CN110809449A - 具有双功率源的外科切割和紧固器械 - Google Patents

具有双功率源的外科切割和紧固器械 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于外科器械的控制电路，该控制电路包括轴控制段、被构造成能够在轴控制段和可释放外科器械仓之间传导第一电信号的第一电导体、电外科能量控制段、被构造成能够在电外科能量控制段和可释放外科器械仓之间传导第二电信号的第二电导体、以及电联接到电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量的连接器。电外科能量控制段被构造成能够检测电外科发生器至连接器的连接，以及当电外科能量控制段检测到电外科发生器连接至连接器时，将轴控制段与电外科发生器能量电隔离。

Description

具有双功率源的外科切割和紧固器械
技术领域
本公开涉及电外科装置，并且在各个方面涉及用于在其中传导电信号的模块化电路。
背景技术
在外科密封和缝合系统中，可能有用的是采用模块化设计，该模块化设计允许单个柄部组件附接到多个喷嘴组件，并且允许喷嘴组件附接到多个柄部组件。由于喷嘴组件将包括端部执行器中的各种外科器械，因此可能需要喷嘴中的特殊电路以允许柄部组件中的器械控制模块化喷嘴组件的端部执行器中的各种功能。在一些示例中，各种外科器械中的每一个可被设计成实现特定外科功能，例如一种或多种类型的组织密封功能。此外，可能需要将可源自或可不源自柄部组件的能量施加到端部执行器。例如，柄部组件可以是电池供电的以控制柄部组件的功能，但可能不具有足以控制端部执行器的功率。另外，包括外科密封功能的系统可具有特定的功率要求，例如用于提供向组织施加止血密封的RF能量的要求，其不以其他方式与柄部组件相关联。
发明内容
在一个方面，用于外科器械的控制电路，该控制电路可包括轴控制段、被构造成能够在轴控制段和可释放外科器械仓之间传导第一电信号的第一电导体、电外科能量控制段、被构造成能够在电外科能量控制段和可释放外科器械仓之间传导第二电信号的第二电导体、以及电联接到电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量的连接器。另外，电外科能量控制段可被构造成能够检测电外科发生器至连接器的连接，以及当电外科能量控制段检测到电外科发生器连接至连接器时，将轴控制段与电外科发生器能量电隔离。
在一个方面，外科系统的喷嘴组件可包括具有轴控制段和电外科能量控制段的机载电路板、被构造成能够在轴控制段和端部执行器中的可释放外科器械仓之间传导第一电信号的第一电导体、被构造成能够在电外科能量控制段和端部执行器中的可释放外科器械仓之间传导第二电信号的第二电导体、以及联接到机载电路板并且朝近侧定位在喷嘴组件上的机载连接器，其中机载连接器被构造成能够在喷嘴组件附接到柄部组件时与柄部组件的外壳连接器交接。喷嘴连接器还可包括电联接到电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量的连接器、以及朝近侧定位在喷嘴组件上并且被构造成能够联接到柄部组件的附接支架以将喷嘴组件附接到柄部组件的轴附接凸耳。另外，电外科能量控制段可被构造成能够检测电外科发生器至连接器的连接，以及当电外科能量控制段检测到电外科发生器连接至连接器时，将轴控制段与电外科发生器能量电隔离。
附图说明
本文所述方面的新颖特征在所附权利要求书中进行了详细描述。然而，关于组织和操作方法的这些方面可结合附图参考下述说明更好地理解。
图1是根据本公开的一个方面的外科系统的透视图，该外科系统包括联接到可互换外科工具组件的柄部组件，该可互换外科工具组件被构造成能够与常规外科钉/紧固件仓和射频(RF)仓结合使用。
图2是根据本公开的一个方面的图1的外科系统的分解透视组件视图。
图3是根据本公开的一个方面的图1和图2的柄部组件和可互换外科工具组件的部分的另一分解透视组件视图。
图4是根据本公开的一个方面的图1至图3的可互换外科工具组件的近侧部分的分解组件视图。
图5是根据本公开的一个方面的图1至图5的可互换外科工具组件的远侧部分的另一分解组件视图。
图6是根据本公开的一个方面的图1至图5所示的端部执行器的局部剖视图，该端部执行器将RF仓支撑在其中并且具有夹持在仓和砧座之间的组织。
图7是根据本公开的一个方面的图6的砧座的局部剖视图。
图8是根据本公开的一个方面的图1至图5的可互换外科工具组件的一部分的另一分解组件视图。
图9是根据本公开的一个方面的图1和图2的可互换外科工具组件和柄部组件的另一分解组件视图。
图10是根据本公开的一个方面的图1至图5的可互换外科工具组件的RF仓和细长通道的透视图。
图11是根据本公开的一个方面的具有刀构件的图10的RF仓和细长通道的部分的局部透视图。
图12是根据本公开的一个方面的在图10的细长通道中安装的RF仓的另一个透视图，并且示出了柔性轴电路布置的一部分。
图13是根据本公开的一个方面的沿图12中的线13-13截取的图12的RF仓和细长通道的剖面端视图。
图14是根据本公开的一个方面的图1和图5的可互换外科工具组件的一部分的俯视剖视图，其中其端部执行器处于关节运动位置。
图15是根据本公开的一个方面的机载电路板布置和RF发生器和构型的透视图。
图16A至图16B是根据本公开的一个方面的跨越两个图纸的图1的外科器械的控制电路的框图。
图17为根据本公开的一个方面的图1的外科器械的控制电路的框图，其中示出柄部组件与功率组件之间、以及柄部组件与可互换轴组件之间的接口。
图18为根据本公开的一个方面的被构造成能够控制各种功能的外科器械的示意图。
图19是图15所示的机载电路板布置在被设置在电外科系统的一部分内时方面的透视图。
图20示出了根据本公开的一个方面的被编程为与端部执行器传送功率和控制信号的外科系统的框图。
具体实施方式
本申请的申请人拥有于与其同时提交且各自全文以引用方式并入本文的以下专利申请：
2017年6月28日提交、发明人为Jeffrey D.Messerly等人且名称为“SURGICALSYSTEM COUPLABLE WITH STAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE,ANDMETHOD OF USING SAME”的代理人案卷号END8184USNP/170063。
2017年6月28日提交、发明人为Jeffrey D.Messerly等人且名称为“SYSTEMS ANDMETHODS OF DISPLAYING SURGICAL INSTRUMENT STATUS”的代理人案卷号END8183USNP/170064。
2017年6月28日提交、发明人为Jeffrey D.Messerly等人且名称为“SHAFT MODULECIRCUITRY ARRANGEMENTS”的代理人案卷号END8190USNP/170065。
2017年6月28日提交、发明人为Jeffrey D.Messerly等人且名称为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR CONTROLLING CONTROL CIRCUITS FOR INDEPENDENT ENERGY DELIVERY OVERSEGMENTED SECTIONS”的代理人案卷号END8189USNP/170066。
2017年6月28日提交、发明人为Jeffrey D.Messerly等人且名称为“FLEXIBLECIRCUIT ARRANGEMENT FOR SURGICAL FASTENING INSTRUMENTS”的代理人案卷号END8185USNP/170067。
2017年6月28日提交、发明人为Jeffrey D.Messerly等人且名称为“SURGICALSYSTEM COUPLEABLE WITH STAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE,ANDHAVING A PLURALITY OF RADIO-FREQUENCY ENERGY RETURN PATHS”的代理人案卷号END8188USNP/170068。
2017年6月28日提交、发明人为David C.Yates等人且名称为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR CONTROLLING CONTROL CIRCUITS FOR AN INDEPENDENT ENERGY DELIVERYOVER SEGMENTED SECTIONS”的代理人案卷号END8181USNP/170069。
2017年6月28日提交、发明人为Tamara Widenhouse等人且名称为“SURGICAL ENDEFFECTOR FOR APPLYING ELECTROSURGICAL ENERGY TO DIFFERENT ELECTRODES ONDIFFERENT TIME PERIODS”的代理人案卷号END8187USNP/170070。
2017年6月28日提交、发明人为Tamara Widenhouse等人且名称为“ELECTROSURGICAL CARTRIDGE FOR USE IN THIN PROFILE SURGICAL CUTTING ANDSTAPLING INSTRUMENT”的代理人案卷号END8182USNP/170071。
2017年6月28日提交、发明人为Frederick E.Shelton,IV等人且名称为“SURGICALEND EFFECTOR TO ADJUST JAW COMPRESSION”的代理人案卷号END8186USNP/170072。
2017年6月28日提交、发明人为Jason L.Harris等人且名称为“CARTRIDGEARRANGEMENTS FOR SURGICAL CUTTING AND FASTENING INSTRUMENTS WITH LOCKOUTDISABLEMENT FEATURES”的代理人案卷号END8224USNP/170073。
电外科装置可用于许多外科手术中。电外科装置可向组织施加电能以便对组织进行处理。电外科装置可包括具有安装在远侧的端部执行器的器械，该端部执行器包括一个或多个电极。端部执行器可抵靠组织定位，使得电流可被引入到组织中。电外科装置可被构造用于单极或双极操作。在单极操作期间，电流由端部执行器上的有源(或源)电极引入到组织中，并通过返回电极返回。返回电极可以是接地垫，并且单独地位于患者的身体上。在双极操作期间，电流可分别通过端部执行器的有源电极和返回电极被引入到组织中并从组织返回。
端部执行器可包括两个或更多个钳口构件。该钳口构件中的至少一个可具有至少一个电极。至少一个钳口能够从与相反钳口间隔开以用于接收组织的位置移动到钳口构件之间的空间小于第一位置的钳口构件之间的空间的位置。可移动钳口的移动可以压缩保持在其间的组织。由流过组织的电流所产生的热结合通过钳口的移动实现的压缩可以在组织内和/或在组织之间形成止血密封并因此可尤其适用于例如密封血管。端部执行器可包括切割构件。该切割构件可相对于组织和电极运动以横切组织。
电外科装置还可包括将组织夹持在一起的机构(诸如缝合装置)和/或切断组织的机构(诸如组织刀)。电外科装置可包括轴，该轴用于将端部执行器邻近接受治疗的组织放置。轴可为直的或弯曲的、可弯曲的或不可弯曲的。在包括直的和可弯曲轴的电外科装置中，轴可具有一个或多个关节运动接头以允许轴的受控弯曲。当使用具有直的非弯曲轴的电外科装置不容易接近待处理的组织时，此类接头可允许电外科装置的使用者以与轴成角度的方式将端部执行器放置成与组织接触。
由电外科装置施加的电能可通过与手持件连通的发生器传递至器械。电能可为射频(“RF”)能量的形式。RF能量为可在200千赫兹(kHz)至1兆赫兹(MHz)频率范围内的电能形式。在应用中，电外科器械可穿过组织传递低频RF能量，这会引起离子振荡或摩擦，并实际上造成电阻性加热，从而升高组织的温度。由于受影响的组织与周围组织之间形成明显的边界，因此外科医生能够以高精确度进行操作，并在不损伤相邻的非目标组织的情况下进行控制。射频能的低操作温度适用于在密封血管的同时移除、收缩软组织、或对软组织塑型。RF能量尤其奏效地适用于结缔组织，所述结缔组织主要由胶原构成并且在接触热时收缩。
