BR112019026919B1

BR112019026919B1 - Instrumento cirúrgico com velocidade de articulação controlável e método para controlar um motor em um instrumento cirúrgico

Info

Publication number: BR112019026919B1
Application number: BR112019026919-3A
Authority: BR
Inventors: Frederick E. Shelton Iv; David C. Yates; Jason L. Harris
Original assignee: Ethicon Llc
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2024-01-02
Also published as: EP3417800A1; CN110785131A; US20180360456A1; EP3417800B1; JP7250707B2; WO2018234889A1; BR112019026919A2; CN110785131B; JP2020524052A

Abstract

a presente invenção refere-se a um instrumento cirúrgico motorizado. o instrumento cirúrgico inclui um motor configurado para acionar um atuador de extremidade entre uma posição não articulada e uma posição articulada, um sensor configurado para detectar uma posição do atuador de extremidade e fornecer um sinal indicativo da posição do atuador de extremidade e um circuito de controle acoplado ao sensor e ao motor. o circuito de controle é configurado para detectar uma posição do atuador de extremidade através do sinal fornecido pelo sensor e fornecer um sinal de acionamento ao motor para acionar o atuador de extremidade em uma velocidade correspondente ao sinal indicativo da posição do atuador de extremidade.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] 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 eles, que são projetados para grampear e cortar tecidos.

ANTECEDENTES

[002] 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. A velocidade de um membro de deslocamento pode ser determinada mediante a medição do tempo decorrido em intervalos de posição predeterminados 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 medições podem ser úteis para avaliar as condições do tecido, como espessura do tecido, e ajustar a velocidade do membro de corte durante um curso de disparo para considerar as condições do tecido. 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 atuador 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.

[003] Durante o uso de um instrumento de grampeamento e corte cirúrgico motorizado é possível que a velocidade de varredura do atuador de extremidade possa variar indesejavelmente em áreas de interesse como próximo ao final de curso ou próximo da posição inicial para remoção de um trocarte. Portanto, pode ser desejável fornecer controle de velocidade de articulação para melhorar o controle do usuário. Pode ser desejável variar a articulação do atuador de extremidade mediante a variação do ciclo de trabalho do sinal de acionamento de motor para variar a taxa do ângulo da cabeça da articulação como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade.

SUMÁRIO

[004] Em um aspecto, a presente descrição fornece um instrumento cirúrgico que compreende um motor configurado para acionar um atuador de extremidade entre uma posição não articulada e uma posição articulada; um sensor configurado para detectar uma posição de articulação do atuador de extremidade e fornecer um sinal indicativo da posição de articulação do atuador de extremidade; e um circuito de controle acoplado ao sensor e ao motor, sendo que o circuito de controle é configurado para: determinar a posição da articulação do atuador de extremidade através do sinal fornecido pelo sensor; e fornecer um sinal de acionamento ao motor para articular o atuador de extremidade a uma velocidade correspondente ao sinal indicativo da posição de articulação do atuador de extremidade.

[005] Em um outro aspecto, o instrumento cirúrgico compreende um acionador de articulação configurado para acionar um atuador de extremidade que é articulável entre uma primeira posição e uma segunda posição, sendo que o acionador de articulação é configurado para acionar o atuador de extremidade a partir da primeira posição para a segunda posição; um motor acoplado ao acionador de articulação, sendo que o motor é configurado para acionar o acionador de articulação; um sensor configurado para detectar uma posição do acionador de articulação e fornecer um sinal indicativo da posição do acionador de articulação; e um circuito de controle acoplado ao motor e ao sensor, sendo que o circuito de controle é configurado para: detectar uma posição do acionador de articulação por meio do sinal fornecido pelo sensor; determinar uma posição angular do atuador de extremidade de acordo com o sinal indicativo da posição do acionador de articulação; e fornecer um sinal de acionamento ao motor para acionar o motor a uma velocidade correspondente à posição angular do atuador de extremidade.

[006] Em um outro aspecto, é fornecido um método de controle de um motor em um instrumento cirúrgico. O instrumento cirúrgico compreende um motor configurado para acionar um atuador de extremidade entre uma posição não articulada e uma posição articulada, um sensor configurado para detectar uma posição da articulação do atuador de extremidade e fornecer um sinal indicativo da posição da articulação do atuador de extremidade e um circuito de controle acoplado ao sensor e ao motor, sendo que o método compreende: determinar, pelo circuito de controle, a posição da articulação do atuador de extremidade através do sinal fornecido pelo sensor; e fornecer, pelo circuito de controle, um sinal de acionamento ao motor para articular o atuador de extremidade em uma velocidade correspondente ao sinal indicativo da posição de articulação do atuador de extremidade.

FIGURAS

[007] As características inovadoras dos aspectos aqui descritos são apresentadas com particularidade nas concretizações 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.

[008] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um instrument cirúrgico que tem um conjunto de eixo de acionamento intercambiável operacionalmente acoplado a ele, de acordo com um aspecto desta descrição.

[009] A Figura 2 ilustra uma vista do conjunto explodida de uma porção do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspecto desta descrição.

[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 descrição.

[0011] A Figura 4 é uma vista em perspectiva explodida de um atuador de extremidade do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspecto desta descrição.

[0012] As Figuras 5A a 5B são um diagrama de blocos de um circuito de controle do instrumento cirúrgico da Figura 1 que abrange duas folhas de desenho, de acordo com um aspecto desta descrição.

[0013] A Figura 6 é um diagrama de bloco do circuito de controle do instrumento cirúrgico da Figura 1 que ilustra interfaces entre o conjunto de cabo, o conjunto de alimentação e o conjunto de cabo e o conjunto de eixo de acionamento intercambiável, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0014] A Figura 7 ilustra um circuito de controle configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0015] A Figura 8 ilustra um circuito lógico combinacional configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0016] A Figura 9 ilustra um circuito lógico sequencial configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico da Figura 1, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0017] A Figura 10 é um diagrama de um sistema de posicionamento absoluto do instrumento cirúrgico da Figura 1, sendo 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 descrição.

[0018] A Figura 11 é uma vista em perspectiva explodida da disposição 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 descrição.

[0019] A Figura 12 é um diagrama de um sensor de posição que compreende um sistema de posicionamento absoluto magnético giratório, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0020] A Figura 13 é uma vista em corte de um atuador de extremidade 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 descrição.

[0021] A Figura 14 ilustra um diagrama de bloco de um instrument cirúrgico programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0022] A Figura 15 ilustra um diagrama que plota dois cursos de membro de deslocamento executados, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0023] A Figura 16 é uma vista em perspectiva parcial de uma porção de um atuador de extremidade de um instrumento cirúrgico mostrando um conjunto de eixo de acionamento alongado em uma orientação não articulada com porções dele omitidas para maior clareza, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0024] A Figura 17 é uma outra vista em perspectiva do atuador de extremidade da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado de uma orientação não articulada, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0025] A Figura 18 é uma vista do conjunto explodida em perspectiva do atuador de extremidade da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado de uma orientação não articulada, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0026] A Figura 19 é uma vista superior do atuador de extremidade da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado em uma orientação não articulada, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0027] A Figura 20 é uma outra vista superior do atuador de extremidade da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado em uma primeira orientação articulada, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0028] A Figura 21 é uma outra vista superior do atuador de extremidade da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado em uma segunda orientação articulada, de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0029] A Figura 22 é um diagrama ilustrando o deslocamento de um acionador de articulação em relação a um ângulo de articulação do atuador de extremidade para velocidade do acionador de articulação constante e velocidade do acionador de articulação variável de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0030] A Figura 23 é um primeiro diagrama ilustrando a velocidade de articulação em relação ao ângulo de articulação de um atuador de extremidade e um segundo diagrama ilustrando o ciclo de trabalho do motor em relação ao ângulo de articulação de um atuador de extremidade de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0031] A Figura 24 é um diagrama de fluxo lógico representando um processo de um programa de controle ou uma configuração lógica para controlar a velocidade da articulação do atuador de extremidade de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0032] A Figura 25 é um diagrama de fluxo lógico representando um processo de um programa de controle ou uma configuração lógica para controlar a velocidade da articulação do atuador de extremidade de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0033] A Figura 26 é um diagrama que ilustra o ciclo de trabalho do motor em relação ao ângulo de articulação de um atuador de extremidade para aspectos utilizando um ciclo de trabalho do motor constante, um ciclo de trabalho do motor constantemente variável, e um ciclo de trabalho do motor discretamente variável de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0034] A Figura 27 é um diagrama que ilustra o torque em relação à velocidade de articulação de um atuador de extremidade de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0035] A Figura 28 é um diagrama que representa a velocidade de articulação de um atuador de extremidade em relação ao ângulo de articulação com base em vários algoritmos de controle de acordo com um aspecto da presente descrição.

[0036] As Figuras 29 a 32 são diagramas que representam a tensão do motor e ciclo de trabalho em relação ao ângulo de articulação de um atuador de extremidade com base em vários algoritmos de controle de acordo com um aspecto da presente descrição, onde:

[0037] A Figura 29 representa um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade com o uso de tensão variável e nenhuma modulação de largura de pulso.

[0038] A Figura 30 representa um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade com o uso de tensão constante e modulação da largura de pulso.

[0039] A Figura 31 representa um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade com o uso de tensão variável e modulação por largura de pulso.

[0040] A Figura 32 representa um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade com o uso de tensão constante e nenhuma modulação de largura de pulso.

DESCRIÇÃO

[0041] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente depositados simultaneamente com o mesmo e que estão, cada um, incorporados no presente documento a título de referência em suas respectivas totalidades:

[0042] N° do documento do procurador END8191USNP/170054, intitulado CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON ANGLE OF ARTICULATION, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0043] N° 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.

[0044] N° do documento do procurador END8193USNP/170056, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING DISPLACEMENT MEMBER MOTION OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0045] N° do documento do procurador END8194USNP/170057, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT ACCORDING TO ARTICULATION ANGLE OF END EFFECTOR, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0046] N° do documento do procurador END8195USNP/170058, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0047] N° do documento do procurador END8197USNP/170060, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING VELOCITY 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.

[0048] N° do documento do procurador END8198USNP/170061, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING DISPLACEMENT MEMBER VELOCITY FOR A SURGICAL INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0049] N° do documento do procurador END8222USNP/170125, intitulado CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON ANGLE OF ARTICULATION, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0050] N° do documento do procurador END8199USNP/170062M, intitulado TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0051] N° do documento do procurador END8275USNP/170185M, intitulado TECHNIQUES FOR CLOSED LOOP CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, pelos inventores Raymond E. Parfett, depositado em 20 de junho de 2017.

[0052] N° do documento do procurador END8268USNP/170186, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON MAGNITUDE OF VELOCITY ERROR MEASUREMENTS, pelos inventores Raymond E. Parfett et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0053] N° do documento do procurador END8276USNP/170187, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON MEASURED TIME OVER A SPECIFIED DISPLACEMENT DISTANCE, pelos inventores Jason l. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0054] N° do documento do procurador END8266USNP/170188, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON MEASURED DISPLACEMENT DISTANCE TRAVELED OVER A SPECIFIED TIME INTERVAL, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0055] N° do documento do procurador END8267USNP/170189, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT 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.

[0056] N° do documento do procurador END8269USNP/170190, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING DISPLAYING MOTOR VELOCITY FOR A SURGICAL INSTRUMENT, pelos inventores Jason L. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0057] N° do documento do procurador END8270USNP/170191, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING MOTOR SPEED ACCORDING TO USER INPUT FOR A SURGICAL INSTRUMENT, pelos inventores Jason L. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0058] N° do documento do procurador END8271USNP/170062M, intitulado CLOSED LOOP FEEDBACK CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT BASED ON SYSTEM CONDITIONS, pelos inventores Frederick E. Shelton, IV et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0059] N° do documento do procurador END8274USDP/170193D, intitulado GRAPHICAL USER INTERFACE FOR A DISPLAY OR PORTION THEREOF, pelos inventores Jason L. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0060] N° do documento do procurador END8273USDP/170194D, intitulado GRAPHICAL USER INTERFACE FOR A DISPLAY OR PORTION THEREOF, pelos inventores Jason L. Harris et al., depositado em 20 de junho de 2017.

[0061] N° 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.

[0062] Certos aspectos são mostrados e descritos para fornecer um entendimento da estrutura, função, fabricação e uso dos dispositivos e métodos descritos. 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 descrição.

[0063] Os termos "proximal" e "distal" são com referência a um médico que manipula o cabo do instrumento cirúrgico, sendo que termo "proximal" se refere à porção mais próxima ao médico e o termo "distal" se refere à porção localizada mais distante do médico. Para conveniência, 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.

[0064] São fornecidos dispositivos e métodos exemplificadores para realização de procedimentos cirúrgicos laparoscópicos e minimamente invasivos. Tais dispositivos e métodos, entretanto, podem ser usados em outros procedimentos e aplicações cirúrgicas incluindo procedimentos cirúrgicos abertos, por exemplo. Os instrumentos cirúrgicos podem ser inseridos através de um orifício natural ou através de uma incisão ou perfuração formada no tecido. As porções funcionais 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 da qual podem ser avançados o atuador de extremidade e o eixo de acionamento alongado do instrumento cirúrgico.

[0065] 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 compartimento 12 que compreende um conjunto de cabo 14 que é configurado para ser pego, manipulado e atuado pelo médico. O compartimento 12 é configurado para fixação operável a um conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 que tem um atuador de extremidade 300 operacionalmente acoplado a ele 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 operacionalmente ao menos um sistema de acionamento configurado para gerar 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 instrumento cirúrgico controlado roboticamente e/ou uma porção do sistema robótico que pode ser usado para controlar operacionalmente o instrumento cirúrgico. Os conjuntos de eixo de acionamento intercambiáveis aqui descritos podem ser usados com vários sistemas robóticos, instrumentos, componentes e métodos descritos na patente US n° 9.072.535, intitulada SURGICAL STAPLING INSTRUMENTS WITH ROTATABLE STAPLE DEPLOYMENT ARRANGEMENTS, a qual está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.

