BR112020012966A2 - disposições de acionamento para plataformas cirúrgicas assistidas por robô - Google Patents

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Abstract

A presente invenção refere-se a vários sistemas cirúrgicos robóticos. Um sistema cirúrgico robótico compreende um primeiro motor; um segundo motor; e uma ferramenta cirúrgica robótica. A ferramenta cirúrgica robótica compreende: um primeiro acionador giratório configurado para receber um primeiro movimento giratório a partir do primeiro motor; um segundo acionador giratório configurado para receber um segundo movimento giratório a partir do segundo motor; um acionamento de saída; e um deslocador configurado para acoplar seletivamente o primeiro acionador giratório e o segundo acionador giratório ao acionamento de saída. O primeiro acionador giratório e o segundo acionador giratório são configurados para fornecer simultaneamente torque ao acionamento de saída em um estado operacional de torque elevado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÕES DE ACIONAMENTO PARA PLATAFORMAS CIRÚRGICAS ASSISTIDAS POR ROBÔ",
REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS
[0001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade disposto no item 35 do U.S.C. 8 119(e) do pedido de patente provisório US nº de série 62/649.320, intitulado DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT- ASSISTED SURGICAL PLATFORMS, depositado em 28 de março de 2018, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[0002] Este pedido reivindica o benefício de prioridade disposto no Título 35 do U.S.C.$ 119(e) do pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, do pedido de patente provisório US nº de série 62/611.340, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS, depositado em 28 de dezembro de 2017, e do pedido de patente provisório US nº de série 62/611.339, intitulado ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.
ANTECEDENTES
[0003] A presente invenção refere-se a sistemas cirúrgicos robóticos. Os sistemas cirúrgicos robóticos podem incluir uma unidade de controle central, um console de comando do cirurgião e um robô que tem um ou mais braços robóticos. As ferramentas cirúrgicas robóticas podem ser montadas de modo liberável ao braço(s) robótico(s). O número e o tipo de instrumentos cirúrgicos robóticos podem depender do tipo de procedimento cirúrgico. Os sistemas cirúrgicos robóticos podem ser usados em conexão com uma ou mais telas e/ou um ou mais instrumentos cirúrgicos portáteis durante um procedimento cirúrgico.
SUMÁRIO
[0004] Em um aspecto geral, é fornecido um sistema cirúrgico robótico. O sistema cirúrgico robótico compreende um primeiro motor; um segundo motor; e uma ferramenta cirúrgica robótica. A ferramenta cirúrgica robótica compreende: um primeiro acionador giratório configurado para receber um primeiro movimento giratório a partir do primeiro motor; um segundo acionador giratório configurado para receber um segundo movimento giratório a partir do segundo motor; um acionamento de saída; e um deslocador configurado para acoplar seletivamente o primeiro acionador giratório e o segundo acionador giratório ao acionamento de saída. O primeiro acionador giratório e o segundo acionador giratório são configurados para fornecer simultaneamente torque ao acionamento de saída em um estado operacional de torque elevado.
[0005] Em um outro aspecto geral, é fornecida uma ferramenta cirúrgica robótica. A ferramenta cirúrgica robótica compreende uma transmissão que compreende: uma primeira camada que compreende um primeiro acionamento de saída e uma pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão; uma segunda camada que compreende um segundo acionamento de saída e uma pluralidade de segundas engrenagens de transmissão; um primeiro eixo de acionamento que se estende através da primeira camada e da segunda camada; um segundo eixo de acionamento que se estende através da primeira camada e da segunda camada; e um conjunto de deslocamento. O conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o primeiro eixo de acionamento e o segundo eixo de acionamento ao primeiro acionamento de saída através da pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão em um estado de torque elevado. Além disso, o conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o primeiro eixo de acionamento ao segundo acionamento de saída através da pluralidade de segundas engrenagens de transmissão em um estado de baixo torque.
[0006] Em um outro aspecto, é fornecido um sistema para acionamento de uma ferramenta cirúrgica robótica. O sistema compreende: uma primeira camada que compreende uma primeira engrenagem de saída; uma segunda camada que compreende uma segunda engrenagem de saída; um primeiro eixo de acionamento que se estende através da primeira camada e da segunda camada; um segundo eixo de acionamento que se estende através da primeira camada e da segunda camada; e um conjunto de deslocamento configurado para acoplar seletivamente o primeiro eixo de acionamento e o segundo eixo de acionamento à primeira engrenagem de saída em um estado operacional de torque elevado para fornecer simultaneamente torque à primeira engrenagem de saída.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0007] Os recursos de vários aspectos são apresentados com particularidade nas reivindicações em anexo. Os vários aspectos, no entanto, no que se refere tanto à organização quanto aos métodos de operação, juntamente com objetos e vantagens adicionais dos mesmos, podem ser melhor compreendidos em referência à descrição apresentada a seguir, considerada em conjunto com os desenhos em anexo, como a seguir.
[0008] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0009] A Figura 2 é um sistema cirúrgico sendo usado para executar um procedimento cirúrgico em uma sala de operação, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00010] A Figura3 é um controlador cirúrgico central emparelhado com um sistema de visualização, um sistema robótico, e um instrumento inteligente, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00011] A Figura 4 é uma vista em perspectiva parcial de um compartimento do controlador cirúrgico central, e de um módulo gerador em combinação recebido de maneira deslizante em um compartimento do controlador cirúrgico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00012] AFigura5 é uma vista em perspectiva de um módulo gerador em combinação com contatos bipolares, ultrassônicos e monopolares e um componente de evacuação de fumaça, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00013] A Figura 6 ilustra diferentes conectores de barramento de potência para uma pluralidade de portas de acoplamento lateral de um compartimento “modular lateral configurado para receber uma pluralidade de módulos, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00014] A Figura 7 ilustra um compartimento modular vertical configurado para receber uma pluralidade de módulos, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00015] A Figura 8 ilustra uma rede de dados cirúrgicos que compreende um controlador central de comunicação modular configurado para conectar dispositivos modulares localizados em uma ou mais salas de cirurgia de uma instalação de serviços de saúde, ou qualquer ambiente em uma instalação de serviços públicos especialmente equipada para operações cirúrgicas, à nuvem, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00016] A Figura 9 ilusta um sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00017] A Figura 10 ilustra um controlador cirúrgico central que compreende uma pluralidade de módulos acoplados à torre de controle modular, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00018] A Figura 11 ilustra um aspecto de um dispositivo controlador central de rede de barramento em série universal (USB), de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00019] A Figura 12 ilustra um diagrama lógico de um sistema de controle de um instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00020] A Figura 13 ilustra um circuito de controle configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00021] A Figura 14 ilustra um circuito lógico combinacional configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00022] A Figura 15 ilustra um circuito lógico sequencial configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00023] A Figura 16 ilustra um instrumento ou ferramenta cirúrgica que compreende uma pluralidade de motores que podem ser ativados para executar várias funções, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00024] A Figura 17 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico robótico configurado para operar uma ferramenta cirúrgica descrita no mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00025] —AFigura 18ilustra um diagrama de blocos de um instrumento cirúrgico programado para controlar a translação distal do membro de deslocamento, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00026] A Figura 19 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico configurada para controlar várias funções, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00027] A Figura 20 é um diagrama de blocos simplificado de um gerador configurado para fornecer ajuste sem indutor, entre outros benefícios, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00028] A Figura 21 ilustra um exemplo de um gerador, que é uma forma do gerador da Figura 20, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00029] A Figura 22 é um esquema de um sistema cirúrgico robótico, de acordo com um aspecto da presente divulgação;
[00030] A Figura 23 é uma vista em planta de um sistema cirúrgico robótico controlado telecirurgicamente e minimamente invasivo que é usado para realizar uma cirurgia, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00031] A Figura 24 é uma vista em perspectiva de um console de controle do cirurgião do sistema cirúrgico da Figura 23, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00032] A Figura 25 é uma vista em perspectiva de um carrinho eletrônico do sistema cirúrgico da Figura 23, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00033] A Figura 26 é um diagrama de um sistema cirúrgico controlado telecirurgicamente, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00034] A Figura 27 é uma vista parcial de um carrinho para o paciente do sistema cirúrgico da Figura 23, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00035] A Figura 28 é uma vista anterior de uma ferramenta cirúrgica operada telecirurgicamente para o sistema cirúrgico da Figura 23, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00036] A Figura29 é um diagrama esquemático de controle de um sistema cirúrgico controlado telecirurgicamente, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00037] AFigura30 é uma vista em elevação de um sistema cirúrgico robótico e várias trajetórias de comunicação do mesmo, de acordo com um aspecto da presente divulgação;
[00038] A Figura31é uma vista em perspectiva explodida de uma interface entre uma ferramenta robótica e uma porção de montagem da ferramenta do sistema cirúrgico robótico da Figura 30.
[00039] A Figura32 é uma vista em detalhes da interface da Figura 31, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00040] A Figura33 é uma vista em perspectiva de uma ferramenta robótica de radiofrequência (RF) bipolar que tem uma bomba de evacuação de fumaça para uso com um sistema cirúrgico robótico, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00041] A Figura 34 é uma vista em perspectiva do atuador de extremidade da ferramenta robótica de radiofrequência bipolar da Figura 33 representando o atuador de extremidade prendendo e tratando tecido, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00042] A Figura 35 é uma vista em planta da interface de acionamento da ferramenta robótica de radiofrequência bipolar da Figura 33 com componentes removidos para clareza, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00043] A Figura 36 é uma vista em planta de uma ferramenta robótica ultrassônica tendo recursos de resfriamento e insuflação para uso com um sistema cirúrgico robótico, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00044] A Figura 37 é um fluxograma de um algoritmo de controle para uma ferramenta robótica para uso com um sistema cirúrgico robótico, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00045] A Figura 38 é uma vista em perspectiva de um sistema de acionamento para uma ferramenta cirúrgica robótica, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00046] A Figura39é uma vista em perspectiva explodida do sistema de acionamento da Figura 38, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00047] —AFigura40 é uma vista em perspectiva em seção transversal parcial de um compartimento proximal da ferramenta cirúrgica robótica da Figura 38, representando uma disposição de transmissão dentro do compartimento proximal, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00048] A Figura 41 é uma vista em perspectiva explodida da disposição de transmissão da Figura 40, de acordo com um aspecto da presente divulgação;
[00049] A Figura 42 é uma vista em perspectiva explodida da disposição de transmissão da Figura 40 com várias partes removidas para fins de clareza, representando a disposição de transmissão em uma primeira configuração na qual um primeiro acionamento cooperativo é acoplado de modo acionável a um primeiro eixo de acionamento de saída e um segundo acionamento cooperativo é acoplado de modo acionável a um segundo eixo de acionamento de saída, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00050] A Figura 43 é uma vista em perspectiva explodida da disposição de transmissão da Figura 40 com várias partes removidas para fins de clareza, representando a disposição de transmissão em uma segunda configuração na qual o primeiro acionamento cooperativo e o segundo acionamento cooperativo são acoplados de modo acionável a um terceiro eixo de acionamento de saída, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00051] A Figura 44 é uma vista em perspectiva explodida da disposição de transmissão da Figura 40 com várias partes removidas para fins de clareza, representando a disposição de transmissão em uma terceira configuração na qual o primeiro acionamento cooperativo e o segundo acionamento cooperativo são acoplados de modo acionável a um quarto eixo de acionamento de saída, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00052] A Figura 45 é uma vista em elevação em seção transversal explodida da disposição de transmissão da Figura 40, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00053] A Figura 46 é uma exibição gráfica do torque de saída para diferentes funções cirúrgicas da ferramenta cirúrgica robótica da Figura 38, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[00054] A Figura 47 é uma vista em perspectiva da ferramenta cirúrgica robótica da Figura 38, em uma configuração não atuada, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00055] A Figura 48 é uma vista em perspectiva da ferramenta cirúrgica robótica da Figura 38, em uma configuração articulada, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00056] A Figura 49 é uma vista em perspectiva da ferramenta cirúrgica robótica da Figura 38, em uma configuração girada, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00057] A Figura 50 é uma vista em perspectiva da ferramenta cirúrgica robótica da Figura 38, em uma configuração presa e disparada, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00058] A Figura 51 é uma vista de atuadores de extremidade roboticamente controlados em um sítio cirúrgico, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00059] A Figura 52 é uma vista dos atuadores de extremidade roboticamente controlados da Figura 51, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00060] A Figura 53 é uma exibição gráfica de força e deslocamento ao longo do tempo para um dos atuadores de extremidade roboticamente controlados da Figura 51, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00061] A Figura 54 é um fluxograma de um algoritmo de controle para uma ferramenta cirúrgica para uso com um sistema cirúrgico robótico, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00062] A Figura 55 é uma vista em elevação de um procedimento cirúrgico que envolve um sistema cirúrgico robótico e um instrumento cirúrgico de mão e representando múltiplas telas na sala de cirurgia, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[00063] A Figura 56 é uma linha de tempo que presenta o reconhecimento situacional de um controlador cirúrgico central, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[00064] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US provisórios, depositados em 28 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em suas totalidades: e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.302, intitulado INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.294, intitulado DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.300, intitulado SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.309, intitulado SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER;
e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.310, intitulado COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.291, intitulado USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE
COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.296, intitulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.333, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.327, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.315, intitulado DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.313, intitulado CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.320, intitulado DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.307, intitulado AUTOMATIC. TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT- ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; e e Pedido de patente provisório US nº de série 62/649.323, intitulado SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS.
[00065] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 29 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: e Pedido de patente US nº de série , intitulado INTERACTIVE — SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES; nº do documento do procurador END8499USNP/170766; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES; nº do documento do procurador END8499USNP1/170766-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES; nº do documento do procurador END8499USNP2/170766-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS; nº do documento do procurador END8499USNP3/170766-3; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS; nº do documento do procurador END8499USNP4/170766-4; e Pedido de patente US nº de série , intitulado SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS; nº do documento do procurador END8499USNP5/170766-5; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD; nº do documento do procurador END8500USNP/170767; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING
PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS; nº do documento do procurador END8500USNP1/170767-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT; nº do documento do procurador END8500USNP2/170767-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME; nº do documento do procurador END8500USNP3/170767-3; e Pedido de patente US nº de série , intitulado SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS; nº do documento do procurador END8501USNP/170768; e Pedido de patente US Nº de série ; intitulado SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING; nº do documento do procurador END8501USNP1/170768-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA; nº do documento do procurador END8501USNP2/170768-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER; nº do documento do procurador END8502USNP/170769; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE; nº do documento do procurador END8502USNP1/170769-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS; nº do documento do procurador END8502USNP2/170769-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS; nº do documento do procurador END8503USNP/170770; e Pedido de patente US nº de série , intitulado USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT; nº do documento do procurador END8504USNP/170771; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY; nº do documento do procurador END8504USNP1/170771-1;e e Pedido de patente US nº de série , intitulado DUAL CMOS ARRAY IMAGING. nº do documento do procurador END8504USNP2/170771-2.
[00066] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 29 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: e Pedido de patente US nº de série , intitulado
ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES; nº do documento do procurador END8506USNP/170773; e Pedido de patente US nº de série , intitulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS; nº do documento do procurador END8506USNP1/170773-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER; nº do documento do procurador END8507USNP/170774; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL
USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET; nº do documento do procurador END8507USNP1/170774-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION; nº do documento do procurador END8507USNP2/170774-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES; nº do documento do procurador END8508USNP/170775; e Pedido de patente US nº de série , intitulado
DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; nº do documento do procurador END8509USNP/170776; e e Pedido de patente US nº de série , intitulado CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES. nº do documento do procurador END8510USNP/170777.
[00067] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 29 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: e Pedido de patente US nº de série , intitulado COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8511USNP1/170778-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8511USNP2/170778-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado AUTOMATIC. TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED
SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP/170779; e Pedido de patente US nº de série , intitulado CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP1/170779-1; e Pedido de patente US nº de série , intitulado COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP2/170779-2; e Pedido de patente US nº de série , intitulado DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP3/170779-3; e e Pedido de patente US nº de série , intitulado SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8513USNP/170780.
[00068] Antes de explicar com detalhes os vários aspectos dos instrumentos cirúrgicos e geradores, deve-se observar que os exemplos ilustrativos não estão limitados, em termos de aplicação ou uso, aos detalhes de construção e disposição de partes ilustradas nos desenhos e na descrição em anexo. Os exemplos ilustrativos 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 exemplos ilustrativos para a conveniência do leitor e não para o propósito de limitar a mesma. Além disso, deve-se entender que um ou mais dentre os aspectos, expressões de aspectos, e/ou exemplos descritos a seguir podem ser combinados com qualquer um ou mais dentre os outros aspectos, expressões de aspectos e/ou exemplos descritos a seguir.
[00069] “Com referência à Figura 1, um sistema cirúrgico interativo implementado por computador 100 inclui um ou mais sistemas cirúrgicos 102 e um sistema baseado em nuvem (por exemplo, a nuvem 104 que pode incluir um servidor remoto 113 acoplado a um dispositivo de armazenamento 105). Cada sistema cirúrgico 102 inclui ao menos um controlador cirúrgico central 106 em comunicação com a nuvem 104 que pode incluir um servidor remoto 113. Em um exemplo, conforme ilustrado na Figura 1, o sistema cirúrgico 102 inclui um sistema de visualização 108, um sistema robótico 110, um instrumento cirúrgico de mão e inteligente 112, que são configuradas para se comunicarem um com o outro e/ou o controlador central 106. Em alguns aspectos, um sistema cirúrgico 102 pode incluir um número de controladores centrais M 106, um número N de sistemas de visualização 108, um número O de sistemas robóticos 110, e um número P de instrumentos cirúrgicos inteligentes, de mão 112, onde M, N, O, e P são números inteiros maiores ou iguais a um.
[00070] A Figura 3 representa um exemplo de um sistema cirúrgico 102 sendo usado para executar um procedimento cirúrgico em um paciente que está deitado em uma mesa de operação 114 em uma sala de operação cirúrgica 116. Um sistema robótico 110 é usado no procedimento cirúrgico como uma parte do sistema cirúrgico 102. O sistema robótico 110 inclui um console do cirurgião 118, um carrinho para o paciente 120 (robô cirúrgico), e um controlador robótico cirúrgico central 122. O carrinho para o paciente 120 pode manipular ao menos uma ferramenta cirúrgica acoplada de maneira removível 117 através de uma incisão minimamente invasiva no corpo do paciente enquanto o cirurgião vê o local cirúrgico através do console do cirurgião 118. Uma imagem do local cirúrgico pode ser obtida por um dispositivo de imageamento médico 124, que pode ser manipulado pelo carrinho para o paciente 120 para orientar o dispositivo de imageamento 124. O controlador robótico central 122 pode ser usado para processar as imagens do local cirúrgico para exibição subsequente para o cirurgião através do console do cirurgião 118.
[00071] Outros tipos de sistemas robóticos podem ser prontamente adaptados para uso com o sistema cirúrgico 102. Vários exemplos de sistemas robóticos e instrumentos cirúrgicos que são adequados para uso com a presente divulgação são descritos no pedido de patente provisório nº de série 62/611.339, intitulado ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[00072] Vários exemplos de análise com base em nuvem que são realizados pela nuvem 104, e são adequados para uso com a presente divulgação, são descritos no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.340, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.
[00073] Em vários aspectos, o dispositivo de imageamento 124 inclui ao menos um sensor de Imagem e um ou mais componentes ópticos. Os sensores de imagem adequados incluem, mas não se limitam a, sensores de dispositivo acoplado a carga (CCD) e sensores semicondutores de óxido metálico complementares (CMOS).
[00074] Os componentes ópticos do dispositivo de imageamento 124 podem incluir uma ou mais fontes de iluminação e/ou uma ou mais lentes. A uma ou mais fontes de iluminação podem ser direcionadas para iluminar porções do campo cirúrgico. O um ou mais sensores de imagem podem receber luz refletida ou refratada do campo cirúrgico, incluindo a luz refletida ou refratada do tecido e/ou instrumentos cirúrgicos.
[00075] Auma ou mais fontes de iluminação podem ser configuradas para irradiar energia eletromagnética no espectro visível, bem como no espectro invisível. O espectro visível, por vezes chamado de o espectro óptico ou espectro luminoso, é aquela porção do espectro eletromagnético que é visível a (isto é, pode ser detectada por) o olho humano e pode ser chamada de luz visível ou simplesmente luz. Um olho humano típico responderá s comprimentos de onda no ar que são de cerca de 380 nm a cerca de 750 nm.
[00076] O espectro invisível (isto é, o espectro não luminoso) é aquela porção do espectro eletromagnético situada abaixo e acima do espectro visível (isto é, comprimentos de onda abaixo de cerca de 380 nm e acima de cerca de 750 nm). O espectro invisível não é detectável pelo olho humano. Os comprimentos de onda maiores que cerca de 750 nm são mais longos que o espectro vermelho visível, e eles se tornam invisíveis infravermelho (IR), micro-ondas, rádio e radiação eletromagnética. Os comprimentos de onda menores que cerca de 380 nm são mais curtos que o espectro ultravioleta, e eles se tornam ultravioleta invisíveis, raio x, e radiação eletromagnética de raios gama.
[00077] Em vários aspectos, o dispositivo de imageamento 124 é configurado para uso em um procedimento minimamente invasivo. Exemplos de dispositivos de imageamento adequados para uso com a presente divulgação incluem, mas não se limitam a, um artroscópio, angioscópio, broncoscópio, coledocoscópio, colonoscópio, citoscópio, duodenoscópio, enteroscópio, esofagastro-duodenoscópio (gastroscó- pio), endoscópio, laringoscópio, nasofaringo-neproscópio, sigmoidoscó- pio, toracoscópio, e ureteroscópio.
[00078] Em um aspecto, o dispositivo de imageamento usa monitoramento de múltiplos espectros para discriminar topografia e estruturas subjacentes. Uma imagem multi-espectral é uma que captura dados de imagem dentro de faixas de comprimento de onda ao longo do espectro eletromagnético. Os comprimentos de onda podem ser separados por filttos ou mediante o uso de instrumentos que são sensíveis a comprimentos de onda específicos, incluindo a luz de frequências além da faixa de luz visível, por exemplo, IR e luz ultravioleta. As imagens espectrais podem permitir a extração de informações adicionais que o olho humano não consegue capturar com seus receptores para as cores vermelho, verde, e azul. O uso de imageamento multiespectral é descrito em maiores detalhes sob o título "Advanced Imaging Acquisition Module" no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. O monitoramento multiespectral pode ser uma ferramenta útil para a relocalização de um campo cirúrgico após uma tarefa cirúrgica ser concluída para executar um ou mais dos testes anteriormente descritos no tecido tratado.
[00079] É axiomático que a esterilização estrita da sala de operação e do equipamento cirúrgico seja necessária durante qualquer cirurgia. À higiene rigorosa e as condições de esterilização necessárias em uma "sala cirúrgica", isto é, uma sala de operação ou tratamento, justificam a mais alta esterilização possível de todos os dispositivos e equipamentos médicos. Parte desse processo de esterilização é a necessidade de esterilizar qualquer coisa que entra em contato com o paciente ou penetra no campo estéril, incluindo o dispositivo de imageamento 124 e seus conectores e componentes. Será entendido que o campo estéril pode ser considerado uma área especificada, como dentro de uma bandeja ou sobre uma toalha estéril, que é considerado livre de micro-organismos, ou o campo estéril pode ser considerado uma área, imediatamente ao redor de um paciente, que foi preparado para a realização de um procedimento cirúrgico. O campo estéril pode incluir os membros da equipe de escovação, que estão adequadamente vestidos, e todos os móveis e acessórios na área.
[00080] Em vários aspectos, o sistema de visualização 108 inclui um ou mais sensores de imageamento, uma ou mais unidades de processamento de imagem, uma ou mais matrizes de armazenamento e uma ou mais telas que são estrategicamente dispostas em relação ao campo estéril, conforme ilustrado na Figura 2. Em um aspecto, o sistema de visualização 108 inclui uma interface para HL7, PACS e EMR. Vários componentes do sistema de visualização 108 são descritos sob o título "Advanced Imaging Acquisition Module" no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[00081] “Conforme ilustrado na Figura 2, uma tela primária 119 é posicionada no campo estéril para ser visível para o operador na mesa de operação 114. Além disso, uma torre de visualização 111 é posicionada fora do campo estéril. A torre de visualização 111 inclui uma primeira tela não estéril 107 e uma segunda tela não estéril 109, que são opostas uma à outra. O sistema de visualização 108, guiado pelo controlador central 106, é configurado para utilizar as telas 107, 109, e 119 para coordenar o fluxo de informações para os operadores dentro e fora do campo estéril. Por exemplo, o controlador central 106 pode fazer com que o sistema de visualização 108 exiba um instantâneo de um sítio cirúrgico, conforme registrado por um dispositivo de imageamento 124, em uma tela não estéril 107 ou 109, enquanto se mantém uma transmissão ao vivo do sítio cirúrgico na tela principal 119. O instantâneo na tela não estéril 107 ou 109 pode permitir que um operador não estéril execute uma etapa diagnóstica relevante para o procedimento cirúrgico, por exemplo.
[00082] Em um aspecto, o controlador central 106 é também configurado para rotear uma entrada ou retroinformação diagnóstica por um operador não estéril na torre de visualização 111 para a tela primária 119 dentro do campo estéril, onde ele pode ser visto por um operador estéril na mesa de operação. Em um exemplo, a entrada pode estar sob a forma de uma modificação do instantâneo exibido na tela não estéril 107 ou 109, que pode ser roteada para a tela principal 119 pelo controlador central 106.
[00083] “Com referência à Figura 2, um instrumento cirúrgico 112 está sendo usado no procedimento cirúrgico como parte do sistema cirúrgico
102. O controlador central 106 é também configurado para coordenar o fluxo de informações para uma tela do instrumento cirúrgico 112. Por exemplo, no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. Uma entrada ou retroinformação diagnóstica inserida por um operador não estéril na torre de visualização 111 pode ser roteada pelo controlador central 106 para a tela do instrumento cirúrgico 115 no campo estéril, onde pode ser vista pelo operador do instrumento cirúrgico 112. Instrumentos cirúrgicos exemplificadores que são adequados para uso com o sistema cirúrgico 102 são descritos sob o título "Surgical Instrument Hardware" e no pedido de patente provisório nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, por exemplo.
[00084] Agora com referência à Figura 3, um controlador central 106 é mostrado em comunicação com um sistema de visualização 108, um sistema robótico 110 e um instrumento cirúrgico inteligente de mão 112. O controlador central 106 inclui uma tela do controlador central 135, um módulo de imageamento 138, um módulo gerador 140, um módulo de comunicação 130, um módulo processador 132 e uma matriz de armazenamento 134. Em certos aspectos, conforme ilustrado na Figura 3, o controlador central 106 inclui adicionalmente um módulo de evacuação de fumaça 126 e/ou um módulo de sucção/irrigação 128.
[00085] “Durante um procedimento cirúrgico, a aplicação de energia ao tecido, para vedação e/ou corte, está geralmente associada à evacuação de fumaça, sucção de excesso de fluido e/ou irrigação do tecido. O fluido, a potência, e/ou as linhas de dados de diferentes fontes são frequentemente entrelaçadas durante o procedimento cirúrgico. Um tempo valioso pode ser perdido para abordar esta questão durante um procedimento cirúrgico. Para desembaraçar as linhas pode ser necessário desconectar as linhas de seus respectivos módulos, o que pode exigir a reinicialização dos módulos. O compartimento modular do controlador central 136 oferece um ambiente unificado para gerenciar a potência, os dados e as linhas de fluido, o que reduz a frequência de entrelaçamento entre tais linhas.
[00086] Os aspectos da presente divulgação apresentam um controlador cirúrgico central para uso em um procedimento cirúrgico que envolve a aplicação de energia ao tecido em um sítio cirúrgico. O controlador cirúrgico central inclui um compartimento do controlador central e um módulo gerador de combinação recebido de maneira deslizante em uma estação de acoplamento do compartimento do controlador central. A estação de acoplamento inclui dados e contatos de potência. O módulo gerador combinado inclui dois ou mais dentre um componente gerador de energia ultrassônica, um componente gerador de energia RF bipolar, e um componente gerador de energia RF monopolar que são alojados em uma única unidade. Em um aspecto, o módulo gerador combinado inclui também um componente de evacuação de fumaça, ao menos um cabo para aplicação de energia para conectar o módulo gerador combinado a um instrumento cirúrgico, ao menos um componente de evacuação de fumaça configurado para evacuar fumaça, fluido, e/ou os particulados gerados pela aplicação de energia terapêutica ao tecido, e uma linha de fluido que se estende do sítio cirúrgico remoto até o componente de evacuação de fumaça.
[00087] Em um aspecto, a linha de fluido é uma primeira linha de fluido e uma segunda linha de fluido se estende do sítio cirúrgico remoto até um módulo de sucção e irrigação recebido de maneira deslizante no compartimento do controlador central. Em um aspecto, o compartimento do controlador central compreende uma interface de fluidos.
[00088] Certos procedimentos cirúrgicos podem exigir a aplicação de mais de um tipo de energia ao tecido. Um tipo de energia pode ser mais benéfico para cortar o tecido, enquanto um outro tipo de energia diferente pode ser mais benéfico para vedar o tecido. Por exemplo, um gerador bipolar pode ser usado para vedar o tecido enquanto um gerador ultrassônico pode ser usado para cortar o tecido vedado. Aspectos da presente divulgação apresentam uma solução em que um compartimento modular do controlador central 136 é configurado para acomodar diferentes geradores e facilitar uma comunicação interativa entre os mesmos. Uma das vantagens do compartimento modular de controlador central 136 é permitir a rápida remoção e/ou substituição de vários módulos.
[00089] Aspectos da presente divulgação apresentam um compartimento cirúrgico modular para uso em um procedimento cirúrgico que envolve aplicação de energia ao tecido. O compartimento cirúrgico modular inclui um primeiro módulo gerador de energia, configurado para gerar uma primeira energia para aplicação ao tecido, e uma primeira estação de acoplamento que compreende uma primeira porta de acoplamento que inclui primeiros contatos de dados e contatos de energia, sendo que o primeiro módulo gerador de energia é móvel de maneira deslizante em um engate elétrico com a potência e os contatos de dados e sendo que o primeiro módulo gerador de energia é móvel de maneira deslizante para fora do engate elétrico com os primeiros contatos de potência e dados.
[00090] Além do exposto acima, o compartimento cirúrgico modular também inclui um segundo módulo gerador de energia configurado para gerar uma segunda energia, diferente da primeira energia, para aplicação ao tecido, e uma segunda estação de acoplamento que compreende uma segunda porta de acoplamento que inclui segundos dados e contatos de potência sendo que o segundo módulo gerador de energia é móvel de maneira deslizante em um engate elétrico com a energia e os contatos de dados, e sendo que o segundo módulo gerador de energia é móvel de maneira deslizante para fora do engate elétrico com os segundos contatos de potência e dados.
[00091] Além disso, o compartimento cirúrgico modular também inclui um barramento de comunicação entre a primeira porta de acoplamento e a segunda porta de acoplamento, configurado para facilitar a comunicação entre o primeiro módulo gerador de energia e o segundo módulo gerador de energia.
[00092] Com referência às Figuras 3 a 7, aspectos da presente divulgação são apresentados para um compartimento modular do controlador central 136 que permite a integração modular de um módulo gerador 140, um módulo de evacuação de fumaça 126, e um módulo de sucção/irrigação 128. O compartimento modular do controlador central 136 facilita ainda mais a comunicação interativa entre os módulos 140, 126, 128. Conforme ilustrado na Figura 5, o módulo gerador 140 pode ser um módulo gerador com componentes monopolares, bipolares e ultrassônicos integrados, suportados em uma única unidade de compartimento 139 inserível de maneira deslizante no compartimento modular do controlador central 136. Conforme ilustrado na Figura 5, o módulo gerador 140 pode ser configurado para se conectar a um dispositivo monopolar 146, um dispositivo bipolar 147 e um dispositivo ultrassônico 148. Alternativamente, o módulo gerador 140 pode compreender uma série de módulos geradores monopolares, bipolares e/ou ultrassônicos que interagem através do compartimento modular do controlador central 136. O compartimento modular do controlador central 136 pode ser configurado para facilitar a inserção de múltiplos geradores e a comunicação interativa entre os geradores ancorados no compartimento modular do controlador central 136 de modo que os geradores atuariam como um único gerador.
[00093] Em um aspecto, o compartimento modular do controlador central 136 compreende uma potência modular e uma placa posterior de comunicação 149 com cabeçotes de comunicação externos e sem fio para permitir a fixação removível dos módulos 140, 126, 128 e comunicação interativa entre os mesmos.
[00094] Em um aspecto, o compartimento modular do controlador central 136 inclui estações de acoplamento, ou gavetas, 151, aqui também chamadas de gavetas, que são configuradas para receber de maneira deslizante os módulos 140, 126, 128. A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva parcial de um compartimento cirúrgico do controlador central 136, e um módulo gerador combinado 145 recebidos de maneira deslizante em uma estação de acoplamento 151 do compartimento do controlador cirúrgico central 136. Uma porta de acoplamento 152 com poder e contatos de dados em um lado posterior do módulo gerador combinado 145 é configurado para engatar uma porta de acoplamento correspondente 150 com o poder e contatos de dados de uma estação de acoplamento correspondente 151 do compartimento modular do controlador central 136 conforme o módulo gerador combinado 145 é deslizado para a posição na estação de acoplamento correspondente 151 do compartimento modular do controlador central 136. Em um aspecto, o módulo gerador combinado 145 inclui um módulo bipolar, ultrassônico e monopolar e um módulo de evacuação de fumaça integrado em uma única unidade de compartimento 139, conforme ilustrado na Figura 5.
[00095] Em vários aspectos, o módulo de evacuação de fumaça 126 inclui uma linha de fluidos 154 que transporta fumaça capturada/coletada de fluido para longe de um sítio cirúrgico e para, por exemplo, o módulo de evacuação de fumaça 126. A sucção a vácuo que se origina do módulo de evacuação de fumaça 126 pode puxar a fumaça para dentro de uma abertura de um conduto de utilidade no sítio cirúrgico. O conduto de utilidade, acoplado à linha de fluido, pode estar sob a forma de um tubo flexível que termina no módulo de evacuação de fumaça 126. O conduto de utilidade e a linha de fluido definem uma trajetória de fluido que se estende em direção ao módulo de evacuação de fumaça 126 que é recebido no compartimento do controlador central
136.
[00096] Em vários aspectos, o módulo de sucção/irrigação 128 é acoplado a uma ferramenta cirúrgica compreendendo uma linha de aspiração de fluido e uma linha de sucção de fluido. Em um exemplo, as linhas de fluido de aspiração e sucção estão sob a forma de tubos flexíveis que se estendem do sítio cirúrgico em direção ao módulo de sucção/irrigação 128. Um ou mais sistemas de acionamento podem ser configurados para fazer com que a irrigação e aspiração de fluidos para e a partir do sítio cirúrgico.
[00097] Em um aspecto, a ferramenta cirúrgica inclui um eixo de acionamento que tem um atuador de extremidade em uma extremidade distal do mesmo e ao menos um tratamento de energia associado com o atuador de extremidade, um tubo de aspiração, e um tubo de irrigação. O tubo de aspiração pode ter uma porta de entrada em uma extremidade distal do mesmo e o tubo de aspiração se estende através do eixo de acionamento. De modo similar, um tubo de irrigação pode se estender através do eixo de acionamento e pode ter uma porta de entrada próxima ao implemento de aplicação de energia. O implemento de aplicação de energia é configurado para fornecer energia ultrassônica e/ou de RF ao sítio cirúrgico e é acoplado ao módulo gerador 140 por um cabo que se estende inicialmente através do eixo de acionamento.
[00098] O tubo de irrigação pode estar em comunicação fluida com uma fonte de fluido, e o tubo de aspiração pode estar em comunicação fluida com uma fonte de vácuo. A fonte de fluido e/ou a fonte de vácuo pode ser alojadas no módulo de sucção/irrigação 128. Em um exemplo, a fonte de fluido e/ou a fonte de vácuo pode ser alojada no compartimento do controlador central 136 separadamente do módulo de sucção/irrigação 128. Em tal exemplo, uma interface de fluido pode ser configurada para conectar o módulo de sucção/irrigação 128 à fonte de fluido e/ou à fonte de vácuo.
[00099] Em um aspecto, os módulos 140, 126, 128 e/ou suas estações de acoplamento correspondentes no compartimento modular do controlador central 136 podem incluir recursos de alinhamento que são configurados para alinhar as portas de acoplamento dos módulos em engate com suas contrapartes nas estações de acoplamento do compartimento modular do controlador central 136. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 4, o módulo gerador combinado 145 inclui bráquetes laterais 155 que são configurados para engatar de maneira deslizante os bráquetes correspondentes 156 da estação de acoplamento correspondente 151 do compartimento modular do controlador central 136. Os bráquetes cooperam para guiar os contatos da porta de acoplamento do módulo gerador combinado 145 em um engate elétrico com os contatos da porta de acoplamento do compartimento modular do controlador central 136.
[000100] Em alguns aspectos, as gavetas 151 do compartimento modular do controlador central 136 têm o mesmo, ou substancialmente o mesmo tamanho, e os módulos são ajustados em tamanho para serem recebidos nas gavetas 151. Por exemplo, os bráquetes laterais 155 e/ou 156 podem ser maiores ou menores dependendo do tamanho do módulo. Em outros aspectos, as gavetas 151 são diferentes em tamanho e são cada uma projetada para acomodar um módulo específico.
[000101] Além disso, os contatos de um módulo específico podem ser chaveados para engate com os contatos de uma gaveta específica para evitar a inserção de um módulo em uma gaveta com desemparelhamento de contatos.
[000102] Conforme ilustrado na Figura 4, a porta de acoplamento 150 de uma gaveta 151 pode ser acoplada à porta de acoplamento 150 de uma outra gaveta 151 através de um link de comunicação 157 para facilitar uma comunicação interativa entre os módulos alojados no compartimento modular do controlador central 136. As portas de acoplamento 150 do compartimento modular do controlador central 136 podem, alternativa ou adicionalmente, facilitar uma comunicação interativa sem fio entre os módulos alojados no compartimento modular do controlador central 136. Qualquer comunicação sem fio adequada pode ser usada, como, por exemplo, Air Titan Bluetooth.
[000103] A Figura 6 ilustra conectores de barramento de energia individuais para uma pluralidade de portas de acoplamento laterais de um compartimento modular lateral 160 configurado para receber uma pluralidade de módulos de um controlador cirúrgico central 206. O compartimento modular lateral 160 é configurado para receber e interconectar lateralmente os módulos 161. Os módulos 161 são inseridos de maneira deslizante nas estações de acoplamento 162 do compartimento modular lateral 160, o qual inclui uma placa posterior para interconexão dos módulos 161. Conforme ilustrado na Figura 6, os módulos 161 são dispostos lateralmente no compartimento modular lateral 160. Alternativamente, os módulos 161 podem ser dispostos verticalmente em um compartimento modular lateral.
[000104] A Figura 7 ilustra um compartimento modular vertical 164 configurado para receber uma pluralidade de módulos 165 do controlador cirúrgico central 106. Os módulos 165 são inseridos de maneira deslizante em estações de acoplamento, ou gavetas, 167 do gabinete modular vertical 164, o qual inclui um painel traseiro para interconexão dos módulos 165. Embora as gavetas 167 do gabinete modular vertical 164 sejam dispostas verticalmente, em certos casos, um gabinete modular vertical 164 pode incluir gavetas que são dispostas lateralmente. Além disso, os módulos 165 podem interagir um com o outro através das portas de acoplamento do gabinete modular vertical
164. No exemplo da Figura 7, uma tela 177 é fornecida para mostrar os dados relevantes para a operação dos módulos 165. Além disso, o compartimento modular vertical 164 inclui um módulo mestre 178 que aloja uma pluralidade de submódulos que são recebidos de maneira deslizante no módulo mestre 178.
[000105] Em vários aspectos, o módulo de imageamento 138 compreende um processador de vídeo integrado e uma fonte de luz modular e é adaptado para uso com vários dispositivos de imageamento. Em um aspecto, o dispositivo de imageamento é compreendido de um compartimento modular que pode ser montado com um módulo de fonte de luz e um módulo de câmera. O compartimento pode ser um compartimento descartável. Em ao menos um exemplo, o compartimento descartável é acoplado de modo removível a um controlador reutilizável, um módulo de fonte de luz, e um módulo de câmera. O módulo de fonte de luz e/ou o módulo de câmera podem ser escolhidos de forma seletiva dependendo do tipo de procedimento cirúrgico. Em um aspecto, o módulo de câmera compreende um sensor CCD. Em um outro aspecto, o módulo de câmera compreende um sensor CMOS. Em um outro aspecto, o módulo de câmera é configurado para imageamento do feixe escaneado. De modo semelhante, o módulo de fonte de luz pode ser configurado para fornecer uma luz branca ou uma luz diferente, dependendo do procedimento cirúrgico.
[000106] Durante um procedimento cirúrgico, a remoção de um dispositivo cirúrgico do campo cirúrgico e a sua substituição por um outro dispositivo cirúrgico que inclui uma câmera Diferentes ou outra fonte luminosa pode ser ineficiente. Perder de vista temporariamente do campo cirúrgico pode levar a consequências indesejáveis. O módulo de dispositivo de imageamento da presente divulgação é configurado para permitir a substituição de um módulo de fonte de luz ou um módulo de câmera "midstream" durante um procedimento cirúrgico, sem a necessidade de remover o dispositivo de imageamento do campo cirúrgico.
[000107] Em um aspecto, o dispositivo de imageamento compreende um compartimento tubular que inclui uma pluralidade de canais. Um primeiro canal é configurado para receber de maneira deslizante o módulo da Câmera, que pode ser configurado para um encaixe do tipo snap-fit (encaixe por pressão) com o primeiro canal. Um segundo canal é configurado para receber de maneira deslizante o módulo da câmera, que pode ser configurado para um encaixe do tipo snap-fit (encaixe por pressão) com o primeiro canal. Em outro exemplo, o módulo de câmera e/ou o módulo de fonte de luz pode ser girado para uma posição final dentro de seus respectivos canais. Um engate rosqueado pode ser usado em vez do encaixe por pressão.
[000108] Em vários exemplos, múltiplos dispositivos de imageamento são colocados em diferentes posições no campo cirúrgico para fornecer múltiplas vistas. O módulo de imageamento 138 pode ser configurado para comutar entre os dispositivos de imageamento para fornecer uma vista ideal. Em vários aspectos, o módulo de imageamento 138 pode ser configurado para integrar as imagens dos diferentes dispositivos de imageamento.
