会员体验
专利管家（专利管理）
工作空间（专利管理）
风险监控（情报监控）
数据分析（专利分析）
侵权分析（诉讼无效）
联系我们
交流群
官方交流：
QQ群： 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~
首页 / 专利库 / 专利权 / 实施例 / 扭矩补偿

扭矩补偿

阅读：147发布：2021-02-26

IPRDB可以提供扭矩补偿专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了夹紧系统的实施例。在一些实施例中，提出了与马达组件和夹紧设备一起使用的系统，该系统根据条件，例如马达组件的操作温度和夹紧设备与马达组件的老化，来调整在马达组件中的扭矩极限值。夹紧设备能够为例如缝合器或血管密封器。，下面是扭矩补偿专利的具体信息内容。

1.一种使用夹紧器械的方法，其包括：

获得所述夹紧器械的初始夹紧或触发扭矩极限值；

根据使用一组参数的模型调整所述初始扭矩极限值以获得经调整的扭矩极限值，所述一组参数包括马达组件寿命和夹紧器械寿命中的一个或多个；以及根据所述经调整的扭矩极限值夹紧所述夹紧器械。

2.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述初始扭矩极限值包括从所述夹紧器械读取所述初始扭矩极限值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组参数还包括马达组件温度和腕部角度中的一个或多个。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括读取所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命，并且其中调整所述初始扭矩极限值包括根据马达组件温度、马达组件寿命、夹紧器械寿命和腕部角度对所述初始扭矩极限值进行缩放。

5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括读取所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命，并且其中调整所述初始扭矩极限值包括加入马达组件温度、马达组件寿命、夹紧器械寿命和腕部角度的所述初始扭矩极限值函数。

6.根据权利要求3所述的方法，其中调整所述初始扭矩极限值根据τcom＝τdes*W(θ)*[1-α*(T-Tref)]*[1-β*(LMP)]*[1-γ*(Lins)]+δ*(T-Tref)+ε来完成，其中τcom为经调整的扭矩极限值，τdes为期望的扭矩极限值，W(θ)为针对腕部角度的缩放调整，T为马达组件的温度，LMP为马达组件的寿命，Lins为所述夹紧器械的寿命，Tref为参考温度，以及α、β、γ、δ和ε为系数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述夹紧器械为缝合器，并且所述期望的扭矩极限值τdes为根据套件调整进行调整的所述夹紧器械的经校准的扭矩极限值。

8.根据权利要求6所述的方法，其中W(θ)由下式给出：其中，θ为腕部角度，以及ξ为系数。

9.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述经调整的扭矩极限值夹紧所述夹紧器械包括：计算夹紧马达的电流极限值；以及

驱动所述夹紧马达到夹紧位置同时将电流限制到所述电流极限值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中计算所述电流极限值由下式提供：其中，Ilimit为所述电流极限值，INL为空载电流，τcom为所述经调整的扭矩极限值，以及KT为所述夹紧马达的电流到扭矩的变换参数。

11.根据权利要求10所述的方法，其中INL和KT针对温度和马达组件寿命被调整。

12.根据权利要求10所述的方法，其中INL为马达速度和方向的函数。

13.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：触发所述夹紧器械；

更新所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命；以及储存所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命。

14.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：使所述夹紧器械回位；以及

根据在回位期间所获取的数据调整所述一组参数。

15.一种使用夹紧器械的系统，其包括：

处理器，其经联接以接收来自马达组件的数据并且控制在所述马达组件中的马达，所述马达组件联接到所述夹紧器械，所述处理器执行用于以下作用的指令：获取所述夹紧器械的初始夹紧或触发扭矩极限值；

根据使用一组参数的模型调整所述初始扭矩极限值，以获得经调整的扭矩极限值，所述一组参数包括马达组件寿命和夹紧器械寿命中的一个或多个；以及根据所述经调整的扭矩极限值夹紧所述夹紧器械。

16.根据权利要求15所述的系统，其中获取所述初始扭矩极限值包括从所述夹紧器械中读取所述初始扭矩极限值。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述一组参数还包括马达组件温度和腕部角度中的一个或多个。

18.根据权利要求17所述的系统，其进一步包括从所述马达组件读取所述马达组件寿命，并且从所述夹紧器械读取所述夹紧器械寿命，并且其中调整所述初始扭矩极限值包括，根据马达组件温度、马达组件寿命、夹紧器械寿命和腕部角度对所述初始扭矩极限值进行缩放。

19.根据权利要求17所述的系统，其进一步包括读取所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命，并且其中调整所述初始扭矩极限值包括加入马达组件温度、马达组件寿命、夹紧器械寿命和腕部角度的所述初始扭矩极限值函数。

20.根据权利要求17所述的系统，其中调整所述初始扭矩极限值根据τcom＝τdes*W(θ)*[1-α*(T-Tref)]*[1-β*(LMP)]*[1-γ*(Lins)]+δ*(T-Tref)+ε来完成，其中τcom为经调整的扭矩极限值，τdes为期望的扭矩极限值，W(θ)为针对腕部角度的缩放调整，T为马达组件的温度，LMP为马达组件的寿命，Lins为所述夹紧器械的寿命，Tref为参考温度，以及α、β、γ、δ和ε为系数。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述夹紧器械为缝合器，并且所述期望的扭矩极限值τdes为根据套件调整进行调整的所述夹紧器械的经校准的扭矩极限值。

