CN114423373A - 紧凑型差分同轴感应力传感器 - Google Patents
紧凑型差分同轴感应力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114423373A CN114423373A CN202080066153.XA CN202080066153A CN114423373A CN 114423373 A CN114423373 A CN 114423373A CN 202080066153 A CN202080066153 A CN 202080066153A CN 114423373 A CN114423373 A CN 114423373A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- shaft
- magnet
- instrument
- instrument shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title description 8
- 239000012636 effector Substances 0.000 claims description 32
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 31
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 30
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 16
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 25
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 37
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 11
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 6
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 3
- 210000003857 wrist joint Anatomy 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000013020 steam cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 241001631457 Cannula Species 0.000 description 1
- 239000004705 High-molecular-weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003872 anastomosis Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004447 silicone coating Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/76—Manipulators having means for providing feel, e.g. force or tactile feedback
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/164—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in inductance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B34/35—Surgical robots for telesurgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B34/37—Master-slave robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/77—Manipulators with motion or force scaling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
- G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
- A61B2090/065—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension for measuring contact or contact pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
- A61B2090/0813—Accessories designed for easy sterilising, i.e. re-usable
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Robotics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
多种应用可以包括提供轴向力换能器的设备和/或方法。相对于彼此同轴缠绕的两个线圈可以与磁体一起使用，以基于向器械部件施加轴向力而确定行进的距离。这两个线圈和磁体可以相对于器械部件以多种方式配置。在各种实施例中，与这两个线圈之一相关联的电感连同其与磁体的关系和与这两个线圈中的另一个相关联的电感连同其与磁体的关系之间的差异可以用于确定器械部件上的轴向力，该轴向力与行进距离相关联。公开了另外的设备、系统和方法。
Description
相关申请
本专利申请要求于2019年9月17日提交的名称为“COMPACT,DIFFERENTIAL,COAXIAL INDUCTIVE FORCE SENSOR(紧凑型差分同轴感应力传感器)”的美国临时专利申请第62/901,729号的优先权和申请日权益，该申请通过引用整体并入本文。本申请与2020年9月14日提交的名称为“Devices and Methods for Compact,Redundant Inductive ForceSensor(用于紧凑型冗余感应力传感器的装置和方法)”的美国临时专利申请第63/077,833号相关，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本文描述的实施例涉及力感测机械结构，更具体地涉及医疗装置，并且进一步具体地涉及用于微创手术的器械。更具体地，本文描述的实施例涉及包括力传感器单元的医疗装置，该力传感器单元被耦连到医疗装置的机械结构并且用于测量在外科手术程序期间施加到医疗装置的末端执行器的轴向力。
背景技术
微创医疗技术旨在减少在诊断或外科手术程序期间受损的组织量，从而减少患者恢复时间、不适和有害副作用。使用机器人辅助技术的远程操作手术系统可以用于克服手动腹腔镜和开放手术的局限性。远程呈现系统的进步为外科医生提供了患者体内的视野，增加了手术工具的运动度数，并且提供了长距离手术协作的能力。在远程操作手术系统中，工具操作员可以致动主控制装置的输入，以将控制信号发送到位于细长工具轴近端部分处的机械控制装置，以便控制连接器(例如，缆线)或在轴的长度内延伸的连接器-海波管组合的运动，从而控制位于工具轴的远端部分处的末端执行器的移动。控制连接器或连接器-海波管组合通常是预张紧的，以使手术部位处的手术工具能够快速且准确地响应致动信号。因此，很大程度上消除了对工具操作者的直接自然力反馈，因为这样的工具用户不直接手动操纵工具。
例如，力传感器可以设置在工具轴处或附近，以测量在医疗程序期间由于与末端执行器接触而施加到患者组织的临床力。例如，工具轴处或附近的这些力测量可以用于在主控制装置的输入处产生触觉反馈力，从而向用户提供由工具施加到患者组织的力的指示。力传感器系统的增强可以导致更准确的力测量，这进而可以产生更准确的触觉反馈。
发明内容
本概述介绍了本文描述的实施例的某些方面以提供基本理解。本概述不是本发明主题的广泛综述，并且其并非旨在识别本发明主题的关键或重要的要素或描绘本发明主题的范围。在一些实施例中，一种设备包括机械结构和耦连到机械结构的力传感器单元。力传感器单元包括杆、耦连到杆的磁体、耦连到机械结构的第一线圈以及耦连到机械结构并与第一线圈同轴的第二线圈。杆包括远侧部分和近侧部分，并且杆的中心轴线被限定在杆的近侧部分和远侧部分之间。磁体在第一线圈和第二线圈内沿着杆的中心轴线平移。
