BR112019026373A2 - controle de retroinformação de circuito fechado de uma velocidade de motor de um instrumento de grampeamento e corte cirúrgico com base em uma magnitude de medições de erro de velocidade - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um instrumento cirúrgico motorizado. O instrumento cirúrgico inclui um membro de deslocamento. Um motor é acoplado ao membro de deslocamento e a um circuito de controle. Um sensor de posição é acoplado ao circuito de controle e a um circuito temporizador para medir um tempo decorrido. O circuito de controle é configurado para determinar uma posição do membro de deslocamento, determinar um erro entre a velocidade direcionada e real e ajustar a velocidade direcionada com base no erro em comparação com um ou mais limites. O circuito de controle é configurado, também, para ajustar a taxa de alteração da velocidade direcionada com base nos um ou mais limites. O circuito de controle é configurado, também, para determinar uma zona na qual o membro de deslocamento está situado e definir a velocidade direcionada com base na zona na qual o membro de deslocamento está situado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONTRO- LE DE RETROINFORMAÇÃO DE CIRCUITO FECHADO DE UMA VE- LOCIDADE DE MOTOR DE UM INSTRUMENTO DE GRAMPEA-
[0001] A presente invenção refere-se a instrumentos cirúrgicos e, em várias circunstâncias, a instrumentos cirúrgicos de grampeamento e corte, e a cartuchos de grampos para os mesmos, que são projeta- dos para grampear e cortar tecidos.
[0002] Em um instrumento cirúrgico motorizado de grampeamento e corte, pode ser útil controlar a velocidade de um membro de corte ou controlar a velocidade de articulação de um atuador de extremidade. À velocidade de um membro de deslocamento pode ser determinada mediante a medição do tempo decorrido em intervalos de posição pre- determinados do membro de deslocamento ou medição da posição do membro de deslocamento em intervalos de tempo predeterminados. O controle pode ser de circuito aberto ou de circuito fechado. Tais medi- ções podem ser úteis para avaliar as condições do tecido, como es- pessura do tecido, e ajustar a velocidade do membro de corte durante um curso de disparo para levar em consideração as condições do teci- do. A espessura do tecido pode ser determinada pela comparação da velocidade esperada do membro de corte com a velocidade real do membro de corte. Em algumas situações, pode ser útil articular o atu- ador de extremidade em uma velocidade de articulação constante. Em outras situações, pode ser útil acionar o atuador de extremidade em uma velocidade de articulação diferente da velocidade de articulação padrão em uma ou mais regiões dentro de uma faixa de varredura do atuador de extremidade.
[0003] Durante o uso de um instrumento de grampeamento e corte cirúrgico motorizado, é possível que um erro de sistema controlado por velocidade ocorra entre a velocidade de comando e a velocidade real medida do membro de corte ou do membro de disparo. Portanto, pode ser desejável fornecer um sistema de retroinformação de circuito fe- chado que ajusta a velocidade do membro de corte ou do membro de disparo com base na magnitude de um ou mais termos de erro deter- minados com base na diferença entre uma velocidade real e uma ve- locidade de comando sobre um incremento especificado de tem- po/distância.
[0004] Em um aspecto, a presente divulgação fornece um instru- mento cirúrgico. O instrumento cirúrgico compreende um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúr- gico ao longo de uma pluralidade de zonas predefinidas; um motor acoplado ao membro de deslocamento para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de controle, em que o sensor de posi- ção é configurado para medir a posição do membro de deslocamento; um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configurado para medir um tempo de- corrido; em que o circuito de controle é configurado para: determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma zona na qual o membro de deslocamento está situado; definir uma velocidade direcionada do membro de deslocamento com base na zona na qual o membro de deslocamento está situado.
[0005] Em um outro aspecto, o cirúrgico compreende um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúrgico; um motor acoplado ao membro de deslocamento para trans- ladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de controle, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do membro de deslocamento; um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configurado para medir um tempo decorrido; em que o circuito de controle é configurado para: definir uma velocidade direcionada do membro de deslocamento; determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma velocidade real do membro de deslocamento; comparar uma velocida- de direcionada do membro de deslocamento a uma velocidade real do membro de deslocamento; determinar um erro entre o membro de des- locamento e a velocidade real do membro de deslocamento; ajustar a velocidade direcionada do membro de deslocamento com base no er- ro.
[0006] Em um outro aspecto, o instrumento cirúrgico compreende um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúrgico; um motor acoplado ao membro de deslocamen- to para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de con- trole, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do membro de deslocamento; um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configu- rado para medir um tempo decorrido; em que o circuito de controle é configurado para: definir uma velocidade direcionada do membro de deslocamento; determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma velocidade real do membro de deslocamento; compa- rar uma velocidade direcionada do membro de deslocamento a uma velocidade real do membro de deslocamento; determinar um erro entre o membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslo- camento; ajustar a velocidade direcionada do membro de deslocamen- to a uma taxa de alteração com base no erro.
[0007] As características inovadoras dos aspectos aqui descritos são apresentadas com particularidade nas reivindicações em anexo. Entretanto, esses aspectos, tanto com relação à organização quanto aos métodos de operação, podem ser mais bem compreendidos por referência à descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos em anexo.
[0008] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um instrumento cirúrgico que tem um conjunto de eixo de acionamento intercambiável operacionalmente acoplado ao mesmo, de acordo com um aspecto desta divulgação.
[0009] A Figura 2 ilustra uma vista do conjunto explodida de uma porção do instrumento cirúrgico ultrassônico da Figura 1, de acordo com um aspecto desta divulgação.
[0010] A Figura 3 é uma vista do conjunto explodida de porções do conjunto de eixo de acionamento intercambiável, de acordo com um aspeto desta divulgação.
[0011] A Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida de um atuador de extremidade do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acor- do com um aspecto desta divulgação.
[0012] As Figuras 5A a 5B é um diagrama de blocos de um circuito de controle do instrumento cirúrgico de 1 que abrange duas folhas de desenho, de acordo com um aspecto desta divulgação.
[0013] A Figura 6 é um diagrama de bloco do circuito de controle do instrumento cirúrgico da Figura 1 que ilustra interfaces entre o con- junto de empunhadura, o conjunto de alimentação e o conjunto de em- punhadura e o conjunto de eixo de acionamento intercambiável, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0014] A Figura 7 ilustra um circuito de controle configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspeto da presente divulgação.
[0015] A Figura 8 ilustra um circuito lógico combinacional configu- rado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0016] A Figura 9 ilustra um circuito lógico sequencial configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acor- do com um aspecto da presente divulgação.
[0017] A Figura 10 é um diagrama de um sistema de posiciona- mento absoluto do instrumento cirúrgico da Figura 1, em que o sistema de posicionamento absoluto compreende uma disposição de circuito de acionamento controlado do motor que compreende uma disposição de sensor, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0018] A Figura 11 é uma vista em perspectiva explodida da dis- posição de sensor para um sistema de posicionamento absoluto, que mostra um conjunto de placa de circuito de controle e o alinhamento relativo dos elementos da disposição de sensor, de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação.
[0019] A Figura 12 é um diagrama de um sensor de posição que compreende um sistema de posicionamento absoluto magnético gira- tório, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0020] A Figura 13 é uma vista em corte de um atuador de extre- midade do instrumento cirúrgico da Figura 1, que mostra um curso do membro de disparo em relação ao tecido preso dentro do atuador de extremidade, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0021] A Figura 14 ilustra um diagrama de bloco de um instrumen- to cirúrgico programado para controlar a translação distal de um mem- bro de deslocamento, de acordo com um aspecto da presente divulga- ção.
[0022] A Figura 15 ilustra um diagrama que plota dois cursos de membro de deslocamento executados, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0023] A Figura 16 é um gráfico que representa uma velocidade (v) de um membro de deslocamento como função de um deslocamento (5) do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da pre- sente divulgação.
[0024] A Figura 17 é um gráfico que representa uma velocidade (v) de um membro de deslocamento como função de um deslocamento (5) do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da pre- sente divulgação.
[0025] A Figura 18 é um gráfico de velocidade (v) de um membro de deslocamento como função de um deslocamento (5) do membro de deslocamento que representa uma condição para alteração de limite da velocidade direcionada de acordo com um aspecto da presente di- vulgação.
[0026] A Figura 19 é um gráfico que ilustra as condições para alte- rar a velocidade direcionada 8506 de um membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0027] A Figura 20 é um diagrama de fluxo lógico de um processo que representa um programa de controle ou uma configuração de lógi- ca para controlar uma velocidade de um membro de deslocamento com base no erro medido entre a velocidade direcionada de um mem- bro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0028] A Figura 21 é um diagrama de fluxo lógico de um processo que representa um programa de controle ou uma configuração de lógi- ca para controlar uma velocidade de um membro de deslocamento com base no erro medido entre a velocidade direcionada de um mem- bro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0029] A Figura 22 é um diagrama de fluxo lógico de um processo que representa um programa de controle de configuração de lógica para controlar uma velocidade de um membro de deslocamento com base no erro medido entre a velocidade direcionada de um membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0030] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente depositados simultaneamente com o mesmo e que es- tão, cada um, incorporados no presente documento a título de referên- cia em suas respectivas totalidades: Nº do documento do procurador END8191USNP/170054, intitulado CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STA- PLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON ANGLE OF ARTI- CULATION, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al/., deposita- do em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8192USNP/170055, intitulado SURGICAL INSTRUMENT WITH VARIABLE DURATION TRIGGER ARRANGEMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8193USNP/170056, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING DISPLA- CEMENT MEMBER MOTION OF A SURGICAL STAPLING AND CU- TTING INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. de Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8194USNP/170057, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRU- MENT ACCORDING TO ARTICULATION ANGLE OF END EFFEC- TOR, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et a/., depositado em de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8195USNP/170058, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRU- MENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8196USNP/170059, intitulado SURGICAL INSTRUMENT HAVING CONTROLLABLE AR- TICULATION VELOCITY pelos inventores Frederick ES. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8197USNP/170060, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING VELO-
CITY OF A DISPLACEMENT MEMBER OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8198USNP/170061, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING DISPLA- CEMENT MEMBER VELOCITY FOR A SURGICAL INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8222USNP/170125, intitulado CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STA- PLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON ANGLE OF ARTI- CULATION, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et a/., deposita- do em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8199USNP/170062M, intitulado ECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VE- LOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8275USNP/170185M,
intitulado TECHNIQUES FOR CLOSED LOOP CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRU- MENT, pelos inventores Raymond E. Parfett, depositado em 20 de ju- nho de 2017.
Nº do documento do procurador END8276USNP/170187, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VE-
BASED ON MEASURED TIME OVER A SPECIFIED DISPLACEMENT DISTANCE, pelos inventores Jason |. Harris et a/., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8266USNP/170188, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VE-
BASED ON MEASURED DISPLACEMENT DISTANCE TRAVELED OVER A SPECIFIED TIME INTERVAL, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et a/., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8267USNP/170189, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VE-
BASED ON MEASURED TIME OVER A SPECIFIED NUMBER OF SHAFT ROTATION, pelos inventores Frederick e. Shelton, IV et al. depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8269USNP/170190, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING DISPLA- YING MOTOR VELOCITY FOR A SURGICAL INSTRUMENT, pelos inventores Jason L. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8270USNP/170191, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING MOTOR SPEED ACCORDING TO USER INPUT FOR A SURGICAL INSTRU- MENT, pelos inventores Jason L. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8271USNP/170192, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VE-
LOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON SYSTEM CONDITIONS, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et a/., depositado em 20 de junho de 2017.
[0031] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente de design depositados simultaneamente com o mesmo e que estão, cada um, incorporados no presente documento a título de referência em suas respectivas totalidades: Nº do documento do procurador END8274USDP/170193D, intitulado GRAPHICAL USER INTERFACE FOR A DISPLAY OR PORTION THEREOF, pelos inventores Jason L. Harris et a/l., deposi- tado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8273USDP/170194D, intitulado GRAPHICAL USER INTERFACE FOR A DISPLAY OR PORTION THEREOF, pelos inventores Jason L. Harris et a/l., deposi- tado em 20 de junho de 2017.
Nº do documento do procurador END8272USDP/170195D, intitulado GRAPHICAL USER INTERFACE FOR A DISPLAY OR PORTION THEREOF, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al, depositado em 20 de junho de 2017.
[0032] Certos aspectos são mostrados e descritos para fornecer um entendimento da estrutura, função, fabricação e uso dos dispositi- vos e métodos divulgados. Os recursos mostrados ou descritos em um exemplo podem ser combinados com os recursos de outros exemplos e as modificações e variações estão dentro do escopo desta divulga- ção.
[0033] Os termos "proximal" e "distal" são com referência a um médico que manipula o cabo do instrumento cirúrgico, em que termo
"proximal" se refere à porção mais próxima ao médico e o termo "dis- tal" se refere à porção localizada mais distante do médico. Para con- veniência, os termos espaciais "vertical", "horizontal", "para acima" e "para baixo" usados com relação aos desenhos não se destinam a ser limitadores e/ou absolutos, porque os instrumentos cirúrgicos podem ser usados em muitas orientações e posições.
[0034] São fornecidos dispositivos e métodos exemplificadores para realização de procedimentos cirúrgicos laparoscópicos e mini- mamente invasivos. Tais dispositivos e métodos, entretanto, podem ser usados em outros procedimentos e aplicações cirúrgicas incluindo procedimentos cirúrgicos abertos, por exemplo. Os instrumentos cirúr- gicos podem ser inseridos através de um orifício natural ou um através de uma incisão ou perfuração formada no tecido. As porções funcio- nais ou porções do atuador de extremidade dos instrumentos podem ser inseridas diretamente no corpo ou através de um dispositivo de acesso que tem uma canaleta funcional através do qual podem ser avançados o atuador de extremidade e o eixo de acionamento alonga- do do instrumento cirúrgico.
[0035] A Figura 1 a 4 ilustra um instrumento cirúrgico acionado por motor 10 para corte e fixação que pode ou não ser reutilizado. Nos exemplos ilustrados, o instrumento cirúrgico 10 inclui um compartimen- to 12 que compreende um conjunto de empunhadura 14 que é configu- rado para ser pego, manipulado e atuado pelo médico. O comparti- mento 12 é configurado para fixação operacional a um conjunto de ei- xo de acionamento intercambiável 200 que tem um atuador de extre- midade 300 operacionalmente acoplado ao mesmo que é configurado para executar uma ou mais tarefas ou procedimentos cirúrgicos. De acordo com a presente descrição, várias formas de conjuntos de eixo de acionamento intercambiáveis podem ser eficazmente usadas em conexão com sistemas cirúrgicos roboticamente controlados. O termo
"compartimento" pode abranger um compartimento ou porção similar de um sistema robótico que aloja ou de outro modo suporta operacio- nalmente ao menos um sistema de acionamento configurado para ge- rar e aplicar ao menos um movimento de controle que possa ser usado para acionar os conjuntos de eixo de acionamento. O termo "estrutura" pode referir-se a uma porção de um instrumento cirúrgico de mão. O termo "estrutura" também pode representar uma porção de um instru- mento cirúrgico controlado roboticamente e/ou uma porção do sistema robótico que pode ser usado para controlar operacionalmente o ins- trumento cirúrgico. Os conjuntos de eixo de acionamento intercambiá- veis aqui divulgados podem ser usados com vários sistemas robóticos, instrumentos, componentes e métodos divulgados na patente US nº
9.072.535, intitulada SURGICAL STAPLING INSTRUMENTS WITH ROTATABLE STAPLE DEPLOYMENT ARRANGEMENTS, a qual está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.
[0036] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um instrumento cirúrgico 10 que tem um conjunto de eixo de acionamento intercambi- ável 200 operacionalmente acoplado ao mesmo, de acordo com um aspeto desta divulgação. O compartimento 12 inclui um atuador de ex- tremidade 300 que compreende um dispositivo cirúrgico de corte e fi- xação configurado para suportar operacionalmente um cartucho de grampos cirúrgicos 304 no mesmo. O compartimento 12 pode ser con- figurado para uso em conexão com os conjuntos de eixo de aciona- mento intercambiáveis que incluem os atuadores de extremidade que são adaptados para sustentar diferentes tamanhos e tipos de cartu- chos de grampos, e que têm diferentes comprimentos, tamanhos e ti- pos de eixo de acionamento. O compartimento 12 pode ser usado efi- cazmente com uma variedade de conjuntos de eixo de acionamento intercambiáveis incluindo conjuntos configurados para aplicar outros movimentos e formas de energia como, por exemplo, energia de radio-
frequência (RF), energia ultrassônica e/ou movimento a disposições de atuadores de extremidade adaptados para uso em várias aplicações e procedimentos cirúrgicos. Os atuadores de extremidade, os conjuntos de eixo de acionamento, os cabos, os instrumentos cirúrgicos e/ou os sistemas de instrumento cirúrgico podem utilizar qualquer prendedor adequado, ou prendedores, para prender tecido. Por exemplo, um car- tucho de prendedores que compreende uma pluralidade de prendedo- res nele armazenados de modo removível pode ser inserido de manei- ra removível dentro e/ou fixado ao atuador de extremidade de um con- junto de eixo de acionamento.
[0037] O conjunto de empunhadura 14 pode compreender um par de segmentos interconectáveis de compartimento de cabo 16 e 18 in- terconectados por parafusos, elementos de encaixe por pressão, ade- sivo, etc. Os segmentos de compartimento de cabo 16, 18 cooperam para formar uma porção da empunhadura da pistola 19 que pode ser empunhada e manipulada pelo clínico. O conjunto de empunhadura 14 suporta operacionalmente uma pluralidade de sistemas de acionamen- to configurados para gerar e aplicar movimentos de controle às por- ções correspondentes do conjunto de eixo de acionamento intercam- biável que está operacionalmente fixado ao mesmo. Pode ser forneci- da uma tela abaixo de uma tampa 45.