22.根据权利要求20所述的系统，其中W(θ)由下式给出：其中，θ为腕部角度，以及ξ为系数。

23.根据权利要求15所述的系统，其中根据所述经调整的扭矩极限值夹紧所述夹紧器械包括：计算夹紧马达的电流极限值；以及

驱动所述夹紧马达到夹紧位置同时将电流限制到所述电流极限值。

24.根据权利要求23所述的系统，其中计算所述电流极限值由下式提供：其中，Ilimit为所述电流极限值，INL为空载电流，τcom为所述经调整的扭矩极限值，以及KT为所述夹紧马达的电流变换参数。

25.根据权利要求24所述的系统，其中INL和KT针对温度和马达组件寿命被调整。

26.根据权利要求24所述的系统，其中INL为马达速度和方向的函数。

27.根据权利要求15所述的系统，其进一步包括：触发所述夹紧器械；

更新所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命；以及储存所述马达组件寿命和所述夹紧器械寿命。

28.根据权利要求15所述的系统，其进一步包括：使所述夹紧器械回位；以及

根据在回位期间所获取的数据调整所述一组参数。

说明书全文

扭矩补偿

[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.61/752,402和于2014年1月13日提交的美国正式申请No.14/154,075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，提供了用于控制夹紧器械的系统。使用在该系统中的夹紧器械的方法包括获得夹紧器械的初始扭矩极限值；根据使用一组参数的模型调整扭矩极限值以获得经调整的扭矩极限值；并且根据经调整的扭矩极限值将夹紧器械夹紧。
[0015] 使用夹紧器械的系统能够包括经联接以接收来自马达组件的数据并且控制在马达组件中的马达的处理器，马达组件联接到夹紧器械，处理器执行命令，该指令用于：用于获取夹紧器械的初始扭矩极限值、根据使用一组参数的模型调整扭矩极限值以获得经调整的扭矩极限值；以及根据经调整的扭矩极限值将夹紧器械夹紧。
[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示出外科手术缝合器。
[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10A和图10B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10C和图10D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10E和图10F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——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——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/或远程的另一台合适的显示器上显示给，诸如，外科医生。例如，在使用立体型内窥镜的情况下，电子推车24能够处理所捕获的图像，以将手术部位的协调立体图像呈现给外科医生。此类协调能够包括在相对的图像之间的对齐，并且能够包括调整立体型内窥镜的立体工作距离。作为另一个示例，图像处理能够包括使用预先确定的相机校正参数，以补偿图像捕捉设备的成像误差，诸如光学像差。
[0044] 图4图解示出机器人外科手术系统50(诸如图1的MIRS系统10)。如以上所讨论的，外科医生能够在微创外科手术过程期间使用外科医生的控制台52(诸如，图1中的外科医生的控制台16)，以控制患者侧推车(外科手术机器人)54(诸如图1中的患者侧推车22)。患者侧推车54能够使用成像设备，诸如立体型内窥镜，来捕捉过程部位的图像并且将捕获的图像输出到电子推车56(诸如图1中的电子推车24)。如上所讨论，在任意随后显示之前，电子推车56能够以各种方式处理所捕捉的图像。例如，在经由外科医生的控制台52将组合图像显示给外科医生之前，电子推车56能够用虚拟控制界面覆盖所捕捉的图像。患者侧推车54能够将捕捉的图像输出，用于在电子推车56外部进行处理。例如，患者侧推车54能够将捕捉的图像输出到处理器58，处理器58能够用于处理捕捉的图像。该图像也能够由电子推车56和处理器58的组合进行处理，电子推车56和处理器58能够联接在一起以共同处理捕捉的图像，和/或从而处理其组合。一个或多个单独的显示器60也能够与处理器58和/或电子推车56联接，用于本地和/或远程显示图像，诸如程序部位的图像，或其他相关的图像。
[0045] 图5示出患者侧推车22。所示的患者侧推车22提供用于操纵三个外科手术工具26和成像设备28，诸如用于捕捉程序部位图像的立体型内窥镜。具有数个机器人关节的机器人机构提供操纵。成像设备28和外科手术工具26能够通过在患者身上的切口或在患者身上的孔口被放置并且操纵，使得运动学远程中心维持在切口处，从而最小化切口的尺寸。当外科手术工具26的远端放置在成像设备28的视野内时，手术部位的图像能够包括外科手术工具26远端的图像。
[0046] 图1-图5示出了多端口外科手术机器人。应当理解，本发明的实施例也能够与单端口外科手术机器人一起使用。在多端口外科手术或单端口外科手术中，外科手术工具26穿过在外科手术部位插入患者12身上的插管。外科手术工具26通过患者侧推车22进行操纵，而外科医生从外科医生的控制台16指导并且查看该程序。能够使用处理器58和电子推车24将来自在外科医生的控制台16处的外科医生的输入转化为外科手术工具26的端部执行器的实际运动。通常使用的外科手术工具包括夹具、抓紧器、剪刀、缝合器、烧灼工具、线性切割器、针保持器或其他器械。外科手术工具26中的每个均附接到患者侧推车22并且在外科医生18的指导下由患者侧推车22驱动，如由处理器58和电子推车56所提供。处理器58和电子推车56将来自外科医生18的输入转化成在患者侧推车22处的驱动作用，患者侧推车22影响外科手术工具26的端部执行器的运动。具体地，外科手术工具26能够包括根据本发明的缝合器或血管密封器中的其中一个。