在一些实施例中，该设备还包括耦连到机械结构的轴，并且该轴可操作地耦连到杆，使得轴相对于机械结构的平移移动使杆沿着杆的中心轴线移动。在一些实施例中，轴包括近端和远端，并且轴的中心轴线被限定在轴的近端和远端之间。轴被耦连到机械结构，使得轴沿轴的中心轴线的线性位移与沿轴的中心轴线的方向施加到轴的力成比例。
在一些实施例中，杆的中心轴线在平行于轴的中心轴线的方向上。在一些实施例中，轴包括近端和远端，并且轴的中心轴线被限定在轴的近端和远端之间。由第一线圈生成的第一信号与磁体相对于第一线圈的位置相关联，并且由第二线圈生成的第二信号与磁体相对于第二线圈的位置相关联。其中来自第一线圈的第一信号和来自第二线圈的第二信号与轴沿轴的中心轴线的线性位移相关联。
在一些实施例中，轴的线性位移与沿轴的中心轴线的方向施加到轴的力成比例。在一些实施例中，轴包括近端和远端，并且轴的中心轴线被限定在轴的近端和远端之间。在这样的实施例中，该设备还包括耦连到轴的弹簧，并且弹簧被配置为与沿轴的中心轴线的方向施加到轴的力成比例地位移。
在一些实施例中，由第一线圈生成的第一信号与磁体相对于第一线圈的位置相关联，并且由第二线圈生成的第二信号与磁体相对于第二线圈的位置相关联。力传感器单元包括耦连以接收第一信号和第二信号的微处理器。
在一些实施例中，第一信号具有第一频率，第二信号具有不同于第一频率的第二频率，并且微处理器被配置为执行指令以基于第一频率和第二频率确定轴沿轴的中心轴线的线性位移。
在一些实施例中，该设备包括第一磁体和第二磁体。第一磁体被定位成在第一线圈内移动，并且第二磁体被定位成在第二线圈内移动。
在一些实施例中，一种医疗装置包括：器械轴，其包括近端和远端；医疗末端执行器，其耦连到轴的远端；机械结构，其耦连到轴的近端；以及力传感器单元，其耦连到机械结构和器械轴。力传感器单元包括缠绕在第一线圈轴线上的第一线圈、缠绕在第二线圈轴线上并且与第一线圈轴线同轴的第二线圈、以及磁体。器械轴轴线被限定在器械轴的近端和远端之间，并且磁体被可操作地耦连到器械轴并随着器械轴沿器械轴轴线移动而沿第一线圈轴线移动。
在一些实施例中，随着器械轴沿器械轴轴线移动，磁体在第一线圈内移动。在一些实施例中，随着器械轴沿器械轴轴线移动，磁体在第一线圈内和第二线圈内移动。在一些实施例中，力传感器单元包括杆，并且该杆与第一线圈轴线轴向对齐并且将磁体耦连到器械轴。
在一些实施例中，由第一线圈生成的第一信号与磁体相对于第一线圈的位置相关联，并且由第二线圈生成的第二信号与磁体相对于第二线圈的位置相关联。力传感器单元包括耦连以接收第一信号和第二信号的微处理器。
在一些实施例中，第一信号具有第一频率并且第二信号具有第二频率。微处理器被配置为执行指令以基于第一频率和第二频率确定器械轴上沿器械轴轴线的力的量度。
在一些实施例中，在磁体相对于第一线圈和第二线圈的独有的位置处，第一信号由第一线圈生成而第二信号由第二线圈生成，并且来自第一线圈的第一信号和来自第二线圈的第二信号与器械轴沿器械轴轴线的独有的线性位移相关联。
在一些实施例中，医疗装置还包括耦连到轴和机械结构的弹簧，并且弹簧被配置为与沿器械轴轴线的方向上施加到器械轴的力成比例地位移。
在一些实施例中，医疗装置包括器械支撑结构、器械轴和力传感器单元。器械轴包括近端和远端，并且器械轴轴线被限定在器械轴的近端和远端之间。力传感器单元包括缠绕在第一线圈轴线上的第一线圈、缠绕在第二线圈轴线上并且与第一线圈轴线同轴的第二线圈以及至少部分地在第一线圈和第二线圈中的一个线圈内的磁体。第一线圈、第二线圈和磁体被定位成使得器械轴相对于器械支撑结构沿着器械轴轴线的平移引起磁体和第一线圈之间沿着第一线圈轴线的相对移动以及磁体和第二线圈之间沿着第二线圈轴线的相对移动。在一些实施例中，第一线圈和第二线圈相对于器械支撑结构固定。
在一些实施例中，医疗装置包括近侧机械结构、远端机构和连接构件。远端机构被耦连到器械轴的远端并且包括可移动部件。近侧机械结构包括器械支撑结构以及被安装成相对于器械支撑结构移动的致动器输入件。连接构件被耦连在致动器输入件和远端机构的可移动部件之间，并且将来自致动器输入件的拉力、压缩力或拉力和压缩力两者传递到远端机构的可移动部件。
附图说明
当与附图一起阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开的各个方面。需要强调的是，根据本行业的标准做法，各种特征未按比例绘制。事实上，为了讨论的清晰度，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。此外，本公开可以在各种示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身并不规定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。
图1是根据各种实施例的用于对躺在手术台上的患者执行微创诊断或外科手术程序的微创远程操作手术系统的说明性平面图。
图2是根据各种实施例的外科医生的控制台的透视图。
图3是根据各种实施例的微创远程操作手术系统的患者侧推车的透视图。
图4A是根据各种实施例的包括远侧部分和近侧机械结构的医疗装置的说明性侧视图，该远侧部分和近侧机械结构通过限定内孔的细长轴彼此耦连。
图4B是根据各种实施例的图4A的医疗装置的说明性底视图，其示出了输入装置的控制表面。
图4C是根据实施例的包括力传感器单元的医疗装置的示意图示。
图5A-图5H图示了根据各种实施例的示例力传感器单元的部件。
图6A示出了根据各种实施例的机械结构，该机械结构可以耦连到如关于图5A-图5H所讨论的器械轴。
图6B示出了根据各种实施例的图6A的机械结构，其中双线圈具有插入双线圈内的杆，其中杆固定到支撑底座以耦连到图6A的器械轴。
图7是根据各种实施例的示例力传感器的框图，该示例力传感器可以被实现以测量施加到器械轴的轴向力。
图8A-图8C示出了根据各种实施例的针对磁体目标和两个线圈的电感相比于目标位置的测量。
图9是根据各种实施例的确定轴向力的示例方法的特征的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考了附图，这些附图通过图示的方式示出了本发明的各种实施例。这些实施例被充分详细地描述以使本领域普通技术人员能够实践这些和其他实施例。可以利用其他实施例，并且可以对这些实施例进行结构、逻辑、机械和电气上的改变。各种实施例不一定是相互排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其他实施例组合以形成新的实施例。因此，下面的详细描述不应被理解为限制性的。
本文所述的实施例可以有利地用于多种力传感器应用，例如用于与微创手术相关的抓握、切割和操纵操作。本文所述的实施例还可以用于各种非医疗应用，例如用于搜索和救援的远程操作系统、远程控制的潜水装置、航空装置和汽车等。本文所述的实施例还可以用于以确定在使用期间施加在器械远端部分上(或由器械远端部分施加)的力。
本文所述的医疗装置包括力传感器单元，该力传感器单元包括紧凑型差分感应力传感器以测量沿z轴方向轴向施加到医疗装置的末端执行器的力。如本文所述，两个感应线圈同轴缠绕在圆筒上，并且由杆保持的磁体(例如，铁氧体磁珠(ferrite bead)、EMI(电磁干扰)抑制磁珠、镍锌磁珠等；术语“磁体”在下文中更详细地描述)可移动地定位在线圈内。当磁体在线圈内轴向移动时，每个线圈处的电感都会发生变化。每个线圈处的电感变化可以用于测量器械轴位置的变化，这可以转化为z轴力测量值。
图1是用于对躺在手术台14上的患者12执行微创诊断或外科手术程序的微创远程操作手术系统10的示例说明性平面图的实施例。该系统包括外科医生的控制台16，以供外科医生18在程序期间使用。一名或多名助手20也可以参与该程序。微创远程操作手术系统10还包括一个或多个患者侧推车22和电子设备推车24。患者侧推车22可以通过患者12体内的微创切口操纵至少一个医疗装置26(诸如，手术器械)，同时外科医生18通过外科医生的控制台16观察手术部位。手术部位的图像可以通过内窥镜28获得(诸如，立体内窥镜)，内窥镜28可以使用与患者侧推车22相关联的机械支撑臂72定位，以定向内窥镜28从而捕获手术部位的图像。
位于电子设备推车24上的计算机处理器可以用于处理手术部位的图像，以便随后通过外科医生的控制台16显示给外科医生18。此外，电子设备推车24处的计算机处理器可以被配置为处理指示施加在医疗装置处的力的电信号或光信号。例如，计算机处理器可以在外科医生的控制台16处产生触觉反馈。在各种实施例中，可以捕获立体图像，这允许在外科手术程序期间感知深度。一次使用的医疗装置26的数量通常取决于诊断或外科手术程序以及手术部位内的空间限制以及其他因素。如果有必要在手术程序期间更换正在使用的医疗装置26中的一个或多个，那么助手20可以从与患者侧推车22相关联的机械支撑臂72移除医疗装置26并将其替换为手术室的托盘30中的另一个医疗装置26。