[0038] A Figura 2 ilustra uma vista do conjunto explodida de uma porção do instrumento cirúrgico ultrassônico 10 da Figura 1, de acordo com um aspecto desta divulgação. O conjunto de empunhadura 14 pode incluir uma estrutura 20 que suporta operacionalmente uma plu- ralidade de sistemas de acionamento. A estrutura 20 pode suportar operacionalmente um "primeiro" sistema de acionamento ou sistema de acionamento de fechamento 30, que pode aplicar movimentos de fechamento e abertura ao conjunto de eixo de acionamento intercam- biável 200. O sistema de acionamento de fechamento 30 pode incluir um atuador como um gatilho de fechamento 32 suportado de modo pivotante pela estrutura 20. O gatilho de fechamento 32 é acoplado de modo pivotante ao conjunto de empunhadura 14 por um pino de pivô 33 para permitir que o gatilho de fechamento 32 seja manipulado por um médico. Quando o médico segura a porção de empunhadura da pistola 19 do conjunto de empunhadura 14, o gatilho de fechamento 32 pode pivotar de uma posição inicial ou "não atuada" para uma posição "atuada" e, mais particularmente, para uma posição completamente comprimida ou completamente atuada.
[0039] O conjunto de empunhadura 14 e a estrutura 20 podem su- portar operacionalmente um sistema de acionamento de disparo 80 configurado para aplicar movimentos de disparo às porções corres- pondentes do conjunto de eixo de acionamento intercambiável fixado ao mesmo. O sistema de acionamento de disparo 80 pode usar um motor elétrico 82 situado na porção da empunhadura da pistola 19 do conjunto de empunhadura 14. O motor elétrico 82 pode ser um motor de corrente contínua (CC) com escovas tendo uma rotação máxima de aproximadamente 25.000 rpm, por exemplo. Em outras disposições, o motor pode incluir um motor sem escovas, um motor sem fio, um mo- tor síncrono, um motor de passo ou qualquer outro motor elétrico ade- quado. O motor elétrico 82 pode ser alimentado por uma fonte de ali- mentação 90 que pode compreender uma fonte de energia removível
92. A fonte de energia removível 92 pode compreender uma porção do compartimento proximal 94 que é configurada para fixação a uma por- ção do compartimento distal 96. A porção do compartimento proximal 94 e a porção do compartimento distal 96 são configuradas para su- portar operacionalmente uma pluralidade de baterias 98. Cada uma das baterias 98 pode compreender, por exemplo, uma bateria de íons de lítio ("LI") ou outra bateria adequada. A porção de compartimento distal 96 está configurada para fixação operacional removível a uma placa de circuito de controle 100 que está operacionalmente acoplada ao motor elétrico 82. Várias baterias 98 conectadas em série podem alimentar o instrumento cirúrgico 10. A fonte de alimentação 90 pode ser substituível e/ou recarregável. Uma tela 43, a qual está situada abaixo da tampa 45, é acoplada eletricamente à placa de circuito de controle 100. A tampa 45 pode ser removida para expor a tela 43.
[0040] O motor elétrico 82 pode incluir um eixo de acionamento giratório (não mostrado), que, de modo operacional, faz interface com um conjunto redutor de engrenagem 84 montado em engate de aco- plamento com um conjunto ou cremalheira, de dentes de acionamento 122 em um membro de acionamento longitudinalmente móvel 120. O membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 tem uma cre- malheira de dentes de acionamento 122 formada no mesmo para en- gate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento corres- pondente 86 do conjunto redutor de engrenagem 84.
[0041] Em uso, uma polaridade de tensão fornecida pela fonte de alimentação 90 pode operar o motor elétrico 82 em um sentido horário em que a polaridade de tensão aplicada ao motor elétrico pela bateria pode ser revertida de modo a operar o motor elétrico 82 no sentido an- ti-horário. Quando o motor elétrico 82 é girado em uma direção, o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 será axialmente ativado na direção distal "DD". Quando o motor elétrico 82 é acionado na direção giratória oposta, o membro de acionamento longitudinal- mente móvel 120 será axialmente conduzido na direção proximal "DP". O conjunto de empunhadura 14 pode incluir uma chave que pode ser configurada para reverter a polaridade aplicada ao motor elétrico 82 pela fonte de alimentação 90. O conjunto de empunhadura 14 pode incluir um sensor configurado para detectar a posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 e/ou a direção na qual o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 está sendo mo-
vido.
[0042] O acionamento do motor elétrico 82 pode ser controlado por um gatilho de disparo 130 que é suportado de modo pivotante so- bre o conjunto de empunhadura 14. O gatilho de disparo 130 pode ser pivotado entre uma posição não atuada e uma posição atuada.
[0043] Retornando para a Figura 1, o conjunto de eixo de aciona- mento intercambiável 200 inclui um atuador de extremidade 300 que compreende uma canaleta alongada 302 configurada para suportar operacionalmente no seu interior um cartucho de grampos cirúrgicos
304. O atuador de extremidade 300 pode incluir uma bigorna 306 que é sustentada de modo pivotante em relação à canaleta alongada 302. O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 pode incluir uma junta de articulação 270. A construção e a operação do atuador de extremidade 300 e da junta articulação 270 são apresentadas na publicação de pedido de patente US nº 2014/0263541, intitulada AR- TICULATABLE SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING AN ARTI- CULATION LOCK, a qual está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 pode incluir um compartimento ou bocal proximal 201 compreen- dido de porções de bocal 202, 203. O conjunto de eixo de acionamen- to intercambiável 200 pode incluir um tubo de fechamento 260 que se estende ao longo de um eixo geométrico do eixo de acionamento SA que pode ser usado para fechar e/ou abrir a bigorna 306 do atuador de extremidade 300.
[0044] Voltando para a Figura 1, o tubo de fechamento 260 é transladado distalmente (direção "DD") para fechar a bigorna 306, por exemplo, em resposta à atuação do gatilho de fechamento 32 na ma- neira descrita na referência anteriormente mencionada da publicação de pedido de patente nº 2014/0263541. A bigorna 306 é aberta medi- ante a translação proximal do tubo de fechamento 260. Na posição aberta da bigorna, o tubo de fechamento 260 do eixo de acionamento é movido para sua posição proximal.
[0045] A Figura 3 é uma outra vista do conjunto explodida de por- ções do conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200, de acor- do com um ou mais aspectos da presente divulgação. O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 pode incluir um membro de disparo 220 sustentado para realizar um deslocamento axial no interior da coluna central 210. O membro de disparo 220 inclui um de eixo de acionamento de disparo intermediário 222 configurado para se conec- tar a uma porção de corte distal ou barra de corte 280. O membro de disparo 220 pode ser chamado de um "segundo eixo de acionamento" ou um "segundo conjunto de eixo de acionamento". O eixo de aciona- mento de disparo intermediário 222 pode incluir uma fenda longitudinal 223 em sua extremidade configurada para receber uma aba 284 na extremidade proximal 282 da barra de corte 280. A fenda longitudinal 223 e a extremidade proximal 282 podem ser configuradas para permi- tir o movimento relativo entre as mesmas e podem compreender uma junta deslizante 286. A junta deslizante 286 pode permitir que o eixo de acionamento de disparo intermediário 222 do membro de disparo 220 articule o atuador de extremidade 300 em torno da junta de articu- lação 270 sem mover, ou ao menos sem mover substancialmente, a barra de corte 280. Quando o atuador de extremidade 300 tiver sido adequadamente orientado, o eixo de acionamento de disparo interme- diário 222 pode ser avançado distalmente até uma parede lateral pro- ximal da fenda longitudinal 223 entrar em contato com a aba 284 para avançar a barra de corte 280 e disparar um cartucho de grampos posi- cionado no interior da canaleta 302. O dorso 210 tem uma abertura ou janela alongada 213 em seu interior para facilitar a montagem e a in- serção do eixo de acionamento de disparo intermediário 222 no interior do dorso 210. Quando o eixo de acionamento de disparo intermediário
222 tiver sido inserido no mesmo, um segmento superior da estrutura 215 pode ser engatado na estrutura do eixo de acionamento 212 para encerrar em si o eixo de acionamento de disparo intermediário 222 e a barra de corte 280. A operação do membro de disparo 220 pode ser vista na publicação de pedido de patente US nº 2014/0263541. A co- luna central 210 pode ser configurada para suportar de maneira desli- zante um membro de disparo 220 e o tubo de fechamento 260 que se estende ao redor da coluna central 210. A coluna central 210 pode su- portar de maneira deslizante um acionador de articulação 230.
[0046] O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 po- de incluir um conjunto de embreagem 400 configurado para acoplar de modo seletivo e liberável o acionador de articulação 230 ao membro de disparo 220. O conjunto de embreagem 400 inclui um anel ou luva de travamento 402 posicionado em torno do membro de disparo 220, em que a luva de travamento 402 pode ser girada entre uma posição engatada, em que a luva de travamento 402 acopla o acionador de articulação 230 ao membro de disparo 220, e uma posição desengata- da, em que o acionador de articulação 230 não está acoplado de modo operável ao membro de disparo 220. Quando a luva de travamento 402 está na posição engatada, o movimento distal do membro de dis- paro 220 pode mover o acionador de articulação 230 em sentido distal e, correspondentemente, o movimento proximal do membro de disparo 220 pode mover o acionador de articulação 230 de maneira proximal. Quando a luva de travamento 402 está na posição desengatada, o movimento do membro de disparo 220 não é transmitido para o acio- nador de articulação 230 e, como resultado, o membro de disparo 220 pode mover-se independentemente do acionador de articulação 230. O bocal 201 pode ser usado para engatar e desengatar operacional- mente o sistema de acionamento de articulação com o sistema de aci- onamento de disparo nas várias formas descritas na publicação de pedido de patente US nº 2014/0263541.
[0047] O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 po- de compreender um conjunto de anel deslizante 600 que pode ser configurado para conduzir energia elétrica ao atuador de extremidade 300 e/ou a partir dele e/ou comunicar sinais ao atuador de extremida- de 300 e/ou a partir dele, por exemplo. O conjunto de anel deslizante 600 pode compreender um flange de conector proximal 604 e um flan- ge de conector distal 601 posicionado no interior de uma fenda defini- da nas porções de bocal 202, 203. O flange do conector proximal 604 pode compreender uma primeira face e o flange do conector distal 601 pode compreender uma segunda face posicionada adjacente e móvel em relação à primeira face. O flange de conector distal 601 pode girar em relação ao flange de conector proximal 604 ao redor do eixo geo- métrico do eixo de acionamento SA-SA (Figura 1). O flange de conec- tor proximal 604 pode compreender uma pluralidade de condutores concêntricos ou ao menos substancialmente concêntricos 602, defini- dos na sua primeira face. Um conector 607 pode ser montado sobre o lado proximal do flange de conector distal 601 e pode ter uma plurali- dade de contatos, em que cada contato corresponde e está em conta- to elétrico com um dos condutores 602. Essa disposição permite a ro- tação relativa entre o flange de conector proximal 604 e o flange de conector distal 601, enquanto o contato elétrico é mantido entre os mesmos. O flange de conector proximal 604 pode incluir um conector elétrico 606 que pode colocar os condutores 602 em comunicação de sinal com uma placa de circuito de eixo de acionamento, por exemplo. Em ao menos um caso, um chicote elétrico que compreende uma plu- ralidade de condutores pode se estender entre o conector elétrico 606 e a placa de circuito do eixo de acionamento. O conector elétrico 606 pode se estender proximalmente através de uma abertura do conector definida no flange de montagem do chassi. A publicação de pedido de patente US nº 2014/0263551, intitulada "STAPLE CARTRIDGE TIS- SUE THICKNESS SENSOR SYSTEM", está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. A publicação de pedido de patente US nº 2014/0263552, intitulada "(STAPLE CARTRIDGE TISSUE THI- CKNESS SENSOR SYSTEM", está aqui incorporada a título de refe- rência em sua totalidade. Detalhes adicionais com relação ao conjunto do anel de deslizamento 600 podem ser encontrados na publicação de pedido de patente US nº 2014/0263541.
[0048] O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 po- de incluir uma porção proximal montada de forma fixável ao conjunto de empunhadura 14, e uma porção distal que é giratória em torno de um eixo geométrico longitudinal. A porção giratória distal do eixo de acionamento pode ser girada em relação à porção proximal ao redor do conjunto de anel de deslizamento 600. O flange de conector distal 601 do conjunto de anel deslizante 600 pode ser posicionado na por- ção de eixo de acionamento giratório distal.
[0049] A Figura 4 é uma vista explodida de um aspecto de um atu- ador de extremidade 300 do instrumento cirúrgico 10 da Figura 1, de acordo com um aspecto desta divulgação. O atuador de extremidade 300 pode incluir a bigorna 306 e o cartucho de grampos cirúrgicos 304. A bigorna 306 pode ser acoplada a uma canaleta alongada 302. As aberturas 199 podem ser definidas na canaleta alongada 302 para re- ceber pinos 152 que se estendem a partir da bigorna 306 para permitir que a bigorna 306 gire de uma posição aberta para uma posição fe- chada em relação à canaleta alongada 302 e cartucho de grampos ci- rúrgicos 304. Uma barra de disparo 172 é configurada para se transla- dar longitudinalmente para o interior do atuador de extremidade 300. À barra de disparo 172 pode ser construída em uma seção sólida ou po- de incluir um material laminado que compreende, por exemplo, uma pilha de placas de aço. A barra de disparo 172 compreende uma haste com perfil em "l"” 178 e um gume cortante 182 em uma extremidade distal do mesmo. Uma extremidade da barra de disparo 172 distalmen- te projetada pode ser fixada à haste com perfil em | 178 para auxiliar no espaçamento da bigorna 306 a partir de um cartucho de grampos cirúrgicos 304 posicionado na canaleta alongada 302 quando a bigor- na 306 está em posição fechada. A haste com perfil em | 178 pode in- cluir um gume cortante afiado 182, que pode ser usado para separar o tecido, conforme a haste com perfil em | 178 é avançada distalmente pela barra de disparo 172. Em funcionamento, a haste com perfil em | 178 pode, ou disparar, o cartucho de grampos cirúrgicos 304. O cartu- cho de grampos cirúrgicos 304 pode incluir um corpo de cartucho mol- dado 194 que mantém uma pluralidade de grampos 191 que repousam sobre os acionadores de grampo 192 no interior das respectivas cavi- dades de grampos abertas para cima 195. Um deslizador em cunha 190 é acionado distalmente pela haste com perfil em | 178, deslizando sobre uma bandeja do cartucho 196 do cartucho de grampos cirúrgi- cos 304. O deslizador em cunha 190 desloca para cima, por came, os acionadores de grampo 192, para expelir os grampos 191 em contato de deformação com a bigorna 306, enquanto a borda de corte 182 da haste com perfil em | 178 corta o tecido apertado.
[0050] A haste com perfil em | 178 pode incluir pinos superiores 180 que engatam a bigorna 306 durante o disparo. A haste com perfil em | 178 pode incluir pinos intermediários 184 e uma base ("bottom foot") 186 para engatar porções do corpo do cartucho 194, da bandeja do cartucho 196 e da canaleta alongada 302. Quando um cartucho de grampos cirúrgicos 304 está posicionado no interior da canaleta alon- gada 302, uma fenda 193 definida no corpo de cartucho 194 pode ser alinhada com uma fenda longitudinal 197 definida na bandeja do car- tucho 196 e uma fenda 189 definida na canaleta alongada 302. Em uso, a haste com perfil em | 178 pode deslizar através das fendas lon-
gitudinais alinhadas 193, 197 e 189, em que, como indicado na Figura 4, a base 186 da haste com perfil em | 178 pode engatar um sulco po- sicionado ao longo da superfície inferior da canaleta alongada 302 ao longo do comprimento da fenda 189, os pinos médios 184 podem en- gatar as superfícies superiores da bandeja de cartucho 196 ao longo do comprimento da fenda longitudinal 197, e os pinos superiores 180 podem engatar a bigorna 306. A haste com perfil em | 178 pode espa- çar ou limitar o movimento relativo entre a bigorna 306 e o cartucho de grampos cirúrgicos 304, conforme a barra de disparo 172 é avançada distalmente de forma a disparar os grampos do cartucho de grampos cirúrgicos 304 e/ou fazer uma incisão no tecido capturado entre a bi- gorna 306 e o cartucho de grampos cirúrgicos 304. A barra de disparo 172 e a haste com perfil em | 178 podem ser retraídas proximalmente permitindo que a bigorna 306 seja aberta para liberar as duas porções de tecido grampeadas e cortadas.
[0051] As Figuras 5A e 5B são um diagrama de blocos de um cir- cuito de controle 700 do instrumento cirúrgico 10 da Figura 1 que abrange duas folhas de desenho de acordo com um aspecto da pre- sente divulgação. Com referência principalmente às Figuras 5A e 5B, um conjunto de empunhadura 702 pode incluir um motor 714, o qual pode ser controlado por um acionador de motor 715 e pode ser usado pelo sistema de disparo do instrumento cirúrgico 10. Em várias formas, o motor 714 pode ser um motor de acionamento de corrente contínua (CC) com escovas com uma velocidade de rotação máxima de apro- ximadamente 25.000 RPM. Em outras disposições, o motor 714 pode incluir um motor sem escovas, um motor sem fio, um motor síncrono, um motor de passo ou qualquer outro tipo de motor elétrico adequado. O acionador de motor 715 pode compreender um acionador de ponte H que compreende transístores de efeito de campo (FETs) 719, por exemplo. O motor 714 pode ser alimentado pelo conjunto de alimenta-
ção 706 montado de modo liberável ao conjunto de cabo 200 para for- necer energia de controle ao instrumento cirúrgico 10. O conjunto de alimentação 706 pode compreender uma bateria que pode incluir vá- rias células de bateria conectadas em série, as quais podem ser utili- zadas como a fonte de energia para alimentar o instrumento cirúrgico
10. Em determinadas circunstâncias, as células de bateria do conjunto de alimentação 706 podem ser substituíveis e/ou recarregáveis. Em ao menos um exemplo, as células de bateria podem ser baterias de íons de lítio, as quais podem ser acopláveis de modo separável ao conjunto de alimentação 706.
