用于机器人外科手术器械末端执行器的夹持力控制制造技术

本发明专利技术提供了一种控制机器人控制的外科手术器械的末端执行器的夹持力的方法。该方法包括：接收表示控制末端执行器的从动夹持力的主控夹持输入机构处的高夹持水平输入的第一输入信号；接收表示使用者准备好操作外科手术器械以执行外科手术程序的第二输入信号；以及响应于一起接收到第一输入信号和第二输入信号而输出致动信号，以便在外科手术程序期间将从动夹持力从第一水平增加至高于第一水平的第二水平。

Clamping force control for the terminal actuator of a robotic surgical instrument

The present invention provides a method for controlling the clamping force of the terminal actuator of a surgical instrument controlled by a robot. The method comprises: receiving said master control driven end effector of the clamping force of the clamping mechanism of the clamping input high level input of the first input signal; receiving the second input signal for the user operation of surgical instruments to perform surgical procedures; and in response to the first input signal and received together the second input signal and the output signal to the actuator, clamping force from the first level increased to higher than the first level second level during surgical procedures.

【技术实现步骤摘要】
用于机器人外科手术器械末端执行器的夹持力控制本申请是于2012年10月19日提交的名称为“用于机器人外科手术器械末端执行器的夹持力控制”的中国专利申请201280051637.2(PCT/US2012/061093)的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求美国临时申请US61/550,356(2011年10月21号提交；标题为“GRIPFORCECONTROLFORROBOTICSURGICALINSTRUMENTENDEFFECTOR”)的优先权益。
本公开大体涉及控制外科手术器械末端执行器。更具体地，本公开的各方面涉及控制用于机器人控制的外科手术器械的末端执行器的夹持力。
技术介绍
微创外科手术技术通常试图执行外科手术程序，同时最小化对健康组织的损伤。机器人控制的外科手术器械能够被用来远程地执行各种微创外科手术程序。在这类系统中，外科医生操纵外科医生控制台处的各种输入装置(在本文中有时被称为主控输入)。外科医生控制台处的输入被传送给与一个或更多个机器人控制的外科手术器械接口连接的病人侧推车，其中发生外科手术器械的远程操作的/远程机器人的操纵，以便对病人执行外科手术和/或其他程序。微创机器人控制的外科手术器械可以在多种操作中使用，并且可以具有各种配置。许多这样的器械包括被安装在长轴的远端处的外科手术末端执行器，其中所述长轴被配置为通过开口(例如，体壁切口、自然孔口)(例如，以腹腔镜方式或胸腔镜方式)插入，以到达病人体内遥远的外科手术部位。在一些器械中，铰接式腕机构被安装到器械的轴的远端，以支撑末端执行器并改变末端执行器相对于轴的纵向轴线的取向(例如，俯仰和/或偏摆)。远程机器人控制的末端执行器可以被配置为执行各种功能，包括通常在开放或手动微创外科手术程序中执行的多种外科手术程序中的任一种。示例包括但不限于封闭、切割、烧灼、消融、缝合、吻合(stapling)等。在当例如在组织的封闭(例如，通过烧灼)或切割期间执行某一程序时需要抓紧并保持组织的情况下，末端执行器可以包括夹持装置，诸如夹钳或刀片。在一些实例中，通过来自外科医生控制台处的外科医生的主控夹持输入，进行外科手术器械末端执行器的夹持装置的控制。为控制末端执行器的运动，伺服致动器(例如，伺服马达)能够被用来将力或扭矩传递给各部件，其中力或扭矩从与病人侧操纵器接口连接的传动机构沿轴向下传递并最终传递至末端执行器。在一些情况下，当使用包括具有夹持装置的末端执行器的外科手术器械时，可能期望通过用夹持装置夹持外科手术部位处的组织和/或其他物质而使用夹持装置移动该组织和/或其他物质。当以这样的方式使用夹持装置时，可能期望使用比实现诸如封闭和/或切割的另一外科手术程序所期望的夹持力更少的夹持力。例如，当使用夹持装置移动组织和/或其他身体部分/附近物质时，较低的夹持力可能是期望的，以便最小化对同一组织和/或其他身体部分/附近物质造成损伤的风险。另一方面，当将夹持装置用于其他程序时，较高的夹持力可能是期望的。例如，如果在诸如切割的程序期间夹持力不是足够高的，那么用来横向通过组织切割的平移刀片可能向远侧推动组织，而非完全通过组织切割。同样，例如，如果在诸如封闭(例如，烧灼)的程序期间夹持力不是足够高的，则不能实现用于封闭组织表面(例如，血管的相对壁部分)的有效接触。使用者可以例如通过挤压控制末端执行器处的夹持力的夹持输入机构，指示将要使用较高的夹持力。使用者可能无意地过于猛烈地挤压夹持输入机构，从而在不期望较高夹持力的末端执行器的操作期间导致末端执行器处的较高夹持力。例如，在执行需要较高夹持力的程序(诸如封闭或切割)之前或之后，使用者可以足够猛烈地挤压夹持输入机构以导致末端执行器处的较高夹持力。在不需要较高夹持力的操作期间(诸如当使用者在执行封闭或切割程序之前或之后操纵组织时)使用较高的夹持力会导致不期望的和/或无意的运动。例如，当末端执行器滚动时，可能发生不期望的俯仰或偏摆运动。此外，由于通过腕的俯仰/偏摆、轴的滚动和/或沿轴的平移中的一个的移动，可能在高夹持力动作期间发生末端执行器的无意的和/或不稳定的移动。末端执行器的这种移动不稳定性会消极地影响期望的外科手术程序。因此，存在对提供外科手术器械末端执行器夹持装置的夹持力控制的需要，以便解决在通过这样的末端执行器执行依赖于相对高的夹持力的机器人控制的外科手术程序时面临的各种问题。