图2是示例外科医生的控制台16的实施例的透视图。外科医生的控制台16可以包括观察者显示器31，该观察者显示器31包括左眼显示器32和右眼显示器34，用于向外科医生18呈现手术部位的协调的立体视图，该视图实现了深度感知。控制台16还可以包括一个或多个用手操作的主控制输入设备(master control inputs)36、38以接收较大规模的手动控制移动。安装用于在患者侧推车22的一个或多个相应机械支撑臂72处使用的一个或多个从医疗装置(slave medical device)26能够以匹配外科医生18对一个或多个主控制输入设备36、38的较大规模的操纵的较小规模的距离移动。主控制输入设备36、38可以提供与它们相关联的医疗装置26相同的机械自由度，以向外科医生18提供远程呈现，或者主控制输入设备36与从医疗装置26集成，以便外科医生对直接控制工具26有敏锐的感受。为此，可以采用位置、力和/或触觉反馈传感器(未示出)来确定工具位置，并且测量力，并且测量工具26处的触觉感觉。确定的工具位置和力可以用于通过控制输入设备36、38在外科医生的手上产生触觉反馈。基于在工具26处的力传感器(未示出)处检测到的力所调制的电信号或光信号可以由电子设备推车24处的处理器处理，以在控制输入设备36、38处产生触觉反馈，该触觉反馈可以指示检测到的力的大小和方向。
图3是微创远程操作手术系统10的示例患者侧推车22的实施例的透视图。患者侧推车22可以包括四个机械支撑臂72。每个支撑臂72可以包括端对端可枢转地安装的铰接的支撑臂段73和可枢转地安装的支撑前臂74。包括用于控制工具运动的马达的相应医疗装置滑架75被安装在每个支撑前臂74处。此外，支撑臂72中的每一个可以可选地在支撑臂段73的接合处以及与支撑前臂74的接合处包括一个或多个装配接头(例如，无动力的和/或可锁定的)，支撑前臂74可以用于定位与进行手术的患者12有关的所附接的医疗装置滑架75。每个医疗装置26可以可拆卸地连接到滑架75。虽然患者侧推车22被示为包括四个支撑臂72，但是可以使用更多或更少的支撑臂72。通常，医疗装置中的至少一个将包括视觉系统，该视觉系统通常包括用于捕捉视频图像的内窥镜相机工具(未示出)以及用于显示所捕捉的视频图像的一个或多个视频显示器，该视觉系统可以耦连到其中一个滑架75。
各个医疗装置26和插管27可以可移除地耦连到滑架75，其中医疗装置26的工具轴部分410插入穿过插管27。滑架75可以容纳多个远程操作的致动器，诸如马达(未示出)，所述致动器将运动赋予驱动构件，诸如驱动轴和绞盘(未示出)，它们进而驱动耦连到末端执行器的连接器，医疗装置26将运动转化成在医疗装置26上的末端执行器的各种移动。在各种实施例中，滑架75中的远程操作的致动器可以将运动赋予医疗装置26的各个部件，例如，诸如末端执行器腕部移动或夹具运动。
外科医生操纵主控制输入设备36、38以控制工具末端执行器。由外科医生或其他医疗人员提供给控制输入设备36或38的输入(“主”命令)通过一个或多个远程马达的致动转化为由医疗装置26进行的对应动作(“从”响应)。在一些实施例中，基于柔性线缆的力传递机构或类似物可以用于将每个远程定位的远程操作的马达的运动传递到位于滑架75处的相应工具对接绞盘(其用作致动器或致动器输入件)。在各种实施例中，机械适配器接口76将工具26内的连接器驱动构件机械耦连到滑架内的马达。
术语“医疗装置”在本文中用于描述用于插入患者体内并用于执行外科手术或诊断程序的医疗装置。医疗装置通常包括与一项或多项手术任务相关的末端执行器，诸如镊子、针驱动器、剪刀、双极烧灼器、组织稳定器或牵开器、施夹器、吻合装置、成像装置(例如，内窥镜或超声探头)和诸如此类。在各种实施例中，一些医疗装置还可以为末端执行器提供铰接支撑，有时称为“腕部”，以便可以在相对于工具的轴410的一个或多个机械自由度下操纵末端执行器的位置和取向。此外，许多外科末端执行器可以包括功能性机械自由度，诸如打开或关闭的夹具，或沿路径平移的刀。
适合在本公开的一个或多个实施例中使用的手术器械可以用一个或多个连接器来控制它们的末端执行器，所述连接器可以是例如杆和/或柔性缆线。在一些示例中，可以是管形式的杆可以与缆线组合以提供对末端执行器的拉、推或组合的“推/拉”或“拉/拉”控制，其中连接器根据需要提供柔性的部段。用于医疗装置的典型细长工具轴410很小，例如直径为五至八毫米。手术器械中机构的小规模创造了独特的机械条件以及与这些机构的构造有关的问题，这些问题不同于以较大规模构造的类似机构中发现的那些问题，因为材料的力和强度不会像机构的大小那样以相同的速率缩放。连接器必须适配在细长工具轴410内并且能够通过腕部关节控制末端执行器。连接器可以由多种金属(例如，钨或不锈钢)或聚合物(例如，高分子量聚乙烯)材料制成。
图4A是包括远侧部分420和近侧机械结构422的医疗装置26的说明性侧视图，远侧部分420和近侧机械结构422通过限定内孔的细长轴410彼此耦连。如本文所用，术语“近侧”表示更接近身体中心或附着点的位置，而术语“远侧”表示更远离身体中心或附着点的位置。例如，术语“近侧”表示更靠近操纵器臂的位置，而术语“远侧”表示距离操纵器臂更远的位置。机械结构422可以包括支撑结构，该支撑结构可以包括例如支撑输入装置429的外壳425。输入装置429可以包括器械控制表面427。在另一些实施例中，可以任选地使用各种支撑结构，诸如底盘、框架、床、机械结构的整体环绕外部主体和类似物。输入装置利于经由沿着细长工具轴410的内孔延伸的连接器(其用作例如致动末端执行器的受拉构件/张力构件(tension member))对器械的末端执行器进行受控调节。在一些实施例中，连接器可以是缆线、带子或类似物。
控制表面427提供与医疗装置26的其他控制特征的机械连接。在使用期间，器械控制表面427耦连到医疗装置滑架75(参见图3)，其向控制表面427处的转向输入设备432提供马达驱动的旋转力以控制医疗装置26。医疗装置26的远侧部分420可以固定到多种末端执行器中的任何一种，诸如所示的镊子428、针驱动器、烧灼装置、切割工具、成像装置(例如，内窥镜或超声探头)或包括两个或更多个不同工具和成像装置的组合的组合装置。此外，在所示实施例中，镊子428通过腕部接头430耦连到细长工具轴410，这允许相对于细长工具轴424操纵镊子的取向。
图4B是图4A的示例医疗装置的说明性底视图，示出了输入装置429的控制表面427。例如，控制表面427可以搁置在滑架75的顶部，滑架75包括由响应于控制输入设备36、38处的用户输入而产生的控制信号所控制的致动器，诸如马达(未示出)。如图所示，控制表面427包括多个转向输入设备432，每个转向输入设备支配通过腕部接头430和镊子428进行的移动的不同方面。当然，在不同的实施方式中可以提供更多或更少的转向输入设备432。当控制表面427耦连到工具滑架75时，转向输入设备432中的每一个均与滑架75内驱动转向输入设备的致动器(例如，伺服马达，未示出)对接(interface)。在该示例中，转向输入设备432被配置为与工具滑架75的相应旋转致动器(例如，伺服马达)形成直接机械接合。然而，也可以使用用于动力传输的其他合适的配置(例如，间接机械耦连，包括速度变换器和/或转矩变换器、液力耦合器和/或电耦合器)。例如，转向输入设备432中的每一个都是限滑绞盘和驱动轴组件的一部分，该驱动轴组件操作控制末端执行器(诸如，镊子428)的移动的驱动缆线。在各种实施例中，机械结构422可以被构造为后端外壳，后端外壳包括力传感器单元440以检测细长轴410远端处的轴向力。力传感器单元440可以以许多布置方式设置在机械结构中422。例如，力传感器440的一部分可以布置在细长轴410上。
具有足够小以适配在器械轴的近端上的部件的紧凑型轴向力传感器单元的设计可以使用与多个线圈有关的目标材料来实现，以生成可以比较从而确定器械轴响应于施加到器械轴远端的轴向力的轴向运动的信号。本文所述的设计是温度稳定的、对烧灼干扰具有鲁棒性并且经受得了高压蒸汽清洗。力传感器单元是无摩擦的，因而不会干扰被测量的力。
在各种实施例中，双线圈距离位移传感器可以与弹簧或挠曲件结合使用以确定施加在器械轴上的轴向力。由于力是双向的，因此弹簧可以被构造为双向弹簧。轴向方向可以取为z轴方向。作用在器械轴远端上的z方向力使器械轴沿器械轴的近侧方向轴向位移。在弹簧可操作地耦连到器械轴的近端部分的情况下，弹簧位移的距离与施加到器械轴远侧部分的z方向力成比例。双线圈位移传感器可以包括近侧线圈和远侧线圈，近侧线圈和远侧线圈同轴安装在近侧机械结构的支撑结构上的固定位置，以基于通过线圈的磁通量或线圈内的电感的变化测量弹簧的轴向位移，如下面更详细描述的。