[0047] 夹紧器械
[0048] 能够在外科手术系统10中采用的外科手术工具26能够包括诸如缝合器和电子血管密封器的夹紧器械。此类设备能够用于例如从胃肠道中切除生癌组织或异常组织。图6A示出缝合器600的示例。缝合器600包括缝合器端部执行器602、腕部604、器械轴606和底座608。
[0049] 如图6A所示，缝合器端部执行器602包括砧座610和钳夹612。缝合器套件614能够插入钳夹612上。在缝合器600的一些实施例中，切割刀片616经配置使得其能够沿着砧座610的纵向方向行进。然而，在操作期间，当缝合器钳夹612压紧砧座610以夹紧在钳夹612与砧座610之间的组织时，缝合器600能够用作抓紧器。
[0050] 适当的组织间隙，夹紧期间在钳夹612与砧座610之间的距离，对于形成适当的钉子是重要的。如果组织间隙过大，则在触发(firing)期间将不能适当形成钉子。大的组织间隙能够由过度夹紧在钳夹612与砧座610之间的厚料造成。在一些情况下，缝合器端部执行器602能够被驱动到预定的夹紧位置并且测量达到该位置所需的扭矩。如果扭矩过高，那么砧座610会偏转并且组织间隙将过大。在一些实施例中，能够设定扭矩极限值，并且端部执行器602能够被移动朝向预定的夹紧位置。如果扭矩极限值阻止端部执行器602实现预定的夹紧，那么不能达到恰当的组织间隙。在这两种情况下，准确地感测或控制作用于砧座610上的扭矩对于准确检测不当的组织间隙是重要的。
[0051] 当触发缝合器时，钉子被迫使穿过介于中间的组织并且通过沿着钳夹612行进的滑轨618进入砧座610。在钳夹612与砧座610之间的距离是组织间隙，该距离确定钉子的适当形成。控制组织间隙能够帮助确保适当的钉子形成。在钳夹612与砧座610之间的充分夹紧力为适当的组织间隙提供了钉子形成。在组织上的充足夹紧力能够为套件614的函数，其确定钉子长度。
[0052] 另外，刀片616(其可以形成为工字梁或附接到滑轨618)沿着砧座610平移以将缝合的组织分开。在一些实施例中，滑轨618和刀片616在套件614内形成。如果组织间隙不正确，钉子可以不当地形成，从而导致组织损伤和其他并发症。在一些实施例中，缝合器600可以为线性缝合器。一些实施例可以不包括刀片616并且因此执行缝合而不进行横切。
[0053] 止血和闭气(pneumostasis)(使用缝合设备的组织密封)的实现取决于触发之后在组织上提供的由夹紧力造成的恰当压力，使得钉子充分压缩组织以阻止出血和渗漏。提供太大压力可以导致钉子足够硬地挤压组织从而完全切断血液供给，阻止组织愈合并导致组织坏死。
[0054] 如上所讨论，如果使用过大夹紧力将端部执行器602放置到预定夹紧位置，那么在砧板610与钳夹612的尖端之间的偏转可以导致不正确的夹紧。另外，过小的夹紧力以及钳夹612不可以完全接近砧板610到预定夹紧位置，再一次导致组织缝合不当。
[0055] 针对特定情形，能够对缝合器套件614进行颜色编码，包括组织厚度。尽管能够使用若干不同的颜色，但可以应用下述颜色编码表：
[0056]套件颜色 组织厚度 打开的钉子高度(mm) 关闭的钉子高度(mm)
灰色 肠系膜/薄 2.0 0.75
白色 血管/薄 2.5 1.0
蓝色 常规 3.5 1.5
金色 常规/厚 3.8 1.8
绿色 厚 4.1 2.0
黑色 非常厚 4.4 2.3
[0057] 套件614可以具有不同的长度，例如，30mm、45mm或60mm。单个缝合器600能够触发许多次重新加载，其中每个套件被触发一次。套件614可以包括数据存储件，数据存储件保存，例如，套件序列号、套件类型、零件号码、类型、触发方向、触发长度、套件颜色、触发扭矩、最大偏转和其他数据。在一些实施例中，刀片616和滑轨618为套件614的一部分并且每次重新加载就被替换。
[0058] 图6B示出夹紧到组织650的钉子端部执行器602。如图6B所示，套件614包括钉子652。在触发期间，滑轨618能够沿着钳夹612行进以驱动容纳在套件614中的钉子652穿过被夹紧的组织并且进入在砧座610上的凹槽654中。凹槽654经配置以使钉子652形成提供最佳密封的“B”形。尽管图6B示出了在其中钉子652的每个支柱能够通过独立的凹槽654形成“B”形的一部分的实施例，但在一些实施例中，钉子652能够通过单个凹槽654成形。刀子616切割在钉子的行之间的组织以切割被缝合的组织。套件614可以产生许多行钉子，例如，在由刀子616形成的切割的每侧上可以形成两(2)行或三(3)行钉子。
[0059] 钳夹612和砧座610的夹紧作用以及滑轨618和刀子616的触发运动由底座608驱动，底座608将扭矩从外部马达(未在图6A中示出)联接到联接器660。联接器660能够为，例如，驱动轴或缆线。联接器660沿着轴606行进并且联接到在端部执行器602和套件614中的凸轮、齿轮、螺丝或蜗杆传动。联接器660也用于控制腕部604。如图6A所示，通过控制缆线的张力或贯穿器械轴606到端部执行器602的驱动轴的旋转，底座608控制联接器660。钳夹612靠着610的夹紧能够使用凸轮机构管理，凸轮机构将钳夹612旋转到砧座610或者可替代地将砧座610旋转到钳夹612。滑轨618和刀子616的触发能够例如由通过驱动轴联接器660驱动的导螺杆机构驱动。在一些实施例中，钳夹612和砧座610的夹紧以及滑轨618和刀子616的触发能够由刚性驱动轴控制，而钳夹612和砧座610的正常抓取控制以及腕部604的俯仰与偏航能够由缆线控制。在一些实施例中，夹紧和触发可以由缆线控制。
