扭矩补偿制造技术

本发明专利技术涉及扭矩补偿。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。

Torque compensation

The invention relates to torque compensation. Embodiments of the clamping system are disclosed. In some embodiments, a system for use with motor assemblies and clamping devices is proposed, which adjusts the torque limit in motor assemblies according to conditions such as operating temperature of motor assemblies and ageing of clamping devices and motor assemblies. The clamping device can be used as a suture device or a blood vessel sealer.

【技术实现步骤摘要】
扭矩补偿本申请为申请日为2014年01月14日、专利技术创造名称为“扭矩补偿”的中国专利申请201480004409.9(PCT/US2014/011455)的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于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。
本专利技术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。
技术介绍
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。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。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。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。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。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。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。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。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。因此，在操作期间需要控制器械的夹紧以提供适当的夹紧。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，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。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。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。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。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。图4图解示出在图1中所示的机器人外科手术系统。图5示出如在图1中所示的外科手术系统的患者侧推车。图6A和图6B示出外科手术缝合器。图6C和图6D示出血管密封器。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。图8示出使用外科手术缝合器的外科手术系统的操作。图9A示出根据本专利技术的一些实施例的校准外科手术缝合器的方法。图9B示出在校准期间的外科手术缝合器。图9C示出在校准程序期间获得的示例数据。图10A和图10B示出根据本专利技术的一些实施例的用于校准马达组件的程序。图10C和图10D示出根据本专利技术的一些实施例的在马达组件中的马达空载电流的校准。图10E和图10F示出根据本专利技术的一些实施例的在马达组件中的马达扭矩常数的校准。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。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。具体实施方式在以下描述中，阐述了描述本专利技术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。示出专利技术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专利技术。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专利技术。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专利技术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。进一步地，该说明书的专有名词并非旨在限制该专利技术。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，所述一组参数包括所述夹紧器械的腕部角度中的一个或多个；以及根据所述经调整的扭矩极限值夹紧所述夹紧器械。

【技术特征摘要】
2013.01.14 US 61/752,402;2014.01.13 US 14/154,0751.一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，所述一组参数包括所述夹紧器械的腕部角度中的一个或多个；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、马达组件寿命和夹紧器械寿命中的一个或多个。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通过马达组件温度、马达组件寿命、夹紧器械寿命和所述腕部角度的函数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到马达组件温度、马达组件寿命、夹紧器械寿命和所述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)为针对所述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为所述腕部角度，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·韦尔，M·吴，G·F·布里森，K·杜伦特，G·杜昆，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US