RF能量可在EN 60601-2-2:2009+A11:2011，定义201.3.218-高频率中所述的频率范围内。例如，单极RF应用中的频率通常可被限制为小于5MHz。然而，在双极RF应用中，频率几乎可为任何值。单极应用通常可使用高于200kHz的频率，以便避免由于使用低频电流而导致不希望的对神经和肌肉的刺激。如果风险分析显示神经肌肉刺激的可能性已减轻至可接受的水平，则双极应用可使用较低频率。通常，不使用高于5MHz的频率以最小化与高频渗漏电流相关联的问题。然而，在双极应用的情况下，可使用较高的频率。通常认为，10mA是组织热效应的下限阈值。
图1和图2示出了可用于执行多种不同外科手术的马达驱动外科系统10。在例示的布置中，外科系统10包括操作地联接到柄部组件500的可互换外科工具组件1000。在另一外科系统方面，可互换外科工具组件1000还可以有效地与机器人控制的外科系统或自动外科系统的工具驱动组件一起使用。例如，本文所公开的外科工具组件1000可与各种机器人系统、器械、部件和方法诸如但不限于名称为“SURGICAL STAPLING INSTRUMENTS WITHROTATABLE STAPLE DEPLOYMENT ARRANGEMENTS”的美国专利9,072,535中公开的那些一起使用，该专利据此全文以引用方式并入本文。
在例示的方面，柄部组件500可包括柄部外壳502，该柄部外壳包括可由临床医生抓持和操纵的手枪式握持部504。如将在下文简要讨论的，柄部组件500操作地支撑多个驱动系统，该多个驱动系统被构造成能够生成各种控制运动并将各种控制动作施加到可互换外科工具组件1000的对应部分。如图2所示，柄部组件500还可以包括操作地支撑多个驱动系统的柄部框架506。例如，柄部框架506可以操作地支撑“第一”或闭合驱动系统(通常表示为510)，其可用于将闭合和打开动作施加到可互换外科工具组件1000。在至少一种形式中，闭合驱动系统510可包括呈由柄部框架506枢转地支撑的闭合触发器512形式的致动器。此类构造使得闭合触发器512将能够由临床医生操纵，使得当临床医生握持柄部组件500的手枪式握持部504时，闭合触发器512可容易从启动或“未致动”位置枢转到“致动”位置并且更具体地枢转到完全压缩或完全致动位置。在使用中，为了致动闭合驱动系统510，临床医生将闭合触发器512朝向手枪式握持部504按压。如名称为“SURGICAL INSTRUMENTCOMPRISING A SENSOR SYSTEM”的美国专利申请序列号14/226,142(现为美国专利申请公布2015/0272575)(该专利申请据此全文以引用方式并入本文)中进一步详细描述的，当临床医生完全压下闭合触发器512以达到完全闭合行程时，闭合驱动系统510被构造成能够将闭合触发器512锁定到完全压下或完全致动的位置。当临床医生期望将闭合触发器512解锁以允许其被偏压到未致动位置时，临床医生简单地启动使闭合触发器能够返回到未致动位置的闭合释放按钮组件518。闭合释放按钮组件518还可被构造成能够与各种传感器交互，这些传感器与柄部组件500中的微控制器通信以跟踪闭合触发器512的位置。关于闭合释放按钮组件518的构造和操作的进一步的细节可见于美国专利申请公布2015/0272575中。
在至少一种形式中，柄部组件500和柄部框架506可以操作地支撑在本文中称为击发驱动系统530的另一个驱动系统，该驱动系统被构造成能够将击发运动施加到附接到其的可互换外科工具组件的对应部分。如在美国专利申请公布2015/0272575中详细描述的，击发驱动系统530可采用位于柄部组件500的手枪式握把部504中的电动马达505。在各种形式中，马达505例如可以是具有约25,000RPM的最大旋转的直流有刷驱动马达。在其它布置方式中，马达505可包括无刷马达、无绳马达、同步马达、步进马达、或任何其它合适的电动马达。马达505可由功率源522供电，在一种形式中，该功率源可包括可移除电源组。电源组可将多个锂离子(“LI”)或其他合适的电池支撑在其中。可以使用可串联或并联连接的多个电池作为外科系统10的功率源522。之外，功率源522可以是可替换的和/或可再充电的。
电动马达505被构造成能够根据马达的极性在远侧和近侧方向上轴向驱动可纵向移动的驱动构件540(图3)。例如，当马达505在一个旋转方向上被驱动时，可纵向移动的驱动构件将在远侧方向“DD”上被轴向地驱动。当马达505在相反的旋转方向上被驱动时，可纵向运动驱动构件540将在近侧方向“PD”上被轴向地驱动。柄部组件500可包括开关513，开关513可被构造成能够使通过功率源522施加到电动马达505的极性反转或以其他方式控制马达505。柄部组件500还可包括一个或多个传感器(未示出)，其被构造成能够检测驱动构件的位置和/或驱动构件移动的方向。马达505的致动可由与闭合触发器512相邻并且被枢转地支撑在柄部组件500上的击发触发器(未示出)控制。击发触发器可在未致动位置和致动位置之间枢转。击发触发器可以由弹簧或其他偏置布置偏置到未致动位置中，使得当临床医生释放击发触发器时，该击发触发器可以由弹簧或偏置布置枢转或以其他方式返回到未致动位置。在至少一种形式中，击发触发器可被定位在闭合触发器512的“外侧”。如美国专利申请公布2015/0272575中所讨论的，柄部组件500可配备有击发触发器安全按钮(未示出)，以防止击发触发器的无意致动。当闭合触发器512处于未致动位置时，安全按钮被容纳在柄部组件500中，在此情况下，临床医生不能容易地接近安全按钮并使安全按钮在防止击发触发器的致动的安全位置和其中可击发击发触发器的击发位置之间运动。当临床医生压下闭合触发器时，安全按钮和击发触发器向下枢转，随后其可由临床医生操纵。
在至少一种形式中，可纵向移动的驱动构件540可以具有形成在其上的齿条542，以用于与和马达交接的对应驱动齿轮布置(未示出)啮合接合。参见图3。关于那些特征的进一步的细节可见于美国专利申请公布2015/0272575。然而，在至少一种布置中，可纵向移动驱动构件被绝缘，以保护其免受无意的射频能量的影响。至少一种形式还包括可手动致动的被构造成能够使得临床医生能够在马达505变得失效情况下手动地回缩可纵向移动的驱动构件120的“救助”组件。救助组件可包括杠杆或救助柄部组件，其在可释放门550下方储存在柄部组件500内。参见图2。杠杆可被构造成能够被手动枢转成与驱动构件中的齿棘轮接合。因此，临床医生可通过使用救助柄部组件手动地回缩驱动构件540，以使驱动构件在近侧方向“PD”上做棘轮运动。名称为“POWERED SURGICAL CUTTING AND STAPLINGAPPARATUS WITH MANUALLY RETRACTABLE FIRING SYSTEM”的美国专利8,608,045(该专利的全部公开内容据此以引用方式并入本文)公开了救助布置以及也可与本文所公开的各种可互换外科工具组件中的任一者一起采用的其它部件、布置和系统。
在该例示方面，可互换外科工具组件1000包括外科端部执行器1500，该外科端部执行器包括第一钳口1600和第二钳口1800。在一种布置中，第一钳口包括细长通道1602，该细长通道被构造成能够将常规(机械)外科钉/紧固件仓1400(图4)或射频(RF)仓1700(图1和图2)可操作地支撑在其中。第二钳口1800包括相对于细长通道1602被枢转地支撑的砧座1810。通过致动闭合驱动系统510，砧座1810可以在打开位置和闭合位置之间选择性地朝向和远离支撑在细长通道1602中的外科仓移动。在例示的布置中，砧座1810被枢转地支撑在细长通道1602的近侧端部部分上，以用于围绕横向于轴轴线SA的枢转轴线的选择性枢转行进。闭合驱动系统510的致动可导致附接到关节运动连接器1920的近侧闭合构件或近侧闭合管1910的远侧轴向运动。
转到图4，关节运动连接器1920包括从关节运动连接器1920的远侧端部朝远侧突出的上柄脚1922和下柄脚1924，以可移动地联接到端部执行器闭合套筒或远侧闭合管段1930。参见图3。远侧闭合管段1930包括上柄脚1932和从其近侧端部朝近侧突出的下柄脚(未示出)。上部双枢轴连接件1940包括近侧销1941和远侧销1942，这两个销分别接合关节运动连接器1920和远侧闭合管段1930的上柄脚1922、1932中的对应孔。相似地，下部双枢轴连接件1944包括近侧销1945和远侧销1946，这两个销分别接合关节运动连接器1920和远侧闭合管段1930的下柄脚1924中的对应孔。
仍然参考图4，在例示的示例中，远侧闭合管段1930包括正向钳口打开特征或插片1936、1938，其与砧座1810的相应部分相对应，以在远侧闭合管段1930沿近侧方向PD回缩到起始位置时向砧座1810施加打开动作。关于砧座1810的打开和闭合的更多细节可见于与本申请同日提交的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITH POSITIVE JAW OPENING FEATURES”的美国专利申请(代理人案卷号END8208USNP/170096)中，该专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。
如图5所示，在至少一种布置中，可互换外科工具组件1000包括工具机架组件1200，该工具机架组件包括将喷嘴组件1240可操作地支撑其上的工具底座1210。如与本申请同日提交并据此全文以引用方式并入本文的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITHAXIALLY MOVABLE CLOSURE MEMBER”的美国专利申请(代理人案卷号END8209USNP/170097)中进一步所述，工具底座1210和喷嘴布置1240有利于外科端部执行器1500围绕轴轴线SA相对于工具底座1210旋转。这种旋转行进由图1中的箭头R表示。同样如图4和图5所示，可互换外科工具组件1000包括脊组件1250，该脊组件可操作地支撑近侧闭合管1910并且联接到外科端部执行器1500。在各种情况下，为了便于组装，脊组件1250可由通过按扣特征结构、粘合剂、焊接等互连在一起的上脊段1251和下脊段1252制成。在组装形式中，脊组件1250包括可旋转地支撑在工具底座1210中的近侧端部1253。在一个布置中，例如，脊组件1250的近侧端部1253附接到脊轴承(未示出)，该脊轴承被构造成能够被支撑在工具底座1210内。这种布置有利于脊组件1250到工具底座的可旋转附接，使得脊组件1250可选择性地相对于工具底座1210围绕轴轴线SA旋转。
如图4所示，上脊段1251终止于上凸耳安装特征部1260中，并且下脊段1252终止于下凸耳安装特征部1270中。上凸耳安装特征部1260在其中形成有凸耳狭槽1262，该凸耳狭槽适于将上安装连接件1264安装支撑在其中。类似地，下凸耳安装特征结构1270在其中形成有凸耳狭槽1272，该凸耳狭槽1272适于在其中安装地支撑下安装连接件1274。上安装连接件1264在其中包括与轴轴线SA偏离的枢轴承窝1266。该枢轴承窝1266适于在其中可旋转地接收枢轴销1634，该枢轴销1634形成在附接到细长通道1602的近侧端部部分1610的通道顶盖或砧座保持器1630上。下安装连接件1274包括下枢轴销1276，该下枢轴销1276适于接收在形成在细长通道1602的近侧端部部分1610中的枢轴孔1611内。下枢轴销1276以及枢轴孔1611与轴轴线SA偏离。下枢轴销1276与枢轴承窝1266垂直对准以限定关节运动轴线AA，外科端部执行器1500可围绕该关节运动轴线AA相对于轴轴线SA进行关节运动。参见图1。尽管关节运动轴线AA横向于轴轴线SA，但在至少一种布置中，关节运动轴线AA与轴轴线SA侧向偏离并且不与轴轴线SA相交。