[0066] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um instrument cirúrgico 10 que tem um conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 operacionalmente acoplado a ele, de acordo com um aspeto desta descrição. O compartimento 12 inclui um atuador de extremidade 300 que compreende um dispositivo cirúrgico de corte e fixação configurado para suportar operacionalmente um cartucho de grampos cirúrgicos 304 nele. O compartimento 12 pode ser configurado para uso em conexão com os conjuntos de eixo de acionamento intercambiáveis que incluem os atuadores de extremidade que são adaptados para sustentar diferentes tamanhos e tipos de cartuchos de grampos, e que têm diferentes comprimentos, tamanhos e tipos de eixo de acionamento. O compartimento 12 pode ser usado eficazmente 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 radiofrequência (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 cartucho de prendedores que compreende uma pluralidade de prendedores nele armazenados de modo removível pode ser inserido de maneira removível dentro e/ou fixado ao atuador de extremidade de um conjunto de eixo de acionamento.

[0067] O conjunto de cabo 14 pode compreender um par de segmentos interconectáveis de compartimento de cabo 16 e 18 interconectados por parafusos, elementos de encaixe por pressão, adesivo, 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 cabo 14 suporta operacionalmente uma pluralidade de sistemas de acionamento configurados para gerar e aplicar movimentos de controle às porções correspondentes do conjunto de eixo de acionamento intercambiável que está operacionalmente fixado a ele. Uma tela pode ser fornecida abaixo de uma cobertura 45.

[0068] A Figura 2 é uma vista do conjunto explodida de uma porção do instrumento cirúrgico 10 da Figura 1, de acordo com um aspecto desta descrição. O conjunto de cabo 14 pode incluir uma estrutura 20 que suporta operacionalmente uma pluralidade 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 intercambiável 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 cabo 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 cabo 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.

[0069] O conjunto de cabo 14 e a estrutura 20 podem suportar operacionalmente um sistema de acionamento de disparo 80 configurado para aplicar movimentos de disparo às porções correspondentes do conjunto de eixo de acionamento intercambiável fixado a ele. O sistema de acionamento de disparo 80 pode usar um motor elétrico 82 situado na porção da empunhadura da pistola 19 do conjunto de cabo 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 motor síncrono, um motor de passo ou qualquer outro motor elétrico adequado. O motor elétrico 82 pode ser alimentado por uma fonte de alimentação 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 porção do compartimento distal 96. A porção do compartimento proximal 94 e a porção do compartimento distal 96 são configuradas para suportar operacionalmente uma pluralidade de baterias 98. Cada uma das baterias 98 pode compreender, por exemplo, uma bateria de íons de lítio ("LI" - lithium ion) 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, que está situada abaixo da cobertura 45, está eletricamente acoplada à placa de circuito de controle 100. A cobertura 45 pode ser removida para expor a tela 43.

[0070] 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 acoplamento 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 cremalheira de dentes de acionamento 122 formada nele para engate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento correspondente 86 do conjunto redutor de engrenagem 84.

[0071] Em uso, uma polaridade de tensão fornecida pela fonte de alimentação 90 pode operar o motor elétrico 82 no sentido horário, sendo que a polaridade de tensão aplicada ao motor elétrico pela bateria pode ser revertida de modo a operar o motor elétrico 82 no sentido anti- 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 longitudinalmente móvel 120 será axialmente conduzido na direção proximal "DP". O conjunto de cabo 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 cabo 14 pode incluir um sensor configurado para detectar a posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 e/ou a direção em que o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 está sendo movido.

[0072] O acionamento do motor elétrico 82 pode ser controlado por um gatilho de disparo 130 que é suportado de modo pivotante sobre o conjunto de cabo 14. O gatilho de disparo 130 pode ser girado entre uma posição não atuada e uma posição atuada.

[0073] Retornando para a Figura 1, o conjunto de eixo de acionamento 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 n° 2014/0263541, intitulada ARTICULATABLE SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING AN ARTICULATION 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 compreendido de porções de bocal 202, 203. O conjunto de eixo de acionamento 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.

[0074] 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 maneira descrita na referência anteriormente mencionada da publicação de pedido de patente n° 2014/0263541. A bigorna 306 é aberta mediante 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.

[0075] A Figura 3 é uma outra vista do conjunto explodida de porções do conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200, de acordo com um ou mais aspectos da presente descrição. 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 conectar 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 acionamento 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 permitir o movimento relativo entre elas 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 articulação 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 intermediário 222 pode ser avançado distalmente até uma parede lateral proximal da fenda longitudinal 223 entrar em contato com a aba 284 para avançar a barra de corte 280 e disparar um cartucho de grampos posicionado no interior da canaleta 302. O dorso 210 tem uma abertura ou janela alongada 213 em seu interior para facilitar a montagem e a inserção 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 nele, 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 n° 2014/0263541. A coluna central 210 pode ser configurada para suportar de maneira deslizante 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 suportar de maneira deslizante um acionador de articulação 230.

[0076] O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 pode 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, sendo 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 desengatada, 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 disparo 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 acionador 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 operacionalmente o sistema de acionamento de articulação com o sistema de acionamento de disparo nas várias formas descritas na publicação de pedido de patente US n° 2014/0263541.

[0077] O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 pode 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 extremidade 300 e/ou a partir dele, por exemplo. O conjunto de anel deslizante 600 pode compreender um flange de conector proximal 604 e um flange de conector distal 601 posicionado no interior de uma fenda definida 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 geométrico do eixo de acionamento SA-SA (Figura 1). O flange de conector proximal 604 pode compreender uma pluralidade de condutores concêntricos ou ao menos substancialmente concêntricos 602, definidos na sua primeira face. Um conector 607 pode ser montado sobre o lado proximal do flange de conector distal 601 e pode ter uma pluralidade de contatos, sendo que cada contato corresponde e está em contato elétrico com um dos condutores 602. Essa disposição permite a rotação relativa entre o flange de conector proximal 604 e o flange de conector distal 601, enquanto o contato elétrico é mantido entre eles. 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 pluralidade 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 n° 2014/0263551, intitulada "STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM", está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. A publicação de pedido de patente US n° 2014/0263552, intitulada "STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM", está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. Detalhes adicionais com relação ao conjunto do anel de deslizamento 600 podem ser encontrados na publicação de pedido de patente US n° 2014/0263541.

[0078] O conjunto de eixo de acionamento intercambiável 200 pode incluir uma porção proximal montada de forma fixável ao conjunto de cabo 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 porção de eixo de acionamento giratório distal.

[0079] A Figura 4 é uma vista explodida de um aspecto de um atuador de extremidade 300 do instrumento cirúrgico 10 da Figura 1, de acordo com um aspecto desta descrição. 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 receber pinos 152 que se estendem a partir da bigorna 306 para permitir que a bigorna 306 gire de uma posição aberta para uma posição fechada em relação à canaleta alongada 302 e cartucho de grampos cirúrgicos 304. Uma barra de disparo 172 é configurada para se transladar longitudinalmente para o interior do atuador de extremidade 300. A barra de disparo 172 pode ser construída em uma seção sólida ou pode 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 "I" 178 e um gume cortante 182 em uma extremidade distal dele. Uma extremidade da barra de disparo 172 distalmente projetada pode ser fixada à haste com perfil em I 178 para auxiliar no espaçamento da bigorna 306 a partir de um cartucho de grampos cirúrgicos 304 posicionado na canaleta alongada 302 quando a bigorna 306 está em posição fechada. A haste com perfil em I 178 pode incluir um gume cortante afiado 182, que pode ser usado para separar o tecido, conforme a haste com perfil em I 178 é avançada distalmente pela barra de disparo 172. Em funcionamento, a haste com perfil em I 178 pode, ou disparar, o cartucho de grampos cirúrgicos 304. O cartucho de grampos cirúrgicos 304 pode incluir um corpo de cartucho moldado 194 que mantém uma pluralidade de grampos 191 que repousam sobre os acionadores de grampo 192 no interior das respectivas cavidades de grampos abertas para cima 195. Um deslizador em cunha 190 é acionado distalmente pela haste com perfil em I 178, deslizando sobre uma bandeja do cartucho 196 do cartucho de grampos cirúrgicos 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 I 178 corta o tecido apertado.

[0080] A haste com perfil em I 178 pode incluir pinos superiores 180 que engatam a bigorna 306 durante o disparo. A haste com perfil em I 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 alongada 302, uma fenda 193 definida no corpo de cartucho 194 pode ser alinhada com uma fenda longitudinal 197 definida na bandeja do cartucho 196 e uma fenda 189 definida no canal alongado 302. Em uso, a haste com perfil em I 178 pode deslizar através das fendas longitudinais alinhadas 193, 197 e 189, sendo que, como indicado na Figura 4, a base 186 da haste com perfil em I 178 pode engatar um sulco posicionado ao longo da superfície inferior da canaleta alongada 302 ao longo do comprimento da fenda 189, os pinos médios 184 podem engatar 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 I 178 pode espaçar 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 bigorna 306 e o cartucho de grampos cirúrgicos 304. A barra de disparo 172 e a haste com perfil em I 178 podem ser retraídas proximalmente permitindo que a bigorna 306 seja aberta para liberar as duas porções de tecido grampeadas e cortadas.

[0081] As Figuras 5A a 5B são um diagrama de blocos de um circuito de controle 700 do instrumento cirúrgico 10 da Figura 1 que abrange duas folhas de desenho, de acordo com um aspecto desta descrição. Com referência principalmente às Figuras 5A a 5B, um conjunto de cabo 702 pode incluir um motor 714, que pode ser controlado por um acionador do 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 aproximadamente 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 alimentação 706 montado de modo liberável ao conjunto de cabo 200 para fornecer energia de controle ao instrumento cirúrgico 10. O conjunto de alimentação 706 pode compreender uma bateria que pode incluir várias células de bateria conectadas em série, as quais podem ser usadas como a fonte de energia para energizar 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 íon de lítio que podem ser separavelmente acopláveis ao conjunto de alimentação 706.

[0082] O conjunto de eixo de acionamento 704 pode incluir um controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 que pode se comunicar com um controlador de segurança e um controlador de gerenciamento de energia 716 através de uma interface, enquanto o conjunto 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 conectores elétricos de conjunto de eixo de acionamento correspondentes e uma segunda porção de interface 727 que pode incluir um ou mais conectores para engate de acoplamento com os conectores elétricos do conjunto de energia correspondentes para possibilitar a comunicação elétrica entre o controlador do conjunto de eixo de acionamento 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 comunicar um ou mais dos requisitos de energia do conjunto de eixo de acionamento intercambiável fixado 704 ao controlador de gerenciamento 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 acionamento fixado 704. Os conectores podem compreender chaves que podem ser ativadas após o engate por acoplamento mecânico do conjunto de cabo 702 ao conjunto de eixo de acionamento 704 e/ou ao conjunto de energia 706 para permitir a comunicação elétrica entre o controlador de conjunto de eixo de acionamento 722 e o controlador de gerenciamento de energia 716.

[0083] A interface pode facilitar a transmissão do um ou mais sinais 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 direta entre o controlador de gerenciamento de energia 716 e o controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 através do conjunto de cabo 702, enquanto o conjunto de eixo de acionamento 704 e o conjunto de alimentação 706 estão acoplados ao conjunto de cabo 702.

[0084] 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 pela Texas Instruments. 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 integrada 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 seriada de ciclo único de 32 KB ("SRAM" - serial random access memory), uma memória só de leitura interna ("ROM" - read-only memory) carregada com o programa StellarisWare®, memória só de leitura programável e apagável eletricamente ("EEPROM" - electrically erasable programmable read-only memory) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso ("PWM" - pulse width modulation), uma ou mais entradas de codificador de quadratura ("QEI" - quadrature encoder inputs), um ou mais conversores analógico para digital ("ADC" - analog-to-digital converters) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.

[0085] 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 comercial 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 enquanto fornece desempenho, conectividade e opções de memória escalonáveis.

[0086] 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 energia pode ser configurado para modular a energia de saída da bateria com base nas necessidades de energia do conjunto de eixo de acionamento 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 alimentação 706 para fornecer realimentação ao controlador de gerenciamento de energia 716 sobre a saída de energia da bateria 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 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 armazenar vários módulos de software.

[0087] O instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) pode compreender um dispositivo de saída 742 que pode incluir dispositivos para fornecer uma realimentação sensorial a um usuário. Esses dispositivos podem compreender, por exemplo, dispositivos de retroinformação visual (por exemplo, um monitor com tela de cristal líquido ("LCD" - liquid crystal display), indicadores em diodo emissor de luz ("LED" - light emitting diode)), 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 do 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 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 integrado com o conjunto de alimentação 706. Nestas circunstâncias, a comunicação entre o dispositivo de saída 742 e o controlador do conjunto de eixo de acionamento 722 pode ser feita através da interface, enquanto o conjunto de eixo de acionamento 704 é acoplado ao conjunto de cabo 702.

[0088] O circuito de controle 700 compreende segmentos de circuito configurados para controlar as operações do instrumento cirúrgico energizado 10. Um segmento de controlador de segurança (segmento 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 acionamento, 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 principal 717. O controlador principal 717 é também acoplado a uma memória flash. O controlador principal 717 também compreende uma interface 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 impresso ("PCBA" - printed circuit board assembly) 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" - central processing unit) em um circuito integrado ou no máximo alguns circuitos integrados. O controlador 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 interna. O circuito de controle 700 pode ser configurado para implementar um ou mais dos processos aqui descritos.

[0089] O segmento de aceleração (segmento 3) compreende um acelerômetro. O acelerômetro é configurado para detectar o movimento 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 instrumento cirúrgico energizado, e/ou identificar quando o instrumento cirúrgico for deixado cair. Em alguns exemplos, o segmento de aceleração é acoplado ao controlador de segurança e/ou ao controlador principal 717.

[0090] 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 compreender qualquer tela adequada, como, por exemplo, uma tela de diodos emissores de luz orgânicos ("OLED" - organic light-emitting diode), 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.

[0091] O segmento de eixo de acionamento (segmento 5) compreende controles para um conjunto de eixo de acionamento intercambiável 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 memória de acesso aleatório ferroelétrico ("FRAM" - ferroelectric random access memory), uma chave de articulação, 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 segmento 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.

[0092] O segmento de codificador de posição (segmento 6) compreende um ou mais codificadores magnéticos da posição do ângulo de rotação. Um ou mais codificadores magnéticos da posição do ângulo 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.

[0093] O segmento de circuito do motor (segmento 7) compreende um motor 714 configurado para controlar os movimentos do instrumento 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" - field-effect transistors) e um controlador de motor. O acionador de ponte H é também acoplado ao controlador de segurança. Um sensor de corrente do motor é acoplado em série com o motor para medir a drenagem de corrente do motor. O sensor de corrente do motor está em comunicação de sinal com o controlador principal 717 e/ou com o processador de segurança. Em alguns exemplos, o motor 714 é acoplado a um filtro de interferência eletromagnética ("IEM" - electromagnetic interference) do motor.