[000109] Vários processadores de imagens e dispositivos de imageamento adequados para uso com a presente divulgação são descritos na patente US nº 7.995.045 intitulada COMBINED SBI AND CONVENTIONAL IMAGE PROCESSOR, concedida em 9 de agosto de 2011 que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. Além disso, a patente US nº 7.982.776, intitulada SBIl MOTION ARTIFACT REMOVAL APPARATUS AND METHOD, concedida em 19 de julho de 2011, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, descreve vários sistemas para remover artefatos de movimento dos dados de imagem. Tais sistemas podem ser integrados com o módulo de imageamento 138. Além desses, a publicação do pedido de patente US nº 2011/0306840, intitulada CONTROLLABLE MAGNETIC. SOURCE TO FIXTURE INTRACORPOREAL APPARATUS, publicada em 15 de dezembro de 2011, e a publicação do pedido de patente US nº 2014/0243597, intitulada SYSTEM FOR PERFORMING A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL PROCEDURE, publicada em 28 de agosto de 2014, que estão, cada um das quais, aqui incorporadas a título de referência em sua totalidade.
[000110] A Figura 8 ilustra uma rede de dados cirúrgicos 201 que compreende um controlador central de comunicação modular 203 configurado para conectar dispositivos modulares localizados em uma ou mais salas cirúrgicas de uma instalação de serviços de saúde, ou qualquer ambiente em uma instalação de serviços públicos especialmente equipada para operações cirúrgicas, a um sistema baseado em nuvem (por exemplo, a nuvem 204 que pode incluir um servidor remoto 213 acoplado a um dispositivo de armazenamento 205). Em um aspecto, o controlador central de comunicação modular 203 compreende um controlador central de rede 207 e/ou uma chave de rede 209 em comunicação com um roteador de rede. O controlador central de comunicação modular 203 também pode ser acoplado a um sistema de computador local 210 para fornecer processamento de computador local e manipulação de dados. A rede de dados cirúrgicos 201 pode ser configurada como uma rede passiva, inteligente, ou de comutação. Uma rede de dados cirúrgicos passiva serve como um conduto para os dados, permitindo que os dados sejam transmitidos de um dispositivo (ou segmento) para um outro e para os recursos de computação em nuvem. Uma rede de dados cirúrgico inteligente inclui recursos para permitir que o tráfego passe através da rede de dados cirúrgicos a serem monitorados e para configurar cada porta no controlador central de rede 207 ou chave de rede 209. Uma rede de dados cirúrgicos inteligente pode ser chamada de um controlador central ou chave controlável. Um controlador central de chaveamento lê o endereço de destino de cada pacote e então encaminha o pacote para a porta correta.
[000111] Os dispositivos modulares 1a a 1n localizados na sala de operação podem ser acoplados ao controlador central de comunicação modular 203. O controlador central de rede 207 e/ou a chave de rede 209 podem ser acoplados a um roteador de rede 211 para conectar os dispositivos 1a a 1n à nuvem 204 ou ao sistema de computador local
210. Os dados associados aos dispositivos 1a a 1n podem ser transferidos para computadores baseados em nuvem através do roteador para processamento e manipulação remota dos dados. Os dados associados aos dispositivos 1a a 1h podem também ser transferidos para o sistema de computador local 210 para processamento e manipulação dos dados locais. Os dispositivos modulares 2a a 2m situados na mesma sala de operação também podem ser acoplados a uma chave de rede 209. A chave de rede 209 pode ser acoplada ao controlador central de rede 207 e/ou ao roteador de rede 211 para conectar os dispositivos 2a a 2m à nuvem 204. Os dados associados aos dispositivos 2a a 2n podem ser transferidos para a nuvem 204 através do roteador de rede 211 para o processamento e manipulação dos dados. Os dados associados aos dispositivos 2a a 2m podem também ser transferidos para o sistema de computador local 210 para processamento e manipulação dos dados locais.
[000112] Será entendido que a rede de dados cirúrgicos 201 pode ser expandida pela interconexão dos múltiplos controladores centrais de rede 207 e/ou das múltiplas chaves de rede 209 com múltiplos roteadores de rede 211. O controlador central de comunicação modular 203 pode estar contido em uma torra de controle modular configurada para receber múltiplos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m. O sistema de computador local 210 também pode estar contido em uma torre de controle modular. O controlador central de comunicação modular 203 é conectado a uma tela 212 para exibir as imagens obtidas por alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m, por exemplo, durante os procedimentos cirúrgicos. Em vários aspectos, os dispositivos 1a a 1n/2a a 2m podem incluir, por exemplo, vários módulos como um módulo de imageamento 138 acoplado a um endoscópio, um módulo gerador 140 acoplado a um dispositivo cirúrgico com base em energia, um módulo de evacuação de fumaça 126, um módulo de sucção/irrigação 128, um módulo de comunicação 130, um módulo de processador 132, uma matriz de armazenamento 134, um dispositivo cirúrgico acoplado a uma tela, e/ou um módulo de sensor sem contato, entre outros dispositivos modulares que podem ser conectados ao controlador central de comunicação modular 203 da rede de dados cirúrgicos 201.
[000113] Em um aspecto, a rede de dados cirúrgicos 201 pode compreender uma combinação de controladores centrais de rede, chaves de rede, e roteadores de rede que conectam os dispositivos 1a a 1n/2a a 2m à nuvem.
Qualquer um dos ou todos os dispositivos 1a a 1n/2a a 2m acoplados ao controlador central de rede ou chave de rede podem coletar dados em tempo real e transferir os dados para computadores em nuvem para processamento e manipulação de dados.
Será entendido que a computação em nuvem depende do compartilhamento dos recursos de computação em vez de ter servidores locais ou dispositivos pessoais para lidar com aplicações de software.
A palavra "nuvem" pode ser usada como uma metáfora para "a Internet, embora o termo não seja limitado como tal.
Consequentemente, o termo "computação na nuvem" pode ser usado aqui para se referir a "um tipo de computação baseada na Internet", em que diferentes serviços — como servidores, armazenamento, e aplicativos — são aplicados ao controlador central de comunicação modular 203 e/ou ao sistema de computador 210 localizados na sala cirúrgica (por exemplo, um sala ou espaço fixo, móvel, temporário, ou campo de operação) e aos dispositivos conectados ao controlador central de comunicação modular 203 e/ou ao sistema de computador 210 através da Internet.
A infraestrutura de nuvem pode ser mantida por um fornecedor de serviços em nuvem.
Neste contexto, o fornecedor de serviços em nuvem pode ser a entidade que coordena o uso e controle dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m localizados em uma ou mais salas de operação.
Os serviços de computação em nuvem podem realizar um grande número de cálculos com base nos dados coletados por instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs, e outros dispositivos computadorizados localizados na sala de operação.
O hardware do controlador central permite que múltiplos dispositivos ou conexões sejam conectados a um computador que se comunica com os recursos de computação e armazenamento em nuvem.
[000114] A aplicação de técnicas de processamento de dados de computador em nuvem nos dados coletados pelos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m, a rede de dados cirúrgicos fornece melhor resultados cirúrgicos, custos reduzidos, e melhor satisfação do paciente.
Ao menos alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m podem ser usados para visualizar os estados do tecido para avaliar a ocorrência de vazamentos ou perfusão de tecido vedado após um procedimento de vedação e corte do tecido.
Ao menos alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m podem ser usados para identificar a patologia, como os efeitos de doenças, com o uso da computação baseada em nuvem para examinar dados incluindo imagens de amostras de tecido corporal para fins de diagnóstico.
Isso inclui confirmação da localização e margem do tecido e fenótipos.
Ao menos alguns dos dispositivos 1a a 1hn/2a a 2m pode ser usado para identificar estruturas anatômicas do corpo com o uso de uma variedade de sensores integrados com dispositivos de imageamento e técnicas como a sobreposição de imagens capturadas por múltiplos dispositivos de imageamento.
Os dados colhidos pelos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m, incluindo os dados de imagem, podem ser transferidos para a nuvem 204 ou o sistema de computador local 210 ou ambos para processamento e manipulação de dados incluindo processamento e manipulação de imagem.
Os dados podem ser analisados para melhorar os resultados do procedimento cirúrgico por determinação de se tratamento adicional, como aplicação de intervenção endoscópica, tecnologias emergentes, uma radiação direcionada, intervenção direcionada, robóticas precisas a sítios e condições específicas de tecido, podem ser seguidas.
Essa análise de dados pode usar adicionalmente processamento analítico dos resultados, e com o uso de abordagens padronizadas podem fornecer retroinformação padronizado benéfico tanto para confirmar tratamentos cirúrgicos e o comportamento do cirurgião ou sugerir modificações aos tratamentos cirúrgicos e o comportamento do cirurgião.
[000115] Emuma implementação, os dispositivos da sala de operação 1a a 1n podem ser conectados ao controlador central de comunicação modular 203 através de um canal com fio ou um canal sem fio dependendo da configuração dos dispositivos 1a a 1h em um controlador central de rede. O controlador central de rede 207 pode ser implementado, em um aspecto, como um dispositivo de transmissão de rede local que atua sobre a camada física do modelo OSI ("open system interconnection", interconexão de sistemas abertos). O controlador central de rede fornece conectividade aos dispositivos 1a a 1n localizados na mesma rede da sala de operação. O controlador central de rede 207 coleta dados sob a forma de pacotes e os envia para o roteador em modo half - duplex. O controlador central de rede 207 não armazena qualquer controle de acesso de mídia/protocolo da Internet (MAC/IP) para transferir os dados do dispositivo. Apenas um dos dispositivos 1a a 1n por vez pode enviar dados através do controlador central de rede 207. O controlador central de rede 207 não tem tabelas de roteamento ou inteligência acerca de onde enviar informações e transmite todos os dados da rede através de cada conexão e a um servidor remoto 213 (Figura 9) na nuvem 204. O controlador central de rede 207 pode detectar erros básicos de rede, como colisões, mas ter todas (admitir que) as informações transmitidas para múltiplas portas de entrada pode ser um risco de segurança e provocar estrangulamentos.
[000116] Em uma outra implementação, os dispositivos de sala de operação 2a a 2m podem ser conectados a uma chave de rede 209 através de um canal com ou sem fio. A chave de rede 209 funciona na camada de conexão de dados do modelo OSI. A chave de rede 209 é um dispositivo multicast para conectar os dispositivos 2a a 2m localizados no mesmo centro de operação à rede. A chave de rede 209 envia dados sob a forma de quadros para o roteador de rede 211 e funciona em modo duplex completo. Múltiplos dispositivos 2a a 2m podem enviar dados ao mesmo tempo através da chave de rede 209. A chave de rede 209 armazena e usa endereços MAC dos dispositivos 2a a 2m para transferir dados.
[000117] O controlador central de rede 207 e/ou a chave de rede 209 são acoplados ao roteador de rede 211 para uma conexão com a nuvem
204. O roteador de rede 211 funciona na camada de rede do modelo OSI. O roteador de rede 211 cria uma rota para transmitir pacotes de dados recebidos do controlador central de rede 207 e/ou da chave de rede 211 para um computador com recursos em nuvem para futuro processamento e manipulação dos dados coletados por qualquer um dentre ou todos os dispositivos 1a a 1n/ 2a a 2m. O roteador de rede 211 pode ser usado para conectar duas ou mais redes diferentes situadas em locais diferentes, como, por exemplo, diferentes salas de operação da mesma instalação de serviços de saúde ou diferentes redes localizadas em diferentes salas de operação das diferentes instalações de serviços de saúde. O roteador de rede 211 envia dados sob a forma de pacotes para a nuvem 204 e funciona em modo duplex completo. Múltiplos dispositivos podem enviar dados ao mesmo tempo. O roteador de rede 211 usa endereços IP para transferir dados.
[000118] Em um exemplo, o controlador central de rede 207 pode ser implementado como um controlador central USB, o que permite que múltiplos dispositivos USB sejam conectados a um computador hospedeiro. O controlador central USB pode expandir uma única porta USB em vários níveis de modo que há mais portas disponíveis para conectar os dispositivos ao computador hospedeiro do sistema. O controlador central de rede 207 pode incluir recursos com fio ou sem fio para receber informações sobre um canal com fio ou um canal sem fio. Em um aspecto, um protocolo sem fio de comunicação de rádio sem fio, de banda larga e de curto alcance USB sem fio pode ser usado para comunicação entre os dispositivos 1a a 1h e os dispositivos 2a a 2m situados na sala de operação.
[000119] Em outros exemplos, os dispositivos da sala de operação 1a a 1n/2a a 2m pode se comunicar com ao controlador central de comunicação modular 203 através de tecnologia Bluetooth sem fio padrão para troca de dados ao longo de curtas distâncias (com o uso de ondas de rádio UHF de comprimento de onda curta na banda ISM de 2,4 a 2,485 GHz) de dispositivos fixos e móveis e construir redes de área pessoal (PANs, "personal area networks"). Em outros aspectos, os dispositivos da sala de operação 1a a 1n/2a a 2m podem se comunicar com o controlador central de comunicação modular 203 através de um número de padrões ou protocolos de comunicação sem fio e com fio, incluindo, mas não se limitando a, Wi-Fi (família IEEE 802.11), WiMAX (família IEEE 802.16), IEEE 802.20, evolução de longo prazo (LTE, "long-term evolution"), e Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, e derivados de Ethernet dos mesmos, bem como quaisquer outros protocolos sem fio e com fio que são designados como 3G, 4G, 5G, e além. O módulo de computação pode incluir uma pluralidade de módulos de comunicação. Por exemplo, um primeiro módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de curto alcance como Wi-Fi e Bluetooth, e um segundo módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de alcance mais longo como GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, e outros.
[000120] O controlador central de comunicação modular 203 pode servir como uma conexão central para um ou todos os dispositivos de sala de operação 1a a 1n/2a a 2m e lida com um tipo de dados conhecido como quadros. Os quadros transportam os dados gerados pelos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m. Quando um quadro é recebido pelo controlador central de comunicação modular 203, ele é amplificado e transmitido para o roteador de rede 211, que transfere os dados para os recursos de computação em nuvem com o uso de uma série de padrões ou protocolos de comunicação sem fio ou com fio, conforme descrito na presente invenção.
[000121] O controlador central de comunicação modular 203 pode ser usado como um dispositivo independente ou ser conectado a controladores centrais de rede compatíveis e chaves de rede para formar uma rede maior. O controlador central de comunicação modular 203 é, em geral, fácil de instalar, configurar e manter, fazendo dele uma boa opção para a rede dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m da sala de operação.
[000122] A Figura 9 ilustra um sistema cirúrgico interativo, implementado por computador 200. O sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 é similar em muitos aspectos ao sistema cirúrgico interativo, implementado por computador 100. Por exemplo, o sistema cirúrgico, interativo, implementado por computador 200 inclui um ou mais sistemas cirúrgicos 202, que são similares em muitos aspectos aos sistemas cirúrgicos 102. Cada sistema cirúrgico 202 inclui ao menos um controlador cirúrgico central 206 em comunicação com uma nuvem 204 que pode incluir um servidor remoto
213. Em um aspecto, o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 compreende uma torre de controle modular 236 conectada a múltiplos dispositivos de sala de operação como, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs e outros dispositivos computadorizados localizados na sala de operações. Conforme mostrado na Figura 10, a torre de controle modular 236 compreende um controlador central de comunicação modular 203 acoplado a um sistema de computador 210. Conforme ilustrado no exemplo da Figura 9, a torre de controle modular 236 é acoplada a um módulo de imageamento 238 que é acoplado a um endoscópio 239, um módulo gerador 240 que é acoplado a um dispositivo de energia 241, um módulo de evacuação de fumaça 226, um módulo de sucção/irrigação 228, um módulo de comunicação 230, um módulo de processador 232, uma matriz de armazenamento 234, um dispositivo/instrumento inteligente 235 opcionalmente acoplado a uma tela 237, e um módulo de sensor sem contato 242. Os dispositivos da sala de operação estão acoplados aos recursos de computação em nuvem e ao armazenamento de dados através da torre de controle modular 236. O controlador central de robô 222 também pode ser conectado à torre de controle modular 236 e aos recursos de computação em nuvem. Os dispositivos/Instrumentos 235, sistemas de visualização 208, entre outros, podem ser acoplados à torre de controle modular 236 por meio de padrões ou protocoles de comunicação com fio ou sem fio, conforme descrito na presente invenção. A torre de controle modular 236 pode ser acoplada a uma tela do controlador central 215 (por exemplo, monitor, tela) para exibir e sobrepor imagens recebidas do módulo de imageamento, tela do dispositivo/instrumento e/ou outros sistemas de visualização 208. A tela do controlador central também pode exibir os dados recebidos dos dispositivos conectados à torre de controle modular em conjunto com imagens e imagens sobrepostas.
[000123] A Figura 10 ilustra um controlador cirúrgico central 206 que compreende uma pluralidade de módulos acoplados à torre de controle modular 236. A torre de controle modular 236 compreende um controlador central de comunicação modular 203, por exemplo, um dispositivo de conectividade de rede, e um sistema de computador 210 para fornecer processamento, visualização, e da imageamento locais, por exemplo. Conforme mostrado na Figura 10, o controlador central de comunicação modular 203 pode ser conectado em uma configuração em camadas para expandir o número de módulos (por exemplo,
dispositivos) que podem ser conectados ao controlador central de comunicação modular 203 e transferir dados associados com os módulos ao sistema de computador 210, recursos de computação em nuvem, ou ambos. Conforme mostrado na Figura 10, cada um dos controladores centrais/chaves de rede no controlador central de comunicação modular 203 inclui três portas a jusante e uma porta a montante. O controlador central/chave de rede a montante é conectado a um processador para fornecer uma conexão de comunicação com a recursos de computação em nuvem e uma tela local 217. A comunicação com a nuvem 204 pode ser feita através de um canal de comunicação com fio ou sem fio.
[000124] O controlador cirúrgico central 206 usa um módulo de sensor sem contato 242 para medir as dimensões da sala de operação e gerar um mapa da sala cirúrgica com o uso de dispositivos de medição sem contato do tipo laser ou ultrassônico. Um módulo de sensor sem contato baseado em ultrassom escaneia a sala de operação mediante a transmissão de uma explosão de ultrassom e recebimento do eco quando esta salta fora do perímetro das paredes de uma sala de operação, conforme descrito sob o título Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room" no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, em que o módulo de sensor é configurado para determinar o tamanho da sala de operação e ajustar os limites da distância de emparelhamento com Bluetooth. Um módulo de sensor sem contato baseado em laser escaneia a sala de operação transmitindo pulsos de luz laser, recebendo pulsos de luz laser que saltam das paredes do perímetro da sala de operação, e comparando a fase do pulso transmitido ao pulso recebido para determinar o tamanho da sala de operação e para ajustar os limites de distância de emparelhamento com Bluetooth, por exemplo.
[000125] O sistema de computador 210 compreende um processador 244 e uma interface de rede 245. O processador 244 é acoplado a um módulo de comunicação 247, armazenamento 248, memória 249, memória não volátil 250, e interface de entrada/ saída 251 através de um barramento de sistema. O barramento do sistema pode ser qualquer um dos vários tipos de estruturas de barramento, incluindo o barramento de memória ou controlador de memória, um barramento periférico ou barramento externo, e/ou barramento local que usa qualquer variedade de arquiteturas de barramento disponíveis incluindo, mas não se limitando a, barramento de 9 bits, arquitetura de padrão industrial (ISA), Micro-Charmel Architecture (MSA), ISA estendida (EISA), Eletrônica de drives inteligentes (IDE), barramento local VESA (VLB), Interconexão de componentes periféricos (PCI), USB, porta gráfica acelerada (AGP), barramento de PCMCIA (Associação internacional de cartões de memória para computadores pessoais, "Personal Computer Memory Card International Association"), Interface de sistemas para pequenos computadores (SCSI), ou qualquer outro barramento proprietário.
[000126] O processador 244 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex disponível junto à Texas Instruments. Em um aspecto, o processador 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), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWareO, memória só de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[000127] Em um aspecto, o processador 244 pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias com base em controlador, 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.
[000128] A memória de sistema inclui memória volátil e memória não volátil. O sistema básico de entrada/saída (BIOS), contendo as rotinas básicas para transferir informações entre elementos dentro do sistema de computador, como durante a partida, é armazenado em memória não volátil. Por exemplo, a memória não volátil pode incluir ROM, ROM programável (PROM), ROM eletricamente programável (EPROM), EEPROM ou memória flash. A memória volátil inclui memória de acesso aleatório (RAM), que atua como memória cache externo. Além disso, a RAM está disponível em muitas formas como SRAM, RAM dinâmica (DRAM), DRAM síncrona (SDRAM), SDRAM taxa de dados dobrada (DDR SDRAM), SDRAM aperfeiçoada (ESDRAM), Synchlink DRAM (SLDRAM), e RAM direta Rambus RAM (DRRAM).
[000129] O sistema de computador 210 inclui também mídia de armazenamento de computador removível/não removível, volátil/não voláti, como, por exemplo, armazenamento de disco O armazenamento de disco inclui, mas não se limita a, dispositivos como uma unidade de disco magnético, unidade de disco flexível, acionador de fita, acionador Jaz, acionador Zip, acionador LS-60, cartão de memória flash ou memória stick (pen-drive). Além disso, o disco de armazenamento pode incluir mídias de armazenamento separadamente ou em combinação com outras mídias de armazenamento incluindo, mas não se limitam a, uma unidade de disco óptico como um dispositivo ROM de disco compacto (CD-ROM) unidade de disco compacto gravável (CD-R Drive), unidade de disco compacto regravável (CD-RW drive), ou uma unidade ROM de disco digital versátil (DVD-ROM). Para facilitar a conexão dos dispositivos de armazenamento de disco com o barramento de sistema, uma interface removível ou não removível pode ser usada.
[000130] É para ser entendido que o sistema de computador 210 inclui um software que age como intermediário entre os usuários e os recursos básicos do computador descritos em um ambiente operacional adequado. Tal software inclui um sistema operacional. O sistema operacional, que pode ser armazenado no armazenamento de disco, atua para controlar e alocar recursos do sistema de computador. As aplicações de sistemas se beneficiam dos recursos de gerenciamento pelo sistema operacional através de módulos de programa e “dados de programa armazenadas na memória do sistema ou no disco de armazenamento. É para ser entendido que vários componentes descritos na presente invenção podem ser implementados com vários sistemas operacionais ou combinações de sistemas operacionais.
[000131] Um usuário insere comandos ou informações no sistema de computador 210 através do(s) dispositivo(s) de entrada acoplado(s) à interface 1I/O 251. Os dispositivos de entrada incluem, mas não se limitam a, um dispositivo apontador como um mouse, trackball, stylus, touchpad, teclado, microfone, joystick, bloco de jogo, placa de satélite, escâner, cartão sintonizador de TV, câmera digital, câmera de vídeo digital, câmera de web, e similares. Esses e outros dispositivos de entrada se conectam ao processador através do barramento de sistema através da(s) porta(s) de interface. As portas de interface incluem, por exemplo, uma porta em série, uma porta paralela, uma porta de jogo e um USB. Os dispositivos de saída usam alguns dos mesmos tipos de portas que os dispositivos de entrada. Dessa forma, por exemplo, uma porta USB pode ser usada para fornecer entrada ao sistema de computador e para fornecer informações do sistema de computador para um dispositivo de saída. Um adaptador de saída é fornecido para ilustrar que existem alguns dispositivos de saída como monitores, telas, alto-falantes, e impressoras, entre outros dispositivos de saída, que precisam de adaptadores especiais. Os adaptadores de saída incluem, a título de Ilustração e não de limitação, cartões de vídeo e som que fornecem um meio de conexão entre o dispositivo de saída e o barramento de sistema. Deve ser observado que outros dispositivos e/ou sistemas de dispositivos, como computadores remotos, fornecem capacidades de entrada e de saída.
[000132] O sistema de computador 210 pode operar em um ambiente em rede com o uso de conexões lógicas com um ou mais computadores remotos, como os computadores em nuvem, ou os computadores locais. Os computadores remotos em nuvem podem ser um computador pessoal, servidor, roteador, computador pessoal de rede, estação de trabalho, aparelho baseado em microprocessador, dispositivo de pares, ou outro nó de rede comum, e similares, e tipicamente incluem muitos ou todos os elementos descritos em relação ao sistema de computador. Para fins de brevidade, apenas um dispositivo de armazenamento de memória é ilustrado com o computador remoto. Os computadores remotos são logicamente conectados ao sistema de computador através de uma interface de rede e então fisicamente conectados através de uma conexão de comunicação. A interface de rede abrange redes de comunicação como redes de áreas locais (LANs) e redes de áreas amplas (WANs). As tecnologias LAN incluem interface de dados distribuída por fibra (FDDI), interface de dados distribuídos por cobre (CDDI), Ethernet/IEEE 802,3, anel de Token/IEEE 802,5 e similares. As tecnologias WAN incluem, mas não se limitam a, links de ponto a ponto, redes de comutação de circuito como redes digitais de serviços integrados (ISDN) e variações nos mesmos, redes de comutação de pacotes e linhas digitas de assinante (DSL).
[000133] Em vários aspectos, o sistema de computador 210 da Figura 10, o módulo de imageamento 238 e/ou sistema de visualização 208, e/ou o módulo de processador 232 das Figuras 9 a 10, pode compreender um processador de imagem, motor de processamento de imagem, processador de mídia, ou qualquer processador de sinal digital (DSP) especializado usado para o processamento de imagens digitais. O processador de imagem pode usar computação paralela com tecnologias de instrução única de múltiplos dados (SIMD) ou de múltiplas instruções de múltiplos dados (MIMD) para aumentar a velocidade e a eficiência. O motor de processamento de imagem digital pode executar uma série de tarefas. O processador de imagem pode ser um sistema em um circuito integrado com arquitetura de processador de múltiplos núcleos.
[000134] As conexões de comunicação referem-se ao hardware/software usado para conectar a interface de rede ao barramento. Embora a conexão de comunicação seja mostrada para clareza ilustrativa dentro do sistema de computador, ela também pode ser externa ao sistema de computador 210. O hardware/software necessário para a ligação à interface de rede inclui, apenas para fins ilustrativos, tecnologias internas e externas como modems, incluindo modems de série de telefone regulares, modems de cabo e modems DSL, adaptadores de ISDN e cartões Ethernet.
[000135] A Figura 11 ilustra um diagrama de blocos funcionais de um aspecto de um dispositivo controlador central de rede USB 300, de acordo com um aspecto da presente divulgação. No aspecto ilustrado, o dispositivo controlador central de rede USB 300 usa um controlador central de circuito integrado TUSB2036 disponível junto à Texas Instrumentos. O controlador central de rede USB 300 é um dispositivo CMOS que fornece uma porta de transceptor USB a montante 302 e até três portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308 em conformidade com a especificação USB 2,0. A porta de transceptor USB a montante 302 é uma porta-raiz de dados diferenciais que compreende uma entrada de dados diferenciais "menos" (DMO) emparelhada com uma entrada de dados diferenciais "mais" (DPO0). As três portas do transceptor USB a jusante 304, 306, 308 são portas de dados diferenciais, sendo que cada porta inclui saídas de dados diferenciais "mais" (DP1-DP3) emparelhadas com zaidas de dados diferenciais "menos" (DM1-DM3).
[000136] O dispositivo controlador central de rede USB 300 é implementado com uma máquina de estado digital em vez de um microcontrolador, e nenhuma programação de firmware é necessária. Os transceptores USB totalmente compatíveis são integrados no circuito para a porta do transceptor USB a montante 302 e todas as portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308. As portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308 suportam tanto os dispositivos de velocidade total como de baixa velocidade configurando automaticamente a taxa de varredura de acordo com a velocidade do dispositivo fixado às portas. O dispositivo controlador central de rede USB 300 pode ser configurado em modo alimentado por barramento ou autoalimentado e inclui uma lógica de energia central 312 para gerenciar a potência.
[000137] O dispositivo controlador central de rede USB 300 inclui um motor de interface em série 310 (do inglês "Serial Interface Engine", SIE). O SIE 310 é a extremidade frontal do hardware do controlador central de rede USB 300 e lida com a maior parte do protocolo descrito no capítulo 8 da especificação USB. O SIE 310 tipicamente compreende a sinalização até o nível da transação. As funções que ele maneja poderiam incluir: reconhecimento de pacote, sequenciamento de transação, SOP, EOP, RESET, e RESUME a detecção/geração de sinais, separação de relógio/dados, codificação/descodificação de dados não retorno a zero invertido (NRZI), geração e verificação de CRC (token e dados), geração e verificação/descodificação de pacote ID (PID), e/ou conversão série-paralelo/paralelo-série. O 310 recebe uma entrada de relógio 314 e é acoplado a um temporizador de quadro e lógica de suspensão/retomada 316 e um circuito de repetição de controlador central 318 para controlar a comunicação entre a porta do transceptor USB a montante 302 e as portas do transceptor USB a jusante 304, 306, 308 através dos circuitos lógicos das portas 320, 322,
324. O SIE 310 é acoplado a um decodificador de comando 326 através da interface lógica para controlar os comandos de uma EEPROM em série através de uma interface de EEPROM em série 330.
[000138] Em vários aspectos, o controlador central de rede USB 300 pode conectar 127 as funções configuradas em até seis camadas (níveis) lógicas a um único computador. Além disso, o controlador central de rede USB 300 pode conectar todos os periféricos com o uso de um cabo de quatro fios padronizado que fornece tanto comunicação como distribuição de potência. As configurações de potência são modos alimentados por barramento e autoalimentados. O controlador central de rede USB 300 pode ser configurado para suportar quatro modos de gerenciamento de potência: um controlador central alimentado por barramento, com gerenciamento de potência de porta individual ou gerenciamento de energia de portas agrupadas, e o controlador central autoalimentado, com gerenciamento de energia de porta individual ou gerenciamento de energia de portas agrupadas. Em um aspecto, com o uso de um cabo USB, o controlador central de rede de USB 300, a porta de transceptor USB a montante 302 é plugada em um controlador de hospedeiro USB, e as portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308 são expostas para conectar dispositivos compatíveis de USB, e assim por diante.
Hardware do instrumento cirúrgico
[000139] A Figura 12 ilustra um diagrama lógico de um módulo de um sistema de controle 470 de um instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. O sistema 470 compreende um circuito de controle. O circuito de controle inclui um microcontrolador 461 que compreende um processador 462 e uma memória 468. Um ou mais dos sensores 472, 474, 476, por exemplo, fornecem retroinformação em tempo real para o processador 462. Um motor 482, acionado por um acionador do motor 492, acopla operacionalmente um membro de deslocamento longitudinalmente móvel para acionar o elemento cortante da viga com perfil em |. Um sistema de rastreamento 480 é configurado para determinar a posição do membro de deslocamento longitudinalmente móvel. As informações de posição são fornecidas ao processador 462, que pode ser programado ou configurado para determinar a posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel, bem como a posição de um membro de disparo, barra de disparo e um elemento cortante da viga com perfil em |. Motores adicionais podem ser fornecidos na interface do acionador de instrumento para controlar o disparo da viga com perfil em |, o deslocamento do tubo de fechamento, a rotação do eixo de acionamento e a articulação. Uma tela 473 exibe uma variedade de condições de operação dos instrumentos e pode incluir funcionalidade de tela sensível ao toque para entrada de dados. As informações exibidas na tela 473 podem ser sobrepostas com imagens capturadas através de módulos de imageamento endoscópicos.
[000140] Em um aspecto, o microcontrolador 461 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex disponível junto à Texas Instruments. Em um aspecto, o microcontrolador principal 461 pode ser um processador LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F, 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 em série de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWareO, memória programável e apagável eletricamente só de leitura (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), e/ou um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[000141] Em um aspecto, o microcontrolador 461 pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias à base de controladores, como TMS570 e RM4x conhecidas sob o nome comercial de Hercules ARM Cortex R4, também disponíveis 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.
[000142] O microcontrolador 461 pode ser programado para realizar várias funções, como o controle preciso da velocidade e da posição dos sistemas de articulação e faca. Em um aspecto, o microcontrolador 461 inclui um processador 462 e uma memória 468. O motor elétrico 482 pode ser um motor de corrente contínua (CC) escovado com uma caixa de câmbio e conexões mecânicas com um sistema de articulação ou bisturi. Em um aspecto, um acionador de motor 492 pode ser um A3941 disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. Outros acionadores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de rastreamento 480 que compreende um sistema de posicionamento absoluto. Uma descrição detalhada de um sistema de posicionamento absoluto é feita na publicação de pedido de patente US nº 2017/0296213, intitulada SYSTEMS AND METHODS FOR
CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, publicada em 19 de outubro de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[000143] O microcontrolador 461 pode ser programado para fornecer controle preciso da velocidade e da posição dos membros de deslocamento e sistemas de articulação. O microcontrolador 461 pode ser configurado para computar uma resposta no software do microcontrolador 461. 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.
[000144] Em um aspecto, o motor 482 pode ser controlado pelo acionador de motor 492 e pode ser usado pelo sistema de disparo do instrumento ou ferramenta cirúrgica. Em várias formas, o motor 482 pode ser um motor de acionamento de corrente contínua (CC) escovado, com uma velocidade de rotação máxima de aproximadamente 25.000 RPM, por exemplo. Em outras disposições, o motor 482 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 492 pode compreender um acionador de ponte H que compreende transístores de efeito de campo (FETs), por exemplo. O motor 482 pode ser alimentado por um conjunto de alimentação montado de modo liberável no conjunto de empunhadura ou compartimento da ferramenta para fornecer poder de controle para o instrumento ou ferramenta cirúrgica. O conjunto de alimentação 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 ou ferramenta cirúrgica. Em determinadas circunstâncias, as células de bateria do conjunto de alimentação podem ser substituíveis e/ou recarregáveis. Em ao menos um exemplo, as células de bateria podem ser baterias de íons de lítio que podem ser acopláveis e separáveis do conjunto de alimentação.
[000145] O acionador de motor 492 pode ser um A3941, disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. O acionador 492 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 escovados. O acionador 492 compreende um regulador de bomba de carga único que 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 ultrapassante 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 FET do lado de cima ou do lado de baixo. Os FETs de energia são protegidos do efeito shoot-through por meio de resistores com tempo morto programável. Os diagnósticos integrados fornecem 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 acionadores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de rastreamento 480 compreendendo um sistema de posicionamento absoluto.
[000146] Osistema de rastreamento 480 compreende uma disposição de circuito de acionamento de motor controlado que compreende um sensor de posição 472 de acordo com um aspecto da presente divulgação. O sensor de posição 472 para um sistema de posicionamento absoluto fornece um sinal de posição único que corresponde à localização de um membro de deslocamento. Em um aspecto, o membro de deslocamento representa um membro de acionamento *longitudinalmente = móvel que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento para engate engrenado com uma engrenagem de acionamento correspondente de um conjunto redutor de engrenagem. Em outros aspectos, o membro de deslocamento representa o membro de disparo, que pode ser adaptado e configurado para incluir uma cremalheira de dentes de acionamento. Em ainda um outro aspecto, o membro de deslocamento representa uma barra de disparo ou a viga com perfil em |, 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 ou ferramenta cirúrgica, como o membro de acionamento, o membro de disparo, a barra de disparo, a viga com perfil em | 178, ou qualquer elemento que possa ser deslocado. Em um aspecto, o membro de acionamento longitudinalmente móvel é acoplado ao membro de disparo, à barra de disparo e à viga com perfil em |. Consequentemente, o sistema de posicionamento absoluto pode, com efeito, rastrear o deslocamento linear da viga com perfil em | mediante o rastreamento do deslocamento linear do membro de acionamento longitudinalmente móvel. Em vários outros aspectos, o membro de deslocamento pode ser acoplado a qualquer sensor de posição 472 adequado para medir o deslocamento linear. Dessa forma, o membro de acionamento longitudinalmente móvel, o membro de disparo, a barra de disparo ou a viga com perfil em |, ou combinações dos mesmos, 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. 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 dos mesmos.
[000147] O motor elétrico 482 pode incluir um eixo de acionamento giratório, que faz interface de modo operacional com um conjunto de engrenagem, que está montado em engate de acoplamento com um conjunto ou cremalheira de dentes de acionamento no membro de acionamento. Um elemento sensor pode ser operacionalmente acoplado a um conjunto de engrenagem de modo que uma única revolução do elemento sensor de posição 472 corresponda à alguma translação longitudinal linear do membro de deslocamento. Uma disposição de engrenagens e sensores 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 fornece energia para o sistema de posicionamento absoluto e um indicador de saída pode exibir a saída do sistema de posicionamento absoluto. O membro de acionamento representa o membro de acionamento longitudinalmente móvel que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento formada na mesma para engate engrenado com uma engrenagem de acionamento correspondente do conjunto redutor de engrenagem. O membro de deslocamento representa o membro de disparo longitudinalmente móvel, a barra de disparo, a viga com perfil em |, ou combinações dos mesmos.
[000148] Uma única revolução do elemento sensor associada ao sensor de posição 472 é equivalente a um deslocamento linear longitudinal di do membro do deslocamento, onde di representa a distância linear longitudinal pela qual o membro de deslocamento se move do ponto "a" ao ponto "b" depois de uma única revolução do elemento sensor acoplado ao membro de deslocamento. A disposição do sensor pode ser conectada por meio de uma redução de engrenagem que resulta no sensor de posição 472 completando uma ou mais revoluções para o curso completo do membro de deslocamento. O sensor de posição 472 pode completar múltiplas revoluções para o curso completo do membro de deslocamento.
[000149] Uma série de chaves, onde n é um número inteiro maior que um, pode ser usada sozinha ou em combinação com uma redução de engrenagem para fornecer um sinal de posição única para mais de uma revolução do sensor de posição 472. O estado das chaves é transmitido de volta ao microcontrolador 461 que aplica uma lógica para determinar um sinal de posição única correspondente ao deslocamento linear longitudinal d1 + d2 + ... do do membro de deslocamento. A saída do sensor de posição 472 é fornecida ao microcontrolador 461. Em várias modalidades, o sensor de posição 472 da disposição de sensor pode compreender um sensor magnético, um sensor giratório analógico, como um potenciômetro, ou uma série de elementos de efeito Hall analógicos, que emitem uma combinação única de posição de sinais ou valores.
[000150] O sensor de posição 472 pode compreender qualquer número de elementos de detecção magnética, como, por exemplo, sensores magnéticos classificados de acordo com se eles medem 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 Halli magnetorresistência anisotrópica, magnetorresistência gigante, junções túnel magnéticas, magnetoimpedância gigante, compostos magnetostritivos/piesoelétricos, magnetodiodo, transístor magnético, fibra óptica, magneto-óptica e sensores magnéticos baseados em sistemas microeletromecânicos, dentre outros.
[000151] Em um aspecto, o sensor de posição 472 para o sistema de rastreamento 480 que compreende um sistema de posicionamento absoluto compreende um sistema de posicionamento absoluto giratório magnético. O sensor de posição 472 pode ser implementado como um sensor de posição giratório, magnético, de circuito integrado único,
ASSOSSEQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 472 fazer interface com o microcontrolador 461 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto. O sensor de posição 472 é um componente de baixa tensão e baixa potência e inclui quatro elementos de efeito em uma área do sensor de posição 472 localizada acima de um imã. Um ADC de alta resolução e um controlador inteligente de gerenciamento de potência são também fornecidos no circuito integrado. Um processador CORDIC (computador digital para rotação de coordenadas), também conhecido como o 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 do ângulo, os bits de alarme e as informações de campo magnético são transmitidos através de uma interface de comunicação em série padrão, como uma interface periférica em série (SPI), para o microcontrolador 461. O sensor de posição 472 fornece 12 ou 14 bits de resolução. O sensor de posição 472 pode ser um circuito integrado ASS055 fornecido em uma pequena embalagem QFN de 16 pinos cuja medida corresponde a 4x4x0,85 mm.
[000152] Osistema de rastreamento 480 que compreende um sistema de posicionamento absoluto pode compreender e/ou ser programado para implementar um controlador de feedback, como um PID, feedback de estado, e controlador adaptável. Uma fonte de alimentação converte o sinal do controlador de feedback em uma entrada física para o sistema, nesse caso a tensão. Outros exemplos incluem uma PWM de tensão, corrente e força. Outros sensores podem ser providenciados a fim de medir os parâmetros do sistema físico além da posição medida pelo sensor de posição 472. Em alguns aspectos, os outros sensores podem incluir disposições de sensor conforme aquelas descritas na patente US nº 9.345.481 intitulada STAPLE CARTRIDGE TISSUE
THICKNESS SENSOR SYSTEM, concedida em 24 de maio de 2016, que está incorporada por referência em sua totalidade neste documento; o pedido de patente US nº de série 2014/0263552, intitulado STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM, publicado em 18 de setembro de 2014, está incorporado por referência em sua totalidade neste documento; e o pedido de patente US nº de série 15/628.175, intitulado TECHNIQUES FOR ADAPTIVE
CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, submetido em 20 de junho de 2017, está incorporado por referência em sua totalidade neste documento. Em um sistema de processamento de sinal digital, um sistema de posicionamento absoluto é acoplado a um sistema de captura de dados digitais onde a saída do sistema de posicionamento absoluto terá uma resolução e frequência de amostragem finitas. O sistema de posicionamento absoluto 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 laço 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 quais serão os estados e saídas do sistema físico, sabendo-se a entrada.
[000153] O sistema de posicionamento absoluto fornece um posicionamento absoluto do membro deslocado sobre a ativação do instrumento sem que seja preciso recolher ou avançar o membro de acionamento longitudinalmente móvel para a posição de reinício (zero ou inicial), como pode ser requerido pelos codificadores convencionais giratórios que meramente contam o número de passos progressivos ou regressivos que o motor 482 percorreu para inferir a posição de um atuador dispositivo, barra de acionamento, bisturi, e congêneres.
[000154] Um sensor 474, como, por exemplo, um medidor de esforço ou um medidor de microesforço, está configurado para medir um ou mais parâmetros do atuador de extremidade, como, por exemplo, a amplitude do esforço exercido sobre a bigorna durante uma operação de preensão, que pode ser indicativa em relação à compressão do tecido. O esforço medido é convertido em um sinal digital e fornecido ao processador 462. Alternativamente, ou em adição ao sensor 474, um sensor 476, como, por exemplo, um sensor de carga, pode medir a força de fechamento aplicada pelo sistema de acionamento de fechamento à bigorna. O sensor 476, como, por exemplo, um sensor de carga, pode medir a força de disparo aplicada a uma viga com perfil em | em um curso de disparo do sistema ou ferramenta cirúrgica. A viga com perfil em | é configurada para engatar um deslizador em cunha, que é configurado para mover para cima os acionadores de grampos para forçar os grampos a se deformarem em contato com uma bigorna. À viga com perfil em | inclui um gume cortante afiado que pode ser utilizado para separar tecido, à medida que a viga com perfil em | é avançada distalmente pela barra de disparo. Alternativamente, um sensor de corrente 478 pode ser usado para medir a corrente drenada pelo motor 482. A força necessária para avançar o membro de disparo pode corresponder à corrente drenada pelo motor 482, por exemplo. À força medida é convertida em um sinal digital e fornecida ao processador 462.