转到图5，近侧闭合管1910的近侧端部1912由连接器1916可旋转地联接到闭合梭动件1914，其中该连接器位于近侧闭合管段1910中的环形沟槽1915中。闭合梭动件1914被支撑以在工具底座1210内轴向行进，并且在其上具有一对钩1917，这对钩被构造成能够当工具底座1210联接到柄部机架506时接合闭合驱动系统510。工具底座1210还支撑闩锁组件1280以用于将工具底座1210可释放地闩锁到柄部机架506。关于工具底座1210和闩锁组件1280的更多细节可见于与本申请同日提交的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITH AXIALLYMOVABLE CLOSURE MEMBER”的美国专利申请(代理人案卷号END8209USNP/170097)中，该专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。
柄部组件500中的击发驱动系统530被构造成能够可操作地联接到击发系统1300，该击发系统可操作地支撑在可互换外科工具组件1000中。击发系统1300可包括中间击发轴部分1310，该中间击发轴部分被构造成能够响应于击发驱动系统530施加到其上的对应击发运动而沿远侧方向和近侧方向轴向移动。参见图4。如图5所示，中间击发轴部分1310的近侧端部1312具有形成在其上的击发轴附接凸耳1314，该击发轴附接凸耳被构造成能够安置到附接托架544(图3)中，该附接托架在柄部组件500内的击发驱动系统530的可纵向移动驱动构件540的远侧端部上。这种布置有利于在击发驱动系统530致动时的中间击发轴部分1310的轴向移动。在例示的示例中，中间击发轴部分1310被构造用于附接到远侧切割部分或刀杆1320。如图4所示，刀杆1320连接到击发构件或刀构件1330。刀构件1330包括将组织切割刀片1334可操作地支撑在其上的刀主体1332。刀主体1332还可包括砧座接合插片或特征部1336以及通道接合特征部或脚部1338。砧座接合特征部1336可用于在刀构件1330向远侧推进穿过端部执行器1500时向砧座1810施加附加的闭合运动。
在例示的示例中，外科端部执行器1500可由关节运动系统1360选择性地围绕关节运动轴线AA进行关节运动。在一种形式中，关节运动系统1360包括枢转地联接到关节运动连接件1380的近侧关节运动驱动器1370。如在图4中可最具体地看出，偏置附接凸耳1373形成在近侧关节运动驱动器1370的远侧端部1372上。枢轴孔1374形成在偏置附接凸耳1373中并且被构造成能够在其中枢转地接收形成在关节运动连接件1380的近侧端部1381上的近侧连接件销1382。关节运动连接件1380的远侧端部1383包括枢轴孔1384，该枢轴孔被构造成能够在其中枢转地接收形成在细长通道1602的近侧端部部分1610上的通道销1618。因此，近侧关节运动驱动器1370的轴向运动将由此向细长通道1602施加关节运动，从而使外科端部执行器1500围绕关节运动轴线AA相对于脊组件1250进行关节运动。在各种情况下，当近侧关节运动驱动器1370没有在近侧或远侧方向上运动时，近侧关节运动驱动器1370可被关节运动锁1390保持就位。关于关节运动锁1390的示例性形式的更多细节可见于与本申请同日提交的名称为“SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING AN ARTICULATION SYSTEMLOCKABLE TO A FRAME”的美国专利申请(代理人案卷号END8217USNP/170102)中，该专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。
除上述之外，可互换外科工具组件1000可包括换档器组件1100，该换档器组件可被构造成能够选择性地且可释放地将近侧关节运动驱动器1310联接到击发系统1300。如图5所示，在一种形式中，换档器组件1100包括围绕击发系统1300的中间击发轴部分1310定位的锁定衬圈或锁定套筒1110，其中锁定套筒1110可以在接合位置与脱离位置之间旋转，在接合位置处，锁定套筒1110将近侧关节运动驱动器1370可操作地联接到击发构件组件1300，在脱离位置处，近侧关节运动驱动器1370未可操作地联接到击发构件组件1300。当锁定套筒1110处于其接合位置时，击发构件组件1300的远侧运动可使近侧关节运动驱动器1370向远侧运动，并且对应地，击发构件组件1300的近侧运动可使近侧关节运动驱动器1370向近侧运动。当锁定套筒1110处于其脱离位置时，击发构件组件1300的运动不传递到近侧关节运动驱动器1370，因此，击发构件组件1300可独立于近侧关节运动驱动器1370运动。在各种情况下，当击发构件组件1300没有使近侧关节运动驱动器1370在近侧或远侧方向上运动时，近侧关节运动驱动器1370可被关节运动锁1390保持就位。
在例示的布置中，击发构件组件1300的中间击发轴部分1310形成有两个相对的平坦侧面，在其中形成有驱动凹口1316。参见图5。如图5中同样可见，锁定套筒1110可包括柱形或至少基本上柱形的主体，该主体包括纵向开孔，该纵向开孔被构造成能够接纳穿过其中的中间击发轴部分1310。锁定套筒1110可包括沿直径相对的、面向内的锁定突出部，当锁定套筒1110处于一个位置时，这些锁定突出部被接合地接纳在中间击发轴部分1310中的驱动凹口1316的对应部分内，并且当锁定套筒处于另一位置时，这些锁定突出部不被接纳在驱动凹口1316内，从而允许锁定套筒1110和中间击发轴1310之间的相对轴向运动。如可在图5中进一步所见，锁定套筒1110还包括锁定构件1112，该锁定构件的尺寸设置成可移动地接纳在近侧关节运动驱动器1370的近侧端部中的凹口1375内。这样的布置允许锁定套筒1110稍微旋转成与中间击发轴部分1310接合和脱离接合，同时保持在用于接合或与近侧关节运动驱动器1370中的凹口1375接合的位置。例如，当锁定套筒1110处于其接合位置时，锁定突出部定位在中间击发轴部分1310中的驱动凹口1316内，使得远侧推力和/或近侧拉力可以从击发构件组件1300传递到锁定套筒1110。然后，此类轴向推动或拉动运动从锁定套筒1110传递到近侧关节运动驱动器1370，从而使外科端部执行器1500进行关节运动。实际上，当锁定套筒1110处于其接合(关节运动)位置时，击发构件组件1300、锁定套筒1110和近侧关节运动驱动器1370将一起移动。另一方面，当锁定套筒1110处于其脱离位置时，锁定突出部不被接纳在中间击发轴部分1310的驱动凹口1316内；并且因此，远侧推力和/或近侧拉力可不从击发构件组件1300传递到锁定套筒1110(和近侧关节运动驱动器1370)。
在例示的示例中，锁定套筒1110在其接合位置与脱离位置之间的相对运动可以由与近侧闭合管1910交接的换档器组件1100控制。仍然参见图5，换档器组件1100还包括换档器键1120，该键被构造成能够可滑动地接纳在形成在锁定套筒1110的外周边中的键槽内。这种布置使得换档器键1120能够相对于锁定套筒1110轴向地移动。如在与本申请同日提交并且全部公开内容据此以引用方式并入本文的名称为“SURGICAL INSTRUMENT WITHAXIALLY MOVABLE CLOSURE MEMBER”(代理人案卷号END8209USNP/170097)的美国专利申请中进一步详细讨论，换档器键1120的一部分被构造成能够与近侧封闭管部分1910中的凸轮开口(未示出)凸轮地相互作用。同样在例示的示例中，换档器组件1100还包括切换筒1130，该切换筒2220可旋转地接收在近侧闭合管部分1910的近侧端部部分上。换档器键1120的一部分延伸穿过切换筒1130中的轴向狭槽段，并且可移动地被接纳在切换筒1130中的弓形狭槽段内。切换筒扭转弹簧1132安装在切换筒1130上并且接合喷嘴组件1240的一部分以施加扭转偏置或旋转，该扭转偏置或旋转用于使切换筒1130旋转，直到换档器键1120的该部分到达近侧封闭管部分1910中的凸轮开口为止。当处于此位置时，切换筒1130可向换档器键1120提供扭转偏压，该扭转偏压致使锁定套筒1110旋转到其与中间击发轴部分1310接合的位置。该位置还对应于近侧闭合管1910(和远侧闭合管段1930)的未致动构型。
在一种布置中，例如，当近侧闭合管1910处于未致动构型(砧座1810处于与安装在细长通道1602中的仓间隔开的打开位置)时，中间击发轴部分1310的致动将导致近侧关节运动驱动器1370的轴向运动以有利于端部执行器1500的关节运动。一旦使用者将外科端部执行器1500关节运动至期望方位，使用者就可以致动近侧闭合管部分1910。近侧闭合管部分1910的致动将导致远侧闭合管段1930向远侧行进，以最终向砧座1810施加闭合动作。近侧闭合管部分1910的该远侧行进将导致其中的凸轮开口与换档器键1120的凸轮部分凸轮地相互作用，从而使换档器键1120使锁定套筒1110沿致动方向旋转。锁定套筒1110的这种旋转将导致锁定突出部从中间击发轴部分1310中的驱动凹口1316脱离。当处于这种构型时，击发驱动系统530可被致动以在不致动近侧关节运动驱动器1370的情况下致动中间击发轴部分1310。关于切换筒1130和锁定套筒1110的操作以及可与本文所述的各种可互换手术工具组件一起使用的另选关节运动和击发驱动布置的进一步细节可见于美国专利申请序列号13/803,086(现为美国专利申请公布2014/0263541)和美国专利申请序列号15/019,196，这些专利申请的全部公开内容据此以引用方式并入本文。
同样如图5和图15所示，可互换外科工具组件1000可以包括滑环组件1150，该滑环组件可以被构造成能够向外科端部执行器1500和/或从该外科端部执行器传导电力和/或向外科端部执行器1500和/或从该外科端部执行器传送信号，返回到机载电路板1152，同时通过旋转喷嘴组件1240有利于轴和端部执行器1500围绕轴轴线SA相对于工具底座1210旋转。如图15所示，例如，在至少一种布置中，机载电路板1152包括机载连接器1154，该机载连接器被构造成能够与外壳连接器562(图9)交接，该外科连接器与支撑在柄部组件500或机器人系统控制器中的微处理器560连通。滑环组件1150被构造成能够与近侧连接器1153交接，该近侧连接器与机载电路板1152交接。有关滑环组件1150和相关联的连接器的其他细节可以在美国专利申请序列号13/803,086(现为美国专利申请公布2014/0263541)和美国专利申请序列号15/019,196(这两个专利申请各自全文以引用方式并入本文)以及名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM”的美国专利申请序列号13/800,067(现为美国专利申请公布2014/0263552，该美国专利据此全文以引用方式并入本文)中找到。
本文所公开的可互换外科工具组件1000的示例性型式可以与标准(机械)外科紧固件仓1400或被构造成能够有利于利用刀构件切割组织并使用射频(RF)能量密封切割的组织的仓1700结合使用。再次参见图4，其示出了常规或标准机械型仓1400。此类仓布置是已知的，并且可以包括仓体1402，该仓体的尺寸和形状设置成可移除地接纳并支撑在细长通道1602中。例如，仓体1402可以被构造成能够可移除地保持与细长通道1602卡扣接合。仓体1402包括细长狭槽1404以容纳刀构件1330穿过它轴向行进。仓体1402可操作地在其中支撑多个钉驱动器(未示出)，所述钉驱动器在居中设置的细长狭槽1404的每侧上成排对准。驱动器与对应的钉/紧固件凹坑1412相关联，凹坑穿过仓体1402的上平台表面1410。每个钉驱动器在其上支撑一个或多个外科钉或紧固件(未示出)。滑动组件1420被支撑在仓体1402的近侧端部内，并且在仓1400是新的且未击发时处于起始位置，位于驱动器和紧固件的近侧。滑动组件1420包括多个倾斜的或楔形凸轮1422，其中每个凸轮1422对应于位于狭槽1404的一侧上的紧固件或驱动器的特定线。滑动组件1420被构造成能够在刀构件被朝远侧驱动通过夹持在砧座和仓平台表面1410之间的组织时被刀构件1330接触并被其驱动。当驱动器被向上推向仓平台表面1410时，支撑在其上的一个或多个紧固件被从其钉凹坑1412中驱出，并穿过夹持在砧座和仓之间的组织。