[0094] 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 principal 717 fornece um sinal alto de modulação por largura de pulso (PWM), um sinal baixo de PWM, um sinal de direção, um sinal de sincronização, 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.

[0095] O segmento de energia (segmento 8) compreende uma bateria acoplada ao controlador de segurança, o controlador principal 717, e segmentos de circuito adicionais. A bateria é acoplada ao circuito 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 conversores 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 conversores 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 configurado para fornecer tensão e/ou corrente adicional durante as operações que exigem muita energia e evitar apagão ou condições de baixo fornecimento de energia.

[0096] 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 instrumento 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 esquerdo, uma chave do lado direito de articulação para o lado esquerdo, 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 compreendem a chave do lado esquerdo de articulação para o lado esquerdo, 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 compreendem 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 controlador principal 717.

[0097] Quaisquer chaves mecânicas, eletromecânicas, ou de estado sólido adequadas, podem ser usadas para implementar a pluralidade 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 mecanicamente 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, facilidade 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 influência da luz, como sensores ópticos, sensores de infravermelho, sensores de ultravioleta, dentre outros. Além disso, as chaves podem ser dispositivos de estado sólido como transístores (por exemplo, FET, FET de junção, FET semicondutor de óxido metálico ("MOSFET" - metal-oxide semiconductor-FET), bipolares, e similares). Outras chaves podem incluir chaves sem fio, chaves ultrassônicas, acelerômetros, sensores de inércia, dentre outros.

[0098] A Figura 6 é um outro diagrama de blocos do circuito de controle 700 do instrumento cirúrgico da Figura 1 que ilustra as interfaces entre o conjunto de cabo 702 e o conjunto de alimentação 706 e entre o conjunto de cabo 702 e o conjunto de eixo de acionamento intercambiável 704, de acordo com um aspecto da presente descrição. O conjunto de cabo 702 pode compreender um controlador principal 717, um conector do conjunto de eixo de acionamento 726 e um conector do conjunto de alimentação 730. O conjunto de alimentação 706 pode incluir um conector do conjunto de alimentação 732, um circuito de gerenciamento de energia 734 que pode compreender o controlador de gerenciamento de energia 716, um modulador de energia 738, e um circuito sensor de corrente 736. Os conectores do conjunto de eixo de acionamento 730, 732 formam uma interface 727. O circuito de gerenciamento de energia 734 pode ser configurado para modular a energia de saída da bateria 707 com base nas necessidades de energia do conjunto de eixo de acionamento intercambiável 704 enquanto o conjunto de eixo de acionamento intercambiável 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 alimentação 706 para fornecer retroinformação ao controlador 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 cabo 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 descritos.

[0099] O instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) pode compreender 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, 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 do 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 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 ser integrado com o conjunto de alimentação 706. A comunicação entre o dispositivo de saída 742 e o controlador do conjunto 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 cabo 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 descrição se volta agora para várias configurações do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) e ao circuito de controle 700.

[00100] 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 descrição. 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, microprocessador, microcontrolador) acoplado a ao menos um circuito de memória 804. O circuito de memória 804 armazena instruções executáveis em máquina que, quando executadas pelo processador 802, fazem com que o processador 802 execute instruções de máquina para implementar vários dos processos aqui descritos. O processador 802 pode ser qualquer um dentre vários processadores de núcleo simples ou processadores de múltiplos núcleos conhecidos na técnica. O circuito de memória 804 pode compreender mídia de armazenamento volátil e não volátil. O processador 802 pode incluir uma unidade de processamento de instruções 806 e uma unidade aritmética 808. A unidade de processamento de instruções pode ser configurada para receber instruções a partir do circuito de memória 804.

[00101] A Figura 8 ilustra um circuito lógico combinacional 810 configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), de acordo com um aspecto da presente descrição. O circuito lógico combinacional 810 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito 810 pode compreender uma máquina de estado finito que compreende um circuito lógico combinacional 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.

[00102] A Figura 9 ilustra um circuito lógico sequencial 820 configurado para controlar aspectos do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), de acordo com um aspecto da presente descrição. O circuito lógico 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, e um relógio 829, por exemplo. O ao menos um circuito de memória 820 pode armazenar um estado da corrente da máquina de estados finitos. Em certos casos, o circuito lógico sequencial 820 pode ser síncrono ou assíncrono. O circuito lógico combinacional 822 é configurado para receber os dados associados ao instrumento cirúrgico 10, uma entrada 826, processar 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 aspectos, a máquina de estados finitos pode compreender uma combinação do circuito lógico combinacional 810 e o circuito lógico sequencial 820.

[00103] 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 armazenar lógica, instruções e/ou dados para a execução de várias operações 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 processador específico para a aplicação.

[00104] A Figura 10 é um diagrama de um sistema de posicionamento absoluto 1100 do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4), sendo que o sistema de posicionamento absoluto 1100 compreende uma disposição de circuito de acionamento controlado do motor que compreende uma disposição de sensor 1102, de acordo com um aspecto da presente descrição. 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 para as 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 acionamento 122 para engate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento correspondente 86 de um conjunto redutor de engrenagem 84. Em outros aspectos, o membro de deslocamento 1111 representa o membro de disparo 220 (Figura 3), que pode ser adaptado e configurado 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 I 178 (Figura. 4), cada uma das quais pode ser adaptada e configurada para incluir 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 I 178, ou qualquer elemento que possa ser deslocado. Em um aspecto, 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 I 178. Consequentemente, o sistema de posicionamento absoluto 1100 pode, com efeito, rastrear o deslocamento linear da haste com perfil em I 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 sensor adequado para medir o deslocamento linear. 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 I 178, ou suas combinações, podem ser acoplados a qualquer sensor de deslocamento linear adequado. Os sensores de deslocamento linear podem incluir sensores de deslocamento de contato ou sem contato. Os sensores de deslocamento linear podem compreender transformadores lineares diferenciais variáveis (LVDT), transdutores diferenciais de relutância variável (DVRT), um potenciômetro, um sistema de detecção magnético que compreende um magneto móvel e uma série linearmente disposta em sensores de efeito Hall, um sistema de detecção magnético que compreende um magneto fixo e uma série de móveis, dispostos linearmente em sensores de efeito Hall, um sistema de detecção óptico móvel que compreende uma fonte de luz móvel e uma série de fotodiodos ou fotodetectores linearmente dispostos, um sistema de detecção óptico que compreende uma fonte de luz fixa e uma série móvel de fotodiodos ou fotodetectores linearmente dispostos, ou qualquer combinação deles.

[00105] Um motor elétrico 1120 pode incluir um eixo de acionamento giratório 1116, que, de modo operacional, faz interface com um conjunto de engrenagem 1114, que está montado em engate de acoplamento com um conjunto, ou cremalheira, de dentes de acionamento no membro de acionamento 1111. Um elemento sensor 1126 pode ser operacionalmente 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 conexão. Uma fonte de alimentação 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 Figura 2, o membro de acionamento 1111 representa o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento 122 formada nela para engate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento correspondente 86 do conjunto redutor de engrenagem 84. O membro de deslocamento 1111 representa o membro de disparo longitudinalmente móvel 220, a barra de disparo 172, a haste com perfil em I 178, ou combinações deles.

[00106] Uma única revolução do elemento sensor 1126 associada ao sensor de posição 1112 é equivalente a um deslocamento linear longitudinal d1 do membro de deslocamento 1111, sendo que d1 representa a distância linear longitudinal pela qual o membro de deslocamento 1111 se move do ponto "a" ao ponto "b" depois de uma única revolução do elemento sensor 1126 acoplado ao membro de deslocamento 1111. A disposição 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 deslocamento 1111. O sensor de posição 1112 pode completar múltiplas revoluções para o curso completo do membro de deslocamento 1111.

[00107] 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 chaves 1122a a 1122n é alimentado de volta para um controlador 1104 que aplica lógica para determinar um sinal de posição única que corresponde ao deslocamento linear longitudinal dl + d2 + ... dn do membro de acionamento 1111. A saída 1124 do sensor de posição 1112 é fornecida ao controlador 1104. O sensor de posição 1112 da disposição de sensor 1102 pode compreender um sensor magnético, um sensor giratório analógico, como um potenciômetro, uma série de elementos de efeito Hall analógicos, que emitem uma combinação única de posição de sinais ou valores.

[00108] 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 inicial), como pode ser o caso de codificadores convencionais giratórios que meramente contam o número de passos progressivos ou regressivos que o motor 1120 percorreu para inferir a posição de um atuador dispositivo, barra de acionamento, bisturi, e similares.

[00109] O controlador 1104 pode ser programado para realizar várias 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 articulação ou bisturi. Em um aspecto, um acionador de motor 1110 pode ser um A3941 disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. Outros acionadores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de posicionamento absoluto 1100. Uma descrição mais detalhada do sistema de posicionamento absoluto 1100 é descrita no pedido de patente US n° 15/130.590, intitulado SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTINGINSTRUMENT, depositado em 15 de abril de 2016, cuja descrição está aqui incorporada a título de referência.

[00110] O controlador 1104 pode ser programado para fornecer controle preciso da velocidade e da posição do membro de deslocamento 1111 e dos sistemas de articulação. O controlador 1104 pode ser configurado para computar uma resposta no software do controlador 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 observada é um valor favorável e ajustado, que equilibra a natureza uniforme e contínua da resposta simulada com a resposta medida, o que pode detectar influências externas no sistema.

[00111] O sistema de posicionamento absoluto 1100 pode compreender e/ou ser programado para implementar um controlador de retroinformação, como um PID, uma realimentação de estado, e um controlador 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 sistema físico além da posição medida pelo sensor de posição 1112. Em um sistema de processamento de sinal digital, um sistema de posicionamento 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 comparação 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 controlador 1104 pode ser um circuito de controle 700 (Figuras 5A a 5B).

[00112] O acionador de motor 1110 pode ser um A3941, disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. O acionador 1110 A3941 é um controlador 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 motores de corrente contínua com escovas. O acionador 1110 compreende 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 tensão 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 trabalho). 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 FETs do lado de cima ou do lado de baixo. Os FETs de potência são protegidos do efeito shoot-through por meio de resistores com tempo morto programável. O diagnóstico integrado fornece indicação de subtensão, sobretemperatura 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.

[00113] Tendo descrito uma arquitetura geral para implementar aspectos de um sistema de posicionamento absoluto 1100 para uma disposição de sensor 1102, a descrição agora se volta para as Figuras 11 e 12 para uma descrição de um aspecto de uma disposição de sensor 1102 para o sistema de posicionamento absoluto 1100. A Figura 11 é uma vista em perspectiva explodida da disposição de sensor 1102 para o sistema de posicionamento absoluto 1100, mostrando um circuito 1205 e o alinhamento relativo dos elementos da disposição do sensor 1102, de acordo com um aspecto. A disposição do 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 acionamento 1111, e um conjunto de engrenagens 1206 para fornecer uma redução de engrenagens. Com referência à Figura 2, o membro de acionamento 1111 pode representar o membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento 122 para engate de acoplamento com uma engrenagem de acionamento correspondente 86 do conjunto redutor de engrenagem 84. Voltando para a Figura 11, um elemento estrutural, como um bráquete 1216, é fornecido para sustentar o conjunto de engrenagens 1206, o suporte de magneto 1204 e o magneto 1202. O sensor de posição 1200 compreende um ou mais elementos magnéticos de detecção, como elementos de efeito Hall, e está 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.

[00114] 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 magnético. 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, magnetorresistência gigante, junções túnel magnéticas,magnetoimpedância gigante, compostos magnetostritivos/piezoelétricos, magnetodiodo, transistor magnético, fibra óptica, magneto-óptica e sensores magnéticos baseados em sistemas microeletromecânicos, dentre outros.

[00115] 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 engrenagens de 3:1. Uma terceira engrenagem 1212 gira ao redor de um eixo de acionamento 1214. A terceira engrenagem 1212 está engrenada 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 membro 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 membro de acionamento 1111. Dessa forma, um curso completo do membro 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 magneto 1204 está acoplado à primeira engrenagem 1208, o suporte de magneto 1204 completa uma rotação com cada curso completo do membro de acionamento 1111.

[00116] 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 permanece 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 de magneto 1204. A segunda engrenagem 1210 e a terceira engrenagem 1212 acopladas ao eixo de acionamento 1214 também são mostradas.

[00117] 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 acordo com um aspecto da presente invenção. O sensor de posição 1200 pode ser implementado como um sensor de posição giratório, magnético, de chip único, AS5055EQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 1200 está em interface com o controlador 1104 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto 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 gerenciamento de potência 1238 são também fornecidos no circuito integrado. Um processador CORDIC 1236 ("CORDIC" - coordinate rotation digital computer), também conhecido como método dígito por dígito e algoritmo de Volder, é fornecido para implementar um algoritmo simples 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 informações 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 AS5055 fornecido em uma pequena embalagem QFN de 16 pinos cuja medida corresponde a 4x4x0,85 mm.

[00118] 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) através de um condutor elétrico transversal a uma corrente elétrica no condutor e um campo magnético perpendicular à corrente. O coeficiente 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 portadores de carga que constituem a corrente. No sensor de posição AS5055 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, que é um sinal de posição único, é calculado pelo processador CORDIC 1236 e armazenado integrado no sensor de posição AS5055 1200 em um registro ou memória. O valor do ângulo que é indicativo 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.

[00119] O sensor de posição AS5055 1200 exige apenas alguns componentes externos para operar quando conectado ao controlador 1104. Seis fios são necessários para uma aplicação simples usando uma única fonte de alimentação: dois fios para alimentação e quatro fios 1240 para a interface SPI 1234 com o controlador 1104. Uma sétima conexão pode ser adicionada de forma a enviar um sinal de interrupção ao controlador 1104 informando que um novo ângulo válido pode ser lido. Com a energização, o sensor de posição AS5055 1200 realiza uma sequência completa de energização, incluindo uma medição 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 AS5055 1200 entra no modo suspenso. O controlador 1104 pode responder à solicitação INT na saída INT 1242 pela leitura do valor do ângulo a partir do sensor de posição AS5055 1200 por intermédio da interface SPI 1234. Uma vez lido o valor do ângulo pelo controlador 1104, a saída INT 1242 é liberada novamente. Enviar um comando "ler ângulo" pela interface SPI 1234 por meio do controlador 1104 ao sensor de posição 1200 também energiza automaticamente o circuito integrado e inicia outra medição de ângulo. Assim que o controlador 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 configuração da saída INT 1242 e pelo sinalizador correspondente no registro de estados.