[0060] 为了在触发缝合器600期间提供适当的夹紧，在钳夹612与砧座610之间提供特定的夹紧力。该夹紧力最初由联接到底座608的马达的扭矩提供。由于底座608的制造差异和可以在例如轴607、腕部604中存在的摩擦力以及钳夹612和砧座610的机械操作，所以提供夹紧力的适当扭矩可以从一个缝合器到另一个缝合器而变化。此外，随着缝合器600的磨损，在缝合器600的寿命期间，恰当的夹紧输入扭矩可以偏移并且其可以采取施加到底座608的较小的扭矩来影响在钳夹612与砧座610之间的适当夹紧力。因为不当的夹紧力导致由于钳夹612和砧座610的不当偏转造成的不当的组织间隙，所以如果向底座608施加过多扭矩或者存在通过过小的夹紧力对钳夹612和砧座610的不当关闭，那么在触发期间可以发生钉子652的不当形成。由于在该过程期间不当的钉子形成和不当的夹紧，所以此类不当的夹紧也可以损坏组织650。
[0061] 如以上所讨论，用于靠着砧座610夹紧钳夹612的常见驱动机构与凸轮机构一起使用。然而，恰当的夹紧不能仅由凸轮位置确定。这是由于钳夹612和砧座610的灵活性的结果，这种灵活性能够导致钳夹612和砧座610的尖端另外分离。当施加过多的夹紧扭矩时，在钳夹612与砧座610之间的尖端分离、组织间隙可能过高，从而导致在触发期间钉子形成不当。因此，在本发明的一些实施例中，扭矩极限值被设定并且被应用到缝合器600，使得在夹紧期间的尖端过度分离(组织间隙)被阻止。在实施扭矩极限值时，如果缝合器600能够到达完全夹紧位置，才允许触发。如果扭矩极限值阻止夹紧(停止)，那么组织不能被充分压缩，而如果夹紧继续进行，则将产生由于钳夹612和砧座610的灵活性造成的过度尖端分离。因此，当钳夹612和砧座610已经到达整个行程(即，通过达到丝杆或万向接头的预期转数)但还未达到扭矩极限值时，能够认为缝合器600被夹紧。
[0062] 血管密封器发生类似问题。图6C示出了血管密封器630。血管密封器630包括端部执行器632、腕部634、器械轴636和底座638。端部执行器632包括在将要密封的组织上夹紧的钳夹642和640。代替钉子，血管密封器630能够使用RF法来密封在钳夹640和642之间夹紧的组织。
[0063] 图6D示出具有钳夹650的端部执行器632，钳夹650能够为钳夹640或642。如图6D所示，钳夹650包括嵌入钳夹箱652中的电极654。刀子646能够沿着在电极654中形成的轨道658被驱动。钳夹箱652具有延伸到电极654以外并且在电极654上方的尖端656，使得在过程期间维持在电极654之间的最小间隙。在一些实施例中，最小间隙能够为，例如，0.006英寸。
当触发时，钳夹640和642能够被通电以将组织密封，而刀片646能够沿着在钳夹640和642中的轨道658行进以将组织分开。能量通过在钳夹640和砧座642中的电极654被供应。在一些实施例中，刀片646能够由密封能量单独启动。
[0064] 在电灼期间，需要为适当的密封形成提供适当的夹紧力。过度的夹紧力可以损伤驱动机构，例如，丝杆机构。因此，血管密封器630的操作取决于提供足够的夹紧力到钳夹640和642而不损伤血管密封器630本身。力的上限基于1)不损伤血管密封器630和2)提供一致性能的目标。
[0065] 本公开将关注缝合器600的操作，但本领域的技术人员将认识到诸如血管密封器630的其他器械也能够受益。在缝合器600或血管密封器630中，端部执行器的各种动作由贯穿器械轴的缆线通过底座进行控制。底座经驱动以便影响在器械轴中的联接器，这进而控制在端部执行器处的动作。如以上关于缝合器600所讨论的，控制夹紧和触发的联接器可能够为驱动轴、缆线、推拉杆或其他机构。用于驱动底座的在马达上的扭矩转化成施加到端部执行器的各个部件的力。
[0066] 图7示出安装在马达组件702上的外科手术缝合器600。马达组件702能够安装到缝合器器械，然后，缝合器器械安装到患者侧推车22的外科手术臂。马达组件702也能够安装到或者成为患者侧推车22的外科手术臂的其中一个。如图7所示，马达组件702包括通过机械联接器706和电子设备712机械联接的一个或多个马达710。当缝合器600安装到马达组件702时，机械联接器706能够联接到底座608。在一些实施例中，一个或多个马达710可以包括夹紧马达和触发马达。一个或多个马达710和马达组件702的电子设备712的组合能够被称为马达组。驱动腕部604的马达可以包括在马达组件702中或者可以从马达组件702中分离。
机械联接器706将扭矩从一个或多个马达710传输至底座608，其中扭矩通过机械转换器714传输至缆线660。
[0067] 电子设备708包括存储存储器和接口电子设备以储存数据并且将数据传输至马达组件702。储存在电子设备708中的数据包括与外科手术缝合器600相关的参数。此类数据能够用于识别并控制缝合器600，并且例如可以包括序列号、器械类型、寿命(即，触发次数)和与缝合器600有关的其他信息。例如，在美国专利6,866,671中已经描述了将器械数据储存在电子设备708中，该专利的全部内容通过引用被并入本文。
[0068] 当套件614放置到端部执行器602中时，电子设备708也能够与在套件614上的数据存储件716通信。数据存储件716能够，例如，储存与套件相关的数据，包括其识别、套件批号、套件类型、套件序列号、套件触发状态、套件颜色、长度、扭矩偏移和其他数据。储存在套件614的数据存储件716中的数据能够被传输至控制系统用于确定如何一起利用缝合器600、套件614和马达组件702。
[0069] 马达组件702能够包括电子设备712，其通过接口704与电子设备708交换数据，将该数据和其他信息通过患者侧推车54传达至系统10的其他部件，并且接收来自系统10的其他部件的数据和指令。电子设备712也能够储存与马达组件702相关的数据，例如，马达组件类型、序列号、寿命(即，触发寿命次数)和关于马达组件702的操作的其他信息。电子设备712也可以提供输入到机械联接到缝合器600的一个或多个马达710，以及接收来自传感器的数据，该传感器监测马达或机构的其他部件的位置。此类输入可以控制并限制提供给一个或多个马达710的电流并且可以包括一个或多个电流回路控制电路和/或位置回路控制电路。
