[发明专利]基于关节运动的角度控制外科缝合和切割器械的马达速率

说明书

本发明公开了一种机动化外科器械。外科器械包括被配置为能够控制端部执行器的运动的控制电路。如果端部执行器在预先确定的可接受范围之外运动，则控制电路可产生动态制动以抵抗端部执行器的非期望的运动。控制电路可施加脉宽调制(PWM)电流以抵抗端部执行器在预先确定的可接受范围之外的非期望的运动。

技术领域

本公开涉及外科器械，并且在各种情况下，涉及被设计成用于缝合和切割组织的外科缝合和切割器械及其钉仓。

背景技术

在机动化外科缝合和切割器械中，控制切割构件的速率或控制端部执行器的关节运动速率可为有用的。位移构件的速率可通过测量在位移构件的预先确定的位置间隔处的经过时间或测量位移构件在预先确定的时间间隔处的位置来确定。该控件可为开环或闭环。此类测量可用于评估组织状态诸如组织厚度，并且在击发行程期间调节切割构件的速率以考虑组织状态。组织厚度可通过将切割构件的预期速率与切割构件的实际速率进行比较来确定。在一些情况下，以恒定关节运动速率使端部执行器进行关节运动可为有用的。在其它情况下，以与端部执行器的扫描范围内的一个或多个区域处的默认关节运动速率不同的关节运动速率驱动端部执行器可为有用的。

在使用机动化外科缝合和切割器械期间，端部执行器可由于外部施加的负载而不期望地进行关节运动或进一步关节运动。因此，可为有利的是保持端部执行器的关节运动静止，并且由于外部施加的负载而防止端部执行器的关节运动或进一步关节运动。

发明内容

在一个方面，提供了一种外科器械。该外科器械可包括端部执行器、关节运动接头和关节运动构件。关节运动构件可相对于端部执行器从近侧位置到远侧位置的距离平移，其中关节运动构件的平移导致关节运动接头进行关节运动。外科器械还可包括马达，该马达能够操作以沿着从近侧位置到远侧位置的距离平移关节运动构件。马达可包括接合状态、脱离状态和保持状态。外科器械还可包括联接到马达的控制电路和联接到控制电路的位置传感器。位置传感器可被配置为能够检测关节运动构件沿该距离的至少一部分的位置。控制电路可被配置为能够接收来自位置传感器的指示关节运动构件的关节运动位置的位置输入。控制电路还可识别对应于关节运动构件的关节运动位置的预先确定的阈值。当马达处于脱离状态时，控制电路还可响应于关节运动构件的超过预先确定的阈值的运动来确定马达的控制动作。控制电路可控制关节运动构件的运动，其中控制关节运动构件的运动包括使马达处于保持状态。

在另一方面，外科器械可包括端部执行器和可旋转轴组件。可旋转轴组件可包括纵向轴线、旋转位置传感器和齿轮组件。旋转位置传感器可被配置为能够测量可旋转轴组件围绕纵向轴线的旋转。外科器械还可包括操作地连接到可旋转轴组件的齿轮组件的马达。马达可被构造成能够施加旋转力以旋转齿轮组件。齿轮组件的旋转使可旋转轴组件围绕纵向轴线旋转。外科器械还可包括联接到马达的控制电路。控制电路可被配置为能够基于来自旋转位置传感器的信号来监测可旋转轴组件的旋转位置。控制电路还可识别对应于可旋转轴组件的旋转位置的预先确定的阈值。控制电路还可响应于可旋转轴组件超过预先确定的阈值的旋转运动而确定马达的控制动作。控制电路还可控制可旋转轴组件的旋转，其中控制可旋转轴组件的旋转可包括抵抗可旋转轴组件围绕纵向轴线的旋转。

在另一方面，外科器械可包括纵向轴组件。纵向轴组件可包括沿着纵向轴线延伸的可旋转轴部分。纵向轴组件还包括驱动齿轮和关节运动接头。驱动齿轮可被构造成能够围绕纵向轴线旋转可旋转轴部分。关节运动接头可包括关节运动齿轮。外科器械还可包括驱动组件。驱动组件可包括马达、控制电路和驱动构件。马达可包括驱动输出部。控制电路可被配置为能够控制马达。驱动构件可以操作地连接到驱动输出部。当控制电路处于旋转状态时，驱动构件操作地连接到可旋转轴部分的驱动齿轮。当控制电路处于关节运动状态时，驱动构件操作地连接到关节运动接头的关节运动齿轮。外科系统还可包括功率源。控制电路可包括接合状态、脱离状态和动态制动状态。当控制电路处于接合状态时，控制电路以串联电路配置向马达提供功率源。当控制电路处于脱离状态时，控制电路断开功率源与马达的连接。当控制电路处于动态制动状态时，控制电路使功率源处于与马达并联电路状态。