仍参见图4，在至少一种形式中，砧座1810包括砧座安装部分1820，该砧座安装部分具有从其侧向突出的一对砧座耳轴1822，这对砧座耳轴可枢转地接纳在形成于细长通道1602的近侧端部部分1610的直立壁1622中的相应耳轴支架1614中。砧座耳轴1822通过通道顶盖或砧座保持器1630枢转地保持在其对应的耳轴支架1614中。砧座安装部分1820被可移动或可枢转地支撑在细长通道1602上，以便于围绕横向于轴轴线SA的固定砧座枢转轴线相对于该细长通道选择性地枢转。如图6和图7所示，在至少一种形式中，砧座1810包括砧座主体部分1812，该砧座主体部分由例如导电金属材料制成并且具有钉成形下表面1813，该钉成形下表面具有在其中形成的一系列紧固件成形凹坑1814，这些紧固件成形凹坑在居中设置的砧座狭槽1815的每一侧上，该居中设置的砧座狭槽被构造成能够将刀构件1330可滑动地容纳在其中。砧座狭槽1815通向上部开口1816，该上部开口纵向延伸穿过砧座主体1812，以在击发期间将砧座接合特征部1336容纳在刀构件1330上。当将常规的机械外科钉/紧固件仓1400安装在细长通道1602中时，钉/紧固件被驱动穿过组织T并与对应的紧固件成形凹坑1814形成接触。砧座主体1812可在其上部部分中具有开口以例如有利于安装。砧座顶盖1818可以插入其中并且焊接到砧座主体1812以包封开口并提高砧座主体1812的整体刚度。如图7所示，为了有利于结合RF仓1700使用端部执行器1500，紧固件成形下表面1813的面向组织的段1817可在其上具有电绝缘材料1819。
在例示的布置中，可互换外科手术工具组件1000被构造有击发构件闭锁系统，整体标记为1640。参见图8。如图8所示，细长通道1602包括底部表面或底部部分1620，该底部表面或底部部分具有从其突出的两个直立侧壁1622。居中设置的纵向通道狭槽1624穿过底部1620形成，以有利于刀构件1330穿过它轴向进行。通道狭槽1624通向纵向通路1626，该纵向通路容纳刀构件1330上的通道接合特征部或脚部1338。通路1626用于限定两个向内延伸的凸缘部分1628，这两个凸缘部分用于接合通道接合特征部或脚部1338的对应部分。击发构件闭锁系统1640包括位于通道狭槽1624的每一侧上的近侧开口1642，这些近侧开口被构造成能够当刀构件1330处于起始位置时接纳通道接合特征部或脚部1338的对应部分。刀闭锁弹簧1650被支撑在细长通道1602的近侧端部1610中，并且用于将刀构件1330向下偏置。如图8所示，刀闭锁弹簧1650包括两个在远侧终止的弹簧臂1652，其被构造成能够接合刀主体1332上的对应的中央通道接合特征部1337。弹簧臂1652被构造成能够将中央通道接合特征部1337向下偏置。因此，当处于起始位置(未击发位置)时，刀构件1330向下偏置，使得通道接合特征部或脚部1338被接纳在细长形1602通道中的对应近侧开口1642内。当处于该锁定位置时，如果尝试将刀1330向远侧推进，则中央通道接合特征部1137和/或脚部1338将接合细长通道1602上的直立凸缘1654(图8和11)并且刀1330无法击发。
仍然参见图8，击发构件闭锁系统1640还包括形成在或支撑在击发构件主体1332的远侧端部上的解锁组件1660。解锁组件1660包括向远侧延伸的凸缘1662，该凸缘被构造成能够当滑动组件1420在未击发的外科钉仓1400中处于其起始位置时接合形成在滑动组件1420上的解锁特征部1426。因此，当未击发的外科钉仓1400被适当地安装在细长通道1602中时，解锁组件1660上的凸缘1662接触滑动组件1420上的解锁特征部1426，该解锁特征部用于将刀构件1330向上偏置，使得中央通道接合特征部1137和/或脚部1338跳过通道底部1620中的直立凸缘1654，以有利于刀构件1330轴向通过细长通道1602。如果将部分击发的仓1400无意地安装在细长通道中，则滑动组件1420将不在起始位置，并且刀构件1330将保持在锁定位置。
现在将参照图3和图9描述可互换外科工具组件1000与柄部组件500的附接。要开始联接过程，临床医生可将可互换外科工具组件1000的工具底座1210定位在柄部机架506的远侧端部上方或附近，使得工具底座1210上形成的锥形附接部分1212与柄部机架506中的燕尾形狭槽507对准。然后临床医生可将外科工具组件1000沿垂直于轴轴线SA的安装轴线IA运动，以使锥形附接部分1212安置成与柄部机架506的远侧端部中的对应燕尾形接纳狭槽507“操作地接合”。这样做时，中间击发轴部分1310上的击发轴附接凸耳1314也将安置在柄部组件500内的可纵向移动的驱动构件540中的支架544中，并且闭合连接件514上的销516的部分将安置在闭合梭动件1914中的对应钩1917中。如本文所用，术语“可操作地接合”在两个部件的背景下是指这两个部件彼此充分地接合，使得一旦向其施加致动运动，这些部件便可执行其预期行动、功能和/或程序。同样在此过程中，外科工具组件1000上的机载连接器1154联接到外壳连接器562，该外壳连接器与支撑在例如柄部组件500或机器人系统控制器中的微处理器560连通。
在典型的外科手术期间，临床医生可通过套管针或患者体内的其它开口将外科端部执行器1500引入到手术部位中以触及目标组织。当这样做时，临床医生通常沿着轴轴线SA轴向地对准外科端部执行器1500(非关节运动状态)。例如，当外科端部执行器1500穿过套管针端口时，临床医生可能需要使端部执行器1500进行关节运动，以有利地将其定位成与目标组织相邻。这先于在将砧座1810闭合到目标组织上，因此闭合驱动系统510将保持未致动。当处于此位置时，击发驱动系统530的致动将导致向近侧关节运动驱动器1370施加关节运动动作。一旦端部执行器1500已达到期望的关节运动位置，击发驱动系统530就被停用，并且关节运动锁1390可将外科端部执行器1500保持在关节运动位置。临床医生然后可致动闭合驱动系统510以将砧座1810闭合到目标组织上。闭合驱动系统510的这种致动还可导致换档器组件1100使近侧关节运动驱动器1370与中间击发轴部分1310脱开连接。因此，一旦目标组织已经被捕获在外科端部执行器1500中，临床医生就可以再次致动击发驱动系统530以使击发构件1330轴向前进穿过外科钉/紧固件仓1400或RF仓1700以切割被夹持的组织并将钉/紧固件击发到切割的组织T中。其他闭合和击发驱动布置、致动器布置(手持的手动式和自动或机器人式两者)也可在不脱离本公开的范围的情况下用于控制外科工具组件1000的闭合系统部件、关节运动系统部件和/或击发系统部件的轴向运动。
如上所述，外科工具组件1000被构造成能够与常规的机械外科钉/紧固件仓1400以及RF仓1700结合使用。在至少一种形式中，RF仓1700可有利于将刀构件1330夹持在砧座1810和RF仓1700之间的组织进行机械切割，同时凝结电流在电流路径中被递送至该组织。使用电流进行机械切割和凝结组织的另选布置公开于例如美国专利5,403,312；7,780,663和美国专利申请序列号15/142,609(其名称为“ELECTROSURGICAL INSTRUMENT WITHELECTRICALLY CONDUCTIVE GAP SETTING AND TISSUE ENGAGING MEMBERS”)中，每个所述参考文献的全部公开内容均以引用方式并入本文。此类器械可以例如改善止血，减少手术复杂性以及缩短手术室时间。
如图10至图12所示，在至少一种布置中，RF外科仓1700包括仓体1710，该仓体的尺寸和形状设置成可移除地接纳并支撑在细长通道1602中。例如，仓体1710可以被构造成能够可移除地保持与细长通道1602卡扣接合。在各种布置中，仓体1710可以由聚合物材料制成，诸如，例如工程热塑性材料，诸如液晶聚合物(LCP)VECTRATM，并且细长通道1602可以由金属制成。在至少一个方面，仓体1710包括居中设置的细长狭槽1712，该细长狭槽纵向延伸穿过仓体以容纳刀1330穿过它纵向行进。如图10和图11所示，一对闭锁接合尾部1714从仓体1710向近侧延伸。每个闭锁接合尾部1714具有在其下侧上形成的闭锁垫1716，该闭锁垫的尺寸被设置为接纳在通道底部1620中的对应近侧开口部分1642内。因此，当仓1700被适当地安装在细长通道1602中时，闭锁接合尾部1714覆盖开口1642和凸缘1654，以将刀1330保持在解锁位置以准备击发。
现在转到图10至图13，在例示的示例中，仓体1710形成有居中设置的凸起电极垫1720。如图6中可以最具体地看出，细长狭槽1712延伸穿过电极垫1720的中心，并且用于将垫1720划分为左垫段1720L和右垫段1720R。右柔性电路组件1730R附接到右垫段1720R，并且左柔性电路组件1730L附接到左垫段1720L。例如，在至少一种布置中，右柔性电路1730R包括多个电导体1732R，这些电导体可以包括例如较宽电导体/用于RF目的的导体以及用于常规缝合目的的较细电导体，这些电导体被支撑、附接或嵌入到右绝缘体护套/构件1734R中，该右绝缘体护套/构件附接到右垫1720R。此外，右柔性电路组件1730R包括“第一相”近侧右电极1736R和“第二相”远侧右电极1738R。同样，左柔性电路组件1730L包括多个电导体1732L，这些电导体可以包括例如较宽电导体/用于RF目的的导体以及用于常规缝合目的的较细电导体，这些电导体被支撑、附接或嵌入到左绝缘体护套/构件1734L中，该左绝缘体护套/构件附接到左垫1720L。此外，左柔性电路组件1730L包括“第一相”近侧左电极1736L和“第二相”远侧左电极1738L。左电导体1732L和右电导体1732R附接到安装到仓体1710的远侧端部部分的远侧微芯片1740。在一种布置中，例如，右柔性电路1730R和左柔性电路1730L中的每一者可以具有大约0.025英寸的总宽度“CW”，并且电极1736R、1736L、1738R、1738R中的每一者具有大约例如0.010英寸的宽度“W”。参见图13。然而，可以设想其他宽度/尺寸，并且可以在另选方面中采用。
在至少一种布置中，RF能量由常规的RF发生器400通过电源引线402供应到外科工具组件1000。在至少一种布置中，电源引线402包括凸形插头组件406，该凸形插头组件被构造成能够插入对应的凹形连接器410，该凹形连接器附接到机载电路板1152上的分段RF电路1160。参见图15。这样的布置通过使喷嘴组件1240旋转而不使来自发生器400的电源引线402缠绕而有利于轴和端部执行器1500围绕轴轴线SA相对于工具底座1210的旋转行进。机载开/关功率开关420被支撑在闩锁组件1280和工具底座1210上以用于打开和关闭RF发生器。当工具组件1000可操作地联接到柄部组件500或机器人系统时，机载分段RF电路1160通过连接器1154和562与微处理器560连通。如图1所示，柄部组件500还可以包括显示屏430，其用于查看关于密封、缝合、刀位置、仓的状态、组织、温度等的信息。如图15中同样可见，滑环组件1150与远侧连接器1162交接，该远侧连接器包括柔性轴电路带或组件1164，该柔性轴电路带或组件可以包括用于缝合相关活动的多个窄电导体1166和用于RF目的的较宽电导体1168。如图14和图15所示，柔性轴电路带1164被居中地支撑在形成刀杆1320的层压板或杆1322之间。这样的布置有利于在端部执行器1500的关节运动期间刀杆1320和柔性轴电路带1164的充分挠曲，同时保持足够的刚度以使得刀构件1330能够向远侧推进穿过被夹持的组织。
再次参见图10，在至少一个例示布置中，细长通道1602包括支撑在凹陷部1621中的通道电路1670，该凹陷部从细长通道1602的近侧端部1610延伸到细长通道底部部分1620中的远侧位置1623。通道电路1670包括近侧接触部分1672，该近侧接触部分接触柔性轴电路带1164的远侧接触部分1169以与该电路带电接触。通道电路1670的远侧端部1674被接纳在形成在通道壁1622中的一个中的对应壁凹陷部1625内，并且被翻折并附接到通道壁1622的上边缘1627。一系列对应的暴露触点1676设置在通道电路1670的远侧端部1674中，如图10所示。如图10中同样可见，柔性仓电路1750的端部1752附接到远侧微芯片1740，并且附连到仓体1710的远侧端部部分。另一端部1754在仓平台表面1711的边缘上折叠，并且包括暴露触点1756，这些暴露触点被构造成能够与通道电路1670的暴露触点1676电接触。因此，当RF仓1700安装在细长通道1602中时，电极以及远侧微芯片1740通过柔性仓电路1750、柔性通道电路1670、柔性轴电路1164和滑环组件1150之间的接触被供电并与机载电路板1152连通。