器械轴的近端或耦连到器械轴的近端的部件可以包括设置在其上的磁体。本文所述的任何磁体可以是例如铁氧体磁珠、EMI抑制磁珠、镍锌磁珠或任何其他合适的材料。因此，在一个方面，应当理解，本文使用的术语“磁体”可以指耦连到器械轴的任何部件或材料，其可以用于提供指示当磁体在线圈内移动时轴在线圈内的位置的信号。磁体可以是珠子的形式，但也可以使用其他形式。磁体可以以多种方式设置或连接到器械轴。在磁体连接到器械轴的情况下，器械轴的移动导致磁体的移动。在其上带有磁体的器械轴(或器械的延伸部、杆或类似物)的近端延伸穿过双绕组，使得在其上带有磁体的器械轴(或杆)与双线圈之间存在气隙。当“静止”时，在没有z方向力施加在器械轴上的情况下，器械轴可以轴向定位，使得磁体部分地设置在每个线圈内。在一些实施例中，在没有z方向力施加在器械轴上的情况下，相等部分的磁体可以设置在每个线圈内。每个线圈都耦连到单独的LC电路中，在该LC电路中，线圈充当电感器(L)，并且电感随线圈中包含的磁体的量而变化。每个电路的谐振频率随着电路电感的变化而变化。可以使用磁性材料以外的材料，其中这些其他材料有助于或影响与LC电路中使用的线圈相关联的电感。例如，这些其他材料可以用于关于图5A-图9所讨论的配置中。
每个线圈的电感以及因此每个电路的谐振频率随着器械轴远端部分上的z轴力而变化。在弹簧可操作地耦连到器械轴的近端部分的情况下，响应于器械轴远侧部分上的z方向力的弹簧位移对应于器械轴的轴向位移量和其上的磁体的轴向位移量。磁体的轴向位移量决定了磁体延伸到每个线圈中的部分。例如，较大的z方向力导致更多的磁体设置在近侧线圈内而不是远侧线圈内。
频率检测电路可以用于检测包括近侧线圈的电路和包括远侧线圈的电路的谐振频率。这两个电路中的每个电路都将具有由其线圈和磁体限定的谐振频率，其中磁体的贡献基于磁体在相应线圈内的z方向上的距离。当磁体更多地设置在近侧线圈内而不是远侧线圈内时，使用近侧线圈的电路的谐振频率将不同于使用远侧线圈的电路的谐振频率。谐振频率可以用于确定轴的轴向位移，并且因此确定弹簧的位移量，由此可以相应地确定轴的远侧部分上的z方向力的量度。
图4C是根据实施例的医疗装置326的示意图示。在一些实施例中，医疗装置326或其中的任何部件可选地是执行外科手术的手术系统的部分，并且该手术系统可以包括如以上参考图1-图4B所述的操纵器单元、一系列运动学联动装置、一系列插管或诸如此类。医疗装置326和本文描述的医疗装置可以包括机械结构322和耦连到机械结构322或包括在机械结构322内的力传感器单元340、耦连到机械结构322的轴310以及耦连到轴310的远端的末端执行器328。末端执行器328可以包括例如耦连到连杆330的可铰接夹具或其他合适的手术工具。在一些实施例中，连杆330可以包括在具有多个铰接连杆的腕组件内。在一些实施例中，轴310还在近端部分处可移动地耦连到机械结构322。机械结构322可以包括被配置为移动医疗装置的一个或多个部件的部件，诸如，例如末端执行器328。机械结构322可以类似于本文所述的机械结构422。
通常，在医疗程序期间，末端执行器328接触解剖组织，这可能导致X、Y或Z方向的力被施加在末端执行器328上，并且可能导致力矩，诸如，如图4C所示的关于y方向轴的力矩MY。在一些实施例中，可以是应变仪的一个或多个应变传感器(未示出)可以包括在医疗装置326中，以测量可以用于确定沿X和Y轴方向施加在末端执行器328上的力的应变。这些X和Y轴力横向(例如，垂直)于Z轴(其与所述轴的中心轴线平行或共线)。
力传感器单元340(以及本文描述的任何力传感器单元)可以用于测量施加在末端执行器328上的(一个或多个)轴向力(即，沿与所述轴的中心轴线平行的Z轴方向)。例如，沿Z轴方向施加到末端执行器328的轴向力可能导致轴310在沿轴310的中心轴线C-A的方向上发生轴向位移。轴向力可以在近侧方向上(例如，由用末端执行器推压组织而产生的反作用力)，或者它可以在远侧方向上(例如，由用末端执行器牵拉所抓住的组织而产生的反作用力)。如本文所述，轴310可以经由偏置机构(例如，弹簧构件)耦连到机械结构322，使得轴310相对于机械结构322的行进量可以与施加到末端执行器328的轴向力的大小互相关。以这种方式，测量轴310相对于机械结构322移动的距离可以用于确定轴向力。
在一些实施例中，本文所述的力传感器单元可以包括任何合适的部件，以隔离轴的轴向移动(即，以约束轴，使得测量的移动仅由轴向力而不是由沿着X轴和Y轴的横向力引起)，并且限制与轴的移动相反的摩擦力(该摩擦力可能导致确定轴向力时出现错误)。在一些实施例中，力传感器单元可以包括线圈组件和微处理器。
如本文所述，力传感器单元的线圈组件测量轴沿z轴的位移，然后将该位移转换为力测量值。线圈组件可以包括两个感应线圈，每个感应线圈缠绕在由非导电材料(例如，PEEK)形成的圆筒上。这两个线圈可以相对于彼此同轴定位，并且耦连到机械结构或耦连在机械结构内。在一些实施例中，杆在线圈的内部是可移动的并且耦连到医疗装置的器械轴。在替代实施例中，医疗装置可以不包括杆，而是器械轴的近侧部分在线圈内是可移动的。杆可以包括例如具有磁体的芯，磁体耦连到芯，芯随杆在同轴线圈内移动。芯可以是例如玻璃芯、不锈钢芯或由另一种合适材料形成的芯。磁体和本文所述的任何磁体可以是例如铁氧体磁珠、EMI抑制磁珠、镍锌磁珠或任何其他合适的材料。因此，在另一方面，应当理解，本文所用的术语“磁体”可以指耦连到芯的任何部件或材料，其可以用于提供指示当杆和芯在线圈内移动时芯在线圈内的位置的信号。杆可操作地耦连到轴，使得当轴由于施加在医疗装置远端上的力而轴向移动时，杆与轴一起并在线圈内移动。随着杆在感应线圈内移动，每个线圈的电感都会发生变化，这可以用于测量器械轴位置的变化。如上所述，轴的位置变化可以转化为z轴力测量值。
在医疗装置的使用期间，当力沿z方向被施加在轴上时，轴将沿z轴行进，这继而导致杆沿z轴移动。随着杆在线圈内移动，每个线圈生成与杆上的磁体在线圈内的位置相关联的信号。微处理器接收来自线圈的信号。例如，在一些实施例中，每个线圈生成与轴沿轴的中心轴线(例如，沿z轴)的线性位移相关联的信号。在一些实施例中，来自线圈的信号可以包括来自第一线圈的具有第一频率的第一信号以及来自第二线圈的具有第二频率的第二信号。微处理器被配置为执行指令以根据第一频率和第二频率确定沿轴的中心轴线在轴上的力的量度。下面参考图7描述关于微处理器的操作和交互的进一步细节。
图5A-图5H图示了可以被包括在医疗装置内的示例轴向力传感器单元的实施例的部件。由于所示配置中的部件可以使用一些相同的材料，因此在图5A和图5B中的部件的编号用在图5C-图5H中。图5A示出了双线圈545，其具有从第二线圈548位移的第一线圈546，其中第一线圈546和第二线圈548固定到管547上。第一线圈546和第二线圈548中的每一个由诸如与天线线圈一样的导电材料构成。这两个导电线圈，即第一线圈546和第二线圈548，可以同轴缠绕在管547上。管547可以是塑料管，诸如但不限于用于低维变化与温度的聚醚醚酮(PEEK)塑料管。第一线圈546和第二线圈548可以涂有硅酮。在线圈上使用硅酮涂层允许线圈保持基本上不受高压蒸汽清洗的影响(经受得了高压蒸汽清洗)。
管547可以耦连到近侧机械结构，轴向力传感器单元耦连到该近侧机械结构或结合在该近侧机械结构内。由于管547耦连到机械结构，因此第一线圈546比第二线圈548更远离要测量施加到其的轴向力的器械轴的远端。因此，在双线圈布置中，第一线圈546是近侧线圈，而第二线圈548是远侧线圈。近侧线圈546具有引线546-1和546-2，引线546-1和546-2可以耦连到电容器以形成LC电路的一部分，该部分可以耦连到测量该LC电路的电感的精密双电感传感器。远侧线圈548具有引线548-1和另一个引线(未显示)，引线548-1和另一个引线可以耦连到另一个电容器以形成另一个LC电路的一部分，该部分可以耦连到能够有效测量这另一个LC电路的电感的精密双电感传感器。
图5B示出了具有杆554和在杆554上的磁体552的配置550，其可以与图5A的双线圈545一起使用。杆554杆也可以称为棒。由于磁体552是相对较小的结构，因此配置550可以被称为棒上的磁体或棒上的珠子。杆554具有近侧部分、远侧部分和中心轴线，其中中心轴线在近侧部分和远侧部分之间延伸。杆554可以是例如玻璃纤维杆或不锈钢杆，但也可以使用其他实施方式。例如，杆554可以包括诸如但不限于石英、玻璃、二氧化硅、陶瓷和氧化铝的材料。例如，用于杆554的这些其他材料可以用于关于图5A-图9所讨论的配置中。磁体552可以设置在杆554的远侧部分上。磁体552可以是铁氧体结构，其可以被实现为铁氧体磁珠。棒上的铁氧体磁珠可以连接到要感测其轴向力的器械轴的近端。