[00120] Devido ao princípio de medição do sensor de posição AS5055 1200, apenas uma única medição de ângulo é realizada em tempo muito curto (~600 μs) depois de cada sequência de energização. Assim que a medição de um ângulo é concluída, o sensor de posição AS5055 1200 entra no estado desenergizado. Não há filtro do valor do ângulo por média digital implementado, pois isso exigiria mais de uma medição de ângulo e, consequentemente, 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%).

[00121] A Figura 13 é uma vista em corte de um atuador de extremidade 2502 do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) que mostra um curso de disparo da haste com perfil em I 2514 em relação ao tecido 2526 preso dentro do atuador de extremidade 2502, de acordo com um aspecto da presente descrição. 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 bigorna 2516 e uma canaleta alongada 2503 com um cartucho de grampos 2518 posicionado na canaleta alongada 2503. Uma barra de disparo 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 instrumento. Uma haste com perfil em I 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 I 2514 translada distalmente, o gume cortante 2509 entra em contato e pode cortar o tecido 2526 posicionado entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518. Além disso, a haste com perfil em I 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 acionados 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.

[00122] Um curso de disparo exemplificador da haste com perfil em I 2514 é ilustrado por um gráfico 2529 alinhado com o atuador de extremidade 2502. O tecido exemplificador 2526 é também mostrado alinhado 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 I 2514, a haste com perfil em I 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 I 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 I 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 I 2514 pode começar a avançar distalmente. Na primeira região do curso de disparo 2517, a haste com perfil em I 2514 pode entrar em contato com o deslizador de cunha 2513 e começar a movê-lo distalmente. Enquanto na primeira região, entretanto, o gume cortante 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 I 2514 na primeira região 2517 pode ser substancialmente constante.

[00123] Na segunda região de curso do membro de disparo 2519, o gume cortante 2509 pode começar a entrar em contato e cortar o tecido 2526. Além disso, o deslizador em cunha 2513 pode começar a entrar em contato com os acionadores de grampo 2511 para acionar os grampos 2505. A força para acionar a haste com perfil em I 2514 pode começar a aumentar gradualmente. Conforme mostrado, o tecido encontrado 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 I 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 I 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 tecido 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 quarta região 2523. Quando a haste com perfil em I 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 força para avançar a haste com perfil em I 2514 através da quinta região 2525 pode ser reduzida e, em alguns exemplos, pode ser similar à força para acionar a haste com perfil em I 2514 na primeira região 2517. Na conclusão do curso do membro de disparo, a haste com perfil em I 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, diferentes 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.

[00124] Como discutido acima e com referência agora às Figuras 10 a 13, o motor elétrico 1122 posicionado no interior do conjunto de cabo do instrumento cirúrgico 10 (Figuras 1 a 4) pode ser usado para avançar e/ou retrair o sistema de disparo do conjunto de eixo de acionamento, incluindo a haste com perfil em I 2514, em relação ao atuador de extremidade 2502 do conjunto de eixo de acionamento de forma a grampear e/ou incidir o tecido capturado no interior do atuador de extremidade 2502. A haste com perfil em I 2514 pode 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 I 2514. O controlador 1104 pode ser configurado para prever a velocidade da haste com perfil em I 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 I 2514 com base nos valores anteriores da corrente e/ou da tensão fornecidos ao motor elétrico 1122 e/ou nos estados anteriores do sistema, como velocidade, aceleração e/ou posição. O controlador 1104 pode ser configurado para detectar a velocidade da haste com perfil em I 2514 com o uso do sistema de sensor de posicionamento absoluto aqui descrito. O controlador pode ser configurado para comparar a velocidade prevista da haste com perfil em I 2514 e a velocidade detectada da haste com perfil em I 2514 para determinar se a energia do motor elétrico 1122 precisa ser aumentada de forma a aumentar a velocidade da haste com perfil em I 2514 e/ou diminuída de forma a diminuir a velocidade da haste com perfil em I 2514. A patente US n° 8.210.411, intitulada MOTOR-DRIVEN SURGICAL CUTTING INSTRUMENT, está aqui incorporada, a título de referência em sua totalidade. A patente US n° 7.845.537, intitulada SURGICAL INSTRUMENT HAVING RECORDING CAPABILITIES, está aqui incorporada, a título de referência em sua totalidade.

[00125] A força que age sobre a haste com perfil em I 2514 pode ser determinada com o uso de várias técnicas. A força da haste com perfil em I 2514 pode ser determinada por medição da corrente do motor 2504, sendo que a corrente do motor 2504 se baseia na carga experimentada pela haste com perfil em I 2514 à medida que ela avança distalmente. A força da haste com perfil em I 2514 pode ser determinada mediante o posicionamento de um medidor de tensão no membro de acionamento 120 (Figura 2), no membro de disparo 220 (Figura 2), na haste com perfil em I 2514 (haste com perfil em I 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 I 2514 pode ser determinada pelo monitoramento da posição real da haste com perfil em I 2514 que se move em uma velocidade esperada com base na velocidade da corrente ajustada do motor 2504 após um período decorrido predeterminado T1 e por comparação da posição real da haste com perfil em I 2514 em relação à posição esperada da haste com perfil em I 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 I 2514 for menor que a posição esperada da haste com perfil em I 2514, a força na haste com perfil em I 2514 é maior que uma força nominal. Por outro lado, se a posição real da haste com perfil em I 2514 for maior que a posição esperada da haste com perfil em I 2514, a força na haste com perfil em I 2514 é menor que a força nominal. A diferença entre as posições real e esperada da haste com perfil em I 2514 é proporcional ao desvio da força na haste com perfil em I 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.

[00126] A Figura 14 ilustra um diagrama de bloco de um instrumento cirúrgico 2500 programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente descrição. 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 I 2514. O instrumento cirúrgico 2500 compreende um atuador de extremidade 2502 que pode compreender uma bigorna 2516, uma haste com perfil em I 2514 (incluindo um gume cortante afiado 2509), e um cartucho de grampos removível 2518. O atuador de extremidade 2502, a bigorna 2516, a haste com perfil em I 2514 e o cartucho de grampos 2518 podem ser configurados conforme descrito aqui, por exemplo, em relação às Figuras 1 a 13.

[00127] A posição, o movimento, o deslocamento, e/ou a translação de um membro de deslocamento 1111, como a haste com perfil em I 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 I 2514 ser acoplada a um membro de acionamento longitudinalmente móvel 120, a posição da haste com perfil em I 2514 pode ser determinada mediante a medição da posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel 120 com o uso do sensor de posição 2534. Consequentemente, 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 I 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 processador ou processadores controlem o membro de deslocamento, por exemplo, a haste com perfil em I 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 controle 2510 para correlacionar a posição da haste com perfil em I 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 I 2514 em um momento específico (t) em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 2531 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos externos.

[00128] O circuito de controle 2510 pode gerar um sinal de ponto de ajuste do motor 2522. O sinal do ponto de ajuste do motor 2522 pode ser fornecido a um controlador do motor 2508. O controlador do motor 2508 pode compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer um sinal de acionamento do motor 2524 ao motor 2504 para acionar o motor 2504, conforme descrito na presente invenção. Em alguns exemplos, 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 proporcional ao sinal de acionamento do 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 estator 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.

[00129] O motor 2504 pode receber energia de uma fonte de energia 2512. A fonte de energia 2512 pode ser ou incluir uma bateria, um supercapacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada 2512. O motor 2504 pode ser mecanicamente acoplado à haste com perfil em I 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 I 2514. Um sensor de posição 2534 pode detectar uma posição da haste com perfil em I 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 I 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 I 2514 translada distalmente e proximalmente. O circuito de controle 2510 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da haste com perfil em I 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 indiquem o movimento da haste com perfil em I 2514. Além disso, em alguns 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 I 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.

[00130] O circuito de controle 2510 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 2538. Os sensores 2538 podem ser posicionados no atuador de extremidade 2502 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico 2500 para medir os vários parâmetros derivados 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 sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de tensão, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor indutivo como, por exemplo, um sensor de correntes parasitas, um sensor resistivo, 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.

[00131] O um ou mais sensores 2538 podem compreender um medidor de tensão como, por exemplo, um medidor de microtensão, configurado 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 bigorna 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 indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre eles.

[00132] 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 (Figura 3) e a bigorna 2516 para detectar as forças de fechamento aplicadas 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. O 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 acionamento de fechamento 30. O um ou mais sensores 2538 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão por um processador conforme descrito nas Figuras 5A a 5B. O circuito de controle 2510 recebe medições de amostra em tempo real para fornecer e analisar informações baseadas em tempo e avaliar, em tempo real, as forças de fechamento aplicadas à bigorna 2516.

[00133] Um sensor de corrente 2536 pode ser usado para medir a corrente drenada pelo motor 2504. A força necessária para avançar a haste com perfil em I 2514 corresponde à corrente drenada pelo motor 2504. A força medida é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 2510.

[00134] Usando as propriedades físicas dos instrumentos aqui descritos, agora com referência às Figuras 1 a 14, e com referência à Figura 14, um circuito de controle 2510 pode ser configurado para simular a resposta do sistema real do instrumento no software do controlador. Um membro de deslocamento pode ser atuado para mover uma haste com perfil em I 2514 no atuador de extremidade 2502 em ou próximo a uma velocidade-alvo. O instrumento cirúrgico 2500 pode incluir um controlador de retroinformação, que pode ser qualquer um dos controladores de retroinformação, incluindo, mas não se limitando a, um PID, uma retroinformação de estado, LQR, 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 modulada por frequência, corrente, torque e/ou força, por exemplo.

[00135] O sistema de acionamento real do instrumento cirúrgico 2500 é configurado para acionar o membro de deslocamento, o membro de corte ou a haste com perfil em I 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 influência externa pode ser chamada de arrasto, que age em oposição ao motor elétrico 2504. A influência externa, como o arrasto, pode fazer com que o funcionamento do sistema físico se desvie de uma operação desejada do sistema físico.

[00136] 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 descrição em anexo. Os aspectos exemplificadores podem ser implementados ou incorporados em outros aspectos, variações e modificações, e podem ser praticados ou executados de várias maneiras. Além disso, 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 limitá-la. 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.

[00137] Vários aspectos exemplificadores são direcionados a um instrumento cirúrgico 2500 que compreende um atuador de extremidade 2502 com implementos cirúrgicos de grampeamento e corte acionados por motor. Por exemplo, um motor 2504 pode acionar um membro de deslocamento distalmente e proximalmente ao longo de um eixo geométrico 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 posicionada 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, pressionando um gatilho do instrumento 2500. Em resposta ao sinal de disparo, o motor 2504 pode acionar o membro de deslocamento distalmente ao longo do eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 2502 partir de uma posição proximal de início de curso para 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 I 2514 com um elemento de corte posicionado em uma extremidade distal, pode cortar o tecido entre o cartucho de grampos 2518 e a bigorna 2516.

[00138] 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 I 2514, por exemplo, com base em uma ou mais condições do tecido. O circuito de controle 2510 pode ser programado para detectar direta ou indiretamente as condições do tecido, como espessura, conforme descrito aqui. O circuito de controle 2510 pode ser programado para selecionar um programa de controle baseado nas condições 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 programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade inferior e/ou com potência mais baixa. Quando um tecido mais fino está presente, o circuito de controle 2510 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais alta e/ou com maior potência.

[00139] Em alguns exemplos, o circuito de controle 2510 pode, inicialmente, 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 para transladar o membro de deslocamento em uma velocidade constante.

[00140] A Figura 15 ilustra um diagrama 2580 que plota dois cursos exemplificadores do membro de deslocamento executados de acordo com um aspecto da presente descrição. O diagrama 2580 compreende 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 I 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 t0. A porção de circuito aberto do curso do membro de deslocamento é um período de tempo inicial que pode decorrer entre t0 e t1.

[00141] Um primeiro exemplo 2592 mostra uma resposta do instrumento cirúrgico 2500 quando um tecido espesso é posicionado entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518. Durante a porção de circuito aberto do curso do membro de deslocamento, por exemplo, o período de tempo inicial entre t0 e t1, a haste com perfil em I 2514 pode se mover da posição inicial do curso 2586 para a posição 2594. O circuito de controle 2510 pode determinar que essa posição 2594 corresponde a um programa de controle de disparo que avança a haste com perfil em I 2514 em uma velocidade selecionada constante (Vlenta), indicada pela inclinação do exemplo 2592 após t1 (por exemplo, na porção do circuito fechado). O circuito de controle 2510 pode acionar a haste com perfil em I 2514 para a velocidade Vlenta mediante o monitoramento da posição da haste com perfil em I 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 posicionado entre a bigorna 2516 e o cartucho de grampos 2518.

[00142] Durante o período de tempo inicial (por exemplo, o período de circuito aberto) entre t0 e t1, a haste com perfil em I 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 deslocamento 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 I 2514. Como resultado, a haste com perfil em I 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 de deslocamento percorrido durante o período de tempo inicial) pode corresponder a velocidades maiores do membro de deslocamento após o período de tempo inicial.

[00143] As Figuras 16 a 21 ilustram um atuador de extremidade 2300 de um instrumento cirúrgico 2010 mostrando como o atuador de extremidade 2300 pode ser articulado em relação ao conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 em torno de uma junta de articulação 2270 de acordo com um aspecto da presente descrição. A Figura 16 é uma vista em perspectiva parcial de uma porção do atuador de extremidade cirúrgico 2300 mostrando um conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 em uma orientação não articulada, com algumas de suas porções omitidas para fins de clareza. A Figura 17 é uma vista em perspectiva do atuador de extremidade 2300 da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 em uma orientação não articulada. A Figura 18 é uma vista em perspectiva de conjunto explodida do atuador de extremidade 2300 da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado 2200. A Figura 19 é outra vista de topo do atuador de extremidade 2300 da Figura 16 mostrando o atuador de extremidade alongado 2200 em uma orientação não articulada. A Figura 20 é uma vista superior do atuador de extremidade 2300 da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 em uma primeira orientação articulada. A Figura 21 é uma vista superior do atuador de extremidade 2300 da Figura 16 mostrando o conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 em uma segunda orientação articulada.

