此，霍尔传感器245可感测每个磁体何时旋转经过霍尔传感器，从而在驱动联轴器150每次旋转时两次确定其确切旋转位置(磁体255a、255b各一次)。此后，采用时钟的控制器转速计算法可以确定并任选地显示驱动联轴器150和例如图3a的切割构件145的rpm。

在本发明的另一方面，霍尔传感器245以及磁体255a和255b(图1和图2a)用于控制器算法组中，以在预先选定的旋转位置停止工作端的马达驱动组件(例如图1和图3a-图3b的切割构件145)的旋转。在图3a中，可以看出内套筒142和切割构件145的“第一侧”及其中的窗口154停止并定位在外套筒140的窗口158的中心。图3a中切割构件145和窗口154的静止位置可用于冲洗或冲刷工作空间，以允许通过探头的最大流体流出。

图3b示出了内套筒142和切割构件145的“第二侧”，其定位在外套筒140中的窗口158的中心线附近。需要图3b中切割构件145的静止或停止位置来使用rf电极155消融或凝固组织。由于外套筒140通常包括返回电极260，因此电极155维持在沿外套筒窗口158的中心线是重要的。图3b中电极155的位置在本文称为“中心线默认位置”。如果使切割构件145和电极155旋转从而接近外套筒140中的窗口158的边缘262a或262b，则rf电流可能在电极155与260之间形成电弧并且可能导致使探头失效的短路。因此，需要稳健且可靠的停止机构，该机构在下文中描述。

从图1和图2a-图2b可以理解，控制器165可以始终实时确定驱动联轴器150的旋转位置，并因此可以确定陶瓷切割构件145和电极155的角度或旋转位置。由于霍尔传感器245可以感测磁场强度随着驱动联轴器150中的磁体255a或255b使电极155旋转远离中心线默认位置的减小，控制器算法可以进一步计算电极155远离中心线默认位置的旋转角度。每个磁体具有指定的已知强度，并且算法可以使用查找表，该查找表列出了对应于旋转远离默认位置的角度的场强。因此，如果响应于磁体255a或255b的旋转位置的霍尔信号相对于中心线默认位置处的已知峰值下降了指定的量，则意味着电极155已经远离窗口158的中心移动。在一种变型中，如果在将rf能量递送至电极期间电极155远离中心线位置移动了选定的旋转角度，该算法立即关闭rf电流并通过听觉和/或视觉信号，诸如手持件104上的lcd屏170上和/或控制器控制台(未示出)上的屏幕上的警报来警告医生。因此，rf电流递送的终止防止了电极155与外套筒电极260之间的电弧的可能性。

可以理解，在使用期间，当电极155处于图3b所示的位置时，医生可以将通电电极移动到组织上以消融或凝固组织。在这样的使用期间，切割构件145和电极155可以接合或捕获意外使电极155旋转出默认中心线位置的组织。因此，该系统提供本文称为“主动电极监测”算法的控制器算法，其中控制器在消融模式和凝固模式下的rf能量递送期间连续监测由霍尔传感器245产生的位置信号，以确定电极155和内套筒142是否已经从中心线位置震出。在一种变型中，控制器算法可以被配置用于随后重新激活马达驱动器105，以在电极155已经从中心线位置震出时将内套筒142和电极155移回默认中心线位置套筒。在另一变型中，控制器算法可以被配置为当rf电极155移回默认中心线位置时再次自动地将rf电流递送至rf电极155。或者，当rf电极155移回中心线位置时，控制器165可以要求医生手动重新开始向rf电极155递送rf电流。在本发明的一方面，驱动联轴器150相对于纵轴128以预定的角度关系附接到内套筒142和切割构件145(因此磁体255a和255b也同样附接)，使得霍尔传感器响应于磁体255a、255b产生的信号对于探头类型中的所有探头是相同的，从而允许控制器算法正确运行。

现转向用于停止工作端112的马达驱动组件的移动的停止机构或算法，图8示意性地图示了停止机构的算法和步骤。在一种变型中，参考图8，对应于本发明的停止机构使用(i)动态制动方法和算法来使内套筒142和切割构件145(图1、图3a-图3b)的选择停止在初始位置，此后(ii)使用二次检查算法来检查通过动态制动算法获得的初始停止位置，并且在必要时，停止算法可以重新激活马达驱动器105以根据需要稍微反转(或继续)驱动联轴器150和内套筒142的旋转，从而将切割构件145和电极155定位在中心线位置或目标中心线默认位置的0°至5°内。动态制动在下文中进一步描述。图8示意性地图示了用于控制切割构件的旋转速度以及将切割构件145停止在默认中心线位置的控制器算法的各个方面。