[0052] O conjunto de eixo de acionamento 704 pode incluir um controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 que pode se co- municar com um controlador de segurança e um controlador de geren- ciamento de energia 716 através de uma interface, enquanto o conjun- to de eixo de acionamento 704 e o conjunto de alimentação 706 são acoplados ao conjunto de cabo 702. Por exemplo, a interface pode compreender uma primeira porção de interface 725 que pode incluir um ou mais conectores elétricos para engate de acoplamento com co- nectores elétricos de conjunto de eixo de acionamento corresponden- tes e uma segunda porção de interface 727 que pode incluir um ou mais conectores para engate de acoplamento com os conectores elé- tricos do conjunto de energia correspondentes para possibilitar a co- municação elétrica entre o controlador do conjunto de eixo de aciona- mento 722 e o controlador de gerenciamento de energia 716 enquanto o conjunto de eixo de acionamento 704 e o conjunto de alimentação 706 são acoplados ao conjunto de cabo 702. Um ou mais sinais de comunicação podem ser transmitidos através da interface para comu- nicar um ou mais dentre os requisitos de energia do conjunto de eixo de acionamento intercambiável fixado 704 ao controlador de gerenci- amento de energia 716. Em resposta, o controlador de gerenciamento de energia pode modular a saída de energia da bateria do conjunto de alimentação 706, conforme descrito abaixo com mais detalhes, de acordo com as exigências de energia do conjunto de eixo de aciona- mento fixado 704. Os conectores podem compreender chaves que po- dem ser ativadas após o engate por acoplamento mecânico do conjun- to de cabo 702 ao conjunto de eixo de acionamento 704 e/ou ao con- junto de energia 706 para permitir a comunicação elétrica entre o con- trolador de conjunto de eixo acionamento 722 e o controlador de ge- renciamento de energia 716.
[0053] A interface pode facilitar a transmissão do um ou mais si- nais de comunicação entre o controlador de gerenciamento de energia 716 e o controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 mediante o roteamento destes sinais de comunicação através de um controlador principal 717 situado no conjunto de cabo 702, por exemplo. Em outras circunstâncias, a interface pode facilitar uma linha de comunicação di- reta entre o controlador de gerenciamento de energia 716 e o contro- lador do conjunto de eixo de acionamento 722 através do conjunto de cabo 702, enquanto o conjunto de eixo de acionamento 704 e o con- junto de alimentação 706 estão acoplados ao conjunto de cabo 702.
[0054] O controlador principal 717 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex disponíveis junto à Texas Ins- truments. Em um aspecto, o controlador principal 717 pode ser um processador Core Cortex-M4F LM4F230H5QR ARM, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo, que compreende uma memória in- tegrada de memória flash de ciclo único de 256 KB, ou outra memória não volátil, até 40 MHz, um buffer de busca antecipada para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma memória de acesso aleatório se- riada de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória só de leitura in- terna (ROM) carregada com o programa StellarisWareO, memória só de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis pa- ra a folha de dados do produto.
[0055] O controlador de segurança pode ser uma plataforma de controlador de segurança que compreende duas famílias baseadas em controladores, como TMS570 e RM4x, conhecidas sob o nome comer- cial de Hercules ARM Cortex R4, também pela Texas Instruments. O controlador de segurança pode ser configurado especificamente para as aplicações críticas de segurança IEC 61508 e ISO 26262, dentre outras, para fornecer recursos avançados de segurança integrada en- quanto fornece desempenho, conectividade e opções de memória es- calonáveis.
[0056] O conjunto de alimentação 706 pode incluir um circuito de gerenciamento de energia que pode compreender o controlador de gerenciamento de energia 716, um modulador de energia 738 e um circuito sensor de corrente 736. O circuito de gerenciamento de ener- gia pode ser configurado para modular a energia de saída da bateria com base nas necessidades de energia do conjunto de eixo de acio- namento 704, enquanto o conjunto de eixo de acionamento 704 e o conjunto de alimentação 706 são acoplados ao conjunto de cabo 702. O controlador de gerenciamento de energia 716 pode ser programado para controlar o modulador de energia 738 da saída de energia do conjunto de alimentação 706 e o circuito sensor de corrente 736 pode ser usado para monitorar a saída de energia do conjunto de alimenta- ção 706 para fornecer realimentação ao controlador de gerenciamento de energia 716 sobre a saída de energia da bateria para que o contro- lador de gerenciamento de energia 716 possa ajustar a saída de ener-
gia do conjunto de alimentação 706 para manter uma saída desejada. O controlador de gerenciamento de energia 716 e/ou o controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 podem compreender, cada um, um ou mais processadores e/ou unidades de memória que podem ar- mazenar vários módulos de software.
[0057] O instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) pode compreen- der um dispositivo de saída 742 que pode incluir dispositivos para for- necer uma realimentação sensorial a um usuário. Esses dispositivos podem compreender, por exemplo, dispositivos de retroinformação vi- sual (por exemplo, um monitor com tela de LCD, indicadores em LED), dispositivos de retroinformação auditiva (por exemplo, um alto-falante, uma campainha) ou dispositivos de retroinformação tátil (por exemplo, atuadores hápticos). Em determinadas circunstâncias, o dispositivo de saída 742 pode compreender uma tela 743 que pode estar incluída no conjunto de cabo 702. O controlador de conjunto de eixo de aciona- mento 722 e/ou o controlador de gerenciamento de energia 716 po- dem fornecer retroinformação a um usuário do instrumento cirúrgico 10 através do dispositivo de saída 742. A interface pode ser configurada para conectar o controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 e/ou o controlador de gerenciamento de energia 716 ao dispositivo de saída 742. O dispositivo de saída 742 pode, em vez disso, ser integra- do com o conjunto de alimentação 706. Nestas circunstâncias, a co- municação entre o dispositivo de saída 742 e o controlador do conjun- to de eixo de acionamento 722 pode ser feita através da interface, en- quanto o conjunto de eixo de acionamento 704 é acoplado ao conjunto de cabo 702.
[0058] O circuito de controle 700 compreende segmentos de cir- cuito configurados para controlar as operações do instrumento cirúrgi- co energizado 10. Um segmento de controlador de segurança (seg- mento 1) compreende um controlador de segurança e o segmento de controlador principal 717 (segmento 2). O controlador de segurança e/ou o controlador principal 717 são configurados para interagir com um ou mais segmentos de circuito adicionais como um segmento de aceleração, um segmento de exibição, um segmento de eixo de acio- namento, um segmento de codificador, um segmento de motor, e um segmento de alimentação. Cada um dos segmentos de circuito pode ser acoplado ao controlador de segurança e/ou ao controlador princi- pal 717. O controlador principal 717 é também acoplado a uma memó- ria flash. O controlador principal 717 também compreende uma interfa- ce de comunicação serial. O controlador principal 717 compreende uma pluralidade de entradas acopladas, por exemplo, a um ou mais segmentos de circuito, uma bateria, e/ou uma pluralidade de chaves. O circuito segmentado pode ser implementado por qualquer circuito adequado, como, por exemplo, um conjunto de placa de circuito im- presso (PCBA) dentro do instrumento cirúrgico energizado 10. Deve- se compreender que o termo processador, conforme usado aqui, inclui qualquer microprocessador, processador, controlador, controladores ou outro dispositivo de computação básico que incorpora as funções de uma unidade de processamento central do computador (CPU) em um circuito integrado ou no máximo alguns circuitos integrados. O con- trolador principal 717 é um dispositivo programável multiuso que aceita dados digitais como entrada, processa-os de acordo com as instruções armazenadas em sua memória, e fornece resultados como saída. Este é um exemplo de lógica digital sequencial, já que ele tem memória in- terna. O circuito de controle 700 pode ser configurado para implemen- tar um ou mais dos processos aqui descritos.
[0059] O segmento de aceleração (segmento 3) compreende um acelerômetro. O acelerômetro é configurado para detectar o movimen- to ou a aceleração do instrumento cirúrgico energizado 10. A entrada a partir do acelerômetro pode ser usada para fazer a transição para e a partir de um modo de suspensão, identificar a orientação do instru- mento cirúrgico energizado, e/ou identificar quando o instrumento ci- rúrgico for deixado cair. Em alguns exemplos, o segmento de acelera- ção é acoplado ao controlador de segurança e/ou ao controlador prin- cipal 717.
[0060] O segmento de tela ou exibição (segmento 4) compreende um conector da tela acoplado ao controlador principal 717. O conector da tela acopla o controlador primário 717 a uma tela através de um ou mais acionadores dos circuitos integrados da tela. Os acionadores dos circuitos integrados da tela podem estar integrados com a tela e/ou podem estar situados separadamente da tela. A tela pode compreen- der qualquer tela adequada, como, por exemplo, uma tela de diodos emissores de luz orgânicos (OLED), uma tela de cristal líquido (LCD), e/ou qualquer outra tela adequada. Em alguns exemplos, o segmento de tela é acoplado ao controlador de segurança.
[0061] O segmento de eixo de acionamento (segmento 5) compre- ende controles para um conjunto de eixo de acionamento intercambiá- vel 200 (Figuras 1 e 3) acoplados ao instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) e/ou um ou mais controles para um atuador de extremidade 300 acoplado ao conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200. O segmento de eixo de acionamento compreende um conector do eixo de acionamento configurado para acoplar o controlador principal 717 a um PCBA de eixo de acionamento. O PCBA de eixo de acionamento compreende um microprocessador de baixa potência com uma memó- ria de acesso aleatório ferroelétrico (FRAM), uma chave de articula- ção, uma chave de efeito Hall de liberação de eixo de acionamento, e uma memória EEPROM de PCBA do eixo de acionamento. A memória EEPROM de PCBA do eixo de acionamento compreende um ou mais parâmetros, rotinas, e/ou programas específicos para o conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 e/ou para o PCBA do eixo de acionamento. O PCBA do eixo de acionamento pode ser acoplado ao conjunto do eixo de acionamento intercambiável 200 e/ou pode ser integral com o instrumento cirúrgico 10. Em alguns exemplos, o seg- mento de eixo de acionamento compreende um segundo EEPROM do eixo de acionamento. O segundo EEPROM do eixo de acionamento compreende uma pluralidade de algoritmos, rotinas, parâmetros, e/ou outros dados que correspondem a um ou mais conjuntos de eixos de acionamento 200 e/ou atuadores de extremidade 300 que podem fazer interface com o instrumento cirúrgico energizado 10.
[0062] O segmento de codificador de posição (segmento 6) com- preende um ou mais codificadores magnéticos da posição do ângulo de rotação. Um ou mais codificadores magnéticos da posição do ângu- lo de rotação são configurados para identificar a posição rotacional do motor 714, um conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 (Figuras 1 e 3) e/ou um atuador de extremidade 300 do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4). Em alguns exemplos, os codificadores magnéticos da posição do ângulo de rotação podem ser acoplados ao controlador de segurança e/ou ao controlador principal 717.
[0063] O segmento de circuito do motor (segmento 7) compreende um motor 714 configurado para controlar os movimentos do instrumen- to cirúrgico energizado 10 (Figuras 1 a 4). O motor 714 é acoplado ao processador do microcontrolador principal 717 por um acionador de ponte H que compreende um ou mais transístores de efeito de campo de ponte H (FETs) e um controlador de motor. O acionador de ponte H é também acoplado ao controlador de segurança. Um sensor de cor- rente do motor é acoplado em série com o motor para medir a drena- gem de corrente do motor. O sensor de corrente do motor está em comunicação de sinal com o controlador principal 717 e/ou com o pro- cessador de segurança. Em alguns exemplos, o motor 714 é acoplado a um filtro de interferência eletromagnética (IEM) do motor.
[0064] O controlador do motor controla um primeiro sinalizador do motor e um segundo sinalizador do motor para indicar o estado e a posição do motor 714 ao controlador principal 717. O controlador prin- cipal 717 fornece um sinal alto de modulação por largura de pulso (PWM), um sinal baixo de PWM, um sinal de direção, um sinal de sin- cronização, e um sinal de reinicialização do motor ao controlador do motor através de um buffer. O segmento de alimentação é configurado para fornecer uma tensão de segmento a cada um dos segmentos de circuito.
[0065] O segmento de energia (segmento 8) compreende uma ba- teria acoplada ao controlador de segurança, o controlador principal 717, e segmentos de circuito adicionais. A bateria é acoplada ao circui- to segmentado por um conector da bateria e um sensor de corrente. O sensor de corrente é configurado para medir a drenagem de corrente total do circuito segmentado. Em alguns exemplos, um ou mais con- versores de tensão são configurados para fornecer valores de tensão predeterminados a um ou mais segmentos de circuito. Por exemplo, em alguns exemplos, o circuito segmentado pode compreender con- versores de tensão de 3,3 V e/ou conversores de tensão de 5 V. Um conversor de amplificação de tensão é configurado para fornecer uma elevação da tensão até uma quantidade predeterminada, como, por exemplo, até 13 V. O conversor de amplificação de tensão é configu- rado para fornecer tensão e/ou corrente adicional durante as opera- ções que exigem muita energia e evitar apagão ou condições de baixo fornecimento de energia.
[0066] Uma pluralidade de chaves é acoplada ao controlador de segurança e/ou ao controlador principal 717. As chaves podem ser configuradas para controlar as operações do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), do circuito segmentado, e/ou indicar um estado do ins- trumento cirúrgico 10. Uma chave da porta de ejeção e uma chave de efeito Hall para ejeção são configuradas para indicar o estado de uma porta de ejeção. Uma pluralidade de chaves de articulação, como, por exemplo, uma chave do lado esquerdo de articulação para o lado es- querdo, uma chave do lado direito de articulação para o lado esquer- do, uma chave central de articulação para o lado esquerdo, uma chave do lado esquerdo de articulação para o lado direito, uma do lado direito de articulação para o lado direito, e uma chave central de articulação para o lado direito são configuradas para controlar a articulação de um conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 (Figuras 1 e 3) e/ou o atuador de extremidade 300 (Figuras 1 e 4). Uma chave reversa do lado esquerdo e uma chave reversa do lado direito são acopladas ao controlador principal 717. As chaves do lado esquerdo que com- preendem a chave do lado esquerdo de articulação para o lado es- querdo, a chave do lado direito de articulação para o lado esquerdo, a chave central de articulação para o lado esquerdo e a chave reversa do lado esquerdo são acopladas ao controlador primário 717 por um conector de flexão à esquerda. As chaves do lado direito que compre- endem a chave do lado esquerdo de articulação para o lado direito, a chave do lado direito de articulação para o lado direito, a chave central de articulação para o lado direito, e a chave reversa do lado direito são acopladas ao controlador principal 717 por um conector de flexão à direita. Uma chave de disparo, uma chave de liberação de aperto, e uma chave engatada ao eixo de acionamento são acopladas ao con- trolador principal 717.
[0067] Quaisquer chaves mecânicas, eletromecânicas, ou de es- tado sólido adequadas, podem ser usadas para implementar a plurali- dade de chaves, em qualquer combinação. Por exemplo, as chaves podem limitar as chaves operadas pelo movimento de componentes associados ao instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) ou à presença de um objeto. Estas chaves podem ser usadas para controlar várias funções associadas ao instrumento cirúrgico 10. Uma chave de limite é um dispositivo eletromecânico que consiste em um atuador ligado me- canicamente a um conjunto de contatos. Quando um objeto entra em contato com o atuador, o dispositivo opera os contatos para fazer ou romper uma conexão elétrica. As chaves de limite são usadas em uma variedade de aplicações e ambientes por causa de sua robustez, faci- lidade de instalação e confiabilidade de funcionamento. Elas podem determinar a presença ou ausência, passagem, posicionamento e final de deslocamento de um objeto. Em outras implementações, as chaves podem ser chaves de estado sólido que funcionam sob a influência de um campo magnético como dispositivos de efeito Hall, dispositivos magnetorresistivos (MR), dispositivos magnetorresistivos gigantes (GMR), magnetômetros, dentre outros. Em outras implementações, as chaves podem ser chaves de estado sólido que operam sob a influên- cia da luz, como sensores ópticos, sensores de infravermelho, senso- res ultravioleta, dentre outros. Além disso, as chaves podem ser dis- positivos de estado sólido como transístores (por exemplo, FET, FET de junção, FET semicondutor de óxido metálico (MOSFET), bipolares, e similares). Outras chaves podem incluir chaves sem fio, chaves ul- trassônicas, acelerômetros, sensores de inércia, dentre outros.
[0068] A Figura 6 é um outro diagrama de blocos do circuito de controle 700 do instrumento cirúrgico da Figura 1 que ilustra as interfa- ces entre o conjunto de cabo 702 e o conjunto de alimentação 706 e entre o conjunto de empunhadura 702 e o conjunto de eixo de acio- namento intercambiável 704, de acordo com um aspecto da presente divulgação. O conjunto de empunhadura 702 pode compreender um controlador principal 717, um conector do conjunto de eixo de aciona- mento 726 e um conector do conjunto de alimentação 730. O conjunto de alimentação 706 pode incluir um conector do conjunto de alimenta- ção 732, um circuito de gerenciamento de energia 734 que pode com-
preender o controlador de gerenciamento de energia 716, um modula- dor de energia 738, e um circuito sensor de corrente 736. Os conecto- res do conjunto de eixo de acionamento 730, 732 formam uma interfa- ce 727. O circuito de gerenciamento de energia 734 pode ser configu- rado para modular a energia de saída da bateria 707 com base nos requisitos de energia do conjunto de eixo de acionamento intercambiá- vel 704 enquanto o conjunto de eixo de acionamento intercambiável 704 e o conjunto de alimentação 706 são acoplados ao conjunto de empunhadura 702. O controlador de gerenciamento de energia 716 pode ser programado para controlar o modulador de energia 738 da saída de energia do conjunto de alimentação 706 e o circuito sensor de corrente 736 pode ser usado para monitorar a saída de energia do conjunto de alimentação 706 para fornecer retroinformação ao contro- lador de gerenciamento de energia 716 sobre a saída de energia da bateria 707 para que o controlador de gerenciamento de energia 716 possa ajustar a saída de energia do conjunto de alimentação 706 para manter uma saída desejada. O conjunto de eixo de acionamento 704 compreende um processador de eixo de acionamento 719 acoplado a uma memória não volátil 721 e um conector de conjunto de eixo de acionamento 728 para acoplar eletricamente o conjunto de eixo de acionamento 704 ao conjunto de empunhadura 702. Os conectores do conjunto de eixo de acionamento 726, 728 formam uma interface 725. O controlador principal 717, o processador de eixo de acionamento 719 e/ou o controlador de gerenciamento de energia 716 podem ser configurados para implementar um ou mais dos processos aqui descri- tos.