图16A至图16B为根据本公开的一个方面的跨越两个图纸的图1的外科器械10的控制电路700的框图。主要参见图16A至图16B，柄部组件702可包括马达714，该马达可由马达驱动器715控制，并可由外科器械10的击发系统使用。在各种形式中，马达714可为具有大约25,000RPM的最大旋转速度的DC有刷驱动马达。在其它布置方式中，马达714可包括无刷马达、无绳马达、同步马达、步进马达、或任何其它合适的电动马达。马达驱动器715可包括例如包括场效应晶体管(FET)719的H桥驱动器。马达714可由功率组件706供电，该功率组件可释放地安装到柄部组件500，以用于向外科器械10提供控制功率。功率组件706可包括电池，该电池可包括串联连接的、可用作功率源为外科器械10供电的多个电池单元。在某些情况下，功率组件706的电池单元可以是可替换的和/或可再充电的。在至少一个示例中，电池单元可以是能够可分离地联接到功率组件706的锂离子电池。
轴组件704可包括轴组件控制器722，在轴组件704与功率组件706联接到柄部组件702时，该轴组件控制器可通过接口与安全控制器和功率管理控制器716通信。例如，接口可包括第一接口部分725和第二接口部分727，其中第一接口部分可包括一个或多个用于与对应的轴组件电连接器实现联接接合的电连接器，第二接口部分可包括一个或多个用于与对应的功率组件电连接器实现联接接合的电连接器，从而在轴组件704与功率组件706联接到柄部组件702时，允许轴组件控制器722和功率管理控制器716之间进行电通信。可通过接口传输一个或多个通信信号，以将附接的可互换轴组件704的一个或多个功率要求传送到功率管理控制器716。作为响应，功率管理控制器可依据附接轴组件704的功率要求，调节功率组件706的电池的功率输出，如下文更详细地描述。连接器可包括开关，这些开关可在柄部组件702机械联接接合到轴组件704和/或功率组件706，以允许轴组件控制器722与功率管理控制器716之间进行电通信之后被致动。
例如，接口可将一个或多个通信信号路由通过位于柄部组件702内的主控制器717，由此可利于在功率管理控制器716与轴组件控制器722之间传输这类通信信号。在其他情况下，当轴组件704和功率组件706联接到柄部组件702时，接口可有利于功率管理控制器716与轴组件控制器722之间的直接通信线路穿过柄部组件702。
主控制器717可以是任何单核或多核处理器，诸如由Texas Instruments提供的商品名为ARM Cortex的那些处理器。在一个方面，主控制器717可为例如购自TexasInstruments的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器内核，其包括：256KB的单循环闪存或其他非易失性存储器(最多至40MHZ)的片上存储器、用于使性能改善超过40MHz的预取缓冲器、32KB的单循环串行随机存取存储器(SRAM)、装载有
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软件的内部只读存储器(ROM)、2KB的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、一个或多个脉宽调制(PWM)模块、一个或多个正交编码器输入(QEI)模拟、具有12个模拟输入信道的一个或多个12位模数转换器(ADC)，其细节可见于产品数据表。
安全控制器可以是包括两个基于控制器的系列诸如TMS570和RM4x的安全控制器平台，已知同样由Texas Instruments提供的商品名为Hercules ARM Cortex R4。安全控制器可被配置为专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等等，以提供先进的集成安全特征件，同时递送可定标的性能、连接性和存储器选项。
功率组件706可包括功率管理电路，该功率管理电路可包括功率管理控制器716、功率调制器738和电流感测电路736。在轴组件704与功率组件706联接到柄部组件702时，功率管理电路可被构造成能够基于轴组件704的功率要求调节电池的功率输出。功率管理控制器716可被编程用于控制功率调制器738调节功率组件706的功率输出，电流感测电路736可用于监视功率组件706的功率输出，以便为功率管理控制器716提供与电池的功率输出有关的反馈，使得功率管理控制器716可调节功率组件706的功率输出以维持理想的输出。功率管理控制器716和/或轴组件控制器722各自可包括一个或多个可存储多个软件模块的处理器和/或存储器单元。
外科器械10(图1至图5)可包括输出装置742，该输出装置可包括用于向使用者提供感官反馈的装置。此类装置可包括例如视觉反馈装置(例如，LCD显示屏、LED指示器)、音频反馈装置(例如，扬声器、蜂鸣器)或触觉反馈装置(例如，触觉致动器)。在某些情况下，输出装置742可包括显示器743，该显示器可包括在柄部组件702中。轴组件控制器722和/或功率管理控制器716可通过输出装置742向外科器械10的使用者提供反馈。接口可被构造成能够将轴组件控制器722和/或功率管理控制器716连接到输出装置742。作为替代，输出装置742可与功率组件706集成。在这类情况下，当轴组件704联接到柄部组件702时，输出设备742与轴组件控制器722之间的通信可通过接口实现。
控制电路700包括被构造成能够控制电动外科器械10的操作的电路段。安全控制器段(段1)包括安全控制器和主控制器717段(段2)。安全控制器和/或主控制器717被构造成能够与一个或多个附加电路段(诸如加速度段、显示器段、轴段、编码器段、马达段和功率段)进行交互。电路段中的每个都可联接到安全控制器和/或主控制器717。该主控制器717还联接到闪存存储器。主控制器717还包括串行通信接口。主控制器717包括联接到例如一个或多个电路段、电池和/或多个开关的多个输入装置。分段电路可通过任何合适的电路(诸如加电外科器械10内的印刷电路板组件(PCBA))来实施。应当理解，本文使用的术语“处理器”包括任一种微处理器、处理器、微控制器、控制器，或者将计算机的中央处理单元(CPU)的功能结合到一个集成电路或最多几个集成电路上的其它基础计算装置。主控制器717是多用途的可编程装置，该装置接收数字数据作为输入，根据其存储器中存储的指令来处理输入，然后提供结果作为输出。因为处理器具有内部存储器，所以是顺序数字逻辑的示例。控制电路700可被构造成能够实现本文所述的一个或多个过程。
加速度段(段3)包括加速度计。该加速度计被构造成能够检测加电外科器械10的运动或加速度。来自加速度计的输入可用于例如转变到休眠模式和从休眠模式转变到其他模式、识别加电外科器械的取向，并且/或者识别外科器械何时已被放下。在一些示例中，加速度段联接到安全控制器和/或主控制器717。
显示器段(段4)包括联接到主控制器717的显示器连接器。显示器连接器通过显示器的一个或多个集成电路驱动器将主控制器717联接到显示器。显示器的集成电路驱动器可与显示器集成，并且/或者可与显示器分开定位。显示器可包括任一种合适的显示器，诸如有机发光二极管(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)和/或任何其他合适的显示器。在一些示例中，显示器段联接到安全控制器。
轴段(段5)包括用于联接到外科器械10(图1至图5)的可互换轴组件500的控件，以及/或者用于联接到可互换轴组件500的端部执行器1500的一个或多个控件。轴段包括轴连接器，该轴连接器被构造成能够将主控制器717联接到轴PCBA。轴PCBA包括具有铁电随机存取存储器(FRAM)、关节运动开关、轴释放霍尔效应开关和轴PCBA EEPROM的低功率微控制器。轴PCBA EEPROM包括特定于可互换轴组件500和/或轴PCBA的一个或多个参数、例程和/或程序。轴PCBA可联接到可互换轴组件500和/或与外科器械10一体成型。在一些示例中，轴段包括第二轴EEPROM。第二轴EEPROM包括对应于可与加电外科器械10交接的一个或多个轴组件500和/或端部执行器1500的多个算法、例程、参数和/或其他数据。
位置编码器段(段6)包括一个或多个磁性角旋转位置编码器。一个或多个磁性角旋转位置编码器被构造成能够识别外科器械10(图1至图5)的马达714、可互换轴组件500和/或端部执行器1500的旋转位置。在一些示例中，磁性角旋转位置编码器可联接到安全控制器和/或主控制器717。
马达电路段(段7)包括被构造成能够控制加电外科器械10(图1至图5)的运动的马达714。马达714通过包括一个或多个H桥场效应晶体管(FET)的H桥驱动器和马达控制器联接到主微控制器处理器717。H桥驱动器也联接到安全控制器。马达电流传感器与马达串联联接，用于测量马达的电流消耗。马达电流传感器与主控制器717和/或安全控制器进行信号通信。在一些示例中，马达714联接到马达电磁干扰(EMI)滤波器。
马达控制器控制第一马达标记和第二马达标记，以向主控制器717指示马达714的状态和位置。主控制器717通过缓冲器向马达控制器提供脉宽调制(PWM)高信号、PWM低信号、方向信号、同步信号和马达复位信号。功率段被构造成能够向电路段中的每一个提供区段电压。
功率段(段8)包括联接到安全控制器、主控制器717和附加电路段的电池。电池通过电池连接器和电流传感器联接到分段电路。电流传感器被构造成能够测量分段电路的总电流消耗。在一些示例中，一个或多个电压转换器被构造成能够向一个或多个电路段提供预先确定的电压值。例如，在一些示例中，分段电路可包括3.3V的电压转换器和/或5V的电压转换器。升压转换器被构造成能够提供最高为预先确定的量(诸如，最高至13V)的升压电压。升压转换器被构造成能够在功率密集操作期间提供附加的电压和/或电流，并且能够防止电压降低状况或低功率状况。
多个开关联接到安全控制器和/或主控制器717。开关可被构造成能够控制分段电路的外科器械10(图1至图5)的操作，并且/或者指示外科器械10的状态。用于应急的应急门开关和霍尔效应开关被构造成能够指示应急门的状态。多个关节运动开关(诸如左侧向左关节运动开关、左侧向右关节运动开关、左侧向中心关节运动开关、右侧向左关节运动开关、右侧向右关节运动开关和右侧向中心关节运动开关)被构造成能够控制互换轴组件500(图1和图3)和/或端部执行器300(图1和图4)的关节运动。左侧换向开关和右侧换向开关联接到主控制器717。左侧开关(包括左侧向左关节运动开关、左侧向右关节运动开关、左侧向中心关节运动开关和左侧换向开关)通过左挠性连接器联接到主控制器717。右侧开关(包括右侧向左关节运动开关、右侧向右关节运动开关、右侧向中心关节运动开关和右侧换向开关)通过右挠性连接器联接到主控制器717。击发开关、夹持释放开关和轴接合开关联接到主控制器717。
任何合适的机械开关、机电开关或固态开关可任意组合，用于实施所述多个开关。例如，开关可以是利用与外科器械10(图1至图5)相关联的部件的运动或存在某个物体来操作的限位开关。此类开关可用于控制与外科器械10相关联的各种功能。限位开关是由机械地连接到一组触点的致动器构成的机电装置。当某个物体与致动器接触时，该装置操作触点以形成或断开电连接。限位开关不仅耐用、安装简便，还操作可靠，故适用于多种应用和环境。限位开关可确定物体的存在或不存在、经过、定位、以及物体行程的结束。在其它具体实施中，开关可以是在磁场影响下操作的固态开关，诸如霍尔效应装置、磁阻(MR)装置、巨磁阻(GMR)装置、磁力计等等。在其他具体实施中，开关可以是在光影响下操作的固态开关，诸如光学传感器、红外线传感器、紫外线传感器及其他。同样，开关可以是固态装置，诸如晶体管(例如，FET、结型FET、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、双极型晶体管等)。其他开关可包括无电导体开关、超声开关、加速度计、惯性传感器等。