[000155] Em uma forma, um sensor medidor de esforço 474 pode ser usado para medir a força aplicada ao tecido pelo atuador de extremidade. Um medidor de esforço pode ser acoplado ao atuador de extremidade para medir a força aplicada ao tecido que está sendo tratado pelo atuador de extremidade. Um sistema para medir forças aplicadas ao tecido preso pelo atuador de extremidade compreende um sensor medidor de esforço 474, como, por exemplo, um medidor de microesforço, que é configurado para medir um ou mais parâmetros do atuador de extremidade, por exemplo. Em um aspecto, o sensor de medidor de esforço 474 pode medir a amplitude ou a magnitude da tensão mecânica exercida sobre um membro de garra de um atuador de extremidade durante uma operação de preensão, que pode ser indicativa da compressão do tecido. O esforço medido é convertido em um sinal digital e fornecido ao processador 462 de um microcontrolador
461. Um sensor de carga 476 pode medir a força usada para operar o elemento de faca, por exemplo, para cortar o tecido capturado entre a bigorna e o cartucho de grampos. Um sensor de campo magnético pode ser usado para medir a espessura do tecido capturado. A medição do sensor de campo magnético também pode ser convertida em um sinal digital e fornecida ao processador 462.
[000156] As medições da compressão do tecido, da espessura do tecido e/ou da força necessária para fechar o atuador de extremidade no tecido, conforme respectivamente medido pelos sensores 474, 476, podem ser usadas pelo microcontrolador 461 para caracterizar a posição selecionada do membro de disparo e/ou o valor correspondente da velocidade do membro de disparo. Em um caso, uma memória 468 pode armazenar uma técnica, uma equação e/ou uma tabela de consulta que pode ser usada pelo microcontrolador 461 na avaliação.
[000157] O sistema de controle 470 do instrumento ou ferramenta cirúrgica também pode compreender circuitos de comunicação com fio ou sem fio para comunicação com o controlador central de comunicação de modular mostrado nas Figuras 8 a 11.
[000158] A Figura 13 ilustra um circuito de controle 500 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito de controle 500 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito de controle 500 pode compreender um microcontrolador que compreende um ou mais processadores 502 (por exemplo, microprocessador, microcontrolador) acoplado a ao menos um circuito de memória 504. O circuito de memória 504 armazena instruções executáveis em máquina que, quando executadas pelo processador 502, fazem com que o processador 502 execute instruções de máquina para implementar vários dos processos aqui descritos. O processador 502 pode ser qualquer um dentre inúmeros processadores de apenas um núcleo ou multinúcleo conhecidos na técnica. O circuito de memória 504 pode compreender mídia de armazenamento volátil e não volátil O processador 502 pode incluir uma unidade de processamento de instruções 506 e uma unidade aritmética 508. À unidade de processamento de instrução pode ser configurada para receber instruções a partir do circuito de memória 504 da presente divulgação.
[000159] A Figura 14 ilustra um circuito lógico combinacional 510 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico combinacional 510 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito lógico combinacional 510 pode compreender uma máquina de estado finito que compreende uma lógica combinacional 512 configurada para receber dados associados ao instrumento ou ferramenta cirúrgica em uma entrada 514, processar os dados pela lógica combinacional 512 e fornecer uma saída 516.
[000160] A Figura 15 ilustra um circuito lógico sequencial 520 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico sequencial 520 ou a lógica combinacional 522 pode ser configurado para implementar o processo aqui descrito. O circuito lógico sequencial 520 pode compreender uma máquina de estados finitos. O circuito lógico sequencial 520 pode compreender uma lógica combinacional 522, ao menos um circuito de memória 524, um relógio 529 e, por exemplo. O ao menos um circuito de memória 524 pode armazenar um estado atual da máquina de estados finitos. Em certos casos, o circuito lógico sequencial 520 pode ser síncrono ou assíncrono. A lógica combinacional 522 é configurada para receber dados associados ao instrumento ou ferramenta cirúrgica de uma entrada 526, processar os dados pela lógica combinacional 522, e fornecer uma saída 528. Em outros aspectos, o circuito pode compreender uma combinação de um processador (por exemplo, processador 502, Figura 13) e uma máquina de estados finitos para implementar vários processos da presente invenção. Em outros aspectos, a máquina de estados finitos pode compreender uma combinação de um circuito lógico combinacional (por exemplo, um circuito lógico combinacional 510, Figura 14) e o circuito lógico sequencial 520.
[000161] A Figura 16 ilustra um instrumento ou ferramenta cirúrgica que compreende uma pluralidade de motores que podem ser ativados para executar várias funções. Em certos casos, um primeiro motor pode ser ativado para executar uma primeira função, um segundo motor pode ser ativado para executar uma segunda função, um terceiro motor pode ser ativado para executar uma terceira função, um quarto motor pode ser ativado para executar uma quarta função, e assim por diante. Em certos casos, a pluralidade de motores do instrumento cirúrgico robótico 600 pode ser individualmente ativada para causar movimentos de disparo, fechamento, e/ou articulação no atuador de extremidade. Os movimentos de disparo, fechamento e/ou articulação podem ser transmitidos ao atuador de extremidade através de um conjunto de eixo de acionamento, por exemplo.
[000162] Em certos casos, o sistema de instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um motor de disparo 602. O motor de disparo 602 pode ser operacionalmente acoplado a um conjunto de acionamento do motor de disparo 604, o qual pode ser configurado para transmitir movimentos de disparo, gerados pelo motor 602 ao atuador de extremidade, particularmente para deslocar o elemento de viga com perfil em |. Em certos casos, os movimentos de disparo gerados pelo motor de disparo 602 podem fazer com que os grampos sejam posicionados a partir do cartucho de grampos no tecido capturado pelo atuador de extremidade e/ou pelo gume cortante do elemento de viga com perfil em | para ser avançado a fim de cortar o tecido capturado, por exemplo. O elemento de viga com perfil em | pode ser retraído invertendo-se a direção do motor 602.
[000163] Em certos casos, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um motor de fechamento 603. O motor de fechamento 603 pode ser operacionalmente acoplado a um conjunto de acionamento do motor de fechamento 605 que pode ser configurado para transmitir movimentos de fechamento, gerados pelo motor 603 ao atuador de extremidade, particularmente para deslocar um tubo de fechamento para fechar a bigorna e comprimir o tecido entre a bigorna e o cartucho de grampos. Os movimentos de fechamento podem fazer com que o atuador de extremidade transicione de uma configuração aberta para uma configuração aproximada para capturar o tecido, por exemplo. O atuador de extremidade pode ser transicionado para uma posição aberta invertendo-se a direção do motor 603.
[000164] Em certos casos, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um ou mais motores de articulação 606a, 606b, por exemplo. Os motores 606a, 606b podem ser operacionalmente acoplados aos conjuntos de acionamento do motor de articulação 608a, 608b, que podem ser configurados para transmitir movimentos de articulação gerados pelos motores 606a, 606b ao atuador de extremidade. Em certos casos, os movimentos de articulação podem fazer com que o atuador de extremidade seja articulado em relação ao conjunto de eixo de acionamento, por exemplo.
[000165] Conforme descrito acima, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir uma pluralidade de motores que podem ser configurados para executar várias funções independentes. Em certos casos, a pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode ser ativada individualmente ou separadamente para executar uma ou mais funções, enquanto outros motores permanecem inativos. Por exemplo, os motores de articulação 606a, 606b podem ser ativados para fazer com que o atuador de extremidade seja articulado, enquanto o motor de disparo 602 permanece inativo. Alternativamente, o motor de disparo 602 pode ser ativado para disparar a pluralidade de grampos, e/ou avançar o gume cortante, enquanto o motor de articulação 606 permanece inativo. Além disso, o motor de fechamento 603 pode ser ativado simultaneamente com o motor de disparo 602 para fazer com que o tubo de fechamento e o elemento de viga com perfil em | avancem distalmente, conforme descrito em mais detalhes mais adiante neste documento.
[000166] Em certos casos, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um módulo de controle comum 610 que pode ser usado com uma pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica. Em certos casos, o módulo de controle comum 610 pode acomodar um dentre a pluralidade de motores de cada vez. Por exemplo, o módulo de controle comum 610 pode ser acoplável à e separável da pluralidade de motores do instrumento cirúrgico robótico individualmente. Em certos casos, uma pluralidade dos motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode compartilhar um ou mais módulos de controle comuns, como o módulo de controle comum 610. Em certos casos, uma pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode ser individualmente e seletivamente engatada ao módulo de controle comum 610. Em certos casos, o módulo de controle comum 610 pode ser seletivamente chaveado entre fazer interface com um dentre uma pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica para fazer interface com um outro dentre a pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica.
[000167] Em ao menos um exemplo, o módulo de controle comum 610 pode ser seletivamente chaveado entre o engate operacional com os motores de articulação 606a, 606b, e o engate operacional com o motor de disparo 602 ou o motor de fechamento 603. Em ao menos um exemplo, conforme ilustrado na Figura 16, uma chave 614 pode ser movida ou transicionada entre uma pluralidade de posições e/ou estados. Na primeira posição 616, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle comum 610 ao motor de disparo 602; em uma segunda posição 617, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle 610 ao motor de fechamento 603; em uma terceira posição 618a, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle comum 610 ao primeiro motor de articulação 606a; e em uma quarta posição 618b, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle comum 610 ao segundo motor de articulação 606b, por exemplo. Em certos casos, módulos de controle comum 610 separados podem ser acoplados eletricamente ao motor de disparo 602, ao motor de fechamento 603, e aos motores de articulação 606a, 606b ao mesmo tempo. Em certos casos, a chave 614 pode ser uma chave mecânica, uma chave eletromecânica, uma chave em estado sólido ou qualquer mecanismo de chaveamento adequado.
[000168] Cada um dos motores 602, 603, 606a, 606b pode compreender um sensor de torque para medir o torque de saída no eixo de acionamento do motor. A força em um atuador de extremidade pode ser detectada de qualquer maneira convencional, como por meio de sensores de força nos lados exteriores das garras ou por um sensor de torque do motor que aciona as garras.
[000169] Em vários casos, conforme ilustrado na Figura 16, o módulo de controle comum 610 pode compreender um acionador de motor 626 que pode compreender um ou mais FETs H-Bridge. O acionador do motor 626 pode modular a energia transmitida a partir de uma fonte de alimentação 628 a um motor acoplado ao módulo de controle comum 610, com base em uma entrada proveniente de um microcontrolador 620 (o "controlador"), por exemplo. Em certos casos, o microcontrolador 620 pode ser usado para determinar a corrente drenada pelo motor, por exemplo, enquanto o motor está acoplado ao módulo de controle comum 610, conforme descrito acima.
[000170] Em certos exemplos, o microcontrolador 620 pode incluir um microprocessador 622 (o "processador") e uma ou mais mídias legíveis por computador não transitórias ou unidades de memória 624 (a "memória"). Em certos casos, a memória 624 pode armazenar várias instruções de programa que, quando executadas, podem fazer com que o processador 622 execute uma pluralidade de funções e/ou cálculos aqui descritos. Em certos casos, uma ou mais dentre as unidades de memória 624 podem ser acopladas ao processador 622, por exemplo.
[000171] Em certos casos, a fonte de alimentação 628 pode ser usada para fornecer energia ao microcontrolador 620, por exemplo. Em certos casos, a fonte de energia 628 pode compreender uma bateria (ou "pacote de bateria" ou "fonte de energia"), como uma bateria de íons de Li, por exemplo. Em certos casos, o pacote de bateria pode ser configurado para ser montado de modo liberável à empunhadura para fornecer energia ao instrumento cirúrgico 600. Várias células de bateria conectadas em série podem ser usadas como a fonte de energia 628. Em certos casos, a fonte de energia 628 pode ser substituível e/ou recarregável, por exemplo.
[000172] Em vários casos, o processador 622 pode controlar o acionador do motor 626 para controlar a posição, a direção de rotação e/ou a velocidade de um motor que está acoplado ao módulo de controle comum 610. Em certos casos, o processador 622 pode sinalizar ao acionador do motor 626 para parar e/ou desativar um motor que esteja acoplado ao módulo de controle comum 610. Deve-se compreender que o termo "processador", conforme usado aqui, inclui qualquer microprocessador, microcontrolador ou outro dispositivo de computação básica adequado que incorpora as funções de uma unidade de processamento central de computador (CPU) em um circuito integrado ou, no máximo, alguns circuitos integrados. O processador é um dispositivo programável multiuso que aceita dados digitais como entrada, as processa de acordo com instruções armazenadas na sua memória, e fornece resultados como saída. Este é um exemplo de lógica digital sequencial, já que ele tem memória interna. Os processadores operam em números e símbolos representados no sistema binário de numerais.
[000173] Em um exemplo, o processador 622 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos pelo nome comercial de ARM Cortex da Texas Instruments. Em certos casos, o microcontrolador 620 pode ser um LM 4F230H5QR, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo. Em ao menos um exemplo, o LM4F230H5QR da Texas Instruments é um núcleo processador ARM Cortex-M4F que compreende uma memória integrada do tipo 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 SRAM de ciclo único de 32 KB, uma ROM interna carregada com o software StellarisWareOG, EEPROM de 2 KB, um ou mais módulos de PWM, um ou mais análogos de QEI, um ou mais ADCs de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, dentre outros recursos que são prontamente disponíveis para a folha de dados do produto. Outros microcontroladores podem ser prontamente substituídos para uso com o módulo 4410. Consequentemente, a presente divulgação não deve ser limitada nesse contexto.
[000174] Em certos casos, a memória 624 pode incluir instruções de programa para controlar cada um dos motores do instrumento cirúrgico 600 que são acopláveis ao módulo de controle comum 610. Por exemplo, a memória 624 pode incluir instruções de programa para controlar o motor de disparo 602, o motor de fechamento 603 e os motores de articulação 606a, 606b. Tais instruções de programa podem fazer com que o processador 622 controle as funções de disparo, fechamento e articulação de acordo com as entradas a partir dos algoritmos ou programas de controle do instrumento ou ferramenta cirúrgica.
[000175] Em certos casos, um ou mais mecanismos e/ou sensores como, por exemplo, sensores 630, podem ser utilizados para alertar o processador 622 quanto às instruções de programa que devem ser utilizadas em uma configuração específica. Por exemplo, os sensores 630 podem alertar o processador 622 para usar as instruções de programa associadas ao disparo, fechamento e articulação do atuador de extremidade. Em certos casos, os sensores 630 podem compreender sensores de posição que podem ser utilizados para detectar a posição da chave 614, por exemplo. Consequentemente, o processador 622 pode usar as instruções de programa associadas ao disparo da viga com perfil em | do atuador de extremidade mediante a detecção, através dos sensores 630, por exemplo, de que a chave 614 está na primeira posição 616; o processador 622 pode usar as instruções de programa associadas ao fechamento da bigorna mediante detecção através dos sensores 630, por exemplo, de que a chave 614 está na segunda posição 617; e o processador 622 pode usar as instruções de programa associadas com a articulação do atuador de extremidade mediante detecção através dos sensores 630, por exemplo, que a chave 614 está na terceira ou quarta posição 618a, 618b.
[000176] A Figura 17 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico robótico 700 configurado para operar uma ferramenta cirúrgica descrita neste documento, de acordo com um aspecto dessa divulgação. O instrumento cirúrgico robótico 700 pode ser programado ou configurado para controlar a translação distal/proximal de um membro de deslocamento, o deslocamento distal/proximal de um tubo de fechamento, a rotação do eixo de acionamento, e articulação, quer com um único tipo ou múltiplos ligações de acionamento de articulação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 700 pode ser programado ou configurado para controlar individualmente um membro de disparo, um membro de fechamento, um membro de eixo de acionamento e/ou um ou mais membros de articulação. O instrumento cirúrgico 700 compreende um circuito de controle 710 configurado para controlar membros de disparo acionados por motor, membros de fechamento, membros de eixo de acionamento e/ou um ou mais membros de articulação.
[000177] Em um aspecto, o instrumento cirúrgico robótico 700 compreende um circuito de controle 710 configurado para controlar uma bigorna 716 e uma porção de viga com perfil em | 714 (incluindo um gume cortante afiado) de um atuador de extremidade 702, um cartucho de grampos 718 removível, um eixo de acionamento 740 e um ou mais membros de articulação 742a, 742b através de uma pluralidade de motores 704a a 704e. Um sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer retroinformação sobre a viga com perfil em | 714 ao circuito de controle 710. Outros sensores 738 podem ser configurados para fornecer retroinformação ao circuito de controle 710. Um temporizador/contador 731 fornece informações de temporização e contagem ao circuito de controle 710. Uma fonte de energia 712 pode ser fornecida para operar os motores 704a a 704e e um sensor de corrente 736 fornece retroinformação de corrente do motor ao circuito de controle 710. Os motores 704a a 704e podem ser operados individualmente pelo circuito de controle 710 em um controle de retroinformação de circuito aberto ou circuito fechado.
[000178] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode compreender um ou mais microcontroladores, microprocessadores ou outros processadores adequados para executar instruções que fazem com que o processador ou processadores executem uma ou mais tarefas. Em um aspecto, um temporizador/contador 731 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de controle 710 para correlacionar a posição da viga com perfil em | 714, conforme determinado pelo sensor de posição 734, com a saída do temporizador/contador 731 de modo que o circuito de controle 710 possa determinar a posição da viga com perfil em | 714 em um tempo específico (t) em relação a uma posição inicial ou tempo (t) quando a viga com perfil em | 714 está em uma posição específica em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 731 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos eternos.
[000179] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode ser programado para controlar funções do atuador de extremidade 702 com base em uma ou mais condições do tecido. O circuito de controle 710 pode ser programado para detectar direta ou indiretamente as condições do tecido, como espessura, conforme descrito aqui. O circuito de controle 710 pode ser programado para selecionar um programa de controle de disparo ou programa de controle de fechamento com base 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 710 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade inferior e/ou com potência mais baixa. Quando um o tecido mais fino está presente, o circuito de controle 710 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais alta e/ou com maior potência. Um programa de controle de fechamento pode controlar a força de fechamento aplicada ao tecido pela bigorna 716. Outros programas de controle controlam a rotação do eixo de acionamento 740 e dos membros de articulação 742a, 742b.
[000180] Em um aspecto, o circuito de controle de motor 710 pode gerar sinais de ponto de ajuste do motor. Os sinais de ponto de ajuste do motor podem ser fornecidos para vários controladores de motor 708a a 708e. Os controladores de motor 708a a 708e podem compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer sinais de acionamento do motor para os motores 704a a 704e de modo a acionar os motores 704a a 704e, conforme descrito aqui. Em alguns exemplos, os motores 704a a 704e podem ser motores elétricos de corrente contínua com escova. Por exemplo, a velocidade dos motores 704a a 704e pode ser proporcional aos respectivos sinais de acionamento do motor. Em alguns exemplos, os motores 704a a 704e podem ser motores elétricos CC sem escovas, e os respectivos sinais de acionamento do motor podem compreender um sinal PWM fornecido para um ou mais enrolamentos de estator dos motores 704a a 704e. Além disso, em alguns exemplos, os controladores de motor 708a a 708e podem ser omitidos e o circuito de controle 710 pode gerar diretamente os sinais de acionamento do motor.
[000181] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode operar inicialmente cada um dentre os motores 704a a 704e em uma configuração de circuito aberto para uma primeira porção de circuito aberto do curso do membro de deslocamento. Com base na resposta do instrumento cirúrgico robótico 700 durante a porção de circuito aberto do curso, o circuito de controle 710 pode selecionar um programa de controle de disparo em uma configuração de circuito fechado. À resposta do instrumento pode incluir uma tradução da distância do membro de deslocamento durante a porção de circuito aberto, um tempo decorrido durante a porção de circuito aberto, a energia fornecida a um dos motores 704a a 704e durante a porção de circuito aberto, uma soma de larguras de pulso de um sinal de acionamento de motor, etc. Após a porção de circuito aberto, o circuito de controle 710 pode implementar o programa de controle de disparo selecionado para uma segunda porção do curso do membro de deslocamento. Por exemplo, durante uma porção do curso de circuito fechado, o circuito de controle 710 pode modular um dos motores 704a a 704e com base na translação dos dados que descrevem uma posição do membro de deslocamento em circuito fechado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade constante.
[000182] Em um aspecto, os motores 704a a 704e podem receber energia de uma fonte de energia 712. A fonte de energia 712 pode ser uma fonte de energia CC acionada por uma fonte de alimentação de corrente principal alternada, uma bateria, um super capacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada. Os motores 704a a 704e podem ser mecanicamente acoplados a elementos mecânicos individuais móveis como a viga com perfil em | 714, a bigorna 716, o eixo de acionamento 740, a articulação 742a e a articulação 742b, através das respectivas transmissões 706a a 706e. As transmissões 706a a 706e podem incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar os motores 704a a 704e aos elementos mecânicos móveis. Um sensor de posição 734 pode detectar uma posição da viga com perfil em | 714. O sensor de posição 734 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da viga com perfil em 1714. Em alguns exemplos, o sensor de posição 734 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 710 conforme a viga com perfil em | 714 translada distal e proximalmente. O circuito de controle 710 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da viga com perfil em | 714. Outros sensores de posição adequados podem ser usados, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indiquem o movimento da viga com perfil em 1 714. Além disso, em alguns exemplos, o sensor de posição 734 pode ser omitido. Quando qualquer um dentre os motores 704a a 704e for um motor de passo, o circuito de controle 710 pode rastrear a posição da viga com perfil em | 714 ao agregar o número e a direção das etapas que o motor 704 foi instruído a executar. O sensor de posição 734 pode estar situado no atuador de extremidade 702 ou em qualquer outra porção do instrumento. As saídas de cada um dos motores 704a a 704e incluem um sensor de torque /744a a 744e para detectar força e possuem um codificador para detectar a rotação do eixo de acionamento.
[000183] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para acionar um membro de disparo como a porção da viga com perfil em | 714 do atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708a, o qual fornece um sinal de acionamento para o motor 704a. O eixo de acionamento de saída do motor 704a é acoplado a um sensor de torque 744a. O sensor de torque 744a é acoplado a uma transmissão 706a que é acoplada à viga com perfil em | 714. A transmissão 706a compreende elementos mecânicos móveis, como elementos rotativos, e um membro de disparo para controlar distal e proximalmente o movimento da viga com perfil em | 714 ao longo de um eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 702. Em um aspecto, o motor 704a pode ser acoplado ao conjunto de engrenagem de faca, que inclui um conjunto de redução de engrenagem de faca que inclui uma primeira engrenagem de acionamento de faca e uma segunda engrenagem de acionamento de faca. Um sensor de torque 744a fornece um sinal de retroinformação da força de disparo para o circuito de controle 710. O sinal de força de disparo representa a força necessária para disparar ou deslocar a viga com perfil em | 714. Um sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer a posição da viga com perfil em 1 714 ao longo do curso de disparo ou da posição do membro de disparo como um sinal de retroinformação ao circuito de controle 710. O atuador de extremidade 702 pode incluir sensores adicionais 738 configurados para fornecer sinais de retroinformação para o circuito de controle 710. Quando pronto para uso, o circuito de controle 710 pode fornecer um sinal de disparo ao controle do motor 708a. Em resposta ao sinal de disparo, o motor 704a pode acionar o membro de disparo distalmente ao longo do eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 702 a partir de uma posição proximal inicial do curso para uma posição distal terminal do curso em relação à posição inicial de curso. À medida que o membro de deslocamento translada distalmente, uma viga com perfil em | 714 com um elemento de corte posicionado em uma extremidade distal, avança distalmente para cortar o tecido situado entre o cartucho de grampos 718 e a bigorna 716.
[000184] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para acionar um membro de fechamento, como a porção de bigorna 716 do atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708b, que fornece um sinal de acionamento para o motor 704b. O eixo de saída do motor 704b é acoplado a um sensor de torque 744b. O sensor de torque 744b é acoplado a uma transmissão 706b que é acoplada à bigorna 716. À transmissão 706b compreende elementos mecânicos móveis, como elementos rotativos e um membro de fechamento, para controlar o movimento da bigorna 716 entre as posições aberta e fechada. Em um aspecto, o motor 704b é acoplado a um conjunto de engrenagem de fechamento, que inclui um conjunto de engrenagem de redução de fechamento que é suportado em engate engrenado com a roda dentada de fechamento. O sensor de torque 744b fornece um sinal de retroinformação de força de fechamento para o circuito de controle 710. O sinal de retroinformação de força de fechamento representa a força de fechamento aplicada à bigorna 716. O sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer a posição do membro de fechamento como um sinal de retroinformação para o circuito de controle 710. Sensores adicionais 738 no atuador de extremidade 702 podem fornecer o sinal de retroinformação de força de fechamento para o circuito de controle 710. Uma bigorna pivotante 716 está posicionada oposta ao cartucho de grampos 718. Quando pronto para uso, o circuito de controle 710 pode fornecer um sinal de fechamento ao controle do motor 708b. Em resposta ao sinal de fechamento, o motor 704b avança um membro de fechamento para prender o tecido entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718.
[000185] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para girar um membro de eixo de acionamento, como o eixo de acionamento 740, para girar o atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708c, que fornece um sinal de acionamento para o motor 704c. O eixo de acionamento de saída do motor 704c é acoplado a um sensor de torque 744c. O sensor de torque 744c é acoplado a uma transmissão 706c que é acoplada ao eixo 740. A transmissão 706c compreende elementos mecânicos móveis, como elementos rotativos, para controlar a rotação do eixo de acionamento 740 no sentido horário ou no sentido anti-
horário até e acima de 360º. Em um aspecto, o motor 704c é acoplado ao conjunto de transmissão giratório, que inclui um segmento de engrenagem de tubo que é formado sobre (ou fixado a) a extremidade proximal do tubo de fechamento proximal para engate operável por um conjunto de engrenagem rotacional que é suportado operacionalmente na placa de montagem de ferramenta. O sensor de torque 744c fornece um sinal de retroinformação de força de rotação para o circuito de controle 710. O sinal de retroinformação da força de rotação representa a força de rotação aplicada ao eixo de acionamento 740. O sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer a posição do membro de fechamento como um sinal de retroinformação para o circuito de controle 710. Sensores adicionais 738, como um codificador de eixo de acionamento, podem fornecer a posição rotacional do eixo de acionamento 740 para o circuito de controle 710.
[000186] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para articular o atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708d, que fornece um sinal de acionamento para o motor 704d. O eixo de acionamento de saída do motor 704d é acoplado a um sensor de torque 744d. O sensor de torque 744d é acoplado a uma transmissão 706d que é acoplada a um membro de articulação 742a. A transmissão 706d compreende elementos mecânicos móveis, como elementos de articulação, para controlar a articulação do atuador de extremidade 702 + 65º. Em um aspecto, o motor 704d é acoplada a uma porca de articulação, que é assentada de modo giratório sobre a porção de extremidade proximal da porção de coluna distal e é acionada de modo giratória na mesma por um conjunto de engrenagem de articulação. O sensor de torque 744d fornece um sinal de retroinformação da força de articulação para o circuito de controle 710. O sinal de retroinformação da força de articulação representa a força de articulação aplicada ao atuador de extremidade 702. Os sensores 738, como um codificador de articulação, pode fornecer a posição de articulação do atuador de extremidade 702 para o circuito de controle 710.
[000187] Em um outro aspecto, a função de articulação do sistema cirúrgico robótico 700 pode compreender dois membros de articulação, ou ligações, 742a, 742b. Esses membros de articulação 742a, 742b são acionados por discos separados na interface do robô (a cremalheira), que são acionados pelos dois motores 708d, 708e. Quando o motor de disparo separado 704a é fornecido, cada ligação de articulação 742a, 742b pode ser antagonicamente acionada em relação à outra ligação para fornecer um movimento de retenção resistivo e uma carga à cabeça quando ela não está se movendo e para fornecer um movimento de articulação quando a cabeça é articulada. Os membros de articulação 742a, 742b se fixam à cabeça em um raio fixo quando a cabeça é girada. Consequentemente, a vantagem mecânica da ligação de empurrar e puxar se altera quando a cabeça é girada. Esta alteração na vantagem mecânica pode ser mais pronunciada com outros sistemas de acionamento da ligação de articulação.
[000188] Em um aspecto, o um ou mais motores 704a a 704e podem compreender um motor CC escovado com uma caixa de câmbio e ligações mecânicas a um membro de disparo, membro de fechamento ou membro de articulação. Um outro exemplo inclui motores elétricos 704a a 704e que operam os elementos mecânicos móveis como o membro de deslocamento, as ligações de articulação, o tubo de fechamento e o eixo de acionamento. 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 a um dos motores elétricos 704a a 704e. A influência externa, como o arrasto, pode fazer com que o funcionamento do sistema físico se desvie de uma operação desejada do sistema físico.
[000189] Em um aspecto, o sensor de posição 734 pode ser implementado como um sistema de posicionamento absoluto. Em um aspecto, o sensor de posição 734 pode compreender um sistema de posicionamento magnético giratório absoluto implementado como um sensor de posição magnético giratório de circuito integrado único, ASSOSSEQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 734 pode fazer interface com o circuito de controle 710 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto. A posição pode incluir elementos de efeito Hall múltiplos localizados acima de um magneto e acoplado a um processador CORDIC, também conhecido como o método dígito por dígito e algoritmo de Volder, que 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.
[000190] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 738. Os sensores 738 podem ser posicionados no atuador de extremidade 702 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico robótico 700 para medir a vários parâmetros derivados como a distância de vão em relação ao tempo, a compressão do tecido em relação ao tempo, e deformação da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 738 podem compreender um sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de esforço, uma célula de carga, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor de torque, um sensor indutivo como um sensor de corrente parasita, um sensor resistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico e/ou qualquer outro sensor adequado para medir um ou mais parâmetros do atuador de extremidade 702. Os sensores 738 podem incluir um ou mais sensores. Os sensores 738 podem estar situados na plataforma do cartucho de grampos 718 para determinar a localização do tecido com o uso de eletrodos segmentados. Os sensores de torque 744a a 744e podem ser configurados para detectar força como força de disparo, força de fechamento, e/ou força de articulação, entre outros. Consequentemente, o circuito de controle 710 pode detectar (1) a carga de fechamento experimentada pelo tubo de fechamento distal e sua posição, (2) o membro de disparo na cremalheira e sua posição, (3) qual porção do cartucho de grampos 718 tem tecido na mesma, e (4) a carga e a posição em ambas as hastes de articulação.
[000191] Em um aspecto, o um ou mais sensores 738 podem compreender um medidor de esforço como, por exemplo, um medidor de microesforço, configurado para medir a magnitude do esforço na bigorna 716 durante uma condição pinçada. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 738 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718. Os sensores 738 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718 que é indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[000192] Em um aspecto, os sensores 738 podem ser implementadas como uma ou mais chaves de limite, dispositivos eletromecânicos, chaves de estado sólido, dispositivos de efeito Hall, dispositivos magneto-resistivos (MR) dispositivos magneto-resistivos gigantes (GMR), magnetômetros, entre outros. Em outras implementações, os sensores 738 podem ser implementados como chaves de estado sólido que operam sob a influência da luz, como os 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, MOSFET, bipolar, e similares). Em outras implementações, os sensores 738 podem incluir chaves elétricas sem condutor, chaves ultrassônicas, acelerômetros, sensores de inércia e, entre outros.
[000193] Em um aspecto, os sensores 738 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 716 pelo sistema de acionamento de fechamento. Por exemplo, um ou mais sensores 738 podem estar em um ponto de interação entre o tubo de fechamento e a bigorna 716 para detectar as forças de fechamento aplicadas pelo tubo de fechamento na bigorna 716. As forças exercidas sobre a bigorna 716 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção de tecido capturada entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718. O um ou mais sensores 738 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 716 pelo sistema de acionamento de fechamento. O um ou mais sensores 738 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão pelo processador do circuito de controle 710. O circuito de controle 710 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 716.
[000194] Em um aspecto, um sensor de corrente 736 pode ser usado para medir a corrente drenada por cada um dos motores 704a a 704e. A força necessária para avançar qualquer dos elementos mecânicos móveis como a viga com perfil em | 714 corresponde à corrente drenada por um dos motores 704a a 704e. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 710. O circuito de controle 710 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 viga com perfil em | 714 no atuador de extremidade 702 em ou próximo a uma velocidade alvo. O instrumento cirúrgico robótico 700 pode incluir um controlador de retroinformação, que pode ser um ou qualquer dos controladores de retroinformação, incluindo, mas não se limitando a, um controlador PID, retroinformação de estado, quadrático linear (LQR) e/ou um controlador adaptável, por exemplo. O instrumento cirúrgico robótico 700 pode incluir uma fonte de energia para converter o sinal do controlador de retroinformação em uma entrada física como tensão do estojo, tensão PWM, tensão modulada por frequência, corrente, torque e/ou força, por exemplo. Detalhes adicionais são divulgados no pedido de patente US nº de série 15/636.829, intitulado CLOSED LOOP VELOCITY CONTROL TECHNIQUES FOR ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT, depositado em 29 de junho de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[000195] A Figura 18 ilustra um diagrama de blocos de um instrumento cirúrgico 750 programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 750 é programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764. O instrumento cirúrgico 750 compreende um atuador de extremidade 752 que pode compreender uma bigorna 766, uma viga com perfil em | 764 (incluindo um gume cortante afiado), e um cartucho de grampos removível 768.
[000196] A posição, movimento, deslocamento, e/ou a translação de um membro de deslocamento linear, como a viga com perfil em | 764, podem ser medidos por um sistema de posicionamento absoluto, disposição de sensor e sensor de posição 784. Devido ao fato de que a viga com perfil em | 764 é acoplada a um membro de acionamento longitudinalmente móvel, a posição da viga com perfil em | 764 pode ser determinada mediante a medição da posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel que usa o sensor de posição 784.
Consequentemente, na descrição a seguir, a posição, o deslocamento e/ou a translação da viga com perfil em | 764 podem ser obtidos pelo sensor de posição 784, conforme descrito na presente invenção. Um circuito de controle 760 pode ser programado para controlar a translação do membro de deslocamento, como a viga com perfil em |
764. O circuito de controle 760, 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 viga com perfil em | 764, da maneira descrita. Em um aspecto, um temporizador/contador 781 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de controle 760 para correlacionar a posição da viga com perfil em | 764 conforme determinado pelo sensor de posição 784 com a saída do temporizador/contador 781 de modo que o circuito de controle 760 possa determinar a posição da viga com perfil em | 764 em um momento específico (t) em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 781 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos eternos.
[000197] O circuito de controle 760 pode gerar um sinal de ponto de ajuste do motor 772. O sinal do ponto de ajuste do motor 772 pode ser fornecido a um controlador do motor 758. O controlador do motor 758 pode compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer um sinal de acionamento do motor 774 ao motor 754 para acionar o motor 754, conforme descrito na presente invenção. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor CC com motor elétrico CC escovado. Por exemplo, a velocidade do motor 754 pode ser proporcional ao sinal de acionamento do motor 774. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor elétrico CC sem escovas e o sinal de acionamento do motor 774 pode compreender um sinal PWM fornecido para um ou mais enrolamentos de estator do motor 754. Além disso, em alguns exemplos, o controlador do motor 758 pode ser omitido, e o circuito de controle 760 pode gerar o sinal de acionamento de motor 774 diretamente.
[000198] O motor 754 pode receber energia de uma fonte de energia
762. A fonte de energia 762 pode ser ou incluir uma bateria, um super capacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada. O motor 754 pode ser mecanicamente acoplado à viga com perfil em | 764 por meio de uma transmissão 756. A transmissão 756 pode incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar o motor 754 à viga com perfil em | 764. Um sensor de posição 784 pode detectar uma posição da viga com perfil em | 764. O sensor de posição 784 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da viga com perfil em | 764. Em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 760 conforme a viga com perfil em | 764 translada distal e proximalmente. O circuito de controle 760 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da viga com perfil em | 764. Outros sensores de posição adequados podem ser usados, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indiquem o movimento da viga com perfil em | 764. Além disso, em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode ser omitido. Quando o motor 754 for um motor de passo, o circuito de controle 760 pode rastrear a posição da viga com perfil em | 764 ao agregar o número e a orientação das etapas que o motor 754 foi instruído a executar. O sensor de posição 784 pode estar situado no atuador de extremidade 752 ou em qualquer outra porção do instrumento.
[000199] O circuito de controle 760 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 788. Os sensores 788 podem ser posicionados no atuador de extremidade 752 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico 750 para medir os vários parâmetros derivados, como distância de vão em relação ao tempo, compressão do tecido em relação ao tempo e tensão da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 788 podem compreender um sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de esforço, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor indutivo como um sensor de correntes parasitas, um sensor resistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico e/ou quaisquer outros sensores adequados para medição de um ou mais parâmetros do atuador de extremidade 752. Os sensores 788 podem incluir um ou mais sensores.
[000200] O um ou mais sensores 788 podem compreender um medidor de esforço, como um medidor de microesforço, configurado para medir a magnitude da tensão na bigorna 766 durante uma condição de preensão. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 788 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. Os sensores 788 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768 que é indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[000201] Os sensores 788 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 766 por um sistema de acionamento de fechamento. Por exemplo, um ou mais sensores 788 podem estar em um ponto de interação entre um tubo de fechamento e a bigorna 766 para detectar as forças de fechamento aplicadas por um tubo de fechamento na bigorna 766. As forças exercidas sobre a bigorna 766 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção de tecido capturada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. O um ou mais sensores 788 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 766 pelo sistema de acionamento de fechamento. O um ou mais sensores 788 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão por um processador do circuito de controle 760. O circuito de controle 760 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 766.
[000202] Um sensor de corrente 786 pode ser usado para medir a corrente drenada pelo motor 754. A força necessária para avançar a viga com perfil em | 764 corresponde à corrente drenada pelo motor
754. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 760.
[000203] O circuito de controle 760 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 viga com perfil em | 764 no atuador de extremidade 752 em ou próximo a uma velocidade alvo. O instrumento cirúrgico 750 pode incluir um controlador de retroinformação, que pode ser um ou qualquer dos controladores de retroinformação, incluindo, mas não se limitando a, um controlador PID, retroinformação de estado, LOR, e/ou um controlador adaptável, por exemplo. O instrumento cirúrgico 750 pode incluir uma fonte de energia para converter o sinal do controlador de retroinformação em uma entrada física como tensão do estojo, tensão PWM, tensão modulada por frequência, corrente, torque e/ou força, por exemplo.
[000204] O sistema de acionamento real do instrumento cirúrgico 750 é configurado para acionar o membro de deslocamento, o membro de corte ou a viga com perfil em | 764, por um motor CC escovado com caixa de câmbio e ligações mecânicas a um sistema de articulação e/ou bisturi. Um outro exemplo é o motor elétrico 754 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 754. A influência externa, como o arrasto, pode fazer com que o funcionamento do sistema físico se desvie de uma operação desejada do sistema físico.
[000205] Vários aspectos exemplificadores são direcionados a um instrumento cirúrgico 750 que compreende um atuador de extremidade 752 com implementos cirúrgicos de grampeamento e corte acionados por motor. Por exemplo, um motor 754 pode acionar um membro de deslocamento distal e proximalmente ao longo de um eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 752. O atuador de extremidade 752 pode compreender uma bigorna articulável 766 e, quando configurada para o uso, uma lâmina ultrassônica 768 posicionada no lado oposto da bigorna 766. Um médico pode segurar o tecido entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768, conforme descrito na presente invenção. Quando pronto para usar o instrumento 750, o médico pode fornecer um sinal de disparo, por exemplo, pressionando um gatilho do instrumento 750. Em resposta ao sinal de disparo, o motor 754 pode acionar o membro de deslocamento distalmente ao longo do eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 752 a partir de uma posição proximal de início de curso até uma posição distal de final de curso da posição de início de curso. À medida que o membro de deslocamento se desloca distalmente, a viga com perfil em | 764 com um elemento de corte posicionado em uma extremidade distal, pode cortar o tecido entre o cartucho de grampos 768 e a bigorna 766.
[000206] Em vários exemplos, o instrumento cirúrgico 750 pode compreender um circuito de controle 760 programado para controlar a translação distal do membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764, por exemplo, com base em uma ou mais condições do tecido. O circuito de controle 760 pode ser programado para detectar direta ou indiretamente as condições do tecido, como espessura, conforme descrito aqui. O circuito de controle 760 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 760 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade inferior e/ou com potência mais baixa. Quando um o tecido mais fino está presente, o circuito de controle 760 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais alta e/ou com maior potência.
[000207] Em alguns exemplos, o circuito de controle 760 pode, inicialmente, operar o motor 754 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 750 durante a porção de circuito aberto do curso, o circuito de controle 760 pode selecionar um programa de controle de disparo. A resposta do instrumento pode incluir uma distância de translação do membro de deslocamento durante a porção de circuito aberto, um tempo decorrido durante a porção de circuito aberto, a energia fornecida ao motor 754 durante a porção de circuito aberto, uma soma de larguras de pulso de um sinal de acionamento de motor, etc. Após a porção de circuito aberto, o circuito de controle 760 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 760 pode modular o motor 754 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. Detalhes adicionais são divulgados no pedido de patente US nº de série 15/720.852, intitulado SYSTEM AND METHODS FOR CONTROLLING A DISPLAY OF A SURGICAL INSTRUMENT, depositado em 29 de setembro de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[000208] A Figura 19 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico 790 configurado para controlar várias funções de acordo com um aspecto da presente divulgação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 790 é programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764. O instrumento cirúrgico 790 compreende um atuador de extremidade 792 que pode compreender uma bigorna 766, uma viga com perfil em | 764 e um cartucho de grampos removível 768 que pode ser intercambiado com um cartucho de RF 796 (mostrado em linha tracejada).
[000209] Em um aspecto, os sensores 788 podem ser implementados como uma chave limite, dispositivo eletromecânico, chaves de estado sólido, dispositivos de efeito Hall, dispositivos de RM, dispositivos GMR, magnetômetros, entre outros. Em outras implementações, os sensores 638 podem ser chaves de estado sólido que operam sob a influência da luz, como os 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, MOSFET, bipolar, e similares). Em outras implementações, os sensores
788 podem incluir chaves elétricas sem condutor, chaves ultrassônicas, acelerômetros, sensores de inércia e, entre outros.
[000210] Em um aspecto, o sensor de posição 784 pode ser implementado como um sistema de posicionamento absoluto, que compreende um sistema de posicionamento absoluto magnético giratório implementado como um sensor de posição magnético giratório, de circuito integrado único, ASSOSSEQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 784 pode fazer interface com o circuito de controle 760 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto. A posição pode incluir elementos de efeito Hall múltiplos localizados acima de um magneto e acoplado a um processador CORDIC, também conhecido como o método dígito por dígito e algoritmo de Volder, que 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.