图5C示出了用双线圈实现的磁体和杆的示例的实施例。图5B的配置550可以用图5A的双线圈来实现。杆554上的磁体552可以插入管547中，近侧线圈546和轴向线圈548同轴缠绕在管547上。磁体552可以是铁氧体结构。近侧线圈546和远侧线圈548这两个导电线圈可以同轴地缠绕在管547上。管547可以是塑料管，诸如但不限于聚醚醚酮(PEEK)塑料管。近侧线圈546和远侧线圈548可以涂有硅酮。
杆554可在近侧线圈546和远侧线圈548中移动；其中磁体552设置在杆554的近侧部分上。磁体552可以具有沿着杆554的中心轴线的这样的尺寸，该尺寸经设定大小使得磁体552可同时在近侧线圈546的一部分内和远侧线圈548的一部分内延伸。磁体552可以设置在沿z轴在远侧线圈546和近侧线圈548之间居中的初始位置。该初始位置可以是没有轴向力施加到附接有杆的器械轴的位置。该初始位置可提供零参考，该零参考可以用于确定器械轴响应于施加到器械轴远端的力而移动的距离。初始位置可以是对应于在远侧线圈546和近侧线圈548之间居中的磁体552的中心的位置，其中磁体552在近侧线圈546的一部分内并且在远侧线圈548的一部分内延伸。在各种实施例中，作为零参考的初始位置可以不同于在远侧线圈546和近侧线圈548之间居中的磁体552。例如，初始位置可以取决于远侧线圈546和近侧线圈548的特性连同相应的电容器，远侧线圈546和近侧线圈548相对于测量布置耦连到这些电容器。
杆554附接到其上的器械轴可以通过弹簧构件(图5A-图5C中未示出)耦连到机械结构。当沿着器械轴的中心轴线沿z方向(参见例如图5C)向器械轴的远端施加力时，弹簧构件与施加到器械轴远端的力成比例地位移。在远侧线圈546和近侧线圈548耦连到精密双电感传感器的情况下，可以检测管547内的杆554上的磁体552相对于远侧线圈546和近侧线圈548的运动。该检测可以基于磁体552相对于初始位置的移动。
轴向力传感器单元中的双线圈可以关于器械轴以多种方式配置以测量器械轴上的轴向力。例如，图5D示出了用双线圈实现的磁体示例的实施例，其中磁体552设置在器械轴510的近端而不是杆(例如杆554)上。器械轴510可以通过弹簧构件560耦连到近侧机械结构，以使弹簧构件560的位移与沿中心轴线的方向上施加到器械轴510的力成比例。图5D的双线圈的使用可以类似于图5C的双线圈的使用。弹簧构件560也可以配置成与图5C-图5G所示不同的布置。
器械轴510的近端可以用作图5C的杆554。其上带有磁体552的器械轴510的近端可以在管547中延伸通过由近侧线圈546和远侧线圈548组成的双绕组，使得在其上设置有磁体552的器械轴510与其上缠绕有双线圈的管547之间存在气隙。当“静止”时，在没有轴向(z方向)力施加在器械轴510上的情况下，器械轴510可以轴向定位，使得磁体552部分地设置在每个线圈内。在一些实施例中，在没有z方向力施加在器械轴510上的情况下，相等部分的磁体552可以设置在每个线圈内。每个线圈546和548可以耦连到单独的LC电路中，在所述LC电路中，线圈充当电感器(L)，并且电感随着包含在相应线圈内的磁性材料的量而变化。每个电路的谐振频率随着相应电路的电感变化而变化。
图5E示出了用双线圈实现的磁体示例的实施例，其中磁体552设置在杆554的近端上。杆554可以附接到器械轴510，该器械轴可以通过弹簧构件560耦连到机械结构，以使弹簧构件560的位移与沿中心轴线的方向上施加到器械轴510的力成比例。杆554可以被构造成附接到器械轴510，其中杆554插入器械轴510中。图5E的双线圈的使用可以类似于图5C的双线圈的使用。
其上带有磁体552的杆554的近端可以在管547中延伸通过近侧线圈546和远侧线圈548的双绕组，使得在其上设置有磁体552的杆554与其上缠绕有双线圈的管547之间存在气隙。随着器械轴510的移动，杆554轴向移动。当“静止”时，在没有轴向(z方向)力施加在器械轴510上的情况下，附接到器械轴510的杆554可以轴向定位，使得磁体552部分地设置在每个线圈内。在一些实施例中，在没有z方向力施加在器械轴上的情况下，相等部分的磁体552可以设置在每个线圈内。每个线圈可以耦连到单独的LC电路中，在所述LC电路中，线圈用作电感器(L)，并且电感随着包含在相应线圈中的磁性材料的量而变化。每个电路的谐振频率随着相应电路的电感变化而变化。
图5F示出了用双线圈实现的磁体552的示例的实施例，其中磁体552设置在杆554的近端上。杆554可以附接到器械轴510，其中器械轴510可以通过弹簧构件560耦连到机械结构的部件523，以使弹簧构件560的位移与沿中心轴线的方向上施加到器械轴510的力成比例。杆554可以被构造成使用支撑底座555附接到器械轴510，以将杆554固着到器械轴510。杆554的中心轴线可以在平行于器械的中心轴线的方向上对齐。在杆554通过支撑底座555附接到器械轴510的情况下，随着器械轴510沿其轴向方向移动，杆554沿平行于器械轴510的中心轴线的轴向方向移动。图5F的双线圈的使用可以类似于图5C的双线圈的使用。
其上带有磁体552的杆554的近端可以在管547中延伸通过近侧线圈546和远侧线圈548的双绕组，使得在其上设置有磁体552的杆554与其上缠绕有双线圈的管547之间存在气隙。当“静止”时，在没有轴向(z方向)力施加在器械轴510上的情况下，附接到器械轴510的杆554可以轴向定位，使得磁体552部分地设置在每个线圈内。在一些实施例中，在没有z方向力施加在器械轴上的情况下，相等部分的磁体552可以设置在每个线圈内。每个线圈可以耦连到单独的LC电路中，在所述LC电路中，线圈用作电感器(L)，并且电感随着包含在相应线圈中的磁性材料的量而变化。每个电路的谐振频率随着相应电路的电感变化而变化。
双线圈和磁体可以与器械轴一起布置在另一些配置中。例如，近侧线圈546和远侧线圈548可以固着在可移动器械轴510上，其中磁体552耦连到近侧机械结构的不动的后端部件523，器械轴通过弹簧560耦连到该近侧机械结构，如图5G所示。在另一个示例中，双线圈配置的线圈546和548在管547上可以比在图5C-图5F的配置中使用的线圈相距相对更远，其中两个磁体552-1和552-2在杆547上，如图5H所示，其中一个磁体552-1靠近近侧线圈546，而另一个磁体552-2靠近远侧线圈548。此外，本文所述的任何双线圈/磁体布置可以使用任何合适的联动装置耦连到器械轴和/或耦连在近侧机械结构内，所述联动装置诸如在名称为“Devices and Methods for Compact,Redundant Inductive Force Sensor(用于紧凑型冗余感应力传感器的装置和方法)”的美国临时专利申请第63/077,833号中示出并描述的，该申请如上所述通过引用并入。
图6A示出了近侧机械结构622，其可以如关于图5A-图5H所讨论的那样耦连到器械轴610。机械结构622包括双线圈645，用以测量施加在器械轴610的远端上的轴向力。图6B示出了图6A的机械结构622，其中双线圈645具有插入双线圈645内的杆647，其中杆647固着到支撑底座655以耦连到图6A的器械轴610。
图7是示例力传感器700的实施例的框图，力传感器700可以被实现以测量施加到器械轴的轴向力。力传感器700可以布置为感应z轴力传感器。器械轴上的轴向力导致器械轴的轴向移动，这可以由力传感器700检测到。力传感器700可以包括天线线圈746和天线线圈748，其中诸如磁珠752的磁体在杆754上。根据本文中与图5A-图5H和图6A-图6B中的一个或多个相关联的教导中的任一个教导，天线线圈746和天线线圈748可以被配置为相对于彼此同轴定位的近侧线圈和远侧线圈，其中磁体在杆上。在一些实施例中，如本文所述，磁体代替杆耦连到器械轴。
天线线圈746可以通过电容器C耦连到多通道频率检测765，电容器C可以与天线线圈746形成LC电路，其中电感贡献基于磁珠752在天线线圈746内移动的距离。天线线圈748可以通过电容器C耦连到多通道频率检测765，电容器C可以与天线线圈748形成LC电路，其中电感贡献基于磁珠752在天线线圈746内移动的距离。与天线线圈746和天线线圈748相关联的LC电路可以用不同的电容来实现，其中考虑了这样的差异。由于磁珠752与天线线圈748相比更靠近天线线圈746，因此对与天线线圈746相关联的LC电路的电感贡献大于对与天线线圈748相关联的LC电路的电感贡献。也就是说，由于磁珠752在天线线圈746和748内部居中，因此，当磁珠752随着器械轴轴向移动时，一个线圈的电感增大而另一个线圈的电感减小。感应器值的差指示轴上的力的变化。对于这两个线圈而言，电感器的温度变化、长期老化和烧灼干扰拾取是相同的。取差值抵消了这些影响。