图17为根据本公开的一个方面的图1的外科器械的控制电路700的另一个框图，其中示出柄部组件702与功率组件706之间、以及柄部组件702与可互换轴组件704之间的接口。柄部组件702可包括主控制器717、轴组件连接器726和功率组件连接器730。功率组件706可包括功率组件连接器732、功率管理电路734，该功率管理电路可包括功率管理控制器716、功率调制器738和电流感测电路736。轴组件连接器730、732形成接口727。功率管理电路734可被构造成能够在可互换轴组件704与功率组件706联接到柄部组件702时，基于可互换轴组件704的功率要求调节电池707的功率输出。功率管理控制器716可被编程用于控制功率调制器738调节功率组件706的功率输出，电流感测电路736可用于监视功率组件706的功率输出，以便为功率管理控制器716提供与电池707的功率输出有关的反馈，使得功率管理控制器716可调节功率组件706的功率输出以维持理想的输出。轴组件704包括耦接到非易失性存储器721和轴组件连接器728的轴处理器719，用于将轴组件704电耦接到柄部组件702。轴组件连接器726、728形成接口725。主控制器717、轴处理器719和/或功率管理控制器716可被构造成能够实现本文所述的过程中的一者或多者。
外科器械10(图1至图5)可包括向使用者提供感官反馈的输出装置742。此类装置可以包括视觉反馈装置(例如，LCD显示屏、LED指示器)、听觉反馈装置(例如，扬声器、蜂鸣器)或触觉反馈装置(例如，触觉致动器)。在某些情况下，输出装置742可包括显示器743，该显示器可包含在柄部组件702中。轴组件控制器722和/或功率管理控制器716可通过输出装置742向外科器械10的使用者提供反馈。接口727可被构造成能够将轴组件控制器722和/或功率管理控制器716连接到输出装置742。输出装置742可与功率组件706集成。当可互换轴组件704联接到柄部组件702时，输出装置742与轴组件控制器722之间的通信可通过接口725实现。已经描述了用于控制外科器械10(图1至图5)的操作的控制电路700(图16A至图16B和图6)，本公开现在转到外科器械10(图1至图5)和控制电路700的各种构型。
图18为根据本公开的一个方面的被构造成能够控制各种功能的外科器械600的示意图。在一个方面，外科器械600被编程为控制位移构件诸如I形梁614的远侧平移。外科器械600包括端部执行器602，该端部执行器可以包括砧座616、I形梁614和可移除钉仓618，该可移除钉仓可以与RF仓609(以虚线示出)互换。端部执行器602、砧座616、I形梁614、钉仓618和RF仓609可如本文所述构造，例如，参考图1至图15。为了简明和清楚起见，可参考图18描述本公开的若干方面。应当理解，结合本公开的图1至图17描述了图18中示意性示出的部件，诸如控制电路610、传感器638、位置传感器634、端部执行器602、I形梁614、钉仓618、RF仓609、砧座616。
因此，图18中示意性示出的部件可以容易地用结合图1至图17描述的物理和功能等效部件来代替。例如，在一个方面，控制电路610可以被实现为如结合图16至图17所示和所述的控制电路700。在一个方面，传感器638可被实现为限位开关、机电装置、固态开关、霍尔效应装置、磁阻(MR)装置、巨磁电阻(GMR)装置、磁力计等等。在其他具体实施中，传感器638可为在光的影响下操作的固态开关，诸如光学传感器、红外传感器、紫外线传感器等等。同样，开关可以是固态装置，诸如晶体管(例如，FET、结型FET、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、双极型晶体管等)。在其他具体实施中，传感器638可包括无电导体开关、超声开关、加速度计和惯性传感器等。在一个方面，位置传感器634可被实现为绝对定位系统，该绝对定位系统包括被实现为AS5055EQFT单片磁性旋转位置传感器，其可购自奥地利微系统公司(Austria Microsystems,AG)。位置传感器634与控制器700交接，以提供绝对定位系统。位置可包括位于磁体上方并联接到CORDIC处理器(针对坐标旋转数字计算机(CoordinateRotation Digital Computer))的霍尔效应元件，该CORDIC处理器也被已知为逐位方法和Volder算法，提供该CORDIC处理器以实现用于计算双曲线函数和三角函数的简单有效的算法，双曲线函数和三角函数仅需要加法操作、减法操作、数位位移操作和表格查找操作。在一个方面，端部执行器602可被实现为如结合图1、图2和图4所示和所述的外科端部执行器1500。在一个方面，I形梁614可被实现为包括刀主体1332的刀构件1330，该刀主体将组织切割刀片1334可操作地支撑在其上，并且该I形梁还可包括砧座接合插片或特征部1336和通道接合特征部或脚部1338，如结合图2至图4、图8、图11和图14所示和所述。在一个方面，钉仓618可被实现为结合图4所示和所述的标准(机械)外科紧固件仓1400。在一个方面，RF仓609可被实现为结合图1、图2、图6和图10至图13所示和所述的射频(RF)仓1700。在一个方面砧座，砧座616可被实现为结合图1、图2、图4和图6所示和所述的砧座1810。这些和其他传感器布置在共同拥有的名称为“TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OFA SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请15/628,175中描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
线性位移构件诸如I形梁614的位置、移动、位移和/或平移可通过绝对定位系统、传感器布置和表示为位置传感器634的位置传感器来测量。由于I形梁614联接到可纵向移动的驱动构件540，因此I形梁614的位置可通过采用位置传感器634测量可纵向移动的驱动构件540的位置来确定。因此，在以下描述中，I形梁614的位置、位移和/或平移可通过如本文所述的位置传感器634来实现。控制电路610(诸如图16A和图16B中描述的控制电路700)可被编程用于控制位移构件(诸如I形梁614)的平移，如本文所述。在一些示例中，控制电路610可以包括一个或多个微控制器、微处理器或其他合适的处理器，以用于执行使一个或多个处理器以所述方式控制位移构件(例如，I形梁614)的指令。在一个方面，定时器/计数器电路631向控制电路610提供输出信号，诸如耗用时间或数字计数，以将如由位置传感器634确定的I形梁614的位置与定时器/计数器电路631的输出相关联，使得控制电路610可确定I形梁614在相对于起始位置的特定时间(t)处的位置。定时器/计数器电路631可被构造成能够测量所耗用的时间、计数外部事件或时间外部事件。
控制电路610可以生成马达设定点信号622。马达设定点信号622可以被提供给马达控制器608。该马达控制器608可以包括一个或多个电路，这些电路被构造成能够向马达604提供马达驱动信号624，以驱动马达604，如本文所述。在一些示例中，马达604可以是DC直流电动马达，诸如图1所示的马达505。例如，马达604的速度可以与马达驱动信号624的电压成比例。在一些示例中，马达604可以是无刷直流(DC)电动马达，并且马达驱动信号624可以包括提供给马达604的一个或多个定子绕组的脉宽调制(PWM)信号。而且，在一些示例中，可以省略马达控制器608，并且控制电路610可以直接生成马达驱动信号624。
马达604可以从能量源612处接收电功率。能量源612可以是或包括电池、超级电容器或任何其他合适的能量源612。马达604可以经由传动装置606机械联接到I形梁614。传动装置606可以包括一个或多个齿轮或其他连杆部件，以将马达604联接到I形梁614。位置传感器634可以感测I形梁614的位置。位置传感器634可以是或包括能够生成指示I形梁614的位置的位置数据的任何类型的传感器。在一些示例中，位置传感器634可包括编码器，该编码器被构造成能够在I形梁614向远侧和向近侧平移时向控制电路610提供一系列脉冲。控制电路610可以跟踪脉冲以确定I形梁614的位置。可使用其他合适的位置传感器，包括例如接近传感器。其他类型的位置传感器可提供指示I形梁614的运动的其他信号。而且，在一些示例中，可以省略位置传感器634。在马达604是步进马达的情况下，控制电路610可以通过聚合马达604已被指示执行的步骤的数量和方向来跟踪I形梁614的位置。位置传感器634可以位于端部执行器602中或器械的任何其他部分处。
控制电路610可与一个或多个传感器638连通。传感器638可定位在端部执行器602上并且适于与外科器械600一起操作以测量各种衍生参数，诸如间隙距离与时间、组织压缩与时间、以及砧座应变与时间。传感器638可包括例如磁性传感器、磁场传感器、应变仪、压力传感器、力传感器、电感式传感器(诸如涡流传感器)、电阻式传感器、电容式传感器、光学传感器、和/或用于测量端部执行器602的一个或多个参数的任何其它合适的传感器。传感器638可包括一个或多个传感器。
一个或多个传感器638可包括应变仪，诸如微应变仪，其被构造成能够在夹持条件期间测量砧座616中的应变的量值。应变仪提供电信号，该电信号的幅值随着应变量值而变化。传感器638可包括压力传感器，该压力传感器被构造成能够检测由砧座616和钉仓618之间的压缩组织的存在所生成的压力。传感器638可被构造成能够检测位于砧座616和钉仓618之间的组织区段的阻抗，该阻抗指示位于其间的组织的厚度和/或完全性。
传感器638可被构造成能够测量由闭合驱动系统施加在砧座616上的力。例如，一个或多个传感器638可位于闭合管1910(图1至图4)和砧座616之间的交互点处，以检测由闭合管1910施加到砧座616的闭合力。施加在砧座616上的力可表示在砧座616和钉仓618之间捕集的组织区段所经受的组织压缩。所述一个或多个传感器638可沿闭合驱动系统定位在各种交互点处，以检测由闭合驱动系统施加到砧座616的闭合力。一个或多个传感器638可在夹持操作期间由图16A-16B中所述的处理器实时取样。控制电路610接收实时样本测量值以提供、分析基于时间的信息，并实时评估施加到砧座616的闭合力。
可以采用电流传感器636来测量由马达604消耗的电流。推进I形梁614所需的力对应于例如由马达604消耗的电流。将力转换成数字信号并将其提供给控制电路610。
当RF仓609代替钉仓618被装载在端部执行器602中时，RF能量源400联接到端部执行器602并且被施加到RF仓609。控制电路610控制RF能量到RF仓609的递送。
具有多个喷嘴组件的外科系统的模块化设计可包括各种外科器械，每个外科器械被构造用于不同的外科功能。在一个示例中，喷嘴组件可包括端部执行器，该端部执行器还被模块化以接收可释放端部执行器仓，其中外科功能由端部执行器仓来确定。在此类示例中，喷嘴组件内的电路应当能够根据需要将电信号传导到端部执行器仓以允许端部执行器仓正常操作。对于一些外科手术，可在目标组织中诱导止血密封。此类止血密封可能需要将RF能量施加到组织。因此，电路可被设计成具有被构造成能够将RF能量递送到端部执行器仓的一些电导体。然而，电路可具有仅有限数量的电导体。因此，期望电路在需要时通过专用RF电导体向端部执行器提供RF能量，但在不需要RF能量时重新配置RF电导体和/或电路的其他部件以用于传导非RF能量。
在一些方面，喷嘴组件中包括电路系统，该电路系统可允许本文所述的模块化外科器械的使用者直接从柄部组件中所含的工具中操纵端部执行器。在一些示例中，喷嘴组件可被构造成能够通过施加夹持力和将RF能量施加到组织来向组织赋予止血密封。喷嘴组件可包括机载电路板，该机载电路板允许电外科发生器直接附接到喷嘴组件并且针对此类外科功能向端部执行器提供射频(RF)能量。在一些方面，喷嘴组件的电路还允许轴旋转，同时仍为端部执行器提供适当的能量和功能性。