[0069] O instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) pode compreen- der um dispositivo de saída 742 para uma retroinformação sensorial a um usuário. Esses dispositivos podem compreender dispositivos de retroinformação visual (por exemplo, um monitor com tela de LCD, in-
dicadores em LED), dispositivos de retroinformação auditiva (por exemplo, um alto-falante, uma campainha) ou dispositivos de retroin- formação tátil (por exemplo, atuadores hápticos). Em determinadas circunstâncias, o dispositivo de saída 742 pode compreender uma tela 743 que pode estar incluída no conjunto de empunhadura 702. O con- trolador de conjunto de eixo de acionamento 722 e/ou o controlador de gerenciamento de energia 716 podem fornecer retroinformação a um usuário do instrumento cirúrgico 10 através do dispositivo de saída
742. A interface 727 pode ser configurada para conectar o controlador de conjunto de eixo de acionamento 722 e/ou o controlador de geren- ciamento de energia 716 ao dispositivo de saída 742. O dispositivo de saída 742 pode ser integrado com o conjunto de alimentação 706. À comunicação entre o dispositivo de saída 742 e o controlador do con- junto de eixo de acionamento 722 pode ser feita através da interface 725 enquanto o conjunto de eixo de acionamento intercambiável 704 é acoplado ao conjunto de empunhadura 702. Tendo descrito um circuito de controle 700 (Figuras 5A a 5B e 6) para controlar a operação do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), a divulgação se volta agora para várias configurações do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a4) e ao circuito de controle 700.
[0070] A Figura 7 ilustra um circuito de controle 800 configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito de controle 800 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito de controle 800 pode compreender um controlador que compreende um ou mais processadores 802 (por exemplo, micro- processador, microcontrolador) acoplado a ao menos um circuito de memória 804. O circuito de memória 804 armazena instruções execu- táveis em máquina que, quando executadas pelo processador 802, fazem com que o processador 802 execute instruções de máquina pa-
ra implementar vários dos processos aqui descritos. O processador 802 pode ser qualquer um dentre vários processadores de núcleo sim- ples ou processadores de múltiplos núcleos conhecidos na técnica. O circuito de memória 804 pode compreender mídias de armazenamento volátil e não volátil. O processador 802 pode incluir uma unidade de processamento de instruções 806 e uma unidade aritmética 808. À unidade de processamento de instruções pode ser configurada para receber instruções a partir do circuito de memória 804.
[0071] A Figura 8 ilustra um circuito lógico combinacional 810 con- figurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico combinatório 810 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito 810 pode compreender uma má- quina de estado finito que compreende um circuito lógico combinacio- nal 812 configurado para receber dados associados ao instrumento cirúrgico 10 em uma entrada 814, processar os dados pela lógica combinacional 812 e fornecer uma saída 816.
[0072] A Figura 9 ilustra um circuito lógico sequencial 820 configu- rado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógi- co sequencial 820 ou o circuito lógico combinacional 822 pode ser configurado para implementar o processo aqui descrito. O circuito 820 pode compreender uma máquina de estados finitos. O circuito lógico sequencial 820 pode compreender um circuito lógico combinacional 822, ao menos um circuito de memória 824, um relógio 829 e, por exemplo. O ao menos um circuito de memória 820 pode armazenar um estado da corrente da máquina de estados finitos. Em certos ca- sos, o circuito lógico sequencial 820 pode ser síncrono ou assíncrono. O circuito lógico combinacional 822 é configurado para receber os da- dos associados ao instrumento cirúrgico 10, uma entrada 826, proces-
sar os dados pelo circuito lógico combinacional 822, e fornecer uma saída 828. Em outros aspectos, o circuito pode compreender uma combinação de o processador 802 e a máquina de estados finitos para implementar vários processos da presente invenção. Em outros aspec- tos, a máquina de estados finitos pode compreender uma combinação do circuito lógico combinatório 810 e do circuito lógico sequencial 820.
[0073] Os aspectos podem ser implementados sob a forma de um artigo de manufatura. O artigo de manufatura pode incluir uma mídia de armazenamento legível por computador disposto de modo a arma- zenar lógica, instruções e/ou dados para a execução de várias opera- ções de um ou mais aspectos. Por exemplo, o artigo de manufatura pode compreender um disco magnético, um disco óptico, memória flash ou firmware contendo instruções do programa de computador adequadas para execução por um processador de uso geral ou pro- cessador específico para a aplicação.
[0074] A Figura 10 é um diagrama de um sistema de posiciona- mento absoluto 1100 do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), em que o sistema de posicionamento absoluto 1100 compreende uma disposição de circuito de acionamento controlado do motor que com- preende uma disposição de sensor 1102, de acordo com um aspecto da presente divulgação. O sensor de posição 1102 para um sistema de posicionamento absoluto 1100 fornece um sinal de posição único que corresponde à localização de um membro de deslocamento 1111. De volta às Figuras 2 a 4, em um aspecto, o membro de deslocamento 1111 representa um membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 (Figura 2) que compreende uma cremalheira de dentes de acio- namento 122 para engate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento 86 correspondente do conjunto redutor de engrenagem
84. Em outros aspectos, o membro de deslocamento 1111 representa o membro de disparo 220 (Figura 3), o qual pode ser adaptado e con-
figurado para incluir uma cremalheira de dentes de acionamento.
Em ainda um outro aspecto, o membro de deslocamento 1111 representa a barra de disparo 172 (Figura 4) ou a haste com perfil em | 178 (Figu- ra. 4), cada uma das quais pode ser adaptada e configurada para in- cluir uma cremalheira de dentes de acionamento.
Consequentemente, como usado na presente invenção, o termo membro de deslocamento é usado genericamente para se referir a qualquer membro móvel do instrumento cirúrgico 10, como o membro de acionamento 120, o membro de disparo 220, a barra de disparo 172, a haste com perfil em | 178, ou qualquer elemento que possa ser deslocado.
Em um aspec- to, o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 é acoplado ao membro de disparo 220, à barra de disparo 172 e à haste com perfil em | 178. Consequentemente, o sistema de posicionamento absoluto 1100 pode, na prática, rastrear o deslocamento da haste com perfil em | 178 mediante o rastreamento do deslocamento linear do membro de acionamento longitudinalmente móvel 120. Em vários outros aspectos, o membro de deslocamento 1111 pode ser acoplado a qualquer sen- sor adequado para medir um deslocamento.
Dessa forma, o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120, o membro de disparo 220, a barra de disparo 172 ou a haste com perfil em | 178 ou combi- nações dos mesmos podem ser acoplados a qualquer sensor de des- locamento adequado.
Os sensores de deslocamento podem incluir sensores de deslocamento de contato ou sem contato.
Os sensores de deslocamento podem compreender transformadores lineares diferen- ciais variáveis (LVDT), transdutores diferenciais de relutância variável (DVRT), um potenciômetro deslizante, um sistema de detecção mag- nético que compreende um magneto móvel e uma série disposta line- armente de sensores de efeito Hall, um sistema de detecção magnéti- co que compreende um magneto fixo e uma série de sensores de efei- to Hall móveis dispostos linearmente, um sistema de detecção óptico que compreende uma fonte de luz móvel e uma série de fotodiodos ou fotodetectores dispostos linearmente, um sistema de detecção óptico que compreende uma fonte de luz fixa e uma série fotodiodos ou foto- detectores linearmente dispostos móveis ou qualquer combinação dos mesmos.
[0075] Um motor elétrico 1120 pode incluir um eixo de acionamen- to giratório 1116 que faz interface operacional com um conjunto de en- grenagens 1114 que está montado em engate de acoplamento com um conjunto, ou cremalheira, de dentes de acionamento no membro de deslocamento 1111. Um elemento sensor 1126 pode ser operacio- nalmente acoplado a um conjunto de engrenagem 1114 de modo que uma única revolução do elemento sensor 1126 corresponda a alguma translação longitudinal linear do membro de deslocamento 1111. Uma disposição de engrenagens e sensores 1118 pode ser conectada ao atuador linear por meio de uma disposição de cremalheira e pinhão, ou de um atuador giratório, por meio de uma roda dentada ou outra cone- xão. Uma fonte de energia 1129 fornece energia para o sistema de posicionamento absoluto 1100 e um indicador de saída 1128 pode mostrar a saída do sistema de posicionamento absoluto 1100. Na Fi- gura 2, o membro de acionamento 1111 representa o membro de aci- onamento longitudinalmente móvel 120 que compreende uma crema- lheira de dentes de acionamento 122 formada na mesma para engate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento corresponden- te 86 do conjunto redutor de engrenagem 84. O membro de desloca- mento 1111 representa o membro de disparo longitudinalmente móvel 220, a barra de disparo 172, a haste com perfil em | 178, ou combina- ções dos mesmos.
[0076] Uma única revolução do elemento sensor 1126 associado ao sensor de posição 1112 é equivalente a um deslocamento longitu- dinal d1 do membro de deslocamento 1111, em que d1 representa a distância longitudinal pela qual o membro de deslocamento 1111 se move do ponto "a" ao ponto "b" após uma única revolução do elemento sensor 1126 acoplado ao membro de deslocamento 1111. A disposi- ção do sensor 1102 pode ser conectada por meio de uma redução de engrenagem que resulta no sensor de posição 1112 completando uma ou mais revoluções para o curso completo do membro de deslocamen- to 1111. O sensor de posição 1112 pode completar múltiplas revolu- ções para o curso completo do membro de deslocamento 1111.
[0077] Uma série de chaves 1122a a 1122n, onde n é um número inteiro maior que um, pode ser usada sozinha ou em combinação com redução de engrenagem para fornecer um sinal de posição único por mais de uma revolução do sensor de posição 1112. O estado das cha- ves 1122a a 1122n é alimentado de volta para um controlador 1104 que aplica uma lógica para determinar um sinal de posição única que corresponde ao deslocamento longitudinal d1 + d2 + ... dn do membro de deslocamento 1111. A saída 1124 do sensor de posição 1112 é fornecida ao controlador 1104. O sensor de posição 1112 da disposi- ção de sensor 1102 pode compreender um sensor magnético, um sensor giratório analógico, como um potenciômetro, uma série de ele- mentos de efeito Hall analógicos, que emitem uma combinação única de posição de sinais ou valores.
[0078] O sistema de posicionamento absoluto 1100 fornece um posicionamento absoluto do membro de deslocamento 1111 com a energização do instrumento sem que seja preciso retrair ou avançar o membro de acionamento 1111 para a posição de reinício (zero ou ini- cial), como pode ser o caso de codificadores convencionais giratórios que meramente contam o número de passos progressivos ou regressi- vos que o motor 1120 percorreu para inferir a posição de um atuador dispositivo, barra de acionamento, bisturi, e similares.
[0079] O controlador 1104 pode ser programado para realizar vá-
rias funções, como o controle preciso da velocidade e da posição dos sistemas de articulação e bisturi. Em um aspecto, o controlador 1104 inclui um processador 1108 e uma memória 1106. O motor elétrico 1120 pode ser um motor de corrente contínua com escovas com uma caixa de câmbio e conexões mecânicas com um sistema de articula- ção ou bisturi. Em um aspecto, um acionador de motor 1110 pode ser um A3941 disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. Outros acio- nadores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de posicionamento absoluto 1100. Uma descrição mais deta- lhada do sistema de posicionamento absoluto 1100 é descrita no pedi- do de patente US nº 15/130.590, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INS- TRUMENT, depositado em 15 de abril de 2016, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência.
[0080] O controlador 1104 pode ser programado para fornecer controle preciso da velocidade e da posição dos membros de deslo- camento 1111 e dos sistemas de articulação. O controlador 1104 pode ser configurado para computar uma resposta no software do controla- dor 1104. A resposta computada é comparada a uma resposta medida do sistema real para se obter uma resposta "observada", que é usada para as decisões reais baseadas na realimentação. A resposta obser- vada é um valor favorável e ajustado, que equilibra a natureza unifor- me e contínua da resposta simulada com a resposta medida, o que pode detectar influências externas no sistema.
[0081] O sistema de posicionamento absoluto 1100 pode compre- ender e/ou ser programado para implementar um controlador de re- troinformação, como um PID, uma realimentação de estado, e um con- trolador adaptável. Uma fonte de alimentação 1129 converte o sinal do controlador de realimentação em uma entrada física para o sistema, nesse caso a tensão. Outros exemplos incluem uma modulação por largura de pulso (PWM) de tensão, corrente e força. Outros sensores 1118 podem ser fornecidos para mediar os parâmetros físicos do sis- tema físico além da posição medida pelo sensor de posição 1112. Em um sistema de processamento de sinal digital, um sistema de posicio- namento absoluto 1100 é acoplado a um sistema de captura de dados digitais no qual a saída do sistema de posicionamento absoluto 1100 terá uma resolução e frequência de amostragem finitas. O sistema de posicionamento absoluto 1100 pode compreender um circuito de com- paração e combinação para combinar uma resposta computada com uma resposta medida através do uso de algoritmos, como uma média ponderada e um circuito de controle teórico, que acionam a resposta calculada em direção à resposta medida. A resposta computada do sistema físico considera as propriedades como massa, inércia, atrito viscoso, resistência à indutância, etc., para prever pelo conhecimento da entrada quais serão os estados e saídas do sistema físico. O con- trolador 1104 pode ser um circuito de controle 700 (Figuras 5A e 5B).
[0082] O acionador de motor 1110 pode ser um A3941, disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. O acionador 1110 A3941 é um con- trolador de ponte inteira para uso com transístores de efeito de campo de óxido de metal semicondutor (MOSFET) de potência externa, de canal N, especificamente projetados para cargas indutivas, como mo- tores de corrente contínua com escovas. O acionador 1110 compreen- de um regulador de bomba de carga único, fornece acionamento de porta completo (>10 V) para baterias com tensão até 7 V e permite que o A3941 opere com um acionamento de porta reduzido, até 5,5 V. Um capacitor de comando de entrada pode ser usado para fornecer a ten- são excedente à fornecida pela bateria necessária para os MOSFETs de canal N. Uma bomba de carga interna para o acionamento do lado de cima permite a operação em corrente contínua (100% ciclo de tra- balho). A ponte inteira pode ser acionada nos modos de queda rápida ou lenta usando diodos ou retificação sincronizada. No modo de queda lenta, a recirculação da corrente pode se dar por meio de FET do lado de cima ou do lado de baixo. Os FET de potência são protegidos do efeito shoot-through por meio de resistores com tempo morto progra- mável. O diagnóstico integrado fornece indicação de subtensão, sobre- temperatura e falhas na ponte de energia, podendo ser configurado para proteger os MOSFETs de potência na maioria das condições de curto-circuito. Outros controladores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de posicionamento absoluto 1100.
[0083] Tendo descrito uma arquitetura geral para implementar as- pectos de um sistema de posicionamento absoluto 1100 para uma dis- posição de sensor 1102, a divulgação agora se volta para as Figuras 11 a 12 para uma descrição de um aspecto de uma disposição de sensor 1102 para o sistema de posicionamento absoluto 1100. A Figu- ra 11 é uma vista em perspectiva explodida da disposição de sensor 1102 para o sistema de posicionamento absoluto 1100 que mostra um circuito 1205 e o alinhamento relativo dos elementos da disposição de sensor 1102 de acordo com um aspecto. A disposição de sensor 1102 para um sistema de posicionamento absoluto 1100 compreende um sensor de posição 1200, um elemento sensor de magneto 1202, um suporte de magneto 1204 que dá uma volta a cada curso completo do membro de deslocamento 1111 e um conjunto de engrenagens 1206 para fornecer uma redução de engrenagens. Com breve referência à Figura 2, o membro de deslocamento 1111 pode representar o mem- bro de acionamento móvel de modo longitudinal 120 que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento 122 para engate de aco- plamento com uma engrenagem de acionamento correspondente 86 do conjunto redutor de engrenagem 84. Voltando à Figura 11, é forne- cido um elemento estrutural, como um bráquete 1216, para suportar o conjunto de engrenagens 1206, o suporte de magneto 1204 e o mag-
neto 1202. O sensor de posição 1200 compreende um ou mais ele- mentos magnéticos de detecção, como elementos de efeito Hall, e es- tá posicionado próximo ao magneto 1202. Conforme o magneto 1202 gira, os elementos magnéticos de detecção do sensor de posição 1200 determinam a posição angular absoluta do magneto 1202 durante uma revolução.
[0084] A disposição de sensor 1102 pode compreender qualquer número de elementos de detecção magnética, como, por exemplo, sensores magnéticos classificados de acordo sua capacidade de medir o campo magnético total ou os componentes vetoriais do campo mag- nético. As técnicas usadas para produzir ambos os tipos de sensores magnéticos abrangem muitos aspectos da física e da eletrônica. As tecnologias usadas para a detecção de campo magnético incluem fluxômetro, fluxo saturado, bombeamento óptico, precessão nuclear, SQUID, efeito Hall, magnetorresistência anisotrópica, magnetorresis- tência gigante, junções túnel magnéticas, magnetoimpedância gigante, compostos magnetostritivos/piesoelétricos, magnetodiodo, transistor magnético, fibra óptica, magneto-óptica e sensores magnéticos base- ados em sistemas microeletromecânicos, dentre outros.
[0085] Um conjunto de engrenagens compreende uma primeira engrenagem 1208 e uma segunda engrenagem 1210 em engate de acoplamento para fornecer uma conexão com uma relação de engre- nagens de 3:1. Uma terceira engrenagem 1212 gira ao redor de um eixo de acionamento 1214. A terceira engrenagem 1212 está engre- nada em acoplamento com o membro de acionamento 1111 (ou 120 conforme mostrado na Figura 2) e gira em uma primeira direção, à medida que o elemento de acionamento 1111 avança em uma direção distal D e gira em uma segunda direção à medida que o membro de acionamento 1111 se retrai em uma direção proximal P. A segunda engrenagem 1210 também gira em torno do eixo de acionamento 1214 e, portanto, a rotação da segunda engrenagem 1210 em torno do eixo de acionamento 1214 corresponde à translação longitudinal do mem- bro de acionamento 1111. Dessa forma, um curso completo do mem- bro de acionamento 1111, seja na direção distal, seja na proximal, D, P, corresponde a três rotações da segunda engrenagem 1210 e a uma única rotação da primeira engrenagem 1208. Como o suporte de mag- neto 1204 está acoplado à primeira engrenagem 1208, o suporte de magneto 1204 completa uma rotação com cada curso completo do membro de acionamento 1111.
[0086] O sensor de posição 1200 é sustentado por um suporte de sensor de posição 1218, definindo uma abertura 1220 adequada para conter o sensor de posição 1200 em alinhamento preciso com um magneto 1202 girando abaixo no interior do suporte de magneto 1204. O acessório é acoplado ao bráquete 1216 e ao circuito 1205 e perma- nece estacionário enquanto o magneto 1202 gira com o suporte de magneto 1204. É fornecido um ponto central 1222 que se acopla à primeira engrenagem 1208 e ao suporte magnético 1204. A segunda engrenagem 1210 e a terceira engrenagem 1212 acopladas ao eixo 1214 também são mostradas.