[0070] 图8示出具有缝合器600的外科手术系统的操作，但也可以使用诸如血管缝合器的另一夹紧器械。如图8所示，底座608的电子设备708包括存储器808和电子设备806。存储器808包括能够储存有关缝合器600的参数的非易失性存储器。如上所讨论，此类参数可以包括缝合器600的操作参数、缝合器600的寿命、缝合器600的类型和其他参数。电子设备806也被联接以读取来自套件614的数据存储件716并且传送那些参数。响应通过接口704接收的信号，电子设备806能够读取来自存储器808的参数和来自数据存储件716的参数。
[0071] 在一些实施例中，接口704包括在底座608与马达组件702之间的电子连接。电子设备806能够包括读取来自存储器808的数据并且将数据写入存储器808的处理器和其他电子设备。
[0072] 马达组件702的电子设备712包括电子设备810和存储器812。电子设备810能够为通过接口704接合到电子设备806的处理器或其他电子设备。如图8所示，电子设备810也提供控制信号到一个或多个马达710。图8示出了马达802和804。马达802和804驱动机械转换器714以便执行缝合器602的功能。
[0073] 具体地，马达804为夹紧马达并且操作缝合器600提供靠着组织650的在钳夹612与砧座610之间的夹紧。马达802为触发马达并且操作缝合器600和套件614以触发缝合器600。缝合器600在被夹紧时触发。当马达804的输出位置到达恰当的夹紧位置同时实施扭矩极限值时能够确定夹紧的条件以阻止过度的尖端分离。由马达804提供的扭矩能够由提供给马达804的电流控制。提供给马达804的电流能够由电子设备810控制。在操作中，基于与其一起使用的器械和马达组件(或马达组)，为马达804提供扭矩极限值。当到达恰当的马达804位置同时实施恰当的扭矩极限值时，能够确定夹紧。扭矩极限值直接涉及马达804的电流极限值，并且因此当马达804的电流消耗达到对应的电流极限值时，达到扭矩极限值。
[0074] 电子设备801可以包括执行储存在存储器812中的指令的处理器和电子设备。因此，电子设备810能够包括电流控制器和位置控制器用于控制马达804和802，马达804和802能够分别为夹紧马达804和触发马达802。如图8进一步所示，电子设备801能够包括监测马达组件702的性能的各种传感器820。传感器802能够包括，例如，测量马达组件温度的温度传感器、测量至少一个马达710中的每个所消耗的电流的电流传感器和测量至少一个马达710中的每个的输出位置的位置传感器。
[0075] 存储器812可以包括易失性存储器和非易失性存储器的组合，并且可以储存数据和用于控制一个或多个马达710的可执行指令。存储器812能够包括与马达组件702相关的参数，包括序列号、零件号码、版本号、配置信息(类型、款式、失效信息、电流控制器增益、位置控制器增益、齿轮比)、温度系数、磨损系数、摩擦系数、马达KT(使扭矩与电流相关的参数)和其他信息。
[0076] 在触发期间，缝合器600的其他功能，例如，腕部604的操作和滑轨618与刀子616的平移能够由其他马达或使用机械转换器714操作的马达组合提供。如所理解，机械转换器714能够为联接到缆线660的齿轮和凸轮的组合以提供恰当的动作。到其他马达(诸如触发马达802或其他驱动马达)的电流也能够由电子设备810控制。
[0077] 电子设备810被进一步联接以接收指令并且提供数据到系统800。系统800能够表示在图4中的系统50的外科医生的控制台52、电子推车56、处理器58和显示器60的组合。因此，系统800包括一个或多个处理器802、存储器804、数据存储件814和用户接口816。用户接口816能够为外科医生的控制台52、显示器60、键盘、触摸屏或其他合适的输入设备。存储件814能够为任意数据存储系统，诸如闪存、硬盘驱动器、CD阅读器或其他存储介质的阅读器，或用于储存数据的其他设备。存储器804能够包括用于数据和处理步骤的存储的易失性存储器和非易失性存储器。在一些情况下，能够用来自存储件814的数据，包括程序步骤加载存储器804。
[0078] 在一些实施例中，电子设备810和电子设备806可以支持整数数学。在电子设备806和810上操作的算法能够被适当地缩放以执行分配给它们的数学运算同时控制马达804和802。
[0079] 在操作中，关于缝合器600操作的参数从存储器808中读取并且被提供给电子设备810和处理器802。外科医生的输入在用户接口816处被接收。处理器802执行指令以将输入转化成指令用于操作缝合器600，并且将指令提供给电子设备810。在一些实施例中，从存储器808中读取的参数能够用于确定提供给电子设备810的指令。电子设备810提供信号到一个或多个马达710，以提供由处理器802指示的动作。然后，将那些动作转化到端部执行器
602。提供给一个或多个马达710的信号也可以以从存储器808中读取的参数为基础。在一些情况下，处理器802可以提供参数或将参数重新写入存储器808，以在下一次使用缝合器600时使用。
[0080] 通常，马达组件(或马达组)、缝合器和套件并未匹配。在程序期间，任何马达组件均能够与任何缝合器和能够用于缝合器的各种套件中的任何一种一起使用。因此，数据存储件716保存与缝合器套件614相关的参数，存储器808储存与该特定缝合器600相关的参数，而存储器812储存与该特定马达组件702相关的参数。
[0081] 缝合器的初始化