[000211] Em um aspecto, a viga com perfil em | 764 pode ser implementada como um membro de faca que compreende um corpo de faca que suporta operacionalmente uma lâmina de corte de tecido no mesmo e pode incluir adicionalmente abas ou recursos de engate de bigorna e recursos de engate de canal ou uma base. Em um aspecto, o cartucho de grampos 768 pode ser implementado como um cartucho de prendedores cirúrgicos padrão (mecânicos). Em um aspecto, o cartucho de RF 796 pode ser implementado como um cartucho de RF. Estas e outras disposições de sensores são descritas no pedido de patente US de propriedade comum nº de série 15/628.175, intitulado TECHNIQUES
FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, depositado em 20 de junho de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[000212] A posição, movimento, deslocamento e/ou a translação de um membro de deslocamento linear, como a viga com perfil em | 764, podem ser medidos por um sistema de posicionamento absoluto, disposição de sensor e sensor de posição representado como o sensor de posição 784. Devido ao fato de que a viga com perfil em | 764 é acoplada a um membro de acionamento longitudinalmente móvel 120, a posição da viga com perfil em | 764 pode ser determinada mediante a medição da posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel que usa o sensor de posição 784. Consequentemente, na descrição a seguir, a posição, o deslocamento e/ou a translação da viga com perfil em | 764 podem ser obtidos pelo sensor de posição 784, conforme descrito na presente invenção. Um circuito de controle 760 pode ser programado para controlar a translação do membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764, conforme descrito no presente documento. O circuito de controle 760, em alguns exemplos, pode compreender um ou mais microcontroladores, microprocessado- res ou outros processadores adequados para executar as instruções que fazem com que o processador ou processadores controlem o membro de deslocamento, por exemplo, a viga com perfil em | 764, da maneira descrita Em um aspecto, um temporizador/contador 781 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de controle 760 para correlacionar a posição da viga com perfil em | 764 conforme determinado pelo sensor de posição 784 com a saída do temporizador/contador 781 de modo que o circuito de controle 760 possa determinar a posição da viga com perfil em | 764 em um momento específico (t) em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 781 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos eternos.
[000213] O circuito de controle 760 pode gerar um sinal de ponto de ajuste do motor 772. O sinal do ponto de ajuste do motor 772 pode ser fornecido a um controlador do motor 758. O controlador do motor 758 pode compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer um sinal de acionamento do motor 774 ao motor 754 para acionar o motor 754, conforme descrito na presente invenção. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor CC com motor elétrico CC escovado. Por exemplo, a velocidade do motor 754 pode ser proporcional ao sinal de acionamento do motor 774. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor elétrico CC sem escovas e o sinal de acionamento do motor 774 pode compreender um sinal PWM fornecido para um ou mais enrolamentos de estator do motor 754. Além disso, em alguns exemplos, o controlador do motor 758 pode ser omitido, e o circuito de controle 760 pode gerar o sinal de acionamento de motor 774 diretamente.
[000214] O motor 754 pode receber energia de uma fonte de energia
762. A fonte de energia 762 pode ser ou incluir uma bateria, um super capacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada. O motor 754 pode ser mecanicamente acoplado à viga com perfil em | 764 por meio de uma transmissão 756. A transmissão 756 pode incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar o motor 754 à viga com perfil em | 764. Um sensor de posição 784 pode detectar uma posição da viga com perfil em | 764. O sensor de posição 784 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da viga com perfil em | 764. Em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 760 conforme a viga com perfil em | 764 translada distal e proximalmente. O circuito de controle 760 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da viga com perfil em | 764. Outros sensores de posição adequados podem ser usados, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indiquem o movimento da viga com perfil em | 764. Além disso, em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode ser omitido. Quando o motor 754 for um motor de passo, o circuito de controle 760 pode rastrear a posição da viga com perfil em | 764 ao agregar o número e a orientação das etapas que o motor foi instruído a executar. O sensor de posição 784 pode estar situado no atuador de extremidade 792 ou em qualquer outra porção do instrumento.
[000215] O circuito de controle 760 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 788. Os sensores 788 podem ser posicionados no atuador de extremidade 792 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico 790 para medir os vários parâmetros derivados, como distância de vão em relação ao tempo, compressão do tecido em relação ao tempo e tensão da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 788 podem compreender um sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de esforço, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor indutivo como um sensor de correntes parasitas, um sensor resistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico e/ou quaisquer outros sensores adequados para medição de um ou mais parâmetros do atuador de extremidade 792. Os sensores 788 podem incluir um ou mais sensores.
[000216] O um ou mais sensores 788 podem compreender um medidor de esforço, como um medidor de microesforço, configurado para medir a magnitude da tensão na bigorna 766 durante uma condição de preensão. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 788 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. Os sensores 788 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768 que é indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[000217] Os sensores 788 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 766 pelo sistema de acionamento de fechamento. Por exemplo, um ou mais sensores 788 podem estar em um ponto de interação entre um tubo de fechamento e a bigorna 766 para detectar as forças de fechamento aplicadas por um tubo de fechamento na bigorna 766. As forças exercidas sobre a bigorna 766 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção de tecido capturada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. O um ou mais sensores 788 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 766 pelo sistema de acionamento de fechamento. O um ou mais sensores 788 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão por uma porção de processador do circuito de controle 760. O circuito de controle 760 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
766.
[000218] Um sensor de corrente 786 pode ser usado para medir a corrente drenada pelo motor 754. A força necessária para avançar a viga com perfil em | 764 corresponde à corrente drenada pelo motor
754. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 760.
[000219] Uma fonte de energia de RF 794 é acoplada ao atuador de extremidade 792 e é aplicada ao cartucho de RF 796 quando o cartucho de RF 796 é carregado no atuador de extremidade 792 no lugar do cartucho de grampos 768. O circuito de controle 760 controla o fornecimento da energia de RF para o cartucho de RF 796.
[000220] Detalhes adicionais são divulgados no pedido de patente US nº de série 15/636.096, intitulado SURGICAL SYSTEM COUPLABLE WITH STAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE, AND METHOD OF USING SAME, depositado em 28 de junho de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. Hardware do gerador
[000221] A Figura 20 é um diagrama de blocos simplificado de um gerador 800 configurado para fornecer ajuste sem indutor, entre outros benefícios. Detalhes adicionais do gerador 800 são descritos na patente US nº 9.060.775, intitulada SURGICAL GENERATOR FOR ULTRASONIC AND ELECTROSURGICAL DEVICES, concedida em 23 junho de 2015 que, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. O gerador 800 pode compreender um estágio isolado do paciente 802 em comunicação com um estágio não isolado 804 por meio de um transformador de potência 806. Um enrolamento secundário 808 do transformador de potência 806 está contido no estágio isolado 802 e pode compreender uma configuração com derivação (por exemplo, uma configuração com derivação central ou com derivação não central) para definir as saídas de sinal de acionamento 810a, 810b, 810c, de modo a entregar sinais de acionamento a diferentes instrumentos cirúrgicos, como, por exemplo, um dispositivo cirúrgico ultrassônico e um instrumento eletrocirúrgico de RF, e um instrumento cirúrgico multifuncional que inclui modos de energia ultrassônica e de RF que podem ser liberados sozinhos ou simultaneamente. Em particular, as saídas de sinal de acionamento 810a e 810c podem fornecer um sinal de acionamento ultrassônico (por exemplo, um sinal de acionamento de valor quadrático médio (do inglês, "root-mean- square", RMS) de 420 V) a um instrumento cirúrgico ultrassônico, e as emissões de sinal de acionamento 810b e 810c podem fornecer um sinal de acionamento eletrocirúrgico de RF (por exemplo, um sinal de acionamento de RMS de 100 V) a um instrumento eletrocirúrgico de RF,
sendo que a saída 810b corresponde à derivação central do transformador de potência 806.
[000222] Em certas formas, os sinais de acionamento ultrassônicos e eletrocirúrgicos podem ser fornecidos simultaneamente a instrumentos cirúrgicos distintos e/ou a um único instrumento cirúrgico, como um instrumento cirúrgico multifuncional, com a capacidade de fornecer tanto energia ultrassônica quanto eletrocirúrgica ao tecido. Será observado que o sinal eletrocirúrgico fornecido tanto pelo instrumento eletrocirúrgico — dedicado — quanto pelo instrumento “combinado multifuncional eletrocirúrgico/ultrassônico podem ser tanto um sinal de nível terapêutico quanto subterapêutico, onde o sinal subterapêutico pode ser usado, por exemplo, para monitorar o tecido ou as condições dos instrumentos e fornecer retroinformação ao gerador. Por exemplo, os sinais de RF e ultrassônico podem ser fornecidos separadamente ou simultaneamente a partir de um gerador com uma única porta de saída a fim de fornecer o sinal de saída desejado ao instrumento cirúrgico, conforme —" será discutido em maiores detalhes abaixo. Consequentemente, o gerador pode combinar as energias eletrocirúrgica de RF e ultrassônica e fornecer as energias combinadas ao instrumento eletrocirúrgico/ultrassônico multifuncional. Eletrodos bipolares podem ser colocados em uma ou em ambas as garras do atuador de extremidade. Uma garra pode ser acionada por energia ultrassônica em adição à energia eletrocirúrgica de RF, funcionando simultaneamente. A energia ultrassônica pode ser usada para realizar dissecção em tecido enquanto a energia eletrocirúrgica de RF pode ser usada para cauterização de vasos.
[000223] O estágio não isolado 804 pode compreender um amplificador de potência 812 que tem uma saída conectada a um enrolamento primário 814 do transformador de potência 806. Em certas formas o amplificador de potência 812 pode compreender um amplificador do tipo push-pull. Por exemplo, o estágio não isolado 804 pode conter adicionalmente um dispositivo lógico 816 para fornecer uma saída digital a um circuito conversor digital para analógico (DAC, do inglês "digital-to-analog converter") 818 que, por sua vez, fornece um sinal analógico correspondente a uma entrada do amplificador de potência 812. Em certas formas, o dispositivo lógico 816 pode compreender uma matriz de portas programável (PGA, do inglês "programmable gate array"), uma FPGA (FPGA do inglês "field- programmable gate array"), um dispositivo lógico programável (PLD, do inglês "programmable logic device"), entre outros circuitos lógicos, por exemplo. O dispositivo lógico 816, pelo fato de controlar a entrada do amplificador de potência 812 através do DAC 818 pode, portanto, controlar qualquer um dentre vários parâmetros (por exemplo, frequência, forma de onda, amplitude da forma de onda) de sinais de acionamento aparecendo nas saídas de sinal de acionamento 810a, 810b e 810c. Em certas formas, e conforme discutido abaixo, o dispositivo lógico 816, em conjunto com um processador (por exemplo, um DSP discutido abaixo), pode implementar vários algoritmos de controle baseados em DSP e/ou outros algoritmos de controle para controlar os parâmetros dos sinais de acionamento fornecidos pelo gerador 800.
[000224] A potência pode ser fornecida a um trilho de alimentação do amplificador de potência 812 por um regulador de modo de chaveamento 820, como, por exemplo, um conversor de potência. Em certas formas, o regulador de modo de chaveamento 820 pode compreender um regulador ajustável de antagônico, por exemplo. O estágio não isolado 804 pode compreender, ainda, um primeiro processador 822 que, em uma forma, pode compreender um processador de DSP como um dispositivo analógico ADSP-21469 SHARC DSP, disponível junto à Analog Devices, Norwood, MA, EUA,
por exemplo, embora em várias formas, qualquer processador adequado pode ser utilizado. Em certas formas, o processador de DSP 822 pode controlar a operação do regulador de modo de chaveamento 820 responsivo a dados de retroinformação de tensão recebidos do amplificador de potência 812 pelo processador DSP 822 através de um circuito ADC 824. Em uma forma, por exemplo, o processador de DSP 822 pode receber como entrada, através do circuito ADC 824, sendo que o envelope de forma de onda de um sinal (por exemplo, um sinal de RF) é amplificado pelo amplificador de potência 812. O processador de DSP 822 pode então controlar o regulador de modo de chaveamento 820 (por exemplo, através de uma saída PWM) de modo que a tensão de trilho fornecida ao amplificador de potência 812 rastreie o envelope de forma de onda do sinal amplificado. Modulando-se dinamicamente a tensão do trilho do amplificador de potência 812 com base no envelope de forma de onda, a eficiência do amplificador de potência 812 pode ser significativamente aprimorada em relação a esquemas de amplificador com tensão de trilho fixa.
[000225] Em certas formas, o dispositivo lógico 816, em conjunto com o processador de DSP 822, pode implementar um circuito de síntese digital como um esquema de controle com sintetizador digital direto para controlar a forma de onda, a frequência e/ou a amplitude dos sinais de acionamento emitidos pelo gerador 800. Em uma forma, por exemplo, o dispositivo lógico 816 pode implementar um algoritmo de controle de DDS mediante a recuperação de amostras de forma de onda armazenadas em uma tabela de pesquisa (LUT, do inglês, "look-up table") atualizada dinamicamente, como uma RAM LUT que pode ser integrada em um FPGA. Esse algoritmo de controle é particularmente útil para aplicações ultrassônicas nas quais um transdutor ultrassônico, como um transdutor ultrassônico, pode ser acionado por uma corrente senoidal limpa em sua frequência de ressonância. como outras frequências podem excitar ressonâncias parasíticas, minimizar ou reduzir a distorção total da corrente da ramificação de movimento pode correspondentemente minimizar ou reduzir os efeitos indesejáveis da ressonância. Como a forma de onda de uma saída de sinal de acionamento pelo gerador 800 sofre o impacto de várias fontes de distorção presentes no circuito de acionamento de saída (por exemplo, o transformador de potência 806, o amplificador de potência 812), dados de retroinformação de tensão e corrente com base no sinal de acionamento podem ser fornecidos a um algoritmo, como um algoritmo para controle de erros implementado pelo processador de DSP 822, que compensa a distorção mediante a adequada pré-distorção ou modificação das amostras de forma de onda armazenadas na LUT de maneira dinâmica e contínua (por exemplo, em tempo real). Em uma forma, a quantidade ou o grau de pré-distorção aplicada às amostras da LUT pode ser baseada no erro entre uma corrente da ramificação de movimento computadorizada e um forma de onda de corrente desejado, sendo que o erro é determinado em uma base de amostra por amostra. Dessa maneira, as amostras da LUT pré-distorcidas, quando processadas através do circuito de acionamento, podem resultar em um sinal de acionamento da ramificação de movimento que tem a forma de onda desejada (por exemplo, senoidal) para acionar de maneira ótima o transdutor ultrassônico. Em tais formas, as amostras de forma de onda de LUT não irão, portanto, representar a forma de onda desejada do sinal de acionamento, mas sim a forma de onda que é necessária para por fim produzir a forma de onda desejado do sinal de acionamento da ramificação de movimento, quando são levados em conta os efeitos de distorção.
[000226] O estágio não isolado 804 pode compreender adicionalmente um primeiro circuito ADC 826 e um segundo circuito ADC 828 acoplados à saída do transformador de potência 806 por meio dos respectivos transformadores de isolamento, 830 e 832, para respectivamente amostrar a tensão e a corrente de sinais de acionamento emitidos pelo gerador 800. Em certas formas, os circuitos ADC 826 e 828 podem ser configurados para amostragem em altas velocidades (por exemplo, 80 mega amostras por segundo (MSPS)) para permitir a sobreamostragem dos sinais de acionamento.
Em uma forma, por exemplo, a velocidade de amostragem dos circuitos ADC 826 e 828 pode permitir uma sobreamostragem de aproximadamente 200x (dependendo da frequência) dos sinais de acionamento.
Em certas formas, as operações de amostragem do circuito ADC 826 e 828 podem ser realizadas por um único circuito ADC recebendo sinais de entrada de tensão e corrente por meio de um multiplexador bidirecional.
O uso de amostragem em alta velocidade nas formas do gerador 800 pode permitir, entre outras coisas, o cálculo da corrente complexa que flui através da ramificação de movimento (que pode ser usada em certas formas para implementar o controle de forma de onda baseado em DDS descrito acima), a filtragem digital acurada dos sinais amostrados e o cálculo do consumo real de energia com alto grau de precisão.
Os dados de retroinformação sobre tensão e corrente emitidos pelos circuitos ADC 826 e 828 podem ser recebidos e processados (por exemplo, buffer do tipo primeira-entrada-primeira-saída (FIFO), multiplexador) pelo dispositivo lógico 816 e armazenados em memória de dados para subsequente recuperação, por exemplo, pelo processador 822. Conforme observado acima, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados como entrada para um algoritmo para pré- distorção ou modificação de amostras de formato de onda na LUT, de maneira dinâmica e contínua.
Em certas formas, isso pode requerer que cada par de dados de retroinformação sobre tensão e corrente armazenado seja indexado com base em, ou de outro modo associado a, uma amostra da LUT correspondente que foi fornecida pelo dispositivo lógico 816 quando o par de dados de retroinformação sobre tensão e corrente foi capturado. A sincronização das amostras da LUT com os dados de retroinformação sobre tensão e corrente dessa maneira contribui para a correta temporização e estabilidade do algoritmo pré-distorção.
[000227] Em certas formas, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados para controlar a frequência e/ou a amplitude (por exemplo, amplitude de corrente) dos sinais de acionamento. Em uma forma, por exemplo, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados para determinar a fase da impedância. A frequência do sinal de acionamento pode, então, ser controlada para minimizar ou reduzir a diferença entre a fase da impedância determinada e um ponto de ajuste da fase da impedância (por exemplo, 0º), minimizando ou reduzindo assim os efeitos da distorção harmônica e, correspondentemente, acentuando a acurácia da medição de fase da impedância. A determinação da impedância de fase e um sinal de controle da frequência podem ser implementados no processador de DSP 822, por exemplo, com o sinal de controle da frequência sendo fornecido como entrada a um algoritmo de controle de DDS implementado pelo dispositivo lógico programável 816.
[000228] Em outra forma, por exemplo, os dados de retroinformação da corrente podem ser monitorados de modo a manter a amplitude de corrente do sinal de acionamento em um ponto de ajuste da amplitude de corrente. O ponto de ajuste da amplitude de corrente pode ser especificado diretamente ou determinado indiretamente com base nos pontos de ajuste especificados para amplitude de tensão e potência. Em certas formas, o controle da amplitude de corrente pode ser implementado pelo algoritmo de controle, como um algoritmo de controle proporcional-integral-derivado (PID), no processador DSP 822. As variáveis controladas pelo algoritmo de controle para controlar adequadamente a amplitude de corrente do sinal de acionamento podem incluir, por exemplo, a alteração de escala das amostras de forma de onda de LUT armazenada no dispositivo lógico 816 e/ou a tensão de saída em escala total do circuito DAC 818 (que fornece a entrada ao amplificador de potência 812) por meio de um circuito DAC
834.
[000229] O estágio não isolado 804 pode compreender adicionalmente um segundo processador 836 para fornecer, entre outras coisas, a funcionalidade da interface de usuário (UI). Em uma forma, o processador 836 pode compreender um processador Atmel AT91SAM9263 com um núcleo ARM 926EJ-S, disponível junto à Atmel Corporation, de San Jose, Califórnia, EUA, por exemplo. Exemplos de funcionalidade de UI suportada pelo processador 836 podem incluir retroinformação audível e visual do usuário, comunicação com dispositivos periféricos (por exemplo, através de uma interface USB), comunicação com a chave de pedal, comunicação com um dispositivo de entrada (por exemplo, uma tela sensível ao toque) e comunicação com um dispositivo de saída (por exemplo, um alto-falante). O processador de UI 836 pode comunicar-se com o processador de DSP 822 e o dispositivo lógico 816 (por exemplo, por meio de barramentos de SPI). Embora o processador de UI 836 possa primariamente suportar a funcionalidade de UI, ele pode também coordenar-se com o processador de DSP 822 para implementar a mitigação de riscos em certas formas. Por exemplo, o processador de UIl 836 pode ser programado para monitorar vários aspectos das entradas pelo usuário e/ou outras entradas (por exemplo, entradas pela tela sensível ao toque, entradas de chave de pedal, entradas do sensor de temperatura) e pode desabilitar a saída de acionamento do gerador 800 quando uma condição de erro é detectada.
[000230] Em certas formas, tanto o processador de DSP 822 como o processador de UI 836 podem, por exemplo, determinar e monitorar o estado operacional do gerador 800. Para o processador de DSP 822, o estado operacional do gerador 800 pode determinar, por exemplo, quais processos de controle e/ou diagnóstico são implementados pelo processador de DSP 822. Para o processador UI 836, o estado operacional do gerador 800 pode determinar, por exemplo, quais elementos de uma interface de usuário (por exemplo, telas de exibição, sons) são apresentados a um usuário. Os respectivos processadores de UIl e DSP 822 e 836 podem manter independentemente o estado operacional atual do gerador 800, bem como reconhecer e avaliar possíveis transições para fora do estado operacional atual. O processador de DSP 822 pode funcionar como o mestre nessa relação, e pode determinar quando devem ocorrer as transições entre estados operacionais. O processador de UI 836 pode estar ciente das transições válidas entre estados operacionais, e pode confirmar se uma determinada transição é adequada. Por exemplo, quando o processador de DSP 822 instrui o processador de UI 836 a transicionar para um estado específico, o processador de UIl 836 pode verificar que a transição solicitada é válida. Caso uma transição solicitada entre estados seja determinada como inválida pelo processador de UI 836, o processador de UI 836 pode fazer com que o gerador 800 entre em um modo de falha.
[000231] O estágio não-isolado 804 pode conter, ainda, um controlador 838 para monitoramento de dispositivos de entrada (por exemplo, um sensor de toque capacitivo usado para ligar e desligar o gerador 800, uma tela capacitiva sensível ao toque). Em certas formas, o controlador 838 pode compreender pelo menos um processador e/ou outro dispositivo controlador em comunicação com o processador de UI
836. Em uma forma, por exemplo, o controlador 838 pode compreender um processador (por exemplo, um controlador Meg168 de 8 bits disponível junto à Atmel) configurado para monitorar as entradas fornecidas pelo usuário através de um ou mais sensores de toque capacitivos. Em uma forma, o controlador 838 pode compreender um controlador de tela sensível ao toque (por exemplo, um controlador de tela sensível ao toque QT5480 disponível junto à Atmel) para controlar e gerenciar a captura de dados de toque a partir de uma tela capacitiva sensível ao toque.
[000232] Em certas formas, quando o gerador 800 está em um estado "desligado", o controlador 838 pode continuar a receber energia operacional (por exemplo, através de uma linha de uma fonte de alimentação do gerador 800, como a fonte de alimentação 854 discutida abaixo). Dessa maneira, o controlador 838 pode continuar a monitorar um dispositivo de entrada (por exemplo, um sensor de toque capacitivo situado sobre um painel frontal do gerador 800) para ligar e desligar o gerador 800. Quando o gerador 800 está no estado desligado, o controlador 838 pode despertar a fonte de alimentação (por exemplo, possibilitar o funcionamento de um ou mais conversores de tensão CC/CC 856 da fonte de alimentação 854), se for detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" por um usuário. O controlador 838 pode, portanto, iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 800 para um estado "ligado". Por outro lado, o controlador 838 pode iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 800 para o estado desligado se for detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga", quando o gerador 800 estiver no estado ligado. Em certas formas, por exemplo, o controlador 838 pode relatar a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" ao processador 836 que, por sua vez, implementa a sequência de processo necessária para transicionar o gerador 800 ao estado desligado. Em tais formas, o controlador 838 pode não ter qualquer capacidade independente para causar a remoção da potência do gerador 800 após seu estado ligado ter sido estabelecido.
[000233] Em certas formas, o controlador 838 pode fazer com que o gerador 800 forneça retroinformação audível ou outra retroinformação sensorial para alertar o usuário de que foi iniciada uma sequência de ligar ou desligar. Esse tipo de alerta pode ser fornecido no início de uma sequência de ligar ou desligar, e antes do início de outros processos associados à sequência.
[000234] Em certas formas, o estágio isolado 802 pode compreender um circuito de interface de instrumento 840 para, por exemplo, oferecer uma interface de comunicação entre um circuito de controle de um instrumento cirúrgico (por exemplo, um circuito de controle que compreende chaves de empunhadura) e componentes do estágio não isolado 804, como o dispositivo lógico 816, o processador de DSP 822 e/ou o processador de UI 836. O circuito de interface de instrumento 840 pode trocar informações com componentes do estágio não isolado 804 por meio de uma conexão de comunicação que mantém um grau adequado de isolamento elétrico entre os estágios isolados e não isolados 802 e 804 como, por exemplo, uma conexão de comunicação baseada em infravermelho. A potência pode ser fornecida ao circuito de interface do instrumento 840 com o uso de, por exemplo, um regulador de tensão de baixa queda alimentado por um transformador de isolamento acionado a partir do estágio não isolado 804.
[000235] Em uma forma, o circuito de interface de instrumento 840 pode compreender um circuito lógico 842 (por exemplo, um circuito lógico, um circuito lógico programável, PGA, FPGA, PLD) em comunicação com um circuito condicionador de sinal 844. O circuito de condicionamento de sinal 844 pode ser configurado para receber um sinal periódico do circuito lógico 842 (por exemplo, uma onda quadrada de 2 kHz) para gerar um sinal de interrogação bipolar que tem uma frequência idêntica. O sinal de interrogação pode ser gerado, por exemplo, usando-se uma fonte de corrente bipolar alimentada por um amplificador diferencial. O sinal de interrogação pode ser comunicado a um circuito de controle de instrumento cirúrgico (por exemplo, mediante o uso de um par condutor em um cabo que conecta o gerador 800 ao instrumento cirúrgico) e monitorado para determinar um estado ou configuração do circuito de controle. O circuito de controle pode compreender inúmeras chaves, resistores e/ou diodos para modificar uma ou mais características (por exemplo, amplitude, retificação) do sinal de interrogação de modo que um estado ou configuração do circuito de controle seja discernível, de modo inequívoco, com base nessa uma ou mais características. Em uma forma, por exemplo, o circuito condicionador de sinal 844 pode compreender um circuito ADC para geração de amostras de um sinal de tensão aparecendo entre entradas do circuito de controle, resultando da passagem do sinal de interrogação através do mesmo. O instrumento lógico 842 (ou um componente do estágio não isolado 804) pode, então, determinar o estado ou a configuração do circuito de controle com base nas amostras de circuitos ADC.
[000236] Em uma forma, o circuito de interface de instrumento 840 pode compreender uma primeira interface de circuito de dados 846 para possibilitar a troca de informações entre o circuito lógico 842 (ou outro elemento do circuito de interface de instrumento 840) e um primeiro circuito de dados disposto em um instrumento cirúrgico ou de outro modo associado ao mesmo. Em certas formas, por exemplo, um primeiro circuito de dados pode estar disposto em um cabo integralmente fixado a uma empunhadura do instrumento cirúrgico, ou em um adaptador para fazer a interface entre um tipo ou modelo específico de instrumento cirúrgico e o gerador 800. O primeiro circuito de dados pode ser implantado de qualquer maneira adequada e pode se comunicar com o gerador de acordo com qualquer protocolo adequado, incluindo, por exemplo, conforme descrito aqui em relação ao primeiro circuito de dados. Em certas formas, o primeiro circuito de dados pode compreender um dispositivo de armazenamento não volátil, como um dispositivo EEPROM. Em certas formas, a primeira interface de circuito de dados 846 pode ser implementada separadamente do circuito lógico 842 e compreende um conjunto de circuitos adequado (por exemplo, dispositivos lógicos distintos, um processador) para permitir a comunicação entre o circuito lógico 842 e o primeiro circuito de dados. Em outras formas, a primeira interface de circuito de dados 846 pode ser integral ao circuito lógico 842.
[000237] Em certas formas, o primeiro circuito de dados pode armazenar informações relacionadas ao instrumento cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informações podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número de série, um número de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado, e/ou quaisquer outros tipos de informações. Essas informações podem ser lidas pelo circuito de interface do instrumento 840 (por exemplo, pelo circuito lógico 842), transferidas para um componente do estágio não isolado 804 (por exemplo, para o dispositivo lógico 816, processador de DSP 822 e/ou processador de UI 836) para apresentação a um usuário por meio de um dispositivo de saída e/ou para controlar uma função ou operação do gerador 800. Adicionalmente, qualquer tipo de informação pode ser transmitida ao primeiro circuito de dados para armazenamento no mesmo através da primeira interface do circuito de dados 846 (por exemplo, usando-se o circuito lógico 842). Essas informações podem compreender, por exemplo, um número atualizado de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso.
[000238] Conforme discutido anteriormente, um instrumento cirúrgico pode ser removível de uma empunhadura (por exemplo, o instrumento cirúrgico multifuncional pode ser removível da empunhadura) para promover a intercambiabilidade e/ou a descartabilidade do instrumento. Nesses casos, geradores convencionais podem ser limitados em sua capacidade para reconhecer configurações de instrumento específicas sendo usadas, bem como para otimizar os processos de controle e diagnóstico conforme necessário. A adição de circuitos de dados legíveis a instrumentos cirúrgicos para resolver essa questão é problemática de um ponto de vista de compatibilidade, porém. Por exemplo, projetar um instrumento cirúrgico para que permaneça retrocompatível! com geradores desprovidos da indispensável funcionalidade de leitura de dados pode ser pouco prático devido, por exemplo, a esquemas de sinalização diferentes, complexidade do design e custo. As formas de instrumentos aqui discutidas contemplam essas preocupações mediante o uso de circuitos de dados que podem ser implementados em instrumentos cirúrgicos existentes, economicamente e com mínimas alterações de design para preservar a compatibilidade dos instrumentos cirúrgicos com as plataformas de gerador atuais.
[000239] Adicionalmente, as formas do gerador 800 podem permitir comunicação com circuitos de dados baseados em instrumento. Por exemplo, o gerador 800 pode ser configurado para comunicar-se com um segundo circuito de dados contido em um instrumento (por exemplo, o instrumento cirúrgico multifuncional). Em algumas formas, o segundo circuito de dados pode ser implementado de maneira similar àquela do primeiro circuito de dados aqui descrito. O circuito de interface de instrumento 840 pode compreender uma segunda interface de circuito de dados 848 para possibilitar essa comunicação. Em uma forma, a segunda interface de circuito de dados 848 pode compreender uma interface digital de três estados, embora também possam ser usadas outras interfaces. Em certas formas, o segundo circuito de dados pode ser geralmente qualquer circuito para transmissão e/ou recepção de dados. Em uma forma, por exemplo, o segundo circuito de dados pode armazenar informações relacionadas ao instrumento cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informações podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número de série, um número de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado, e/ou quaisquer outros tipos de informações.
[000240] Em algumas formas, o segundo circuito de dados pode armazenar informações sobre as propriedades ultrassônicas e/ou elétricas de um transdutor ultrassônico associado, atuador de extremidade ou sistema de acionamento ultrassônico. Por exemplo, o primeiro circuito de dados pode indicar um coeficiente angular de frequência de inicialização, conforme descrito aqui. Adicional ou alternativamente, qualquer tipo de informação pode ser transmitida ao segundo circuito de dados para armazenamento através da segunda interface de circuito de dados 848 (por exemplo, usando-se o circuito lógico 842). Essas informações podem compreender, por exemplo, um número atualizado de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso. Em certas formas, o segundo circuito de dados pode transmitir dados capturados por um ou mais sensores (por exemplo, um sensor de temperatura baseado em instrumento). Em certas formas, o segundo circuito de dados pode receber dados a partir do gerador 800 e fornecer uma indicação a um usuário (por exemplo, uma indicação por diodo emissor de luz ou outra indicação visível) com base nos dados recebidos.
[000241] Em certas formas, o segundo circuito de dados e a segunda interface de circuito de dados 848 podem ser configurados de modo que a comunicação entre o circuito lógico 842 e o segundo circuito de dados possa ser efetuada sem a necessidade de fornecer condutores adicionais para esse propósito (por exemplo, condutores dedicados de um cabo conectando uma empunhadura ao gerador 800). Em uma forma, por exemplo, as informações podem ser transmitidas de e para o segundo circuito de dados com o uso de um esquema de comunicação por barramento de um fio, implementado na fiação existente, como um dos condutores utilizados transmitindo sinais de interrogação a partir do circuito condicionador de sinal 844 para um circuito de controle em uma empunhadura. Dessa maneira, são minimizadas ou reduzidas as alterações ou modificações ao design do dispositivo cirúrgico que possam, de outro modo, ser necessárias. Além disso, devido ao fato de que diferentes tipos de comunicações implementados em um canal físico comum podem ser separados com base em frequência, a presença de um segundo circuito de dados pode ser "invisível" a geradores que não têm a indispensável funcionalidade de leitura de dados, o que, portanto, permite a retrocompatibilidade do instrumento cirúrgico.
[000242] Em certas formas, o estágio isolado 802 pode compreender ao menos um capacitor de bloqueio 850-1 conectado à saída do sinal de acionamento 810b para impedir a passagem de corrente contínua para um paciente. Um único capacitor de bloqueio pode ser necessário para estar de acordo com os regulamentos e padrões médicos, por exemplo. Embora falhas em designs com um só capacitor sejam relativamente incomuns, esse tipo de falha pode, ainda assim, ter consequências negativas. Em uma forma, um segundo capacitor de bloqueio 850-2 pode ser colocado em série com o capacitor de bloqueio 850-1, com dispersão de corrente de um ponto entre os capacitores de bloqueio 850-1 e 850-2 sendo monitorado, por exemplo, por um circuito ADC 852 para amostragem de uma tensão induzida por corrente de dispersão. As amostras podem ser recebidas, por exemplo, pelo circuito lógico 842. Com base nas alterações na corrente de vazamento (conforme indicado pelas amostras de tensão), o gerador 800 pode determinar quando pelo menos um dos capacitores de bloqueio 850-1, 850-2 falhou, oferecendo assim um benefício em relação a designs de capacitor único que tem um único ponto de falha.
[000243] Em certas formas, o estágio não isolado 804 pode compreender uma fonte de alimentação 854 para entregar potência em CC com tensão e corrente adequadas. A fonte de alimentação pode compreender, por exemplo, uma fonte de alimentação de 400 W para entregar uma tensão do sistema de 48 VDC. A fonte de alimentação 854 pode compreender adicionalmente um ou mais conversores de tensão CC/CC 856 para receber a saída da fonte de alimentação para gerar saídas de CC nas tensões e correntes exigidas pelos vários componentes do gerador 800. Conforme discutido acima em relação ao controlador 838, um ou mais dentre os conversores de tensão CC/CC 856 podem receber uma entrada do controlador 838 quando a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" por um usuário é detectada pelo controlador 838, para possibilitar o funcionamento ou o despertar dos conversores de tensão CC/CC 856.
[000244] A Figura 21 ilustra um exemplo de um gerador 900, que é uma forma do gerador 800 (Figura 20). O gerador 900 é configurado para fornecer múltiplas modalidades de energia a um instrumento cirúrgico. O gerador 900 fornece sinais ultrassônicos e de RF para fornecer energia a um instrumento cirúrgico, independentemente ou simultaneamente. Os sinais ultrassônicos e de RF podem ser fornecidos sozinhos ou em combinação e podem ser fornecidos simultaneamente. Conforme indicado acima, ao menos uma saída de gerador pode fornecer múltiplas modalidades de energia (por exemplo, ultrassônica, bipolar ou monopolar de RF, de eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou energia de micro-ondas, entre outras) através de uma única porta, e esses sinais podem ser fornecidos separadamente ou simultaneamente ao atuador de extremidade para tratar tecido.
[000245] O gerador 900 compreende um processador 902 acoplado a um gerador de forma de onda 904. O processador 902 e o gerador de forma de onda 904 são configurados para gerar diversas formas de onda de sinal com base em informações armazenadas em uma memória acoplada ao processador 902, não mostrada a título de clareza da divulgação. As informações digitais associadas com uma forma de onda são fornecidas ao gerador de forma de onda 904 que inclui um ou mais circuitos DAC para converter a entrada digital em uma saída analógica. A saída analógica é alimentada a um amplificador 1106 para condicionamento e amplificação de sinal. A saída condicionada e amplificada do amplificador 906 é acoplada a um transformador de potência 908. Os sinais são acoplados pelo transformador de potência 908 ao lado secundário, que é no lado de isolamento de paciente. Um primeiro sinal de uma primeira modalidade de energia é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identificados como ENERGIA1 e RETORNO. Um segundo sinal de uma segunda modalidade de energia é acoplado por um capacitor 910 e é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identificados como ENERGIA? e RETORNO. Será reconhecido que mais do que duas modalidades de energia podem ser emitidas e, portanto, o subscrito "n" pode ser usado para designar que até n terminais ENERGIAn podem ser fornecidos, em que n é um número inteiro positivo maior que 1. Também será reconhecido que até "n" trajetórias de retorno, RETORNOn podem ser fornecidas sem que se afaste do escopo da presente divulgação.
[000246] Um segundo circuito de detecção de tensão 912 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA e a trajetória de RETORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um segundo circuito de detecção de tensão 924 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA? e a trajetória de RETORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um circuito de detecção de corrente 914 está disposto em série com a perna RETORNO do lado secundário do transformador de potência 908 conforme mostrado para medir a corrente de saída para qualquer modalidade de energia. Se diferentes trajetórias de retorno são fornecidas para cada modalidade de energia, então um circuito de detecção de corrente separado seria fornecido em cada perna de retorno. As saídas do primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas aos respectivos transformadores de isolamento 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida a outro transformador de isolamento 918. As saídas dos transformadores de isolamento 916, 928, 922 no lado primário do transformador de potência 908 (lado não isolado do paciente) são fornecidas a um ou mais circuitos ADC 926. A saída digitalizada do circuito ADC 926 é fornecida para o processador 902 para processamento adicional e computação. As tensões de saída e as informações de realimentação de corrente de saída podem ser usadas para ajustar a tensão de saída e a corrente fornecida para o instrumento cirúrgico, e para computar a impedância de saída, entre outros parâmetros. As comunicações de entrada/saída entre o processador 902 e os circuitos isolados do paciente são fornecidas através de um circuito de interface 920. Os sensores podem, também, estar em comunicação elétrica com o processador 902 por meio do circuito de interface 920.
[000247] Em um aspecto, a impedância pode ser determinada pelo processador 902 dividindo-se a saída do primeiro circuito de detecção de tensão 912 acoplado sobre os terminais identificados como ENERGIA1/RETORNO ou do segundo circuito de detecção de tensão 924 acoplado sobre os terminais identificados como ENERGIA2/RETORNO, pela saída do circuito de detecção de corrente 914 disposto em série com a perna de RETORNO do lado secundário do transformador de potência 908. As saídas do primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas para separar os isolamentos transformadores 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida para um outro transformador de isolamento 916. As medições de detecção de tensão e corrente digitalizados do circuito ADC 926 são fornecidas ao processador 902 para computar a impedância. Como um exemplo, a primeira modalidade de energia ENERGIA1 pode ser a energia ultrassônica e a segunda modalidade de energia ENERGIA2 pode ser a energia de RF. No entanto, além das modalidades de energia de RF ultrassônica e bipolar ou monopolar, outras modalidades de energia incluem eletroporação irreversível e/ou reversível e/ou energia de micro-ondas, entre outras. Além disso, embora o exemplo ilustrado na Figura 21 mostra uma única trajetória de retorno RETORNO que pode ser fornecida para duas ou mais modalidades de energia, em outros aspectos, várias trajetórias de retorno RETORNOn podem ser fornecidas para cada modalidade de energia ENERGIAn. Assim, como aqui descrito, a impedância do transdutor ultrassônico pode ser medida dividindo a saída do primeiro circuito de detecção de tensão 912 pelo circuito de detecção de corrente 914 e a impedância de tecido pode ser medida dividindo a saída do segundo circuito de detecção de tensão 924 pelo circuito de detecção de corrente 914.
[000248] Conforme mostrado na Figura 21, o gerador 900 compreendendo ao menos uma porta de saída pode incluir um transformador de potência 908 com uma única saída e com múltiplas derivações para fornecer potência sob a forma de uma ou mais modalidades de energia, como ultrassônica, RF bipolar ou monopolar, eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou energia de micro-ondas, entre outros, por exemplo ao atuador de extremidade dependendo do tipo de tratamento de tecido sendo executado. Por exemplo, o gerador 900 pode fornecer energia com maior tensão e menor corrente para conduzir um transdutor ultrassônico, com menor tensão e maior corrente para conduzir eletrodos de RF para vedar o tecido ou com uma forma de onda de coagulação para coagulação pontual usando eletrodos eletrocirúrgicos RF monopolar ou bipolar. A forma de onda de saída do gerador 900 pode ser orientada, chaveada ou filtrada para fornecer a frequência ao atuador de extremidade do instrumento cirúrgico. À conexão de um transdutor ultrassônico à saída do gerador 900 seria de preferência localizada entre a saída identificada como ENERGIA1 e o RETORNO, conforme mostrado na Figura 21. Em um exemplo, uma conexão de eletrodos bipolares de RF à saída do gerador 900 estaria preferencialmente situada entre a saída identificada como ENERGIA? e o RETORNO. No caso de saída monopolar, as conexões preferenciais seriam eletrodo ativo (por exemplo, feixe luminoso ou outra sonda) para a saída ENERGIA? e um bloco de retorno adequado conectada à saída RETORNO.
[000249] Detalhes adicionais são divulgados na publicação de pedido de patente US nº 2017/0086914 intitulada TECHNIQUES FOR
OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING
ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS, que foi publicada em 30 de março de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[000250] Conforme usado ao longo desta descrição, o termo "sem fio" e seus derivados podem ser usados para descrever circuitos, dispositivos, sistemas, métodos, técnicas, canais de comunicação etc., que podem comunicar dados através do uso de radiação eletromagnética modulada através de um meio não sólido. O termo não implica que os dispositivos associados não contêm quaisquer fios, embora em alguns aspectos eles podem não ter. O módulo de comunicação pode implementar qualquer de uma série de padrões ou protocolos de comunicação sem fio e com fio, incluindo, mas não se limitando a, Wi-Fi (família IEEE 802.11), WiMAX (família IEEE 802.16), IEEE 802.20, evolução de longo prazo (LTE, "long-term evolution"), Ev- DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, derivados de Ethernet dos mesmos, bem como quaisquer outros protocolos sem fio e com fio que são designados como 3G, 4G, 5G, e além. O módulo de computação pode incluir uma pluralidade de módulos de comunicação. Por exemplo, um primeiro módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de curto alcance como Wi-Fi e Bluetooth, e um segundo módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de alcance mais longo como GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, e outros.
[000251] Como usado na presente invenção um processador ou unidade de processamento é um circuito eletrônico que executa operações em alguma fonte de dados externa, geralmente a memória ou algum outro fluxo de dados. O termo é usado na presente invenção para se referir ao processador central (unidade de processamento central) em um sistema ou sistemas de computador (especificamente sistemas em um chip (SoCs)) que combinam vários "processadores" especializados.