[0087] A Figura 12 é um diagrama de um sensor de posição 1200 para um sistema de posicionamento absoluto 1100, que compreende um sistema de posicionamento absoluto magnético giratório, de acor- do com um aspecto da presente invenção. O sensor de posição 1200 pode ser implementado como um sensor de posição giratório magnéti- co de circuito integrado único ASSOSSEQFT disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 1200 está em interface com o controlador 1104 para fornecer um sistema de posicionamento absolu- to 1100. O sensor de posição 1200 é um componente de baixa tensão e baixa potência e inclui quatro elementos de efeito Hall 1228A, 1228B, 1228C, 1228D em uma área 1230 do sensor de posição 1200 que está localizada acima do magneto 1202 (Figuras 15 e 16). Um ADC de alta resolução 1232 e um controlador inteligente de gerencia- mento de potência 1238 são também fornecidos no circuito integrado. Um processador CORDIC 1236 (acrônimo de Coordinate Rotation DI- gital Computer), também conhecido como método dígito por dígito e algoritmo de Volder, é fornecido para implementar um algoritmo sim- ples e eficiente para calcular funções hiperbólicas e trigonométricas que exigem apenas operações de adição, subtração, deslocamento de bits e tabela de pesquisa. A posição angular, bits de alarme e informa- ções de campo magnético são transmitidos através de uma interface de comunicação serial padrão, como uma interface SPI 1234 para o controlador 1104. O sensor de posição 1200 fornece 12 ou 14 bits de resolução. O sensor de posição 1200 pode ser um circuito integrado AS5055 fornecido em um pequeno pacote QFN de 16 pinos cuja me- dida corresponde a 4 x 4 x 0,85 mm.
[0088] Os elementos de efeito Hall 1228A, 1228B, 1228C, 1228D estão localizados diretamente acima do magneto giratório 1202 (Figura 11). O efeito Hall é um efeito bem conhecido e por conveniência não será descrito em detalhes na presente invenção, no entanto, em geral, o efeito Hall produz uma diferença de tensão (a tensão de Hall) atra- vés de um condutor elétrico transversal a uma corrente elétrica no condutor e um campo magnético perpendicular à corrente. O coeficien- te de Hall é definido como a razão entre o campo elétrico induzido e o produto da densidade de corrente pelo campo magnético aplicado. É uma característica do material a partir do qual o condutor é feito, pois seu valor depende do tipo, do número e das propriedades dos portado- res de carga que constituem a corrente. No sensor de posição ASS5055 1200, os elementos de efeito Hall 1228A, 1228B, 1228C, 1228D são capazes de produzir um sinal de tensão indicativo do posicionamento absoluto do magneto 1202 em termos do ângulo em relação a uma única revolução do magneto 1202. Esse valor do ângulo, o qual é um sinal de posição exclusivo, é calculado pelo processador CORDIC 1236 e é armazenado integrado no sensor de posição ASS055 1200 em um registro ou em uma memória. O valor do ângulo que é indicati- vo da posição do magneto 1202 durante uma revolução é fornecido ao controlador 1104 em uma variedade de técnicas, por exemplo, ao energizar ou mediante demanda do controlador 1104.
[0089] O sensor de posição ASS055 1200 exige apenas alguns componentes externos para operar quando conectado ao controlador
1104. São necessários seis fios para uma aplicação simples que usa uma única fonte de alimentação: dois fios para alimentação e quatro fios 1240 para a interface SPI 1234 com o controlador 1104. Pode ser adicionada uma sétima conexão de modo a enviar um sinal de inter- rupção ao controlador 1104 para informar que pode ser lido um novo ângulo válido. Após o acionamento, o sensor de posição ASS055 1200 executa uma sequência completa de energização que inclui uma me- dição de ângulo. A conclusão desse ciclo é indicada como uma saída INT 1242, e o valor do ângulo é armazenado em um registro interno. Uma vez configurada essa saída, o sensor de posição ASS055 1200 suspende para o modo suspenso. O controlador 1104 pode responder à solicitação INT na saída INT 1242 através da leitura do valor do ân- gulo a partir do sensor de posição ASS055 1200 através da interface SPI 1234. Uma vez que o valor do ângulo seja lido pelo controlador 1104, a saída INT 1242 é liberada novamente. O envio de um coman- do "ler ângulo" pela interface SPI 1234 por meio do controlador 1104 para o sensor de posição 1200 também energiza automaticamente o circuito integrado e inicia outra medição de ângulo. Assim que o con- trolador 1104 concluir a leitura do valor do ângulo, a saída INT 1242 é liberada e um novo resultado é armazenado no registro de ângulos. O término dessa medição de ângulo é indicado novamente pela configu-
ração da saída INT 1242 e pela sinalizador correspondente no registro de estados.
[0090] Devido ao princípio de medição do sensor de posição ASS5055 1200, apenas uma única medição de ângulo é executada em um tempo muito curto (aproximadamente 600 us) após cada sequên- cia de energização. Assim que a medição de um ângulo é concluída, o sensor de posição ASS055 1200 suspende para um estado desenergi- zado. Não há filtro do valor do ângulo por média digital implementado, pois isso exigiria mais de uma medição de ângulo e, consequentemen- te, um tempo de energização mais longo, o que não é desejado em aplicações de baixa potência. A variação de ângulo pode ser reduzida fazendo-se a média de várias amostras de ângulo no controlador
1104. Por exemplo, uma média de quatro amostras reduz a variação em 6 dB (50%).
[0091] A Figura 13 é uma vista em corte de um atuador de extre- midade 2502 do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) que mostra um curso de disparo da haste com perfil em | 2514 em relação ao teci- do 2526 preso dentro do atuador de extremidade 2502, de acordo com um aspecto da presente divulgação. O atuador de extremidade 2502 é configurado para operar com o instrumento cirúrgico 10 mostrado nas Figuras 1 a 4. O atuador de extremidade 2502 compreende uma bi- gorna 2516 e uma canaleta alongada 2503 com um cartucho de gram- pos 2518 posicionado na canaleta alongada 2503. Uma barra de dis- paro 2520 é transladável distalmente e proximalmente ao longo de um eixo geométrico longitudinal 2515 do atuador de extremidade 2502. Quando o atuador de extremidade 2502 não é articulado, o atuador de extremidade 2502 está em linha com o eixo de acionamento do ins- trumento. Uma haste com perfil em | 2514 que compreende um gume cortante 2509 é ilustrada em uma porção distal da barra de disparo
2520. Um deslizador em cunha 2513 está posicionado no cartucho de grampos 2518. Conforme a haste com perfil em | 2514 translada dis- talmente, o gume cortante 2509 entra em contato e pode cortar o teci- do 2526 posicionado entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos
2518. Além disso, a haste com perfil em | 2514 entra em contato com o deslizador em cunha 2513 e o empurra distalmente, fazendo com que o deslizador em cunha 2513 entre em contato com os acionadores de grampos 2511. Os acionadores de grampo 2511 podem ser acio- nados para cima para dentro dos grampos 2505, fazendo com que os grampos 2505 avancem através do tecido e para dentro de bolsos 2507 definidos na bigorna 2516, que formam os grampos 2505.
[0092] Um curso de disparo exemplificador da haste com perfil em | 2514 é ilustrado por um gráfico 2529 alinhado com o atuador de ex- tremidade 2502. O tecido exemplificador 2526 é também mostrado ali- nhado com o atuador de extremidade 2502. O curso do membro de disparo pode compreender uma posição de início de curso 2527 e uma posição de final de curso 2528. Durante um curso de disparo da haste com perfil em | 2514, a haste com perfil em | 2514 pode ser avançada distalmente da posição de início de curso 2527 até a posição de final de curso 2528. A haste com perfil de | 2514 é mostrada em um local exemplificador de uma posição de início de curso 2527. O gráfico 2529 do curso do membro de disparo da haste com perfil de | 2514 ilustra cinco regiões de curso do membro de disparo 2517, 2519, 2521, 2523 e 2525. Em uma primeira região do curso de disparo 2517, a haste com perfil em | 2514 pode começar a avançar distalmente. Na primeira região do curso de disparo 2517, a haste com perfil em | 2514 pode entrar em contato com o deslizador de cunha 2513 e começar a movê- lo distalmente. Enquanto na primeira região, entretanto, o gume cor- tante 2509 pode não entrar em contato com o tecido e o deslizador em cunha 2513 pode não entrar em contato com um acionador de grampo
2511. Depois do atrito estático ser superado, a força para acionar a haste com perfil em | 2514 na primeira região 2517 pode ser substan- cialmente constante.
[0093] Na segunda região de curso do membro de disparo 2519, o gume cortante 2509 pode começar a entrar em contato e cortar o teci- do 2526. Além disso, o deslizador em cunha 2513 pode começar a en- trar em contato com os acionadores de grampo 2511 para acionar os grampos 2505. A força para acionar a haste com perfil em | 2514 pode começar a aumentar gradualmente. Conforme mostrado, o tecido en- contrado inicialmente pode ser comprimido e/ou ser mais fino devido à maneira como a bigorna 2516 gira em relação ao cartucho de grampos
2518. Na terceira região de curso do membro de disparo 2521, o gume cortante 2509 pode estar continuamente em contato e cortar o tecido 2526 e o deslizador em cunha 2513 pode repetidamente entrar em contato com os acionadores de grampos 2511. A força para acionar a haste com perfil em | 2514 pode estacionar na terceira região 2521. Perto da quarta região 2523 do curso de disparo, a força para acionar a haste com perfil em | 2514 pode começar a diminuir. Por exemplo, o tecido na porção do atuador de extremidade 2502 correspondente à quarta região de disparo 2523 pode ser menos comprimido que o teci- do mais próximo ao ponto de pivô da bigorna 2516, exigindo menos força para cortar. Além disso, o gume cortante 2509 e o deslizador em cunha 2513 podem atingir a extremidade do tecido 2526 enquanto na região 2523 quarto. Quando a haste com perfil em | 2514 atingir a quinta região 2525, o tecido 2526 pode ser completamente separado. O deslizador em cunha 2513 pode entrar em contato com um ou mais acionadores de grampos 2511 no ou próximo ao final do tecido. A for- ça para avançar a haste com perfil em | 2514 através da quinta região 2525 pode ser reduzida e, em alguns exemplos, pode ser similar à for- ça para acionar a haste com perfil em | 2514 na primeira região 2517. Na conclusão do curso do membro de disparo, a haste com perfil em |
2514 pode alcançar a posição final do curso 2528. O posicionamento das regiões de curso do membro de disparo 2517, 2519, 2521, 2523 e 2525 na Figura 18 é apenas um exemplo. Em alguns exemplos, dife- rentes regiões podem começar em diferentes posições ao longo do eixo geométrico longitudinal de atuador de extremidade 2515, por exemplo, com base no posicionamento de tecido entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518.
[0094] Conforme discutido acima e com referência agora às Figu- ras 10 a 13, o motor elétrico 1122 posicionado no interior do conjunto de empunhadura do de instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4 pode ser utilizado para avançar e/ou retrair o sistema de disparo do conjunto de eixo de acionamento, incluindo a haste com perfil em | 2514, em relação ao atuador de extremidade 2502 do conjunto de eixo de acio- namento de forma a grampear e/ou incisar o tecido capturado no inte- rior do atuador de extremidade 2502. A haste com perfil em | 2514 po- de ser avançada ou retraída em uma velocidade desejada, ou dentro de uma faixa de velocidades desejadas. O controlador 1104 pode ser configurado para controlar a velocidade da haste com perfil em | 2514. O controlador 1104 pode ser configurado para prever a velocidade da haste com perfil em | 2514 com base em vários parâmetros da energia fornecida ao motor elétrico 1122, como tensão e/ou corrente, por exemplo, e/ou outros parâmetros operacionais do motor elétrico 1122 ou influências externas. O controlador 1104 pode ser configurado para prever a velocidade da corrente da haste com perfil em | 2514 com ba- se nos valores anteriores da corrente e/ou da tensão fornecidos ao motor elétrico 1122 e/ou nos estados anteriores do sistema, como ve- locidade, aceleração e/ou posição. O controlador 1104 pode ser confi- gurado para detectar a velocidade da haste com perfil em | 2514 com o uso do sistema de sensor de posicionamento absoluto aqui descrito. O controlador pode ser configurado para comparar a velocidade pre-
vista da haste com perfil em | 2514 e a velocidade detectada da haste com perfil em | 2514 para determinar se a energia do motor elétrico 1122 precisa ser aumentada de forma a aumentar a velocidade da haste com perfil em | 2514 e/ou diminuída de forma a diminuir a velo- cidade da haste com perfil em | 2514. A patente US nº 8.210.411, inti- tulada MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING INSTRUMENT, está aqui incorporada, a título de referência em sua totalidade. A patente US nº 7.845.537, intitulada SURGICAL INSTRUMENT HAVING RE- CORDING CAPABILITIES, está aqui incorporada, a título de referência em sua totalidade.
[0095] A força que age sobre a haste com perfil em | 2514 pode ser determinada com o uso de várias técnicas. A força da haste com perfil em | 2514 pode ser determinada por medição da corrente do mo- tor 2504, em que a corrente do motor 2504 se baseia na carga expe- rimentada pela haste com perfil em | 2514 à medida que ela avança distalmente. A força da haste com perfil em | 2514 pode ser determi- nada mediante o posicionamento de um medidor de tensão no mem- bro de acionamento 120 (Figura 2), no membro de disparo 220 (Figura 2), na haste com perfil em | 2514 (haste com perfil em | 178, Figura 20), na barra de disparo 172 (Figura 2), e/ou em uma extremidade proximal do gume cortante 2509. A força da haste com perfil em | 2514 pode ser determinada pelo monitoramento da posição real da haste com perfil em | 2514 que se move em uma velocidade esperada com base na velocidade da corrente ajustada do motor 2504 após um perí- odo decorrido predeterminado T; e por comparação da posição real da haste com perfil em | 2514 em relação à posição esperada da haste com perfil em | 2514 com base na velocidade da corrente ajustada do motor 2504 no final do período T1. Dessa forma, se a posição real da haste com perfil em | 2514 for menor que a posição esperada da haste com perfil em | 2514, a força na haste com perfil em | 2514 é maior que uma força nominal. Por outro lado, se a posição real da haste com perfil em | 2514 for maior que a posição esperada da haste com perfil em | 2514, a força na haste com perfil em | 2514 é menor que a força nominal. A diferença entre as posições real e esperada da haste com perfil em | 2514 é proporcional ao desvio da força na haste com perfil em | 2514 a partir da força nominal. Essas técnicas são descritas no documento do procurador número END8195USNP, o qual está aqui incorporado por referência em sua totalidade.
[0096] A Figura 14 ilustra um diagrama de bloco de um instrumen- to cirúrgico 2500 programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente di- vulgação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 2500 é programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento 1111 como a haste com perfil em | 2514. O instrumento cirúrgico 2500 compreende um atuador de extremidade 2502 que pode compreender uma bigorna 2516, uma haste com perfil em | 2514 (incluindo um gu- me cortante afiado 2509), e um cartucho de grampos removível 2518. O atuador de extremidade 2502, a bigorna 2516, a haste com perfil em | 2514 e o cartucho de grampos 2518 podem ser configurados confor- me descrito aqui, por exemplo, em relação às Figuras 1 a 13.
[0097] A posição, o movimento, o deslocamento, e/ou a translação de um membro de deslocamento 1111, como a haste com perfil em | 2514, podem ser medidos pelo sistema de posicionamento absoluto 1100, pela disposição de sensor 1102, e pelo sensor de posição 1200 conforme mostrado nas Figuras 10 a 12 e representado como o sensor de posição 2534 na Figura 14. Devido à haste com perfil em | 2514 ser acoplada a um membro de acionamento longitudinalmente móvel 120, a posição da haste com perfil em | 2514 pode ser determinada medi- ante a medição da posição do membro de acionamento longitudinal- mente móvel 120 com o uso do sensor de posição 2534. Consequen-
temente, na descrição a seguir, a posição, o deslocamento e/ou a translação do membro de fechamento 2514 podem ser obtidos pelo sensor de posição 2534, conforme descrito na presente invenção. Um circuito de controle 2510, como o circuito de controle 700 descrito nas Figuras 5A e 5B, pode ser programado para controlar a translação do membro de deslocamento 1111, como a haste com perfil em | 2514, conforme descrito em conexão com as Figuras 10 a 12. O circuito de controle 2510, em alguns exemplos, pode compreender um ou mais microcontroladores, microprocessadores, ou outros processadores adequados para executar as instruções que fazem com que o proces- sador ou processadores controlem o membro de deslocamento, por exemplo, a haste com perfil em | 2514, da maneira descrita. Em um aspecto, um temporizador/contador 2531 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de con- trole 2510 para correlacionar a posição da haste com perfil em | 2514, conforme determinado pelo sensor de posição 2534, com a saída do temporizador/contador 2531 de modo que o circuito de controle 2510 possa determinar a posição da haste com perfil em | 2514 em um mo- mento específico (t) em relação a uma posição inicial. O temporiza- dor/contador 2531 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos externos.
[0098] O circuito de controle 2510 pode gerar um sinal de ponto de ajuste do motor 2522. O sinal de ponto de ajuste de motor 2522 pode ser fornecido para um controlador de motor 2508. O controlador de motor 2508 pode compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer um sinal de acionamento de motor 2524 para o motor 2504 a fim de acionar o motor 2504 conforme descrito aqui. Em alguns exem- plos, o motor 2504 pode ser um motor elétrico de corrente contínua (CC) com escovas, como o motor 82, 714, 1120 mostrado nas Figuras 1, 5B, 10. Por exemplo, a velocidade do motor 2504 pode ser propor-
cional ao sinal de acionamento de motor 2524. Em alguns exemplos, o motor 2504 pode ser um motor elétrico CC sem escovas e o sinal de acionamento do motor 2524 pode compreender um sinal modulado por largura de pulso (PWM) fornecido a um ou mais enrolamentos do esta- tor do motor 2504. Além disso, em alguns exemplos, o controlador do motor 2508 pode ser omitido, e o circuito de controle 2510 pode gerar o sinal de acionamento do motor 2524 diretamente.