[0082] 如上所讨论，缝合器套件(也称为重新加载)可用由颜色进行识别的各种尺寸。每种颜色的套件对应特定的钉子立柱长度。常见的套件包括绿色(4.3mm立柱长度)、蓝色(2.5mm立柱长度)和白色(1.5mm立柱长度)套件614。为了适当形成钉子，砧座610和钳夹612需要被紧邻放置，以确保钉子652击中在砧座610中的凹槽654并且形成期望的“B”形(图6)。缝合器600使用“悬臂”类型的夹紧，并且如上所讨论，在触发过程期间，当钉子652被推出套件614时，如果夹紧扭矩极限值过高，就可能使砧座610和钳夹612的尖端彼此远离偏转到其中钉子652将不当形成的点。如果在使用过多扭矩的夹紧期间在钳夹中有过多组织，这种情形可以发展。为阻止这种情形并且确保维持适当的尖端间隙，就要限制夹紧扭矩。
[0083] 在理想的情况下，如果缝合器600中的每个均相同，则全部缝合器600将使用相同的扭矩极限值。然而，制造差异和公差能够导致在不同缝合器600之间的显著差异。根据本发明，扭矩极限值能够对缝合器600中的每个进行自定义。因此，存储器808能够储存与特定的缝合器600相关的特定扭矩极限值。此外，根据套件614，扭矩极限值能够在单独的缝合器600内变化。因此，针对套件614类型的调整也能够被存储在存储器808中。在一些实施例中，针对套件614的类型的调整可以不在缝合器600之间变化，并且因此一组套件变化能够由系统800提供或被储存在每个套件614的数据存储件716中。在制造期间，组装每个缝合器600并且然后对其进行操作以“磨合”夹紧行为。
[0084] 根据本发明，为每个缝合器600确定具体的扭矩极限值并且将其储存在底座608的存储器808中。图9A示出用于初始化特定缝合器600的扭矩极限值的程序。在步骤902中，组装缝合器902。在组装后，在步骤904中，通过重复执行夹紧程序来“磨合”缝合器600。当夹紧所需的扭矩相对稳定时(即，不在启动之间显著改变)，缝合器600被磨合。在步骤906中，使用具有不同高度的一系列垫片强制实施在夹紧期间的钳夹612和砧座610尖端的已知偏转。然后获得夹紧扭矩根据尖端偏转的数据集合。
[0085] 图9B示出使用垫片914将尖端偏转已知的量。如图9B所示，垫片914强制实施特定的尖端分离，同时钳夹612和砧座610被夹紧。在步骤906中，完成了使用不同的垫片914的一系列测试，以产生如图9C所示的数据集合。如图9C所示，X轴线表示由每个单独的垫片914强制实施的尖端分离。Y轴线为所记录的来自在马达组件916中的马达918的扭矩数据，马达组件916在测试期间驱动缝合器602的底座608，以达到夹紧条件。在一些实施例中，基于先前使用马达918和许多器械所获取的校准数据，在马达918的反馈电流和由马达918施加的扭矩与在钳夹912和砧座610之间的合力之间的关系已知。
[0086] 在步骤908中，能够将数据拟合成函数。在图9C所示的示例中，将数据拟合成线性函数Y＝mx+b。能够使用线性最小二乘法估计斜率m和偏移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τcal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Tref。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] 在马达组件中的马达的初始化
[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INL和夹紧马达804与触发马达802中的每个的扭矩常数KT。
[0095] 图10A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10B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10B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10B示出能够在图10A的步骤1004和1008中使用的校准程序1012的示例。如图10B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
104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10C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：
[0098]
[0099] 其中，c1，c2，c3为系数，且xscale为常数。
[0100] 在图10C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10C中示出的到曲线拟合函数的分段线性逼近在图10D中进行了说明。最后，分段线性逼近能够作为INL被储存在存储器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10B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。为正被校准的马达的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KT。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10E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10F对应于图10E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10F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10A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INL和扭矩加载校准数据KT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] 扭矩极限值校准