[00144] Agora com referência às Figuras 16 a 21, o atuador de extremidade 2300 está adaptado para cortar e grampear tecido, e inclui uma primeira garra sob a forma de um canal alongado 2302 que é configurado para suportar operacionalmente em seu interior um cartucho de grampos cirúrgicos 2304. O atuador de extremidade 2300 inclui adicionalmente uma segunda garra sob a forma de uma bigorna 2310 que é suportada no canal alongado 2302 para movimento em relação a ele. O conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 inclui um sistema de articulação 2800 que usa uma trava de articulação 2810. A trava de articulação 2810 pode ser configurada e operada para travar seletivamente o atuador de extremidade cirúrgico 2300 em várias posições articuladas. Essa disposição permite que o atuador de extremidade cirúrgico 2300 seja girado, ou articulado, em relação à luva de fechamento 260 do eixo de acionamento, quando a trava de articulação 2810 estiver em seu estado destravado. Especificamente com referência à Figura 18, o conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 inclui uma coluna central 210 que é configurada para (1) suportar de maneira deslizante um membro de disparo (220) em seu interior e, (2) suportar de maneira deslizante a luva de fechamento 260 (Figura 16) que se estende ao redor da coluna central 210. A luva de fechamento do eixo de acionamento 260 é fixada a uma luva de fechamento do atuador de extremidade 272 que é fixada de modo pivotante à luva de fechamento 260 por um conjunto de luva de fechamento com dupla articulação 271.

[00145] A coluna central 210 também suporta de maneira deslizante um acionador de articulação proximal 230. O acionador de articulação proximal 230 tem uma extremidade distal 231 que é configurada para se engatar operacionalmente à trava de articulação 2810. A trava de articulação 2810 compreende adicionalmente uma estrutura do eixo de acionamento 2812 que é fixada à coluna central 210 nas várias maneiras aqui descritas. A estrutura de eixo de acionamento 2812 é configurada para suportar nela, de modo móvel, uma porção proximal 2821 de um acionador de articulação distal 2820. O acionador de articulação distal 2820 é suportado de modo móvel dentro do conjunto de eixo de acionamento alongado 2200 para deslocamento longitudinal seletivo em uma direção distal DD e uma direção proximal PD, ao longo de um eixo geométrico de atuação de articulação AAA que é deslocado lateralmente e paralelo ao eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento, em resposta a movimentos de controle de articulação aplicados a ele.

[00146] Nas Figuras 17 e 18, a estrutura de eixo de acionamento 2812 inclui uma porção de extremidade distal 2814 que tem um pino de pivô 2818 formado sobre ela. O pino de pivô 2818 é adaptado para ser recebido de modo articulado dentro de um orifício de pivô 2397 formado na porção de base de pivô 2395 de um conjunto de montagem do atuador de extremidade 2390. O conjunto de montagem de atuador de extremidade 2390 é fixado à extremidade proximal 2303 do canal alongado 2302 por meio de um pino de mola 2393 ou equivalente. O pino de pivô 2818 define um eixo geométrico de articulação B-B transversal ao eixo geométrico do eixo de acionamento SA-SA para facilitar o deslocamento pivotante (isto é, articulação) do atuador de extremidade 2300 ao redor do eixo geométrico de articulação B-B em relação à estrutura de eixo de acionamento 2812.

[00147] Conforme mostrado na Figura 18, um pino de elo 2825 é formado em uma extremidade distal 2823 do elo de articulação distal 2820, e é configurado para ser recebido no interior de um orifício 2904 em uma extremidade proximal 2902 de um elo transversal 2900. O elo transversal 2900 se estende transversalmente através do eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento, e inclui uma porção de extremidade distal 2906. Um orifício de elo distal 2908 é fornecido através da porção de extremidade distal 2906 do elo transversal 2900, e é configurado para receber em seu interior, de modo pivotante, um pino de base 2398 que se estende a partir do fundo da porção de base de pivô 2395 do conjunto de montagem do atuador de extremidade 2390. A base do pino 2395 define um eixo geométrico de ligação LA que é paralelo ao eixo geométrico de articulação B-B. As Figuras 17 e 20 ilustram o atuador de extremidade cirúrgico 2300 em uma posição não articulada. O eixo geométrico EA do atuador de extremidade, que é definido pelo canal alongado 2302, está alinhado ao eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento. O termo "alinhado a" pode significar "alinhado coaxialmente" ao eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento, ou paralelo ao eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento. O movimento do acionador de articulação distal 2820 na direção proximal PD fará com que o elo transversal 2900 tracione o atuador de extremidade cirúrgico 2300 em um sentido horário CW em torno do eixo geométrico B-B de articulação, conforme mostrado na Figura 19. O movimento do acionador de articulação distal 2820 na direção distal DD fará com que o elo transversal 2900 mova o atuador de extremidade cirúrgico 2300 no sentido anti-horário CCW em torno do eixo geométrico B-B de articulação, conforme mostrado na Figura 21. Conforme mostrado na Figura 21, o elo transversal 2900 tem um formato curvo que permite que o elo transversal 2900 se curve em torno do pino de articulação 2818, quando o atuador de extremidade cirúrgico 2300 é articulado nessa direção. Quando o atuador de extremidade cirúrgico 2300 está em uma posição completamente articulada em cada lado do eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento, o ângulo de articulação 2700 entre o eixo geométrico EA do atuador de extremidade e o eixo geométrico SA-SA do eixo de acionamento é de aproximadamente sessenta e cinco graus (65°). Dessa forma, a faixa de articulação em cada um dos lados do eixo geométrico do eixo de acionamento é de um grau (1°) a sessenta e cinco graus (65°).

[00148] A Figura 19 mostra a junta de articulação 2270 em uma posição reta, isto é, em um ângulo zero θ0 em relação à direção longitudinal mostrado como eixo de acionamento SA, de acordo com um aspecto. A Figura 20 mostra a junta de articulação 2270 da Figura 19 articulada em uma direção de configuração em um primeiro ângulo θ1 definido entre o eixo de acionamento SA e o eixo geométrico EA do atuador de extremidade, de acordo com um aspecto. A Figura 21 ilustra a junta de articulação 2270 da Figura 19 articulada em uma outra direção em um segundo ângulo θ2 definido entre o eixo de acionamento SA e o eixo geométrico EA do atuador de extremidade.

[00149] O atuador de extremidade cirúrgico 2300 nas Figuras 16 a 21 compreende um corte cirúrgico e o dispositivo de grampeamento que usa um membro de disparo 220 dos vários tipos e configurações aqui descritos. Entretanto, o atuador de extremidade cirúrgico 2300 pode compreender outras formas de atuadores de extremidade cirúrgicos que não cortam e/ou grampeiam tecido. Um membro de suporte intermediário 2950 é suportado de modo pivotante e deslizante em relação à coluna central 210. Na Figura 18, o membro de suporte intermediário 2950 inclui uma fenda 2952 que é adaptada para receber em seu interior um pino 2954 que se projeta a partir da coluna central 210. Isso permite que o membro de suporte intermediário 2950 gire e translade em relação ao pino 2954, quando o atuador de extremidade cirúrgico 2300 é articulado. Um pino de pivô 2958 projeta-se a partir do lado inferior do membro de suporte intermediário 2950 para ser recebido de forma articulada dentro de um orifício de pivô correspondente 2399 fornecido na porção de base 2395 do conjunto de montagem do atuador de extremidade 2390. O membro de suporte intermediário 2950 inclui adicionalmente uma fenda 2960 para receber um membro de disparo 220 através dela. O membro de suporte intermediário 2950 serve para fornecer suporte lateral ao membro de disparo 220 conforme este se flexiona para acomodar a articulação do atuador de extremidade cirúrgico 2300.

[00150] O instrumento cirúrgico pode adicionalmente ser configurado para determinar o ângulo no qual o atuador de extremidade 2300 é orientado. Em várias modalidades, o sensor de posição 1112 da disposição de sensor 1102 pode compreender um ou mais sensores magnéticos, sensores giratórios analógicos (como potenciômetros), arranjos de sensores de efeito Hall analógicos, que emitem uma combinação única de sinais ou valores, dentre outros, por exemplo. Em um aspecto, a junta de articulação 2270 do aspecto ilustrado nas Figuras 16 a 21 pode adicionalmente compreender uma disposição de sensor de articulação que é configurada para determinar a posição angular, isto é, o ângulo de articulação, do atuador de extremidade 2300 e fornecer um sinal de posição único correspondente a ele.

[00151] A disposição de sensor de articulação pode ser similar à disposição de sensor 1102 descrita acima e ilustrada nas Figuras 10 a 12. Neste aspecto, a disposição de sensor de articulação pode compreender um sensor de posição e um magneto que é acoplado de modo operacional à junta articulada 2270 de modo que gire de uma maneira consistente com a rotação da junta articulada 2270. O magneto pode, por exemplo, ser acoplado ao pino de pivô 2818. O sensor de posição compreende um ou mais elementos de detecção magnética, como sensores de efeito Hall, e é colocado próximo ao magneto, dentro ou adjacente à junta articulada 2270. Consequentemente, conforme o magneto gira, os elementos de detecção magnética do sensor de posição determinam a posição angular absoluta do magneto. Conforme o magneto é acoplado à junta de articulação 2270, a posição angular do magneto em relação ao sensor de posição corresponde à posição angular do atuador de extremidade 2300. Portanto, a disposição de sensor de articulação é capaz de determinar a posição angular do atuador de extremidade conforme o atuador de extremidade articula.

[00152] Em um outro aspecto, o instrumento cirúrgico é configurado para determinar o ângulo no qual o atuador de extremidade 2300 é posicionado de forma indireta pelo monitoramento da posição absoluta do acionador de articulação 230 (Figura 3). Conforme a posição do acionador de articulação 230 corresponde ao ângulo no qual o atuador de extremidade 2300 está orientado em uma maneira conhecida, a posição absoluta do acionador de articulação 230 pode ser rastreada e então transladada para a posição angular do atuador de extremidade 2300. Neste aspecto, o instrumento cirúrgico de articulação compreende uma disposição de sensor que é configurada para determinar a posição linear absoluta do acionador de articulação 230 e fornecer um sinal de posição único correspondente a ele. Em alguns aspectos, a disposição de sensor de articulação ou o controlador operacionalmente acoplado à disposição do sensor de articulação é configurado adicionalmente para traduzir ou calcular a posição angular do atuador de extremidade 2300 de um sinal de posição único.

[00153] A disposição de sensor de articulação neste aspecto pode da mesma forma ser similar à disposição de sensor 1102 descrita acima e ilustrada nas Figuras 10 a 12. Em um aspecto similar ao aspecto ilustrado na Figura 10 em relação ao membro de deslocamento 1111, a disposição de sensor de articulação compreende um sensor de posição e um magneto que gira uma vez a cada curso completo do acionador de articulação longitudinalmente móvel 230. O sensor de posição compreende um ou mais elementos magnéticos de detecção, como sensores de efeito Hall, e está posicionado próximo ao magneto. Consequentemente, conforme o magneto gira, os elementos magnéticos de detecção do sensor de posição determinam a posição angular absoluta do magneto durante uma revolução.

[00154] Em um aspecto, cada revolução do elemento sensor associada ao sensor de posição é equivalente a um deslocamento linear longitudinal d1 do acionador de articulação longitudinalmente móvel 230. Em outras palavras, d1 é a distância linear longitudinal pela qual o acionador de articulação longitudinalmente móvel 230 se move do ponto "a" para o ponto "b" após uma única revolução de um elemento sensor acoplado ao acionador de articulação longitudinalmente móvel 230. A disposição do sensor de articulação pode ser conectada por meio de uma redução de engrenagem que resulta no sensor de posição completando apenas uma única revolução para o curso completo do acionador de articulação longitudinalmente móvel 230. Em outras palavras, d1 pode ser igual ao curso completo do acionador de articulação 230. O sensor de posição é configurado para transmitir um sinal de posição único correspondente à posição absoluta do acionador de articulação 230 ao controlador 1104, como naqueles aspectos representados na Figura 10 mediante o recebimento de um sinal de posição único, o controlador 1104 é então configurado para executar uma lógica para determinar a posição angular do atuador de extremidade correspondente à posição linear do acionador de articulação 230 por meio de, por exemplo, consulta de uma tabela de consulta que retorna o valor da posição angular pré-calculada do atuador de extremidade 2300, calculando através de um algoritmo a posição angular do atuador de extremidade 2300 utilizando a posição linear do acionador de articulação 230 como a entrada, ou realizar qualquer outro método conforme é conhecido na técnica.

[00155] Em vários aspectos, qualquer número de elementos magnéticos de detecção pode ser usado na disposição do sensor de articulação, como, por exemplo, sensores magnéticos classificados de acordo com sua capacidade de medir o campo magnético total ou os componentes vetoriais do campo magnético. O número de elementos magnéticos de detecção utilizado corresponde à resolução desejada a ser detectada por uma disposição de sensor de articulação. Em outras palavras, quanto o maior número de elementos magnéticos de detecção usados, mais fino o grau de articulação que pode ser detectado pela disposição de sensor de articulação. 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, magnetorresistência gigante, junções túnel magnéticas, magnetoimpedância gigante, compostos magnetostritivos/piezoelétricos, magnetodiodo, transistor magnético, fibra óptica, magneto-óptica e sensores magnéticos baseados em sistemas microeletromecânicos, dentre outros.

[00156] Em um aspecto, o sensor de posição dos vários aspectos da disposição de sensor de articulação pode ser implementado de maneira similar ao sistema de posicionamento ilustrado na Figura 12 para rastrear a posição do membro de deslocamento 1111. Em tal aspecto, a disposição do sensor de articulação pode ser implementada como um sensor de posição giratório, magnético, de chip único, AS5055EQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição é interfaceado com o controlador para fornecer um sistema de posicionamento absoluto para determinar a posição angular absoluta do atuador de extremidade 2300, seja diretamente ou indiretamente. O sensor de posição 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 localizada acima do magneto 1202 (Figura 11). Um ADC de alta resolução 1232 e um controlador inteligente de gerenciamento de potência 1238 são também fornecidos no circuito integrado. Um processador CORDIC 1236 (acrônimo de Coordinate Rotation Digital Computer), também conhecido como método dígito por dígito e algoritmo de Volder, é fornecido para implementar um algoritmo simples 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 informações 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 AS5055 fornecido em uma pequena embalagem QFN de 16 pinos cuja medida corresponde a 4x4x0,85 mm.