[0099] O motor 2504 pode receber energia de uma fonte de ener- gia 2512. A fonte de energia 2512 pode ser ou incluir uma bateria, um super capacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada 2512. O motor 2504 pode ser mecanicamente acoplado à haste com perfil em | 2514 por meio de uma transmissão 2506. A transmissão 2506 pode incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar o motor 2504 à haste com perfil em 1 2514. Um sensor de posição 2534 pode detectar uma posição da haste com perfil em |
2514. O sensor de posição 2534 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da haste com perfil em | 2514. Em alguns exemplos, o sensor de posição 2534 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 2510 conforme a haste com perfil em | 2514 translada distalmente e proximalmente. O circuito de controle 2510 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da haste com perfil em | 2514. Outro sensor de posição adequado pode ser usado, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indi- quem o movimento da haste com perfil em | 2514. Além disso, em al- guns exemplos, o sensor de posição 2534 pode ser omitido. Quando o motor 2504 for um motor de passo, o circuito de controle 2510 pode rastrear a posição da haste com perfil em | 2514 ao agregar o número e a orientação das etapas que o motor 2504 foi instruído a executar. O sensor de posição 2534 pode estar situado no atuador de extremidade 2502 ou em qualquer outra porção do instrumento.
[0100] O circuito de controle 2510 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 2538. Os sensores 2538 podem ser posici- onados no atuador de extremidade 2502 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico 2500 para medir os vários parâmetros de- rivados como a distância do vão em relação ao tempo, a compressão do tecido em relação ao tempo, e a tensão da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 2538 podem compreender, por exemplo, um sen- sor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de ten- são, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor indutivo como, por exemplo, um sensor de correntes parasitas, um sensor re- sistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico, e/ou quaisquer outros sensores adequados para a medição de um ou mais parâmetros do atuador de extremidade 2502. Os sensores 2538 podem incluir um ou mais sensores.
[0101] O um ou mais sensores 2538 podem compreender um me- didor de tensão como, por exemplo, um medidor de microtensão, con- figurado para medir a magnitude da tensão na bigorna 2516 durante uma condição apertada. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 2538 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bi- gorna 2516 e o cartucho de grampos 2518. Os sensores 2538 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518 que é in- dicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[0102] Os sensores 2538 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 2516 pelo sistema de acionamento de fechamento 30. Por exemplo, um ou mais sensores 2538 podem estar em um ponto de interação entre o tubo de fechamento 260 (Figu- ra 3) e a bigorna 2516 para detectar as forças de fechamento aplica- das pelo tubo de fechamento 260 à bigorna 2516. As forças exercidas sobre a bigorna 2516 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção do tecido capturada entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518. Os um ou mais sensores 2538 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento 30 (Figura 2) para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 2516 pelo sistema de acio- namento de fechamento 30. Os um ou mais sensores 2538 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de aperto por um processador conforme descrito nas Figuras 5A a 5B. O circuito de con- trole 2510 recebe medições de amostra em tempo real para fornecer análise de informações baseadas em tempo e avaliação, em tempo real, das forças de fechamento aplicadas à bigorna 2516.
[0103] Um sensor de corrente 2536 pode ser utilizado para medir a corrente drenada pelo motor 2504. A força necessária para avançar a haste com perfil em | 2514 corresponde à corrente drenada pelo motor
2504. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 2510.
[0104] Com o uso das propriedades físicas dos instrumentos aqui divulgados junto com as Figuras 1 a 14 e com referência à Figura 14, o circuito de controle 2510 pode ser configurado para simular a resposta do sistema real do instrumento no software do controlador. Un mem- bro de deslocamento pode ser atuado para mover uma haste com per- fil em | 2514 no atuador de extremidade 2502 em ou próximo a uma velocidade-alvo. O instrumento cirúrgico 2500 pode incluir um contro- lador de retroinformação, que pode ser um ou qualquer dos controla- dores de retroinformação, incluindo, mas não se limitando a, um PID,
uma retroinformação de estado, LOR, e/ou um controlador adaptável, por exemplo. O instrumento cirúrgico 2500 pode incluir uma fonte de energia para converter o sinal do controlador de retroinformação para uma entrada física como tensão do estojo, tensão PWM, tensão modu- lada por frequência, corrente, torque e/ou força, por exemplo.
[0105] O sistema de acionamento real do instrumento cirúrgico 2500 é configurado para acionar o membro de deslocamento, o mem- bro de corte ou a haste com perfil em | 2514, por um motor CC com escovas com caixa de câmbio e ligações mecânicas a um sistema de articulação e/ou bisturi. Um outro exemplo é o motor elétrico 2504 que opera o membro de deslocamento e o acionador de articulação, por exemplo, de um conjunto de eixo de acionamento intercambiável. Uma influência externa é uma influência desmedida e imprevisível de coisas como tecido, corpos circundantes, e atrito no sistema físico. Essa in- fluência externa pode ser chamada de arrasto, o qual age em oposição ao motor elétrico 2504. A influência externa, como o arrasto, pode fa- zer com que o funcionamento do sistema físico se desvie de uma ope- ração desejada do sistema físico.
[0106] Antes de explicar com detalhes os aspectos do instrumento cirúrgico 2500, deve-se observar que os aspectos exemplificadores não estão limitados, em termos de aplicação ou uso, aos detalhes de construção e disposição das partes ilustradas nos desenhos e na des- crição em anexo. Os aspectos exemplificadores podem ser implemen- tados ou incorporados em outros aspectos, variações e modificações, e podem ser praticados ou executados de várias maneiras. Além dis- so, exceto onde indicado em contrário, os termos e expressões usados na presente invenção foram escolhidos com o propósito de descrever os aspectos exemplificadores para a conveniência do leitor e não para o propósito de limitar a mesma. Além disso, deve-se entender que um ou mais dentre os aspectos, expressões de aspectos, e/ou exemplos descritos a seguir podem ser combinados com qualquer um ou mais dentre os outros aspectos, expressões de aspectos e/ou exemplos descritos a seguir.
[0107] Vários aspectos exemplificadores são direcionados a um instrumento cirúrgico 2500 que compreende um atuador de extremida- de 2502 com implementos cirúrgicos de grampeamento e corte acio- nados por motor. Por exemplo, um motor 2504 pode acionar um mem- bro de deslocamento distal e proximalmente ao longo de um eixo ge- ométrico longitudinal do atuador de extremidade 2502. O atuador de extremidade 2502 pode compreender uma bigorna articulável 2516 e, quando configurada para o uso, uma lâmina ultrassônica 2518 posici- onada no lado oposto da bigorna 2516. Um médico pode segurar o tecido entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518, conforme descrito na presente invenção. Quando pronto para usar o instrumento 2500, o médico pode fornecer um sinal de disparo, por exemplo, pres- sionando um gatilho do instrumento 2500. Em resposta ao sinal de disparo, o motor 2504 pode acionar o membro de deslocamento dis- talmente ao longo do eixo geométrico longitudinal do atuador de ex- tremidade 2502 a partir de uma posição de início de curso proximal até uma posição de fim de curso distal da posição de início de curso. À medida que o membro de deslocamento se desloca distalmente, a haste com perfil em | 2514 com um membro de corte posicionado em uma extremidade distal, pode cortar o tecido entre o cartucho de grampos 2518 e a bigorna 2516.
[0108] Em vários exemplos, o instrumento cirúrgico 2500 pode compreender um circuito de controle 2510 programado para controlar a translação distal do membro de deslocamento, como a haste com perfil em | 2514, por exemplo, com base em uma ou mais condições do tecido. O circuito de controle 2510 pode ser programado para de- tectar direta ou indiretamente condições de tecido, como espessura,
conforme descrito aqui. O circuito de controle 2510 pode ser progra- mado para selecionar um programa de controle baseado nas condi- ções do tecido. Um programa de controle de disparo pode descrever o movimento distal do membro de deslocamento. Diferentes programas de controle de disparo podem ser selecionados para melhor tratar as diferentes condições do tecido. Por exemplo, quando um tecido mais espesso está presente, o circuito de controle 2510 pode ser progra- mado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais baixa e/ou com uma potência mais baixa. Quando um tecido mais fino está presente, o circuito de controle 2510 pode ser progra- mado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais alta e/ou com maior potência.
[0109] Em um aspecto, o circuito de controle 2510 pode, inicial- mente, operar o motor 2504 em uma configuração de circuito aberto para uma primeira porção de circuito aberto de um curso do membro de deslocamento. Com base em uma resposta do instrumento 2500 durante a porção de circuito aberto do curso, o circuito de controle 2510 pode selecionar um programa de controle de disparo. A resposta do instrumento pode incluir uma translação da distância do membro de deslocamento durante a porção de circuito aberto, um tempo decorrido durante a porção de circuito aberto, a energia fornecida ao motor 2504 durante a porção de circuito aberto, uma soma de larguras de pulso de um sinal de acionamento do motor, etc. Após a porção de circuito aberto, o circuito de controle 2510 pode implementar o programa de controle de disparo selecionado para uma segunda porção do curso do membro de deslocamento. Por exemplo, durante a porção de circuito fechado do curso, o circuito de controle 2510 pode modular o motor 2504 com base nos dados de translação que descrevem uma posição do membro de deslocamento em uma maneira de circuito fechado pa- ra transladar o membro de deslocamento em uma velocidade constan-
te.
[0110] A Figura 15 ilustra um diagrama 2580 que plota dois cursos exemplificadores do membro de deslocamento executados de acordo com um aspecto da presente divulgação. O diagrama 2580 compreen- de dois eixos geométricos. Um eixo geométrico horizontal 2584 indica o tempo decorrido. Um eixo geométrico vertical 2582 indica a posição da haste com perfil em | 2514 entre uma posição inicial do curso 2586 e uma posição final do curso 2588. No eixo geométrico horizontal 2584, o circuito de controle 2510 pode receber o sinal de disparo e começar a fornecer a configuração inicial do motor em to. A porção de circuito aberto do curso do membro de deslocamento é um período de tempo inicial que pode decorrer entre to e t1.
[0111] Um primeiro exemplo 2592 mostra uma resposta do instru- mento cirúrgico 2500 quando um tecido espesso é posicionado entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518. Durante a porção de cir- cuito aberto do curso do membro de deslocamento, por exemplo, o período de tempo inicial entre to e t1, a haste com perfil em 1 2514 pode se mover da posição inicial do curso 2586 para a posição 2594. O cir- cuito de controle 2510 pode determinar que essa posição 2594 corres- ponde a um programa de controle de disparo que avança a haste com perfil em | 2514 em uma velocidade selecionada constante (Vlenta), indicada pela inclinação do exemplo 2592 após t: (por exemplo, na porção do circuito fechado). O circuito de controle 2510 pode acionar a haste com perfil em | 2514 para a velocidade Vlenta mediante o moni- toramento da posição da haste com perfil em | 2514 e modulação do ponto de ajuste do motor 2522 e/ou do sinal de acionamento do motor 2524 para manter a Vlenta. Um segundo exemplo 2590 mostra uma resposta do instrumento cirúrgico 2500 quando um tecido fino é posi- cionado entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518.
[0112] Durante o período de tempo inicial (por exemplo, o período de circuito aberto) entre to e t1, a haste com perfil em | 2514 pode se mover da posição inicial do curso 2586 para a posição 2596. O circuito de controle pode determinar que a posição 2596 corresponde a um programa de controle de disparo que avança o membro de desloca- mento em uma velocidade selecionada constante (Vrápida). Porque o tecido no exemplo 2590 é mais fino do que o tecido no exemplo 2592, ele pode fornecer menos resistência ao movimento da haste com perfil em | 2514. Como resultado, a haste com perfil em | 2514 pode mover uma porção maior do curso durante o período de tempo inicial. Além disso, em alguns exemplos, um tecido mais fino (por exemplo, uma porção maior do curso do membro deslocamento percorrido durante o período de tempo inicial) pode corresponder a velocidades maiores do membro de deslocamento após o período de tempo inicial.
[0113] As Figuras 16 a 22 ilustram várias representações gráficas e processos para determinar o erro entre uma velocidade direcionada de um membro de deslocamento e a velocidade real de um membro de deslocamento e ajustar a velocidade direcionada do membro de deslocamento com base no erro. Nos aspectos ilustrados nas Figuras 16 a 22, o membro de deslocamento é a haste com perfil em | 2514. Em outros aspectos, entretanto, o membro de deslocamento pode ser o membro de acionamento 120 (Figura 2), o elemento de disparo 220, 2509 (Figuras 3 e 13), a barra de disparo 172 (Figura 4), a haste com perfil em | 178, 2514 (Figuras 4, 13 e 14) ou qualquer combinação dos mesmos.
[0114] Voltando agora à Figura 16, é mostrado um gráfico 8500 que representa uma velocidade (v) de um membro de deslocamento como função de um deslocamento (5) do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação. No aspecto ilustrado, o deslocamento (5) da haste com perfil em | 2514 é mostrado ao longo do eixo geométrico horizontal 8502 e a velocidade (v) da haste com perfil em 1 2514 é mostrada ao longo do eixo geométrico vertical 8504. Deve-se compreender que a velocidade do motor 2504 pode ser mos- trada ao longo do eixo geométrico vertical 8504 ao invés da velocidade da haste com perfil em | 2514. A função mostrada na linha tracejada representa uma velocidade direcionada 8506 da haste com perfil em | 2514 e a função mostrada sob a forma de uma linha contínua repre- senta uma velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514. A velo- cidade direcionada 8506 se baseia em uma velocidade de ponto defi- nido de motor 2522 aplicada ao circuito de controle do motor 2508 pelo circuito de controle 2510. Em resposta, o controle do motor 2508 apli- ca um sinal de acionamento do motor 2524 correspondente que tem um ciclo de trabalho predeterminado para o motor 2504 a fim de definir a velocidade do motor 2504 para alcançar uma velocidade direcionada 8506 da haste com perfil em | 2514 conforme mostrado na Figura 14. A velocidade direcionada 8506 pode também ser denominada como velocidade de comando.
Com base na velocidade de ponto definido do motor 2522, o deslocamento da haste com perfil em | 2514 é dado pe- la velocidade direcionada 8506. No entanto, devido a influências ex- ternas, o deslocamento real da haste com perfil em | 2514 é dado pela velocidade real 8508. Conforme pode ser determinado a partir do grá- fico 8500, é evidente uma diferença entre a velocidade direcionada 8506 e a velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514. As dife- renças entre a velocidade direcionada 8506 e a velocidade real 8508 são aqui denominadas como os termos de erro de velocidade, como o erro a curto prazo (S), o erro cumulativo (C), o erro de taxa de altera- ção (R) e o erro de número de overshoots (N). O erro a curto prazo S representa o quão longe a velocidade real 8508 está da velocidade direcionada 8506 em um deslocamento de ô;. O erro cumulativo C mostrado como a área cruzada sobre o tempo (mm?/s) representa um desvio de erro entre a velocidade real 8508 e a velocidade direcionada
8506 acumulada ao longo do tempo. A taxa de alteração R dada pelo coeficiente angular b/a representa a taxa na qual a velocidade real 8508 está se aproximando da velocidade direcionada 8506. Finalmen- te, o número de overshoots N representa o número de vezes que a velocidade real 8508 ultrapassa ou fica abaixo da velocidade direcio- nada 8506.
[0115] A Figura 17 é um gráfico 8510 que representa uma veloci- dade (v) de um membro de deslocamento como função de um deslo- camento (5) do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação. No aspecto ilustrado, o deslocamento (5) (mm) da haste com perfil em | 2514 é mostrado ao longo do eixo geo- métrico horizontal 8512 e a velocidade (v) (mm/s) da haste com perfil em | 2514 é mostrada ao longo do eixo geométrico vertical 8514. O eixo geométrico horizontal 8512 é dimensionado para representar o deslocamento da haste com perfil em | 2514 ao longo de um compri- mento X do cartucho de grampos 2518, como cartuchos de grampos de 10 a 60 mm, por exemplo. Em um aspecto, para um cartucho de 60 mm 2518, o deslocamento da haste com perfil em | 2514 é de 60 mm e a velocidade da haste com perfil em | 2514 varia de 0 a 30 mm/s. À função mostrada sob a forma de linha tracejada representa uma velo- cidade direcionada 8506 da haste com perfil em | 2514 e a função mostrada sob a forma de linha contínua representa uma velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514. Conforme mostrado pelo grá- fico 8510, o deslocamento da haste com perfil em | 2514 ao longo do curso do cartucho de grampos 2518 é dividido em três zonas 8516, 8518, 8520. Na primeira zona 8516 (O a d2 mm), no início do curso (0 mm), o circuito de controle 2510 define o sinal de acionamento de mo- tor 2524 para um primeiro ciclo de trabalho (DS1). Na segunda zona 8518 (õ2 mm a õ3 mm), o circuito de controle 2510 define o sinal de acionamento de motor 2524 para um segundo ciclo de trabalho (DS2).
Na terceira zona 8520 (63 mm até o fim do curso), o circuito de contro- le 2510 define o sinal de acionamento do motor 2524 para um terceiro ciclo de trabalho (DS3). De acordo com esse aspecto, a velocidade direcionada 8506 é ajustada com base na posição da haste com perfil em | 2514 durante um curso de disparo. Embora o gráfico 8510 mostre um curso de disparo dividido em três zonas 8516, 8518, 8520, será reconhecido que o curso de disparo pode ser dividido em mais ou me- nos zonas. O instrumento cirúrgico 2500 compreende um sistema de retroinformação de circuito fechado que ajusta ou controla o ciclo de trabalho do sinal de acionamento de motor 2524 para ajustar a veloci- dade da haste com perfil em | 2514 com base na magnitude de um ou mais dentre os termos de erro de S, C, Re N com base na diferença entre a velocidade direcionada 8506 e a velocidade real 8508 ao longo de um incremento especificado de tempo ou distância à medida que a haste com perfil em | 2514 atravessa o cartucho de grampos 2518. Em um aspecto, o sistema de controle 2500 usa controle de erro PID para controlar a velocidade do motor 2504 em locais distintos de tem- po/distância ôn do curso da haste com perfil em | 2514 e usa os erros PID para controlar uma velocidade constante da haste com perfil em | 2514 entre verificações de tempo/deslocamento distintas.