[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τcal，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(LMP)，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{T,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] τcom＝F({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] τcom＝F({参数})＝f(T)*g(LMP)*h(Linst)*y(θ)+z(T)+k(LMP)+x(Linst)+p(θ)+C，[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限值夹紧缝合器600。如以上所讨论，当马达804达到特定位置而不超过经调整的马达电流极限值时，缝合器600被夹紧。一旦缝合器600处于夹紧状态，那么能够触发缝合器600。在步骤1112中，在实现成功夹紧之后，在触发之前，算法1100等待用户输入或确认。在步骤1114中，触发缝合器600。
[0119] 如图11所示，在一些实施例中，触发步骤1114能够包括，确定触发扭矩极限值1120，确定触发马达电流极限值1122，并且使用触发马达电流极限值进行触发1124。施加到在缝合器600中的触发万向接头的过度扭矩能够造成破坏触发万向接头或破坏在套件614中的丝杆的问题。过度扭矩也可以使在套件614中的刀子616带着过多的力靠着硬停止点被堵塞，从而可能破坏进入患者体内的一块刀子616。传动系与套件丝杆二者和刀子机构可以包括充分的安全裕度，以阻止在操作期间的破坏。能够调整触发扭矩极限值(触发马达802的扭矩极限值)，以防止被施加到机构的扭矩接近损坏缝合器套件614或套件传动系部件的水平。
[0120] 在步骤1120中确定触发马达802的触发扭矩极限值能够类似于如以上关于步骤1106所讨论的确定夹紧马达804的扭矩极限值。如以上所讨论，触发马达802的触发扭矩极限值能够使用，例如，温度、马达组件寿命、器械寿命和其他参数的函数来调整。在一些情况下，能够使用具有不同系数的与以上所讨论的能够用于调整夹紧马达804的扭矩极限值的那些调整方程的形式相同的调整方程来调整触发马达802的扭矩极限值。进一步地，能够在步骤1122中使用与以上关于步骤1108所讨论的用于确定马达电流极限值的相同形式的方程。当触发马达802到达特定位置而未超过触发马达电流极限值时，完成触发步骤1124。
[0121] 在步骤1116中，调整参数以反映触发。例如，能够递增参数LMP和Linst二者。在步骤1118中，能够储存经调整的参数用于将来的使用。例如，LMP被储存在存储器812中，而Linst被储存在存储器808中，用于在涉及马达组件702或缝合器600的下一次缝合程序中使用。
[0122] 如以上所讨论，在步骤1108中，扭矩极限值能够被转化成马达804的电流极限值。在一些情况下，在电流极限值与扭矩极限值之间的关系能够由下式给出：
[0123]
[0124] 其中，Ilimit为提供给马达804的电流极限值，INL为在校准时马达804的空载电流，KT为马达组件传动系的扭矩常数特征，以及τcom(如上所讨论)表示在夹紧中提供给最小误差的建模的和补偿的扭矩极限值。INL表示马达组件的摩擦补偿并且能够为速度的函数。参数KT涉及在马达804中的扭矩到电流的转换。如以上所讨论，在马达组件702的校准期间，可以确定在参考温度Tref下的初始KT。在一些模型中，KT能够由下式给出：
[0125] KT＝KTcal*[1-η*(T-Tref)]
[0126] 其中，KTcal为经校准的转换系数，以及η为涉及马达804的操作的温度系数。在一些模型中，INL的值能够由下式给出：
[0127] INL＝Ical*[1-μ*(T-Tref)]*[1-k(LMP)]，
[0128] 其中，Ical为表示在马达组件702中损耗的根据速度的经校准的空载电流消耗，μ为温度系数，T为马达组件702的温度(由电子设备801测定)，Tref为参考温度，k为马达组件寿命系数，以及LMP为马达组件702已经触发缝合器的次数。参考温度Tref能够为，例如，校准马达组件702时的温度并且能够被储存在存储器812中。如从在该模型中的以上方程能够所见，缝合器600在T＝Tref处的经校准的电流极限值由Ilimit＝Ical+τcal/KTcal给出，该式能够用在初始校准阶段以确定Ical和KTcal二者。在一些实施例中，Ical和KTcal的值能够被储存在存储器812中。
[0129] 在一些模型中，经调整的扭矩极限值能够由下式给出：
[0130] τcom＝τdes*W(θ)*[1-α*(T-Tref)]*[1-β*(LMP)]*[1-γ*(Lins)]+δ*(T-Tref)+ε[0131] 其中，α为温度系数，β为马达组件702的寿命系数，γ为缝合器600的寿命系数，δ为恒定偏移温度系数，以及ε为恒定偏移。如以上所讨论的，τdes的值能够由τcal和套件调整的总和给出。
[0132] 函数W反应当铰接腕部604时的额外摩擦。在一些实施例中，函数W为腕部604通过其铰接的角度θ的余弦函数。因此，在一些实施例中，W能够由下式给出：
[0133]
[0134] 其中，θ为在图8中所示的腕部604的腕部角度，以及ξ为确定腕部角度对扭矩极限值影响的参数。如所示出的，在θ＝0度处，W(θ)将为1。然而，随着角度的增加，在腕部604处的摩擦增加，从而导致τcom乘法的增加W(θ)。在一些实施例中，函数W(θ)能够作为查找表被实施。扭矩极限值腕部调整W(θ)能够用于具有腕部的任何外科手术器械并且需要通过该腕部传送力。