多通道频率检测765可以实现为测量电感的精密双电感传感器。由于电容器C与输入到多通道频率检测765的天线线圈746一起形成LC电路，因此多通道频率检测765可以输出与该电路的频率相关联的第一信号，例如该频率与已知参考频率的比率。由于电容器C与输入到多通道频率检测765的天线线圈748一起形成LC电路，因此多通道频率检测765可以输出与该电路的频率相关联的第二信号，例如该频率与已知参考频率的比率。多通道频率检测765可以输出N个数字信号给微处理器770。对于两个LC电路，多通道频率检测765可以输出两个数字信号给微处理器770。
微处理器770可以包括或可以访问EEPROM 772或其他存储设备，EEPROM 772或其他存储设备可以包括用于利用天线线圈746和天线线圈748来实现磁珠752的校准值。在确定器械轴上的轴向力时，可以访问所述校准值以基于从多通道频率检测765接收到的频率来确定移动的距离。频率差可以作为根据距离的电感差存储在EEPROM 772中。这种距离差可以与参考位置和电感差互相关。利用从测量的电感差中选择的距离，该距离可以与存储在EEPROM 772中的弹簧常数一起使用，其中弹簧常数是弹簧的属性，器械轴通过该弹簧耦连到近侧机械结构，力传感器700可以部署在该近侧机械结构上。
力传感器700可以包括其他部件。例如，微处理器770可以包括通用异步接收器/发送器(UART)接口774或其他通信接口以发送(TX)数字输出和接收(RX)数字信号。接收到的信号可以用于更新微处理器770的EEPROM772中的校准值。共模扼流圈780可以用于减少与其上部署了力传感器700的机械结构的其他板的干扰。可选地，力传感器700可以包括位于共模扼流圈780和微处理器770之间的磁体762。磁体762可以被插入以帮助减少电磁干扰(EMI)辐射。磁体762可以实现为铁氧体磁珠。对于磁体762，可以实施其他磁性材料格式。
图8A-图8C示出了磁体目标和两个线圈的电感相比于目标位置的测量值，并示出了器械轴上的轴向力的值，该轴向力导致轴相对于机械结构的小移动(±0.025英寸)。轴位移的目标(也称为目标位置)为±0.025英寸。图8A是标记为L3和L2的两个电感的差相比于铁氧体磁珠位置的关系图，铁氧体磁珠位置附连到千分尺(micrometer)。曲线862是两个电感L3和L2的测量差。曲线861是两个电感L3和L2的理想差。两条垂直线863和864分别代表距珠子中心位置的-0.025英寸和+0.025英寸距离。
图8B示出，对于电感差相比于千分尺(珠子)位置，L3-L2的差几乎是一条直线。这种测量值可以用于限定从传感器到线性信号的操作范围，因为减法仅在线性区域中起作用。然而，当两个线圈漂移相等且与温度无关时，双线圈方法也可以起作用，这可以消除从另一个减去一个的减法的使用。曲线872是两个电感L3和L2的测量差。曲线871是两个电感L3和L2的理想差。两条垂直线873和874分别代表距珠子中心位置的-0.025英寸和+0.025英寸距离。
图8C示出了电感L3和L2相比于千分尺(珠子)位置的关系图。曲线876是测得的电感L3。曲线878是测得的电感L2。
图9是确定轴向力的示例方法900的实施例的特征的流程图。在910，在电子信号频率检测器处接收来自固定到近侧机械结构的近侧线圈的具有第一频率的第一信号。在920处，在电子信号频率检测器处接收来自固定到近侧机械结构并与近侧线圈同轴的远侧线圈的具有第二频率的第二信号。在近侧线圈和远侧线圈中可移动的杆用于提供第一频率和第二频率，其中杆具有设置在杆的近侧部分上的磁体。杆具有近侧部分、远侧部分和中心轴线，其中中心轴线在近侧部分和远侧部分之间延伸。
在930处，确定第一频率和第二频率。在940处，第一频率和第二频率用于确定杆所连接到的器械轴上的轴向力的量度。使用第一频率和第二频率来确定器械轴上的轴向力的量度可以包括使用第一频率和第二频率来确定弹簧构件的轴向位移，器械轴通过该弹簧构件耦连到近侧机械结构。
方法900的变型或类似于方法900的方法可以包括多个不同的实施例，这些实施例可以根据这些方法的应用和/或其中实施了这些方法的系统的架构而组合。这样的方法可以包括将第一频率和第二频率转换为第一电感和第二电感；以及使用第一电感和第二电感之间的差异来生成对器械轴上的力的变化的识别。此类测量可以用于从传感器到线性信号的操作范围中，因为减法仅在线性区域中起作用。然而，当两个线圈漂移相等并且与温度无关时，双线圈方法也可以起作用，这可以消除从另一个中减去一个的减法的使用。力的变化是杆连接到的器械轴的远侧部分上的轴向力的量度。由于力是双向的，因此器械轴远侧部分上的轴向力的量度是双向的。
方法900的变型或类似于方法900的方法可以包括：将第一频率和第二频率转换为第一电感和第二电感；使用用于近侧线圈和远侧线圈的第一电感和第二电感生成对器械轴上的力的变化的识别，所述近侧线圈和远侧线圈被构造为相等漂移的与温度无关的线圈。
机器可读存储设备可以包括用于以机器可读的形式存储信息的任何非暂时性机构，例如，计算机或微处理器，其任务是执行特定功能。例如，机器可读存储设备可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备以及其他存储设备和介质。在各种实施例中，非暂时性机器可读介质可以包括指令，这些指令在由一组处理器执行时可以使系统执行包括以下操作的操作：在电子信号频率检测器处接收来自固定到机械结构的近侧线圈的具有第一频率的第一信号；在电子信号频率检测器处接收来自固定到机械结构并与近侧线圈同轴的远侧线圈的具有第二频率的第二信号，其中杆可在近侧线圈和远侧线圈中移动，杆具有近侧部分、远侧部分和中心轴线，中心轴线在近侧部分和远侧部分之间延伸，杆具有设置在杆的近侧部分上的磁体；确定第一频率和第二频率；以及使用第一频率和第二频率来确定杆所连接到的器械轴上的轴向力的量度。在各种实施例中，非暂时性机器可读介质可以包括指令，这些指令在由一组处理器执行时使系统执行包括方法900或类似方法的特征的操作，并且可以包括执行和与图1-图8C相关联的特征相关联的功能。
在各种实施例中，系统可以包括：轴向力换能器，其中轴向力换能器包括机械结构；固定到机械结构的近侧线圈；固定到机械结构的远侧线圈，远侧线圈与近侧线圈同轴；具有近侧部分、远侧部分和中心轴线的杆，中心轴线在近侧部分和远侧部分之间延伸，杆可在近侧线圈和远侧线圈中移动；设置在杆的近侧部分上的磁体；以及电子信号检测器，用于检测来自近侧线圈的第一信号和来自远侧线圈的第二信号。电子信号检测器可以实现为电子信号频率检测器，以检测来自近侧线圈的第一信号的第一频率和来自远侧线圈的第二信号的第二频率。轴向力换能器可以实现为系统。
这种系统的变型可以包括多个不同的实施例，这些实施例可以根据设计这种系统的实施方式而组合。这样的系统可以包括具有沿着中心轴线的尺寸的磁体，该尺寸经设定大小使得磁体可同时在近侧线圈的一部分内和远侧线圈的一部分内延伸。这样的系统可以包括设置在位于远侧线圈和近侧线圈之间居中的初始位置的磁体。
这样的系统可以包括可附接到器械轴的杆，其中器械轴通过弹簧构件耦连到机械结构，用于与沿中心轴线的方向上施加到器械轴的力成比例地位移。杆的中心轴线可以配置在平行于器械轴的中心轴线的方向上。这样的系统可以包括为玻璃纤维杆的杆，但是可以使用用于杆的其他材料。这样的系统可以包括根据权利要求1所述的轴向力换能器，其中，设置在杆的近侧部分上的磁体是铁氧体结构。
这样的系统可以包括同轴缠绕在塑料管上的近侧线圈和远侧线圈，但是可以使用其他材料。塑料管可以是聚醚醚酮管。
这样的系统可以包括具有微处理器的轴向力传感器，该微处理器被耦连以接收第一信号的第一频率和第二信号的第二频率，其中微处理器被配置为根据第一频率和第二频率来确定杆连接到的器械轴的远侧部分上的轴向力的量度。
在各种实施例中，轴向力换能器可以包括：机械结构；轴，其具有近侧部分、远侧部分和在近侧部分和远侧部分之间延伸的中心轴线；弹簧构件，其可操作地耦连到机械结构，用于与沿中心轴线的方向上施加到轴的力成比例地位移；固定到机械结构的近侧线圈；固定到机械结构的与近侧线圈同轴的远侧线圈；磁体，其设置在轴的近侧部分上，其中磁体具有沿着中心轴线的尺寸，该尺寸经设定大小使得磁体可同时在近侧线圈的一部分内和远侧线圈的一部分内延伸；其中，所述轴在所述近侧线圈和所述远侧线圈内延伸，使得所述磁体的至少一部分在所述近侧线圈和所述远侧线圈中的至少一个内延伸；以及电子信号频率检测器，用于检测磁体在其中延伸的近侧线圈和远侧线圈中的至少一个内的电信号的频率。
在各种实施例中，具有轴向力换能器的器械可以包括：器械轴；机械结构；弹簧构件，用于将器械轴耦连到机械结构，用于与沿中心轴线的方向上施加到器械轴的力成比例地位移；固定到机械结构的近侧线圈；固定到机械结构的与近侧线圈同轴的远侧线圈；具有近侧部分、远侧部分和中心轴线的杆，中心轴线在近侧部分和远侧部分之间延伸，杆可在近侧线圈和远侧线圈中移动；设置在杆的近侧部分上的磁体；以及电子信号检测器，用于检测来自近侧线圈的第一信号和来自远侧线圈的第二信号。电子信号检测器可以实现为电子信号频率检测器，以检测来自近侧线圈的第一信号的第一频率和来自远侧线圈的第二信号的第二频率。