应当认识到，应当注意确保由机载电路板的一些电导体传导的RF能量与机载电路板的任何其他部件适当地隔离。未能提供此类隔离可导致RF能量或噪声被引入到机载电路板的其他电子部件(诸如数字电子器件)或信号导体中。在一些方面，可通过将RF能量的导体隔离到机载电路板的分段电路部件来实现RF能量隔离。分段电路部件可被构造成能够结合适当的电导体几何形状，以及围绕RF导体的接地平面的适当定位，从而将RF能量与机载电路板的其他部件隔离。此类分段电路部件可定位在机载电路板的与其他电子部件物理分离的部分上。在一个方面，将外科器械连接到RF发生器能够实现某些轴功能。例如，将RF引线附接到RF发生器允许外科器械机载电路板将用于RF应用的一些细长轴集成电路布线隔离到与钉仓可互换使用的RF仓。
参考图19，在一些方面，构成外科工具组件1000的模块化部分的喷嘴组件1240可包括轴模块电路，该轴模块电路被构造成能够控制轴组件中的各种功能，同时还与柄部组件500连通，并且允许从电动缝合柄部控制RF发生器400。在图19中，图15的电路在示例性喷嘴组件1240的环境中示出。根据本公开的一些方面的电路包括具有各种连接器的机载电路板1152。凹形连接器410电联接到电路板1152，该电路板允许与联接到发生器400的凸形插头组件406连接(未示出)。
此外，根据一些方面，机载开/关功率开关420电联接到电路板1152，并且被定位成当喷嘴组件1240附接到柄部组件500时被按压。例如，当喷嘴组件锁定到位时(参见例如图9)，开/关功率开关420可以被定位成面向柄部组件的近侧，并且可以随着喷嘴组件经由闭合连接件514(见图9)滑入柄部组件的狭槽中而被按压。在其他情况下，开/关功率开关420被暴露，使得其可被外科工具组件1000的操作者手动按压。
电路板1152包括机载连接器1154，该机载连接器被构造成能够与外壳连接器562(参见图9)交接，该外壳连接器与容纳在柄部组件500中的微处理器560连通。这样，柄部组件500能够与控制喷嘴组件1240中若干功能的电路板1152连通。例如，来自功率组件706的电功率也可通过机载连接器1154传导到机载电路板1152。喷嘴组件1240中的电路的设计允许操作者从柄部组件500的各种控件执行许多功能，诸如通过柄部组件500中可用的各种控件和显示控制台。
电路板1152还包括构造成能够与滑环组件1150交接的近侧连接器1153。即使当轴旋转时也可以向端部执行器提供电力，这是由于在柔性轴电路带1164在近侧封闭管1910内旋转时，在整个滑环组件1150上都提供了电力，并且远侧连接器1162与滑环组件持续接触。轴电路带1164可包括多个电导体，诸如用于缝合相关活动的窄电导体1166和用于RF目的的较宽电导体1168(参见图15)。
基于喷嘴组件1240中描述的各种部件，电路1152可以被构造成能够从电动柄部组件500控制RF发生器400，从而允许与柄部组件500的各种功能和接口进行通信，并允许从柄部组件500操作端部执行器的RF和缝合功能。其他功能可包括控制用于在端部执行器处执行各种外科手术和能量施加的算法的类型，启用在喷嘴组件1240的任何部分的柄部组件500处可见的警告功能以及改变来自RF发生器400的能量调制。在一些方面，电路板1152可以被编程为有利于这些功能，而在其他情况下，机载连接器1154可以允许柄部组件电路被编程以有利于这些功能，并且因此电路板1152被构造成能够与端部执行器连通。
在一些方面，机载电路1152包括分段RF电路1160，其可以允许将发生器400的RF能量经由滑环组件(参见，例如图15)供应到柔性轴电路带。分段RF电路1160可结合电导体以用于提供RF能量，并且提供机载电路板1152的其他部件与RF能量和/或噪声的电隔离。RF发生器可以经由RF分段电路1160联接到机载电路板1152。开/关功率开关420可以类似地连接到分段RF电路1160。
图20示出了根据本公开的一个方面的被编程为向或从端部执行器3250传导功率和控制信号的外科系统3200的框图。在一个示例性方面，外科系统3200可以包括控制电路3210(例如，微处理器560、分段RF电路1160或远侧微芯片1740)，该控制电路具有电外科能量控制段(或RF能量控制段)3220和轴控制段3230(例如，轴段(段5)、马达电路段(段7)或功率段(段8))。在一些方面，电外科能量控制段3220可定位在机载电路板1152的分段RF电路1160之上、之内或近侧。控制电路3210可以被编程为向端部执行器3250(例如，端部执行器1500)中的电极(例如，电极3040L、3040R、3050L、3050R)提供电外科能量(例如，RF能量)。外科系统3200可以包括用于从电外科能量发生器3240(例如，RF发生器400)向端部执行器3250提供电外科能量的一个或多个电导体3260(例如，电导体1168)。一个或多个电导体3260也可以电连接在端部执行器3250和控制电路3210(例如，电外科能量控制段3220和轴控制段3230)之间。电导体3260可从轴控制段3230向端部执行器3250提供附加控制信号，或者从端部执行器3250向轴控制段3230提供附加传感器信号，尤其是对于所具有的端部执行器不需要针对其功能的RF能量的外科系统而言。
电外科能量控制段3220可以被编程为通过一个或多个电导体3260向电极提供电外科能量。在一个示例性方面，轴控制段3230可以被编程为通过一个或多个电导体3260向端部执行器3250(和/或外科工具组件1000、轴组件704)提供控制信号和/或从该端部执行器接收控制信号。即，一个或多个电导体3260不仅可以用于向端部执行器3250提供电外科能量，而且还用于与端部执行器3250传送控制信号。在一个示例性方面，电外科能量控制段3220和轴控制段3230的至少一些部分可以彼此电隔离。
在一个示例性方面，例如，当通过一个或多个电导体3260向端部执行器3250中的电极提供电外科能量时，电外科能量控制段3220可将一个或多个电导体3260与轴控制段3230电隔离。在一个示例性方面，通过控制线3280提供用以将一个或多个电导体3260与轴控制段3230电隔离的信号，电外科能量控制段3220可以控制位于一个或多个电导体3260与轴控制段3230之间的开关3270。开关3270可以被构造成能够在打开状态和闭合状态之间切换。轴控制段3230和一个或多个电导体3260可以在开关3270处于打开状态时被电隔离，并且可以在开关3270处于闭合状态时处于电连通。在另一个示例性方面，电外科能量控制段3220可以采用任何其他合适的方式将一个或多个电导体3260与轴控制段3230电隔离。开关3270的其他构型可通过闭合开关3270来使一个或多个电导体3260与轴控制段3230电隔离。
在一个示例性方面，当控制电路3210(例如)通过连续检查连接器3265或感测电外科能量的施加而检测到电外科能量发生器3240连接到连接器3265(例如，凹形连接器410)时，电外科能量控制段3220可将一个或多个电导体3260与轴控制段3230电隔离。例如，当将凸形插头组件406插入凹形连接器410中时，电外科能量控制段3220可将电导体3260与轴控制段3230隔离。在另一个示例性方面，当将电外科能量提供给端部执行器3250时或在任何其他合适的条件下，电外科能量控制段3220可将一个或多个电导体3260与轴控制段3230电隔离。
在一个示例性方面，外科系统可包括用于操作端部执行器3250(和/或外科工具组件1000、轴组件704)的一个或多个电导体3290(例如，电导体1166)。在一个示例性方面，一个或多个电导体3290可不用于将电外科能量递送到端部执行器3250。轴控制段3230可以被编程为通过一个或多个电导体3290向/从端部执行器3250提供和/或接收控制信号和/或传感器信号。在一个示例性方面，当开关3270处于打开状态时(例如，当电外科能量控制段3220正在通过一个或多个电导体3260将电外科能量提供给端部执行器3250时)，轴控制段3230可以使用一个或多个电导体3290向端部执行器3250提供控制信号和/或从该端部执行器接收控制信号。在一个示例性方面，当开关3270处于闭合状态时，轴控制段3230还可以使用一个或多个电导体3290向端部执行器3250提供控制信号和/或从该端部执行器接收控制信号。在一些方面，一个或多个电导体3290可为端部执行器3250和轴控制段3230之间的专用信号导体(针对控制信号或传感器信号或者控制信号和传感器信号两者)，而与开关3270的状态无关。
开关3270可以是晶体管开关、机械开关或任何其他合适的开关。在一个示例性方面，通过电导体3260、3290在控制电路3210与端部执行器3250(和/或外科工具组件1000、轴组件704)之间传递的控制信号包括但不限于用于以切割和/或凝结操作模式驱动端部执行器3250(和/或外科工具组件1000、轴组件704)、测量外科系统3200和/或夹持在端部执行器3250中的组织的电特性、向外科系统的使用者提供使用反馈、传递传感器信号、以及识别端部执行器3250的某些特性(例如，使用/未使用状态)的信号。
因此，本公开的各方面可有利地减少在控制电路3210和端部执行器3250(和/或外科工具组件1000、轴组件704)之间传递控制信号所需的电导体的数量，具体是通过当用于递送电外科能量的电导体(例如，电导体3260)中的一些不用于电外科能量时使用这些电导体来传达控制信号。此外，借助当通过这些电导体提供电外科能量时将这些电导体与其他电路段(例如，轴控制段3230)隔离，本公开的方面可以防止电外科能量或电外科能量噪声流入连接到那些电路段的其他电路段和/或电导体(例如，电导体3290)，从而防止损坏那些电路段和/或电导体。
如例如图19和图20中所示且如上文所公开，模块化喷嘴组件可包括机载电路板，该机载电路板被构造成能够允许使用者与外科系统的端部执行器通信并控制该端部执行器。控制端部执行器和/或与其通信可包括以端部执行器整体或其任意一个或多个部件来控制该端部执行器和/或与其通信。例如，端部执行器可被构造成能够可释放地结合如上文所公开的一个或多个模块和/或仓，它们各自可被设计用于特定的外科功能。在一个示例中，端部执行器可结合可释放钉仓。在另一个示例中，端部执行器可结合可释放RF仓。可释放仓中的每一个可具有被构造成能够与机载电路板的一个或多个电导体电联接的任意数量或类型的电导体。每个可释放仓的电导体可被构造成能够传导任意类型的电信号，包括但不限于模拟信号、数字信号、DC信号、AC信号和电功率信号。此类电信号可源自机载电路板或可释放仓的电子部件。
尽管如上文所公开的电子电路被称为机载“电路板”，但电路本身可使用任何合适的材料根据任何合适的装置来制造。因此，例如，电路板可为单层板、多层板、柔性电路、或其上可适当安装电子部件的任何其他合适器件。类似地，电导体可包括但不限于导线和电路板迹线。
可在没有本文公开的具体细节的情况下实践外科器械的各方面。某些方面已被显示为框图而不是细节。本公开的部分可以呈现为对存储在计算机存储器中的数据进行操作的指令。一般来讲，可以用多种硬件、软件、固件或它们的任何组合单独和/或共同实施的本文所述的多个方面可以被看作是由多种类型的“电子电路”组成。因此，“电子电路”包括具有至少一个离散电子电路的电子电路、具有至少一个集成电路的电子电路、具有至少一个专用集成电路的电子电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备的电子电路(例如，至少部分地实施本文所述的过程和/或设备的由计算机程序配置的通用计算机或处理器)、形成存储器设备(例如，形成随机存取存储器)的电子电路，和/或形成通信设备(例如，调制解调器、通信开关或光电设备)的电子电路。这些方面可以模拟或数字形式或其组合来实现。