技术实现思路
本公开解决一个或更多个上述问题和/或说明一个或更多个上述期望的特征。参考以下描述，其他特征和/或优点会变得明显。根据至少一个示例性实施例，本指导预期一种控制机器人控制的外科手术器械的末端执行器的夹持力的方法。该方法包括：接收表示控制末端执行器的从动夹持力的主控夹持机构处的高夹持水平输入的第一输入信号；接收表示使用者准备好操作外科手术器械以执行外科手术程序的第二输入信号；以及响应于一起接收到第一输入信号和第二输入信号而输出致动信号，以便在外科手术程序期间将从动夹持力从第一水平增加至高于第一水平的第二水平。另外的目的和优点将会在以下的描述中部分地进行阐述，并且参考描述部分地显而易见的，或可以通过本公开和/或权利要求的实施而获知。这些目标和优点中的至少一些可以通过在所附权利要求中具体指出的元件及其组合而实现和获得。应理解，前述的总体描述和以下的具体实施方式仅是示例性和说明性的，并且不限制所公开或所要求保护的本专利技术。权利要求应当被赋予其充分宽的范围(包括等同物)。附图说明单独或结合附图参考下面的具体实施方式，能够理解本公开。附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入在本说明中并构成本说明的一部分。被并入在本说明中并构成本说明的一部分的附图例举了本公开的一个或更多个实施例，与说明一起用于解释某些原理与操作。在附图中，图1A是根据至少一个示例性实施例描述用于机器人控制的外科手术器械的夹持力控制方案的状态图；图1B是根据另一示例性实施例描述用于机器人控制的外科手术器械的夹持力控制方案的状态图；图2是根据至少一个示例性实施例描述用于机器人控制的外科手术器械的夹持力控制方案的状态图；图3是根据至少一个示例性实施例描述用于机器人控制的外科手术器械的夹持力控制方案的状态图；图4是根据至少一个示例性实施例描述用于机器人控制的外科手术器械的夹持力控制方案的状态图；图5是根据至少一个示例性实施例描述用于机器人控制的外科手术器械的夹持力控制方案的状态图；图6是根据至少一个示例性实施例的机器人控制的外科手术器械的立体图；图7是根据示例性实施例对应于图6的外科手术器械的一部分的示例性末端执行器的详细视图；图8是根据至少一个示例性实施例被配置为操作机器人控制的外科手术器械的示例性机器人外科手术系统的示意图；图9A是根据示例性实施例处于打开位置的主控夹持输入机构的侧视图；以及图9B是根据示例性实施例处于闭合位置的主控夹持输入机构的侧视图。具体实施方式本说明书和附图例举了示例性实施例，并且不应当被理解为限制性的，其中权利要求限定了本公开的范围(包括等同物)。可以进行各种机械的、组成的、结构的、电气的以及操作的改变，而不偏离本说明书和所要求保护的专利技术的范围(包括等同物)。在一些实例中，众所周知的结构和技术未被详细示出或描述，以便不会模糊本公开。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制机器人控制的外科手术器械的末端执行器的夹持力的方法，所述方法包含：接收表示控制所述末端执行器的从动夹持力的主控夹持输入机构处的高夹持水平输入的第一输入信号；接收表示使用者准备好操作所述外科手术器械以执行第一外科手术程序的第二输入信号；以及响应于一起接收到所述第一输入信号和所述第二输入信号而输出第一致动信号，以便在所述第一外科手术程序期间将所述从动夹持力从第一水平增加至高于所述第一水平的第二水平。

【技术特征摘要】
2011.10.21 US 61/550,3561.一种控制机器人控制的外科手术器械的末端执行器的夹持力的方法，所述方法包含：接收表示控制所述末端执行器的从动夹持力的主控夹持输入机构处的高夹持水平输入的第一输入信号；接收表示使用者准备好操作所述外科手术器械以执行第一外科手术程序的第二输入信号；以及响应于一起接收到所述第一输入信号和所述第二输入信号而输出第一致动信号，以便在所述第一外科手术程序期间将所述从动夹持力从第一水平增加至高于所述第一水平的第二水平。2.根据权利要求1所述的方法，其还包含：响应于一起接收到所述第一输入信号和所述第二输入信号而输出锁定信号，以便在所述第一外科手术程序期间锁定所述外科手术器械的一个或更多个自由度。3.根据权利要求1所述的方法，其中当所述主控夹持输入机构处的输入超过挤压力阈值时，输出表示所述高夹持水平的所述第一输入信号。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述挤压力阈值是所述主控夹持输入机构处的压缩量的大约80％或更多。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述主控夹持机构包...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·F·里士曼，G·S·居塔尔，
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