这种器械的变型可以包括许多不同的实施例，这些实施例可以根据设计这种器械的实施方式而组合。这样的器械可以包括具有沿着中心轴线的尺寸的磁体，该尺寸经设定大小使得磁体可同时在近侧线圈的一部分内和远侧线圈的一部分内延伸。
这样的器械可以包括连接到器械轴的杆。杆的中心轴线可以在平行于器械轴的中心轴线的方向上。
这样的器械可以包括被耦连以接收第一信号的第一频率和第二信号的第二频率的微处理器，其中微处理器被配置为使用第一频率和第二频率来确定杆所连接到的器械轴的远侧部分上的轴向力的量度。该器械可以包括与微处理器耦连的共模扼流圈，以减少对确定轴向力的量度的干扰。这种器械可以包括附加磁体，其中附加磁体设置在共模扼流圈和微处理器之间，以帮助减少电磁干扰辐射。附加磁体可以包括铁氧体磁珠。
尽管本文已经说明和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，任何被计算为实现相同目的的布置都可以替代所示的具体实施例。各种实施例使用本文描述的实施例的排列和/或组合。应当理解，以上描述旨在说明性而非限制性的，并且本文使用的措辞或术语是出于描述的目的。本领域技术人员在研究了以上描述后，将清楚上述实施例和其他实施例的组合。
Claims (22)
1.一种设备，包括：
机械结构和耦连到所述机械结构的力传感器单元；
其中所述力传感器单元包括杆、耦连到所述杆的磁体、耦连到所述机械结构的第一线圈以及耦连到所述机械结构并与所述第一线圈同轴的第二线圈；
其中所述杆包括远侧部分和近侧部分，并且所述杆的中心轴线被限定在杆的所述近侧部分和所述远侧部分之间；并且
其中所述磁体在所述第一线圈和所述第二线圈内沿着所述杆的所述中心轴线平移。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述设备还包括耦连到所述机械结构的轴；并且
所述轴可操作地耦连到所述杆，使得所述轴相对于所述机械结构的平移移动使所述杆沿着所述杆的所述中心轴线移动。
3.根据权利要求2所述的设备，其中：
所述轴包括近端和远端；
所述轴的中心轴线被限定在所述轴的所述近端和所述远端之间；并且
所述轴被耦连到所述机械结构，使得所述轴沿所述轴的所述中心轴线的线性位移与沿所述轴的所述中心轴线的方向施加到所述轴的力成比例。
4.根据权利要求3所述的设备，其中：
所述杆的所述中心轴线在平行于所述轴的所述中心轴线的方向上。
5.根据权利要求2所述的设备，其中：
所述轴包括近端和远端；
所述轴的中心轴线被限定在所述轴的所述近端和所述远端之间；
由所述第一线圈生成的第一信号与所述磁体相对于所述第一线圈的位置相关联，并且由所述第二线圈生成的第二信号与所述磁体相对于所述第二线圈的位置相关联；并且
来自所述第一线圈的所述第一信号和来自所述第二线圈的所述第二信号与所述轴沿所述轴的所述中心轴线的线性位移相关联。
6.根据权利要求5所述的设备，其中：
所述轴的所述线性位移与沿所述轴的所述中心轴线的方向施加到所述轴的力成比例。
7.根据权利要求2所述的设备，其中：
所述轴包括近端和远端；
所述轴的中心轴线被限定在所述轴的所述近端和所述远端之间；
所述设备还包括耦连到所述轴的弹簧；并且
所述弹簧被配置为与沿所述轴的所述中心轴线的方向施加到所述轴的力成比例地位移。
8.根据权利要求2所述的设备，其中：
由所述第一线圈生成的第一信号与所述磁体相对于所述第一线圈的位置相关联，并且由所述第二线圈生成的第二信号与所述磁体相对于所述第二线圈的位置相关联；并且
所述力传感器单元包括耦连以接收所述第一信号和所述第二信号的微处理器。
9.根据权利要求8所述的设备，其中：
所述第一信号具有第一频率；
所述第二信号具有不同于所述第一频率的第二频率；并且
所述微处理器被配置为执行指令以基于所述第一频率和所述第二频率确定所述轴沿所述轴的所述中心轴线的线性位移。
10.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述磁体包括第一磁体和第二磁体；
所述第一磁体被定位成在所述第一线圈内移动，并且所述第二磁体被定位成在所述第二线圈内移动。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其中：
所述设备被包含在医疗装置中。
12.一种医疗装置，包括：
器械轴，其包括近端和远端；
医疗末端执行器，其耦连到所述轴的所述远端；
机械结构，其耦连到所述轴的所述近端；以及
力传感器单元，其耦连到所述机械结构和所述器械轴；
其中所述力传感器单元包括缠绕在第一线圈轴线上的第一线圈、缠绕在第二线圈轴线上并且与所述第一线圈轴线同轴的第二线圈以及磁体；
其中器械轴轴线被限定在所述器械轴的所述近端和所述远端之间；并且
其中所述磁体被可操作地耦连到所述器械轴并且随着所述器械轴沿所述器械轴轴线移动而沿所述第一线圈轴线移动。
13.根据权利要求12所述的医疗装置，其中：
随着所述器械轴沿所述器械轴轴线移动，所述磁体在所述第一线圈内移动。
14.根据权利要求12所述的医疗装置，其中：
随着所述器械轴沿所述器械轴轴线移动，所述磁体在所述第一线圈内和所述第二线圈内移动。
15.根据权利要求12所述的医疗装置，其中：
所述力传感器单元包括杆；
所述杆与所述第一线圈轴线轴向对齐并且将所述磁体耦连到所述器械轴。
16.根据权利要求12所述的医疗装置，其中：
由所述第一线圈生成的第一信号与所述磁体相对于所述第一线圈的位置相关联，并且由所述第二线圈生成的第二信号与所述磁体相对于所述第二线圈的位置相关联；并且
所述力传感器单元包括耦连以接收所述第一信号和所述第二信号的微处理器。
17.根据权利要求16所述的医疗装置，其中：
所述第一信号具有第一频率；
所述第二信号具有第二频率；
所述微处理器被配置为执行指令以基于所述第一频率和所述第二频率确定在所述器械轴上的沿所述器械轴轴线的力的量度。
18.根据权利要求12所述的医疗装置，其中：
在所述磁体相对于所述第一线圈和所述第二线圈的独有的位置处，第一信号由所述第一线圈生成并且第二信号由所述第二线圈生成；并且
来自所述第一线圈的所述第一信号和来自所述第二线圈的所述第二信号与所述器械轴沿所述器械轴轴线的独有的线性位移相关联。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的医疗装置，其中：
所述医疗装置还包括耦连到所述器械轴和所述机械结构的弹簧；并且
所述弹簧被配置为与沿所述器械轴轴线的方向上施加到所述器械轴的力成比例地位移。
20.一种医疗装置，包括：
器械支撑结构、器械轴和力传感器单元；
其中所述器械轴包括近端和远端，并且器械轴轴线被限定在所述器械轴的所述近端和所述远端之间；
其中所述力传感器单元包括缠绕在第一线圈轴线上的第一线圈、缠绕在第二线圈轴线上并且与所述第一线圈轴线同轴的第二线圈以及至少部分地在所述第一线圈和所述第二线圈中的一个线圈内的磁体；并且
其中所述第一线圈、所述第二线圈和所述磁体被定位成使得所述器械轴相对于所述器械支撑结构沿着所述器械轴轴线的平移引起所述磁体和所述第一线圈之间沿着所述第一线圈轴线的相对移动以及所述磁体和所述第二线圈之间沿着所述第二线圈轴线的相对移动。
21.根据权利要求20所述的医疗装置，其中：
所述第一线圈和所述第二线圈相对于所述器械支撑结构固定。
22.根据权利要求20或21所述的医疗装置，其中：
所述医疗装置包括近侧机械结构、远端机构和连接构件；
所述远端机构被耦连到所述器械轴的所述远端并且包括可移动部件；
所述近侧机械结构包括所述器械支撑结构以及被安装成相对于所述器械支撑结构移动的致动器输入件；并且
所述连接构件被耦连在所述致动器输入件和所述远端机构的所述可移动部件之间，并且将来自所述致动器输入件的拉力、压缩力或拉力和压缩力两者传递到所述远端机构的所述可移动部件。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962901729P | 2019-09-17 | 2019-09-17 | |
| US62/901,729 | 2019-09-17 | ||
| PCT/US2020/050696 WO2021055276A1 (en) | 2019-09-17 | 2020-09-14 | Compact, differential, coaxial inductive force sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114423373A true CN114423373A (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=72717905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080066153.XA Pending CN114423373A (zh) | 2019-09-17 | 2020-09-14 | 紧凑型差分同轴感应力传感器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230003596A1 (zh) |