[0135] 以上所示的各种标量系数能够被调整以最优建立马达组件702和缝合器600的寿命行为模型。这些系数包括温度系数η、μ、α和δ；寿命系数k、β和γ；加法系数ε；以及腕部系数ξ，并且能够通过对各种缝合器600和马达组件702贯穿其寿命的不同重复测试来确定，或者在一些情况下，能够通过在单独的马达组件或器械上完成的校准进行自定义。在一些实施例中，如果系数通过对大量马达组件和缝合器求平均值来确定，并且不在单独的马达组件或缝合器之间变化，那么它们能够被储存在系统800中，建模在系统800中进行计算。否则，系数能够用它们的单独的部件来存储。例如，温度系数η、μ、α和δ，寿命系数k和β能够被储存在存储器812中，而寿命系数γ能够被储存在存储器808中。
[0136] 如以上所指示，例如，如果温度为标量分量而非加法分量，则δ能够被设定为0，而如果温度为加法分量而非标量分量，则α能够被设定为0。在该模型中，在α和δ二者为非零的情况下，温度既是标量因子又是加法因子。在一些实施例中，系数能够在以下范围内：0≤α≤1；0≤β≤1；0≤δ≤1；-10≤ε≤10；0≤γ≤1；0≤μ≤1；0≤k≤1；0≤η≤1；以及0≤ξ≤1。在许多情况下，系数小于约10-2。
[0137] 以上提供的主要的标量模型示例并非能够用于针对根据温度的寿命偏移来调整用于缝合器600的操作的扭矩极限值的唯一模型。其他模型可以使用，例如，主要加法模型或者能够添加加法分量与标量分量的组合，或者可以使用非线性模型。模型能够根据需要扩充以包括乘法因子和加法因子的组合，以便在缝合器600的使用寿命期间最优建立其行为的模型。
[0138] 如以上所建议，存在能够用于对扭矩极限值的调整进行建模的各种模型。如以上所建议，根据系统，某些变量可以被建模为加法作用，而其他变量可以被建模为乘法作用。在一些实施例中，模型能够针对特定缝合器系统的寿命而进行调整。这能够通过将参数中的一些设定为零，一些设定为非零值来完成。在一些实施例中，能够扩展τcom的建模方程以在该模型中包括更多加法因子和加法因子与乘法因子的进一步组合。
[0139] 用于控制夹紧马达804的电流极限值，Ilimit，能够提供给电子设备810，以便控制马达804。操作用于提供经调整的电流极限值的模型，以在缝合器600和马达组件702的整个可操作寿命中提供适当的夹紧。上述的扭矩补偿算法允许使用缝合器600的外科手术系统有效并且安全地夹紧恰当的材料(和厚度)，同时保持恰当的组织间隙并且阻止在可导致不当组织间隙的材料(和厚度)上完全夹紧。这种操作帮助阻止过度的尖端偏转并且也阻止触发并且引起钉子不当形成，以及由钉子的不当形成造成的外科手术治疗。
[0140] 回位调整
[0141] 在该发明的一些实施例中，能够提供回位程序以进一步调整扭矩极限值。当缝合器600和马达组件702首先附接到患者侧推车22时，实施回位程序。在一些实施例中，系统800能够在监测缝合器600和马达组件702的相应性能时驱动缝合器600通过预设的动作范围并且进行测试。电子设备810能够监测马达804和802的电流、位置和扭矩，并且将它们通信至处理器800。处理器800能够调整系数和参数以修正在回位期间测量的缝合器600和马达组件702的行为。如上所示，在使用马达组件702操作缝合器600时，能够使用那些经修正的系数和参数。
[0142] 能够根据性能测试调整单独的参数。因此，由于回位过程，除上述因子之外，在使用缝合器600之前能够调整校准数据，例如，τcal。
[0143] 以上详细的描述被提供用于说明本发明的具体实施例，且并非旨在为限制性的。在本发明的范围内的许多变化和修改是可能的。本发明在随附权利要求中进行阐述。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
机械设计实施例纸展示辅助系统-专利编号CN106579892A 2020-05-12 825
外汇交易的系统（实施例）-专利编号CN103329156A 2020-05-12 301
一种面向虚拟化实例的启动配置实施方法-专利编号CN105430043B 2020-05-13 603
一种机械设计制实施例辅助系统-专利编号CN106607803A 2020-05-11 294
用于生产铁矿石球团的炉料（实施例）-专利编号CN110199037A 2020-05-12 675
用于动态实施防火墙例外的系统-专利编号CN107026837A 2020-05-11 729
基于大数据撰写实施例的方法及装置-专利编号CN106776767A 2020-05-11 492
有多谐振电路的电源模块与各种实施例-专利编号CN103733489A 2020-05-13 553
发光二极管灯串的优选实施例-专利编号CN1430864A 2020-05-11 931
一种信息安全评估的实施用例的生成方法-专利编号CN102495731A 2020-05-13 1057
高效检索全球专利

IPRDB是专利检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，专利查询、专利分析。

电话：13651749426

侵权分析

IPRDB的侵权分析产品是IPRDB结合多位一线专利维权律师和专利侵权分析师的智慧，开发出来的一款特色产品，也是市面上唯一一款帮助企业研发人员、科研工作者、专利律师、专利分析师快速定位侵权分析的产品，极大的减少了用户重复工作量，提升工作效率，降低无效或侵权分析的准入门槛。

立即试用

实施例热门专利
热门文章

IPRDB

最新中国发明专利 最新美国发明专利 技术领域 专利库 专利分类库 国际专利分类库

热门服务

会员版试用 API 数据接口 找代理 知嘟嘟专利交易 排行榜 大学排行榜 专利百科

关于我们

平台介绍 战略合作 网站地图

友情链接

知嘟嘟专利交易 国家知识产权局 中国商标网

联系方式


©2019-2023 上海吉码数字技术有限公司 版权所有，并保留所有权利 沪ICP备20016256号-6 沪公网安备31011702005475号