[00157] Com referência às Figuras 1 a 4 e 10 a 21, a posição da junta articulada 2270 e a posição da haste com perfil em I 178 (Figura 4) podem ser determinadas com o sinal/valor de retroinformação de posição absoluta do sistema de posicionamento absoluto 1100. Em um aspecto, o ângulo de articulação θ pode ser determinado com bastante precisão com base no membro de acionamento 120 do instrumento cirúrgico 10. Conforme descrito acima, o movimento do membro de acionamento móvel longitudinalmente 120 (Figura 2) pode ser rastreado por um sistema de posicionamento absoluto 1100 sendo que, quando o acionador de articulação é operacionalmente acoplado ao membro de disparo 220 (Figura 3) pelo conjunto de embreagem 400 (Figura 3), por exemplo, o sistema de posicionamento absoluto 1100 pode, com efeito, rastrear o movimento do sistema de articulação por meio do membro de acionamento 120. Como resultado do rastreamento do movimento do sistema de articulação, o controlador do instrumento cirúrgico pode rastrear o ângulo da articulação θ do atuador de extremidade 2300, como o atuador de extremidade 2300, por exemplo. Em várias circunstâncias, como resultado, o ângulo de articulação θ pode ser determinado como uma função do deslocamento longitudinal DL do membro de acionamento 120. Uma vez que o deslocamento longitudinal DL do membro de acionamento 120 pode ser precisamente determinado com base no sinal de posição absoluta/valor fornecido pelo sistema de posicionamento absoluto 1100, o ângulo de articulação θ pode ser determinado como uma função do deslocamento longitudinal DL.

[00158] Em um outro aspecto, o ângulo de articulação θ pode ser determinado mediante a localização de sensores na junta articulada 2270. Os sensores podem ser configurados para detectar a rotação da junta de articulação 2270 com o uso do sistema de posicionamento absoluto 1100 adaptado para medir a rotação absoluta da junta de articulação 2270. Por exemplo, a disposição de sensor 1102 compreende um sensor de posição 1200, um magneto 1202 e um suporte de magneto 1204 adaptado para detectar a rotação da junta articulada 2270. O sensor de posição 1200 compreende um ou mais elementos magnéticos de detecção, como elementos de Hall, e está posicionado próximo ao magneto 1202. O sensor de posição 1200 descrito na Figura 12 pode ser adaptado para medir o ângulo de rotação da junta de articulação 2270. Consequentemente, conforme o magneto 1202 gira, os elementos magnéticos de detecção do sensor de posição 1200 determinam a posição angular absoluta do magneto 1202 situado na junta de articulação 2270. Essas informações são fornecidas ao microcontrolador 1104 para calcular o ângulo de articulação da junta de articulação 2270. Consequentemente, o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2300 pode ser determinado pelo sistema de posicionamento absoluto 1100 adaptado para medir a rotação absoluta da junta de articulação 2270.

[00159] Em um aspecto, a taxa ou velocidade de disparo da haste com perfil em I 178 pode ser variada como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade 2300 para reduzir a força de disparo sobre o sistema de acionamento de disparo 80 e, em particular, a força de disparo da haste com perfil em I 178, entre outros componentes do sistema de acionamento de disparo 80 discutidos neste documento. Para se adaptar à força de disparo variável da haste com perfil em I 178 como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade 2300, uma tensão de controle de motor variável pode ser aplicada ao motor 82 para controlar a velocidade do motor 82. A velocidade do motor 82 pode ser controlada mediante a comparação da força de disparo da haste com perfil em I 178 para diferentes limiares máximos com base no ângulo de articulação do atuador de extremidade 2300. A velocidade do motor elétrico 82 pode ser variada através do ajuste da tensão, corrente, modulação de largura de pulso (PWM), ou ciclo de trabalho (0 a 100%) aplicados ao motor 82, por exemplo.

[00160] Agora com referência às Figuras 22 a 23 e 26 a 32, é mostrada uma variedade de diagramas. Os eixos geométricos em cada uma dessas Figuras são normalizados de modo que cada eixo geométrico representa uma razão entre um valor mínimo e um valor máximo, em vez de definir valores. Os valores mínimos e máximos das variáveis representadas nesses gráficos podem variar de acordo com diferentes aspectos do instrumento cirúrgico. Por exemplo, o ângulo mínimo de articulação da faixa de varredura do atuador de extremidade pode incluir -65° e em vários aspectos, -60°, e -45° e o ângulo máximo de articulação do atuador de extremidade da faixa de varredura do atuador de extremidade pode incluir +45° e em vários aspectos, +60°, +65° e em relação ao eixo geométrico longitudinal do conjunto de eixo de acionamento alongado. Além disso, pode ser entendido que embora os exemplos acima sejam discutidos em termos de graus, a posição angular pode adicionalmente ser representada em termos de radianos ou qualquer outra unidade de posição angular. Como outro exemplo, a posição mínima e máxima do acionador de articulação pode incluir 0,0 m e 0,304 m, respectivamente. Além disso, pode ser entendido que embora o exemplo acima tenha sido discutido em termos de metros, a posição linear pode adicionalmente ser representada em termos de pés, polegadas ou qualquer outra unidade de posição linear.

[00161] Em alguns aspectos do instrumento cirúrgico em que o deslocamento angular do atuador de extremidade através da junta articulada é acionado pelo deslocamento do acionador de articulação, como o aspecto representado nas Figuras 19 a 21, existe uma relação não linear entre o deslocamento do acionador de articulação 230 (Figura 17) e o deslocamento angular do atuador de extremidade 2300 (Figuras 19 a 21). Colocado de outra forma, pode não haver uma relação 1:1 entre o deslocamento do acionador de articulação e o deslocamento angular do atuador de extremidade devido à cinemática da ligação entre os componentes. Com referência especificamente à Figura 22 agora, é mostrado um diagrama 5500 ilustrando o deslocamento do acionador de articulação 5508 em relação a um ângulo do atuador de extremidade 5506 para uma velocidade de acionamento de articulação constante e velocidade de acionamento de articulação variável de acordo com um aspecto da presente descrição. Em alguns aspectos do instrumento cirúrgico, o acionador de articulação é acionado a partir de uma primeira posição 5526 para uma segunda posição 5528 em uma taxa constante, conforme mostrado pela linha 5504, que é independente do ângulo de articulação do atuador de extremidade. Nestes aspectos, a velocidade de articulação, isto é, taxa de deslocamento angular do atuador de extremidade, varia de acordo com o ângulo de articulação determinado do atuador de extremidade devido à relação não linear com o deslocamento do acionador de articulação. Notavelmente, a resposta natural do acoplamento entre o atuador de extremidade e o acionador de articulação em alguns desses aspectos é para provocar o aumento da velocidade de articulação do atuador de extremidade a partir de um ponto médio 5516 em direção às extremidades 5522, 5524 da faixa de articulação do atuador de extremidade, se o acionador de articulação estiver sendo transladado a uma taxa constante. Em alguns casos, pode ser desejado que a velocidade de articulação permaneça constante por toda a faixa de articulação do atuador de extremidade, isto é, a partir da primeira extremidade 5522 até a segunda extremidade 5524 da faixa de articulação. Em tais aspectos onde deseja-se compensar a cinemática da ligação entre o acionador de articulação e o atuador de extremidade, o acionador de articulação é acionado a uma taxa variável, conforme representado pela linha 5502, como uma função do ângulo de articulação.

[00162] A Figura 23 representa um primeiro diagrama 5510 ilustrando a velocidade de articulação 5518 em relação ao ângulo de articulação do atuador de extremidade 5506 e um segundo diagrama 5520 ilustrando o ciclo de trabalho do motor 5530 em relação ao ângulo de articulação do atuador de extremidade 5506. Além de controlar a articulação do atuador de extremidade para fornecer uma taxa de deslocamento angular constante sobre a faixa de articulação do atuador de extremidade ou uma porção da faixa de articulação do atuador de extremidade, a velocidade de articulação pode adicionalmente ser ajustada para um valor fixo quando o atuador de extremidade é posicionado em certos locais ou próximo dentro da faixa de articulação do atuador de extremidade. Colocado de outra forma, em determinados aspectos a faixa de articulação pode incluir uma primeira zona, sendo que a velocidade de articulação é um valor fixo, e uma segunda zona, sendo que a velocidade de articulação é uma função da posição particular ou ângulo de articulação do atuador de extremidade. A linha 5514 exemplifica um esquema de controle para um instrumento cirúrgico que inclui uma ou mais zonas em que a velocidade de articulação é um valor fixo. Comparativamente, a linha 5512 exemplifica um esquema de controle para um instrumento cirúrgico em que o deslocamento do acionador de articulação é constante, conforme representado pela linha 5504 na Figura 22. Conforme exemplificado pela linha 5514, o atuador de extremidade pode ser desacelerado quando se aproxima de uma distância limite a partir de um local predefinido. Em um tal aspecto, o atuador de extremidade é desacelerado até V2, que é menor que a velocidade padrão ou estado permanente, V0, quando o atuador de extremidade recai dentro de θ1 graus da posição inicial ou predefinida. A posição inicial ou predefinida pode ser, por exemplo, a posição 0° 5516, que é a posição na qual o atuador de extremidade está alinhado com o eixo geométrico longitudinal do eixo de acionamento. Tal aspecto em que o atuador de extremidade desacelera quando se aproxima da posição inicial pode ser benéfico para facilitar a remoção do instrumento cirúrgico de um trocarte através do qual o instrumento é posicionado. Em um outro aspecto, o atuador de extremidade é desacelerado até V1, que é menor que a velocidade padrão ou estado de equilíbrio, V0, quando o atuador de extremidade é posicionado acima de θ2 graus a partir da posição padrão ou inicial. Tal aspecto em que o atuador de extremidade desacelera próximo às extremidades 5522, 5524 de sua faixa de articulação pode ser útil para sinalizar a um usuário do instrumento cirúrgico que o atuador de extremidade está próximo do fim de sua faixa efetiva. A linha 5532 no segundo diagrama 5520 indicando a alteração no ciclo de trabalho em que o motor é acionado corresponde à linha 5514 no primeiro diagrama 5510. Em vários aspectos, o ciclo em que o motor é acionado pode ser ajustado de acordo com a velocidade de articulação desejada do atuador de extremidade. Em vários outros aspectos, a velocidade de articulação do atuador de extremidade também pode ser aumentada, em oposição a diminuída conforme descrito acima, em relação ao padrão ou de regime permanente de acordo com a velocidade da posição do atuador de extremidade. Aspectos utilizando combinações de faixas posicionais onde a velocidade de articulação do atuador de extremidade é ajustada também estão dentro do escopo da presente descrição.

[00163] Existem vários métodos possíveis para controlar a velocidade angular do atuador de extremidade mediante a variação da velocidade do acionador de articulação 230 de acordo com o ângulo de articulação ao qual o atuador de extremidade é posicionado. Um desses métodos é a variação do ciclo do motor que aciona o acionador de articulação 230, que é chamada de modulação de largura de pulso (PWM). Um aspecto que utiliza este método é ilustrado como a linha 5532, que corresponde à linha 5514 representando a mudança na velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 como uma função do ângulo de articulação. Um outro método é variar a magnitude da tensão fornecida ao motor que aciona o acionador de articulação. Um terceiro método é o uso de uma combinação de PWM e variando a magnitude da tensão fornecida ao motor. Como a velocidade na qual o motor aciona o acionador de articulação 230 corresponde tanto ao ciclo de trabalho no qual o motor está operando quanto à magnitude da tensão recebida pelo motor, cada um dos métodos anteriormente mencionados permite que o instrumento cirúrgico controle a velocidade do acionador de articulação 230 e, dessa forma, a velocidade angular do atuador de extremidade.

[00164] A Figura 24 ilustra um diagrama de fluxo lógico de um processo que representa um programa de controle ou uma configuração lógica para controlar a velocidade do motor durante a transição entre velocidades, de acordo com um aspecto da presente descrição. Na descrição a seguir da lógica 5550 na Figura 24, referência deve também ser feita à Figura 14 a 21. Em um aspecto de uma lógica 5550 para controlar a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502, a relação entre o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 e uma propriedade do motor 2504 que afeta a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 é inicialmente caracterizada e os dados de caracterização são armazenados na memória do instrumento cirúrgico 2500. A propriedade do motor 2504 que afeta a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 pode incluir o ciclo de trabalho do motor, a magnitude da tensão fornecida ao motor, uma combinação deles, ou outros tais métodos. Em um aspecto, a memória é uma memória não volátil como memória flash, memória EEPROM, e similares. Quando o instrumento cirúrgico está sendo utilizado, o circuito de controle 2510 acessa 5552 os dados de caracterização armazenados na memória. Em aspectos em que a posição do acionador de articulação 230 é rastreada pela disposição de sensor de articulação como um substituto para o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502, a relação entre a posição do acionador de articulação 230 e da propriedade do motor pode em vez disso ser inicialmente caracterizada a fim de reduzir a potência de processamento que de outra forma seria exigida para trasladar primeiramente a posição do acionador de articulação 230 para a posição angular do atuador de extremidade 2502, antes de acessar 5552 os dados caracterizados armazenados na memória de acordo com a posição angular transladada do atuador de extremidade 2502.

[00165] Em um aspecto, a saída do processo de caracterização é um algoritmo implementado em instruções legíveis por computador armazenadas na memória e executada pelo circuito de controle 2510. Consequentemente, em um aspecto, o circuito de controle 2510 acessa 5552 os dados de caracterização do algoritmo implementado na memória, entra ou com a posição angular do atuador de extremidade 2502 (que é determinada direta ou indiretamente) ou com a posição do acionador de articulação 230, e então realiza um cálculo de execução para determinar a saída, que é o valor da propriedade do motor particular a ser fixado para efetuar a velocidade de articulação desejada do atuador de extremidade 2502.

[00166] Em um aspecto, a saída do processo de caracterização é uma tabela de consulta implementada na memória. Consequentemente, em um aspecto, o circuito de controle 2510 acessa 5552 os dados de caracterização a partir da tabela de consulta implementada na memória. Em um aspecto, a tabela de consulta compreende um arranjo que substitui a computação de tempo de execução com uma operação de indexação de arranjos mais simples. A economia em termos de tempo de processamento pode ser significativa, pois recuperar um valor da memória pelo circuito de controle 2510 é em geral mais rápido que realizar uma computação "custosa" ou uma operação de entrada/saída. A tabela de consulta pode ser pré-calculada e armazenada no armazenamento de programa estático, calculada (ou "pré-concebida") como parte de um programa da fase de inicialização (memorização), ou mesmo armazenada em hardware em plataformas de aplicação específica. No presente pedido, a tabela de consulta armazena os valores de saída da caracterização da relação entre o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 e da propriedade do motor 2504 ditando a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502. A tabela de referência armazena esses valores de saída em um conjunto e, em algumas linguagens de programação, pode incluir funções de ponteiro (ou compensação para marcações) para processar a entrada correspondente. Dessa forma, para cada valor único do ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 ou a posição do acionador de articulação 230 (como um substituto para o ângulo de articulação), há um correspondente valor de ciclo de trabalho do motor 2504. O valor do ciclo de trabalho do motor correspondente 2504 é armazenado em uma tabela de consulta e é usado pelo circuito de controle 2510 para determinar qual ciclo de trabalho do motor 2504 precisa ser ajustado de acordo com a posição angular do atuador de extremidade 2502. Outras técnicas de tabela de consulta são contempladas dentro do escopo da presente descrição.