[0116] Com referência à primeira zona 8516, no início do curso, o circuito de controle 2510 fornece um ponto definido de motor 2522 pa- ra o controle do motor 2508, o qual aplica um sinal de acionamento do motor 2524 que tem um primeiro ciclo de trabalho (DS1) para o motor 2504 a fim de definir a velocidade direcionada 8506 da haste com per- fil em | 2514 para V2. Conforme a haste com perfil em | 2514 avança distalmente, o sensor de posição 2534 e o circuito temporiza- dor/contador 2531 rastreia a posição e o tempo, respectivamente, da haste com perfil em | 2514 para determinar a posição real e a veloci- dade real 8508 da haste com perfil em | 2514. Conforme a posição da haste com perfil em | 2514 se aproxima a ô71, a velocidade real 8508 começa uma transição positiva em direção à velocidade direcionada
8506. Conforme mostrado, a velocidade real 8508 atrasa a velocidade direcionada 8506 por S1 e atrasou a velocidade direcionada 8506 por um erro cumulativo C1 ao longo de um período de tempo. Em às, a taxa de alteração da velocidade real 8508 é R1. Conforme a haste com perfil em | 2514 avança distalmente na direção ô2, a velocidade real 8508 ultrapassa N11, N12...Nin da velocidade direcionada 8506 e eventualmente se estabiliza na velocidade direcionada 8506.
[0117] Voltando-se agora para a segunda zona 8518, em >, o cir- cuito de controle 2510 fornece um novo ponto definido do motor 2522 para o controle de motor 2508, o qual aplica um novo sinal de aciona- mento de motor 2524 que tem um segundo ciclo de trabalho (DS2) ao motor 2504 para diminuir a velocidade direcionada 8506 da haste com perfil em | 2514 para a V1. Em ô>2, a velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514 inicia uma transição negativa para a velocidade direci- onada mais baixa 8506. Conforme a haste com perfil em | 2514 avan- ça distalmente, a velocidade real 8508 atrasa a velocidade direcionada 8506 por S2 e atrasa a velocidade direcionada 8506 por um erro cu- mulativo C2 ao longo de um período de tempo e a taxa de alteração da velocidade real 8508 é R2. Conforme a haste com perfil em | 2514 avança distalmente na direção ô3, a velocidade real 8508 fica abaixo N21, N22...N2n da velocidade direcionada 8506 e eventualmente se estabiliza na velocidade direcionada 8506.
[0118] Voltando-se agora para a terceira zona 8520, em ôs3, o cir- cuito de controle 2510 fornece um novo ponto definido do motor 2522 para o controle de motor 2508, o qual aplica um novo sinal de aciona- mento de motor 2524 que tem um terceiro ciclo de trabalho (DS3) ao motor 2504 para aumentar a velocidade direcionada 8506 da haste com perfil em | 2514 para a V3. Em ô3, a velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514 inicia uma transição positiva para a velocidade direcionada superior 8506. Conforme a haste com perfil em | 2514 avança distalmente, a velocidade real 8508 atrasa a velocidade direci- onada 8506 por S3; e atrasa a velocidade direcionada 8506 por um erro cumulativo C3; ao longo de um período de tempo e a taxa de alte- ração da velocidade real 8508 é R31. Conforme a haste com perfil em | 2514 avança distalmente, a velocidade real 8508 se aproxima da velo- cidade direcionada 8506 a uma taxa de R3>, o que diminui o erro de atraso para S3, e aumenta o erro cumulativo por C32 ao longo de um período de tempo. Conforme a haste com perfil em | 2514 avança em direção ao fim de um curso, a velocidade real 8508 ultrapassa N31, N32, N33, ..., N3n da velocidade direcionada 8506 e eventualmente se estabiliza na velocidade direcionada 8506.
[0119] Em um outro aspecto, o sistema de controle do instrumento cirúrgico 2500 usa erros de controle PID para controlar uma velocida- de de motor com base na magnitude dos termos de erro PID S, C, Re N ao longo do curso da haste com perfil em | 2514. Conforme a haste com perfil em | 2514 atravessa o cartucho de grampos 2528, uma alte- ração e uma velocidade direcionada 8506 pode se basear em erros medidos entre a velocidade real 8508 e a velocidade direcionada
8506. Por exemplo, no sistema de controle de velocidade do instru- mento cirúrgico 2500, um termo de erro é criado entre a velocidade direcionada 8506 e a velocidade medida real 8508. A magnitude des- ses termos de erro pode ser utilizada para definir uma nova velocidade direcionada 8506. Os termos de erro de interesse podem incluir, por exemplo, curto prazo, estado estacionário e acumulado. Diferentes termos de erro podem ser utilizados em diferentes zonas 8516, 8518, 8520 (por exemplo, subindo a rampa, intermediária, final). Diferentes termos de erro podem ser ampliados de modo diferente com base na importância dos mesmos dentro do algoritmo.
[0120] A Figura 18 é um gráfico 8530 de velocidade (v) de um membro de deslocamento como função de um deslocamento (5) do membro de deslocamento que representa uma condição para altera- ção de limite da velocidade direcionada 8506-1 de acordo com um as- pecto da presente divulgação.
No aspecto ilustrado, o deslocamento (5) (mm) da haste com perfil em | 2514 é mostrado ao longo do eixo geométrico horizontal 8532 e uma velocidade (v) (mm/s) da haste com perfil em 1 2514 é mostrada ao longo do eixo geométrico vertical 8534. De acordo com a Figura 18, o sistema de controle de velocidade do instrumento cirúrgico 2500 pode ser configurado para medir o erro en- tre a velocidade direcionada da haste com perfil em | 2514 e a veloci- dade real 8508 da haste com perfil em | 2514 e para ajustar a veloci- dade direcionada 8506 com base na magnitude do erro.
Conforme mostrado na Figura 18, em õôo, a velocidade direcionada 8506-1 e a velocidade real 8508 são aproximadamente iguais.
Entretanto, con- forme a haste com perfil em | 2514 avança distalmente, devido a in- fluências de tecido externas, a velocidade real se desvia da velocidade direcionada 8506-1. O sistema de controle de velocidade do instru- mento cirúrgico 2500 mede a posição e uma temporização da haste com perfil em | 2514 com o uso do sensor de posição 2534 e do tem- porizador/contador 2531 para determinar a posição e a velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514 e, em cada posição predetermina- da, o sistema de controle de velocidade determina o erro entre a velo- cidade direcionada da haste com perfil em | 2514 e a velocidade real 8508 da haste com perfil em | 2514 e compara o erro a um limite.
Por exemplo, em às, o circuito de controle 2510 conduz uma primeira me- dição de erro e determina o atraso S2, entre a velocidade real 8508 e a velocidade direcionada 8506-1, o erro acumulado C2; e a taxa de alteração R21. Com base nas medições de erro em à, o circuito de controle 2510 determina que a magnitude do erro está dentro do limite de erro 8536 e mantém a velocidade direcionada atual 8506-1. Em ô>, o circuito de controle 2510 conduz uma outra medição de erro e de- termina o atraso S22 entre a velocidade real 8508 e a velocidade dire- cionada 8506-1, o erro acumulado C2> e a taxa de alteração R22. Com base nas medições de erro em ô>, o circuito de controle 2510 determi- na que a magnitude do erro excede o limite de erro 8536 e reduz a ve- locidade direcionada para uma nova velocidade direcionada 8506-2. Esse processo é repetido até que o erro medido fique dentro do limite 8536 e a velocidade direcionada possa ser ajustada de volta para a velocidade direcionada original 8506-1 ou para uma nova velocidade direcionada 8506-n. Será reconhecido que múltiplos limites de erro podem ser usados em diferentes posições de deslocamento de haste com perfil em | 2514 durante o curso de disparo.
[0121] Em um aspecto, o erro de velocidade entre a velocidade real 8508 e a velocidade direcionada 8506 do membro de deslocamen- to (por exemplo, haste com perfil em | 2514) e Vpm pode ser represen- tado pela equação 1: Vw =4"S+B-N'c+D. E Eq 1 At
[0122] Onde A, B, e D são coeficientes e S é o erro a curto prazo, C é o erro cumulativo e R é o erro de taxa de alteração. Com referên- cia à Figura 18, se a soma dos erros for menor que o limite de erro Z conforme representado pela equação 2: 52, +C2, +R2, <Z Eq. 2
[0123] O circuito de controle 2510 determina que o erro está den- tro do limite Z e não atua sobre a velocidade direcionada 8506. Con- sequentemente, a velocidade direcionada 8506-1 é mantida até a pró- xima posição predeterminada da haste com perfil em | 2514. Se a so- ma dos erros for maior que o limite de erro Z conforme representado pela equação 3:
52, +C2, +R2, >Z Eq. 3
[0124] O circuito de controle 2510 determina que o erro está fora do limite Z e ajusta a velocidade direcionada 8506 para uma velocida- de direcionada mais baixa 8506-2.
[0125] A Figura 19 é um gráfico 8540 que ilustra as condições pa- ra alterar a velocidade direcionada 8506 de um membro de desloca- mento de acordo com um aspecto da presente divulgação. No aspecto ilustrado, o deslocamento da haste com perfil em | 2514 é mostrado ao longo do eixo geométrico horizontal 8541 e o erro cumulativo (S+C+R) é mostrado ao longo do eixo geométrico vertical 8544. Uma curva de erro 8546 representa a alteração no erro cumulativo como função do deslocamento da haste com perfil em | 2514. Vários limites de erro -Y, -Z, 0, +Z, +Y estão marcados ao longo do eixo geométrico vertical
8544. Conforme a curva de erro 8546 atravessa os vários limites de erro -Y, -Z, O, +Z, +Y, o circuito de controle 2510 do sistema de contro- le de velocidade do instrumento cirúrgico 2500 se desloca para uma nova velocidade direcionada a uma taxa diferente ou não se desloca e mantém a velocidade direcionada atual. Um erro cumulativo de O ao longo do eixo geométrico horizontal 8542 representa a situação em que não há nenhuma diferença entre a velocidade direcionada e a ve- locidade real da haste com perfil em | 2514. Quando o erro cumulativo está dentro dos limites de erro +Z, o circuito de controle 2510 do sis- tema de controle de velocidade não faz ajustes na velocidade direcio- nada. Se o erro cumulativo está entre os limites Z e Y ou entre os limi- tes -Z e -Y, o circuito de controle 2510 do sistema de controle de velo- cidade desloca para uma nova velocidade direcionada a uma primeira taxa de deslocamento indicada no gráfico 8540 como Taxa de Deslo- camento 1. Se o erro cumulativo exceder os limites de erro t+Y, o cir- cuito de controle 2510 desloca para uma nova direcionada a uma se- gunda taxa de deslocamento de velocidade indicada no gráfico 8540 como Taxa de Deslocamento 2 em que, por exemplo, a Taxa de Des- locamento 2 é maior que a Taxa de Deslocamento 1.
[0126] Ainda com referência ao gráfico 8540 na Figura 19, o circui- to de controle 2510 do sistema de controle de velocidade do instru- mento cirúrgico 2500 não toma quaisquer medidas durante um deslo- camento inicial da haste com perfil em | 2514 entre do e às. Conse- quentemente, durante o deslocamento inicial (0: - do), o erro cumulati- vo 8548 retorna a zero conforme a velocidade real se aproxima da ve- locidade direcionada e continua ao redor de zero até ô2. Após Ô>, o er- ro cumulativo 8550 se desvia de zero até o mesmo exceder o limite -Z em ô3. Ao exceder o limite -Z, o circuito de controle 2510 ajusta a velo- cidade da haste com perfil em | 2514 para uma nova velocidade dire- cionada a uma Taxa de Deslocamento 1. O erro cumulativo 8552 eventualmente retorna a zero e permanece ao redor de zero até ô24. Entre às e ô5, o erro cumulativo 8554 desvia de zero e excede o limite de erro +Y e, em ôs5, circuito de controle 2510 ajusta a velocidade da haste com perfil em | 2514 para uma nova velocidade direcionada a uma Taxa de Deslocamento 2, a qual é maior que a Taxa de Deslo- camento 1. Mediante o ajuste da velocidade direcionada da Taxa de Deslocamento 2, o erro cumulativo 8556 retorna a zero. Diferentes termos de erro (S, C, R) podem ser ampliados de forma diferente com base na importância dos mesmos com um algoritmo e diferentes ter- mos de erro (S, C, R) podem ser usados em diferentes zonas, por exemplo, zonas 8516, 8518, 8520 na Figura 17 (por exemplo, subindo a rampa, intermediária, final).
[0127] A Figura 20 é um diagrama de fluxo lógico de um processo 8600 que representa um programa de controle ou uma configuração lógica para controlar uma velocidade de um membro de deslocamento com base na posição de um membro de deslocamento e na velocida- de real do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação. Com referência também ao sistema de controle de velocidade do instrumento cirúrgico 2500 mostrado na Figura. 14, o circuito de controle 2510 determina 8602 a posição de um membro de deslocamento, como a haste com perfil em | 2514, utilizando o sensor de posição 2534 e os circuitos temporizador/contador 2531. O circuito de controle 2510 compara a posição do membro de deslocamento a uma dentre uma pluralidade de zonas 8516, 8518, 8520 conforme dis- cutido em conexão com a Figura 17. As zonas 8516, 8518, 8520 po- dem ser armazenadas em uma memória. O circuito de controle 2510 determina 8604 em qual zona 8516, 8518, 8520 o membro de deslo- camento está situado com base na posição do membro de desloca- mento determinada anteriormente 8602. O circuito de controle 2510, então, define 8606 o ponto definido de motor 2522 e o controle do mo- tor 2508 define o sinal de acionamento de motor 2524 para ajustar a velocidade do motor 254 a fim de atingir a velocidade direcionada de- sejada do membro de deslocamento com base na zona. Em um as- pecto, o controle do motor 2508 define o sinal de acionamento do mo- tor 2524 para um ciclo de trabalho com base em qual zona 8516, 8518, 8520 o membro de deslocamento está situado. O circuito de controle 2510 determina 8608 se o membro de deslocamento está no final do curso. Se o membro de deslocamento não estiver no final do curso, o processo 8600 continua ao longo da ramificação N e determi- na 8602 uma nova posição do membro de deslocamento. O processo 8600 continua até que o membro de deslocamento 8600 atinja o final do curso e prossegue ao longo da ramificação SIM e termina 8610.
[0128] A Figura 21 é um diagrama de fluxo lógico de um processo 8600 que representa um programa de controle ou uma configuração de lógica para controlar uma velocidade de um membro de desloca- mento com base no erro medido entre a velocidade direcionada de um membro de deslocamento e a velocidade real do membro de desloca-
mento de acordo com um aspecto da presente divulgação. Com refe- rência também ao sistema de controle de velocidade do instrumento cirúrgico 2500 mostrado na Figura 14, o circuito de controle 2510 de- termina 8702 a posição de um membro de deslocamento, como a has- te com perfil em | 2514, utilizando o sensor de posição 2534 e os cir- cuitos temporizador/contador 2531. O circuito de controle 2510 então determina 8704 a velocidade real do membro de deslocamento com base nas informações de posição recebidas a partir do sensor de posi- ção 2534 e dos circuitos de temporizador/contador 2531. Mediante a determinação 8704 da velocidade real do membro de deslocamento, o circuito de controle 2510 compara 8706 a velocidade direcionada do membro de deslocamento com a velocidade real do membro de deslo- camento. Com base na comparação 8706, o circuito de controle 2510 determina 8708 o erro entre a velocidade direcionada do membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento e compara 8710 o erro com um limite de erro.
[0129] O erro pode ser calculado com base na Eq. 1 acima. O cir- cuito de controle 2510 determina 8712 se o erro está dentro do limite de erro. Se o erro estiver dentro do limite de erro (Eq. 2), o processo 8700 continua ao longo da ramificação SIM e mantém a velocidade direcionada 8714 no valor atual. O circuito de controle 2510 então de- termina 8718 se o membro de deslocamento está no final do curso. Se o membro de deslocamento estiver no final do curso, o processo 8700 continua ao longo da ramificação SIM e termina 8720. Se o membro de deslocamento não estiver no final do curso, o processo 8700 conti- nua ao longo da ramificação NÃO e determina 8702 uma nova posição do membro de deslocamento. O processo 8700 continua até o mem- bro de deslocamento atingir o final do curso.
[0130] Se o erro exceder o limite de erro (Eq. 3), o processo 8700 continua ao longo da ramificação NÃO e ajusta a velocidade direcio-
nada 8716 para um novo valor. A nova velocidade direcionada pode ser maior ou menor que a velocidade direcionada atual do membro de deslocamento. O circuito de controle 2510 então determina 8718 se o membro de deslocamento está no final do curso. Se o membro de des- locamento estiver no final do curso, o processo 8700 continua ao longo da ramificação SIM e termina 8720. Se o membro de deslocamento não estiver no final do curso, o processo 8700 continua ao longo da ramificação NÃO e determina 8702 uma nova posição do membro de deslocamento. O processo 8700 continua até o membro de desloca- mento atingir o final do curso.
[0131] A Figura 22 é um diagrama de fluxo lógico de um processo 8700 que representa um programa de controle de configuração de ló- gica para controlar uma velocidade de um membro de deslocamento com base no erro medido entre a velocidade direcionada de um mem- bro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação. Com referência também ao sistema de controle de velocidade do instrumento cirúrgico 2500 mostrado na Figura 14, o circuito de controle 2510 determina 8802 a posição de um membro de deslocamento, como a haste com perfil em | 2514, utilizando o sensor de posição 2534 e os circuitos temporizador/contador 2531. O circuito de controle 2510 então deter- mina 8804 a velocidade real do membro de deslocamento com base nas informações de posição recebidas a partir do sensor de posição 2534 e dos circuitos de temporizador/contador 2531. Mediante a de- terminação 8804 da velocidade real do membro de deslocamento, o circuito de controle 2510 compara 8806 a velocidade direcionada do membro de deslocamento com a velocidade real do membro de deslo- camento. Com base na comparação 8806, o circuito de controle 2510 determina 8808 o erro entre a velocidade direcionada do membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento e compara 8810 o erro com múltiplos limites de erro. Por exemplo, no exemplo ilustrado, o erro é comparado a dois limites de erro conforme descrito em conexão com a Figura 19.