[000252] Como usado aqui, um sistema em um chip ou sistema no chip (SoC ou SOC) é um circuito integrado (também conhecido como um "IC" ou "chip") que integra todos os componentes de um computador ou outros sistemas eletrônicos. Pode conter funções digitais, analógicas, misturadas e frequentemente de radiofrequência — todos sobre um único substrato. Um SoC integra um microcontrolador (ou microprocessador) com periféricos avançados como unidade de processamento gráfico (GPU), módulo i-Fi, ou coprocessador. Um SoC pode ou não conter memória interna.
[000253] Como usado aqui, um microcontrolador ou controlador é um sistema que integra um microprocessador com circuitos periféricos e memória. Um microcontrolador (ou MCU para unidade do microcontrolador) pode ser implementado como um computador pequeno em um único circuito Integrado. Pode ser similar a um SoC; um SoC pode incluir um microcontrolador como um de seus componentes. Um microcontrolador pode conter uma ou mais unidades de processamento de núcleo (CPUs) juntamente com memória e periféricos de entrada/saída programáveis. A memória do programa na forma de RAM ferroelétrica, NOR flash ou ROM OTP também é muitas vezes incluída no chip, bem como uma pequena quantidade de RAM. Os microcontroladores podem ser usados para aplicações integradas, em contraste com os microprocessadores usados em computadores pessoais ou outras aplicações de propósitos gerais que consiste em vários circuitos integrados distintos.
[000254] Como usado na presente invenção, o termo controlador ou microcontrolador pode ser um dispositivo de chip ou IC (circuito integrado) independente que faz interface com um dispositivo periférico. Essa pode ser uma ligação entre duas partes de um computador ou um controlador em um dispositivo externo que gerencia a operação de (e conexão com) daquele dispositivo.
[000255] Qualquer dos processadores ou microcontrolador na presente invenção pode ser qualquer implementado por 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 processador 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), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWareO, memória só de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[000256] Em um aspecto, o processador pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias com base em controlador, 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.
[000257] Os dispositivos modulares incluem os módulos (conforme descrito em conexão com Figuras 3 e 9, por exemplo) que são recebíveis dentro de um controlador cirúrgico central e os dispositivos ou instrumentos cirúrgicos que podem ser conectados aos vários módulos a fim de conectar ou emparelhar com o controlador cirúrgico central correspondente. Os dispositivos modulares incluem, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, dispositivos de imageamento médicos, dispositivos de sucção/irrigação, evacuadores de fumaça, geradores de energia, ventiladores, insufladores e exibições. Os dispositivos modulares aqui descritos podem ser controlados por algoritmos de controle. Os algoritmos de controle podem ser executados no dispositivo modular em si, no controlador cirúrgico central ao qual o dispositivo modular específico está emparelhado, ou tanto no dispositivo modular quanto no controlador cirúrgico central (por exemplo, cirúrgico (por exemplo, através de uma arquitetura de computação distribuída). Em algumas exemplificações, os algoritmos de controle dos dispositivos modulares controlam os dispositivos com base nos dados detectados pelo próprio dispositivo modular (isto é, por sensores em, sobre ou conectados ao dispositivo modular). Esses dados podem ser relacionados ao paciente sendo operado (por exemplo, propriedades de tecido ou pressão de insuflação) ou ao dispositivo modular em si (por exemplo, a taxa na qual uma faca está sendo avançada, a corrente do motor, ou os níveis de energia). Por exemplo, um algoritmo de controle para um instrumento de grampeamento e corte cirúrgico pode controlar a taxa na qual o motor do instrumento aciona sua faca através do tecido de acordo com a resistência encontrada pela faca à medida que avança. Reconhecimento situacional
[000258] Reconhecimento situacional é a capacidade de alguns aspectos de um sistema cirúrgico de determinar ou inferir informações relacionadas a um procedimento cirúrgico a partir de dados recebidos de bases de dados e/ou instrumentos. As informações podem incluir o tipo de procedimento sendo realizado, o tipo de tecido sendo operado, ou a cavidade corporal que é o objeto do procedimento. Com as informações contextuais relacionadas ao procedimento cirúrgico, o sistema cirúrgico pode, por exemplo, melhorar a maneira na qual ele controla os dispositivos modulares (por exemplo um braço robótico e/ou ferramenta cirúrgica robótica) que são conectados a ele e fornecer informações ou sugestões contextualizadas ao cirurgião durante o curso do procedimento cirúrgico.
[000259] Agora com referência à Figura 56, é mostrada uma linha de tempo 5200 que representa o reconhecimento situacional de um controlador central, como o controlador cirúrgico central 106 ou 206, por exemplo. A linha de tempo 5200 é um procedimento cirúrgico ilustrativo e as informações contextuais que o controlador cirúrgico central 106, 206 pode derivar dos dados recebidos das fontes de dados em cada etapa no procedimento cirúrgico. A linha de tempo 5200 representa as etapas típicas que seriam tomadas pelos enfermeiros, cirurgiões, e outro pessoal médico durante o curso de um procedimento de segmentectomia pulmonar, começando com a configuração da sala de operação e terminando com a transferência do paciente para uma sala de recuperação no pós-operatório.
[000260] O reconhecimento situacional de um controlador cirúrgico central 106, 206 recebe dados das fontes de dados durante todo o curso do procedimento cirúrgico, incluindo os dados gerados cada vez que o pessoal médico utiliza um dispositivo modular que é pareado com o controlador cirúrgico central 106, 206. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode receber estes dados dos dispositivos modulares emparelhados e outras fontes de dados e continuamente deriva inferências (isto é, informações contextuais) sobre o procedimento em curso conforme os novos dados são recebidos, como qual etapa do procedimento está sendo realizada em qualquer dado momento. O sistema de reconhecimento situacional do controlador cirúrgico central 106, 206 é capaz de, por exemplo, registrar dados referentes ao procedimento para gerar relatórios, verificar as etapas sendo tomadas pelo pessoal médico, fornecer dados ou avisos (por exemplo, através de uma tela de exibição) que pode ser pertinente para a etapa específica do procedimento, ajustar os dispositivos modulares com base no contexto (por exemplo, ativar monitores, ajustar o campo de visão (FOV) do dispositivo de imageamento médico, ou alterar o nível de energia de um instrumento cirúrgico ultrassônico ou instrumento eletrocirúrgico de RF), e assumir qualquer outra ação descrita acima.
[000261] Como a primeira etapa 5202, neste procedimento ilustrativo,
os membros da equipe hospitalar recuperam o prontuário eletrônico do paciente (PEP) a partir da base de dados de PEP do hospital. Com base nos dados de seleção do paciente no PEP, o controlador cirúrgico central 106, 206 determina que o procedimento a ser realizado é um procedimento torácico.
[000262] Na segunda etapa 5204, os membros da equipe escaneiam a entrada dos suprimentos médicos para o procedimento. O controlador cirúrgico central 106, 206 cruza as referências dos suprimentos escaneados com uma lista de suprimentos que são utilizados em vários tipos de procedimentos e confirma que a mistura dos suprimentos corresponde a um procedimento torácico. Adicionalmente, o controlador cirúrgico central 106, 206 também é capaz de determinar que o procedimento não é um procedimento de cunha (porque os suprimentos de entrada têm uma ausência de certos suprimentos que são necessários para um procedimento de cunha torácico ou, caso contrário, que os suprimentos de entrada não correspondem a um procedimento de cunha torácico).
[000263] Na terceira etapa 5206, o pessoal médico escaneia a banda do paciente com um escâner que é conectado de maneira comunicável ao controlador cirúrgico central 106, 206. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode então confirmar a identidade do paciente com base nos dados escaneados.
[000264] Na quarta etapa 5208, o pessoal médico liga o equipamento auxiliar. Os equipamentos auxiliares sendo utilizados podem variar de acordo com o tipo de procedimento cirúrgico e as técnicas a serem usadas pelo cirurgião, mas neste caso ilustrativo eles incluem um evacuador de fumaça, um insuflador e um dispositivo de imageamento médico. Quando ativados, os equipamentos auxiliares que são dispositivos modulares podem se emparelhar automaticamente com o controlador cirúrgico central 106, 206 que está situado dentro de uma vizinhança específica dos dispositivos modulares como parte de seu processo de inicialização. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode então derivar informações contextuais sobre o procedimento cirúrgico por meio da detecção dos tipos de dispositivos modulares que se correspondem com o mesmo durante essa fase pré-operatória ou de inicialização. Neste exemplo em particular, o controlador cirúrgico central 106, 206 determina que o procedimento cirúrgico é um procedimento VATS (cirurgia torácica vídeo-assistida) baseado nesta combinação específica de dispositivos modulares emparelhados. Com base na combinação dos dados do prontuário eletrônico do paciente (PEP), na lista de suprimentos médicos a serem usados no procedimento, e no tipo de dispositivos modulares que se conectam ao controlador central, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode, em geral, inferir o procedimento específico que a equipe cirúrgica irá realizar. Depois que o controlador cirúrgico central 106, 206 reconhece qual procedimento específico está sendo realizado, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode então recuperar as etapas desse processo a partir de uma memória ou a partir da nuvem e então cruzar os dados que subsequentemente recebe das fontes de dados conectadas (por exemplo, dispositivos modulares e dispositivos de monitoramento do paciente) para inferir qual etapa do procedimento cirúrgico a equipe cirúrgica está realizando.
[000265] Na quinta etapa 5210, os membros da equipe fixam os eletrodos do eletrocardiograma (ECG) e outros dispositivos de monitoramento de paciente no paciente. Os eletrodos do ECG e outros dispositivos de monitoramento de paciente são capazes de parear com o controlador cirúrgico central 106, 206. Conforme o controlador cirúrgico central 106, 206 começa a receber dados dos dispositivos de monitoramento do paciente, o controlador cirúrgico central 106, 206 dessa forma confirma que o paciente está na sala de operação.
[000266] Na sexta etapa 5212, o pessoal médico induz a anestesia no paciente. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o paciente está sob anestesia com base nos dados dos dispositivos modulares e/ou dos dispositivos de monitoramento de paciente, incluindo os dados de ECG, dados de pressão sanguínea, dados do ventilador, ou combinações dos mesmos, por exemplo. Após a conclusão da sexta etapa 5212, a porção do pré-operatório do procedimento de segmentectomia do pulmão é concluído e a porção operatória se inicia.
[000267] Na sétima etapa 5214, o pulmão do paciente que está sendo operado é retraído (enquanto a ventilação é chaveada para o pulmão contralateral). O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir a partir dos dados de ventilador que o pulmão do paciente foi retraído, por exemplo. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que a porção operatória do procedimento se iniciou quando ele pode comparar a detecção do colapso do pulmão do paciente nas etapas esperadas do procedimento (que podem ser acessadas ou recuperadas anteriormente) e assim determinar que o retraimento do pulmão é a primeira etapa operatória nesse procedimento específico.
[000268] Na oitava etapa 5216, o dispositivo de imageamento médico (por exemplo, um dispositivo de visualização) é inserido e o vídeo a partir do dispositivo de imageamento médico é iniciado. O controlador cirúrgico central 106, 206 recebe os dados do dispositivo de imageamento médico (isto é, os dados de vídeo ou imagens) através de sua conexão com o dispositivo de imageamento médico. Após o recebimento dos dados do dispositivo de imageamento médico, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode determinar que a porção do procedimento cirúrgico laparoscópico se iniciou. Adicionalmente, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode determinar que o procedimento específico sendo realizado é uma segmentectomia, em vez de uma lobectomia (note que um procedimento de ressecção em cunha já foi descartado pelo controlador cirúrgico central 106, 206 com base nos dados recebidos na segunda etapa 5204 do procedimento). Os dados do dispositivo de imageamento médico 124 (A Figura 2) podem ser utilizados para determinar informações contextuais sobre o tipo de procedimento sendo realizado em um número de maneiras diferentes, incluindo mediante a determinação do ângulo no qual o dispositivo de imageamento médico é orientado em relação à visualização da anatomia do paciente, monitorar o número ou dispositivos de imageamento médicos sendo utilizados (isto é, que são ativados e pareados com o controlador cirúrgico central 106, 206), e monitorar os tipos de dispositivos de visualização utilizados.
Por exemplo, uma técnica para realizar uma lobectomia VATS coloca a câmera no canto anterior inferior da cavidade torácica do paciente acima do diafragma, enquanto uma técnica para executar uma segmentectomia VATS coloca a câmera em uma posição intercostal anterior em relação à fissura do segmento.
Com o uso de técnicas padrão de reconhecimento ou de aprendizado de máquina, por exemplo, o sistema de reconhecimento situacional pode ser treinado para reconhecer o posicionamento do dispositivo de imageamento médico de acordo com a visualização da anatomia do paciente.
Como um outro exemplo, uma técnica para realizar uma lobectomia VATS utiliza um único dispositivo de imageamento médico, enquanto que uma outra técnica para executar uma segmentectomia VATS utiliza múltiplas câmeras.
Como ainda um outro exemplo, uma técnica para executar uma segmentectomia VATS utiliza uma fonte de luz infravermelha (que pode ser acoplada de maneira comunicável ao controlador cirúrgico central como parte do sistema de visualização) para visualizar a fissura do segmento, que não é utilizada em uma lobectomia VATS.
Através do rastreamento de qualquer um ou todos dentre esses dados a partir do dispositivo de imageamento médico, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode assim determinar o tipo específico de procedimento cirúrgico sendo realizado e/ou a técnica sendo usada para um tipo específico de procedimento cirúrgico.
[000269] Na nona etapa 5218 do procedimento, a equipe cirúrgica inicia a etapa de dissecção. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o cirurgião está no processo de dissecção para mobilizar o pulmão do paciente porque ele recebe dados do gerador de RF ou ultrassônico que indicam que um instrumento energizado está sendo disparado. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode cruzar os dados recebidos com as etapas recuperadas do procedimento cirúrgico para determinar que um instrumento energizado sendo disparado nesse ponto no processo (isto é, após a conclusão das etapas anteriormente discutidas do procedimento) corresponde à etapa de dissecção. Em certos casos, o instrumento energizado pode ser uma ferramenta energizada montada em um braço robótico de um sistema cirúrgico robótico.
[000270] Na décima etapa 5220 do procedimento, a equipe cirúrgica prossegue até a etapa de ligação. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o cirurgião está ligando as artérias e veias porque ele recebe os dados do instrumento de grampeamento e corte cirúrgico indicando que o instrumento está sendo disparado. De modo similar à etapa anterior, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode derivar essa inferência ao cruzar a recepção de dados do instrumento de grampeamento e corte cirúrgico com as etapas recuperadas no processo. Em certos casos, o instrumento cirúrgico pode ser uma ferramenta cirúrgico montado em um braço robótico de um sistema cirúrgico robótico.
[000271] Na décima primeira etapa 5222, a porção de segmentectomia do procedimento é realizada. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o cirurgião está transeccionando o parênquima com base nos dados do instrumento de grampeamento e corte cirúrgico, incluindo os dados de seu cartucho. Os dados do cartucho podem corresponder ao tamanho ou tipo de grampo sendo disparo pelo instrumento, por exemplo. Como diferentes tipos de grampos são utilizados para diferentes tipos de tecidos, os dados do cartucho podem dessa forma indicar o tipo de tecido que está sendo grampeado e/ou transectado. Neste caso, o tipo de grampo que é disparado é utilizado para o parênquima (ou outros tipos similares de tecido), que permite que o controlador cirúrgico central 106, 206 infira qual porção de segmentectomia do procedimento está sendo realizada.
[000272] Na décima segunda etapa 5224, a etapa de dissecção do nó é então realizada. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que a equipe cirúrgica está dissecando o nó e realizando um teste de vazamento com base nos dados recebidos do gerador que indica qual instrumento ultrassônico ou de RF está sendo disparado. Para esse procedimento específico, um instrumento de RF ou ultrassônico sendo utilizado depois que o parênquima foi transeccionado corresponde à etapa de dissecção do nó, que permite que o controlador cirúrgico central 106, 206 faça essa inferência. Deve ser observado que os cirurgiões — regularmente — alternam entre os instrumentos de grampeamento cirúrgico/corte e os instrumentos de energia cirúrgica (isto é, de RF ou ultrassônica) dependendo da etapa específica no procedimento porque diferentes instrumentos são melhor adaptados para tarefas específicas. Portanto, a sequência específica na qual os instrumentos de corte/grampeamento e os instrumentos de energia cirúrgica são usados pode indicar qual etapa do procedimento o cirurgião está realizada. Além disso, em certos casos, ferramentas robóticas podem ser utilizadas para uma ou mais etapas em um procedimento cirúrgico e/ou Instrumentos cirúrgico de mão podem ser utilizados para uma ou mais etapas no procedimento cirúrgico. O cirurgião pode alternar entre ferramentas robóticas e instrumentos cirúrgicos de mão e/ou pode usar os dispositivos simultaneamente, por exemplo. Após a conclusão da décima segunda etapa 5224, as incisões são fechadas e a porção do pós-operatório do processo se inicia.
[000273] Na décima terceira etapa 5226, a anestesia do paciente é revertida. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o paciente está saindo da anestesia com base nos dados de ventilador (isto é, a frequência respiratória do paciente começa a aumentar), por exemplo.
[000274] Finalmente, na décima quarta etapa 5228 é que o pessoal médico remove os vários dispositivos de monitoramento de paciente do paciente. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode, dessa forma, inferir que o paciente está sendo transferido para uma sala de recuperação quando o controlador central perde os dados de ECG, pressão sanguínea e outros dados dos dispositivos de monitoramento de paciente. Como pode ser visto a partir da descrição deste procedimento ilustrativo, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode determinar ou inferir quando cada etapa de um dado procedimento cirúrgico está ocorrendo de acordo com os dados recebidos das várias fontes de dados que estão comunicavelmente acopladas ao controlador cirúrgico central 106, 206.
[000275] O reconhecimento situacional é adicionalmente descrito no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade. Em certos casos, a operação de um sistema cirúrgico robótico, incluindo os vários sistemas cirúrgicos robóticos aqui divulgados, por exemplo, pode ser controlada pelo controlador central 106, 206 com base em sua percepção situacional e/ou retroinformação dos componentes da mesma e/ou com base nas informações da nuvem 104. Sistemas robóticos
[000276] Os sistemas cirúrgicos robóticos podem ser usados em procedimentos — médicos — minimamente invasivos. Durante tais procedimentos médicos, um paciente pode ser colocado sobre uma plataforma adjacente a um sistema cirúrgico robótico, e um cirurgião pode ser posicionado em um console remoto à plataforma e/ou ao robô. Por exemplo, o cirurgião pode ser posicionado fora do campo estéril que circunda o sítio cirúrgico. O cirurgião fornece entrada para uma interface de usuário através de um dispositivo de entrada no console para manipular uma ferramenta cirúrgica acoplada a um braço do sistema robótico. O dispositivo de entrada pode ser um dispositivo de entrada mecânico como empunhaduras de controle ou joysticks, por exemplo, ou dispositivos de entrada sem contato como sensores de gestos ópticos, por exemplo.
[000277] O sistema cirúrgico robótico pode incluir uma torre robótica que suporta um ou mais braços robóticos. Pelo menos uma ferramenta cirúrgica (por exemplo um atuador de extremidade e/ou endoscópio) pode ser montado no braço robótico. A ferramenta (ou ferramentas) cirúrgica pode ser configurada para articular em relação ao respectivo braço robótico através de um conjunto de punho de articulação e/ou transladar em relação ao braço robótico através de um mecanismo de corrediça linear, por exemplo. Durante o procedimento cirúrgico, a ferramenta cirúrgica pode ser inserida em uma pequena incisão em um paciente através de uma cânula ou trocarte, por exemplo, ou em um orifício natural do paciente para posicionar a extremidade distal da ferramenta cirúrgica no sítio cirúrgico dentro do corpo do paciente. Adicional ou alternativamente, o sistema cirúrgico robótico pode ser usado em um procedimento cirúrgico aberto, em certos casos.
[000278] Um esquema de um sistema cirúrgico robótico 15000 é representado na Figura 22. O sistema cirúrgico robótico 15000 inclui uma unidade de controle central 15002, um console do cirurgião 15012, um robô 15022 incluindo um ou mais braços robóticos 15024, e uma tela principal 15040 acoplada de modo operacional à unidade de controle 15002. O console do cirurgião 15012 inclui uma tela 15014 e pelo menos um dispositivo de entrada manual 15016 (por exemplo, chaves, botões, telas sensíveis ao toque, joysticks, gimbals, etc.) que permitem que o cirurgião telemanipule os braços robóticos 15024 do robô 15022. O leitor entenderá que dispositivos de entrada adicionais e alternativos podem ser usados.
[000279] A unidade de controle central 15002 inclui um processador 15004 operacionalmente acoplado a uma memória 15006. O processador 15004 inclui uma pluralidade de entradas e saídas para fazer interface com os componentes do sistema cirúrgico robótico
15000. O processador 15004 pode ser configurado para receber sinais de entrada e/ou gerar sinais de saída para controlar um ou mais dos vários componentes (por exemplo, um ou mais motores, sensores e/ou telas) do sistema cirúrgico robótico 15000. Os sinais de saída podem incluir, e/ou podem se basear em, instruções algorítmicas que podem ser pré-programadas e/ou inseridas pelo cirurgião ou outro médico. O processador 15004 pode ser configurado para receber uma pluralidade de entradas de um usuário, como o cirurgião na console 15012, e/ou pode fazer a interface com um sistema remoto. A memória 15006 pode ser direta e/ou indiretamente acoplada ao processador 15004 para armazenar instruções e/ou bases de dados.
[000280] O robô 15022 inclui um ou mais braços robóticos 15024. Cada braço robótico 15024 inclui um ou mais motores 15026 e cada motor 15026 é acoplado a um ou mais acionadores de motor 15028. Por exemplo, os motores 15026, que podem ser atribuídos a diferentes acionadores e/ou mecanismos, podem ser alojados em um conjunto ou compartimento de transporte. Em certos casos, uma transmissão intermediária entre um motor 15026 e um ou mais acionadores 15028 pode permitir o acoplamento e desacoplamento do motor 15026 de um ou mais acionadores 15028. Os acionadores 15028 podem ser configurados para implementar uma ou mais funções cirúrgicas. Por exemplo, um ou mais acionadores 15028 podem ser encarregados de mover um braço robótico 15024 girando-se o braço robótico 15024 e/ou uma ligação e/ou articulação do mesmo. Adicionalmente, um ou mais acionadores 15028 podem ser acoplados a uma ferramenta cirúrgica 15030 e podem implementar articulação, rotação, preensão, vedação, grampeamento, energização, disparo, corte, e/ou abertura, por exemplo. Em certos casos, as ferramentas cirúrgicas 15030 podem ser intercambiáveis e/ou substituíveis. Exemplos de sistemas cirúrgicos e ferramentas cirúrgicas robóticas são adicionalmente aqui descritos.
[000281] O leitor entenderá prontamente que o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 100 (Figura 1) e o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 (Figura 9) podem incorporar o sistema cirúrgico robótico 15000. Adicional ou alternativamente, o sistema cirúrgico robótico 15000 pode incluir vários recursos e/ou componentes dos sistemas cirúrgicos interativos implementados por computador 100 e 200.
[000282] Em uma exemplificação, o sistema cirúrgico robótico 15000 pode abranger o sistema robótico 110 (Figura 2), que inclui o console do cirurgião 118, o robô cirúrgico 120 e o controlador central robótico
122. Adicional ou alternativamente, o sistema cirúrgico robótico 15000 pode se comunicar com outro controlador central, como o controlador cirúrgico central 106, por exemplo. Em um caso, o sistema cirúrgico robótico 15000 pode ser incorporado em um sistema cirúrgico, como o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 100 (Figura
1) ou o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 (Figura 9), por exemplo. Nestes casos, o sistema cirúrgico robótico 15000 pode interagir com a nuvem 104 ou a nuvem 204, respectivamente, e o controlador central 106 ou o controlador cirúrgico central 206, respectivamente. Em certos casos, um controlador robótico central ou um controlador cirúrgico central pode incluir a unidade de controle central 15002 e/ou a unidade de controle central 15002 pode se comunicar com uma nuvem. Em outros casos, um controlador cirúrgico central pode incorporar uma unidade distinta que é separada da unidade de controle central 15002 e que pode se comunicar com a unidade de controle central 15002.
[000283] Um outro sistema cirúrgico robótico é o sistema cirúrgico robótico Vinci& disponível junto à Intuitive Surgical, Inc. de Sunnyvale, Califórnia. Um exemplo de um sistema é representado nas Figuras 23 a
29. A Figura 23 representa um sistema cirúrgico robótico minimamente invasivo (MIRS) 12010 tipicamente usado para executar um procedimento cirúrgico ou diagnóstico minimamente invasivo em um paciente 12012 que está deitado sobre uma mesa de operação 12014. O sistema 12010 inclui um console do cirurgião 12016 para uso por um cirurgião 12018 durante o procedimento. Um ou mais assistentes 12020 podem também participar do procedimento. O sistema MIRS 12010 pode incluir adicionalmente um carrinho para o paciente 12022, isto é um robô cirúrgico, e um carrinho eletrônico 12024. O robô cirúrgico 12022 pode manipular ao menos um conjunto de ferramentas acoplado de modo removível 12026 (doravante chamado de "ferramenta") através de uma incisão minimamente invasiva no corpo do paciente 12012 enquanto o cirurgião 12018 vê o sítio cirúrgico através do console
12016. Uma imagem do sítio cirúrgico pode ser obtida por um dispositivo de imageamento, como um endoscópio estereoscópico 12028 que pode ser manipulado pelo robô cirúrgico 12022 para orientar o endoscópio
12028. Vários dispositivos de imageamento alternativos são adicionalmente aqui descritos.
[000284] O carrinho eletrônico 12024 pode ser usado para processar as imagens do sítio cirúrgico para exibição subsequente para o cirurgião 12018 através do console do cirurgião 12016. O número de ferramentas robóticas 12026 usadas de uma vez dependerá geralmente do diagnóstico ou procedimento cirúrgico e das restrições de espaço dentro da sala de operação entre outros fatores. Se for necessário alterar uma ou mais das ferramentas robóticas 12026 sendo usadas durante um procedimento, um assistente 1 2020 pode remover a ferramenta robótica 12026 do robô cirúrgico 12022, e substituir a mesma por outra ferramenta 12026 a partir de uma bandeja 12030 na sala de operação.
[000285] Com referência principalmente à Figura 24, o console do cirurgião 12016 inclui uma tela à esquerda 12032 e uma tela à direita 12034 para apresentar ao cirurgião 12018 uma visão estereoscópica coordenada do sítio cirúrgico que permite que a percepção de profundidade. O console 12016 inclui adicionalmente um ou mais dispositivos de controle de entrada 12036, que por sua vez fazem com que o robô cirúrgico 12022 (Figura 23) manipule uma ou mais ferramentas 12026 (Figura 23). Os dispositivos de controle de entrada 12036 podem fornecer os mesmos graus de liberdade que suas ferramentas associadas 12026 (Figura 23) para fornecer ao cirurgião telepresença ou a percepção que os dispositivos de controle de entrada 12036 são partes integrantes das ferramentas robóticas 12026 de modo que o cirurgião tenha um forte senso de controlar diretamente as ferramentas robóticas 12026. Para esta finalidade, a posição, a força, e os sensores de retroinformação tátil podem ser usados para transmitir posição, força, e sensações táteis das ferramentas robóticas 12026 de volta para as mãos do cirurgião através dos dispositivos de controle de entrada 12036. O console do cirurgião 12016 geralmente está localizado na mesma sala que o paciente 12012 de modo que o cirurgião 1 2018 possa monitorar diretamente o procedimento, estar fisicamente presente se necessário, e falar com um assistente 12020 diretamente, em vez de pelo telefone ou outro meio de comunicação. No entanto, o cirurgião 12018 pode estar situado em uma sala diferente, uma construção completamente diferente, ou outro local remoto do paciente 12012 permitindo procedimentos cirúrgicos remotos. Um campo estéril pode ser definido ao redor do sítio cirúrgico. Em vários casos, o cirurgião 12018 pode estar posicionado fora do campo estéril. Um adaptador estéril pode definir uma porção do contorno do campo estéril. Um exemplo de um adaptador estéril para um braço robótico é descrito na Publicação de Pedido de Patente nº 2015/0257842, depositada em 17 de março de 2015, intitulada BACKUP LATCH RELEASE FOR SURGICAL INSTRUMENT, concedida em 12 de dezembro de 2017 como a Patente US nº 9.839.487, que é aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[000286] Agora, com referência principalmente à Figura 25, o carrinho eletrônico 12024 pode ser acoplado ao endoscópio 12028 e pode incluir um processador para processar imagens capturadas para exibição subsequente, como a um cirurgião no console do cirurgião, ou em um outra tela adequada situada local e/ou remotamente. Por exemplo, quando o endoscópio estereoscópico 12028 é usado, o carrinho eletrônico 12024 pode processar as imagens capturadas para apresentar ao cirurgião com imagens coordenadas estereoscópicas do sítio cirúrgico. Tal coordenação pode incluir o alinhamento entre as imagens opostas e pode incluir o ajuste da distância de trabalho estereoscópica do endoscópio estereoscópico. Como outro exemplo, o processamento de imagens pode incluir o uso parâmetros de calibração de câmera anteriormente determinados para compensar erros de imageamento do dispositivo de captura de imagens, como aberrações ópticas, por exemplo.
[000287] A Figura 26 ilustra diagramaticamente um sistema de cirurgia robótica 12050, como o sistema MIRS 12010 da Figura 23. Conforme discutido neste documento, um console do cirurgião 12052, como o console do cirurgião 12016 na Figura 23, pode ser usado por um cirurgião para controlar um robô cirúrgico 12054, como o robô cirúrgico 12022 na Figura 23, durante um procedimento minimamente invasivo. O robô cirúrgico 12054 pode usar um dispositivo de imageamento, como um endoscópio estereoscópico, para capturar imagens do sítio de procedimento e emitir as imagens capturadas para um carrinho eletrônico 12056, como o carrinho eletrônico 12024 na Figura 23. Conforme discutido neste documento, o carrinho eletrônico 12056 pode processar as imagens capturadas em uma variedade de maneiras antes de qualquer exibição subsequente. Por exemplo, o carrinho eletrônico 12056 pode sobrepor as imagens capturadas com uma interface de controle virtual antes de exibir as imagens combinadas para o cirurgião através do console do cirurgião 12052. O robô cirúrgico 12054 pode emitir as imagens capturadas para processamento fora do carrinho eletrônico 12056. Por exemplo, o robô cirúrgico 12054 pode emitir as imagens capturadas a um processador 12058, que pode ser usado para processar as imagens capturadas. As imagens podem também ser processadas através de uma combinação do carrinho eletrônico 12056 e do processador 12058, que podem ser acoplados em conjunto para processar as imagens capturadas conjuntamente, sequencialmente e/ou combinações dos mesmos. Uma ou mais telas separadas 12060 podem também ser acopladas ao processador 12058 e/ou ao carrinho eletrônico 12056 para exibição local e/ou remota de imagens, como imagens do sítio de procedimento, ou outras imagens relacionadas.
[000288] As Figuras 27 e 28 mostram o robô cirúrgico 12022 e uma ferramenta robótica 12062, respectivamente. A ferramenta robótica
12062 é um exemplo das ferramentas robóticas 12026 (Figura 23). O leitor entenderá que ferramentas robóticas alternativas podem ser usadas com o robô cirúrgico robótico 12022 e ferramentas cirúrgicas exemplificador são descritas na presente invenção. O robô cirúrgico 12022 mostrado fornece manipulação de três ferramentas robóticas 12026 e do dispositivo de imageamento 12028, como um endoscópio estereoscópico usado para a captura de imagens do sítio do procedimento. A manipulação é fornecida por mecanismos robóticos que têm várias articulações robóticas. O dispositivo de imageamento 12028 e as ferramentas robóticas 12026 podem ser posicionados e manipulados através de incisões no paciente, de modo que um centro remoto cinemático ou pivô virtual seja mantido na incisão para minimizar o tamanho da incisão. Imagens do sítio cirúrgico podem incluir imagens das extremidades distais das ferramentas robóticas 12026 quando as mesmas são posicionadas dentro do campo de visão (FOV) do dispositivo de imageamento 12028. Cada ferramenta 12026 é separável e transportada por um respectivo manipulador cirúrgico 12031, que está localizado na extremidade distal de um ou mais das articulações robóticas. O manipulador cirúrgico 12031 fornece uma plataforma móvel para mover a totalidade de uma ferramenta 12026 em relação ao robô cirúrgico 12022, através do movimento das articulações robóticas. O manipulador cirúrgico 12031 fornece também energia para operar a ferramenta robótica 12026 com o uso de uma ou mais interfaces mecânicas e/ou elétricas.
[000289] A Figura 29 é um esquema de um sistema cirúrgico controlado telecirurgicamente 12100. O sistema cirúrgico 12100 inclui um console de cirurgião 12102, que pode ser, por exemplo, o console do cirurgião 12052 (Figura 26). O console de cirurgião 12102 aciona um robô cirúrgico 12104, que pode ser, por exemplo, o robô cirúrgico 12022 (Figura 23). O robô cirúrgico 12104 inclui um manipulador cirúrgico
12106, que pode ser, por exemplo, o manipulador cirúrgico 12031 (Figura 27). O manipulador cirúrgico 12106 inclui uma unidade de motor 12108 e uma ferramenta robótica 12110. A unidade do motor 12108 é um conjunto de transporte que contém cinco motores, que podem ser atribuídos a mecanismos diferentes. Em algumas exemplificações apenas cinco motores são usados, enquanto em outras exemplificações, mais ou menos que cinco motores podem ser usados. A unidade do motor 12108 inclui um motor de potência 12112, um motor de eixo de acionamento de came 12140, um motor de passo 12116, um motor de guinada 12118, e motor de baixa força de preensão 12120, embora estes motores possam ser usados para propósitos diferentes dependendo do instrumento fixado. Em geral, cada motor é um motor elétrico que se acopla mecânica e eletricamente a entradas correspondentes da ferramenta robótica 12110. Em algumas exemplificações, a unidade de motor 12108 pode estar situada em uma extremidade proximal da ferramenta robótica 12110 em um chassi compartilhado com a ferramenta robótica, como genericamente representado pelo compartimento proximal mostrado na Figura 28. Um compartimento de motor é adicionalmente descrito na publicação de pedido de patente nº 2012/0150192,, depositado em 15 de novembro de 2011, intitulada METHOD FOR PASSIVELY DECOUPLING
TORQUE APPLIED BY A REMOTE ACTUATOR INTO AN INDEPENDENTLY ROTATING MEMBER, concedida em 4 de agosto de 2015 como a patente US nº 9.095.362, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[000290] A ferramenta robótica 12110 pode ser, por exemplo, a ferramenta robótica 12026 (Figura 23) descrita na presente invenção. À ferramenta robótica 12110 inclui uma unidade de alongado atuador 12122 que inclui três unidades distintas, em que cada uma se acopla mecanicamente ao motor de passo 12116, ao motor de guinada 12118 e ao motor de baixa força de preensão 12120, respectivamente, por meio do manipulador cirúrgico 12106. A ferramenta robótica 12110 inclui também uma transmissão 12124, que se acopla mecanicamente ao motor de potência 12112 e ao motor de eixo de acionamento de came 12140. Exemplos de ferramentas são adicionalmente descritos na Publicação de Pedido de Patente Internacional nº WO 2015/153642, depositada em 31 de março de 2015, intitulada SURGICAL INSTRUMENT WITH SHIFTABLE TRANSMISSION, e na Publicação de Pedido de Patente Internacional nº WO 2015/153636, depositada em 31 de março de 2015, intitulada CONTROL INPUT ACCURACY FOR TELEOPERATED SURGICAL INSTRUMENT, cada uma das quais está aqui incorporada a título de referência em suas totalidades.
[000291] Um atuador de extremidade cirúrgico 12126 está situado na extremidade distal de uma unidade de atuador 12122. O atuador de extremidade cirúrgico 12126 e a unidade de atuador 12122 são conectados por meio de um pulso móvel. Um exemplo de tal pulso é mostrado na Publicação de Pedido de Patente nº 2011/0118708, depositada em 12 de novembro de 2010, intitulada DOUBLE UNIVERSAL JOINT, e na Patente US nº 9.216.062, depositada em 15 de fevereiro de 2012, intitulada SEALS AND SEALING METHODS FOR
A SURGICAL INSTRUMENT HAVING AN ARTICULATED END EFFECTOR ACTUATED BY A DRIVE SHAFT, cada uma das quais está aqui incorporada a título de referência em suas totalidades. Em termos simples, o atuador de extremidade cirúrgico pode ser caracterizado por uma pluralidade de mecanismos distintos mas interrelacionados, com cada mecanismo fornecendo um grau de liberdade (do inglês, "degree of freedom", DOF) para o atuador de extremidade cirúrgico 12126. Para uso na presente invenção em relação ao sistema cirúrgico 12100, um DOF consiste em um ou mais mecanismos interrelacionados para realizar um movimento correspondente. Os DOFs dotam o atuador de extremidade cirúrgico 12126 de diferentes modos de operação que podem operar simultânea ou distintamente. Por exemplo, o pulso possibilita que o atuador de extremidade cirúrgico 12126 gire e guie em relação ao manipulador cirúrgico 12106 e, consequentemente, inclua um DOF de passo 12128 e um DOF de guinada 12130. O atuador de extremidade cirúrgico 12126 inclui também um DOF de rolagem 12132 que gira o atuador de extremidade cirúrgico 12126 em torno de um eixo geométrico alongado. Ferramenta robóticas diferentes podem ter DOFs diferentes, conforme descrito adicionalmente na presente invenção.
[000292] O atuador de extremidade cirúrgico 12126 pode incluir um mecanismo de preensão e corte, como um grampeador cirúrgico. Um exemplo de tal instrumento, incluindo um cartucho de grampos para o mesmo, é adicionalmente descrito na publicação de pedido de patente US nº 2013/0105552, depositada em 26 de outubro de 2012, intitulada CARTRIDGE STATUS AND PRESENCE DETECTION, e na Publicação de Pedido de Patente US nº 2013/0105545, depositada em 26 de outubro de 2012, intitulada SURGICAL INSTRUMENT WITH INTEGRAL KNIFE BLADE, ambas as quais estão aqui incorporadas a título de referência em suas respectivas totalidades. Um mecanismo de preensão pode segurar de acordo com dois modos e, consequentemente, incluir dois DOFs. Um DOF de baixa força 12134 (por exemplo, um mecanismo atuado por cabo) opera para alternar a garra com baixa força para gentilmente manipular o tecido. O DOF de baixa força 12134 é útil para preparar o atuador de extremidade cirúrgico para uma operação de corte ou grampeamento. Um DOF de força alta 12136 (por exemplo, um mecanismo atuado por parafuso de acionamento) opera para adicionalmente abrir a garra ou fechar a garra sobre o tecido com força relativamente alta, por exemplo, para o torniquete do tecido na preparação para uma operação de corte ou grampeamento. Uma vez fixado, o atuador de extremidade cirúrgico
12126 usa um DOF de atuação de ferramenta 12138 para afetar adicionalmente o tecido, por exemplo, para afetar tecido por um dispositivo de grampeamento, corte e/ou cauterização. Os sistemas de preensão para um atuador de extremidade cirúrgico são descritos adicionalmente na patente nº US 9.393.017, depositada em 15 de maio de 2012, METHODS AND SYSTEMS FOR DETECTING STAPLE CARTRIDGE MISFIRE OR FAILURE, concedida em 19 de julho de 2016, patente US nº 8.989.903, depositada em 13 de janeiro de 2012, intitulada METHODS AND SYSTEMS FOR INDICATING A CLAMPING PREDICTION, concedida em 2 de março de 2015, e patente US nº
9.662.177, depositado em 2 de março de 2015, METHODS AND SYSTEMS FOR INDICATING A CLAMPING PREDICTION, concedida em 30 de maio de 2017, todas as quais estão aqui incorporadas a título de referência em suas respectivas totalidades.
[000293] Conforme mostrado na Figura 29, o motor de passo 12116, o motor de guinada 12118, e o motor de baixa força de preensão 12120 acionam o DOF de passo 12128, o DOF de guinada 12130 e o DOF de baixa força de preensão 12134, respectivamente. Consequentemente, cada um dentre o DOF de passo 12128, o DOF de guinada 12130 e o DOF de baixa força de preensão 12134 é distintamente emparelhado com um motor, e pode operar independentemente e simultaneamente aos outros DOFs. No entanto, o DOF de preensão de alta força 12136, o DOF de rolagem 12132 e o DOF de atuação de ferramenta 12138 compartilham uma única entrada com o motor de potência 12112, através da transmissão 12124. Consequentemente, apenas um dentre o DOF de alta força de preensão uma DOF 12136, o DOF de rolagem 12132 e o DOF de ferramenta de atuação 12138 pode operar em um determinado momento, uma vez que o acoplamento com o motor de potência 12112 ocorre distintamente. O motor de eixo de acionamento de came 12140 é atuado para deslocar a saída do motor de potência
12112 entre o DOF de alta força de preensão 12136, o DOF de rolagem 12132 e o DOF de atuação da ferramenta 12138. Consequentemente, a transmissão 12124 permite vantajosamente uma quantidade maior de DOF's do que uma disposição em que cada motor é dedicado a um único DOF.
[000294] Recursos e operações adicionais de um sistema cirúrgico robótico, como o sistema cirúrgico robótico das Figuras 23 a 29, são adicionalmente descritos nas seguintes referências, que estão aqui incorporadas a título de referência em sua respectiva totalidade: e Publicação de pedido de patente nº 2011/0118708, depositada em 12 de novembro de 2010, intitulada DOUBLE UNIVERSAL JOINT; e Patente US nº 9.095.362, depositada em 15 de novembro de 2011, intitulada METHOD FOR PASSIVELY DECOUPLING
TORQUE APPLIED BY A REMOTE ACTUATOR INTO AN INDEPENDENTLY ROTATING MEMBER, concedida em 4 de agosto de 2015; e Patente US nº 8.989.903, depositada em 13 de janeiro de 2012, intitulada METHODS AND SYSTEMS FOR INDICATING A CLAMPING PREDICTION, concedida em 24 de março de 2015; e Patente US nº 9.216.062, depositada em 15 de fevereiro de 2012, intitulada SEALS AND SEALING METHODS FOR A
SURGICAL INSTRUMENT HAVING AN ARTICULATED END EFFECTOR ACTUATED BY A DRIVE SHAFT, concedida em 22 de dezembro de 2015; e Patente US nº 9.393.017, depositada em 15 de maio de 2012, intitulada METHODS AND SYSTEMS FOR DETECTING STAPLE CARTRIDGE MISFIRE OR FAILURE, concedida em 19 de julho de 2016; e Publicação de pedido de patente US nº 2013/0105552,
depositada em 26 de outubro de 2012, intitulada CARTRIDGE STATUS AND PRESENCE DETECTION; e Publicação de pedido de patente US nº 2013/0105545, depositada em 26 de outubro de 2012, intitulada SURGICAL INSTRUMENT WITH INTEGRAL KNIFE BLADE; e Publicação de patente internacional nº WO 2015/142814, depositada em 17 de março de 2015, intitulada SURGICAL CANNULA MOUNTS AND RELATED SYSTEMS AND METHODS; e Publicação de pedido de patente n º 2015/0257842, depositada em 17 de março de 2015, intitulada BACKUP LATCH RELEASE FOR SURGICAL INSTRUMENT, concedida em 12 de dezembro de 2017 como a patente U.S. nº 9.839.487; e Publicação de pedido de patente US nº 2015/0257841, depositada em 17 de junho de 2015, intitulada LATCH RELEASE FOR SURGICAL INSTRUMENT; e Publicação de patente internacional nº WO 2015/153642, depositada em 31 março de 2015, intitulada SURGICAL INSTRUMENT WITH SHIFTABLE TRANSMISSION; e Publicação de pedido de patente internacional nº WO 2015/153636, depositada em 31 de março de 2015, intitulada
CONTROL INPUT ACCURACY FOR TELEOPERATED SURGICAL INSTRUMENT; e e Patente US nº 9.662.177, depositada em 2 de março de 2015, intitulada METHODS AND SYSTEMS FOR INDICATING A CLAMPING PREDICTION, concedida em 30 de maio de 2017.