[00167] Em um aspecto, a saída do processo de caracterização é uma fórmula de melhor ajuste de curva, linear ou não linear. Consequentemente, em um aspecto, o circuito de controle 2510 é operacional para executar instruções legíveis por computador para implementar uma fórmula de melhor ajuste de curva com base nos dados de caracterização. Ajuste de curva é o processo de construção de uma curva, ou função matemática que tem o melhor ajuste em uma série de pontos de dados, possivelmente sujeito a limitações. O ajuste da curva pode envolver qualquer interpolação, onde um ajuste exato aos dados é necessário. Em um aspecto, a curva representa o ciclo de trabalho do motor 2504 em que o motor deve ser configurado como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502. Os pontos de dados como o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502, a posição do acionador de articulação 230, e o ciclo de trabalho do motor 2504 podem ser medidos e utilizados para gerar uma curva de melhor ajuste sob a forma de uma polinomial de enésima ordem (geralmente uma polinomial de 3a ordem forneceria um ajuste de curva adequado aos dados medidos). O circuito de controle 2510 pode ser programado para implementar a polinomial de enésima ordem. Em uso, a entrada do polinômio de enésima ordem é a posição angular do atuador de extremidade 2502 e/ou a posição do acionador de articulação 230.

[00168] À medida que o instrumento cirúrgico é operado, o instrumento cirúrgico 5554 rastreia o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502, seja diretamente ou indiretamente, através de uma disposição de sensor de articulação, como descrito acima. Conforme o ângulo de articulação é rastreado 5554, o instrumento cirúrgico 5556 ajusta uma ou mais propriedades do motor 2504, como o ciclo de trabalho do motor 2504, por sua vez para ajustar a velocidade de articulação na qual o motor 2504 aciona o atuador de extremidade 2502. A propriedade (ou propriedades) do motor 2504 que é ajustada de acordo com os dados de caracterização para controlar a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 inclui, por exemplo, variar o ciclo de trabalho do motor, variar a magnitude da tensão fornecida ao motor, ou uma combinação deles. A lógica 5550, portanto, fornece um sistema dinâmico em que o motor é controlado para ajustar continuamente ou periodicamente a velocidade da articulação do atuador de extremidade 2502 de acordo com os dados pré- caracterizados.

[00169] Em vários aspectos, a memória para armazenar a caracterização pode ser uma memória não volátil localizada sobre o eixo de acionamento, o cabo, ou ambos, do instrumento cirúrgico.

[00170] Em um aspecto, a caracterização é usada pelo software de controle do microcontrolador em comunicação com a memória não volátil para obter acesso à caracterização.

[00171] A Figura 25 ilustra um outro aspecto de um fluxograma lógico representando um processo de um programa de controle ou uma configuração lógica para controlar a velocidade de articulação do atuador de extremidade. Conforme descrito acima, na descrição a seguir da lógica 5560 na Figura 25, referência deve também ser feita à Figura 14 a 21. Em um aspecto, a lógica 5560 para controlar a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 compreende acessar 5562 dados de caracterização da relação entre o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 e uma propriedade do motor 2504 que afeta a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502. Os dados de caracterização podem ser acessados 5562 antes ou durante o uso do instrumento cirúrgico 2500. A relação entre o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 e da propriedade do motor 2504 pode inicialmente ser armazenada na memória do instrumento cirúrgico. A propriedade do motor 2504 que afeta a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 pode incluir o ciclo de trabalho do motor, a magnitude da tensão recebida pelo motor, e uma combinação deles.

[00172] Uma vez que os dados de caracterização são acessados 5562, a lógica 5560 então determina 5564 a presente posição ou ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 por meio de uma disposição de sensor de articulação. A lógica 5560 então determina 5566 se o atuador de extremidade 2502 está posicionado dentro de uma ou mais zonas designadas dentro da faixa de articulação angular ou folga do atuador de extremidade 2502. As designadas zonas dentro da faixa de articulação do atuador de extremidade 2502 correspondem às áreas onde o atuador de extremidade 2502 é acionado em uma velocidade fixa determinada, em vez de uma velocidade que corresponde ao ângulo de articulação no qual o atuador de extremidade 2502 é posicionado. Em um aspecto, uma zona designada inclui quando o atuador de extremidade 2502 está posicionado dentro de uma distância limite de uma posição definida, conforme ilustrado na Figura 23. A zona ou zonas designadas são também referidas coletivamente como uma "primeira zona" e o restante da porção ou porções da faixa de articulação do atuador de extremidade são também referidas coletivamente como uma "segunda zona".

[00173] A primeira zona pode incluir múltiplas porções distintas da faixa de articulação angular do atuador de extremidade 2502, conforme também ilustrado na Figura 23. Se o atuador de extremidade 2502 está dentro da primeira zona, a lógica 5560 então recupera 5568 um valor fixo para a propriedade do motor particular 2504 e então ajusta 5570 a propriedade do motor 2504 com aquele valor. O valor fixo pode ser armazenado, por exemplo, em uma tabela de consulta implementada na memória. No aspecto da lógica 5560 correspondente à Figura 23, por exemplo, se o atuador de extremidade 2502 está dentro de θ1 graus de uma posição, então a lógica 5560 recupera 5568 o valor do ciclo de trabalho do motor DC2 2504 e então ajusta 5570 o ciclo de trabalho do motor 2504 para esse valor para a duração do tempo em que o atuador de extremidade 2502 estiver dentro dessa porção específica da primeira zona. Em um aspecto da lógica 5560, pode haver múltiplas zonas designadas em que uma propriedade do motor 2504, como o ciclo de trabalho no qual o motor 2504 é acionado, é ajustada para um valor fixo. No aspecto da lógica 5560 correspondente à Figura 23, por exemplo, em adição ao motor sendo ajustado para ciclo de trabalho DC2 se este se encontra dentro θ1 graus de uma posição 5516, a faixa de varredura pode incluir zonas adicionais onde o motor está ajustado para o ciclo de trabalho DC1 se o atuador de extremidade 2502 é maior que θ2 graus a partir de uma posição 5516. Se o atuador de extremidade 2502 não está dentro da primeira zona, isto é, é na segunda zona, a lógica 5560 determina 5572 em vez do valor de propriedade do motor correspondente à posição específica do atuador de extremidade 2502 e então ajusta a propriedade do motor 5574 para o valor determinado. A lógica 5560 pode determinar 5572 o valor de propriedade do motor por acesso da saída dos dados de caracterização em uma variedade de maneiras, conforme descrito acima.

[00174] Uma vez que a propriedade do motor 2504 foi fixada 5570 para um valor fixo ou ajustado 5574 para um valor que é uma função da posição do atuador de extremidade 5572, a lógica 5560 determina se 5576 a varredura do atuador de extremidade 2502 é concluída ou se o operador é de outra forma finalizado usando o instrumento cirúrgico 2500. A lógica 5560 pode determinar se o atuador de extremidade 2502 não está mais em uso por meio, por exemplo, do monitoramento se a trava de articulação 2810 está engatada. Se a amplitude do atuador de extremidade 2502 é concluída, então a lógica 5560 é da mesma forma completada 5578 para a varredura específica do atuador de extremidade 2502. Se a amplitude do atuador de extremidade 2502 não estiver concluída, então a lógica 5560 continua a monitorar a posição do atuador de extremidade 2502 e ajustar a velocidade de articulação do atuador de extremidade 2502 até que a varredura seja concluída 5578. Em alguns aspectos, a lógica 5560 monitora continuamente a posição do atuador de extremidade. Em outros aspectos, a lógica 5560 implementa um atraso entre instâncias da amostragem o ângulo de articulação do atuador de extremidade. O atraso entre as instâncias da amostragem do atuador de extremidade 2502 pode ser determinada pela posição, por exemplo, de um circuito de temporizador ou contador 2531.

[00175] A Figura 26 representa um diagrama 5580 ilustrando o ciclo de trabalho do motor 5584 em relação ao ângulo de articulação do atuador de extremidade para aspectos usando um ciclo de trabalho do motor constante, um ciclo de trabalho do motor constantemente variável, e um ciclo de trabalho do motor discretamente variável. Em alguns aspectos do instrumento cirúrgico 2500, o ciclo de trabalho do motor é mantido constante por toda a amplitude do atuador de extremidade 2502, conforme representado pela linha 5594. Em outras palavras, o ciclo de trabalho do motor 2504 não é uma função da posição ou do ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502. O ciclo de trabalho constante 5588 pode ser menor que ou igual a um ciclo de trabalho máximo 5586 em que o motor 2504 pode ser acionado. Em outros aspectos, o ciclo de trabalho do motor 2504 é variado de acordo com o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502. Em tal aspecto representado pela linha 5596, o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 é amostrado continuamente e a disposição de sensor de articulação tem uma resolução correspondentemente alta que é capaz de detectar o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 ao longo de sua varredura angular. Nesse aspecto, o ciclo de trabalho do motor 2504 pode ser atualizado a uma taxa muito alta, ilustrada pela curvatura suave e contínua da linha 5596. Em outro desses aspectos representados pela linha 5598, o ângulo de articulação do atuador de extremidade 2502 é amostrado em uma taxa relativamente baixa e/ou a disposição de sensor de articulação tem uma resolução relativamente baixa. Neste aspecto, o ciclo de trabalho do motor 2504 é atualizado em pontos distintos, em vez de continuamente ao longo do curso da varredura angular do atuador de extremidade 2502. Aspectos que amostram a posição do atuador de extremidade 2502 em uma alta velocidade e atualizam o ciclo de trabalho do motor 2504 em uma taxa correspondente elevada pode ser computacionalmente dispendiosa, mas também pode produzir um movimento mais suave, mais consistente, para o atuador de extremidade 2502 conforme e articula.

[00176] Embora os aspectos ilustrados na Figura 26 sejam descritos em termos do ciclo de trabalho do motor, deve ser entendido que os princípios são igualmente aplicáveis a aspectos em que a magnitude da tensão fornecida ao motor é ajustada ou uma combinação do ciclo de trabalho do motor e o ciclo de trabalho do motor são ajustados como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade.

[00177] A Figura 27 mostra um diagrama 5529 ilustrando o torque 5535 em relação à velocidade de articulação de um atuador de extremidade 5533 de acordo com um aspecto da presente descrição. A linha 5531 mostra a relação entre a velocidade de articulação do atuador de extremidade e o torque gerado pelo movimento do atuador de extremidade. Em alguns aspectos, pode ser benéfico manter o torque gerado pelo atuador de extremidade entre um primeiro valor Tmin e um segundo valor Tmax. Portanto, a fim de manter o torque gerado pela articulação do atuador de extremidade entre Tmin e Tmax, a velocidade de articulação do atuador de extremidade é correspondentemente mantida entre um primeiro valor Vmin e um segundo valor Vmax. Nesses aspectos, a lógica executada pelo instrumento cirúrgico pode ser configurada para manter a velocidade de articulação entre Vmin e Vmax ao longo de toda a faixa de articulação do atuador de extremidade. Em aspectos onde a velocidade de articulação é ajustada para certos valores fixos dentro de zonas designadas da faixa de articulação do atuador de extremidade, como é representado na Figura 23, os valores fixos podem se situar dentro dos limites superior e inferior definidos por Vmin e Vmax. Em aspectos onde o atuador de extremidade é articulado a uma velocidade de articulação constante por toda a faixa de articulação ou quando o atuador de extremidade não está situado em uma ou mais das zonas designadas supracitadas, então a velocidade na qual o atuador de extremidade é articulado pode da mesma forma se enquadrar nos limites superiores e inferiores estabelecidos pelo Vmin e Vmax.

[00178] A Figura 28 mostra um diagrama 5540 representando a velocidade de articulação 5543 do atuador de extremidade em relação ao ângulo de articulação 5541 de acordo com vários algoritmos de controle de acordo com um aspecto da presente descrição. A linha 5542 representa um aspecto do instrumento cirúrgico em que o acionador de articulação é acionado pelo motor a uma taxa constante, o que faz com que a velocidade de articulação do atuador de extremidade varie de uma primeira extremidade 5522 até uma segunda extremidade 5524 de sua faixa de articulação. Neste aspecto, a tensão do motor e o ciclo de trabalho do motor são mantidos constantes independentemente do ângulo de articulação do atuador de extremidade, conforme ilustrado na Figura 32. A Figura 32 é um diagrama 5523 que representa um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade com o uso de tensão constante e nenhuma modulação de largura de pulso. Neste aspecto, o motor é mantido a uma tensão constante 5525, o que resulta na velocidade de articulação representada pela linha 5527 aumentando em direção às extremidades 5522, 5524 da faixa de articulação do atuador de extremidade.

[00179] Por outro lado, as linhas 5544, 5546, 5548 na Figura 28 representam aspectos do instrumento cirúrgico que utilizam algoritmos de controle, como a lógica descrita nas Figuras 24 e 25, para fazer com que o atuador de extremidade tenha uma velocidade de articulação constante ao longo de toda sua faixa de movimento. Tal aspecto é ilustrado na Figura 29. A Figura 29 é um diagrama 5501 que representa a tensão 5505 em relação ao ângulo de articulação do atuador de extremidade 5503 para um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade com o uso de tensão variável e sem modulação da largura de pulso. Neste aspecto, o ciclo de trabalho é mantido constante, mas a magnitude da tensão fornecida ao motor é variada como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade. Para a ligação específica do conjunto do pivô de articulação descrito nas Figuras 14 a 21, a velocidade de articulação do atuador de extremidade tende a aumentar nas extremidades da faixa de movimento de articulação. Portanto, para contrariar esta tendência natural e manter a velocidade de articulação do atuador de extremidade constante ao longo de toda a faixa de movimento, a magnitude da tensão fornecida ao motor varia entre uma tensão máxima 5511 e uma tensão mínima 5509, de modo que a tensão seja diminuída conforme o ângulo de articulação do atuador de extremidade se aproxima das extremidades 5522, 5524 da faixa de movimento a fim de retardar o acionador de articulação e dessa forma mantêm a velocidade de articulação constante. A tensão em cada uma das extremidades 5522, 5524 pode ser igual ou desigual em vários aspectos do instrumento cirúrgico.