前面的描述已经通过使用框图、流程图和/或示例阐述了设备和/或过程的各方面，这些方面可包含一个或多个功能和/或操作。此类框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作可通过各种硬件、软件、固件或其实际上的任何组合来单独和/或共同地实现。在一个方面，本文所述的主题的若干部分可经由专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、电路、寄存器和/或软件组件(例如，程序、子例程、逻辑)和/或硬件和软件组件、逻辑门或其他集成格式的组合来实现。本文公开的一些方面可作为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，或作为实际上它们的任何组合全部或部分地在集成电路中等效地实现，并且根据本发明，设计电路和/或编写软件和/或硬件的代码将在本领域技术人员的技术范围内。
本文公开的主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分布，并且本文所述主题的示例性方面适用，而不管用于实际进行分布的信号承载介质的具体类型是什么。信号承载介质的示例包括如下：可录式媒体，诸如软盘、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；和传输式介质，诸如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤缆线、波导、有导体通信链路、无导体通信链路(例如，发射器、接收器、传输逻辑、接收逻辑)等)。
为了举例说明和描述的目的，已经提供了这些方面的上述说明。这些具体实施方式并非意图为详尽的或限定到本发明所公开的精确形式。可以按照上述教导内容对本发明进行修改或变型。所选择和描述的这些方面是为了示出本发明的原理和实际应用，从而使得本领域的普通技术人员能够利用多个方面，在适合设想的具体应用的情况下进行修改。与此一同提交的权利要求书旨在限定完整范围。
本文所述主题的各个方面在以下编号的实施例中陈述：
实施例1：一种用于外科器械的控制电路，所述控制电路包括：轴控制段；第一电导体，所述第一电导体被构造成能够在所述轴控制段和可释放外科器械仓之间传导第一电信号；电外科能量控制段；第二电导体，所述第二电导体被构造成能够在所述电外科能量控制段和所述可释放外科器械仓之间传导第二电信号；以及连接器，所述连接器电联接到所述电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量，其中所述电外科能量控制段被构造成能够：检测所述电外科发生器至所述连接器的连接；以及当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器连接至所述连接器时，将所述轴控制段与所述电外科发生器能量电隔离。
实施例2：根据实施例1所述的控制电路，其中，所述第一电信号包括传输到所述可释放外科器械仓的控制信号。
实施例3：根据实施例1至实施例2中的任一个或多个所述的控制电路，其中，所述第一电信号包括从所述可释放外科器械仓接收的传感器信号。
实施例4：根据实施例1至实施例3中的任一个或多个所述的控制电路，其中，当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器连接至所述连接器时，所述第二电信号包括所述电外科发生器能量。
实施例5：根据实施例1至实施例4中的任一个或多个所述的控制电路，其中，所述第二电导体被构造成能够当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器没有连接至所述连接器时在所述轴控制段和所述可释放外科器械仓之间传导第三电信号。
实施例6：根据实施例5所述的控制电路，其中，所述第三电信号包括传输到所述可释放外科器械仓的第二控制信号。
实施例7：根据实施例5所述的控制电路，其中，所述第三电信号包括从所述可释放外科器械仓接收的第二传感器信号。
实施例8：根据实施例1至实施例7中的任一个或多个所述的控制电路，还包括电联接在所述电外科能量控制段和所述轴控制段之间的开关，其中所述电外科能量控制段被构造成能够通过控制所述开关来将所述轴控制段电隔离。
实施例9：根据实施例8所述的控制电路，其中，所述电外科能量控制段被构造成能够通过打开所述开关来将所述轴控制段电隔离。
实施例10：根据实施例1至实施例9中的任一个或多个所述的控制电路，其中，所述电外科发生器包括RF发生器，并且所述电外科发生器能量包括RF能量。
实施例11：根据实施例1至实施例10中的任一个或多个所述的控制电路，还包括电联接到所述轴控制段并且电联接到所述电外科能量控制段的滑环组件。
实施例12：一种外科系统的喷嘴组件，包括：机载电路板，所述机载电路板包括轴控制段和电外科能量控制段；第一电导体，所述第一电导体被构造成能够在所述轴控制段和端部执行器中的可释放外科器械仓之间传导第一电信号；第二电导体，所述第二电导体被构造成能够在所述电外科能量控制段和所述端部执行器中的所述可释放外科器械仓之间传导第二电信号；机载连接器，所述机载连接器联接到所述机载电路板并且朝近侧定位在所述喷嘴组件上，所述机载连接器被构造成能够在所述喷嘴组件附接到柄部组件时与所述柄部组件的外壳连接器交接；连接器，所述连接器电联接到所述电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量；以及轴附接凸耳，所述轴附接凸耳朝近侧定位在所述喷嘴组件上并且被构造成能够联接到所述柄部组件的附接支架以将所述喷嘴组件附接到所述柄部组件，其中所述电外科能量控制段被构造成能够：检测所述电外科发生器至所述连接器的连接；以及当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器连接至所述连接器时，将所述轴控制段与所述电外科发生器能量电隔离。
实施例13：根据实施例12所述的喷嘴组件，其中，所述机载电路板包括所述机载电路板上的分段RF电路，并且所述分段RF电路包括所述电外科能量控制段。
实施例14：根据实施例12至实施例13中的任一个或多个所述的喷嘴组件，其中，所述机载电路板被构造成能够从可释放地安装到所述柄部组件的功率组件接收电功率。
实施例15：根据实施例14所述的喷嘴组件，其中，所述机载电路板被构造成能够通过所述机载连接器接收电功率。
实施例16：根据实施例12至实施例15中的任一个或多个所述的喷嘴组件，其中，所述喷嘴组件还包括功率开关，所述功率开关电联接到所述机载电路板并且被构造成能够激活和停用电外科能量的传输。
实施例17：根据实施例12至实施例16中的任一个或多个所述的喷嘴组件，还包括滑环组件，所述滑环组件朝远侧定位到所述机载电路板并且被构造成能够与所述机载电路板交接。
实施例18：根据实施例17所述的喷嘴组件，还包括：近侧连接器，所述近侧连接器联接到所述机载电路板的远侧端部和所述滑环组件的近侧端部；以及远侧连接器，所述远侧连接器被构造成能够与所述滑环组件的远侧端部交接并且电联接到所述第一电导体和所述第二电导体。
实施例19：根据实施例12至实施例19中的任一个或多个所述的喷嘴组件，还包括电联接到所述第一电导体和所述第二电导体的柔性轴电路带。

Claims (19)

1.一种用于外科器械的控制电路，所述控制电路包括：
轴控制段；
第一电导体，所述第一电导体被构造成能够在所述轴控制段和可释放外科器械仓之间传导第一电信号；
电外科能量控制段；
第二电导体，所述第二电导体被构造成能够在所述电外科能量控制段和所述可释放外科器械仓之间传导第二电信号；以及
连接器，所述连接器电联接到所述电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量，
其中所述电外科能量控制段被构造成能够：
检测所述电外科发生器至所述连接器的连接；以及
当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器连接至所述连接器时，将所述轴控制段与所述电外科发生器能量电隔离。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述第一电信号包括传输到所述可释放外科器械仓的控制信号。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述第一电信号包括从所述可释放外科器械仓接收的传感器信号。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器连接至所述连接器时，所述第二电信号包括所述电外科发生器能量。
5.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述第二电导体被构造成能够当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器没有连接至所述连接器时在所述轴控制段和所述可释放外科器械仓之间传导第三电信号。
6.根据权利要求5所述的控制电路，其中，所述第三电信号包括传输到所述可释放外科器械仓的第二控制信号。
7.根据权利要求5所述的控制电路，其中，所述第三电信号包括从所述可释放外科器械仓接收的第二传感器信号。
8.根据权利要求1所述的控制电路，还包括电联接在所述电外科能量控制段和所述轴控制段之间的开关，其中所述电外科能量控制段被构造成能够通过控制所述开关来将所述轴控制段电隔离。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其中，所述电外科能量控制段被构造成能够通过打开所述开关来将所述轴控制段电隔离。
10.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述电外科发生器包括RF发生器，并且所述电外科发生器能量包括RF能量。
11.根据权利要求1所述的控制电路，还包括电联接到所述轴控制段并且电联接到所述电外科能量控制段的滑环组件。
12.一种外科系统的喷嘴组件，包括：
机载电路板，所述机载电路板包括轴控制段和电外科能量控制段；
第一电导体，所述第一电导体被构造成能够在所述轴控制段和端部执行器中的可释放外科器械仓之间传导第一电信号；
第二电导体，所述第二电导体被构造成能够在所述电外科能量控制段和所述端部执行器中的所述可释放外科器械仓之间传导第二电信号；
机载连接器，所述机载连接器联接到所述机载电路板并且朝近侧定位在所述喷嘴组件上，所述机载连接器被构造成能够在所述喷嘴组件附接到柄部组件时与所述柄部组件的外壳连接器交接；
连接器，所述连接器电联接到所述电外科能量控制段并且被构造成能够从电外科发生器接收电外科发生器能量；以及
轴附接凸耳，所述轴附接凸耳朝近侧定位在所述喷嘴组件上并且被构造成能够联接到所述柄部组件的附接支架以将所述喷嘴组件附接到所述柄部组件，
其中所述电外科能量控制段被构造成能够：
检测所述电外科发生器至所述连接器的连接；以及
当所述电外科能量控制段检测到所述电外科发生器连接至所述连接器时，将所述轴控制段与所述电外科发生器能量电隔离。
13.根据权利要求12所述的喷嘴组件，其中，所述机载电路板包括所述机载电路板上的分段RF电路，并且所述分段RF电路包括所述电外科能量控制段。
14.根据权利要求12所述的喷嘴组件，其中，所述机载电路板被构造成能够从可释放地安装到所述柄部组件的功率组件接收电功率。
15.根据权利要求14所述的喷嘴组件，其中，所述机载电路板被构造成能够通过所述机载连接器接收电功率。
16.根据权利要求12所述的喷嘴组件，其中，所述喷嘴组件还包括功率开关，所述功率开关电联接到所述机载电路板并且被构造成能够激活和停用电外科能量的传输。
17.根据权利要求12所述的喷嘴组件，还包括滑环组件，所述滑环组件朝远侧定位到所述机载电路板并且被构造成能够与所述机载电路板交接。
18.根据权利要求17所述的喷嘴组件，还包括：
近侧连接器，所述近侧连接器联接到所述机载电路板的远侧端部和所述滑环组件的近侧端部；以及
远侧连接器，所述远侧连接器被构造成能够与所述滑环组件的远侧端部交接并且电联接到所述第一电导体和所述第二电导体。
19.根据权利要求12所述的喷嘴组件，还包括电联接到所述第一电导体和所述第二电导体的柔性轴电路带。
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