[0132] O circuito de controle 2510 determina 8812 se o erro está dentro do primeiro limite de erro (+Z) conforme descrito na Figura 19. Se o erro estiver dentro do primeiro limite de erro (+Z), o processo con- tinua ao longo da ramificação SIM e o circuito de controle 2510 man- tém 8814 a velocidade direcionada sem quaisquer alterações de des- locamento. O circuito de controle 2510 determina 8816 se o membro de deslocamento está no final do curso. Se o membro de deslocamen- to estiver no final do curso, o processo 8800 continua ao longo da ra- mificação SIM e termina 8824. Se o membro de deslocamento não es- tiver no final do curso, o processo 8800 continua ao longo da ramiífica- ção NÃO e o circuito de controle 2510 determina 8802 a nova posição do membro de deslocamento e o processo continua até que o membro de deslocamento 8800 alcance o final do curso.
[0133] Se o erro estiver fora do primeiro limite de erro (+Z), o pro- cesso 8800 continua ao longo da ramificação NÃO e o circuito de con- trole 2510 determina 8818 se o erro excede o segundo limite de erro (+Y). Se o erro não exceder o segundo limite de erro, o circuito de con- trole 2510 determina que o erro está entre os limites de erro -Z e -Y ou entre os limites de erro +Z e +Y e prossegue ao longo da ramificação NÃO e o circuito de controle 2510 ajusta 8820 a velocidade direciona- da a uma primeira taxa de alteração. O circuito de controle 2510 de- termina 8816 um final de curso e prossegue para determinar 8802 a nova posição do membro de deslocamento. O processo 8800 continua até o membro de deslocamento atingir o final do curso. Se o erro ex- ceder o segundo limite de erro, o circuito de controle 2510 determina que o erro excede o segundo limite de erro (+Y) e prossegue ao longo da ramificação SIM e o circuito de controle 2510 ajusta 8822 a veloci-
dade direcionada a uma segunda taxa de alteração, a qual é maior que a primeira alteração de taxa. Em um aspecto, a segunda taxa de alteração é duas vezes a primeira taxa de alteração. Será reconhecido que a segunda taxa de alteração pode ser maior ou menor que a pri- meira taxa de alteração. O circuito de controle 2510 determina 8816 um final de curso e prossegue para determinar 8802 a nova posição do membro de deslocamento. O processo 8800 continua até o mem- bro de deslocamento atingir o final do curso. Será reconhecido que podem ser implementados limites de erro adicionais e taxas de altera- ção correspondentes.
[0134] As funções ou os processos 8600, 8700, 8800 aqui descri- tos podem ser executados por qualquer um dentre os circuitos de pro- cessamento aqui descritos, como o circuito de controle 700 descrito em conexão com as Figuras 5 a 6, os circuitos 800, 810, 820 descritos nas Figuras 7 a 9, o microcontrolador 1104 descrito em conexão com as Figuras 10 e 12 e/ou o circuito de controle 2510 descrito na Figura
14.
[0135] Os aspectos do instrumento cirúrgico motorizado podem ser praticados sem os detalhes específicos divulgados na presente invenção. Alguns aspectos foram mostrados como diagramas de bloco em vez de detalhes. Partes desta divulgação podem ser apresentadas em termos de instruções que operam em dados armazenados em uma memória do computador. Um algoritmo se refere à sequência autocon- sistente de etapas que levam ao resultado desejado, em que uma "etapa" se refere à manipulação de quantidades físicas que podem assumir a forma de sinais elétricos ou magnéticos capazes de serem armazenados, transferidos, combinados, comparados e manipulados de qualquer outra forma. Esses sinais podem ser chamados de bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números. Esses termos e termos semelhantes podem ser associados às grandezas físicas adequadas e são identificações meramente convenientes apli- cadas a essas grandezas.
[0136] De modo geral, os aspectos aqui descritos, os quais podem ser implementados, individual e/ou coletivamente, por uma ampla ga- ma de hardware, software, firmware, ou qualquer combinação dos mesmos, podem ser vistos como sendo compostos por vários tipos de "circuitos elétricos". Consequentemente, "circuito elétrico" inclui, mas não se limita aos, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito elétrico distinto, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito integrado, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito inte- grado para aplicação específica, circuitos elétricos que formem um dispositivo de computação para finalidades gerais configurado por um programa de computador (por exemplo, um computador ou processa- dor para finalidades gerais configurado por um programa de computa- dor que ao menos parcialmente execute os processos e/ou dispositi- vos aqui descritos), circuitos elétricos que formem um dispositivo de memória (por exemplo, formas de memória de acesso aleatório), e/ou circuitos elétricos que formem um dispositivo de comunicações (por exemplo, um modem, roteadores ou equipamento óptico-elétrico). Es- ses aspectos podem ser implementados em forma analógica ou digital, ou combinações dos mesmos.
[0137] A descrição anteriormente mencionada apresentou aspec- tos dos dispositivos e/ou processos por meio do uso de diagramas de blocos, fluxogramas, e/ou exemplos, que pode conter uma ou mais funções e/ou operação. Cada função e/ou operação dentro de tais dia- gramas de blocos, fluxogramas ou exemplos pode ser implementada, individualmente e/ou coletivamente, por uma ampla gama de hardwa- re, software, firmware ou virtualmente qualquer combinação dos mes- mos. Em um aspecto, várias porções do assunto aqui descrito podem ser implementadas por meio de circuitos integrados de aplicação es-
pecífica (ASICs), arranjos de portas programáveis em campo (FPGAs), processadores de sinais digitais (DSPs), dispositivos lógicos progra- máveis (PLDs), circuitos, registradores e/ou componentes de software, por exemplo, programas, subrotinas, lógica e/ou combinações de componentes de hardware e software, portas lógicas ou outros forma- tos integrados. Alguns aspectos aqui divulgados, no todo ou em parte, podem ser implementados de modo equivalente em circuitos integra- dos, como um ou mais programas de computador executando em um ou mais computadores (por exemplo, como um ou mais programas operando em um ou mais sistemas de computador), como um ou mais programas operando em um ou mais processadores (por exemplo, como um ou mais programas operando em um ou mais microproces- sadores), como firmware, ou virtualmente como qualquer combinação dos mesmos, e que projetar o conjunto de circuitos e/ou escrever o código para o software e firmware estaria dentro do âmbito de prática de uma pessoa versada na técnica à luz desta divulgação.
[0138] Os mecanismos do assunto divulgado podem ser distribuí- dos como um produto de programa em uma variedade de formas, e um aspecto ilustrativo do assunto aqui descrito é aplicável indepen- dentemente do tipo específico da mídia de transmissão de sinais usa- do para efetivamente executar a distribuição. Exemplos de uma mídia de transmissão de sinais incluem, mas não se limitam aos seguintes: uma mídia do tipo gravável como um disquete, uma unidade de disco rígido, um disco compacto (CD), um disco de vídeo digital (DVD), uma fita digital, uma memória de computador, etc.; e uma mídia do tipo de transmissão, como uma mídia de comunicação digital e/ou analógica (por exemplo, um cabo de fibra óptica, um guia de onda, um enlace de comunicação com fio, um enlace de comunicação sem fio (por exem- plo, transmissor, receptor, lógica de transmissão, lógica de recepção, etc.).
[0139] A descrição anteriormente mencionada de um ou mais as- pectos foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Essa descrição não pretende ser exaustiva nem limitar a invenção à forma precisa divulgada. Modificações ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Esses aspectos foram escolhidos e descritos com a finalidade de ilustrar os princípios e a aplicação prática para, assim, permitir que a pessoa versada na técnica use os vários aspec- tos e com várias modificações, conforme sejam convenientes ao uso específico contemplado. Pretende-se que as reivindicações apresen- tadas em anexo definam o escopo global.
[0140] Vários aspectos da matéria descrita no presente documento são definidos nos seguintes exemplos numerados:
[0141] Exemplo 1. Um instrumento cirúrgico que compreende: um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do ins- trumento cirúrgico ao longo de uma pluralidade de zonas predefinidas; um motor acoplado ao membro de deslocamento para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de controle, em que o sen- sor de posição é configurado para medir a posição do membro de des- locamento; e um circuito temporizador acoplado ao circuito de contro- le, em que o circuito temporizador/contador é configurado para medir um tempo decorrido; em que o circuito de controle é configurado para: determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma zona na qual o membro de deslocamento está situado; e definir uma velocidade direcionada do membro de deslocamento com base na zo- na na qual o membro de deslocamento está situado.
[0142] Exemplo 2. O instrumento cirúrgico do Exemplo 1 em que o circuito de controle é configurado para: receber a posição do membro de deslocamento a partir do sensor de posição; receber um tempo de- corrido do circuito temporizador; e definir um ciclo de trabalho do motor com base na zona na qual o membro de deslocamento está situado.
[0143] Exemplo 3. O instrumento cirúrgico do Exemplo 2 em que o circuito de controle é configurado para determinar uma velocidade real do membro de deslocamento.
[0144] Exemplo 4. O instrumento cirúrgico do Exemplo 3 em que o circuito de controle é configurado para determinar um erro entre a ve- locidade direcionada do membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento.
[0145] Exemplo 5. O instrumento cirúrgico do Exemplo 4 em que o circuito de controle é configurado para definir uma nova velocidade direcionada do membro de deslocamento com base no erro.
[0146] Exemplo 6. O instrumento cirúrgico do Exemplo 4 em que o erro se baseia em ao menos um dentre um erro a curto prazo (S), erro cumulativo (C), erro de taxa de alteração (R) e erro de número de overshoots (N).
[0147] Exemplo 7. O instrumento cirúrgico do Exemplo 1 ao Exemplo 6 que compreende um atuador de extremidade em que o membro de deslocamento é configurado para transladar dentro do atuador de extremidade.
[0148] Exemplo 8. Um instrumento cirúrgico, que compreende: um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do ins- trumento cirúrgico; um motor acoplado ao membro de deslocamento para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de con- trole, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do membro de deslocamento; e um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configu- rado para medir um tempo decorrido; em que o circuito de controle é configurado para: definir uma velocidade direcionada do membro de deslocamento; determinar uma posição do membro de deslocamento;
determinar uma velocidade real do membro de deslocamento; compa- rar uma velocidade direcionada do membro de deslocamento a uma velocidade real do membro de deslocamento; determinar um erro entre o membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslo- camento; e ajustar a velocidade direcionada do membro de desloca- mento com base no erro.
[0149] Exemplo 9. O instrumento cirúrgico do Exemplo 8 em que o circuito de controle é configurado para comparar o erro a um limite de erro.
[0150] Exemplo 10. O instrumento cirúrgico do Exemplo 9 em que o circuito de controle é configurado para manter a velocidade direcio- nada do membro de deslocamento quando o erro está dentro do limite de erro.
[0151] Exemplo 11. O instrumento cirúrgico do Exemplo 9 ao Exemplo 10 em que o circuito de controle é configurado para ajustar a velocidade direcionada do membro de deslocamento a fim de alterar a velocidade direcionada quando o erro exceder o limite de erro.
[0152] Exemplo 12. O instrumento cirúrgico do Exemplo 8 ao Exemplo 11 em que a velocidade real do membro de deslocamento é dada pela seguinte expressão: Vyy=A:S+B-YC+D = onde A, B, e D são coeficientes e S é um erro a curto prazo, C é um erro cumula- tivo e R é um erro de taxa de alteração.
[0153] Exemplo 13. O instrumento cirúrgico do Exemplo 8 ao Exemplo 12 que compreende um atuador de extremidade em que o membro de deslocamento é configurado para transladar dentro do atuador de extremidade.
[0154] Exemplo 14. Um instrumento cirúrgico, que compreende: um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúrgico; um motor acoplado ao membro de deslocamen- to para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de con- trole, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do membro de deslocamento; e um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configu- rado para medir um tempo decorrido; em que o circuito de controle é configurado para: definir uma velocidade direcionada do membro de deslocamento; determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma velocidade real do membro de deslocamento; compa- rar uma velocidade direcionada do membro de deslocamento a uma velocidade real do membro de deslocamento; determinar um erro entre o membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslo- camento; e ajustar a velocidade direcionada do membro de desloca- mento a uma taxa de alteração com base no erro.
[0155] Exemplo 15. O instrumento cirúrgico do Exemplo 14 em que o circuito de controle é configurado para comparar o erro a múlti- plos limites de erro.
[0156] Exemplo 16. O instrumento cirúrgico do Exemplo 15 em que o circuito de controle é configurado para ajustar a velocidade dire- cionada do membro de deslocamento a múltiplas taxas de alteração com base no erro.
[0157] Exemplo 17. O instrumento cirúrgico do Exemplo 15 ao Exemplo 16 em que o circuito de controle é configurado para: compa- rar o erro a um primeiro limite de erro; e manter a velocidade direcio- nada quando o erro está dentro do primeiro limite de erro.
[0158] Exemplo 18. O instrumento cirúrgico do Exemplo 17 em que o circuito de controle é configurado para: comparar o erro a um segundo limite de erro; ajustar a velocidade direcionada a uma primei- ra taxa de alteração quando o erro exceder o primeiro limite de erro e estiver dentro do segundo limite de erro.
[0159] Exemplo 19. O instrumento cirúrgico do Exemplo 17 ao
Exemplo 18 em que o circuito de controle é configurado para: compa- rar o erro a um segundo limite de erro; ajustar a velocidade direciona- da a uma segunda taxa de alteração quando o erro exceder tanto o primeiro limite de erro quanto o segundo limite de erro.
[0160] Exemplo 20. O instrumento cirúrgico do Exemplo 14 ao Exemplo 19 em que o erro se baseia em ao menos um dentre um erro a curto prazo (S), erro cumulativo (C), erro de taxa de alteração (R) e erro de número de overshoots (N).
Claims (20)
1. Instrumento cirúrgico, caracterizado pelo fato de compre- ender: um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúrgico ao longo de uma pluralidade de zonas predefinidas; um motor acoplado ao membro de deslocamento para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de controle, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do mem- bro de deslocamento; e um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configurado para medir um tempo decorrido; em que o circuito é configurado para: determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma zona na qual o membro de deslocamento está situado; e definir uma velocidade direcionada do membro de deslo- camento com base na zona na qual o membro de deslocamento está situado.
2. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para: receber a posição do membro de deslocamento a partir do sensor de posição; receber um tempo decorrido do circuito temporizador; e definir um ciclo de trabalho do motor com base na zona na qual o membro de deslocamento está situado.
3. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 2,
caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para determinar uma velocidade real do membro de deslocamento.
4. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para determinar um erro entre a velocidade direcionada do membro de des- locamento e a velocidade real do membro de deslocamento.
5. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para definir uma nova velocidade direcionada do membro de deslocamento com base no erro.
6. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o erro se basear em ao menos um dentre um erro a curto prazo (S), erro cumulativo (C), erro de taxa de altera- ção (R) e erro de número de overshoots (N).
7. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um atuador de extremidade em que o membro de deslocamento é configurado para transladar dentro do atuador de extremidade.
8. Instrumento cirúrgico, caracterizado pelo fato de compre- ender: um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúrgico; um motor acoplado ao membro de deslocamento para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de controle, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do mem- bro de deslocamento; e um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configurado para medir um tempo decorrido; em que o circuito é configurado para: definir uma velocidade direcionada do membro de deslo- camento; determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma velocidade real do membro de desloca- mento; comparar uma velocidade direcionada do membro de des- locamento a uma velocidade real do membro de deslocamento; determinar um erro entre o membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento; e ajustar a velocidade direcionada do membro de desloca- mento com base no erro.
9. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para comparar o erro a um limite de erro.
10. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para manter a velocidade direcionada do membro de deslocamento quando o erro está dentro do limite de erro.
11. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para ajustar a velocidade direcionada do membro de deslocamento para alte- rar a velocidade direcionada quando o erro exceder o limite de erro.
12. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a velocidade real do membro de desloca- mento ser dada pela seguinte expressão:
AR Vou =A'S+B:)' C+D'- At onde A, B, e D são coeficientes e S é um erro a curto prazo, C é um erro cumulativo e R é um erro de taxa de alteração.
13. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender um atuador de extremidade em que o membro de deslocamento é configurado para transladar dentro do atuador de extremidade.
14. Instrumento cirúrgico, caracterizado pelo fato de com- preender: um membro de deslocamento configurado para transladar dentro do instrumento cirúrgico; um motor acoplado ao membro de deslocamento para transladar o membro de deslocamento; um circuito de controle acoplado ao motor; um sensor de posição acoplado ao circuito de controle, em que o sensor de posição é configurado para medir a posição do mem- bro de deslocamento; e um circuito temporizador acoplado ao circuito de controle, em que o circuito temporizador/contador é configurado para medir um tempo decorrido; em que o circuito é configurado para: definir uma velocidade direcionada do membro de deslo- camento; determinar uma posição do membro de deslocamento; determinar uma velocidade real do membro de desloca- mento; comparar uma velocidade direcionada do membro de des- locamento a uma velocidade real do membro de deslocamento; determinar um erro entre o membro de deslocamento e a velocidade real do membro de deslocamento; e ajustar a velocidade direcionada do membro de desloca- mento a uma taxa de alteração com base no erro.
15. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação
14, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para comparar o erro a múltiplos limites de erro.
16. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para ajustar a velocidade direcionada do membro de deslocamento a múltiplas taxas de alteração com base no erro.
17. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para: comparar o erro a um primeiro limite de erro; e manter a velocidade direcionada quando o erro está dentro do primeiro limite de erro.
18. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para: comparar o erro a um segundo limite de erro; ajustar a velocidade direcionada a uma primeira taxa de al- teração quando o erro exceder o primeiro limite de erro e estiver den- tro do segundo limite de erro.
19. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o circuito de controle ser configurado para: comparar o erro a um segundo limite de erro; ajustar a velocidade direcionada a uma segunda taxa de al- teração quando o erro exceder tanto o primeiro limite de erro quanto o segundo limite de erro.
20. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o erro se basear em ao menos um den- tre um erro a curto prazo (S), erro cumulativo (C), erro de taxa de alte- ração (R) e erro de número de overshoots (N).
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US15/628,053 US11071554B2 (en) | 2017-06-20 | 2017-06-20 | Closed loop feedback control of motor velocity of a surgical stapling and cutting instrument based on magnitude of velocity error measurements |
| US15/628,053 | 2017-06-20 | ||
| PCT/IB2018/053427 WO2018234883A1 (en) | 2017-06-20 | 2018-05-16 | CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF THE MOTOR SPEED OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON THE IMPORTANCE OF HIGH SPEED ERROR MEASUREMENTS |
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