[000295] Os sistemas cirúrgicos robóticos e recursos divulgados na presente invenção podem ser usadas com o sistema robótico cirúrgico da Vinci& aqui mencionado e/ou o sistema das Figuras 23 a 29. O leitor entenderá ainda que os vários sistemas e/ou recursos divulgados na presente invenção também podem ser usados com sistemas cirúrgicos alternativos incluindo o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 100, o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200, o sistema cirúrgico robótico 110, o controlador robótico central 122, o controlador robótico central 222 e/ou o sistema cirúrgico robótico 15000, por exemplo.
[000296] Em vários casos, um sistema cirúrgico robótico pode incluir uma torre de controle robótica, que pode alojar a unidade de controle do sistema. Por exemplo, o processador 12058 (Figura 26) pode ser alojado dentro de uma torre de controle robótica. A torre de controle robótica pode compreender um controlador robótico central como o controlador robótico central 122 (Figura 2) ou o controlador robótico central 222 (Figura 9), por exemplo. Tal controlador robótico central pode incluir uma interface modular para se acoplar a um ou mais geradores, como um gerador ultrassônico e/ou um gerador de radiofrequência, e/ou um ou mais módulos, como um módulo de imageamento, um módulo de sucção, um módulo de irrigação, um módulo de evacuação de fumaça e/ou um módulo de comunicação.
[000297] Um controlador robótico central pode incluir um módulo de reconhecimento situacional, que pode ser configurado para sintetizar dados de múltiplas fontes para determinar uma resposta adequada para um evento cirúrgico. Por exemplo, um módulo de reconhecimento situacional pode determinar o tipo de procedimento cirúrgico, etapa no procedimento cirúrgico, tipo de tecido e/ou características do tecido, como adicionalmente descrito aqui. Além disso, esse módulo pode recomendar um curso de ação específico ou possíveis escolhas com base nos dados sintetizados. Em vários casos, um sistema de sensores que abrange uma pluralidade de sensores distribuídos ao longo de todo o sistema robótico pode fornecer dados, imagens e/ou outras informações para o módulo de reconhecimento situacional. Tal módulo de reconhecimento situacional pode ser acessível ao processador
12058, por exemplo. Em vários casos, o módulo de reconhecimento situacional pode obter dados e/ou informações de um controlador cirúrgico central não robótico e/ou uma nuvem, como o controlador cirúrgico central 106 (Figura 1), o controlador cirúrgico central 206 (Figura 10), a nuvem 104 (Figura 1) e/ou a nuvem 204 (Figura 9), por exemplo. O reconhecimento situacional de um sistema cirúrgico é adicionalmente divulgado aqui e no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, e no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.340, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação de cada um dos quais está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[000298] Os sistemas cirúrgicos incluindo um robô, um sistema de visualização (como o sistema de visualização 108 ou o sistema de visualização 208), e um ou mais controladores centrais (como, o controlador central 106, o controlador robótico central 122, o controlador central 206 e/ou o controlador robótico central 222) podem se beneficiar de sistemas de comunicação robustos para coleta e disseminação de dados. Por exemplo, vários parâmetros relacionados ao sítio cirúrgico, ao instrumento (ou instrumentos) cirúrgico e/ou ao procedimento cirúrgico podem ser informações importantes para o robô, o sistema de visualização e o controlador (ou controladores) central. Além disso, o robô pode incluir um ou mais subconjuntos, como um console de controle, que pode exigir informações referentes ao sítio cirúrgico, ao instrumento (ou instrumentos) cirúrgico e/ou ao procedimento cirúrgico, por exemplo. Pode ser útil coletar e disseminar as informações para os conjuntos e/ou subconjuntos adequados em tempo real ou em tempo quase real para informar o processo de aprendizado e/ou tomada de decisão da máquina, por exemplo. Em certos casos, a coleta e a disseminação de dados podem informar o reconhecimento situacional de um sistema cirúrgico que inclui um ou mais sistemas robóticos.
[000299] Em um aspecto, um sistema cirúrgico robótico pode incluir trajetórias de comunicação adicionais. Por exemplo, um sistema cirúrgico robótico pode incluir uma comunicação com fio primária e uma trajetória de comunicação sem fio secundária. Em certos casos, as duas trajetórias de comunicação podem ser independentes de modo que uma trajetória secundária seja redundante e/ou paralela a uma trajetória primária. Em vários casos, um primeiro tipo e/ou quantidade de dados pode ser transferida ao longo da trajetória primária e um segundo tipo e/ou quantidade de dados pode ser transferida ao longo da trajetória secundária. As múltiplas trajetórias de comunicação podem melhorar a conectividade do robô e/ou das ferramentas cirúrgicas robóticas a uma ou mais telas dentro da sala cirúrgica, um console de controle e/ou unidade de controle. As trajetórias de comunicação podem conectar um robô cirúrgico a uma unidade de controle central (por exemplo um controlador central) e/ou um sistema de visualização (por exemplo, uma tela), por exemplo. Em vários casos, as trajetórias de comunicação adicionais podem fornecer dados adicionais para o robô e/ou para um módulo gerador e/ou processador em comunicação com o módulo gerador.
[000300] Com referência principalmente à Figura 30, é mostrado um sistema cirúrgico robótico 12200 que inclui um console 12216 e um robô
12222. O console 12216 pode ser similar em muitos aspectos ao console de 12016 (Figuras 23 e 24), e o robô 12222 pode ser similar em muitos aspectos ao robô 12022 (Figuras 23 e 27). A ferramenta robótica 12226, que pode ser similar em muitos aspectos à ferramenta robótica 12026 (Figura 23), por exemplo, é posicionada na extremidade distal de um dos braços do robô 12222. A ferramenta robótica 12226 é um dispositivo de energia. Por exemplo, a energia pode ser fornecida à ferramenta robótica 12226 por um gerador que é acoplado à ferramenta robótica 12226.
[000301] O sistema cirúrgico robótico 12200 inclui também um controlador central 12224, que pode ser similar em muitos aspectos ao controlador robótico central 122 (Figura 2) e/ou ao controlador robótico central 222 (Figura 9). O controlador central 12224 inclui um módulo gerador 12230, que é similar em muitos aspectos ao módulo gerador 140 (Figura 3), e um módulo de comunicação sem fio 12238, que é similar em muitos aspectos ao módulo de comunicação 130 (Figura 3). O módulo gerador 12230 é configurado para fornecer energia à ferramenta robótica 12226 através de uma primeira conexão com fio
12244.
[000302] Em um caso, a primeira conexão com fio 12244 pode ser uma trajetória de comunicação bidirecional entre a ferramenta robótica 12226 e o controlador cirúrgico central 12224. A primeira conexão com fio 12244 pode transmitir parâmetros de energia avançados ou outros dados entre a ferramenta robótica 12226 e o controlador cirúrgico central 12224. Por exemplo, o controlador central 12224 pode fornecer informações cirúrgicas para a ferramenta robótica 12226 relacionadas ao nível de potência (por exemplo, corrente para um dispositivo de RF e amplitude e/ou frequência para um dispositivo ultrassônico) fornecido ao mesmo. Adicionalmente, a ferramenta robótica 12226 pode fornecer informações para o robô 12222 relacionadas à condutividade e/ou impedância detectadas na interface do tecido, correspondentes a uma propriedade do tecido e/ou à eficácia do dispositivo de energia.
[000303] Adicionalmente, uma segunda conexão com fio 12240 entre o console 12216 e a ferramenta robótica 12226 montada no robô 12222 fornece uma trajetória de comunicação para sinais de controle do console de robô 12216 para a ferramenta robótica 12226. Em um caso, a segunda conexão com fio 12240 pode ser uma trajetória de comunicação unidirecional do robô 12222 para o console 12216 em relação aos parâmetros de controle ou outros dados mecânicos coletados pelo robô 12222 e/ou pela ferramenta robótica 12226. Por exemplo, o robô 12222 pode fornecer informações para o console 12216 sobre uma atuação cirúrgica da ferramenta robótica, como um movimento de fechamento e/ou um movimento de disparo. Mais especificamente, o robô pode transmitir parâmetros de força para prender (por exemplo, pressão de preensão pela ferramenta robótica 12226 no tecido) e/ou parâmetros de força para disparar da ferramenta robótica 12226 para o console 12216, por exemplo.
[000304] Ainda com referência à Figura 30, na ausência das trajetórias de comunicação sem fio 12242 e 12246, o controlador robótico central 12224 pode ser incapaz de se comunicar com o console 12216 e vice- versa. Adicionalmente, a ferramenta robótica 12226 pode ser incapaz de se comunicar com o controlador central 12224. Nos casos em que trajetórias de comunicação entre o controlador central 12224 e o robô 12222 e/ou a ferramenta robótica 12226 estão faltando, os parâmetros de controle mecânico (por exemplo, força de preensão) da ferramenta robótica 12226 podem não ser transmitidos ao controlador robótico central 12224 e ao módulo gerador 12230 do mesmo. Adicionalmente, os parâmetros de energia elétrica avançados podem não ser transmitidos a partir do robô 12222 ao controlador robótico central 12224 e/ou ao console 12216. Nestes casos, o sistema 12200 compreenderia controles de circuito aberto.
[000305] Diferentes parâmetros de energia e diferentes pressões de preensão podem ser mais adequados para determinados tipos de tecido e/ou determinadas aplicações. Por exemplo, uma solda ultrassônica é geralmente uma função de amplitude e pressão de preensão ao longo do tempo. De modo similar, uma solda de RF é geralmente uma função de pressão de corrente e preensão ao longo do tempo. No entanto, sem as trajetórias de comunicação sem fio 12242 e 12246 mencionadas acima, o módulo gerador 12230 pode não reconhecer a pressão de preensão. De modo similar, o console 12216 pode não reconhecer os parâmetros de energia.
[000306] Para otimizar o controle da ferramenta robótica 12226, a ferramenta robótica 12226 pode transmitir um ou mais parâmetros de controle mecânico para o controlador robótico central 12224. Adicionalmente, o controlador central 12224 pode transmitir um ou mais parâmetros de energia avançados ao console 12216. A transferência de dados pode fornecer controles de circuito fechado para o sistema
12200. Em um caso, os parâmetros de controle mecânico e os parâmetros de energia avançados podem ser equilibrados para diferentes tipos de tecido e/ou aplicações específicas. Por exemplo, a pressão de preensão pode ser diminuída e a potência para a ferramenta robótica 12226 pode ser aumentada, ou vice-versa.
[000307] Ainda com referência à Figura 30, a ferramenta robótica 12226 inclui um módulo de comunicação sem fio 12228, conforme adicionalmente descrito na presente invenção. O módulo de comunicação sem fio 12228 está em comunicação de sinal com o módulo de comunicação sem fio 12238 do controlador robótico central 12224 por meio da trajetória de comunicação sem fio 12242. Por exemplo, o módulo de comunicação sem fio 12238 pode incluir um primeiro receptor 12232 configurado para receber sinais sem fio da ferramenta robótica 12226. O módulo de comunicação sem fio 12238 inclui também um segundo receptor 12234, que pode receber sinais a partir do console 12216 através da segunda trajetória de comunicação sem fio 12246. Nestes casos, a primeira e a segunda trajetórias de comunicação sem fio 12242 e 12246, respectivamente, podem completar um circuito de comunicação de volta para o console 12216 a partir da ferramenta robótica 12226 através do controlador cirúrgico central 12224, por exemplo.
[000308] Em outros casos, o módulo de comunicação sem fio 12228 pode se situar no robô 12222. Por exemplo, o módulo de comunicação sem fio 12228 pode ser posicionado em um braço do robô e/ou uma porção de montagem de ferramenta do robô 12222.
[000309] Adicional ou alternativamente, uma trajetória de comunicação sem fio pode ser fornecida entre a ferramenta robótica 12226 e o console 12216.
[000310] As trajetórias sem fio aqui descritas podem fornecer transferência de dados sem sobrecarregar a mobilidade da ferramenta robótica 12226 e/ou criar oportunidades adicionais para o entrelaçamento ou cordões e/ou fios. Em outros casos, uma ou mais das trajetórias de comunicação sem fio aqui descritas podem ser substituídas por conexão (ou conexões) com fio.
[000311] Em um aspecto, a ferramenta robótica 12226 e/ou controlador central 12224 pode compartilhar informações relacionadas aos parâmetros de tecido detectados (por exemplo condutividade ou indutância correspondente a uma propriedade do tecido) e/ou algoritmos de controle para energizar o tecido (por exemplo níveis de potência), que podem ser baseados nos parâmetros de tecido detectados. A ferramenta robótica 12226 pode fornecer informações relacionadas à situação, ao estado de ativação, informações de identificação e/ou dados inteligentes para o controlador central 12224, por exemplo. Os dados fornecidos para o controlador central 12224 podem ser armazenados, analisados e/ou adicionalmente disseminados pelo dispositivo central 12224 como para uma tela de exibição 12236 do mesmo. Nestes casos, o controlador central 12224 é um conduto pós- retransmissão para transmitir os dados a locais adicionais através das conexões com ou sem fio.
[000312] Em certos casos, o controlador central 12224 inclui um módulo de reconhecimento situacional, “conforme descrito adicionalmente na presente invenção. O módulo de reconhecimento situacional pode ser configurado para determinar e/ou confirmar uma etapa em um procedimento cirúrgico e/ou sugerir uma ação cirúrgica específica com base nas informações recebidas a partir de diversas fontes, incluindo o robô 12222 e o console 12216. As trajetórias de comunicação sem fio 12242 e 12246 que ligam o controlador central 12224 ao robô 12222 e ao console 12216, respectivamente, podem ser configuradas para informar o módulo de reconhecimento situacional. Por exemplo, parâmetros de controle mecânico relacionados à preensão e/ou disparo podem ser transmitidos ao controlador central 12224 e ao módulo de reconhecimento situacional do mesmo através da segunda trajetória de comunicação sem fio 12246. Adicional ou alternativamente, os parâmetros de energia referentes à ativação da ferramenta energizada e/ou parâmetros de tecido detectados podem ser comunicados ao controlador central 12224 e ao módulo de reconhecimento situacional do mesmo através da primeira trajetória de comunicação sem fio 12242.
[000313] Em certos casos, os dados transmitidos de modo sem fio ao controlador central 12224 podem informar o módulo reconhecimento situacional do mesmo. Por exemplo, com base nos parâmetros de tecido detectados, detectados pela ferramenta robótica 12226 e transmitidos ao longo da primeira trajetória de comunicação sem fio 12242, o módulo de reconhecimento situacional pode determinar e/ou confirmar o tipo de tecido envolvido no procedimento cirúrgico e, em certos casos, pode sugerir uma resposta terapêutica com base no tipo de tecido encontrado.
[000314] Ainda com referência à Figura 30, a segunda conexão com fio 12240 a partir do robô 12222 ao console 12216 fornece uma primeira trajetória de comunicação. Além disso, a conexão com ou sem fio entre o robô 12222 e o controlador central 12224 em combinação com a trajetória de comunicação sem fio 12246 entre o controlador central 12224 e o console 12216 forma uma segunda trajetória de comunicação paralela a partir do robô 12222 para o console 12212. Devido ao fato de que a segunda trajetória de comunicação se comunica através do controlador central 12224 e do seu módulo de comunicação sem fio 12238, a segunda trajetória de comunicação é diferente da primeira trajetória de comunicação. No entanto, essa trajetória fornece uma trajetória paralela e alternativa à segunda conexão com fio 12240 entre o robô 12222 e o console 12216. De modo similar, trajetórias paralelas e/ou redundantes também são fornecidas através da trajetória sem fio 12242 e da trajetória com fio 12244 entre o robô 12222 e o controlador central 12224. A trajetória (ou trajetórias) de comunicação paralela alternativa pode reforçar a integridade dos sistemas de comunicações e permitir a comunicação robótica entre os vários componentes do sistema cirúrgico.
[000315] Adicional ou alternativamente, as informações podem ser comunicadas diretamente a um dispositivo ou sistema que tem capacidades sem fio como um sistema de visualização ou tela como o sistema de visualização 108 ou o sistema de visualização 208, por exemplo. Um sistema cirúrgico 12300 representado na Figura 55 inclui o console 12216 por um cirurgião S, o robô 12222 incluindo a ferramenta robótica 12226 montada no mesmo, e o controlador cirúrgico central
12224. O sistema cirúrgico 12300 inclui também um monitor 12350, que é posicionado dentro da sala cirúrgica. Médicos adicionais podem estar dentro da sala de cirurgia, incluindo uma enfermeira N, um assistente do médico MA e um anestesiologista A. Certos médicos podem ser posicionados dentro do campo estéril. Por exemplo, a enfermeira N, que está posicionada em uma mesa 12352 que contém uma pluralidade de instrumentos médicos e ferramentas robóticas, pode ser estéril. O assistente do médico MA que segura o instrumento cirúrgico portátil e o anestesiologista A podem ser posicionados fora do campo estéril. O monitor 12350 pode ser visualizado por médicos dentro campo estéril e fora do campo estéril. Uma tela adicional 12354 pode ser posicionada dentro do campo estéril. A tela adicional 12354 pode ser um computador móvel com capacidades sem fio, celular e/ou Bluetooth, por exemplo. Em um exemplo, a tela adicional 12354 pode ser um tablet, como um tablet iPadO, que é pode ser posicionado sobre o paciente P ou mesa para o paciente 12358 Nestes casos, a tela 12354 está posicionada dentro do campo estéril.
[000316] O módulo de comunicação sem fio 12228 (Figura 30) na ferramenta robótica 12226 pode estar em comunicação de sinal com o monitor 12350 e/ou a tela 12354. Em tais casos, os dados e/ou informações obtidos no sítio cirúrgico e/ou pela ferramenta robótica 12226 podem ser diretamente transmitidos para uma tela dentro da sala de cirurgia e imediatamente visíveis para vários médicos com a sala de cirurgia, incluindo médicos dentro ou fora do campo estéril. Nestes casos, os dados podem ser fornecidos em tempo real, ou tempo quase real, para informar as decisões dos médicos durante o procedimento cirúrgico. Adicionalmente, determinadas informações podem ser transmitidas ao controlador central 12224 para armazenamento, análise e/ou disseminação adicionais, conforme adicionalmente aqui descrito.
[000317] Devido às trajetórias de comunicação sem fio, o monitor 12350 e/ou a tela 12354 também podem exibir informações do controlador central, incluindo parâmetros de energia, em certos casos. Por exemplo, o controlador central 12224 pode obter dados indicativos de um estado de ativação ou nível de ativação do módulo gerador 12230 (Figura 30) e/ou pode receber dados indicativos de parâmetros de tecido detectados a partir da ferramenta robótica 12226, conforme adicionalmente descrito na presente invenção. Nestes casos, as informações de ativação e/ou as informações de tecido podem ser exibidas no monitor 12350 e/ou na tela 12354 de modo que as informações sejam prontamente disponíveis para operadores tanto dentro do estéril como fora do campo estéril.
[000318] Em um aspecto, o controlador central 12224 pode por fim se comunicar com uma nuvem, como a nuvem 104 ou a nuvem 204, por exemplo, para continuar a informar os processos de aprendizado de máquina e tomada de decisões relacionadas aos parâmetros de energia e/ou parâmetros de controle mecânicos avançados da ferramenta robótica 12226. Por exemplo, uma nuvem pode determinar uma ação cirúrgica e/ou resposta terapêutica adequada a um parâmetro de tecido, procedimento cirúrgico e/ou demografia de paciente específicos com base nos dados agregados armazenados na mesma. Para proteger a confidencialidade do paciente, o controlador central 12224 pode transmitir uma versão editada e/ou confidencial dos dados, por exemplo.
[000319] Conforme descrito na presente invenção em relação à Figura 30, a ferramenta robótica 12226 inclui o módulo de comunicação sem fio 12228. O módulo de comunicação sem fio 12228 também é mostrado na Figura 31. Especificamente, uma porção proximal da ferramenta robótica 12226 que inclui o módulo de comunicação sem fio 12228 é mostrada na Figura 31, bem como uma porção de montagem da ferramenta, ou porção de fixação, 12250 do robô 12222 para fixar de modo liberável o compartimento proximal da ferramenta robótica 12226. Uma vista detalhada de uma interface mecânica e elétrica entre a ferramenta robótica 12226 e a porção de montagem de ferramenta 12250 é mostrada na Figura 32.
[000320] A ferramenta robótica 12226 inclui uma primeira interface de acionamento 12252 que se acopla de modo acionável a uma segunda interface de acionamento 12254 na porção de montagem de ferramenta
12250. A porção de montagem de ferramenta 12250 inclui um carro ou compartimento de motor que aloja uma pluralidade de motores, que podem ser similares em muitos aspectos aos motores 12112, 12116, 12118, 12120 e 12140 (Figura 29), por exemplo. Os motores são acoplados por acionamento às saídas giratórias 12256 na segunda interface de acionamento 12254 que engata as entradas giratórias 12258 na ferramenta robótica 12226. Por exemplo, as entradas giratórias 12258 são posicionadas e estruturadas para se encaixarem mecanicamente nas saídas giratórias 12256 na porção de montagem de ferramenta 12250.
[000321] Um plugue 12260 para fornecer energia aos motores é mostrado na Figura 31. O plugue 12260 também é acoplado ao módulo de comunicação sem fio 12228 Nestes casos, o módulo de comunicação sem fio 12228 pode ser alimentado por meio de uma corrente fornecida pelo plugue 12260. O plugue 12260 pode ser por fim conectado ao módulo gerador 12230 no controlador central 12224 para completar a conexão com fio 12244 entre a ferramenta robótica 12226 e o controlador central 12224 (consulte a Figura 30).
[000322] Referindo-se principalmente agora à Figura 31, a porção de montagem da ferramenta 12250 também inclui contatos elétricos 12262, e a ferramenta robótica 12226 inclui contatos elétricos 12264 posicionados e estruturados para se encaixarem aos contatos elétricos 12262 na porção de montagem de ferramenta 12250. Os sinais elétricos podem ser transmitidos entre a ferramenta robótica 12226 e o robô 12222 (Figura 30) através dos contatos elétricos de acoplamento 12262,
12264. Em certos casos, os parâmetros de controle mecânico da ferramenta robótica 12262 podem ser transmitidos ao robô 12222 através dos contatos elétricos 12262, 12264, conforme descrito adicionalmente na presente invenção. Adicional ou alternativamente, os parâmetros de energia avançados podem ser comunicados ao robô 12222 e/ou à ferramenta robótica 12226 através dos contatos elétricos de acoplamento 12262, 12264, ou vice-versa, conforme descrito adicionalmente na presente invenção.
[000323] Conforme mostrado na Figura 32, quando a ferramenta robótica 12226 é montada na porção de montagem da ferramenta 12250, um circuito flexível 12270 é posicionado entre aos contatos elétricos de acoplamento 12264 da ferramenta robótica e os contatos elétricos 12262 12226 da porção de montagem da ferramenta 12250 para facilitar a transmissão de dados. O circuito flexível 12270 é posicionado para interceptar os sinais de comunicação entre a ferramenta robótica 12262 e a porção de montagem de ferramenta
12250. Nestes casos, o circuito flexível 12270 é configurado para capturar sinais que passam entre esses contatos 12262, 12264. Em certos casos, o circuito flexível 12270 pode fornecer recursos de inteligência para a ferramenta robótica 12226.
[000324] Em vários casos, o circuito flexível 12270 pode incluir um conector pigtail de retroinformação. O conector pigtail pode interceptar a conexão entre a ferramenta robótica 12226 e a porção de montagem de ferramenta 12250.
[000325] Em vários casos, o circuito flexível 12270 da Figura 31 pode também incluir um transmissor sem fio que é configurado para se comunicar com o controlador central 12224 (Figura 30) através da trajetória de comunicação sem fio 12242. Em outros casos, o circuito flexível 12270 pode ser acoplado a um módulo de comunicação sem fio similar ao módulo 12228 nas Figuras 30 e 31, que pode incluir um transmissor sem fio e/ou um receptor sem fio.
[000326] O circuito flexível 12270 ocupa uma pequena área de projeção entre a porção de montagem de ferramenta 12250 e a ferramenta robótica 12226. Em um aspecto, os sistemas robóticos existentes podem ser adaptados a tais circuitos flexíveis. Em outras palavras, as ferramentas robóticas e a porção de montagem de ferramenta existentes podem utilizar os sistemas de comunicação robustos aqui descritos sem modificar as ferramentas robóticas e/ou porções de montagem de ferramenta atuais.
[000327] Em vários casos, o circuito flexível 12270, ou outro conector pigtail intermediário, pode ser configurado para capturar um ou mais sinais entre um controlador externo (por exemplo, um gerador de energia de um gerador módulo 140 em um controlador central 106 (Figura 3)) e a ferramenta robótica 12226. Além disso, tal circuito ou conector pode ser usado para fornecer sinais para a ferramenta robótica 12226 através das conexões de interceptação.
[000328] Em um aspecto, o controlador robótico central inclui um processador e uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador, conforme descrito na presente invenção. A memória armazena instruções executáveis pelo processador para retransmitir um sinal sem fio entre um robô e um console de controle, conforme descrito na presente invenção. Em certos casos, a memória armazena instruções executáveis pelo processador para ajustar um parâmetro de controle do gerador (por exemplo, nível de potência) com base nos sinais interceptados por um circuito flexível e/ou transmitidos ao longo de uma trajetória de comunicação sem fio. Adicional ou alternativamente, a memória armazena instruções executáveis pelo processador para ajustar um parâmetro de controle da ferramenta energizada (por exemplo, pressão de preensão) com base nos sinais indicativos de uma propriedade do tecido interceptados pelo circuito flexível e/ou transmitidos ao longo da trajetória de comunicação sem fio.
[000329] Em vários aspectos, a presente divulgação fornece um circuito de controle para retransmitir um sinal sem fio entre um robô e um console de controle, ajustar um parâmetro de controle do gerador e/ou ajustar um parâmetro de controle de uma ferramenta energizada, conforme descrito aqui. Em vários aspectos, a presente divulgação fornece uma mídia não transitória legível por computador que armazena instruções legíveis por computador que, quando executadas, fazem com que uma máquina retransmita um sinal sem fio entre um robô e um console de controle, ajuste um parâmetro de controle do gerador e/ou ajuste um parâmetro de controle de uma ferramenta energizada, conforme descrito na presente invenção.
[000330] Em um aspecto, um ou mais recursos e/ou efeitos de uma ferramenta cirúrgica roboticamente controlada e do atuador de extremidade da mesma podem ser controlados por um algoritmo de controle. Por exemplo, a intensidade de um efeito do atuador de extremidade pode ser controlada por um algoritmo de controle armazenado na memória do robô e executável por um processador. Em um exemplo, um efeito do atuador de extremidade pode ser evacuação, insuflação e/ou resfriamento de fumaça. Em outro exemplo, um efeito do atuador de extremidade pode ser articulação e/ou retração. Como um exemplo, um robô pode implementar um algoritmo de retenção de controle de carga para articulação de uma ferramenta robótica que resulte em uma carga lateral predefinida sobre o tecido e seja limitada por um limite de deslocamento, conforme descrito adicionalmente na presente invenção.
[000331] Em certos casos, pode ser desejável incorporar uma bomba em uma ferramenta cirúrgica roboticamente controlada, como uma ferramenta energizada que inclui um eletrodo de RF e/ou uma lâmina ultrassônica, por exemplo. Uma bomba pode fornecer gases de insuflação ou ar a um sítio cirúrgico. Em certos casos, uma bomba pode fornecer agente refrigerante a um sítio cirúrgico e/ou pode extrair fumaça e/ou vapor a partir do sítio cirúrgico.
[000332] As ferramentas cirúrgicas roboticamente controladas incluem um sistema de acionamento para se engatar de modo liberável a um robô e transferir os movimentos de acionamento a partir do robô para a ferramenta robótica. Por exemplo, uma ferramenta cirúrgica roboticamente controlada pode incluir uma interface que inclui um acionador (ou acionadores) giratório configurado para receber entradas giratórias do motor (ou motores) em um compartimento do motor ou porção de montagem de ferramenta. Os sistemas de acionamento exemplificadores e interfaces para os mesmos são adicionalmente aqui descritos.
[000333] Os acionadores giratórios nas ferramentas robóticas são configurados para atuar várias funções cirúrgicas, como a rotação de um eixo de acionamento, o fechamento das garras do atuador de extremidade e a articulação do atuador de extremidade, por exemplo. Exemplos de configurações de interface são adicionalmente descritos na presente invenção e na Publicação de Pedido de Patente Internacional nº WO 2015/153642, depositada em 31 de março de 2015, intitulada instrumento cirúrgico com SURGICAL INSTRUMENT WITH SHIFTABLE TRANSMISSION, na Publicação de Pedido de Patente Internacional nº WO 2015/153636, depositada em 31 de março de 2015, intitulada CONTROL INPUT ACCURACY FOR TELEOPERATED SURGICAL INSTRUMENT, e na Patente US nº 9.095.362, depositada em 15 de novembro de 2011, intitulada METHOD FOR PASSIVELY
DECOUPLING TORQUE APPLIED BY A REMOTE ACTUATOR INTO AN INDEPENDENTLY ROTATING MEMBER, cada uma das quais está aqui incorporada a título de referência em suas totalidades.
[000334] Em certos casos, o número de motores, o número de acionadores giratórios, e/ou as disposições de motores e/ou acionadores giratórios podem ser limitados ou restringidos pela área de projeção do sistema de acionamento e/ou acoplamento entre a ferramenta robótica e a porção de montagem da ferramenta. Em um aspecto, pode ser desejável que as ferramentas cirúrgicas roboticamente controladas novas e/ou aprimoradas sejam compatíveis com as plataformas robóticas existentes. Por exemplo, e sem aumentar o compartimento do motor ou a porção de montagem de ferramenta, pode ser desejável alterar a funcionalidade e/ou adicionar funcionalidade às ferramentas robóticas para uso com um compartimento de motor e porção de montagem da ferramenta existentes. Nestes casos, pode ser desafiador incorporar certos recursos, como uma bomba, por exemplo, em uma ferramenta robótica compatível com um robô cirúrgico existente. Além disso, pode ser desejável incluir controles e/ou algoritmos de controle para tal bomba dentro da arquitetura existente do robô cirúrgico.
[000335] Em um aspecto, uma bomba para uma ferramenta robótica pode ser alimentada por um acionamento giratório da interface de ferramenta robótica. O acionador giratório e, dessa forma, a bomba podem ser acionados a uma taxa variável, que pode depender das necessidades da ferramenta robótica e/ou do procedimento cirúrgico. Por exemplo, a velocidade do acionamento giratório acoplado à bomba pode estar relacionada ao volume de fumaça sendo evacuada do sítio cirúrgico e/ou à aplicação de energia ao tecido pela ferramenta robótica. Em um exemplo, a ferramenta robótica pode ser uma ferramenta Inteligente que inclui um processador configurado para determinar a taxa adequada para a bomba com base nos sensores na ferramenta robótica e/ou outras entradas na mesma. Em outros casos, um processador na unidade de controle do robô pode ser configurado para determinar a taxa adequada para a bomba com base nos sensores no robô e/ou módulos do mesmo, como um módulo de evacuação de fumaça em um controlador robótico central, por exemplo.
[000336] Os dispositivos de energia utilizam energia para afetar o tecido. Em um dispositivo de energia, a energia é fornecida por um gerador. Os dispositivos de energia incluem dispositivos com eletrodos de contato com o tecido, como um dispositivo eletrocirúrgico que tem um ou mais eletrodos de radiofrequência (RF), e dispositivos com superfícies vibratórias, como um dispositivo ultrassônico que tem uma lâmina ultrassônica. Para um dispositivo eletrocirúrgico, um gerador é configurado para gerar correntes elétricas oscilantes para energizar os eletrodos. Para um dispositivo ultrassônico, um gerador é configurado para gerar vibrações ultrassônicas para energizar a lâmina ultrassônica.
[000337] Conforme aqui fornecido, os dispositivos de energia fornecem energia mecânica ou elétrica a um tecido-alvo a fim de tratar o tecido (por exemplo, para cortar o tecido e/ou cauterizar os vasos sanguíneos dentro e/ou próximo ao tecido alvo). O corte e/ou cauterização do tecido pode resultar em fluidos e/ou os particulados sendo liberados no ar. Tais fluidos e/ou partículas emitidas durante um procedimento cirúrgico podem constituir fumaça, por exemplo, que pode incluir carbono e/ou outras partículas em suspensão no ar.
[000338] Em vários casos, uma ferramenta energizada para uso com um sistema robótico pode incluir uma porta de sucção acoplada a uma bomba que é alimentada por um motor no acionador de ferramenta. Por exemplo, uma ferramenta energizada para o sistema cirúrgico robótico da Vinci& pode incluir uma porta de sucção acoplada a uma bomba que é alimentada por um motor no acionador de ferramenta. A bomba pode ser configurada para extrair fumaça de um sítio cirúrgico através da porta de sucção. Nestes casos, a ferramenta energizada pode incluir um sistema de evacuação de fumaça. Em um aspecto, a ferramenta robótica pode incluir uma bomba. Alternativamente, a ferramenta robótica pode ser acoplada a uma bomba.
[000339] O leitor entenderá que tal sistema de evacuação pode ser chamado de um "sistema de evacuação de fumaça", embora tal sistema de evacuação possa ser configurado para evacuar mais do que apenas fumaça de um sítio cirúrgico. Ao longo da presente divulgação, a "fumaça" evacuada por um sistema de evacuação não está limitada apenas a fumaça. Em vez disso, os sistemas de evacuação apresentados na presente invenção podem ser usados para evacuar uma variedade de fluidos, incluindo líquidos, gases, vapores, fumaça, vapor ou combinações dos mesmos. Os fluidos podem ser de origem biológica e/ou podem ser introduzidos no sítio cirúrgico a partir de uma fonte externa durante um procedimento. Os fluidos podem incluir água, solução salina, linfa, sangue, exsudato e/ou descarga piogênica, por exemplo. Além disso, os fluidos podem incluir os particulados ou outras matérias (por exemplo, matéria celular ou detritos) que são evacuados pelo sistema de evacuação. Por exemplo, tais particulados podem ser suspensos no fluido.
[000340] Com referência principalmente às Figuras 33 a 35, é mostrada uma ferramenta robótica 12426 para uso com um sistema cirúrgico robótico. A ferramenta robótica 12426 pode ser usada com o sistema cirúrgico robótico 12010 (Figura 23), por exemplo. A ferramenta robótica 12426 é uma ferramenta robótica de radiofrequência bipolar (RF). Por exemplo, a ferramenta pode ser similar em muitos aspectos à ferramenta divulgada na patente US nº 8.771.270, depositada em 16 de julho de 2008, intitulada BIPOLAR CAUTERY INSTRUMENT, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[000341] Em outros casos, a ferramenta robótica 12426 pode ser uma ferramenta de RF monopolar, uma ferramenta ultrassônica ou uma combinação de ferramentas de RF ultrassônicas. Por exemplo, a ferramenta robótica 12426 pode ser similar em muitos aspectos à ferramenta divulgada na patente US nº 9.314.308, depositada em 13 de março de 2013, intitulada ROBOTIC ULTRASONIC SURGICAL DEVICE WITH ARTICULATING END EFFECTOR, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[000342] A ferramenta robótica 12426 inclui um compartimento proximal 12437, um eixo de acionamento 12438 que se estende a partir do compartimento proximal 12437, e um atuador de extremidade 12428 que se estende a partir de uma extremidade distal do eixo de acionamento 12438. Com referência principalmente à Figura 34, o atuador de extremidade 12428 inclui garras opostas 12430a, 12430b. Cada garra 12430a, 12430b inclui uma superfície de contato com o tecido que inclui um eletrodo. Por exemplo, a garra 12430a pode incluir um eletrodo de alimentação, e a garra 12430b pode incluir um eletrodo de retorno ou vice-versa. O atuador de extremidade 12428 é mostrado em uma configuração presa e gerando uma solda de RF na Figura 34. Em tais casos, a fumaça S da solda de RF pode se acumular em torno do atuador de extremidade 12428. Por exemplo, a fumaça S pode se acumular no abdômen de um paciente em certos casos.
[000343] A ferramenta robótica 12426 inclui também um sistema de evacuação 12436. Por exemplo, para melhorar a visibilidade e a eficácia da ferramenta robótica 12426, a fumaça S no sítio cirúrgico pode ser evacuada ao longo de um canal de evacuação, ou conduto de sucção, 12440 que se estende proximalmente a partir do atuador de extremidade 12428. O canal de evacuação 12440 pode se estender através do eixo de acionamento 12438 da ferramenta robótica 12426 até o compartimento proximal 12437. O conduto de evacuação 12440 termina em uma porta de sucção 12442 adjacente ao atuador de extremidade 12428. Durante a operação do sistema de evacuação 12436, a fumaça S no sítio cirúrgico é drenada para o interior da porta de sucção 12442? e através do conduto de evacuação 12440.
[000344] Em vários casos, o instrumento robótico 12426 pode incluir capacidades de insuflação, resfriamento e/ou irrigação, também. Por exemplo, o sistema de evacuação 12436 pode ser configurado para bombear seletivamente um fluido, como solução salina ou CO> por exemplo, em direção ao atuador de extremidade 12428 e no sítio cirúrgico.
[000345] Em vários casos, o canal de evacuação 12440 pode ser acoplado a uma bomba para retirar a fumaça S ao longo do canal de evacuação 12440 dentro do eixo de acionamento 12438 da ferramenta robótica 12426. Com referência principalmente à Figura 35, o sistema de evacuação 12436 inclui uma bomba 12446; A bomba 12446 é alojada no compartimento proximal 12437 da ferramenta robótica
12426. A bomba 12446 é uma bomba de lóbulo, que foi incorporada em uma interface de acionamento 12448 da ferramenta robótica 12426. À interface de acionamento 12448 inclui acionadores giratórios 12450, que são acionados por saídas giratórias dos motores na porção de montagem da ferramenta do robô, conforme descrito na presente invenção (consulte as saídas giratórias 12256 (Figura 31) e saídas giratórias 12824a a 12824e (Figura 39), por exemplo).
[000346] As bombas de lóbulo podem ser de baixo volume e silenciosas ou sem ruído e, dessa forma, desejáveis em certos casos. Por exemplo, uma bomba de lóbulo pode assegurar que o ruído gerado pelo sistema de evacuação 12436 não distraia os médicos e/ou permita a comunicação entre os médicos na sala cirúrgica. O leitor compreenderá prontamente que bombas diferentes podem ser utilizadas pelo sistema de evacuação 12436 em outros casos.
[000347] Um canal 12452 que termina em um encaixe 12454 se estende a partir da bomba 12446 nas Figuras 33 e 35. O encaixe 12454 é um encaixe luer, no entanto, o leitor entenderá prontamente que encaixes alternativos estão previstos. O encaixe luer pode ser seletivamente acoplado a um reservatório que é configurado para receber a fumaça S do sítio cirúrgico, por exemplo. Adicional ou alternativamente, o encaixe luer pode fornecer descarga a partir da bomba 12446 para um filtro.
[000348] Ainda com referência à Figura 35, são representados componentes internos da interface de acionamento 12448, entretanto,
certos componentes são excluídos para fins de clareza. O canal de evacuação 12440 se estende através do eixo de acionamento 12438 até a bomba de lóbulo 12446 no compartimento proximal 12437. À bomba 12446 é acionada por um acionador giratório 12450 da interface
12448. Em vários casos, a interface 12448 pode incluir quatro acionadores giratórios 12450. Em um exemplo, um primeiro acionador giratório 12450 é configurado para alimentar um movimento de articulação, um segundo acionador giratório 12450 é configurado para alimentar um movimento de fechamento da garra, um terceiro acionador giratório 12450 é configurado para alimentar uma rotação do eixo de acionamento, e um quarto acionador giratório 12450 é configurado para alimentar a bomba 12446. O leitor entenderá que disposições de interface alternativas podem incluir mais ou menos do que quatro acionadores giratórios 12450. Adicionalmente, os movimentos de acionamento gerados pelos acionadores giratórios 12450 podem variar dependendo da funcionalidade desejada da ferramenta robótica 12426. Além disso, em certos casos, a interface de acionamento 12448 pode incluir uma transmissão ou deslocador de modo que os acionadores giratórios 12450 possam se deslocar entre múltiplas funções cirúrgicas, conforme adicionalmente aqui descrito (consulte a transmissão 12124 na Figura 29 e o conjunto de transmissão 12840 nas Figuras 40 a 45, por exemplo). Em um caso, o acionador giratório 12450 acoplado à bomba 12446 também pode atuar um movimento de preensão do atuador de extremidade 12428, por exemplo.
[000349] Em um aspecto, a ativação da bomba 12446 da ferramenta robótica 12426 pode ser coordenada com a aplicação de energia pela ferramenta robótica 12426. Em vários casos, um algoritmo de controle para o acionador giratório 12450 para a bomba 12446 pode ser relacionado com a taxa na qual a fumaça S é extraída do sítio cirúrgico. Nestes casos, o robô (por exemplo, o robô 12022 nas Figuras 23 e 27)
pode ter controle direto sobre o volume de evacuação e/ou extração do sítio cirúrgico.
[000350] Em um caso, o controle liga/desliga para a bomba 12446 é controlado com base nas entradas de uma câmera, como a câmera do dispositivo de imageamento 124 (Figura 2) como um endoscópio, por exemplo. O dispositivo de imageamento 124 pode ser configurado para detectar a presença de fumaça em um campo visual S no sítio cirúrgico. Em um outro aspecto, o controle liga/desliga para a bomba 12446 é controlado com base nas entradas de um sensor de fumaça 12453 (Figura 34) em linha com o fluido sendo bombeado para fora do paciente. Por exemplo, a bomba 12446 pode permanecer ligada desde que uma quantidade limite de fumaça S seja detectada pelo sensor de fumaça 12453 e pode ser desligada ou pausada quando o volume de fumaça S detectado cai abaixo da quantidade limite. Em ainda um outro aspecto, a bomba 12446 é ligada quando a energia é ativada e, em certos casos, pode permanecer por um período de tempo após a energia ser interrompida. A duração do tempo no qual a bomba 12446 pode permanecer ligada após a energia ter sido interrompida pode ser fixa ou pode ser proporcional ao intervalo de tempo em que a energia foi ativada, por exemplo.
[000351] Com referência principalmente à Figura 37, é mostrado um fluxograma representando as etapas lógicas para operar uma bomba, como a bomba 12446. Um processador para o robô (por exemplo robô 12022) e/ou um processador de um controlador central (por exemplo, controlador central 106, controlador central 206, controlador robótico central 122, e controlador robótico central 222) que está em comunicação de sinal com o robô pode determinar ou estimar a taxa de evacuação de fumaça do sítio cirúrgico. A taxa de evacuação de fumaça pode ser determinada na etapa 12510 por um ou mais fatores ou entradas incluindo a ativação de energia pela ferramenta robótica (uma primeira entrada 12502), um sensor de fumaça em linha com o canal de evacuação de fumaça (uma segunda entrada 12504), e/ou um dispositivo de imageamento configurado para ver o sítio cirúrgico (uma terceira entrada 12506). A primeira entrada 12502 pode corresponder à duração de aplicação de energia e/ou o nível de potência, por exemplo. Com base no um ou mais fatores, a bomba pode ser ajustada na etapa
12512. Por exemplo, a taxa na qual o acionador giratório aciona a bomba pode ser ajustada. Em outros casos, o acionador giratório pode parar ou pausar a operação da bomba enquanto a taxa de evacuação de fumaça detectada estiver abaixo de um volume limítrofe. O fluxograma da Figura 37 pode continuar durante toda a operação de uma ferramenta robótica. Em certos casos, as etapas 12510 e 12512 podem ser repetidas a intervalos predefinidos durante um procedimento cirúrgico e/ou quando solicitado por um médico e/ou recomendado por um controlador central.
[000352] Agora com referência à Figura 36, é mostrada uma ferramenta robótica 12526 para uso com um sistema cirúrgico robótico. A ferramenta robótica 12526 pode ser usada com o sistema cirúrgico robótico 12010 (Figura 23), por exemplo. A ferramenta robótica 12526 é uma ferramenta robótica ultrassônica que tem capacidades de resfriamento e insuflação. Por exemplo, a ferramenta robótica 12526 pode ser similar em muitos aspectos à ferramenta robótica divulgada na patente US nº 9.314.308, depositada em 13 de março de 2013, intitulada
ROBOTIC ULTRASONIC SURGICAL DEVICE WITH ARTICULATING END EFFECTOR, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[000353] A ferramenta robótica 12526 inclui um compartimento proximal 12537, um eixo de acionamento 12538 que se estende a partir do compartimento proximal 12537, e um atuador de extremidade 12528 que se estende a partir de uma extremidade distal do eixo de acionamento 12538. O atuador de extremidade 12528 inclui uma lâmina ultrassônica 12530a e um braço de aperto oposto 12530b. A ferramenta robótica 12526 inclui também um sistema de irrigação 12536, que é configurado para fornecer um agente refrigerante, como uma solução salina ou CO, resfriado, por exemplo, para o sítio cirúrgico. A irrigação pode ser configurada para resfriar o tecido e/ou a lâmina ultrassônica 12530a, por exemplo. O sistema de irrigação 12536 inclui um canal de irrigação 12540, que se estende através do eixo de acionamento 12538 ao compartimento proximal 12537. O canal de irrigação 12540 termina em uma porta de irrigação adjacente ao atuador de extremidade 12528.
[000354] Em vários casos, o canal de irrigação 12540 pode ser acoplado a um soprador configurado para direcionar o fluido ao longo do canal de irrigação 12540 dentro do eixo de acionamento 12538 da ferramenta robótica 12526. O sistema de irrigação 12536 inclui um soprador 12546. O soprador 12546 é alojado no compartimento proximal 12537 da ferramenta robótica 12526. O soprador 12546 é um soprador regenerativo, que foi incorporado em uma interface de acionamento 12548 da ferramenta robótica 12526. A interface de acionamento 12548 inclui acionadores giratórios 12550, que são acionados por saídas giratórias dos motores na porção de montagem da ferramenta do robô, conforme descrito na presente invenção (consulte as saídas giratórias 12256 (Figura 31) e saídas giratórias 12824a a 12824e (Figura 39), por exemplo).
[000355] Um canal 12552 que termina em um encaixe 12554 se estende a partir do soprador 12546. O encaixe 12554 é um encaixe luer, no entanto, o leitor entenderá prontamente que encaixes alternativos estão previstos. O encaixe luer pode ser seletivamente acoplado a um reservatório que é configurado para fornecer o fluido para irrigação ao soprador 12546. Em funcionamento, o agente refrigerante pode entrar na linha de insuflação através do encaixe 12554 e o soprador 12546 pode puxar o agente refrigerante em direção ao soprador 12546 na interface de acionamento 12548 e, então soprar o agente refrigerante distalmente ao longo do eixo de acionamento 12538 da ferramenta robótica 12526 em direção ao atuador de extremidade 12528. O agente refrigerante pode ser expelido sobre ou em posição adjacente ao atuador de extremidade 12528, que pode resfriar a lâmina ultrassônica e/ou manter a insuflação do sítio cirúrgico, como a insuflação de um abdômen, por exemplo.
[000356] Na Figura 36, são representados componentes internos da interface de acionamento 12548, entretanto, certos componentes são excluídos para fins de clareza. O canal de irrigação 12540 se estende através do eixo de acionamento 12538 até o soprador 12546 no compartimento proximal 12537. O soprador 12546 é acionado por um acionador giratório 12550 da interface de acionamento 12548. De modo similar à interface 12448 (Figura 35), a interface 12548 inclui quatro acionadores giratórios 12550. Em um exemplo, um primeiro acionador giratório 12550 é configurado para alimentar um movimento de articulação, um segundo acionador giratório 12550 é configurado para alimentar um movimento de fechamento da garra, um terceiro acionador giratório 12550 é configurado para alimentar uma rotação do eixo de acionamento, e um quarto acionador giratório 12550 é configurado para alimentar o sistema de irrigação 12536. O leitor entenderá que disposições de interface alternativas podem incluir mais ou menos do que quatro acionadores giratórios 12550. Adicionalmente, os movimentos de acionamento gerados pelos acionadores giratórios 12550 podem variar dependendo da funcionalidade desejada da ferramenta robótica. Além disso, em certos casos, a interface de acionamento 12548 pode incluir uma transmissão ou deslocador de modo que os acionadores giratórios 12550 possam se deslocar entre múltiplas funções cirúrgicas, conforme adicionalmente aqui descrito
(consulte a transmissão 12124 na Figura 29 e o conjunto de transmissão 12840 nas Figuras 40 a 45, por exemplo). Em um caso, o acionador giratório 12550 acoplado ao soprador 12546 também pode atuar um movimento de preensão do atuador de extremidade 12528, por exemplo.
[000357] Conforme descrito na presente invenção em relação à bomba 12446 na Figura 35, a operação do soprador 12546 na Figura 36 pode ser coordenada com a aplicação de energia pela ferramenta robótica 12526. Por exemplo, o soprador 12546 pode ser ligado quando a energia é ativada e, em certos casos, o soprador 12546 pode permanecer por um período de tempo após a energia ter interrompido. A duração do tempo no qual o soprador 12546 pode permanecer ligada após a energia ter sido interrompida pode ser fixa ou pode ser proporcional ao intervalo de tempo em que a energia foi ativada, por exemplo. Adicional ou alternativamente, o nível de potência do soprador 12546 pode ser proporcional ou de outro modo relacionado ao nível de ativação da ferramenta robótica 12526. Por exemplo, um alto nível de potência pode corresponder a uma primeira taxa e um nível de potência inferior pode corresponder a uma segunda taxa. Em um exemplo, a segunda taxa pode ser menor que a primeira taxa.
[000358] Em um aspecto, a ferramenta robótica 12526 pode também incluir uma bomba de insuflação que está a montante do soprador regenerativo 12546. A bomba de insuflação pode direcionar um primeiro volume de fluido para um trocarte e um segundo volume de fluido para o soprador regenerativo 12546. O fluido fornecido para o trocarte pode ser configurado para insuflar o sítio cirúrgico, por exemplo, o abdômen de um paciente. O fluido fornecido pelo soprador regenerativo 12546 pode ser configurado para resfriar a lâmina ultrassônica, por exemplo.
[000359] As ferramentas cirúrgicas robóticas 12426 e 12526 podem ser usadas em conexão com um controlador central, como o controlador robótico central 122 ou o controlador robótico central 222, por exemplo. Em um aspecto, os controladores robóticos centrais podem incluir um módulo de reconhecimento situacional, conforme descrito na presente invenção. O módulo de reconhecimento situacional pode ser configurado para determinar e/ou confirmar uma etapa em um procedimento cirúrgico e/ou sugerir uma ação cirúrgica específica com base nas informações recebidas de várias fontes, incluindo uma ou mais ferramentas cirúrgicas robóticas e/ou um módulo gerador. Em um caso, a atuação de uma bomba em uma ferramenta cirúrgica robótica pode informar ao módulo de reconhecimento situacional que a evacuação e/ou irrigação foram usadas, o que pode levar a uma conclusão relacionada a um procedimento cirúrgico ou grupo de procedimentos cirúrgicos específicos. De modo similar, os dados do módulo de reconhecimento situacional podem ser fornecidos a um processador. Em certos casos, o processador pode ser comunicativamente acoplado a uma memória que armazena instruções executáveis pelo processador para ajustar uma taxa de bombeamento da bomba com base nos dados do módulo de reconhecimento situacional que pode indicar, por exemplo, o tipo de procedimento cirúrgico e/ou a etapa no procedimento cirúrgico. Por exemplo, o reconhecimento situacional pode indicar que a insuflação é necessária para ao menos uma porção de um procedimento cirúrgico específico. Em tais casos, uma bomba, como o soprador 12546 (Figura 36) pode ser ativada e/ou mantida em um nível para manter uma insuflação suficiente.
[000360] Em um aspecto, o sistema cirúrgico robótico inclui um processador e uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador, conforme descrito na presente invenção. A memória armazena instruções executáveis pelo processador para girar um acionador em uma ferramenta robótica uma taxa variável para fornecer um nível de potência ajustável a uma bomba na ferramenta robótica,
conforme descrito na presente invenção.
[000361] Em vários aspectos, a presente divulgação fornece um circuito de controle para girar um acionador giratório em uma ferramenta robótica a uma taxa variável, conforme descrito na presente invenção. Em vários aspectos, a presente divulgação fornece uma mídia não transitória legível por computador que armazena instruções legíveis por computador que, quando executadas, fazem com que uma máquina gire um acionador giratório em um ferramenta robótica a uma taxa variável para fornecer um nível de potência ajustável a uma bomba na ferramenta robótica, conforme descrito na presente invenção.
[000362] Com referência agora às Figuras 51 e 52, é mostrado um instrumento cirúrgico que utiliza duas ferramentas robóticas. Na Figura 51, as ferramentas robóticas são engatadas ao tecido em um sítio cirúrgico. A primeira ferramenta neste exemplo é um retrator robótico flexível 12902, que está aplicando uma força de retração a uma porção do fígado de um paciente L. Na Figura 52, o retrator robótico flexível 12902 pode ser movido ao longo de um eixo geométrico longitudinal do eixo de acionamento de ferramenta em uma direção A e/ou pode ser movido lateralmente (por exemplo pivotado em uma junta entre duas ligações rígidas no retrator robótico) em uma direção B.
[000363] A segunda ferramenta neste exemplo é uma ferramenta bipolar de articulação 12904, que está sendo presa ao tecido. Por exemplo, a ferramenta bipolar de articulação 12904 pode ser configurada para mobilizar fixações de fígado A ao fígado utilizando correntes de RF bipolares. A ferramenta bipolar de articulação 12904 pode ser articulada lateralmente (por exemplo, girada em uma junta de articulação proximal às garras bipolares da ferramenta robótica 12904) na direção C. As direções de A, B e C são indicadas com setas na Figura
52.
[000364] No exemplo mostrado, o retrator robótico flexível 12902 busca reter um órgão, o fígado L, enquanto as garras bipolares da ferramenta bipolar de articulação 12904 buscam cortar e/ou vedar tecido preso para mobilizar as fixações de fígado A. Em um aspecto, o movimento do fígado L pelo retrator robótico flexível 12902 pode ser configurado para manter uma força de retração constante à medida que a ferramenta bipolar 12904 mobiliza as fixações de fígado A para o fígado L. Um algoritmo de controle de carga pode ser configurado para manter a força de retração constante no tecido. Em certos casos, o algoritmo de controle de carga pode ser um algoritmo de controle de articulação que fornece um torque definido ou predeterminado, na junta (ou juntas) de articulação da articulação bipolar 12904 e/ou do retrator robótico flexível 12902. O torque definido em uma junta de articulação pode ser aproximado com base na corrente fornecida ao motor de articulação, por exemplo.
[000365] Em certos casos, o retrator robótico flexível 12902 pode arriscar ou, de outro modo, ameaçar a retração excessiva do fígado L. Por exemplo, se o deslocamento do retrator robótico flexível 12902 se aproxima de um limite de deslocamento definido, o retrator robótico flexível 12902 pode correr o risco de rasgar uma porção do tecido. Para evitar tal retração excessiva, à medida que o deslocamento do retrator robótico flexível 12902 se aproxima do limite de deslocamento, a força gerada pelo retrator robótico flexível 12902 pode ser reduzido pelo algoritmo de controle de carga. Por exemplo, a força pode ser reduzida abaixo de uma força de retração constante, ou substancialmente constante, quando um limite de deslocamento foi atingido.
[000366] Agora com referência a uma exibição gráfica 12910 na Figura 53, a força de retração F exercida sobre um órgão e o deslocamento 3 da ferramenta robótica, e pela extensão do órgão, é plotada ao longo do tempo. O leitor entenderá que as ferramentas robóticas 12902 e 12904, conforme mostrado no procedimento cirúrgico das Figuras 51 e 52, podem ser utilizadas para gerar a exibição gráfica
12910. A ferramenta (ou ferramentas) cirúrgica alternativa e procedimentos cirúrgicos também são contemplados. Em um aspecto, um operador pode definir um limiar de força de retração Y e um limite de deslocamento X como o representado na Figura 53. Em outros casos, o limiar de força de retração Y e/ou limite de deslocamento X podem ser determinados e/ou computados com base nas informações a partir de um controlador cirúrgico central e/ou nuvem. Em certos casos, um limiar de força de retração Y e/ou limite de deslocamento X específicos podem ser recomendados para um médico com base nos dados armazenados na memória do robô, do controlador cirúrgico central e/ou da nuvem. O limiar de força de retração Y e/ou limite de deslocamento X podem depender de informações do paciente, por exemplo.
[000367] Durante o procedimento cirúrgico, se a força de retração F cai abaixo do limitar de força de retração constante Y, ou cai a uma porcentagem ou quantidade predefinida em relação ao limiar de força de retração constante Y, como nos tempos ti, t2 e ta, o retrator robótico flexível 12902 pode ser adicionalmente deslocado, para deslocar o órgão, e aumentar a força de retração F em direção ao limiar Y. De modo similar, se o deslocamento 3 se aproxima do limite de deslocamento X, como no tempo t, a força de retração pode ser reduzida para limitar adicionalmente o deslocamento além do limite de deslocamento X. Por exemplo, novamente com referência à Figura 51, o fígado L é mostrado em uma segunda posição indicada como L'. A posição do fígado L' pode corresponder ao limite de deslocamento X do retrator robótico flexível
12902.
[000368] Agora com referência à Figura 54, é mostrado um fluxograma representando etapas lógicas para operar uma ferramenta robótica, como a ferramenta 12902 (Figuras 51 e 52.) por exemplo. Um processador para o robô (por exemplo o robô 12022) e/ou de um processador de um controlador central (por exemplo, o controlador central 106, o controlador central 206, o controlador robótico central 122, e o controlador robótico central 222) que está em comunicação por sinal com o robô pode definir um limite de deslocamento na etapa 12920. Adicionalmente, o processador pode definir um limite de força na etapa
12922. O limite de deslocamento e o limite de força podem ser selecionados com base na entrada proveniente de uma ou mais fontes incluindo uma entrada do médico 12930, uma entrada de robô 12932, um controlador central de entrada 12934 e/ou uma nuvem de entrada 12936, conforme adicionalmente descrito na presente invenção. Em certos casos, o controlador central pode sugerir um limite específico com base nos dados coletados por um robô, fornecidos ao controlador central e/ou armazenados na nuvem. Por exemplo, um módulo de reconhecimento situacional pode sugerir um limite específico baseado no procedimento ou etapa cirúrgica do mesmo verificado pelo módulo de reconhecimento situacional. Adicional ou alternativamente, o médico pode fornecer uma entrada e/ou selecionar o limite a partir das sugestões do controlador central. Em outros casos, o médico pode cancelar as sugestões do controlador central. Os limites podem corresponder a uma faixa de valores, como o limite de + um por cento, + cinco por cento, ou + dez por cento, por exemplo.
[000369] A ferramenta robótica pode inicialmente operar em um modo de força constante. Na etapa 12924 no modo de força constante, a força exercida pela ferramenta robótica pode ser mantida no limite de força. O processador pode monitorar a força para assegurar que a força permaneça abaixo do limite de força Y. Se a força exceder o limite de força Y, o valor de deslocamento pode ser aumentado na etapa 12926 até que a força atinja ou se aproxime suficientemente do limite de força Y. Uma força pode se aproximar suficientemente do limite de força quando a força estiver dentro de uma faixa de valores que correspondem ao limite de força. O processador pode monitorar o deslocamento para assegurar que o deslocamento permaneça abaixo do limite de deslocamento X.
[000370] Se o deslocamento se aproximar do limite de deslocamento X (ou entrar na faixa de valores que correspondem ao limite de deslocamento), a ferramenta robótica pode alternar para um modo de limite de deslocamento. No modo de limite de deslocamento, o valor da força pode ser diminuído na etapa 12928 para assegurar que a ferramenta robótica permaneça dentro do limite de deslocamento. Um novo limite de força pode ser definido na etapa 12922 para assegurar que o deslocamento permaneça dentro do limite de deslocamento. Nestes casos, a ferramenta robótica pode voltar ao modo de força constante (com o limite de força novo reduzido) e as etapas 12924, 12926, e 12928 podem ser repetidas.
[000371] Em certos casos, a rigidez do eixo de acionamento de uma ou mais das ferramentas robóticas pode ser somada ao algoritmo de controle de carga de modo a se obter a quantidade desejada de força lateral em um órgão, como o fígado L. Por exemplo, o retrator robótico flexível 12902 pode definir uma rigidez que afeta a carga lateral exercida sobre o um tecido pelo atuador de extremidade do mesmo.
[000372] Em certos casos, um compartimento de acionamento para uma ferramenta robótica pode incluir uma pluralidade de acionadores giratórios, que podem ser operacionalmente acionados por um ou mais motores. Os motores podem ser posicionados em um carro de motor, que pode estar situado na extremidade distal de um braço robótico. Em outros casos, os motores podem ser incorporados à ferramenta robótica. Em certos casos, um motor pode acionar operacionalmente múltiplos acionadores giratórios e uma transmissão pode ser configurada para alternar entre os múltiplos acionadores giratórios.
Nestes casos, a ferramenta robótica não consegue atuar simultaneamente dois ou mais acionadores giratórios que são associados ao único motor de acionamento. Por exemplo, conforme descrito na presente invenção em relação à Figura 29, o motor 12112 pode energizar seletivamente um dentre o DOF de rolagem 12132, o DOF de alta força de preensão 12136 ou o DOF de atuação ferramenta
12138. A transmissão 12124 pode acoplar seletivamente o motor 12112 ao DOF adequado.
[000373] Em certos casos, pode ser desejável aumentar o torque fornecido para uma saída da ferramenta robótica. Por exemplo, a preensão e/ou o disparo de um grampeador cirúrgico podem se beneficiar de torque adicional em certos casos, como quando o tecido a ser cortado e/ou grampeado é particularmente espesso ou duro. Especialmente para atuadores de extremidade mais longos e/ou cursos de disparo mais longos, o torque adicional pode ser necessário para completar o curso de disparo. Em certos casos, uma estrutura de disparo de viga com perfil em | pode ser utilizada, especialmente para atuadores de extremidade mais longos e/ou cursos de disparo mais longos. A viga com perfil em | pode limitar a deflexão na ponta distal do curso de disparo, por exemplo. Entretanto, uma viga com perfil em | pode exigir o torque aumentado.
[000374] Adicionalmente, certas ferramentas robóticas podem exigir flexibilidade adicional relacionada à operação simultânea de múltiplos DOFs ou funções do atuador de extremidade cirúrgico. Para aumentar a potência, torque e flexibilidade de um sistema robótico, motores adicionais e/ou motores maiores podem ser incorporados ao carro do motor. Entretanto, a adição de motores e/ou a utilização de motores maiores pode aumentar o tamanho do carro do motor e do compartimento de acionamento.
[000375] Em certos casos, uma ferramenta cirúrgica robótico pode incluir um compartimento de acionamento compacto. Um compartimento de acionamento compacto pode melhorar o envelope de acesso do braço robótico. Além disso, um compartimento de acionamento compacto pode minimizar o risco de colisões e entrelaçamentos de braço. Embora o compartimento de acionamento seja compacto, ele ainda pode fornecer energia, torque e flexibilidade suficientes à ferramenta robótica.
[000376] Em certos casos, o deslocamento entre as funções do atuador de extremidade pode ser obtido com um dos eixos de acionamento. O deslocamento e o travamento dos acionamentos giratórios podem ocorrer apenas quando um sistema cirúrgico robótico está em um modo de repouso, por exemplo. Em um aspecto, pode ser prático fazer com que três acionamentos giratórios operem tantas funções do atuador de extremidade quanto necessário com base na estrutura de came do acionamento de deslocamento. Em um aspecto, mediante o uso de três acionamentos giratórios em cooperação, uma ferramenta cirúrgica robótica pode se deslocar entre quatro possíveis funções diferentes em vez de três diferentes funções. Por exemplo, três acionamentos giratórios podem realizar a rotação do eixo de acionamento, rotação de cabeça independente, disparo, fechamento um meio de fechamento secundário. Em ainda outros casos, um acionamento giratório pode seletivamente energizar uma bomba, como as ferramentas cirúrgicas 12426 e 12526 nas Figuras 35 e 36, respectivamente, por exemplo.
[000377] Adicional ou alternativamente, múltiplos acionamentos giratórios podem acionar cooperativamente um único eixo de acionamento de saída em certos casos. Por exemplo, para aumentar o torque liberado para uma ferramenta cirúrgica, múltiplos motores podem ser configurados de modo a fornecer torque ao mesmo eixo de acionamento de saída em um dado momento. Por exemplo, em certos casos, dois motores de acionamento podem acionar uma única saída. Um acionamento de deslocador pode ser configurado para engatar e desengatar independentemente os dois motores de acionamento da saída única. Em tais casos, o torque aumentado pode ser liberado para a saída por um compartimento de acionamento compacto que é associado a múltiplos acionadores giratórios e funções do atuador de extremidade. Como resultado, a capacidade de carga da ferramenta cirúrgica pode ser aumentada. Além disso, o compartimento de acionamento pode acomodar ferramentas cirúrgicas que exigem funções cirúrgicas diferentes, incluindo a operação de múltiplos DOFs ou funções cirúrgicas.
[000378] Agora com referência às Figuras 38 a 45, é representado um sistema de acionamento 12800 para uma ferramenta cirúrgica robótica
12830. O sistema de acionamento 12800 inclui um compartimento 12832 e um carro do motor 12828. Um eixo de acionamento 12834 da ferramenta cirúrgica 12830 se estende a partir do compartimento 12832. O carro do motor 12828 aloja cinco motores 12826 similares ao carro do motor 12108 (Figura 29). Em outros casos, o carrinho do motor 12828 pode alojar menos que cinco motores ou mais de cinco motores. Em outros casos, os motores 12826 podem ser alojados na ferramenta cirúrgica robótica 12830.
[000379] Cada motor 12826 é acoplado a uma saída giratória 12824 e cada saída giratória 12824 é acoplada a uma entrada giratória 12836 no compartimento 12832 em uma interface de acionamento 12822. Os movimentos giratórios dos motores 12826 e saídas giratórias correspondentes 12824 são transferidos para uma respectiva entrada giratória 12836. As entradas giratórias 12836 correspondem a acionadores giratórios, ou eixos de acionamento giratórios, no compartimento 12832. Em um exemplo, um primeiro motor 12826a pode ser um motor de articulação (ou guinada) direita/esquerda, um segundo motor 12826b pode ser um motor de articulação (ou passo) ascendente/descendente, um terceiro motor 12826c pode ser um motor deslocador, um quarto motor 12826d pode ser um primeiro motor cooperativo, e um quinto motor 12826e pode ser um segundo motor cooperativo. De modo similar, uma primeira saída giratória 12824a pode ser uma saída de articulação (ou guinada) direita/esquerda, uma segunda saída giratória 12824b pode ser uma saída de articulação (ou passo) ascendente/descendente, uma terceira saída giratória 12824c pode ser uma saída deslocadora, uma quarta saída giratória 12824d pode ser uma primeira saída cooperativa, e uma quinta saída giratória 12824e pode ser uma segunda saída cooperativa. Além disso, uma primeira entrada giratória 12836a pode ser um eixo de acionamento (ou guinada) de articulação direita/esquerda, uma segunda entrada giratória 12836b pode ser um eixo de acionamento de articulação (ou passo) ascendente/descendente, uma terceira entrada giratória 12836c pode ser um eixo de acionamento deslocador, uma quarta entrada giratória 12836d pode ser um primeiro eixo de acionamento de cooperativo, e uma quinta entrada giratória 12836e pode ser de um segundo eixo de acionamento cooperativo. Em outros casos, os eixos de acionamento 12836a a 12836e podem ser operacionalmente posicionáveis em orientações diferentes para efetuar diferentes configurações de trens de engrenagem para transmitir uma saída giratória desejada.
[000380] A ferramenta cirúrgica 12830 é representada em uma pluralidade de configurações diferentes nas Figuras 47 a 50. Por exemplo, a ferramenta cirúrgica 12830 está em uma configuração não atuada na Figura 47. O eixo de acionamento 12834 foi articulado em torno dos eixos de passo e guinada (nas direções das Setas A e B) na Figura 48. A rotação da primeira e da segunda entradas giratórias 12836a e 12836b e configurada para articular o eixo de acionamento 12834 ao redor dos eixos de passo e guinada, respectivamente. Na
Figura 49, o eixo de acionamento 12834 é girado na direção da seta C em torno do eixo geométrico longitudinal do eixo de acionamento 12834 e uma garra do atuador de extremidade 12835 foi fechada com uma força de atuação baixa na direção da Seta D. A rotação da quarta saída giratória 12836d é configurada para seletivamente afetar a rotação do eixo de acionamento 12834, e a rotação da quinta de saída giratória 12836e é configurada para seletivamente afetar o fechamento de baixa força do atuador de extremidade 12835. Na Figura 50, a garra do atuador de extremidade 12835 foi presa com uma alta força de atuação na direção da seta E, e o membro de disparo foi avançado na direção da seta F. A rotação da quarta saída giratória 12836d e da quinta saída giratória 12836e é configurada para seletivamente e cooperativamente afetar o fechamento de alta força do atuador de extremidade 12835 e o disparo do membro de disparo na mesma, respectivamente.
[000381] Com referência principalmente às Figuras 40 a 45, o compartimento 12832 inclui múltiplas camadas de conjuntos de trens de engrenagem. Especificamente, o compartimento 12832 inclui um primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a em camadas sob um segundo conjunto de trens engrenagem 12838b, que é disposto em camadas sob um terceiro conjunto de trens de engrenagem 12838c, que é disposto em camadas sob um conjunto de trens de engrenagem 12838d. O primeiro conjunto de trens de engrenagens 12838a corresponde a um primeiro DOF, como a rotação do eixo de acionamento 12834, por exemplo. O segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b corresponde a um segundo DOF, como fechamento (isto é fechamento rápido) do atuador de extremidade 12835 com uma baixa força de fechamento, por exemplo. O terceiro conjunto de trens de engrenagem 12838c corresponde a um terceiro DOF, como uma fixação (isto é, fechamento lento) do atuador de extremidade 12835 com uma alta força de fechamento, por exemplo. O quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d corresponde a um quarto DOF, como o disparo de um elemento de disparo no atuador de extremidade 12835, por exemplo. As cinco entradas giratórias 12836a a 12836e se estendem através das quatro camadas de conjuntos de trens de engrenagem 12838a a 12838d.
[000382] O primeiro motor 12826a é acoplado de modo acionável à primeira entrada giratória 12836a. Em tais casos, o primeiro motor 12826a é singularmente configurado para acionar a primeira entrada giratória 12836a, que afeta o primeiro DOF. Por exemplo, com referência principalmente à Figura 41, os fios de articulação 12842 podem se estender da primeira entrada giratória 12836a através do eixo de acionamento 12834 da ferramenta robótica 12830 em direção ao atuador de extremidade 12835. A rotação da primeira entrada giratória 12836a é configurada para atuar os fios de articulação 12842 para afetar a articulação esquerda/direita do atuador de extremidade 12835. De modo similar, o segundo motor 12826b é acoplado de modo acionável à segunda entrada giratória 12836b. Nestes casos, o segundo motor 12826b é singularmente configurado para acionar a segunda entrada giratória 12836b, que afeta o segundo DOF. Ainda com referência à Figura 41, os fios de articulação 12844 podem se estender da segunda entrada giratória 12836b através do eixo de acionamento 12834 da ferramenta robótica 12830 em direção ao atuador de extremidade
12835. A rotação da segunda entrada giratória 12836b é configurada para acionar os fios de articulação 12844 para afetar para articulação ascendente/descendente do atuador de extremidade 12835. Em outros casos, ao menos uma dentre a primeira entrada giratória 12836a e a segunda entrada giratória 12836b pode corresponder a um DOF diferente ou função cirúrgica diferente.
[000383] O compartimento 12832 inclui também um conjunto de transmissão 12840. Por exemplo, a terceira entrada giratória 12836c é um eixo de acionamento deslocador do conjunto de transmissão 12840. Conforme representado nas Figuras 40 a 45, a terceira entrada giratória 12836c pode ser um eixo de acionamento de came, incluindo uma pluralidade de ressaltos de came. Uma disposição de ressaltos de came 12839 pode corresponder a cada conjunto de trens de engrenagem 12838a a 12838d em camadas no compartimento 12832. Além disso, cada conjunto de trens de engrenagens 12838a a 12838d inclui uma respectiva lançadeira 12846a a 12846d operacionalmente engatada pela terceira entrada giratória 12836c. Por exemplo, a terceira entrada giratória 12836c pode se estender através de uma abertura em cada lançadeira 12846a a 12846d e engatar seletivamente ao menos uma protuberância 12848 na lançadeira 12846a a 12846d para afetar o deslocamento da respectiva lançadeira 12846a a 12846d em relação à terceira entrada giratória 12836c. Em outras palavras, a rotação da terceira entrada giratória 12836c é configurada para afetar o deslocamento das lançadeiras 12846a a 12846d. À medida que as lançadeiras 12846a a 12846d se deslocam dentro de cada conjunto de trens de engrenagens 12838a a 12838d, respectivamente, os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e são seletivamente acoplados de modo acionável a um ou mais eixos de acionamento de saída da ferramenta robótica 12830, conforme adicionalmente descrito na presente invenção.
[000384] Em outros casos, um sistema de acionamento para uma ferramenta robótica pode incluir um seletor de engrenagem de deslocamento vertical, que pode ser configurado para deslocar as lançadeiras 12846a a 12846d ou, de outra forma, engatar um acionamento de saída de um motor a um ou mais acionamentos de entrada na ferramenta robótica 12830.
[000385] Ainda com referência às Figuras 38 a 45, o quarto e o quinto acionamentos de saída, ou o primeiro e segundo eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e, respectivamente, podem operar independentemente ou de uma maneira sincronizada coordenada. Por exemplo, em certos casos, cada eixo de acionamento cooperativo 12836d e 12836e pode ser emparelhado com uma única engrenagem de saída ou eixo de acionamento de saída. Em outros casos, ambos os acionamentos cooperativos 12836d e 12836e podem ser emparelhados com uma única engrenagem de saída ou eixo de acionamento de saída.
[000386] Com referência principalmente à Figura 42, em uma primeira configuração da disposição de transmissão 12840, o primeiro eixo de acionamento cooperativo 12836d é engatado de modo acionável a uma primeira engrenagem de saída 12852 do primeiro conjunto de trens de engrenagens 12838a. Por exemplo, o primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a inclui uma ou mais primeiras engrenagens de transmissão 12850a. Na Figura 42, o primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a inclui duas primeiras engrenagens de transmissão 12850a. As primeiras engrenagens de transmissão 12850a são posicionadas na primeira lançadeira 12846a no primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a. Na primeira configuração (Figura 42), a primeira lançadeira 12846a foi deslocada em direção à primeira engrenagem de saída 12852 pelo eixo de acionamento de came 12836c de modo que uma das primeiras engrenagens de transmissão 12850a na primeira lançadeira 12846a seja movida em engate engrenado com a primeira engrenagem de saída 12852 e uma das primeiras engrenagens de transmissão 12850a seja movida em engate engrenado com o primeiro eixo de acionamento cooperativo 12836d. Em outras palavras, o primeiro eixo de acionamento cooperativo 12836d é engatado de modo acionável à primeira engrenagem de saída 12852.
[000387] A rotação da primeira engrenagem de saída 12852 corresponde a um DOF específico. Por exemplo, a rotação da primeira engrenagem de saída 12852 é configurada para girar o eixo de acionamento 12834 da ferramenta robótica 12830. Em outras palavras, na primeira configuração da disposição de transmissão 12840 (Figura 42), uma rotação do quarto motor 12826d e da quarta saída giratória 12824d é configurada para girar o primeiro eixo de acionamento cooperativo 12836d, que é acoplado à primeira engrenagem de saída 12852 através das primeiras engrenagens de transmissão 12850a e gira (ou rola) o eixo de acionamento 12834.
[000388] O primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a inclui também um primeiro braço de travamento 12860a. O primeiro braço de travamento 12860a se estende a partir da primeira lançadeira 12846a. O movimento da primeira lançadeira 12846a é configurado para mover o primeiro braço de travamento 12860a. Por exemplo, na primeira configuração da Figura 42, o primeiro braço de travamento 12860a é desengatado do primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a de modo que a primeira engrenagem de saída 12852 possa girar. O movimento da primeira lançadeira 12846a pode mover o primeiro braço de travamento 12860a em engate com a primeira engrenagem de saída
12852. Por exemplo, quando as primeiras engrenagens de transmissão 12850a são movidas para fora do engate com a primeira engrenagem de saída 12852, o primeiro braço de travamento 12860a pode engatar a primeira engrenagem de saída 12852 ou outra engrenagem no primeiro conjunto de trens de engrenagem 12838a para impedir a rotação da primeira engrenagem de saída 12852.
[000389] Ainda com referência à Figura 42, na primeira configuração da disposição de transmissão 12840, o segundo eixo de acionamento cooperativo 12836e é engatado de modo acionável a uma segunda engrenagem de saída 12854 do segundo conjunto de trens de engrenagens 12838b. Por exemplo, o segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b inclui uma ou mais segundas engrenagens de transmissão 12850b e uma engrenagem planetária 12853 que é engatada de modo engrenado com a segunda engrenagem de saída
12854. Na Figura 42, o segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b inclui duas segundas engrenagens de transmissão 12850b. As segundas engrenagens de transmissão 12850b estão posicionadas na segunda lançadeira 12846b no segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b. Na primeira configuração, a segunda lançadeira 12846b foi deslocada em direção à segunda engrenagem de saída 12854 pelo eixo de acionamento de came 12836c de modo que uma das segundas engrenagens de transmissão 12850b na segunda lançadeira 12846b seja movida em engate engrenado com a engrenagem planetária 12853, e uma das segundas engrenagens de transmissão 12850b seja movida em engate engrenado com o segundo eixo de acionamento cooperativo 12836e. Em outras palavras, o segundo eixo de acionamento cooperativo 12836e é engatado de modo acionável com a segunda engrenagem de saída 12854 através das segundas engrenagens de transmissão 12850b e da engrenagem planetária 12853. A segunda engrenagem de saída 12854 é configurada para acionar um segundo eixo de acionamento de saída 12864 (Figuras 43 a 45), que transfere um movimento de acionamento ao atuador de extremidade 12835.
[000390] A rotação da segunda engrenagem de saída 12854 corresponde a um DOF específico. Por exemplo, uma rotação da segunda engrenagem de saída 12854 é configurada para fechar o atuador de extremidade 12835 da ferramenta robótica 12830 com uma baixa força de fechamento. Em outras palavras, na primeira configuração da disposição de transmissão 12840, uma rotação do quinto motor 12826e e a quinta saída giratória 12824e é configurada para girar segundo o eixo de acionamento cooperativo 12836e, que é acoplado à segunda engrenagem de saída 12854, através das segundas engrenagens de transmissão 12850b e a engrenagem planetária 12853, e fecha o atuador de extremidade 12835 da ferramenta robótica 12830 com uma baixa força de fechamento.
[000391] O segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b inclui também um segundo braço de travamento 12860b. O segundo braço de travamento 12860b se estende a partir da segunda lançadeira 12846b. O movimento da segunda lançadeira 12846b é configurado para mover o segundo braço de travamento 12860b. Por exemplo, na primeira configuração da Figura 42, o segundo braço de travamento 12860b é desengatado da engrenagem planetária 12853. O movimento da segunda lançadeira 12846b pode mover o segundo braço de travamento 12860b em engate com a segunda engrenagem planetária
12853. Por exemplo, quando as segundas engrenagens de transmissão 12850b são movidas para fora de engate com o segundo conjunto de trens de engrenagens 12838b ou engrenagem planetária 12853 das mesmas, o segundo braço de travamento 12860b pode engatar uma porção do segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b, como engrenagem planetária 12853, por exemplo, para impedir a rotação da engrenagem planetária 12853 e da segunda engrenagem de saída
12854.
[000392] Na primeira configuração, os movimentos de acionamento giratórios podem ser simultaneamente aplicados ao primeiro e ao segundo eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e, respectivamente, para afetar simultaneamente múltiplos graus de liberdade. Por exemplo, a disposição de transmissão 12840 pode permitir a rotação simultânea do eixo de acionamento 12834 e o fechamento das garras do atuador de extremidade. Em outros casos, uma das engrenagens de saída 12852, 12854 pode ser travada pelo respectivo braço de travamento quando a outra engrenagem de saída 12852, 12854 é acoplada de modo acionável ao respectivo eixo de acionamento cooperativo 12836d, 12836e.
[000393] Ainda com referência à Figura 42, na primeira configuração da disposição de transmissão 12840, uma terceira engrenagem de saída 12856 no terceiro conjunto de trens de engrenagens 12838c e uma quarta engrenagem de saída 12858 no quarto conjunto de trens de engrenagens 12838d são travadas através dos braços de travamento 12860c e 12860d, respectivamente. Como resultado, a rotação da terceira engrenagem de saída 12856, que corresponde à preensão ou fechamento de alta força das garras do atuador de extremidade, é impedida pela primeira configuração. Adicionalmente, a rotação da quarta engrenagem de saída 12858, que corresponde ao disparo do membro de disparo no atuador de extremidade 12835, também é impedida. Em outras palavras, quando a disposição de transmissão 12840 é configurada para aplicar movimentos giratórios para afetar um DOF baixa força de rotação ou DOF de eixo de acionamento, a preensão e o disparo de alta força são impedidos. Em tais casos, a função de preensão e a função disparo de alta força podem ser seletivamente travadas pela disposição de transmissão 12840.
[000394] Agora com referência à Figura 43, é representada uma segunda configuração da disposição de transmissão 12840. Na segunda configuração, o primeiro e o segundo eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e são engatados de modo acionável a uma terceira engrenagem de saída 12856 do terceiro conjunto de trens de engrenagem 12838c. A terceira engrenagem de saída 12856 é configurada para acionar um terceiro eixo de acionamento de saída 12866 (Figuras 43 a 45), que transfere um movimento de acionamento ao atuador de extremidade 12835. Por exemplo, o terceiro conjunto de trens de engrenagens 12838c inclui uma ou mais terceiras engrenagens de transmissão 12850c e uma engrenagem planetária 12855 que é engatada de modo engrenado com a terceira engrenagem de saída
12856. Na Figura 43, o terceiro conjunto de trens de engrenagem
12838c inclui três terceiras engrenagens de transmissão 12850c. As terceiras engrenagens de transmissão 12850c são posicionadas nas terceiras lançadeiras 12846c no terceiro conjunto de trens de engrenagem 12838c. Na segunda configuração, a terceira lançadeira 12846c foi deslocada em direção à terceira engrenagem de saída 12856 pelo eixo de acionamento de came 12836c de modo que uma das terceiras engrenagens de transmissão 12850c seja movida em engate engrenado com a engrenagem planetária 12855, uma das terceiras engrenagens de transmissão 12850c seja movida em engate engrenado com o primeiro eixo de acionamento cooperativo 12836d, e um das terceiras engrenagens de transmissão 12850c seja movida em engate engrenado com o segundo eixo de acionamento cooperativo 12836e. Em outras palavras, ambos os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e são engatados de modo acionável com a terceira engrenagem de saída 12856 através das terceiras engrenagens de transmissão 12850c e a engrenagem planetária 12855.
[000395] A rotação da terceira engrenagem de saída 12856 corresponde a um DOF específico. Por exemplo, uma rotação da terceira engrenagem de saída 12856 é configurada para prender o atuador de extremidade 12835 da ferramenta robótica 12830 com uma alta força de fechamento. Em outras palavras, na segunda configuração da disposição de transmissão 12840, uma rotação do quarto motor 12826d e do quinto motor 12826e e a rotação correspondente da quarta saída giratória 12824d e da quinta saída giratória 12824e são configuradas para girar os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e, respectivamente. Nestes casos, um torque fornecido por ambos os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e é acoplado à terceira engrenagem de saída 12856 através das terceiras engrenagens de transmissão 12850c para prender o atuador de extremidade 12835 da ferramenta robótica 12830 com uma alta força de fechamento.