[00180] Um outro tal aspecto é ilustrado na Figura 30. A Figura 30 é um diagrama 5513 que representa a tensão 5505 em relação ao ângulo de articulação do atuador de extremidade 5503 para um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade utilizando tensão constante e modulação da largura de pulso. Neste aspecto, a tensão fornecida ao motor é mantida a uma tensão constante 5515 e o ciclo de trabalho do motor é diminuído (de modo que x1 > x2 > x3 e assim por diante) conforme o ângulo de articulação do atuador de extremidade se aproxima das extremidades 5522, 5524 da faixa de movimento a fim de retardar o acionador de articulação nas extremidades 5522, 5524 da faixa de articulação. Mais um outro aspecto é ilustrado na Figura 31. A Figura 31 é um diagrama 5517 que representa um algoritmo de controle para controlar uma velocidade de articulação de um atuador de extremidade utilizando tensão variável e modulação de largura de pulso. Neste aspecto, tanto a magnitude da tensão do motor e quanto o ciclo de trabalho do motor são variados como uma função do ângulo de articulação do atuador de extremidade para o mesmo efeito geral como foi descrito em relação às Figuras 29 e 30. A tensão do motor é variada entre uma tensão máxima 5521 e uma tensão mínima 5519. Consequentemente, o ciclo de trabalho do motor diminui (de modo que x1 < x2 < x3 ... < xn). O efeito líquido entre a variação da tensão do motor e do motor ciclo de trabalho é que o atuador de extremidade é acionado a uma velocidade de articulação constante a partir da primeira extremidade 5522 até a segunda extremidade 5524 da sua faixa de articulação.

[00181] As funções ou processos aqui descritos podem ser executados por qualquer dos circuitos de processamento aqui descritos, como o circuito de controle 700 descrito em conexão com as Figuras 5 e 6, os circuitos 800, 810, 820 descritos nas Figuras 7 a 9, o microcontrolador 1104 descrito nas Figuras 10 e 12 e/ou o circuito de controle 2510 descrito na Figura 14.

[00182] Os aspectos do instrumento cirúrgico motorizado podem ser praticados sem os detalhes específicos descritos na presente invenção. Alguns aspectos foram mostrados como diagramas de bloco em vez de detalhes. Partes desta descrição podem ser apresentadas em termos de instruções que operam em dados armazenados em uma memória do computador. Um algoritmo se refere à sequência autoconsistente 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 aplicadas a essas grandezas.

[00183] De modo geral, os aspectos aqui descritos, os quais podem ser implementados, individual e/ou coletivamente, por uma ampla gama de hardware, software, firmware, ou qualquer combinação deles, 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 integrado 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 processador para finalidades gerais configurado por um programa de computador que ao menos parcialmente execute os processos e/ou dispositivos 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). Esses aspectos podem ser implementados em forma analógica ou digital, ou combinações deles.

[00184] A descrição anteriormente mencionada apresentou aspectos dos dispositivos e/ou processos por meio do uso de diagramas de blocos, fluxogramas, e/ou exemplos, que podem conter uma ou mais funções e/ou operação. Cada função e/ou operação dentro de tais diagramas de blocos, fluxogramas ou exemplos pode ser implementada, individualmente e/ou coletivamente, por uma ampla gama de hardware, software, firmware ou virtualmente qualquer combinação deles. Em um aspecto, várias porções do assunto aqui descrito podem ser implementadas por meio de circuitos integrados de aplicação específica ("ASICs" - application specific integrated circuits), arranjos de portas programáveis em campo ("FPGAs' - field programmable gate arrays), processadores de sinais digitais ("DSPs" - digital signal processors), dispositivos lógicos programáveis ("PLDs" - programmable logic devices), 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 formatos integrados. Alguns aspectos aqui descritos, no todo ou em parte, podem ser implementados de modo equivalente em circuitos integrados, 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 microprocessadores), como firmware, ou virtualmente como qualquer combinação deles, 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 descrição.

[00185] Os mecanismos do assunto descrito podem ser distribuídos como um produto de programa em uma variedade de formas, e um aspecto ilustrativo do assunto aqui descrito é aplicável independentemente do tipo específico da mídia de transmissão de sinais usado 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 exemplo, transmissor, receptor, lógica de transmissão, lógica de recepção, etc.)).

[00186] A descrição anteriormente mencionada de um ou mais aspectos foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Essa descrição não pretende ser exaustiva nem limitar a invenção à forma precisa descrita. 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 aspectos e com várias modificações, conforme sejam convenientes ao uso específico contemplado. Pretende-se que as concretizações apresentadas em anexo definam o escopo global.

[00187] Vários aspectos da matéria descrita no presente documento são definidos nos seguintes exemplos numerados:

[00188] Exemplo 1. Um instrumento cirúrgico que compreende: um motor configurado para acionar um atuador de extremidade entre uma posição não articulada e uma posição articulada; um sensor configurado para detectar uma posição de articulação do atuador de extremidade e fornecer um sinal indicativo da posição de articulação do atuador de extremidade; e um circuito de controle acoplado ao sensor e ao motor, em que o circuito de controle é configurado para: determinar a posição da articulação do atuador de extremidade através do sinal fornecido pelo sensor; e fornecer um sinal de acionamento ao motor para articular o atuador de extremidade a uma velocidade correspondente ao sinal indicativo da posição de articulação do atuador de extremidade.

[00189] Exemplo 2. O instrumento cirúrgico do Exemplo 1, em que o sinal de acionamento faz com que o motor acione o atuador de extremidade em uma velocidade fixa quando a posição de articulação do atuador de extremidade está dentro de uma zona designada entre a posição não articulada e a posição articulada.

[00190] Exemplo 3. O instrumento cirúrgico do Exemplo 2, em que a zona designada corresponde a uma distância limite de uma posição entre a posição não articulada e a posição articulada.

[00191] Exemplo 4. O instrumento cirúrgico do Exemplo 1 ao Exemplo 3, em que o sinal de acionamento varia de acordo com a posição de articulação do atuador de extremidade, e o sinal de acionamento faz com que o motor acione o atuador de extremidade em uma velocidade variável de acordo com a posição de articulação do atuador de extremidade.

[00192] Exemplo 5. O instrumento cirúrgico do Exemplo 1 ao Exemplo 4, em que o sinal de acionamento tem um ciclo de trabalho variável, e o ciclo de trabalho varia de acordo com a posição do atuador de extremidade.

[00193] Exemplo 6. O instrumento cirúrgico do Exemplo 1 ao Exemplo 5, em que o sinal de acionamento faz com que o motor articule o atuador de extremidade a uma velocidade constante da posição não articulada para a posição articulada.

[00194] Exemplo 7. Um instrumento cirúrgico que compreende: um acionador de articulação configurado para acionar um atuador de extremidade que é articulável entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que o acionador de articulação é configurado para acionar o atuador de extremidade a partir da primeira posição para a segunda posição; um motor acoplado ao acionador de articulação, em que o motor é configurado para acionar o acionador de articulação; um sensor configurado para detectar uma posição do acionador de articulação e fornecer um sinal indicativo da posição do acionador de articulação; e um circuito de controle acoplado ao motor e ao sensor, em que o circuito de controle é configurado para: determinar uma posição do acionador de articulação por meio do sinal fornecido pelo sensor; determinar uma posição angular do atuador de extremidade de acordo com o sinal indicativo da posição do acionador de articulação; e fornecer um sinal de acionamento ao motor para acionar o motor a uma velocidade correspondente à posição angular do atuador de extremidade.

[00195] Exemplo 8. O instrumento cirúrgico do Exemplo 7, em que o sinal de acionamento faz com que o motor acione o atuador de extremidade em uma velocidade fixa quando a posição angular do atuador de extremidade está dentro de uma zona designada entre a primeira posição e a segunda posição.

[00196] Exemplo 9. O instrumento cirúrgico do Exemplo 8, em que a zona designada corresponde a uma distância limite de uma posição entre a primeira posição e a segunda posição.

[00197] Exemplo 10. O instrumento cirúrgico do Exemplo 7 ao Exemplo 9, em que o sinal de acionamento varia de acordo com a posição do atuador de extremidade, e o sinal de acionamento faz com que o motor acione o atuador de extremidade em uma velocidade variável de acordo com a posição do atuador de extremidade.

[00198] Exemplo 11. O instrumento cirúrgico do Exemplo 7 ao Exemplo 10, em que o sinal de acionamento tem um ciclo de trabalho variável que varia de acordo com a posição do atuador de extremidade.

[00199] Exemplo 12. O instrumento cirúrgico do Exemplo 7 ao Exemplo 11, em que a primeira posição é alinhada com um eixo geométrico longitudinal de um eixo de acionamento.

[00200] Exemplo 13. O instrumento cirúrgico do Exemplo 7 ao Exemplo 12, em que a primeira posição é uma primeira extremidade de uma faixa de articulação do atuador de extremidade e a segunda posição é uma segunda extremidade da faixa de articulação do atuador de extremidade.

[00201] Exemplo 14. Um método para controle de um motor em um instrumento cirúrgico, em que o instrumento cirúrgico compreende um motor configurado para acionar um atuador de extremidade entre uma posição não articulada e uma posição articulada, um sensor configurado para detectar uma posição da articulação do atuador de extremidade e fornecer um sinal indicativo da posição da articulação do atuador de extremidade e um circuito de controle acoplado ao sensor e ao motor, em que o método compreende: determinar, pelo circuito de controle, a posição da articulação do atuador de extremidade através do sinal fornecido pelo sensor; e fornecer, pelo circuito de controle, um sinal de acionamento ao motor para articular o atuador de extremidade em uma velocidade correspondente ao sinal indicativo da posição de articulação do atuador de extremidade.

[00202] Exemplo 15. O método do Exemplo 14, sendo que aciona, pelo circuito de controle, o motor em uma velocidade fixa quando a posição de articulação do atuador de extremidade está dentro de uma zona designada entre a posição não articulada e a posição articulada.

[00203] Exemplo 16. O instrumento cirúrgico do Exemplo 15, em que a zona designada corresponde a uma distância limite de uma posição entre a primeira posição e a segunda posição.

[00204] Exemplo 17. O método do Exemplo 14 ao Exemplo 16, sendo que aciona, pelo circuito de controle, o motor em uma tensão variável de acordo com a posição de articulação do atuador de extremidade.

[00205] Exemplo 18. O método do Exemplo 14 ao Exemplo 17, sendo que aciona, pelo circuito de controle, o motor em um ciclo de trabalho variável de acordo com a posição de articulação do atuador de extremidade.

[00206] Exemplo 19. O método do Exemplo 14 ao Exemplo 18, sendo que aciona, pelo circuito de controle, o motor em uma velocidade constante da primeira posição para a segunda posição.

Claims

1. Instrumento cirúrgico compreendendo: um acionador de articulação (230) configurado para acionar um atuador de extremidade (2300) que é articulável entre uma primeira posição e uma segunda posição, o acionador de articulação (230) configurado para acionar o atuador de extremidade (2300) da primeira posição para a segunda posição; um motor (82) acoplado ao acionador de articulação (230), o motor (82) configurado para acionar o acionador de articulação (230); um sensor configurado para detectar uma posição do acionador de articulação (230) e fornecer um sinal indicativo da posição do acionador de articulação (230); e um circuito de controle (2510) acoplado ao motor (82) e ao sensor, o circuito de controle (2510) configurado para: determinar uma posição do acionador de articulação (230) através do sinal fornecido pelo sensor; determinar uma posição angular (ângulo de articulação) do atuador de extremidade (2300) de acordo com o sinal indicativo da posição do acionador de articulação (230); e fornecer um sinal de acionamento ao motor (82) para acionar o motor (82) a uma velocidade correspondendo à posição angular do atuador de extremidade (2300); caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento leva o motor (82) a acionar o acionador de articulação (230) a uma taxa variável como uma função do ângulo de articulação acionando assim o atuador de extremidade (2300) a uma velocidade fixa quando a posição angular do atuador de extremidade (2300) está dentro de uma zona designada entre a primeira posição e a segunda posição.

2. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona designada corresponde a uma distância limiar de uma posição entre a primeira posição e a segunda posição.

3. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento tem um ciclo de trabalho variável que varia de acordo com a posição do atuador de extremidade.

4. Instrumento cirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a primeira posição está alinhada com um eixo geométrico longitudinal de um eixo de acionamento.

5. Instrumento cirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a primeira posição é uma primeira extremidade de uma faixa de articulação do atuador de extremidade (2300) e a segunda posição é uma segunda extremidade da faixa de articulação do atuador de extremidade (2300).

6. Método para controlar um motor (82) em um instrumento cirúrgico, o instrumento cirúrgico compreendendo: um acionador de articulação (230) configurado para acionar um atuador de extremidade (2300) que é articulável entre uma primeira posição e uma segunda posição, o acionador de articulação (230) configurado para acionar o atuador de extremidade (2300) da primeira posição para a segunda posição; um motor (82) acoplado ao acionador de articulação (230), o motor (82) configurado para acionar o acionador de articulação (230); um sensor configurado para detectar uma posição do acionador de articulação (230) e fornecer um sinal indicativo da posição do acionador de articulação (230); e um circuito de controle (2510) acoplado ao motor (82) e ao sensor; o método compreendendo: determinar, pelo circuito de controle (2510), a posição do acionador de articulação (230) através do sinal fornecido pelo sensor; determinar uma posição angular (ângulo de articulação) do atuador de extremidade (2300) de acordo com o sinal indicativo da posição do acionador de articulação (230); e fornecer, pelo circuito de controle (2510), um sinal de acionamento ao motor (82) para articular o atuador de extremidade (2300) a uma velocidade correspondendo ao sinal indicativo da posição do acionador de articulação (230); caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento leva o motor (82) a acionar o acionador de articulação (230) a uma taxa variável como uma função do ângulo de articulação acionando assim o atuador de extremidade (2300) a uma velocidade fixa quando a posição angular do atuador de extremidade (2300) está dentro de uma zona designada entre a primeira posição e a segunda posição.