在图8中，可以理解，控制器165正在以“设定速度”操作图1和图3a-图3b的探头110，该“设定速度”可以是pid控制的以一个方向的连续旋转模式或者可以是如本领域已知的其中马达驱动器105使切割构件145以一个方向旋转然后反向旋转的振荡模式。在诸如1,000rpm至20,000rpm的较高旋转速度下，从霍尔传感器245获取指示驱动联轴器150中的磁体255a或255b的位置的信号以应用停止算法是不切实际或不可行的。在图8中，当医生通过释放致动器按钮或脚踏板的致动而停止用探头110切割时，通往马达驱动器105的电流被关闭。此后，控制器算法使用霍尔传感器245来监测驱动联轴器150和内套筒142的旋转减速，直到达到较慢的rpm。减速时段可以是10ms至1s并且通常是约100ms。当达到本文称为“搜索速度”的合适的较慢rpm时(参见图8)，控制器165重新激活马达驱动器105以使驱动联轴器以10rpm至1,000rpm的低速旋转，并且在一种变型中，以50rpm至250rpm旋转。提供50ms至500ms的初始“搜索延迟”时段，以允许pid控制器将rpm稳定在选定的搜索速度。此后，控制器算法监测磁体强度的霍尔位置信号，并且当磁体参数达到预定阈值时，例如，当驱动联轴器150和电极155的旋转位置对应于图3b的中心线默认位置时，控制算法继而应用动态制动以立即停止马达驱动轴杆151、驱动联轴器150和探头的马达驱动组件的旋转。图8还图示，控制器可以在制动和停止步骤之后检查磁体/驱动联轴器150的位置。如果霍尔位置信号指示马达驱动组件在目标默认位置之外，可以重新激活马达驱动器105以移动马达驱动组件，此后如上所述再次施加制动。

如图8中示意性所示的动态制动通常可以使驱动联轴器150的旋转停止在距目标停止位置至多约0°-15°的方差内，但是当切割不同类型的组织并且其阻碍切割构件145的旋转时，该方差可能变得更大，并且该方差还取决于当马达驱动器被停用时医生是否已使切割构件从组织接口完全脱离。因此，单独的动态制动可能无法确保默认位置或停止位置在期望的方差内。

作为背景，动态制动的概念描述于以下文献中：https://www.ab.com/support/abdrives/documentation/techpapers/regenoverview01.pdf和http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/drives-wp004_-en-p.pdf。基本上，动态制动系统在acpwm驱动器的dc总线上提供斩波器晶体管，该斩波器晶体管提供将再生电能转化为热能的功率电阻器。热能消散到局部环境中。该过程通常被称为动态制动，其中斩波器晶体管以及相关的控件和组件被称为斩波器模块，并且功率电阻器被称为动态制动电阻器。具有动态制动电阻器的斩波器模块的整个组装件有时被称为动态制动模块。动态制动电阻器允许存储在该电路的寄生电感中的任何磁能在斩波器晶体管关闭期间安全地消散。

该方法被称为动态制动，因为可以施加的制动扭矩的量随着负载减速而动态地改变。换句话说，制动能量是旋转质量中的动能的函数并且随其下降，制动容量也是如此。因此，其旋转越快或具有的惯性越大，就越难以向其施加制动，但随着其速度减慢，就会遇到收益递减规律，并且在某些点，不再存在任何制动功率。

在本发明的另一方面，已经发展出用于提高停止机构的精度的方法，该方法是上述定位算法的一个组分。已经发现，一次性探头中的每个磁体可能与其指定的强度略有不同。如上所述，定位算法使用霍尔效应传感器245在驱动联轴器150旋转时连续监测磁体255a和255b的场强，并且该算法基于场强确定磁体和驱动联轴器的旋转位置，该场强随着磁体旋转经过霍尔传感器而上升和下降。因此，重要的是该算法具有精确对应于当磁体邻近传感器245时远离峰值霍尔信号的旋转度数的磁场强度库。因此，定位算法的初始步骤包括“获悉”步骤，其允许控制器获悉磁体255a和255b的实际场强，该实际场强可能与指定的强度不同。在新的一次性探头110(图1)耦合至手持件104之后，并且在马达驱动器105致动后，定位算法将会使驱动联轴器旋转至少180°，更经常旋转至少360°，同时霍尔传感器245定量特定探头的磁体255a和255b的场强。定位算法继而存储最大和最小霍尔信号(对应于北极和南极)，并且校准对应于当磁体邻近霍尔传感器时远离霍尔最小-最大信号位置的各个旋转度数的场强库。