| EP (1) | EP4031049A1 (zh) |
| CN (1) | CN114423373A (zh) |
| WO (1) | WO2021055276A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8465474B2 (en) | 2009-05-19 | 2013-06-18 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Cleaning of a surgical instrument force sensor |
| US11815412B2 (en) | 2018-11-15 | 2023-11-14 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Strain sensor with contoured deflection surface |
| CN116669650A (zh) * | 2020-12-17 | 2023-08-29 | 直观外科手术操作公司 | 具有轴平移和滚动的力感测单元的设备和方法 |
| WO2023066798A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Uab Inovatyvi Medicina | Sensor for an endovascular robotic system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105682597A (zh) * | 2013-11-07 | 2016-06-15 | 圣犹达医疗用品心脏病学部门有限公司 | 具有接触力感测尖端的医疗装置 |
| US20180068773A1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | The Hong Kong Polytechnic University | Apparatus for Negative Stiffness |
| CN109630582A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 上海大学 | 一种可调刚度的电磁弹簧 |
| CN109788994A (zh) * | 2016-10-18 | 2019-05-21 | 直观外科手术操作公司 | 计算机辅助的远程操作手术系统和方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000172355A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Chuo Spring Co Ltd | 電子式レバー装置 |
| EP3389530B1 (en) * | 2015-12-20 | 2022-11-02 | Boston Scientific Scimed Inc. | Micro induction position sensor |
| CN113015498A (zh) * | 2018-11-15 | 2021-06-22 | 直观外科手术操作公司 | 将工具轴与缆绳驱动负载解除联接 |
-
2020
- 2020-09-14 CN CN202080066153.XA patent/CN114423373A/zh active Pending
- 2020-09-14 WO PCT/US2020/050696 patent/WO2021055276A1/en unknown
- 2020-09-14 US US17/642,892 patent/US20230003596A1/en active Pending
- 2020-09-14 EP EP20785869.7A patent/EP4031049A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105682597A (zh) * | 2013-11-07 | 2016-06-15 | 圣犹达医疗用品心脏病学部门有限公司 | 具有接触力感测尖端的医疗装置 |
| US20180068773A1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | The Hong Kong Polytechnic University | Apparatus for Negative Stiffness |
| CN109788994A (zh) * | 2016-10-18 | 2019-05-21 | 直观外科手术操作公司 | 计算机辅助的远程操作手术系统和方法 |
| CN109630582A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 上海大学 | 一种可调刚度的电磁弹簧 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4031049A1 (en) | 2022-07-27 |
| WO2021055276A1 (en) | 2021-03-25 |
| US20230003596A1 (en) | 2023-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230003596A1 (en) | Compact, differential, coaxial inductive force sensor | |
| JP6882381B2 (ja) | マニピュレータ上の手術器具及びアダプタの存在を決定する検出ピン | |
| US9980785B2 (en) | Instrument device manipulator with surgical tool de-articulation | |
| US20210401524A1 (en) | Decoupling tool shaft from cable drive load | |
| JP5264505B2 (ja) | 手術器具のための力およびトルクセンサー | |
| JP5575743B2 (ja) | 手術用ロボット設定アームにおける力とトルクの感知 | |
| US7752920B2 (en) | Modular force sensor | |
| US20170367782A1 (en) | Instrument device manipulator with back-mounted tool attachment mechanism | |
| JP7455245B2 (ja) | 手術ロボットシステム及びその手術器具 | |
| US8281670B2 (en) | Modular force sensor | |
| EP2384716A2 (en) | Medical robotic system with functionality to determine and display a distance indicated by movement of a tool robotically manipulated by an operator | |
| CN111386085B (zh) | 至主控制器的末端执行器力反馈 | |
| US20240090959A1 (en) | Devices and methods for force sensing unit with shaft translation and roll | |
| US20230363849A1 (en) | Devices and methods for compact, redundant inductive force sensor | |
| US20220401171A1 (en) | Devices and methods for crimp interface for cable tension sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |