CN105796147B - 动力手术吻合设备 - Google Patents

Abstract

末端执行器包括能够相对于彼此移动的第一钳夹构件和第二钳夹构件。第一钳夹构件和第二钳夹构件中的每个均包括组织接触表面，该组织接触表面与另一钳夹构件的组织接触表面对置。所述末端执行器包括布置在所述第一钳夹构件或者第二钳夹构件内的检测组件，检测组件构造为检测所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性。所述检测组件可以包括构造为朝向所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织发射光的光源，或者可以包括超声波变换器，超声波变换器构造为朝向所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织发射超声波能量。本发明还公开了一种动力手术吻合设备。

Description

动力手术吻合设备

相关申请的交叉引用

本申请是提交于2013年3月7日的序号为13/788,293的美国专利申请的部分延续，序号为13/788,293的美国专利申请是提交于2008年8月12日、现在放弃了的序号为12/189,834的美国专利申请的部分延续，序号为12/189,834的美国专利申请要求提交于2007年10月5日的序号为60/997，854的美国临时专利申请的利益以及优先权。本申请与提交于2014年2月21日的序号为61/942,937的美国临时专利申请相关。每个上述申请的整个内容均通过参考并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种用于将机械手术紧固件植入患者组织的手术吻合器，尤其涉及一种通过电动机供给动力的用于发射手术紧固件至组织的手术吻合器以及响应于一个或多个感测的反馈信号而控制吻合器的反馈控制器。

背景技术

当前公知的设备能够典型地需要10-60磅的人工手力来夹紧组织以及在组织中展开手术紧固件以及使手术紧固件成形，这样重复使用会导致外科医生的手变得疲劳。将手术紧固件植入组织的气体动力式气动吻合器在本领域中是公知的。这些器械中的某些器械利用连接至扳机机构的加压气体供给。当被压下时，扳机机构简单地释放加压气体以将紧固件植入组织。

电动机动力式手术吻合器也公知于本领域中。这些包括具有激活吻合钉发射机构的电动机的动力手术吻合器。但是，这些电动机动力式设备仅提供吻合处理的有限的用户控制。用户仅能够拨动单个开关和/或按钮以致动电动机以及施加对应的扭矩至吻合器的发射机构。在其他一些设备中，控制器用来控制吻合器。

对包括各种传感器的新的以及改进的动力手术吻合器存在持续的需求。响应于表示吻合器操作的感测反馈信号，传感器提供相关反馈至反馈控制器，该反馈控制器自动调节动力吻合器的各种参数。

发明内容

根据本公开的一个方案，公开了一种动力手术吻合器。吻合器包括：壳体；内窥镜部，其从壳体向远侧延伸并且限定了第一纵向轴线；驱动电动机，其至少部分地布置在壳体内；以及发射杆，其被布置成与驱动电动机机械协作。发射杆纵向平移并且通过电动机绕延伸通过其中的第一纵向轴线是可旋转的。吻合器还包括末端执行器，其布置成邻近内窥镜部的远侧部分。末端执行器与发射杆机械协作，使得发射杆驱动末端执行器的手术功能。吻合器进一步包括主驱动开关，其包括第一开关和第二开关,第一开关和第二开关一起形成为拨动开关(toggle switch)。第一开关适于沿第一方向激活驱动电动机以利于末端执行器的第一手术功能，第二开关适于沿第二方向激活驱动电动机以利于末端执行器的第二手术功能。

根据本公开的另一方案，公开了一种动力手术吻合器。吻合器包括：壳体；内窥镜部，其从壳体向远侧延伸并且限定了第一纵向轴线；驱动电动机，其至少部分地布置在壳体内；以及发射杆，其布置成与驱动电动机机械协作。发射杆通过电动机纵向平移。吻合器还包括加载单元，其构造为可移除地附接至内窥镜部。加载单元包括末端执行器，其与发射杆机械协作，使得发射杆驱动末端执行器的手术功能。吻合器还包括加载单元识别系统，其包括布置在其上并且识别加载单元的识别器；以及询问器，其构造为与识别器配合以获得独特地关联于加载单元的识别码。

根据本公开的另一方案，公开了一种动力手术吻合器。吻合器包括：壳体；内窥镜部，其从壳体向远侧延伸并且限定了第一纵向轴线；驱动电动机，其至少部分地布置在壳体内；以及发射杆，其被布置成与驱动电动机机械协作。发射杆绕延伸通过其中的第一纵向轴线通过电动机纵向平移。吻合器还包括末端执行器，其布置成邻近内窥镜部的远侧部分。末端执行器与发射杆机械协作，使得发射杆驱动末端执行器的手术功能。吻合器进一步包括联接至驱动电动机的电源。电源包括封闭在由吸收性及阻燃性材料形成的绝缘屏蔽件内的一个或多个电池以及一个或多个超级电容器。

根据本公开的又一方案，公开了一种动力手术吻合器。吻合器包括：壳体；内窥镜部，其从壳体向远侧延伸并且限定了第一纵向轴线；驱动电动机，其至少部分地布置在壳体内；以及发射杆，其布置成与驱动电动机机械协作。发射杆通过电动机纵向平移。吻合器还包括末端执行器,其布置成邻近内窥镜部的远侧部分。末端执行器与发射杆机械协作，使得发射杆驱动末端执行器的手术功能。吻合器进一步包括位置计算器，其用于确定发射杆的当前线性位置。位置计算器联接至线性位移传感器,该线性位移传感器布置成邻近发射杆并且构造为检测发射杆的线性移动。吻合器进一步包括用于确定发射杆的线性速度以及驱动电动机的旋转速度中的至少一个的速度计算器。

根据本公开的一个方案，公开了一种动力手术吻合器。吻合器包括：壳体；内窥镜部，其从壳体向远侧延伸并且限定了第一纵向轴线；驱动电动机，其至少部分地布置在壳体内；以及发射杆，其被布置成与驱动电动机机械协作。发射杆通过电动机纵向平移。吻合器还包括末端执行器，其布置成邻近内窥镜部的远侧部分。末端执行器限定与发射杆机械协作的第二纵向轴线，使得发射杆驱动末端执行器的手术功能。吻合器进一步包括关节式运动机构，其包括构造为在第一关节式运动位置朝向第二关节式运动位置之间移动末端执行器的关节式运动电动机，在第一关节式运动位置中，第二纵向轴线大致对准第一纵向轴线，在第二关节式运动位置中,第二纵向轴线布置与第一纵向轴线成一角度。此外，吻合器包括关节式运动传感器，其构造为在关节式运动期间确定末端执行器何时处于第一位置，关节式运动传感器联接至关节式运动电动机并且构造为当末端执行器处于第一位置时发信号至关节式运动电动机以停止关节式运动。

根据本公开的另一方案，公开了一种动力手术吻合器。吻合器包括：壳体；内窥镜部，其从壳体向远侧延伸并且限定了第一纵向轴线；驱动电动机，其至少部分地布置在壳体内；以及发射杆，其布置成与驱动电动机机械协作。发射杆绕延伸通过其中的第一纵向轴线通过电动机纵向平移。吻合器还包括末端执行器，其布置成邻近内窥镜部的远侧部分。末端执行器与发射杆机械协作，使得发射杆驱动末端执行器的手术功能。吻合器进一步包括控制系统，控制系统具有联接至驱动电动机、发射杆、加载单元和末端执行器的多个传感器，多个传感器构造为检测其操作参数。控制系统还包括微控制器,微控制器联接至多个传感器以及构造为确定作为检测的操作参数的函数的动力手术吻合器的操作状况。

根据本公开的另一方案，末端执行器包括第一钳夹构件、第二钳夹构件以及检测组件。第一钳夹构件具有第一组织接触表面，第二钳夹构件具有与第一组织接触表面对置的第二组织接触表面。第一钳夹构件和第二钳夹构件相对于彼此能够在打开位置以及夹紧位置之间移动。检测组件布置在第一钳夹构件或者第二钳夹构件内并且构造为检测第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性。

在这些方案中，检测组件包括光源，光源构造为从第一组织接触表面或者第二组织接触表面中的一个朝向对置的组织接触表面发射光。检测组件还可以包括光传感器，光传感器构造为感测发射的光的性质。检测组件可以构造为根据感测到发射的光的性质来确定第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性。

在一些方案中，光源构造为从第一钳夹的第一接触表面发射光，光传感器布置在第一钳夹构件内并且构造为感测从第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织反射的发射的光的性质。此外，检测组件可以包括第二光源和第二光传感器，第二光源构造为从第二组织接触表面发射光,第二光传感器布置在第二钳夹构件内。布置在第一钳夹构件内的光传感器可以构造为感测从第二光源发射的、传递通过第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的光的性质。第二光传感器可以构造为感测从第一光源发射的、传递通过第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的光的性质并且构造为感测从第二光源发射的、从第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织反射的光的性质。

在某些方案中，光源构造为从第一钳夹的第一组织接触表面发射光，光传感器布置在第二钳夹构件内并且构造为感测传递通过第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的发射的光的性质。

在特定方案中，检测组件包括超声波探头，超声波探头具有超声波变换器和超声波传感器。

此外，第一钳夹构件或者第二钳夹构件中的一个可以包括具有多个吻合钉的吻合钉钉仓，吻合钉构造为发射通过第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织。

根据本公开的另一方案，手术器械包括手柄、从手柄延伸的细长轴以及联接至末端执行器的远侧端部的末端执行器。末端执行器包括第一钳夹构件、第二钳夹构件以及检测组件。第一钳夹构件具有第一组织接触表面，第二钳夹构件具有与第一组织接触表面对置的第二组织接触表面。第一钳夹构件和第二钳夹构件能够相对于彼此在打开位置以及夹紧位置之间移动。检测组件布置在第一钳夹构件或者第二钳夹构件内并且构造为检测第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性。

在这些方案中，检测组件包括：处理器，其构造为接收指示感测到的性质的信号，分析信号以确定第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性，以及向用户提供关于第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性的反馈。处理器布置在手柄、细长轴或者末端执行器中。检测组件可以包括传感器，其构造为生成指示感测的性质的信号并且构造为发送感测的性质至处理器。传感器可以构造为感测朝向第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织发射的光的属性。传感器可以构造为感测朝向第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织发射的超声波。

在一些方案中，手术器械包括布置在手柄上的屏幕。屏幕可以可操作地关联于处理器并且构造为显示第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性的反馈。屏幕可以构造为显示第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的声波图。

根据本公开的另一方案，一种用于检测组织属性的方法包括：将组织定位在能相对于彼此移动的末端执行器的第一钳夹构件和第二钳夹构件之间；从一个钳夹构件朝向另一钳夹构件发射能量；利用布置在一个钳夹构件上的传感器来感测指示第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的组织属性的性质；将来自传感器的指示组织属性的性质的信号发送至处理器；利用处理器根据信号确定组织属性；以及提供组织属性的反馈给用户。

在这些方案中，从一个钳夹构件发射能量包括从一个钳夹构件发射光。额外地或者可替换地，从一个钳夹构件发射能量可以包括从一个钳夹构件发射超声波能量。

在一些方案中，方法包括从联接至第一钳夹构件或者第二钳夹构件的吻合钉钉仓发射吻合钉通过第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织。确定组织属性可以包括确定组织厚度。方法可以包括将确定的组织厚度与预定的组织厚度值相比较以及当组织厚度大于预定的组织厚度值时阻止手术器械的额外功能。

此外，在某种程度上，此处描述的任何方案均可以连同此处描述的任何或者所有其他方案一起使用。

附图说明

此处参考描述本发明的器械的各种实施例，其中：

图1是根据本公开的实施例的动力手术器械的立体图；

图2是根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的局部放大立体图；

图3是根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的局部放大平面图；

图4是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的内部部件的局部立体剖视图；

图5是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的关节式运动机构的立体图，其中部件分离；

图6是图示出根据布置在第一位置中的图1的本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的局部剖视图；

图7是图示出根据布置在第二位置中的图1的本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的局部剖视图；

图8是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的安装组件和加载单元的近侧主体部分的立体图，其中部件分离；

图9是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的末端执行器的侧视剖视图；

图10是图示出根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的局部放大侧视图；

图11是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的单向离合器板的立体图；

图12是图示出根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的局部放大侧视图；

图13是根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的电源的示意图；

图14是图示出用于验证图1的动力手术器械的电源的方法的流程图；

图15A-15B是根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的加载单元的局部立体后视图；

图16是图示出用于验证根据图1的本公开的实施例的动力手术器械的加载单元的方法的流程图；

图17是根据图1公开的实施例的动力手术器械的加载单元的立体图；

图18是根据本公开的实施例图1的动力手术器械的末端执行器的侧视剖视图；

图19是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的侧视剖视图；

图20是根据图1公开的实施例的动力手术器械的控制系统的示意图；

图21是根据本公开的反馈控制系统的示意图；

图22A-22B是根据本公开的实施例的反馈控制系统的反馈控制器的立体前视图和立体后视图；

图23是根据本公开的实施例的反馈控制器的示意图；

图24是根据本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的局部剖视图；

图25是根据本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的局部立体剖视图；

图26是根据本公开的实施例的动力手术器械的前端组件(nose assembly)的局部立体图；

图27是根据本公开的实施例的动力手术器械的收缩操作杆的局部立体图；

图28是根据本公开的实施例的动力手术器械的局部立体图；

图29是根据本公开的实施例的动力手术器械的立体图；

图30是根据本公开的实施例的动力手术器械的模块化收缩组件的立体图；

图31是根据本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的放大局部剖视图；

图32是根据本公开的实施例的动力手术器械的内部部件的放大局部剖视图；

图33是根据本公开的图1的动力手术器械的末端执行器的实施例的侧视剖视图；

图34是沿着图33的剖面线截取的后剖视图；

图35是根据本公开的实施例的另一末端执行器的后剖视图；

图36是根据本公开的图1的动力手术器械的末端执行器的又一实施例的后剖视图；

图37示出光的波长的响应性的图表；

图38是根据本公开的实施例的图1的动力手术器械的另一末端执行器的侧视剖视图；以及

图39是沿着图38的剖面线截取的剖视图。

具体实施方式

现在参考附图详细描述当前公开的动力手术器械的实施例，其中在若干视图中的每一个中类似附图标记指代相同或者对应的元件。正如如此处使用的术语“远侧”指的是动力手术器械或者其部件的较远离用户的那部分，而术语“近侧”指的是动力手术器械或者其部件的较靠近用户的那部分。

根据本公开的动力手术器械，例如手术吻合器，在图中指代为附图标记10。首先参考图1，动力手术器械10包括：壳体110；内窥镜部140，其限定了延伸通过其中的第一纵向轴线A-A；以及末端执行器160，其限定了延伸通过其中的第二纵向轴线B-B。内窥镜部140从壳体110向远侧延伸，末端执行器160布置成邻近内窥镜部140的远侧部分。在实施例中，壳体110的部件被密封以抵抗微粒的渗透和/或流体污染并且有助于防止部件被消毒处理破坏。

根据本公开的实施例，末端执行器160包括具有一个或多个手术紧固件的第一钳夹构件(例如，钉仓组件164)以及包括用于部署手术紧固件以及使手术紧固件成形的砧座部(例如，砧座组件162)的对置的第二钳夹构件。在一些实施例中，吻合钉收纳在钉仓组件164中以同时的方式或者以顺序的方式施加线性排的吻合钉至身体组织。砧座组件162和钉仓组件164中的任一个或者这两者相关于彼此在打开位置和接近或者夹紧位置之间是可移动的，在打开位置中砧座组件162与钉仓组件164隔开，在接近或夹紧位置中砧座组件162与钉仓组件164并置对准。

进一步可想到的是，末端执行器160附接至安装部166，安装部166枢转地附接至主体部168。主体部168可以与动力手术器械10的内窥镜部140成一体，或者可以可移除地附接至器械10以提供可替换的一次性使用的加载单元(DLU)或者单次使用加载单元(SULU)(例如，加载单元169)。在一些实施例中，可重复使用部分可以构造为用于消毒以及再使用在后续手术操作中。

加载单元169可以通过卡口连接而连接至内窥镜部140。能够想到的是，加载单元169具有连接至加载单元169的安装部166的关节式运动连杆，并且关节式运动连杆连接至联动杆，使得当联动杆沿着第一纵向轴线A-A在远侧-近侧方向上平移时末端执行器160做关节式运动。可以使用其他器件将末端执行器160连接至内窥镜部140而允许其做关节式运动，诸如柔性管或者包括多个可枢转构件的管子。

加载单元169可以并入或者构造为并入各种末端执行器，诸如容器密封设备、线性吻合设备、圆形吻合设备、切割器等。这种末端执行器可以联接至动力手术器械10的内窥镜部140。加载单元169可以包括不做关节式运动的线性吻合末端执行器。中间柔性轴可以包括在手柄部112和加载单元之间。能够想到的是，柔性轴的并入可以利于接近身体的一些区域和/或进入身体的一些区域。

参考图2，根据本公开的实施例，图示出壳体110的放大视图。在图示的实施例中，壳体110包括手柄部112，其具有布置在其上的主驱动开关114。开关114可以包括一起形成为拨动开关的第一开关114a和第二开关114b。限定手柄轴线H-H的手柄部112构造为被用户的手指抓取。手柄部112具有人体工程学形状，该形状提供充足的手掌抓握杠杆作用，这有助于防止在操作期间手柄部112从用户的手中挤出。示出的每个开关114a和114b布置在手柄部112上合适的位置处以利于其被用户的一个或多个手指压下。

此外，参考图1和图2，开关114a、114b可以用来开始和/或停止驱动电动机200的移动(图4)。在一个实施例中，开关114a构造为沿第一方向激活驱动电动机200以沿远侧方向推进发射杆220(图5)从而夹紧砧座组件162和钉仓组件164。相反，开关114b可以构造为收缩发射杆220以通过沿相反方向激活驱动电动机200来打开砧座组件162和钉仓组件164。收缩模式启动机械闭锁，从而防止加载单元169吻合以及切割的进一步进行。拨动器具有用于激活开关114a的第一位置、用于激活开关114b的第二位置以及第一位置和第二位置之间的中立位置。下文更详细地讨论器械10的驱动部件的操作。

壳体110，尤其手柄部112，包括开关罩117a和117b。开关罩117a和117b可以分别具有围绕开关114a的底部和开关114b的顶部的肋状形状。开关罩117a和117b防止意外激活开关114。此外，开关114a和114b具有需要增加用于激活的压力的高触觉反馈。

在一个实施例中，开关114a和114b构造为多速(例如，两个以上)式开关、增量式开关或者变速式开关，其以非线性方式控制驱动电动机200和发射杆220的速度。例如，开关114a、114b能够是压敏的。该类型的控制接口允许从较慢以及更精确的模式逐渐增加驱动部件的速率至较快操作。为了防止意外激活收缩，开关114b可以电子地断开，直到故障保险开关被按压。此外，第三开关114c也可以用于该目的。额外地或者可替换地，故障保险能够通过按压以及保持开关114b达大约100ms至大约2秒的预定时间段而克服。然后，发射杆220自动收缩至其初始位置，除非在收缩模式期间开关114b被激活(例如，按压以及释放)而停止收缩。开关114b在其释放之后的后续按压将恢复收缩。可替换地，在其他实施例中，即使开关114b被释放，发射杆220的收缩也能够继续到充分收缩。

开关114a和114b联接至非线性速度控制电路115，非线性速度控制电路115能够实施为电压调整电路、可变电阻电路或者微电子脉冲宽度调制电路。通过移动或者致动可变控制设备，诸如变阻器设备、多个位置开关电路、线性和/或旋转可变位移变换器、线性和/或旋转式电位计、光学编码器、铁磁传感器以及霍尔效应传感器，开关114a和144b可以与控制电路115配合。这允许开关114a和114b在多个速度模式下操作驱动电动机200，诸如基于对开关114a和114b的压下，取决于使用的控制电路115的类型，递增地或者逐渐地渐增驱动电动机200的速度。

在特定实施例中，还可以包括开关114c(图1、图2和图4)，其中，其压下可以机械地和/或电气地将操作模式从夹紧改变成发射。开关114c凹陷在壳体110内并且具有高触觉反馈以防止错误致动。提供单独控制开关以启动发射模式，这允许重复打开以及关闭末端执行器的钳夹，使得器械10被用作抓取器直到开关114c被按压，因而激活吻合和/或切割。例如，开关114可以包括一个或多个微电子膜开关。这种微电子膜开关包括相对低的致动力、小包装尺寸、人体工程学的尺寸和形状、低轮廓、在开关、记号、图示和/或指示上具有模制字母的能力、以及低材料成本。此外，开关114(诸如微电子膜开关)可以被密封以有助于利于器械10的消毒以及有助于防止粒子和/或流体污染。

作为开关114的替换，或者除了开关114以外，其他输入设备可以包括声音输入技术，声音输入技术可以包括并入在控制系统501(图14)中的硬件和/或软件，或者连接至其中的单独的数字模块。声音输入技术可以包括声音识别、声音激活、声音矫正和/或嵌入语音。用户能够完全或者局部地通过声音命令来控制器械的操作，因而用户的一只手或者两只手能够解放出而操作其他器械。声音或者其他听得见的输出还可以用以将反馈提供给用户。

参考图3，示出了具有用户界面120的壳体110的近侧区域118。用户界面120包括屏幕122和多个开关124。用户界面120可以显示器械10的各种类型的操作参数，诸如“模式”(例如，旋转、关节式运动或者致动)，这可以经由传感器传送至用户界面；“状态”(例如，关节式运动的角度、旋转速度或者致动类型)；和“反馈”，诸如基于通过布置在器械10中传感器报告的信息吻合钉是否已经发射。

屏幕122可以是LCD屏幕、等离子屏、电致发光屏等。在一个实施例中，屏幕122可以是触摸屏，这无需使用开关124。触摸屏可以结合电阻的、表面波的、电容的、红外线的、应变计的、光学的、色散信号或者声学脉冲识别的触摸屏技术。触摸屏可以用以允许用户提供输入而同时查看操作反馈。该方法可以利于密封屏幕部件以有助于对器械10消毒，以及防止粒子和/或流体污染。在特定实施例中，屏幕枢转地或者可旋转地安装至器械10，用于在使用或者制备期间灵活地查看屏幕(例如，经由铰链或者球窝安装件)。

开关124可以用来开始和/或停止器械10的移动以及选择枢转方向、速度和/或扭矩。还可以想到的是，至少一个开关124能够用来选择越过各种设定的紧急模式。开关124还可以用来选择屏幕122上的各种选项，诸如回复提示、同时导航用户界面菜单以及选择各种设定，允许用户输入不同的组织类型以及吻合钉钉仓的各种尺寸和长度。

开关124可以由微电子触觉或者非触觉膜、聚酯膜、弹性体、各种形状和尺寸的塑料或者金属键形成。此外，开关可以彼此定位于不同的高度，和/或可以包括浮雕标记或者其他结构特征(例如，凹状或者凸状)以允许用户按压适当开关而不需要观看用户界面120。

除了屏幕124，用户界面120可以包括一个或多个视觉输出123，视觉输出123可以包括一个或多个有色的可见光或发光二极管(“LED”)以传递反馈给用户。视觉输出123可以包括具有各种形状、尺寸和颜色的对应指示，它们具有标识视觉输出123的编号和/或文本。视觉输出123布置在壳体110的顶部，使得输出123关于壳体110凸起并且突出，从而提供其更好的可见性。

多个灯以特定组合显示以向用户阐明具体操作模式。在一个实施例中，视觉输出123包括第一灯(例如，黄色)123a、第二灯(例如，绿色)123b和第三灯(例如，红色)123c。如下文表格1列出的，以关联于特定操作模式的特定组合来操作灯。

表格1

在另一实施例中，视觉输出123可以包括单个多色LED，单个多色LED显示关联于如上文关于表格1中的第一灯、第二灯和第三灯描述的操作模式的特定颜色。

用户界面120还包括音频输出125(例如，音调、铃声、蜂鸣器、集成式扬声器等)以将各种状态改变(诸如低电池、空钉仓等)传递至用户。可听的反馈能够连同视觉输出123一起使用或者代替视觉输出123使用。可听的反馈可以以单个或者多个脉冲序列以咔哒声、劈啪声、哔哔声、钟声以及蜂鸣器的形式提供。在一个实施例中，模拟机械声音可以被预录制，该声音复制了由机械闭锁以及常规非动力器械的机构生成的咔哒声和/或劈啪声。这消除了通过器械10的实际部件生成这种机械声音的需要，还避免了使用通常关联于其他手术室装备的哔哔声以及其他电子声音，从而防止被无关的可听反馈所混淆。

器械10还可以通过壳体110内的触觉机构(未明确示出)来提供触觉反馈或振动反馈。触觉反馈可以连同听觉反馈以及视觉反馈一起使用或者代替听觉反馈以及视觉反馈而被使用，以避免与依靠音频反馈以及视觉反馈的手术室装备相混淆。触觉机构可以是以脉动方式振动的异步电动机。在一个实施例中，振动处于大约30Hz或者更高的频率，提供具有1.5mm或者更小振幅的位移以限制振动效果达到加载单元169。

还可以想到的是，用户界面120在屏幕上和/或在开关上包括不同颜色和/或强度的文本，用于进一步区分所显示的项目。视觉、听觉或者触觉反馈在强度上能够增加或者减小。例如，反馈的强度可以用来指示器械上的力正变得过大。

图2-图4图示了关节式运动机构170，其包括关节式运动壳体172、动力关节式运动开关174、关节式运动电动机132以及人工关节式运动把手176。动力关节式运动开关174的平移或者人工关节式运动把手176的枢转将激活关节式运动电动机132，如图C所示，然后关节式运动电动机132致动关节式运动机构170的关节式运动齿轮233。关节式运动机构170的致动引起末端执行器160从其纵向轴线B-B大致对准纵向轴线A-A的第一位置朝向纵向轴线B-B布置成与纵向轴线A-A成一角度的位置移动。优选地，能够实现多个关节式运动位置。动力关节式运动开关174还可以并入与由开关114a和114b控制的夹紧机构类似的非线性速度控件。

此外，壳体110包括开关罩169，开关罩169具有翼状形状并且从壳体110的顶表面在整个开关174上延伸。开关罩169防止开关174的意外激活，并且为了激活关节式运动机构170需要用户达到罩169下方。

此外，关节式运动壳体172和动力关节式运动开关174安装至旋转壳体组件180上。旋钮182绕第一纵向轴线A-A的旋转引起壳体组件180以及关节式运动壳体172和动力关节式运动开关174绕第一纵向轴线A-A旋转，因而引起发射杆220的远侧部分224以及末端执行器160绕第一纵向轴线A-A的对应旋转。如图4和图26所示，关节式运动机构170电机械联接至布置于壳体前端组件155上的第一导电环157和第二导电环159。导电环157和159可以焊接和/或卷曲至前端组件155上并且与电源400电接触，从而提供电力至关节式运动机构170。前端组件155可以是模块化的，并且可以在组装期间附接至壳体110以允许更易焊接和/或卷曲该环。关节式运动机构170包括一个或多个接触导电环157和159的电刷和/或弹簧加载触头，使得当壳体组件180随着关节式运动壳体172旋转时，关节式运动机构170连续接触导电环157和159，从而从电源400接收电力。

提交于2007年3月15日的共有的美国专利申请序列号11/724,733详细描述了关节式运动壳体172、动力关节式运动开关174、人工关节式运动把手176以及提供关节式运动至末端执行器160的进一步的细节，此处该专利申请的内容以整体通过参考并入此处。能够想到的是，可以利用布置在壳体110内的限制开关、接近传感器(例如，光学和/或铁磁)、线性可变位移变换器以及轴编码器的任何组合，来控制和/或记录末端执行器160的关节式运动角度和/或发射杆220的位置。

图4-图8图示了器械10的各种内部部件，器械10包括驱动电动机200、驱动管210以及具有近侧部分222和远侧部分224的发射杆220。驱动管210绕延伸通过其中的驱动管轴线C-C是可旋转的。驱动电动机200布置成与驱动管210机械协作，并且构造为绕驱动齿轮轴线C-C旋转驱动管210。在一个实施例中，驱动电动机200可以是电动式电动机，或者是可包括并入其壳体内的齿轮的齿轮电动机。

如图3所示的，壳体110可以由两个半部110a和110b形成。两个壳体部分半部110a和110b可以使用位于对准壳体部分110a和110b的凸台定位器111处的螺钉在而附接至彼此。此外，壳体110可以由塑料形成，并且可以包括经由双射注射成型施加至壳体110的内表面的橡胶支撑构件。橡胶支撑构件可以将驱动部件(例如，驱动电动机200)的振动隔离于器械10的其余部分。

壳体半部110a和110b可以经由互相连接半部110a和110b的塑料薄片(例如，活动铰链)附接至彼此，从而允许通过分开半部110a和110b而打开壳体110。

在一个实施例中，驱动部件(例如，包括驱动电动机200、驱动管210以及发射杆220等)可以安装在支撑板上，这允许在已经使用器械10之后从壳体110移除驱动部件。支撑板连同铰链连接的壳体半部110a和110b安装，提供特定内部部件的可重用性和可回收性，同时限制其污染。

参考图4-图6，图示了发射杆联接器190。发射杆联接器190提供了发射杆220的近侧部分222和远侧部分224之间的连接。具体地，发射杆联接器190能够使发射杆220的远侧部分224相对于发射杆220的近侧部分222旋转。因而，正如下文参考对准板350讨论的，发射杆联接器190能够使发射杆220的近侧部分222保持非可旋转，同时允许发射杆220的远侧部分224旋转(例如，当旋钮182旋转时)。

参考图5和图6，发射杆220的近侧部分222包括螺接部226，螺接部226延伸通过驱动管210的内螺接部212。发射杆220和驱动管210之间的这种关系引起当驱动管210响应于驱动电动机200的旋转而旋转时，发射杆220在箭头D和E的方向上沿着驱动管210的螺接部212向远侧和/或向近侧移动。当驱动管210沿第一方向(例如，顺时针)旋转时，如图5图示的发射杆220向近侧移动，发射杆220布置在其最近侧位置处。当驱动管210沿第二方向(例如，逆时针)旋转时，如图6图示的发射杆220向远侧移动，发射杆220布置在其最远侧位置处。

发射杆220在特定限制内向远侧以及向近侧是可平移的。具体地，发射杆220的近侧部分222的第一端部222a与对准板350组合充当机械止挡件。也即，如图5所示，当发射杆220向近侧平移而收缩时，第一端部222a接触对准板350的远侧表面351，因而防止发射杆220的继续向近侧平移。此外，近侧部分222的螺接部226与对准板350组合充当机械止挡件。也即，如图6所示，当发射杆220向远侧平移时，螺接部226接触对准板350的近侧表面353，因而防止发射杆220的进一步向远侧平移。对准板350包括贯通其中的具有非圆形截面的孔口。孔口的非圆形截面防止发射杆220的近侧部分222的旋转，因而限制发射杆220的近侧部分222通过其中沿轴向平移。此外，近侧轴承354和远侧轴承356至少局部布置在驱动管210周围，用于利于驱动管210的旋转，同时有助于在壳体110内对准驱动管210。

驱动管210沿第一方向(例如，逆时针)的旋转对应于发射杆220的向远侧平移，发射杆220致动末端执行器160的钳夹构件162、164以抓取或者夹紧保持在其间的组织。发射杆220的额外的向远侧平移通过致动凸轮杆和/或致动橇(actuation sled)74(图9)将手术紧固件从末端执行器160射出以紧固组织。此外，发射杆220还可以构造为致动刀具(未明确示出)以切断组织。发射杆220的向近侧平移对应于驱动管210沿第二方向(例如，顺时针)的旋转，将致动钳夹构件162、164和/或刀具以收缩或者返回对应的预发射位置。Milliman等共有的美国专利6,953,139(’139Milliman专利)进一步详细描述了发射的细节以及以其他方式致动末端执行器160，该专利的公开内容通过参考并入此处。

图8示出了加载单元169的分解图。末端执行器160可以由具有驱动梁或者驱动构件266的轴向驱动组件213致动。驱动梁213的远侧端部可以包括刀具刀片。此外，驱动梁213包括固定凸缘40，固定凸缘40具有一对凸轮构件40a，一对凸轮构件40a在驱动梁213纵向前进期间接合砧座组件162以及钉仓组件164。驱动梁213使致动橇74纵向前进通过吻合钉钉仓164。橇74具有凸轮楔，随着橇74前进，凸轮楔接合布置在钉仓组件164的狭槽中的推动器68。通过推动器66将布置在狭槽中的吻合钉66驱动通过组织并且抵靠砧座组件162。

参考图8，示出了从附接至驱动电动机200的行星齿轮204延伸出的驱动电动机轴202。驱动电动机轴202与离合器300机械协作。驱动电动机轴202通过驱动电动机200旋转，因而导致离合器300的旋转。离合器300包括离合器板302和弹簧304，并且示出了具有布置在离合器板302上的楔型部306，楔型部306构造为匹配布置在驱动管210的近侧面216上的接口(例如，楔214)。

图示了在行星齿轮204和驱动管210之间的弹簧304。具体地，根据图示于图8的实施例，图示了离合器面302和离合器垫圈308之间的弹簧304。此外，驱动电动机200和行星齿轮204安装在电动机安装件310上。如图8所图示的，经由布置在电动机安装件310中的狭槽312以及布置在壳体110上的突起314，电动机安装件310相对于壳体110向近侧以及向远侧是可调节的。

在本公开的实施例中，离合器300被实施为滑动单向离合器以限制驱动部件上的扭矩以及高惯性载荷。离合器300的楔型部306构造为及布置成相对于驱动管210的近侧面216的楔214滑动，除非阈值力经由离合器弹簧304施加至离合器板302。此外，当弹簧304施加了楔型部306和楔214接合而不滑动所需的阈值力时，在驱动电动机200旋转时驱动管210将旋转。可以想到的是，楔型部306和/或楔214构造为沿一个和/或两个方向(即，顺时针和/或逆时针)相对于彼此滑动，直到达到阈值力。

如图11和图12图示的，示出了具有单向离合器板700的离合器300。离合器板700包括具有滑动面704和抓握面706的多个楔型部702。滑动面704具有弯曲边缘，弯曲边缘接合驱动管210的楔214高达预定负荷。抓握面706具有完全接合驱动管210并且防止滑动的扁平边缘。当离合器板700沿第一方向(例如，顺时针)旋转时，楔型部702的抓握面706接合楔214而不滑动，从而提供了来自驱动电动机200的全部扭矩。当离合器板700沿反方向(例如，逆时针)旋转时，楔型部702的滑动面704接合楔214并且限制扭矩传递至驱动管210。因而，如果施加至滑动面704的负荷超出限制，那么离合器300滑动而且驱动管210不旋转。这防止了由于驱动部件的动量和动态摩擦而发生的对末端执行器160或者组织的高负荷破坏。更具体来说，器械10的驱动机构能够利用比反向扭矩更小的扭矩沿向前方向驱动驱动杆220。使用单向离合器消除了该问题。此外，正如下文将更详细讨论的，电子离合器还可以用以在收缩(例如，反向驱动驱动杆220)期间增加电动机势能。

进一步可以想到的是，驱动电动机轴202包括D状截面708，D状截面708包括大致扁平部分710和导圆部分712。因而，尽管驱动电动机轴202相对于离合器板302是能平移的，但是当驱动电动机轴202旋转时驱动电动机轴202将不相对于离合器板302“滑动”。也即，驱动电动机轴202的旋转将导致离合器板302的非滑动旋转。

在根据本公开的一些实施例中，加载单元包括轴向驱动组件，轴向驱动组件与发射杆220协作以使末端执行器160的砧座组件162和钉仓组件164接近，并且从吻合钉钉仓发射吻合钉。如上所述以及在139Milliman专利的一些实施例中公开的，轴向驱动组件可以包括向远侧行进通过吻合钉钉仓且在吻合钉已经发射之后可以缩回的梁。

参考图4，器械10包括电源400，其可以是可充电电池(例如，铅基、镍基、锂离子基等)。还可以想到的是，电源400包括至少一个一次性的电池。一次性的电池可以在大约9伏特和大约30伏特之间。

取决于器械10的电流负荷需要，电源400包括一个或多个电池401。此外，电源400包括一个或多个超级电容器402，由于它们比常规电容器的能量密度更高，它们充当补充电力存储。超级电容器402能够连同电池401在高能量消耗期间使用。当比仅由电池401提供的情况更快速地期望/需要能量时(例如，当夹紧厚组织、急速发射、夹紧等时)，超级电容器402能够用于功率突发，因为电池401是典型地低排量设备，不能够很快从该设备汲取电流。该构造能够降低电池上的电流负荷，从而减少电池401的数量。可以想到的是，电池401能够连接至超级电容器402以充当电容器。

电源400与驱动电动机200一起可移除，以提供这些部件的再循环以及器械10的再使用。在另一实施例中，电源400可以是外部电池组，该外部电池组被用户佩戴在皮带上和/或背带上并且在使用期间有线联接至器械10。

电源400被封闭在绝缘罩404内，绝缘罩404可以由可吸收的、耐火的以及防火的材料形成。罩404防止电源400生成的热加热器械10的其他部件。此外，罩404还可以构造为吸收在大量使用和/或破坏期间会从电池402泄漏的任何化学品或者流体。

电源400联接至构造为连接至外电源(例如，DC变压器)的功率适配器406。外电源可以用来再充电电源400或者提供额外功率要求。功率适配器406还可以构造为与电手术发电机配合，电手术发电机能够供给功率至器械10。在该构造中，器械10还包括AC-至-DC电源，该电源转换来自电手术发电机转换的RF能量并且对器械10供给动力。

在另一实施例中，使用感应充电接口对电源400再充电。电源400联接至布置在壳体110的近侧部分内的感应线圈(未明确示出)。通过放置在电磁场内，感应线圈能量将转换为电流，然后电流被用于对电源400充电。电磁场可以由基站(未明确示出)产生，基站构造为与壳体110的近侧部分配合，使得感应线圈被电磁场包围。该构造消除了对于外部触头的需要并且允许壳体110的近侧部分在防水环境内密封电源400和感应线圈，这防止暴露于流体以及污染。

参考图5，器械10还包括一个或多个安全电路，诸如放电电路410以及电动机和电池操作模块412。为了清楚起见，未示出将器械10的各种电子部件互相连接的电线和其他电路元件，但是可以通过本公开构想这种电机械连接线。器械10的一些部件是无线通信的。

放电电路410联接至开关414和电阻负荷417，开关414和电阻负荷417依次联接至电源400。开关414可以是用户激活式开关或者自动(例如，定时器、计数器)开关，当电源400需要完全放电以用于安全以及低温处置时(例如，在手术操作结束时)，该开关被激活。一旦开关414被激活，负荷417电连接至电源400，使得电源400的势能通向负荷417。自动开关可以是定时器或者计数器，在预定操作时间段或使用次数之后被自动激活以将电源400放电。负荷417具有足以完全以及安全地将所有电池401放电的预定电阻。

电动机和电池操作模块412联接至一个或多个热传感器413，热传感器413确定驱动电动机200和电源400内的温度以确保器械10安全操作。传感器可以是安培表，用于确定在电源400、热敏电阻、热电堆、热电偶、热红外传感器等内的电流消耗。监控这些部件的温度允许确定置于其上的负荷。流经这些部件的电流的增加引起其中温度的升高。温度和/或电流消耗数据然后可以以有效的方式用以控制功率消耗或者确保操作的安全水平。

为了确保安全以及可靠的操作器械10，期望的是确保电源400是认证的和/或有效的(例如，符合严格的质量以及安全标准)并且在预定温度范围内工作。验证电源400是有效的能够最小化由于质量差而损伤患者和/或用户的风险。

参考图9，示出了电源400，其具有一个或多个电池401、温度传感器403以及联接至其的嵌入式微控制器405。微控制器405通过有线和/或无线通信协议联接至器械10的微控制器500(图14)以验证电源400。在一个实施例中，温度传感器403能够直接联接至微控制器500而不联接至嵌入式微控制器405。温度传感器403可以是热敏电阻、热电堆、热电偶、热红外传感器、电阻温度检测器，线性有源热敏电阻、温敏变色条、双金属接触开关等。温度传感器403报告测量温度至微控制器405和/或微控制器500。

嵌入式微控制器405利用图示于图10的微控制器500来执行所谓的询问响应验证算法。在步骤630，电源400连接至器械10，并且器械10被开启。微控制器500发送询问请求至嵌入式微控制器405。在步骤632，微控制器405解译询问请求并且生成响应作为对请求的回复。响应可以包括标识符，诸如存储在射频识别标签中或者存储在微控制器405的存储器中的独特序列号、电源400的独特电可测量值(例如，电阻、电容、电感)。此外，响应包括由温度传感器403测量的温度。

在步骤634，微控制器500对响应解码以获得标识符和测量的温度。在步骤636，微控制器500通过将该标识符与认证标识符的预先核准的列表相比较，基于标识符来判定电源400是否是经认证的。如果标识符无效，则器械10将不操作并且经由用户界面120显示“未能验证电池”消息。如果标识符有效，则处理进行到步骤640，在该步骤中测量温度被分析以判定测量是否是在预定操作范围内。如果温度超出限制，则器械10也显示故障消息。因而，在步骤642，如果温度在预定限制内并且标识符有效，那么器械开始操作，器械开始操作可以包括提供“电池经过验证”消息至用户。

返回图4和图5，图示了多个传感器，用于提供关于器械10的功能的反馈信息。任何组合的传感器均可以布置在器械10内以确定其操作阶段，诸如，吻合钉钉仓负荷检测以及其状态、关节式运动、夹紧、旋转、吻合、切割以及收缩等。能够通过器械10的各种内部部件(例如，发射杆220、驱动电动机200等)的接近、位移或者接触来致动传感器。

在图示的实施例中，传感器能够为变阻器(例如，可变电阻器件)、电流监控器、电导式传感器、电容传感器、感应传感器、热基传感器、限制致动开关，多个位置开关电路、压力变换器、线性和/或旋转可变位移变换器、线性和/或旋转式电位计、光学编码器、铁磁传感器、霍尔效应传感器以及接近开关。传感器测量旋转、速率、加速度、减速度、线性和/或角位移、检测机械限制(例如，止挡件)等。这是通过实施在器械10的机械驱动部件上布置成线性或旋转阵列的多个指示器而达到的。然后，传感器将测量值发送至确定器械10操作状态的微控制器500。此外，微控制器500还基于测量的反馈来调节电动机速度或者器械10的扭矩。

在离合器300实施为图A和图B所示的滑动离合器的实施例中，线性位移传感器(例如，线性位移传感器237)定位在离合器300的远侧以提供精确测量。在该构造中，离合器300的滑动不影响由传感器记录的位置、速率以及加速度测量。

参考图4，负荷开关230布置在关节式运动壳体172内。开关230与开关114串联连接，防止器械10激活，除非加载单元169被适当地加载到器械10中。如果加载单元169未被加载到器械10中，那么主功率开关(例如，开关114)打开，从而防止使用器械10的任何电子或者电部件。这还防止从电源400汲取任何可能的电流，允许电源400在其整个指定的货架寿命中维持最大势能。

因而，开关230充当所谓的“闭锁”开关，由于开关难接近外部操纵并且仅能够通过插入加载单元169而被激活，所以这防止器械10的错误激活。当加载单元169插入内窥镜部140时，开关230通过柱塞或者传感器管的移位而被激活。一旦开关230被激活，来自电源400的电力被供给至器械10的电子部件(例如，传感器、微控制器500等)，从而用户能够访问用户界面120以及其他输入/输出。根据指示加载单元169的适当加载的灯组合，这还激活视觉输出123以照亮，其中，正如表格1中描述的所有灯都关闭。

更具体来说，如图18和图19所示，内窥镜部140在其中包括传感器板360，传感器板360机械接触传感器管，传感器管也布置于内窥镜部140内并且在发射杆220的远侧部分224周围。发射杆220的远侧部分224穿过在传感器盖364的远侧端部处的开口368。传感器盖364包括弹簧并且邻接开关230。这允许传感器盖364偏置而抵靠传感器管362，传感器管362搁置在传感器盖364的远侧端部上而不穿过开口368。于是传感器管362的偏置相应地推出传感器板360。

当加载单元169被加载到内窥镜部140中时，近侧部分171邻接传感器板360并且沿近侧方向移动板360。然后，传感器板360沿近侧方向推动传感器管362，然后传感器管362施加压力在传感器盖364上，从而压缩弹簧366以及激活开关230，表明加载单元169已经适当插入。

一旦加载单元169插入内窥镜部，开关230还基于其位置来判定加载单元169是否正确地加载。如果加载单元169未适当地被加载，那么开关114不被激活并且将错误代码经由用户界面120(例如，正如表格1中描述的所有灯都关闭)传达至用户。如果加载单元169已经被发射，则任何机械闭锁已经先前被激活或者吻合钉钉仓已经被使用，那么器械10经由用户界面120传达错误，例如，第一灯123a正在闪烁。

在一个实施例中，联接至主开关114的第二闭锁开关259(图4)可以被实施在器械10中作为布置在手柄部112的顶表面上的生物阻抗、电容或者压力传感器，这些传感器构造为当用户抓取器械10时被激活。因而，除非器械10适当地被抓取，否则开关114的操作被禁止。

参考图5，器械10包括位置计算器416，其用于确定以及输出发射杆220的当前线性位置。位置计算器416电连接至线性位移传感器237，转速检测装置418联接至驱动电动机200。装置418包括编码器420，编码器420联接至电动机，用于响应于驱动电动机200的旋转而产生两个或更多个编码器脉冲信号。编码器420传递脉冲信号至装置418，然后装置418确定驱动电动机200的旋转速度。由于转速与发射杆220的线性速度成正比，因此此后位置计算器416基于驱动电动机200的旋转速度来确定发射杆的线性速度以及位置。位置计算器416和速度计算器422联接至微控制器500，微控制器500响应于来自计算器416和422的感测的反馈来控制驱动电动机200。下文将结合图14更详细地讨论该构造。

器械10包括布置在发射杆220上的第一指示器320a和第二指示器320b，第一指示器320a和第二指示器320b确定发射杆220的速度和发射杆220相对于驱动管210和/或壳体110的位置。例如，限制开关(例如，轴开始位置传感器239和夹紧位置传感器232)可以通过感测第一指示器320a和第二指示器320b(例如，隆起、凹槽、凹进等)的经过而被激活以因此确定发射杆220的位置、发射杆220的速度以及器械10的模式(例如，夹紧、抓取、发射、密封、切割、收缩)。此外，取决于附接至其上的特定加载单元的尺寸，从第一指示器320a和第二指示器320b接收到的反馈可以用以确定发射杆220应该何时停止其轴向移动(例如，驱动电动机200应该何时停止)。

更具体来说，随着发射杆220从其静止(例如，初始)位置沿远侧方向移动，位置传感器231的第一致动通过第一指示器320a被激活，第一指示器320a表明器械10的操作已经开始。随着操作继续，发射杆220进一步向远侧移动以启动夹紧，这移动第一指示器320a以与夹紧位置传感器232配合。发射杆220的进一步前进移动第二指示器320b以与位置传感器232配合，这指示器械10已经发射。

如上所述，位置计算器416联接至布置成邻近发射杆220的线性位移传感器237。在一个实施例中，线性位移传感器237可以是磁传感器。发射杆220可以被磁化或者可以在其中包括磁性材料。磁传感器可以是构造为检测磁场变化的铁磁传感器或者霍尔效应传感器。随着发射杆220由于驱动电动机200的旋转而线性平移，响应于平移运动的磁场的变化由磁传感器记录。磁传感器传递与磁场变化有关的数据至位置计算器416，然后位置计算器416确定作为磁场数据的函数的发射杆220的位置。

在一个实施例中，发射杆220的选择部分可以被磁化，诸如内螺接部212的螺纹，或者布置在发射杆220上的其他凹口(例如，指示器320a和/或320b)可以包括磁性材料或者可以由磁性材料制成。这允许随着发射杆220的磁化部分线性平移而使得磁场的周期性变动与螺纹的每个离散平移相关。此后，位置计算器416通过对磁场的周期性变化的数量求和并且该将总和与螺纹和/或凹口之间的预定距离相乘，来确定发射杆220的距离和位置。

在一个实施例中，线性位移传感器237可以是电位计或者变阻器。发射杆220包括布置成电机械接触线性位移传感器237的触头(例如，弧刷端子)。随着发射杆220沿远侧方向被驱动电动机200移动，触头沿着线性位移传感器237的表面滑动。随着触头滑动穿过电位计和/或变阻器，电位计的电压和变阻器的电阻相应地改变。因而，电压和电阻的变化传递至位置计算器416，然后位置计算器416推断发射杆220和/或发射杆联接器190行进的距离及其位置。

在一个实施例中，位置计算器416联接至一个或多个开关421，随着发射杆220和发射杆联接器190沿远侧方向移动，通过内螺接部212的螺纹或者指示器320a和/或320b而致动开关421。位置计算器416对激活开关421的螺纹的数量计数，然后将该数量与螺纹或者指示器320a和/或320b之间的预定距离相乘。

器械10还包括速度计算器422，速度计算器422确定线性移动的发射杆220的当前速度和/或由驱动电动机200提供的扭矩。速度计算器422连接至线性位移传感器237，这允许速度计算器422基于其位移的变化率来确定发射杆220的速度。

速度计算器422联接至包括编码器426的转速检测装置424。编码器426传递与驱动电动机200的旋转相关的脉冲，然后速度计算器422使用该脉冲来计算发射杆220的线性速度。在另一实施例中，速度计算器422联接至旋转传感器239，旋转传感器239检测驱动管210的旋转，因而，测量驱动管210的旋转速率，这允许确定发射杆220的线性速率。

速度计算器422还联接至电压传感器428，电压传感器428测量在驱动电动机200中引发的反电动势(“EMF”)。驱动电动机200的反EMF电压与驱动电动机200的旋转速度成正比，如上所述，驱动电动机200的旋转速度用来确定发射杆220的线性速度。

监控驱动电动机200的速度还能够通过测量在恒定电流条件下跨其端子的电压而实现。驱动电动机200的负荷的增加引起施加在电动机端子处的电压的减小，这与电动机速度的减小直接相关。因而，测量跨驱动电动机200的电压提供了用于确定置于其上的负荷。此外，通过监控电压随时间的变化(dV/dt)，微处理器500能够检测电压的快速下降，这与负荷的大幅变化或者驱动电动机200和/或电源400的温度的升高相关。

在另一实施例中，速度计算器422联接至电流传感器430(例如，安培表)。电流传感器430与联接至驱动电动机200的分流电阻器432电通信。电流传感器430通过测量跨电阻器432的压降来测量由驱动电动机200消耗的电流。因为用以对驱动电动机200供给动力的电流与驱动电动机200的旋转速度成比例，并且因此与发射杆220的线性速度成比例，因此，速度计算器422基于驱动电动机200的电流消耗来确定发射杆220的速度。

速度计算器422还可以联接至第二电压传感器(未明确示出)，第二电压传感器用于确定电源400内的电压，从而计算直接从电源汲取的功率。此外，能够监控电流随时间的变化(dI/dt)以检测与驱动电动机200施加的扭矩的较大增加对应的测量中的快速尖峰脉冲。因而，电流传感器430用来确定驱动电动机200的速度和负荷。

此外，然后由速度计算器422测量的发射杆220的速率可以与驱动电动机200的电流消耗相比较，以判定驱动电动机200是否适当地运转。即，如果电流消耗与发射杆220的速率(例如，低)不相称(例如，大)，则电动机200发生故障(例如，锁定、失速等)。如果检测到失速情形或者电流消耗超过预定限制，则位置计算器416判定发射杆220是否位于机械止挡件处。如果情况是这样的，那么微控制器500能够关闭驱动电动机200或者进入脉冲和/或暂停模式(例如，不连续供给动力至驱动电动机200)以解锁器械10以及收缩发射杆220。

在一个实施例中，速度计算器422基于来自转速检测装置424的测量，比较由旋转传感器239检测到的驱动管210的转速与驱动电动机200的转速。该比较允许在离合器300的旋转和驱动管210的旋转之间存在差异的情况下速度计算器422判定是否存在离合器激活问题(例如，滑动)。如果检测到滑动，那么位置计算器416判定发射杆220是否位于机械止挡件处。如果情况是这样，那么微控制器500能够关闭器械10或者进入脉冲和/或暂停模式(例如，不连续供给动力至驱动电动机200)或者收缩发射杆220。

除了发射杆220以及其他驱动部件的线性和/或旋转位移，器械10还包括适于检测末端执行器160的关节式运动的传感器。参考图4，器械10包括旋转传感器241，其适于指示在由轴开始位置传感器231检测的操作开始时旋转壳体组件180的开始位置、旋转方向和角位移。旋转传感器241通过对旋钮182已经旋转经过布置在旋钮182的内表面上的指示器的次数计数而操作。然后计数传递至微控制器500，然后微控制器500确定内窥镜部142的旋转位置。这能够进行无线通信或者通过内窥镜部上的电连接以及到微控制器500的电线来通信。

器械10还包括确定末端执行器160的关节式运动的关节式运动传感器235。关节式运动传感器235对关节式运动旋钮176已经从其0°位置(即关节式运动把手176的中心位置，因此如图C所示的是末端执行器160的中心位置)旋转经过布置在关节式运动齿轮233上的指示器263的数量计数。0°位置能够由中央独特指示器265指代，中央独特指示器265也布置在与末端执行器160的第一位置对应的关节式运动齿轮233上，其中纵向轴线B-B大致对准纵向轴线A-A。然后，计数传递至微控制器500，然后微控制器500确定末端执行器160的关节式运动位置并且经由界面120报告关节式运动角度。

此外，关节式运动角度能够用于所谓的“自动停止”模式。在该操作模式期间，当末端执行器160位于其中央第一位置处时，器械10自动停止末端执行器160的关节式运动。即，随着末端执行器160从纵向轴线B-B布置成关于纵向轴线A-A成角度的位置朝向第一位置做关节式运动，当纵向轴线B-B大致对准纵向轴线A-A时，关节式运动停止。基于中央指示器该位置由关节式运动传感器235检测。该模式允许内窥镜部140被提取而用户不是必须人工地对准末端执行器160。

参考图1，本公开提供了一种加载单元识别系统440，加载单元识别系统440允许器械10识别加载单元169并且确定其操作状态。识别系统440提供关于吻合钉尺寸、钉仓长度、加载单元169的类型、钉仓状态、适当的接合等的信息至器械10。这些信息允许器械调节夹紧力、夹紧速度及发射速度以及用于各种长度吻合钉钉仓的行程的结束。

加载单元识别系统440还可以适于确定各种信息以及向器械10传送(例如，图14示出的控制系统501)各种信息，信息包括用于操作特定末端执行器160的速度、功率、扭矩、夹紧、行进长度以及强度限制。控制系统501还可以确定操作模式并且调节电压，离合器弹簧加载以及部件行进的停止点。更具体来说，识别系统可以包括布置在末端执行器160中与控制系统501或者其中的接收器通信的(例如，无线地，经由红外信号等)部件(例如，微芯片、发射器或者发送器)。还可以想到的是，信号可以经由发射杆220被发送，使得发射杆220的功能为用于控制系统501和末端执行器160之间的通信的导管。在另一实施例中，信号能够通过中间接口发送，中间接口诸如反馈控制器603(图15-图17)。

作为例子，上述传感器可以用以判定吻合钉是否已经从吻合钉钉仓发射，它们是否已经完全发射，是否以及在何种程度上梁已经向近侧收缩通过吻合钉钉仓以及关于加载单元的操作的其他信息。在本公开的特定实施例中，加载单元并入了用于识别加载在器械10上的加载单元和/或吻合钉钉仓的类型的部件，包括红外线、蜂窝通信(cellular)或者射频识别芯片。加载单元和/或吻合钉钉仓的类型可以被控制系统501内的关联接收器接收，或者被用于提供反馈、控制和/或库存分析的手术室中的外部设备接收。

信息能够经由加载单元169和器械10之间的各种通信协议(例如，有线或者无线)被传递至器械10。信息能够存储在加载单元169内的微控制器、微处理器、非易失性内存、无线电频率识别标签、以及各种类型的标识符中，种类型的标识符诸如光学、颜色、位移、磁、电、二进制以及格雷编码(例如，传导性、电阻、电容、阻抗)。

在一个实施例中，加载单元169和器械10分别包括对应的无线收发器、识别器442以及询问器444。识别器442包括内存或者可以联接至用于存储各种标识以及关于加载单元169的状态信息的微控制器。一旦加载单元169联接至器械10，器械10经由询问器444就标识码来询问识别器442。响应于该询问，识别器442回复对应于加载单元169的标识码。在操作期间，一旦识别已经发生，识别器442构造成为器械10提供关于加载单元169的状态(例如，机械和/或电故障、位置、关节式运动等)的更新。

识别器442和询问器444构造为使用一个或多个以下通信协议彼此连通，通信协议诸如

802.11IEEE以及其他无线电、红外、UHF、VHF通信等。在一个实施例中，收发器400可以是射频识别(RFID)标签，可以是无源的或有源的，取决于收发器402的询问能力。

图15A和图15B图示了具有各种类型识别设备的加载单元169的额外实施例。参考图15A，示出了加载单元169的近侧端部171具有电识别器173。识别器173可以包括一个或多个电阻器、电容器、电感器，并且与布置在内窥镜部140的远侧端部上的对应电触头181耦合。触头可以包括布置在内窥镜部中的滑动环、电刷和/或固定触头。识别器173可以布置在加载单元168的任何位置上，并且可以形成在柔性或者固定电路中，或者可以直接描绘于加载单元169的表面上。

当加载单元169联接内窥镜部140时，触头施加较小电流通过电识别器173。询问器触头还包括测量识别器173的电阻、阻抗、电容和/或阻抗的对应电传感器。识别器173具有对应于加载单元169的标识码的独特的电性质(例如，电阻、电容、电感等)，因而，当其电性质被确定时，器械10基于测量的性质来确定加载单元169的身份。

在一个实施例中，识别器173可以是磁识别器，诸如格雷编码磁体和/或含铁节点，其并入了通过标识码来标识加载单元169的预定的独特磁图案。磁识别器经由布置在内窥镜部140的远侧端部处的磁传感器(例如，铁磁传感器、霍尔效应传感器等)被读取。磁传感器传递磁数据至器械10，然后器械10确定加载单元169的身份。

图15B图示了具有一个或多个突起175的加载单元169的近侧端部171。突起175能够是任何形状，诸如凸起、块状、条状等，能够具有各种尺寸。突起175与布置在内窥镜部140的近侧段内的对应的位移传感器183相互作用。当突起175插入内窥镜部时，传感器被移位。位移量被传感器分析并且转换成标识数据，从而允许器械10确定吻合钉尺寸、钉仓长度、加载单元169的类型、适当接合等。位移传感器能够是开关、触头、磁传感器、光学传感器、可变电阻器、能够弹簧加载的线性及旋转可变位移变换器。开关构造为基于它们的激活状态来传递二进制代码至器械10。更具体来说，一些突起175延伸足以选择性地激活一些开关的距离，从而基于突起175的组合来生成独特的代码。

在另一实施例中，突起175能够被进行颜色编码。位移传感器183包括颜色传感器，颜色传感器构造为确定突起175的颜色以基于颜色来测量加载单元169的一个或多个属性并且传递信息至器械10。

图16示出了一种用于识别加载单元169并且提供关于加载单元169的状态信息至器械10的方法。在步骤650中，判定加载单元169是否被适当地加载到器械10中。这可以通过检测是否已经与识别器173和/或突起175接触而判定。在步骤652，如果加载单元169被适当地加载，那么加载单元169向器械10传送准备就绪状态(例如，视觉输出123的第一灯打开)。

在步骤654中，器械10验证加载单元169是否先前已经发射。识别器442存储指示先前发射状态的值。在步骤656中，如果加载单元169已经被发射，则器械10提供了错误响应(例如，闪烁视觉输出123的第一灯)。在步骤658中，如果加载单元169还未被发射，则加载单元169经由识别系统440提供了识别以及状态信息(例如，第一灯被打开)至器械10。正如下文将相对于步骤664更详细地讨论的，基于保存在识别器442内存中的保存的“先前发射”信号做出加载单元169是否已经发射的判定。在步骤660中，器械10响应于从加载单元169接收的信息来调节其操作参数。

在步骤662中，用户经由器械10执行手术操作。一旦操作完成并且加载单元169已经被发射，器械10发送“先前发射”信号至加载单元169。在步骤664中，加载单元169将“先前发射”信号保存在识别器442的存储器中用于器械10未来的询问，正如关于步骤654讨论的。

参考图17，加载单元169包括一个或多个组织传感器，其布置在末端执行器160内，用于检测正被抓取的对象的类型，如此识别非组织对象和对象的组织类型。传感器还构造为确定在末端执行器160的钳夹构件之间通过的血流量。更具体来说，第一组织传感器177布置在砧座组件162的远侧部分处，第二组织传感器179布置在钉仓组件164的远侧部分处。传感器177和179与识别器442联接，这允许传递传感器数据至器械10的微控制器500。

传感器177和179适于在其间以一个或多个阵列或者频率生成场和/或波。传感器177和179可以是声学、超声波、铁磁、霍尔效应传感器、激光器、红外、射频或者压电设备。传感器177和179被校准用于忽视通常发生的材料，诸如空气、体液以及各种类型的人体组织，以及用于检测特定类型的外来物质。外来物质可以是骨头、肌腱、软骨、神经、主动脉以及非组织物质(诸如陶瓷、金属、塑料、等)。

传感器177和179基于吸收、反射和/或过滤由传感器生成的场信号，来检测外来物质通过砧座组件162和钉仓组件164之间。如果材料降低或者反射了信号，使得材料在校准范围之外，因此是外来物，那么传感器177和179发送干涉信息至微控制器500，然后微控制器500确定由末端执行器160抓取的材料的类型。可以通过比较干涉信号与查阅表(look uptable)来进行确定，查阅表列出了材料的各种类型以及它们关联的干涉范围。然后，微控制器500警告用户正被抓取的外来材料及其身份。这允许用户防止夹紧、切割或者吻合包含外来物质的区域。

图20图示了包括微控制器500的控制系统501，微控制器500联接至位置计算器416和速度计算器422、加载单元识别系统440、用户界面120、驱动电动机200以及数据存储模块502。此外，微控制器500可以直接联接至各种传感器(例如，第一组织传感器177和第二组织传感器179、负荷开关230、轴开始位置传感器231、夹紧位置传感器232、关节式运动传感器235、线性位移传感器237、旋转传感器239、发射杆旋转传感器241、电动机和电池运行模块412、转速检测装置418、开关421、电压传感器428、电流传感器430、询问器444等)。

微控制器500包括内部存储器，内部存储器存储用于控制器械10的操作和功能的一个或多个软件应用(例如，固件)。微控制器500处理来自用户界面120的输入数据并且响应于该输入而调节器械10的操作。调节器械10可以包括对器械10供给动力或者不供给动力、依靠电压调整或者电压脉冲宽度调制进行速度控制、通过降低占空系数或者对电压进行脉动开关进行扭矩限制以在预定时间段内限制平均电流输送。

微控制器500经由构造为通知用户器械10的操作参数的用户反馈模块504联接至用户界面120。用户反馈模块504指导用户界面120输出操作数据于屏幕122上。尤其，来自传感器的输出被传递至微控制器500，然后微控制器500发送反馈至用户，响应于反馈来指导用户选择用于器械10的具体模式、速度或者功能。

加载单元识别系统440指示微控制器500哪个末端执行器在加载单元上。在实施例中，控制系统501能够存储涉及施加至发射杆220和/或末端执行器160的力的信息，使得当加载单元169被识别时，微控制器500自动选择用于器械10的操作参数。这允许控制施加至发射杆220的力，使得发射杆220能够驱动此时位于使用中的加载单元上的特定的末端执行器160。

微控制器500还分析来自位置计算器416和速度计算器422以及其他传感器的计算以确定发射杆220的实际位置和/或速度以及器械10的部件的操作状态。分析可以包括解译来自计算器416和422的所感测的反馈信号以响应于感测信号来控制发射杆220以及器械10的其他部件的移动。微控制器500构造为一旦发射杆220已经移动得超出由位置计算器416报告的预定点则限制发射杆220的行进。额外参数可以被微控制器500使用以控制器械10，额外参数包括电动机和/或电池温度、剩余循环数以及所使用的循环数、剩余电池寿命、组织厚度、末端执行器的当前状态、发送以及接收、外部设备连接状态等。

在一个实施例中，器械10包括各种传感器，它们构造为测量电流(例如，安培表)、电压(例如，伏特计)、接近度(例如，光学传感器)、温度(例如，热电偶、热敏电阻等)以及力(例如，应变计、测力传感器(load cell)等)以确定用于加载单元169上的加载条件。在器械10的操作期间，期望知道在接近处理期间以及在发射处理期间通过器械10施加在目标组织上的力。检测到异常负荷(例如，预定负荷范围之外)将指示器械10和/或所夹紧组织有问题，这将传送至用户。

监控负荷条件可以通过一个或多个以下方法来执行：监控驱动电动机200的速度、监控由电动机施加的扭矩、钳夹构件162和164的接近、监控器械10的部件的温度、经由器械10的应力传感器185(图6)和/或其他负荷承载部件测量发射杆220上的负荷。上文参考图5和速度计算器422讨论了速度以及扭矩监控。

测量钳夹构件162和164之间的距离也能够指示末端执行器160和/或器械10上的负荷条件。当大量力给予在钳夹构件162和164上时，钳夹构件向外偏转。钳夹构件162和164在正常操作期间彼此平行，但是，在变形期间，钳夹构件相对于彼此成角度。因而，测量钳夹构件162和164之间的角度允许确定由于施加在其上的负荷引起的钳夹构件的变形。如图17所示，钳夹构件可以包括应变计187和189以直接测量施加在其上的负荷。可替换地，一个或多个接近传感器191和193能够布置在钳夹构件162和164的远侧末端处以测量其间的角度。这些测量然后发送至微控制器500，微控制器500分析角度和/或应力测量并且警告用户在末端执行器160上的应力。

在另一实施例中，发射杆220或者其他负荷承载部件包括一个或多个应变计和/或布置在其上的负荷传感器。在高应力条件下，施加在器械10和/或末端执行器160上的压力转移至发射杆220，引起发射杆220偏转，这导致其上的应力增加。然后，应变计报告应力测量至微控制器500。在另一实施例中，位置、应力或者力传感器可以布置在离合器板302上。

在接近处理期间，随着末端执行器160夹紧在组织周围，布置在器械10和/或末端执行器160中的传感器向微处理器500指示：末端执行器160部署在异常组织周围(例如，低负荷条件或者高负荷条件)。低负荷条件指示较小量的组织被末端执行器160抓取。高负荷条件表明过多的组织和/或异物(例如，管、吻合钉线、夹子等)正被抓取。此外，高负荷条件可以表明，用于切割的异常组织(例如，肠)正被抓取。此后，微处理器500经由用户界面120向用户指示应该选择更适当的加载单元169和/或器械10。此外，微处理器500可以经由用户界面120向用户指示，异常组织正被末端执行器160抓取。

在发射处理期间，传感器能够向用户警报各种错误。传感器可以向微控制器500传送：吻合钉钉仓或者器械10的一部分有缺陷。此外，传感器能够检测施加在刀具上的力的突然骤增，这是遇到异物的指示。力骤增的监控还可以用以检测发射行程的结束，诸如当发射杆220遇到吻合钉钉仓的末端并且运行至紧急停止时。该紧急停止产生了力骤增，该力骤增比在器械10的正常操作期间观察到的力相对大并且可用以向微控制器指示发射杆220已经达到加载单元169的末端。正如关于位置计算器416和速度计算器422讨论的，力骤增的测量能够结合位置反馈测量(例如，从编码器、线性可变位移变换器、线性电位计等)。这允许器械10使用各种类型的吻合钉钉仓(例如，多个长度)，而无需修改末端执行器160。

当遇到力骤增时，器械10向用户通知该情况并且通过进入下文更详细地讨论的所谓的“脉冲”或者电子离合器模式来采取预防措施。在该模式期间驱动电动机200被控制以仅运行一小阵以允许所抓取组织和末端执行器160之间的压力均等。电子离合器限制由驱动电动机200施加的扭矩，并且防止从电源400汲取大量电流的情形。这又防止由于过热而破坏电子部件以及机械部件，过热伴随过载以及高电流消耗情形。

微控制器500通过电动机驱动器经由脉冲宽度调制控制信号来控制驱动电动机200。电动机驱动器构造为沿顺时针或者逆时针方向调节驱动电动机200的速度。电动机驱动器还构造为在多个操作模式之间切换，多个操作模式包括电子电动机制动模式、恒定速度模式、电子离合器模式以及受控电流激活模式。在电子制动模式中，驱动电动机200的两个端子短路，所生成的反EMF抵制驱动电动机200的旋转，从而在调节发射杆220的线性位置时这允许更快停止并且有更大的位置精度。

在恒定速度模式中，速度计算器422连同微控制器500和/或电动机驱动器来调节驱动电动机200的旋转速度，以确保发射杆220的恒定线性速度。电子离合器模式涉及响应于来自位置计算器416和速度计算器422的感测的反馈信号，离合器300重复接合和/或脱离驱动电动机200。在受控电流激活模式中，电流斜升或者斜降以防止当在静态模式至动态模式之间过渡时骤增的破坏性电流以及扭矩以提供所谓的“软启动”以及“软停止”。

数据存储模块502记录来自联接至微控制器500的传感器的数据。此外，数据存储模块502记录加载单元169的标识码、末端执行器100的状态、在操作期间吻合循环的数量等。数据存储模块502还构造为通过无线或者有线数据端口503连接至外部设备，诸如个人计算机、PDA、智能电话、存储设备(例如，Secure

卡、Compact

卡、

等。这允许数据存储模块502将性能数据传递至外部设备以用于后续分析和/或存储。数据端口503还允许微控制器500的固件的所谓的“现场”升级。

反馈控制系统601示出在图21-图23中。系统包括图22A-22B示出的反馈控制器603。器械10经由数据端口502连接至反馈控制器603，数据端口502可以是有线(例如，

Serial

Serial

等)或者无线(例如，

802.11IEEE、以及其他无线电、红外、UHF、VHF通信等)。

参考图21，反馈控制器603构造为存储通过器械10传递至其上的数据并且处理以及分析该数据。反馈控制器603还连接至其他设备，诸如视频显示器604、视频处理器605以及计算设备606(例如，个人计算机、PDA、智能电话、存储设备等)。视频处理器605用来处理由反馈控制器603生成的输出数据以用于输出在视频显示器604上。计算设备606用于反馈数据的额外处理。在一个实施例中，由微控制器600执行的传感器反馈分析的结果可以被存储在内部以用于稍后由计算设备606检索。

反馈控制器603包括联接至微控制器600的数据端口607(图22B)，微控制器600允许反馈控制器603连接至计算设备606。数据端口607可以提供用于与计算设备606有线和/或无线通信，从而提供计算设备606和反馈控制器603之间的接口，用于检索存储的反馈数据、配置反馈控制器603的操作参数、以及升级反馈控制器603的固件和/或其他软件。

反馈控制器603进一步图示于图22A-图22B。反馈控制器603包括壳体610以及多个输入和输出端口，诸如视频输入614、视频输出616以及平视(“HUD”)显示输出618。反馈控制器603还包括屏幕620，其用于显示关于反馈控制器603的状态信息。

图23示出反馈控制器603的部件。反馈控制器603包括微控制器600和数据存储模块602。微控制器600和数据存储模块602提供与器械10的微控制器500和数据存储模块502类似的功能。呈反馈控制器603的形式以独立模块提供这些部件，这将减少在器械10内具有这些部件的需要。

数据存储模块602可以包括一个或多个内部和/或外部存储设备，诸如磁性硬盘、闪存(例如，Secure

卡、Compact

卡,

等)。数据存储模块602被反馈控制器603使用以存储来自器械10的反馈数据，从而用于计算设备606稍后分析数据。反馈数据包括由布置在器械10内的传感器供给的信息，等等。

微控制器600构造为代替和/或补充器械10的控制电路系统(如果存在的话)。微控制器600包括内部存储器，其存储用于控制器械10的操作以及功能的一个或多个软件应用(例如，固件)。微控制器600处理来自用户界面120的输入数据并且响应于输入来调节器械10的操作。微控制器6000经由用户反馈模块504联接至用户界面12，用户反馈模块504构造为向用户通知器械10的操作参数。更具体来说，器械10构造为经由数据端口407无线或者通过有线连接而连接至反馈控制器603(图5)。

在公开的实施例中，微控制器600连接至驱动电动机200并且构造以及布置成监控电池阻抗、电压、温度和/或电流消耗以及以控制器械10的操作。如果一个或多个负荷指示达到或者接近破坏限制，那么确定电池400、变速器、器械10的驱动电动机200以及驱动部件上的一个或多个负荷以控制电动机速度。例如，可以确定出电池400中的剩余能量、剩余发射数量、电池400是否必须被替换或者充电、和/或接近器械10的潜在加载限制。微控制器600还可以连接至上述器械10的一个或多个传感器。

微控制器600还构造为响应于监控信息来控制驱动电动机200的运转。包括电子离合器的脉冲调制控制方案可以用来控制器械10。例如，微控制器600能够调整驱动电动机200的电压供给或者向其供给脉冲调制信号以调节输出的功率和/或扭矩以防止系统破坏或者优化能量使用。

在一个实施例中，电制动电路可以用来控制驱动电动机200，驱动电动机200使用旋转的驱动电动机200的现有反电动势以抵消以及大幅降低驱动管210的动量。电制动电路可以改善驱动电动机200和/或驱动管210的控制，用于停止准确度和/或动力手术器械10的换挡位置。用于监控动力手术器械10的部件以及有助于防止动力手术器械10过载的传感器可以包括热类型传感器，诸如热传感器、热敏电阻、热电堆、热电耦和/或热红外成像，并且提供反馈至微控制器600。微控制器600可以在达到或者接近限制的情况下控制动力手术器械10的部件，并且这种控制能够包括切断来自电源400的电力、暂时中断电力或者将进入暂停模式和/或脉冲调制以限制能量使用。微控制器600还能够监控部件的温度以确定何时操作能够恢复。微控制器600的上述用途可以独立使用或者考虑到电流、电压、温度和/或阻抗测量的因素而使用。

由微控制器600分析以及处理数据的结果被输出在视频显示器604和/或HUD显示器622上。视频显示器604可以是任何类型的显示器，诸如LCD屏幕、等离子屏、电致发光屏等。在一个实施例中，视频显示器604可以包括触摸屏，并且可并入电阻、表面波、电容、红外、应变计、光学、色散信号或者声学脉冲识别触摸屏技术。触摸屏可以用以允许用户提供输入，同时查看操作反馈。HUD显示器622可以在手术操作期间伸至用户可见的任何表面所，诸如一对眼镜和/或护目镜的透镜、面罩，等等。这允许用户看得见来自反馈控制器603的重要反馈信息而不失去对操作的聚焦。

反馈控制器603包括屏幕显示模块624和HUD模块626。模块626处理微控制器600的输出以用于显示在相应的显示器604和622上。更具体来说，OSD模块624将来自反馈控制器603的文本和/或图形信息覆盖在经由布置在其中的照相机从手术部位接收到的其他视频图像上。具有覆盖文本的修改的视频信号被传递至视频显示器604，这允许用户看得见来自器械10和/或反馈控制器603的有用的反馈信息，同时仍然观看手术部位。

图24-图25图示了器械10’的另一实施例。器械10’包括具有以直线构造布置的多个电池401的电源400’。电源400’垂直地插入手柄部112内的垂直电池室800。电池室800在其顶部内包括弹簧802以向下推电源400’。在一个实施例中，弹簧802可以包括触头以与电源400’电联接。电源400’经由电池盖804被保持在电池室800内，电池盖804构造为沿远侧方向滑动以锁定在适当位置。盖804和手柄112可以包括压舌和凹槽联接以保持盖804不滑出。由于弹簧802的向下力，电源400’靠着盖804偏置。随着盖804沿近侧方向滑动，电源400’通过弹簧802从电池室800射出。

图25示出了旋转传感器239的另一实施例，旋转传感器239检测驱动管210的旋转，因而，测量驱动管210的旋转率，这允许确定发射杆220的线性速率。旋转传感器239包括编码器轮810，编码器轮810被安装到驱动管210和光学读取器812(例如，光遮断器)上。光学读取器812构造为确定连续设置在其两个对置的边缘814和816之间的光束中断的数量。轮810随驱动管210旋转并且包括多个贯通其中的缝隙811。

轮810的外边缘布置在光学读取器812的对置的边缘之间，使得在边缘814和816之间传递的光照亮缝隙811。换句话说，随着驱动管210旋转，边缘814和816之间的光束被轮810中断。光学读取器812测量光束中断的数量以及其发生率，并且传递这些测量至速度计算器422，如上所述，然后速度计算器422确定驱动杆220的速度。

图27-图32示出了器械10’，其具有用于从其发射位置收缩发射杆220的收缩组件820。收缩组件820为驱动管210提供了人工驱动机械接口，从而允许在紧急情形下(例如，电故障、卡住末端执行器160等)经由收缩组件820的棘轮作用来人工收缩发射杆210。收缩组件820可以构造为能够插入器械10’的模块组件。

参考图30，收缩组件820包括具有顶部823和底部825的收缩底盘822。收缩组件820与驱动管210经由驱动齿轮826和收缩齿轮824机械配合。驱动齿轮826附接至驱动管210以及响应于驱动管210的旋转而平移。相反，驱动齿轮826的旋转给予驱动管210的旋转。驱动齿轮826和收缩齿轮824可以是锥齿轮，允许齿轮824和826以垂直方式相接。

收缩齿轮824联接至第一芯轴828，第一芯轴828以大致垂直方式布置在收缩底盘822的顶部823和底部825之间，并且可绕由其限定的纵向轴线旋转。第一芯轴828进一步包括附接至其上以及附接至收缩齿轮824的第一正齿轮830。第一正齿轮830与布置在第二芯轴834上的第二正齿轮832配合，第二芯轴834也以大致垂直方式布置在收缩底盘822的顶部823和底部825之间，并且可绕由其限定的纵向轴线旋转。

第二正齿轮832与布置在第一芯轴828上的第三正齿轮836机械配合。第三正齿轮836附接至单向离合器组件840的第一离合器部分838。离合器组件840进一步包括可旋转地布置在第一芯轴828上、在第一离合器部分838上方的第二离合器部分840，弹簧843布置在第一离合器部分838和第二离合器部分840之间，从而保持第一离合器部分838和第二离合器部分840处于升高的非互锁构造(例如，第一构造)，如图31所示。

驱动管210和/或驱动齿轮826的旋转给予收缩齿轮824以及第一正齿轮830、第二正齿轮832和第三正齿轮836连同第一部分838和相应的芯轴828和834旋转。因为第二离合器部分842能绕芯轴828旋转并且通过弹簧843与第一离合器部分838分离，所以第一部分838的旋转不转移至第二离合器部分842。

第一离合器部分838和第二离合器部分842包括多个互锁齿844，互锁齿844具有扁平互锁表面846和倾斜滑动表面848。在如图32所示的第二构造中，第二离合器部分842被收缩操作杆845向下推动从而与齿844相接。滑动表面848允许互锁表面846彼此接触，从而允许第二离合器部分842的旋转将旋转第一离合器部分838和所有相接的齿轮。

收缩操作杆845包括凸轮部分847以及附接至其的手柄849。凸轮部分847包括收纳单向针式离合器855的开口853，单向针式离合器855与附接至第一芯轴828的配件856机械协作，从而允许收缩操作杆845绕第一芯轴828旋转。参考图29，操作杆845包括具有凸轮表面852的一个或多个凸轮构件850。在第一构造中，如图27所示，操作杆845沿着壳体110的操作杆穴860布置。操作杆845被弹簧843靠着顶部823上推，凸轮构件850布置在对应的凸轮穴858内。操作杆845通过安装在顶部823和凸轮部分847之间的复位延伸弹簧862被维持在第一构造。凸轮构件850和操作杆穴860防止操作杆845的进一步旋转。

随着操作杆845被拉出操作杆穴860，凸轮构件850与对应凸轮穴823配合并且沿向下方向推动操作杆845的凸轮部分847。向下移动将压缩弹簧843并且一起推动第一离合器部分838和第二离合器部分842，从而将齿844互锁，从而使得部分838和842接合。凸轮部分847沿逆时针方向的旋转致动针式离合器855，针式离合器855与配件856和第一芯轴828配合。操作杆845的继续旋转将旋转离合器组件840，离合器组件840的旋转又旋转正齿轮836、832和830、收缩齿轮824以及驱动齿轮826。这又旋转驱动管210并且收缩驱动杆220。

操作杆845能够旋转预定量，直到手柄849邻接壳体110，如图28所示。此后，操作杆845通过复位延伸弹簧862被带回其第一构造。这提升了凸轮部分847，从而允许第二离合器部分842也向上移动并且脱离第一离合器部分838。针式离合器855释放配件856，从而允许操作杆845返回至第一构造而不影响驱动管210的移动。一旦操作杆845返回至第一构造，操作杆845可以再次收缩以继续使驱动杆220做棘轮运动。

参考图33和图34，末端执行器160包括第一钳夹构件902、第二钳夹构件904以及刀具906。第一钳夹构件902和第二钳夹构件904可相对于彼此在打开位置和夹紧位置之间移动。在夹紧位置，组织可以在第一钳夹构件902和第二钳夹构件904之间被抓取或者夹紧在末端执行器106内。刀具906可沿着末端执行器160的纵向轴线移动通过第一钳夹构件902和第二钳夹构件904以切断夹紧在末端执行器160内的组织。

末端执行器160包括根据本公开设置的检测组件910，检测组件910检测或者感测在刀具906被致动以切断夹紧在末端执行器160内的组织之前夹紧在末端执行器160内的组织的属性。检测组件910可以基于感测的组织属性来防止刀具906被致动或者闭锁刀具906以防致动。检测组件910分析夹紧组织以确定夹紧组织的一个或多个属性，属性包括但不限于夹紧组织的厚度、夹紧组织的类型或者在夹紧组织内存在脉管系统。这样，如果不期望的组织(例如，肠)夹紧在末端执行器160内，则检测组件910可以防止刀具906切断组织。相比于期望组织的低脉管分布(例如，粘连)，检测组件910可以检测到不期望组织的高脉管分布。

继续参考图33和图34，检测组件910包括光源912、光传感器914以及处理器918。光源912布置在第一钳夹构件902内，光传感器914与光源912对置地布置在第二钳夹构件904内。如图所示，光源912和光传感器914均定位成邻近第一钳夹构件902和第二钳夹构件904中一个的远侧端部；但是，可以想到的是，光源912和光传感器914可以彼此对置地定位在沿着第一钳夹构件902和第二钳夹构件904的组织接触表面定位的任何位置。正如下文详细描述的，当组织夹紧在末端执行器160内时，光源912发射得光朝向光传感器914通过所夹紧的组织，光传感器914光学感测被传递通过夹紧组织的光的属性。可以想到的是，光源912可以发射光，光传感器914可以在致动刀具906之前、期间和/或之后感测光的属性。

光源912可以通过各种手段生成光，这些手段包括但不限于电刺激、白炽灯、电致发光、气体放电、高强度放电、激光器、化学发光、荧光和/或磷光。光源912可以是发光二极管(LED)。从光源912发射的光可以在可见光谱和/或红外谱内。在开关114(图1)被按下时，光源912可以被激活。光可以被光纤电缆来传递。

光传感器914构造为光学感测与其接触的光的属性。光传感器914可以构造为检测注入患者的血流内的具体化学品或者试剂，化学品或者试剂包括但不限于能够是生物发光的、辐射发光的、化学发光的、荧光的和/或磷光的化学品或者试剂。此外，光传感器914可以感测指示所夹紧组织内的异物、患病组织或非组织的光的属性。

光传感器914将光学感测的光的属性转换为数据信号，数据信号被传递至处理器918。可以想到的是，光传感器914可以直接接线或者无线连接至处理器918。

无线连接可以从固定及移动设备经由无线电频率、光学、WIFI、

(一种开放无线协议，用于在较短距离内互换数据(使用短程无线电波)，创建个域网(PAN))、

(用于一组高水平通信协议的规格，基于用于无线个域网(WPAN)的IEEE802.15.4-2003标准使用小的低功率数字无线电)等。

处理器918分析从光传感器914接收到的数据信号以确定夹紧在末端执行器160内的组织的属性。处理器918可以在用户界面120(图3)(例如，屏幕122)上显示组织属性。

处理器918在刀具906致动之前和/或期间比较计算出的组织属性与预定接受值。如果一个或多个计算出的组织属性不在可接受值的预定范围内，处理器918可以防止刀具906被致动或者从闭锁刀具906以防致动。如果一个或多个计算出的组织属性不在可接受值的预定范围内，处理器918还可以收缩刀具。当计算出的组织属性不在可接受值的预定范围内时，处理器918还可以提供反馈至用户。如上所述，反馈可以是听觉的、触觉的或者视觉的标记。

处理器918可以根据传递通过夹紧组织的光的强度来计算夹紧组织的厚度。处理器918可以根据传递通过夹紧组织的光的强度来计算各种已知组织类型(即，肺、胃、肠道、肌肉等)的厚度。光传感器914可以感测光的多个波长，处理器918可以根据由光传感器914感测的每个波长的强度或者光学功率来确定夹紧组织的类型。此外，处理器918可以根据夹紧组织所吸收的特定波长的光的强度来确定夹紧组织的脉管系统。

可以通过组织内的血红细胞密度来确定组织厚度。例如，如果在夹紧组织中存在太多血流阻断，那么血红细胞的降低的密度将指示夹紧组织过厚或者包括多多脉管系统而致使刀具906不能安全切断。

还可以通过检测异常血流动而检测夹紧组织的属性。例如，异常血流动可以指示癌症或者肿瘤组织被夹紧在末端执行器160内。在这种情况下，处理器918可以通知临床医生应该增大切除裕度(即，要移除的组织量包含癌症或者肿瘤组织)。

如示所示，处理器918布置在第二钳夹构件904内；但是，可以想到的是，处理器918可以布置在第一钳夹构件902内或者手术器械10内的任何地方(图1)(例如，在主体部分168或者壳体110内)或者手术器械10外部。还可想到的是，处理器918可以集成在微控制器500内(图6)。

额外地或者可替换地，如果计算出的组织属性在预定的值范围内，则处理器918可以允许或者能够发射吻合钉钉仓164。处理器918可以提供听觉的、触觉的或者视觉的标记给临床医生以警告临床医生，计算出的组织属性在预定的值范围内(例如，绿光、前进音调、继续图标、继续图案、可听的继续图案等)。

参考图35，根据本公开设置另一检测组件910，该另一检测组件910包括光源912和光传感器914，它们彼此邻近地布置在第一钳夹构件902和第二钳夹构件904中的每个中，同时第一钳夹构件902的光源912与第二钳夹构件904的光传感器914对置，第二钳夹构件904的光源912与第一钳夹构件902的光传感器914对置。在这种构造中，除了传递通过夹紧组织的光，光传感器914还可以感测从夹紧在末端执行器160内的组织反射的光。光源912中的一个可以发射具有第一波长的光，光源912中的另一个可以发射具有第二波长的光(例如，第一钳夹构件902的光源912可以发射在可见光谱内的光，第二钳夹构件904的光源912可以发射在红外谱内的光)，这允许处理器918判定由每个光传感器914所感测的光的属性是否是指示组织内公知波长的吸收的传递或者反射的光的属性。

参考图36，根据本公开设置又一检测组件910，并且该又一检测组件910包括两个光源912和光传感器914，它们布置在第一钳夹构件902内，光传感器914布置在光源912之间。光传感器914感测从光源912所发射并且被夹紧在末端执行器160内组织所反射的光的属性。由于光源912相对接近，期望在光源之间包括阻光遮板以增强光贯入组织内的深度。如示所示，第二钳夹构件904不包括光源或者光传感器；但是，可以想到的是，第二钳夹构件904可以包括与第一钳夹构件902的光传感器914对置的光源912以及两个光传感器914，两个光传感器914中的每个与第一钳夹构件902的一个光源912对置。

参考图37，由光传感器(例如，光传感器914)检测的传递通过组织的光的响应性对由标签“透明”、“红色”、“蓝色”以及“绿色”指示的不同波长的光敏感。如图所示，光的波长强度可以用以确定夹紧在末端执行器160内的组织的颜色。将理解的是，当光被传递通过夹紧在末端执行器160内的组织时，对应于组织的颜色的波长不被传递通过组织，使得可以分析所传递的光的波长以确定夹紧组织的颜色。

参考图38和图39，根据本公开的另一检测组件920。检测组件920包括超声波探头922和处理器928。超声波探头922布置在钳夹构件902、904中邻近其远侧端部的一个钳夹构件中。类似于上述详细描述的检测组件910，检测组件920检测或者感测在刀具906被致动之前夹紧在末端执行器160内的组织的属性以切断夹紧在末端执行器160内的组织，因为此处将仅详细描述差别。

超声波探头922包括超声波变换器924和超声波传感器926。超声波变换器924将电能转换为声波能量。超声波变换器924可以利用压电晶体将电能转换为声波能量。声波能量朝向邻近超声波探头922的组织，同时一些声波能量朝向超声波探头922被反射回。超声波传感器926感测朝向超声波探头922被反射回的声波能量以产生邻近超声波探头922的组织的声波图。

超声波传感器926将感测到的声波能量转换为数据信号，数据信号被发送至处理器928。类似于检测组件910的处理器918，处理器928可以布置在末端执行器160内，在手术器械10的壳体168内(图1)(例如，与微处理器500集成)或者远离手术器械10。处理器928将邻近超声波探头922的组织的声波图显示在显示器(例如，用户界面120的屏幕122或者远离手术器械10的监控器)上，允许临床医生在致动刀具906之前观察邻近超声波探头922的组织。在观察邻近超声波探头922的组织期间，临床医生能够在致动刀具906之前、期间和/或之后观察夹紧在末端执行器160内的组织的属性，诸如高密度的区域、低密度的区域、异物和/或异常组织。

尽管附图已经示出了本公开的若干实施例，但是本公开并不旨在局限于此，本公开旨在与本领域所允许以及同样阅读说明书的范围一样广。还可想到上述实施例的任何组合，这些均在附随的权利要求的范围内。因此，上述说明书不应该视为限制性的，而仅是作为特定实施例的示范。本领域技术人员将想到在附随权利要求的范围内的其他修改。

Claims (12)

1.一种末端执行器，包括：

第一钳夹构件，其具有第一组织接触表面；

第二钳夹构件，其具有与所述第一钳夹构件的第一组织接触表面对置的第二组织接触表面，第一钳夹构件和第二钳夹构件能够相对于彼此在打开位置和夹紧位置之间移动，所述第一钳夹构件或者第二钳夹构件中的一个包括吻合钉钉仓，所述吻合钉钉仓包括多个吻合钉，所述多个吻合钉被构造为发射通过所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织；

刀具，其构造为能够沿着所述末端执行器的纵向轴线移动通过第一钳夹构件和第二钳夹构件；以及

检测组件，其布置在所述第一钳夹构件或者第二钳夹构件内，所述检测组件包括：

超声换能器，其用于从一个钳夹构件朝向另一个钳夹构件发射能量；

超声传感器，所述超声传感器用于感测指示夹在第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的组织属性的性质，所述超声传感器将指示感测到的性质的信号发送给处理器，以及

所述处理器，所述处理器被构造为：

接收来自所述传感器的指示感测到的性质的信号；

根据所述信号确定所述组织属性；

将所确定的组织属性与预定的可接受值进行比较，当所确定的组织属性不在可接受值的预定范围内时，防止所述刀具被致动。

2.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述检测组件包括光源以及光传感器，所述光源被构造为从第一组织接触表面或者第二组织接触表面中的一个朝向对置的组织接触表面发射光，所述光传感器被构造为感测发射光的性质，所述检测组件被构造为根据感测到的发射光的性质来确定所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性。

3.根据权利要求2所述的末端执行器，其中，所述光源被构造为从所述第一钳夹的所述第一组织接触表面发射光，所述光传感器被布置在所述第一钳夹构件内并且被构造为感测从所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织反射的发射光的性质。

4.根据权利要求3所述的末端执行器，其中，所述检测组件包括第二光源和第二光传感器，所述第二光源被构造为从所述第二组织接触表面发射光，所述第二光传感器被布置在所述第二钳夹构件内，布置在所述第一钳夹构件内的光传感器被构造为感测从所述第二光源发射且传递通过所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的光的性质，所述第二光传感器被构造为感测从所述光源发射且传递通过所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的光的性质，并且所述第二光传感器被构造为感测从所述第二光源发射且从所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织反射的光的性质。

5.根据权利要求2所述的末端执行器，其中，所述光源被构造为从所述第一钳夹的第一组织接触表面发射光，所述光传感器被布置在所述第二钳夹构件内并且被构造为感测传递通过所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的发射光的性质。

6.一种手术器械，包括：

手柄；

细长轴，其从所述手柄延伸出，以及

末端执行器，其联接至所述细长轴的远侧端部，所述末端执行器包括：

第一钳夹构件，其具有第一组织接触表面；

第二钳夹构件，其具有与所述第一钳夹构件的第一组织接触表面对置的第二组织接触表面，第一钳夹构件和第二钳夹构件能够相对于彼此在打开位置和夹紧位置之间移动，所述第一钳夹构件或者第二钳夹构件中的一个包括吻合钉钉仓，所述吻合钉钉仓包括多个吻合钉，所述多个吻合钉被构造为发射通过所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织；

刀具，其构造为能够沿着所述末端执行器的纵向轴线移动通过第一钳夹构件和第二钳夹构件；以及

检测组件，其被布置在所述第一钳夹构件或者第二钳夹构件内，所述检测组件包括：

超声换能器，其用于从一个钳夹构件朝向另一个钳夹构件发射能量；

超声传感器，所述超声传感器用于感测指示夹在第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的组织属性的性质，所述超声传感器将指示感测到的性质的信号发送给处理器，以及

所述处理器，所述处理器被构造为：

接收来自所述传感器的指示感测到的性质的信号；

根据所述信号确定所述组织属性；

将所确定的组织属性与预定的可接受值进行比较，当所确定的组织属性不在可接受值的预定范围内时，防止所述刀具被致动。

7.根据权利要求6所述的手术器械，其中，所述处理器被构造为：

向用户提供关于所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性的反馈。

8.根据权利要求6所述的手术器械，其中，所述处理器被布置在所述手柄、所述细长轴或者所述末端执行器中。

9.根据权利要求6所述的手术器械，其中，所述传感器被构造为感测朝向所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织发射的光的属性。

10.根据权利要求6所述的手术器械，其中，所述传感器被构造为感测朝向所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织发射的超声波。

11.根据权利要求6所述的手术器械，进一步包括被布置在所述手柄上的屏幕，所述屏幕可操作地关联于所述处理器，并且被构造为显示所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的属性的反馈。

12.根据权利要求11所述的手术器械，其中，所述屏幕被构造为显示所述第一钳夹构件和第二钳夹构件之间的组织的声波图。

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