[000396] Ainda com referência à Figura 43, na segunda configuração da disposição de transmissão 12840, a terceira engrenagem de saída 12856 é destravada. Mais especificamente, o terceiro braço de travamento 12860c é desengatado do terceiro conjunto de trens de engrenagem 12838c de modo que a terceira engrenagem de saída 12856 possa girar. Adicionalmente, o eixo de acionamento de came 12836c moveu o primeiro braço de travamento 12860a em engate com o primeiro conjunto de trens de engrenagens 12838a, o segundo braço de travamento 12860b em engate com o segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b, e o quarto braço de travamento 12860d em engate com o quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d para impedir a rotação da primeira engrenagem de saída 12852, da segunda engrenagem de saída 12854 e da quarta engrenagem de saída 12858, respectivamente. Como resultado, a rotação do eixo de acionamento 12834, o fechamento de baixa força das garras do atuador de extremidade e o disparo do atuador de extremidade 12835 são impedidos pela disposição de transmissão 12840 na segunda configuração. Em tais casos, a função de rotação do eixo de acionamento, a função de fechamento de baixa força, e a função de disparo podem ser seletivamente travadas pela disposição de transmissão 12840.
[000397] Agora com referência à Figura 44, é representada uma terceira configuração da disposição de transmissão 12840. Na terceira configuração, o primeiro e o segundo eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e são engatados de modo acionável a uma quarta engrenagem de saída 12858 do quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d. Por exemplo, o quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d inclui uma ou mais quartas engrenagens de transmissão 12850d e uma engrenagem planetária 12857 que é engatada de modo engrenado com a quarta engrenagem de saída
12858. Na Figura 44, o quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d inclui três quartas engrenagens de transmissão 12850d. As quartas engrenagens de transmissão 12850d são posicionadas na quarta lançadeira 12846d no quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d. Na segunda configuração, a quarta lançadeira 12846d foi deslocada em direção à quarta engrenagem de saída 12858 pelo eixo de acionamento de came 12836c de modo que uma das quartas engrenagens de transmissão 12850d seja movida em engate engrenado com a engrenagem planetária 12857, uma das quartas engrenagens de transmissão 12850d seja movida em engate engrenado com o primeiro eixo de acionamento cooperativo 12836d, e uma das quartas engrenagens de transmissão 12850d seja movida em engate engrenado com o segundo eixo de acionamento cooperativo 12836e. Em outras palavras, ambos os eixos de acionamento cooperativos 12836e e 12836e são engatados de modo acionável com a quarta engrenagem de saída 12858 através das quartas engrenagens de transmissão 12850d e da engrenagem planetária 12857. A quarta engrenagem de saída 12858 é configurada para acionar um terceiro eixo de acionamento de saída 12868 (Figuras 43 a 45), que transfere um movimento de acionamento ao atuador de extremidade 12835.
[000398] A rotação da quarta engrenagem de saída 12858 corresponde a um DOF específico. Por exemplo, uma rotação da quarta engrenagem de saída 12858 é configurada para disparar um membro de disparo no atuador de extremidade 12835 da ferramenta robótica
12830. Em outras palavras, na terceira configuração da disposição de transmissão 12840, uma rotação do quarto motor 12826d e do quinto motor 12826e e a rotação correspondente da quarta saída giratória 12824d e da quinta saída giratória 12824e são configuradas para girar os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e,
respectivamente. Nestes casos, um torque fornecido por ambos os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e é acoplado à quarta engrenagem de saída 12858 através das quartas engrenagens de transmissão 12850d e da engrenagem planetária 12857 para disparar o atuador de extremidade 12835 da ferramenta robótica 12830.
[000399] Ainda com referência à Figura 44, na terceira configuração da disposição de transmissão 12840, a quarta engrenagem de saída 12858 é destravada. Mais especificamente, o quarto braço de travamento 12860d é desengatado do quarto conjunto de trens de engrenagem 12838d de modo que a quarta engrenagem de saída 12858 possa girar. Adicionalmente, o eixo de acionamento de came 12836c moveu o primeiro braço de travamento 12860a em engate com o primeiro conjunto de trens de engrenagens 12838a, o segundo braço de travamento 12860b em engate com o segundo conjunto de trens de engrenagem 12838b, e o terceiro braço de travamento 12860c em engate com o terceiro conjunto de trens de engrenagem 12838c para impedir a rotação da primeira engrenagem de saída 12852, da segunda engrenagem de saída 12854 e da terceira engrenagem de saída 12856, respectivamente. Como resultado, a rotação do eixo de acionamento 12852, fechamento de baixa força das garras do atuador de extremidade, e alta força de preensão das garras do atuador de extremidade são impedidos pela disposição de transmissão 12840 na terceira configuração. Em tais casos, a função de rotação de eixo de acionamento, a função de fechamento de baixa força, e a função de preensão de alta força podem ser seletivamente travadas pela disposição de transmissão 12840.
[000400] Em um aspecto, os motores de acionamento duplos 12826d e 12826e podem se coordenar com o motor de deslocamento 12826c para fornecer um compartimento de acionamento compacto 12832 que permite múltiplas funções do atuador de extremidade. Além disso, um torque maior pode ser fornecido para uma ou mais funções do atuador de extremidade através dos eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e.
[000401] Em um aspecto, quando os eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e são operados em conjunto, os dois eixos de acionamento 12836d e 12836e são sincronizados. Por exemplo, os eixos de acionamento 12836d e 12836e podem tanto acionar um eixo de acionamento de saída comum como os eixos de acionamento de saída 12866 e/ou 12868. Torque pode ser fornecido aos eixos de acionamento de saída comuns 12866 e/ou 12868 através de ambos os eixos de acionamento 12836d e 12836e.
[000402] Agora com referência à Figura 46, é mostrada uma exibição gráfica 12890 de torque de saída para diferentes funções cirúrgicas de uma ferramenta robótica, como a ferramenta robótica 12830 (Figuras 38 a 45), por exemplo. A saída de torque para girar o eixo de acionamento de ferramenta (por exemplo, eixo de acionamento 12834) por meio de um primeiro eixo de acionamento cooperativo e para fechamento de baixa força de garras do atuador de extremidade por meio de um segundo eixo de acionamento cooperativo é menor que t1, o torque de saída máximo a partir de um único eixo de acionamento. Os torques de saída mais baixos para rotação do eixo de acionamento e fechamento da garra de baixa força podem se situar dentro da faixa de cargas obtenível a partir de um cabo em um fuso, por exemplo. Em certos casos, outras funcionalidades de carga inferior da ferramenta cirúrgica podem ser afetadas com a saída a partir de um único eixo de acionamento.
[000403] Para afetar alta força de preensão, o torque se aproxima de t2, o torque de saída máximo dos eixos de acionamento cooperativos (por exemplo, eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e). Por exemplo, t2 pode ser o dobro do valor de t1. Os valores "a" e “b" na
Figura 46 mostram as forças relativas para a ferramenta robótica. O valor "a" é a diferença de carga entre um fechamento de baixa força e preensão de alta força, como o fechamento com um sistema de tubo de fechamento e preensão através de uma viga com perfil em |, por exemplo. Em certos casos, um sistema de tubo de fechamento e um sistema de viga com perfil em | podem cooperar, ou se sobrepor temporalmente conforme mostrado na Figura 46, para completar a preensão do atuador de extremidade. O valor "b" pode ser Igual ou menor que o valor "a". Por exemplo, o torque necessário para disparar o atuador de extremidade pode ser igual, ou substancialmente igual à diferença no torque entre o fechamento de baixa força de e a preensão de alta força. Os valores "a" e "b" são maiores que o torque de saída máximo a partir de um único eixo de acionamento, porém menores que o torque de saída máximo dos eixos de acionamento cooperativos.
[000404] Em um caso, a sincronização de múltiplos eixos de acionamento (por exemplo, eixos de acionamento cooperativos 12836d e 12836e) pode ser dependente de um eixo de acionamento para o seguinte do outro eixo de acionamento. Por exemplo, um limiar de torque máximo diferente pode ser definido no eixo de acionamento subordinado de modo que ele possa empurrar até o limite do primeiro eixo de acionamento, mas não sobre ele. Em um aspecto, a velocidade do eixo de acionamento de saída pode ser monitorada para aumentos e/ou diminuições na velocidade de rotação. Por exemplo, um sensor pode ser posicionado para detectar a velocidade de rotação do eixo de acionamento de saída. Adicionalmente, os eixos de acionamento cooperativos podem ser coordenados para equilibrar o torque quando um dos eixos de acionamento cooperativos começa a desacelerar ou frear o eixo de acionamento de saída em vez de ambos os eixos de acionamentos de acionamento cooperativos acelerarem ele.
[000405] Os motores aqui descritos são alojados em um engaste de ferramenta em um braço robótico. Em outros casos, um ou mais dos motores podem ser alojados na ferramenta robótica.
[000406] Em um aspecto, os acionadores de entrada em uma interface da ferramenta robótica são configurados para se acoplarem mecânica e eletricamente aos acionadores de saída em um engaste de ferramenta. Conforme descrito na presente invenção, os motores no engaste de ferramenta podem ser configurados para aplicar movimentos de acionamento giratórios aos acionadores na ferramenta robótica. Em outros casos, os acionadores na ferramenta robótica podem ser configurados para receber movimentos de acionamento lineares de acionadores de saída no engaste de ferramenta. Por exemplo, um ou mais movimentos de acionamento linear podem ser transferidos através da interface entre o engaste de ferramenta e a ferramenta robótica.
[000407] Quando um único motor é acoplado de modo acionado a um eixo de acionamento de saída, o conjunto de transmissão está em um estado operacional de torque baixo em comparação a um estado operacional de torque elevado no qual mais de um motor é acoplada de modo acionado ao eixo de acionamento de saída. O torque máximo liberável ao eixo de acionamento de saída no estado operacional de alto torque é maior que o torque máximo liberável para o eixo de acionamento de saída no estado operacional de baixo torque. Em um caso, o torque máximo no estado operacional de torque elevado pode ser o dobro do torque máximo no estado operacional de torque baixo. Os torques máximos que podem ser aplicados ao eixo de acionamento de saída podem ser baseados nas capacidades de tamanho e torque dos motores.
[000408] Em um aspecto, o sistema cirúrgico robótico inclui um processador e uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador, conforme descrito na presente invenção. A memória armazena instruções executáveis pelo processador para seletivamente acoplar operacionalmente um primeiro acionador giratório e um segundo acionador giratório aos eixos de acionamento de saída de um compartimento da ferramenta, sendo que um dentre o primeiro acionador giratório e o segundo acionador giratório é configurado para fornecer torque a um eixo de acionamento de saída em um estado operacional de torque baixo, e em que o primeiro acionador giratório e o segundo acionador giratório são configurados para simultaneamente fornecer torque a um eixo de acionamento de saída no estado operacional de torque elevado, conforme descrito na presente invenção.
[000409] Em vários aspectos, a presente divulgação fornece um circuito de controle para acoplar de modo seletivamente operacional um primeiro acionador giratório e/ou um segundo acionador giratório a um eixo de acionamento de saída conforme descrito na presente invenção. Em vários aspectos, a presente divulgação fornece uma mídia não transitória legível por computador que armazena instruções legíveis por computador que, quando executadas, fazem com que uma máquina acople de modo seletivamente operacional um primeiro acionador giratório e/ou um segundo acionador giratório a um eixo de acionamento de saída, conforme descrito na presente invenção.
[000410] As divulgações completas de: e Patente US nº 9.072.535, depositada em 27 de maio de 2011, intitulada SURGICAL STAPLING INSTRUMENTS WITH ROTATABLE STAPLE DEPLOYMENT ARRANGEMERNTS, concedida 7 de julho de 2015; e Patente US nº 9.072.536, depositada em 28 de junho de 2012, intitulada DIFFERENTIAL LOCKING ARRANGEMENTS FOR ROTARY POWERED SURGICAL INSTRUMENTS, concedida em 7 de julho de 2015; e Patente US nº 9.204.879, depositada em 28 de junho de
2012, intitulada FLEXIBLE DRIVE MEMBER, concedida em 8 de dezembro de 2015; e Patente US nº 9.561.038, depositada em 28 de junho de 2012, intitulada INTERCHANGEABLE CLIP APPLIER, concedida em 7 de fevereiro de 2017; e Patente US nº 9.757.128, depositada em 5 de setembro de 2014, intitulada MULTIPLE SENSORS WITH ONE SENSOR AFFECTING A SECOND SENSOR'S OUTPUT OR INTERPRETATION, concedida em 12 de setembro de 2017; e Pedido de patente US nº de série 14/640.935, intitulado OVERLAID MULTI SENSOR RADIO FREQUENCY (RF) ELECTRODE SYSTEM TO MEASURE TISSUE COMPRESSION, depositado em 6 de março de 2015, agora Publicação do pedido de patente US nº 2016/0256071; e Pedido de patente US nº de série 15/382.238, intitulado
MODULAR BATTERY POWERED HANDHELD SURGICAL
INSTRUMENT WITH SELECTIVE APPLICATION OF ENERGY BASED ON TISSUE CHARACTERIZATION, depositado em 16 de dezembro de 2016, agora Publicação de Pedido de Patente US nº 2017/0202591; e e Pedido de patente US nº 15/237.753, intitulado CONTROL
OF ADVANCEMENT RATE AND APPLICATION FORCE BASED ON MEASURED FORCES, depositado em 16 de agosto de 2016, agora Publicação de pedido de patente US nº 2018/0049822; estão aqui incorporadas a título de referência em suas respectivas totalidades.
[000411] Vários aspectos da matéria descrita no presente documento são definidos nos seguintes exemplos numerados.
[000412] Exemplo 1. Um sistema cirúrgico robótico que compreende: um primeiro motor; um segundo motor; e uma ferramenta cirúrgica robótica, que compreende: um primeiro acionador giratório configurado para receber um primeiro movimento giratório a partir do dito primeiro motor; um segundo acionador giratório configurado para receber um segundo movimento giratório a partir do dito segundo motor; um acionamento de saída; e um deslocador configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório ao dito acionamento de saída, sendo que o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório são configurados para simultaneamente fornecer torque para o dito acionamento de saída em um estado operacional de torque elevado.
[000413] Exemplo 2. O sistema cirúrgico robótico do Exemplo 1, sendo que um dentre o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório é configurado para fornecer torque para um segundo acionamento de saída em um estado operacional de torque baixo, e sendo que um torque máximo é maior em o estado operacional de torque elevado do que no estado operacional de torque baixo.
[000414] Exemplo 3.O sistema cirúrgico robótico de qualquer um dos Exemplos 1 e 2, sendo que a dita ferramenta cirúrgica compreende adicionalmente: um segundo deslocador configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro acionador giratório ao dito segundo acionamento de saída; um terceiro acionamento de saída; e um terceiro deslocador configurado para acoplar seletivamente o dito segundo acionador giratório e a dita terceira saída.
[000415] Exemplo 4.O sistema cirúrgico robótico do Exemplo 3, que compreende adicionalmente um quarto acionamento de saída e um quarto deslocador configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório ao dito quarto acionamento de saída.
[000416] Exemplo 5. O sistema cirúrgico robótico do Exemplo 4, sendo que a dita ferramenta cirúrgica robótica compreende: um compartimento que compreende o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório; um atuador de extremidade que compreende um membro de disparo; e um eixo de acionamento estendendo-se entre o dito compartimento e o dito atuador de extremidade, sendo que o dito acionamento de saída é configurado para prender o dito atuador de extremidade, sendo que o dito segundo acionamento de saída é configurado para girar o dito eixo de acionamento, sendo que o dito terceiro acionamento de saída é configurado para fechar o dito atuador de extremidade, e sendo que o quarto acionamento de saída é configurado para disparar o dito membro de disparo.
[000417] Exemplo 6. O sistema cirúrgico robótico de qualquer um dos Exemplos 4 e 5, que compreende adicionalmente um terceiro acionador giratório configurado para engatar operacionalmente o dito deslocador, o dito segundo deslocador, o dito terceiro deslocador e o dito quarto deslocador.
[000418] Exemplo 7. O sistema cirúrgico robótico do Exemplo 6, sendo que o dito terceiro acionador giratório compreende um eixo de acionamento de came.
[000419] Exemplo 8.O sistema cirúrgico robótico de qualquer um dos Exemplos 1 a 7, que compreende adicionalmente: um quarto acionador giratório configurado para articular o dito atuador de extremidade em relação ao dito eixo de acionamento em torno de um primeiro eixo geométrico; e um quinto acionador giratório configurado para articular o dito atuador de extremidade em relação ao dito eixo de acionamento em torno de um segundo eixo geométrico.
[000420] Exemplo 9. O sistema cirúrgico robótico de qualquer um dos Exemplos 4 a 8, que compreende adicionalmente: um primeiro braço de travamento que se estende a partir do dito deslocador e configurado para travar seletivamente o dito acionamento de saída; um segundo braço de travamento que se estende a partir do dito segundo deslocador e configurado para travar seletivamente o dito segundo acionamento de saída; um terceiro braço de travamento que se estende a partir do dito terceiro deslocador e configurado para travar seletivamente o dito terceiro acionamento de saída; e um quarto braço de travamento que se estende a partir do dito quarto deslocador e configurado para travar seletivamente o dito quarto acionamento de saída.
[000421] Exemplo 10. Uma ferramenta cirúrgica robótica que compreende: uma transmissão que compreende: uma primeira camada que compreende um primeiro acionamento de saída e uma pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão; uma segunda camada que compreende um segundo acionamento de saída e uma pluralidade de segundas engrenagens de transmissão; um primeiro eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; um segundo eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; e um conjunto de deslocamento, sendo que o dito conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o dito primeiro eixo de acionamento e o dito segundo eixo de acionamento ao dito primeiro acionamento de saída por meio da dita pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão em um estado de torque elevado, e sendo que o dito conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o dito primeiro eixo de acionamento ao dito segundo acionamento de saída por meio da dita pluralidade de segundas engrenagens de transmissão em um estado de baixo torque.
[000422] Exemplo 11. A ferramenta cirúrgica robótica do Exemplo 10, que compreende adicionalmente: um primeiro motor acoplado de maneira acionável ao dito primeiro eixo de acionamento; e um segundo motor acoplado de modo acionável ao dito segundo eixo de acionamento.
[000423] Exemplo 12. A ferramenta cirúrgica robótica de qualquer um dos Exemplos 10 e 11, sendo que o dito conjunto de deslocamento compreende adicionalmente: um eixo de acionamento de came; uma primeira placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came das ditas primeiras engrenagens de transmissão na dita primeira camada; e uma segunda placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came e a dita pluralidade de segundas engrenagens de transmissão na dita segunda camada.
[000424] Exemplo 13. A ferramenta cirúrgica robótica de qualquer um dos Exemplos 12, sendo que o dito conjunto de deslocamento compreende adicionalmente: uma primeira trava operacionalmente engatada à dita primeira placa de deslocamento e o dito primeiro acionamento de saída; e uma segunda trava operacionalmente engatada à dita segunda placa de deslocamento e o dito segundo acionamento de saída.
[000425] Exemplo 14. A ferramenta cirúrgica robótica de qualquer um dos Exemplos 10 a 13, sendo que o dito primeiro acionamento de saída é configurado para afetar uma primeira função cirúrgica, e sendo que o dito segundo acionamento de saída é configurado para afetar uma segunda função cirúrgica.
[000426] Exemplo 15. Um sistema para acionar uma ferramenta cirúrgica robótica, sendo que o sistema compreende: uma primeira camada que compreende uma primeira engrenagem de saída; uma segunda camada que compreende uma segunda engrenagem de saída; um primeiro eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; um segundo eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; e um conjunto de deslocamento configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro eixo de acionamento e o dito segundo eixo de acionamento à dita primeira engrenagem de saída em um estado operacional de torque elevado para simultaneamente fornecer torque à dita primeira engrenagem de saída.
[000427] Exemplo 16. O sistema do Exemplo 15, que compreende adicionalmente: um primeiro motor acoplado de modo acionável ao dito primeiro eixo de acionamento; e um segundo motor acoplado de modo acionável ao dito segundo eixo de acionamento.
[000428] Exemplo 17. O sistema de qualquer um dos Exemplos 15 e 16, sendo que o dito conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o dito primeiro eixo de acionamento e a dita segunda engrenagem de saída em um estado de baixo torque, e sendo que um torque máximo é maior no estado operacional de torque elevado do que no estado operacional de torque baixo.
[000429] Exemplo 18. O sistema do exemplo 17, sendo que o estado operacional de torque baixo é usado para um movimento de fechamento de força baixa, e sendo que o estado operacional de alta força é usado para um movimento de preensão de força alta.
[000430] Exemplo 19. O sistema de qualquer um dos Exemplos 15 a 18, sendo que o dito conjunto de deslocamento compreende adicionalmente: um eixo de acionamento de came; uma pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão e uma primeira placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came e a dita pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão; uma pluralidade de segundas engrenagens de transmissão e uma segunda placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came e a dita pluralidade de segundas engrenagens de transmissão; uma primeira trava operacionalmente engatada à dita primeira placa de deslocamento e à dita primeira engrenagem de saída; e um segundo fecho operacionalmente engatada com a dita segunda placa de deslocamento e a dita segunda engrenagem de saída.
[000431] Exemplo 20. O sistema de qualquer um dos Exemplos 15 a 19, sendo que a dita primeira engrenagem de saída é configurada para afetar uma primeira função cirúrgica, e sendo que a dita segunda engrenagem de saída é configurada para afetar uma segunda função cirúrgica.
[000432] Embora várias formas tenham sido ilustradas e descritas, não é intenção do requerente restringir ou limitar o escopo das reivindicações anexadas a tal detalhe. Numerosas modificações, variações, alterações, substituições, combinações e equivalentes destas formas podem ser implementadas e ocorrerão aos versados na técnica sem se que afaste do escopo da presente divulgação. Além disso, a estrutura de cada elemento associado com a forma pode ser alternativamente descrita como um meio para fornecer a função realizada pelo elemento. Além disso, onde forem divulgados materiais para determinados componentes, outros materiais podem ser usados. Deve-se compreender, portanto, que a descrição precedente e as reivindicações em anexo pretendem cobrir todas essas modificações, combinações e variações abrangidas pelo escopo das modalidades apresentadas. As reivindicações em anexo se destinam a cobrir todas essas modificações, variações, alterações, substituições, modificações e equivalentes.
[000433] A descrição detalhada precedente apresentou várias formas dos dispositivos e/ou processos por meio do uso de diagramas de blocos, fluxogramas e/ou exemplos. Embora esses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos contenham uma ou mais funções e/ou operações, será compreendido pelos versados na técnica que cada função e/ou operação dentro desses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos pode ser implementada, individual e/ou coletivamente, através de uma ampla gama de hardware, software, firmware ou praticamente qualquer combinação destes. Os versados na técnica reconhecerão, contudo, que alguns aspectos dos aspectos aqui divulgados, no todo ou em parte, podem ser implementados de modo equivalente em circuitos integrados, como um ou mais programas de computador executados em um ou mais computadores (por exemplo, como um ou mais programas executados em um ou mais sistemas de computador), como um ou mais programas executados em um ou mais processadores (por exemplo, como um ou mais programas executados em um ou mais microprocessadores), como firmware, ou virtualmente como qualquer combinação dos mesmos, e que projetar o conjunto de circuitos e/ou escrever o código para o software e firmware estaria dentro do âmbito de prática do versado na técnica, à luz desta divulgação. Além disso, os versados na técnica entenderão que os mecanismos do assunto aqui descrito podem ser distribuídos como um ou mais produtos de programa em uma variedade de formas e que uma forma ilustratixra do assunto aqui descrito é aplicável independentemente do tipo específico de meio de transmissão de sinais utilizado para efetivamente realizar a distribuição.
[000434] As instruções usadas para programar a lógica para executar vários aspectos divulgados podem ser armazenadas em uma memória no sistema, como memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM), cache, memória flash ou outro armazenamento. Além disso, as instruções podem ser distribuídas através de uma rede ou por meio de outras mídias legíveis por computador. Dessa forma uma mídia legível por máquina pode incluir qualquer mecanismo para armazenar ou transmitir informações em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador), mas não se limita a, disquetes, discos ópticos, disco compacto de memória só de leitura (CD-ROMs), e discos óptico-dínamos discos, memória só de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), memória só de leitura programável apagável (EPROM), memória só de leitura programável apagável eletricamente
(EEPROM), cartões magnéticos ou ópticos, memória flash, ou uma mídia tangível de armazenamento legíveis por máquina usada na transmissão de informações pela Internet através de um cabo elétrico, óptico, acústico ou outras formas de sinais de propagados (por exemplo, ondas portadoras, sinal de infravermelho, sinais digitais, etc.). Consequentemente, a mídia não transitória legível por computador inclui qualquer tipo de mídia legível por máquina adequada para armazenar ou transmitir instruções ou informações eletrônicas em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador).
[000435] Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, o termo "circuito de controle" pode se referir a, por exemplo, um conjunto de circuitos com fio, circuitos programáveis (por exemplo, um processador de computador que compreende um ou mais núcleos de processamento de instrução individuais, unidade de processamento, processador, — microcontrolador, unidade do microcontrolador, controlador, processador de sinal digital (DSP), dispositivo lógico programável (PLD), matriz lógica programável (PLA), ou arranjo de portas programável em campo (FPGA)), circuitos de máquinas de estado, firmware que armazena instruções executadas pelo circuito programável, e qualquer combinação dos mesmos. O circuito de controle pode, coletiva ou individualmente, ser incorporado como circuito elétrico que é parte de um sistema maior, por exemplo, um circuito integrado (IC), um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), um sistema on-chip (SoC) computadores desktop, computadores laptop, computadores tablet, servidores, fones inteligentes, etc. Consequentemente, como usado na presente invenção, "circuito de controle" inclui, mas não se limita a, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito elétrico discreto, 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 para finalidades gerais configurado por um programa de computador que ao menos parcialmente execute processos e/ou dispositivos aqui descritos, ou um microprocessador 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, chave de comunicação, ou equipamento óptico-elétrico). Os versados na técnica reconhecerão que o assunto aqui descrito pode ser implementado de modo analógico ou digital, ou em alguma combinação destes.
[000436] Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, o termo "lógico" pode se referir a um aplicativo, software, firmware e/ou circuito — configurado para executar qualquer das operações anteriormente mencionadas. O software pode ser incorporado como um pacote de software, um código, instruções, conjuntos de instruções e/ou dados registados na mídia de armazenamento não transitório legível por computador. O firmware pode ser incorporado como código, instruções ou conjuntos de instruções e/ou dados que são codificados rigidamente (por exemplo, não voláteis) em dispositivos de memória.
[000437] Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, os termos "componente", "sistema", "módulo" e similares podem se referir a uma entidade relacionada a computador, seja hardware, uma combinação de hardware e software, software ou software em execução.
[000438] Como aqui usado em um aspecto na presente invenção, um "algoritmo" se refere à sequência autoconsistente de etapas que levam ao resultado desejado, onde uma "etapa" se refere à manipulação de quantidades físicas e/ou estados lógicos que podem, embora não necessariamente precisem, assumir a forma de sinais elétricos ou magnéticos que possam ser armazenados, transferidos, combinados, comparados e manipulados de qualquer outra forma. É uso comum chamar esses sinais de bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números ou congêneres. Esses termos e termos similares podem estar associados às grandezas físicas apropriadas e são identificações meramente convenientes aplicadas a essas quantidades e/ou estados.
[000439] Uma rede pode incluir uma rede comutada de pacotes. Os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações de rede comutada de pacotes selecionado. Um protocolo de comunicações exemplificador pode incluir um protocolo de comunicações Ethernet que pode ser capaz de permitir a comunicação com o uso de um protocolo de controle de transmissão/protocolo de Internet (TCP/IP). O protocolo Ethernet pode se conformar ou ser compatível com o padrão Ethernet publicado pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) intitulado "EEE 802.3 Standard", publicado em dezembro de 2008 e/ou versões posteriores deste padrão. Alternativamente ou adicionalmente, os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações X.25. O protocolo de comunicações X.25 pode se conformar ou ser compatível! com um padrão promulgado pelo International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITU-T). Alternativamente ou adicionalmente, os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações frame-relay. O protocolo de comunicações frame-relay pode se conformar ou ser compatível com um padrão promulgado pelo Consultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT) e/ou the American National Standards Institute (ANSI). Alternativamente ou adicionalmente, os transceptores podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicação ATM ("asynchronous transfer mode", modo de transferência assíncrono). O protocolo de comunicação ATM pode se conformar ou ser compatível com um padrão ATM publicado pelo fórum ATM intitulado "ATM-MPLS Network Interworking 2.0" publicado em agosto de 2001, e/ou versões posteriores desse padrão. Obviamente, protocolos de comunicação de rede orientados por conexão diferentes e/ou pós-desenvolvidos são igualmente contemplados na presente invenção.
[000440] Salvo afirmação expressa em contrário, conforme fica evidente a partir da divulgação precedente, é entendido que, ao longo da divulgação precedente, as discussões que usam termos como "processamento", ou "computação", ou "cálculo", ou "determinação", ou "exibição", ou similares, se referem à ação e aos processos de um computador, ou dispositivo de computação eletrônica similar, que manipule e transforme os dados representados sob a forma de grandezas físicas (eletrônicas) nos registros e nas memórias do computador em outros dados representados de modo similar sob a forma de grandezas físicas nas memórias ou nos registros do computador, ou em outros dispositivos similares de armazenamento, transmissão ou exibição de informações.
[000441] Um ou mais componentes podem ser chamados na presente invenção de "configurado para", "configurável para", "operável/operacional para", "adaptado/adaptável para", "capaz de", "conformável/conformado para", etc. Os versados na técnica reconhecerão que "configurado para" pode, de modo geral, abranger componentes em estado ativo e/ou componentes em estado inativo e/ou componentes em estado de espera, exceto quando o contexto determinar o contrário.
[000442] Os termos "proximal" e "distal" são usados na presente invenção com referência a um médico que manipula a porção de empunhadura do instrumento cirúrgico. O termo "proximal" se refere à porção mais próxima ao médico, e o termo "distal" se refere à porção situada na direção oposta ao médico. Também será entendido que, por uma questão de conveniência e clareza, termos espaciais como "vertical", "horizontal", "para cima" e "para baixo" podem ser usados na presente invenção com relação aos desenhos. Entretanto, instrumentos cirúrgicos podem ser usados em muitas orientações e posições, e esses termos não se destinam a ser limitadores e/ou absolutos.
[000443] As pessoas versadas na técnica reconhecerão que, em geral, os termos usados aqui, e principalmente nas reivindicações em anexo (por exemplo, corpos das reivindicações em anexo) destinam-se geralmente como termos "abertos" (por exemplo, o termo "incluindo" deve ser interpretado como "incluindo, mas não se limitando a", o termo "tendo" deve ser interpretado como "tendo, ao menos", o termo "inclui" deve ser interpretado como "inclui, mas não se limita a", etc.). Será ainda entendido pelos versados na técnica que, quando um número específico de uma menção de reivindicação introduzida for pretendido, tal intenção será expressamente mencionada na reivindicação e, na ausência de tal menção, nenhuma intenção estará presente. Por exemplo, como uma ajuda para a compreensão, as seguintes reivindicações em anexo podem conter o uso das frases introdutórias "ao menos um" e "um ou mais" para introduzir menções de reivindicação. Entretanto, o uso de tais frases não deve ser interpretado como implicando que a introdução de uma menção da reivindicação pelos artigos indefinidos "um, uns" ou "uma, umas" limita qualquer reivindicação específica contendo a menção da reivindicação introduzida a reivindicações que contêm apenas uma tal menção, mesmo quando a mesma reivindicação inclui as frases introdutórias "um ou mais" ou "ao menos um" e artigos indefinidos, como "um, uns" ou "uma, umas" (por exemplo, "um, uns" e/ou "uma, umas" deve tipicamente ser interpretado como significando "ão menos um" ou "um ou mais"); o mesmo vale para o uso de artigos definidos usados para introduzir as menções de reivindicação.
[000444] Além disso, mesmo se um número específico de uma menção de reivindicação introduzida for explicitamente mencionado, os versados na técnica reconhecerão que essa menção precisa ser tipicamente interpretada como significando ao menos o número mencionado (por exemplo, a mera menção de "duas menções", sem outros modificadores, tipicamente significa ao menos duas menções, ou duas ou mais menções). Além disso, em casos onde é usada uma convenção análoga a "pelo menos um dentre A, B e C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria entendida por (por exemplo, "um sistema que tem ao menos um dentre A, B e C" incluiria, mas não se limitaria a, sistemas que têm A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, e/ou A, B e C juntos, etc.). Em casos nos quais é usada uma convenção análoga a "pelo menos um dentre A, B ou C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria entendida por (por exemplo, "um sistema que tem ao menos um dentre A, B e C" incluiria, mas não se limitaria a, sistemas que têm A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, e/ou A, B e C juntos, etc.). Será adicionalmente entendido pelos versados na técnica que tipicamente uma palavra e/ou uma frase disjuntiva apresentando dois ou mais termos alternativos, quer na descrição, nas reivindicações ou nos desenhos, deve ser entendida como contemplando a possibilidade de incluir um dos termos, qualquer um dos termos ou ambos os termos,
exceto quando o contexto determinar indicar algo diferente. Por exemplo, a frase "A ou B" será tipicamente entendida como incluindo as possibilidades de "A" ou "B"ou"AeB".
[000445] Com respeito às reivindicações em anexo, os versados na técnica entenderão que as operações mencionadas nas mesmas podem, de modo geral, ser executadas em qualquer ordem. Além disso, embora vários diagramas de fluxos operacionais sejam apresentados em uma ou mais sequências, deve-se compreender que as várias operações podem ser executadas em outras ordens diferentes daquelas que estão ilustradas, ou podem ser executadas simultaneamente. Exemplos dessas ordenações alternativas podem incluir ordenações sobrepostas, intercaladas, interrompidas, reordenadas, incrementais, preparatórias, suplementares, simultâneas, inversas ou outras ordenações variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário. Ademais, termos como "responsivo a", "relacionado a" ou outros particípios adjetivos não pretendem de modo geral excluir essas variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário.
[000446] Vale notar que qualquer referência a "um (1) aspecto", "um aspecto", "uma exemplificação" ou "uma (1) exemplificação", e similares significa que um determinado recurso, estrutura ou característica descrito em conexão com o aspecto está incluído em ao menos um aspecto. Dessa forma, o uso de expressões como "em um (1) aspecto", "em um aspecto", "em uma exemplificação", "em uma (1) exemplificação", em vários locais ao longo deste relatório descritivo não se refere necessariamente ao mesmo aspecto. Além disso, os recursos, estruturas ou características específicos podem ser combinados de qualquer maneira adequada em um ou mais aspectos.
[000447] Qualquer pedido de patente, patente, publicação não de patente ou outro material de descrição mencionado neste relatório descritivo e/ou mencionado em qualquer folha de dados de pedido está aqui incorporado a título de referência, até o ponto em que os materiais incorporados não são inconsistentes com isso. Desse modo, e na medida do necessário, a divulgação como explicitamente aqui apresentada substitui qualquer material conflitante incorporado à presente invenção a título de referência. Qualquer material, ou porção do mesmo, tido como aqui incorporado a título de referência, mas que entre em conflito com as definições, declarações, ou outros materiais de divulgação existentes aqui apresentados estará aqui incorporado apenas até o ponto em que não haja conflito entre o material incorporado e o material de divulgação existente.
[000448] Em resumo, foram descritos numerosos benefícios que resultam do uso dos conceitos descritos no presente documento. À descrição anteriormente mencionada de uma ou mais modalidades foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Essa descrição não pretende ser exaustiva nem limitar a invenção à forma precisa divulgada. Modificações ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Uma ou mais modalidades foram escolhidas e descritas com a finalidade de ilustrar os princípios e a aplicação prática para, assim, permitir que o versado na técnica use as várias modalidades e com várias modificações, conforme sejam convenientes ao uso específico contemplado. Pretende-se que as reivindicações apresentadas em anexo definam o escopo global.

Claims (20)

UT REIVINDICAÇÕES
1. Sistema cirúrgico robótico, caracterizado por compreender: um primeiro motor; um segundo motor; e uma ferramenta cirúrgica robótica que compreende: um primeiro acionador giratório configurado para receber um primeiro movimento giratório a partir do dito primeiro motor; um segundo acionador giratório configurado para receber um segundo movimento giratório a partir do dito segundo motor; um acionamento de saída; e um deslocador configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório ao dito acionamento de saída, sendo que o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório são configurados para fornecer simultaneamente torque para o dito acionamento de saída em um estado operacional de torque elevado.
2. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um dentre o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório ser configurado para fornecer torque para um segundo acionamento de saída em um estado operacional de torque baixo, e sendo que um torque máximo é maior em o estado operacional de torque elevado do que no estado operacional de torque baixo.
3. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita ferramenta cirúrgica robótica compreender adicionalmente: um segundo deslocador configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro acionador giratório ao dito segundo acionamento de saída; e um terceiro acionamento de saída e um terceiro deslocador configurados para acoplarem seletivamente o dito segundo acionador giratório e a dita terceira saída.
4. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente um quarto acionamento de saída e um quarto deslocador configurados para acoplarem seletivamente o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório ao dito quarto acionamento de saída.
5. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a dita ferramenta cirúrgica robótica compreender: um compartimento que compreende o dito primeiro acionador giratório e o dito segundo acionador giratório; um atuador de extremidade que compreende um membro de disparo; e um eixo de acionamento estendendo-se intermediário ao dito compartimento e ao dito atuador de extremidade, sendo que o dito acionamento de saída é configurado para prender o dito atuador de extremidade, sendo que o dito segundo acionamento de saída é configurado para girar o dito eixo de acionamento, sendo que o dito terceiro acionamento de saída é configurado para fechar o dito atuador de extremidade, e sendo que o quarto acionamento de saída é configurado para disparar o dito membro de disparo.
6. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente um terceiro acionador giratório configurado para engatar operacionalmente o dito deslocador, o dito segundo deslocador, o dito terceiro deslocador e o dito quarto deslocador.
7. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dito terceiro acionador giratório compreender um eixo de acionamento de came.
8. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente: um quarto acionador giratório configurado para articular o dito atuador de extremidade em relação ao dito eixo de acionamento em torno de um primeiro eixo geométrico; e um quinto o acionador giratório configurado para articular o dito atuador de extremidade em relação ao dito eixo de acionamento em torno de um segundo eixo geométrico.
9. Sistema cirúrgico robótico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente: um primeiro braço de trava que se estende a partir do dito deslocador e configurado para travar seletivamente o dito acionamento de saída; um segundo braço de travamento que se estende a partir do dito segundo deslocador e configurado para travar seletivamente o dito segundo acionamento de saída; um terceiro braço de travamento que se estende a partir do dito terceiro deslocador e configurado para travar seletivamente o dito terceiro acionamento de saída; e um quarto braço de travamento que se estende a partir do dito quarto deslocador e configurado para travar seletivamente o dito quarto acionamento de saída.
10. Ferramenta cirúrgica robótica, caracterizada por compreender: uma transmissão, que compreende: uma primeira camada que compreende um primeiro acionamento de saída e uma pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão; uma segunda camada que compreende um segundo acionamento de saída e uma pluralidade de segundas engrenagens de transmissão; um primeiro eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; um segundo eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; e um conjunto de deslocamento, sendo que o dito conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o dito primeiro eixo de acionamento e o dito segundo eixo de acionamento ao dito primeiro acionamento de saída por meio da dita pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão em um estado de torque elevado, e sendo que o dito conjunto de deslocamento é configurado para acoplar o dito primeiro eixo de acionamento ao dito segundo acionamento de saída por meio da dita pluralidade de segundas engrenagens de transmissão em um estado de baixo torque.
11. Ferramenta cirúrgica robótica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por compreender adicionalmente: um primeiro motor acoplado de modo acionável ao dito primeiro eixo de acionamento; e um segundo motor acoplado de modo acionável ao dito segundo eixo de acionamento.
12. Ferramenta cirúrgica robótica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o dito conjunto de deslocamento compreender adicionalmente: um eixo de acionamento de came; uma primeira placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came das ditas primeiras engrenagens de transmissão na dita primeira camada; e uma segunda placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came e a dita pluralidade de segundas engrenagens de transmissão na dita segunda camada.
13. Ferramenta cirúrgica robótica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o conjunto de empunhadura compreender adicionalmente: uma primeira trava operacionalmente engatada à dita primeira placa de deslocamento e ao dito primeiro acionamento de saída; e e uma segunda trava operacionalmente engatada à dita segunda placa de deslocamento e ao dito segundo acionamento de saída.
14. Ferramenta cirúrgica robótica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o dito primeiro acionamento de saída ser configurado para realizar uma primeira função cirúrgica, e sendo que o dito segundo acionamento de saída é configurado para realizar uma segunda função cirúrgica.
15. Sistema para acionar uma ferramenta cirúrgica robótica, caracterizado por compreender: uma primeira camada que compreende uma primeira engrenagem de saída; uma segunda camada que compreende uma segunda engrenagem de saída; um primeiro eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; um segundo eixo de acionamento que se estende através da dita primeira camada e da dita segunda camada; e um conjunto de deslocamento configurado para acoplar seletivamente o dito primeiro eixo de acionamento e o dito segundo eixo de acionamento à dita primeira engrenagem de saída em um estado operacional de torque elevado para fornecer simultaneamente torque à dita primeira engrenagem de saída.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15,
caracterizado por compreender adicionalmente: um primeiro motor acoplado de modo acionável ao dito primeiro eixo de acionamento; e um segundo motor acoplado de modo acionável ao dito segundo eixo de acionamento.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o dito conjunto de deslocamento ser configurado para acoplar o dito primeiro eixo de acionamento à dita segunda engrenagem de saída em um estado de torque baixo, e sendo que um torque máximo é maior no estado operacional de torque elevado do que no estado operacional de torque baixo.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o estado operacional de torque baixo ser usado para um movimento de fechamento de força baixa, e sendo que o estado operacional de força alta é usado para um movimento de preensão de força alta.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o dito conjunto de deslocamento compreender adicionalmente: um eixo de acionamento de came; uma pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão e uma primeira placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came e a dita pluralidade de primeiras engrenagens de transmissão; uma pluralidade de segundas engrenagens de transmissão e uma segunda placa de deslocamento em uma posição intermediária ao dito eixo de acionamento de came e a dita pluralidade de segundas engrenagens de transmissão; uma primeira trava operacionalmente engatada à dita primeira placa de deslocamento e à dita primeira engrenagem de saída;
e uma segunda trava operacionalmente engatada à dita segunda placa de deslocamento e à dita segunda engrenagem de saída.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a dita primeira engrenagem de saída ser configurada para realizar uma primeira função cirúrgica, e sendo que a dita segunda engrenagem de saída é configurada para realizar uma segunda função cirúrgica.
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