通常，与获悉算法有关的使用方法包括提供具有马达驱动器的手持件、控制器和具有近侧轮毂的探头，该探头被配置成可拆卸地耦合至手持件，其中马达驱动器被配置成耦合至轮毂中的旋转驱动联轴器，并且其中驱动联轴器携带第一和第二磁体，其中北极和南极相对于所述轴不同地定位，以及将轮毂耦合至手持件、激活马达驱动器从而使驱动联轴器和磁体至少旋转180°、使用手持件传感器感测每个磁体的强度，以及使用感测的磁体强度在定位算法中进行校准，从而提高计算驱动联轴器150的旋转位置的精度，该定位算法响应于感测旋转驱动联轴器中磁体的变化强度的传感器。

本发明的另一方面涉及使用具有电极的探头工作端，如图1和图3b的工作端112的增强的使用方法。如上所述，使用定位算法将电极155的旋转停止在图3b的默认中心线位置中。在向电极155递送rf电流，特别是用于组织消融的rf切割波形的同时，使用另外的“轻微振荡”算法来激活马达驱动器105。因此，轻微振荡提供了振荡的rf消融形式。轻微振荡算法使电极155以一个方向旋转到预定的旋转度数，该旋转度数由控制器算法从霍尔位置信号确定。然后，该算法将马达驱动器的方向反转成以沿相反方向旋转，直至霍尔位置信号指示在相反方向上实现远离电极的默认中心线位置的预定旋转度数。预定的角运动度数可以是适合于外套筒窗口尺寸的任何合适的旋转，并且在一种变型中，是在每个方向上远离中心线默认位置1°至30°。更常见地，预定的角运动度数为在每个方向上远离中心线默认处5°至15°。轻微振荡算法可以采用任何合适的pid控制的马达轴杆速度，并且在一种变型中，马达轴杆速度为50rpm至5,000rpm，并且更经常为100rpm至1,000rpm。以另一种方式阐述，振荡频率可以为20hz至2,000hz，并且通常为40hz至400hz。

虽然轻微振荡算法的上述描述参考图3b的旋转切割构件145上的电极155提供，但是应当理解，如图6的工作端200c中所示的往复电极212也可以用轻微振动致动。换句话说，图6的钩形电极212可以提供有在20hz至2,000hz范围内并且通常在40hz至400hz之间的振荡频率。

图9a-图9b是对应于图5的具有往复电极210的工作端200b的探头轮毂120'的纵向剖视图。如图9a-图9b所示，由于针对不同类型的探头的手持件104没有变化，因此手持件104和霍尔效应传感器240和245理所当然与上文所述的相同。图9a-图9b的探头轮毂120'非常类似于图2a-图2b的轮毂120，其中第一和第二识别/定向磁体250a和250b相同。第三和第四旋转位置磁体255a和255b也相同，并且由驱动联轴器150'携带。图9a-图9b的探头轮毂120'的不同之处仅在于驱动联轴器150与可操作地耦合至内套筒142'的凸轮机构一起旋转，以将旋转运动转换成线性运动，从而使电极210在图5的工作端200b中往复运动。图6和图7的工作端200c和200d分别提供有用于将旋转运动转换成线性运动的类似轮毂，该轮毂各自在其工作端中具有往复组件(212、218)。

尽管上文已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是应该理解，该描述仅用于说明的目的，并且本发明的上述描述并非详尽无遗的。本发明的某些具体特征在一些附图中示出而在其他附图中没有示出，这仅仅是为了方便，并且可以根据本发明将任何特征与另一特征组合。对于本领域普通技术人员来说，许多变化和替代将是显而易见的。这样的替代和变化旨在包含在权利要求的范围内。在从属权利要求中呈现的特定特征可以被组合并且落入本发明的范围内。本发明还包括从属权利要求可选地以引用其他独立权利要求的多项从属权利要求的形式书写的实施方式。

其他变化也在本发明的精神内。因此，尽管本发明易于进行各种修改和替代的构建，但本发明的某些图示的实施方式在附图中示出并且已在上文详细描述。但应该理解的是，无意将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其目的是在于涵盖落入如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替代构建和等同物。

除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一种”和“该”的使用以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。术语“连接”应被解释为部分或全部地包含在内、附接至或接合在一起，即使存在某些干预。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值都被包括在本说明书中，如同它们在本文中被单独记载。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明的实施方式，并不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。

本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述时，那些优选实施方式的变化可以对于本领域普通技术人员来说变得显而易见。发明人预期熟练的技术人员能够根据需要采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于如本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律所允许的对所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变化的任何组合。

本文引用的包括出版物、专利申请和专利在内的所有参考文献均通过引用并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入本文并且在本文中完整阐述。