CN116419728A - 用于机器人外科手术系统中的外科手术器械及其相关方法 - Google Patents

用于机器人外科手术系统中的外科手术器械及其相关方法 Download PDF

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CN116419728A CN202180070434.7A CN202180070434A CN116419728A CN 116419728 A CN116419728 A CN 116419728A CN 202180070434 A CN202180070434 A CN 202180070434A CN 116419728 A CN116419728 A CN 116419728A
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Abstract

一种外科手术系统包括被配置用于接收输入的至少一个输入联接器、末端执行器组件、以及致动组件，该致动组件可操作地联接在该至少一个输入联接器与该末端执行器组件之间，使得响应于该至少一个输入联接器接收到输入，该末端执行器组件被操纵。该系统进一步包括存储有设置信息和调整信息的存储装置。该设置信息使得能够确定要给该至少一个输入联接器以实现该末端执行器组件的期望操纵的第一输入。该调整信息使得能够调整该设置信息以确定要给该至少一个输入联接器的以实现该末端执行器组件的期望操纵的不同于该第一输入的第二输入。

Description

用于机器人外科手术系统中的外科手术器械及其相关方法
技术领域
本披露涉及外科手术器械、更具体地涉及例如用于机器人外科手术系统中的外科手术器械及其相关方法。
背景技术
机器人外科手术系统越来越多地用于各种不同的外科手术中。一些机器人外科手术系统包括支撑着机械臂的控制台。一个或多个不同的外科手术器械可以被配置为与机器人外科手术系统一起使用并且可选择性地安装至机械臂。机械臂向所安装的外科手术器械提供一个或多个输入以使得能够操作所安装的外科手术器械。
发明内容
如本文所使用的，术语“远侧”是指所描述的更远离操作者(无论是外科医生还是外科手术机器人)的部分，而术语“近侧”是指所描述的更靠近操作者的部分。如本文所用的，术语“约”、“基本上”等旨在说明制造、材料、环境、使用和/或测量公差和变化。此外，在一致的范围内，本文描述的任何或所有方面都可以与本文描述的任何或所有其他方面结合使用。
根据本披露的多个方面，提供了一种外科手术系统，该外科手术系统包括被配置用于接收输入的至少一个输入联接器、末端执行器组件、以及致动组件，该致动组件可操作地联接在该至少一个输入联接器与该末端执行器组件之间，使得响应于该至少一个输入联接器接收到输入，该末端执行器组件被操纵。该外科手术系统进一步包括存储有设置信息和调整信息的存储装置。该设置信息使得能够确定要给该至少一个输入联接器以实现该末端执行器组件的期望操纵的第一输入。该调整信息使得能够调整该设置信息以确定要给该至少一个输入联接器以实现该末端执行器组件的期望操纵的不同于该第一输入的第二输入。
在本披露的一方面，该调整信息与使用信息相关联。该使用信息可以包括时间量和/或事件数量。该存储装置可以额外地或替代性地存储该使用信息。
在本披露的另一方面，该调整信息与条件信息相关联。该条件信息可以包括铰接运动的存在或铰接运动量中的至少一者。
在本披露的又一方面，该至少一个输入联接器被配置用于接收旋转输入作为该输入并响应于此而旋转。
在本披露的再一方面，至少一个马达被配置用于向该至少一个输入联接器提供该输入。在这样的方面，可以提供控制装置并将其配置为访问该设置信息和该调整信息以基于其来控制该马达提供该第一输入或第二输入从而实现期望的操纵。
在本披露的又一方面，该控制装置进一步被配置为访问该使用信息或条件信息中的至少一者、并且基于该设置信息、该调整信息、以及该使用信息或条件信息中的至少一者来控制该马达提供该第一输入或该第二输入，从而实现期望的操纵。
根据本披露所提供的方法包括：接收操纵外科手术器械的指令；确定与所指示的操纵相关联的设置信息；确定与该设置信息相对应的调整信息；使用该调整信息来调整该设置信息；以及基于调整后的设置信息来向该外科手术器械提供输入以实现所指示的操纵。
在本披露的一方面，使用该调整信息来调整该设置信息，并且该调整信息与附加信息、例如使用信息(比如，时间量和/或事件数量)和/或条件信息(比如，铰接运动的存在和/或铰接运动的数量)相关联。
在本披露的另一方面，该方法进一步包括：接收操纵该外科手术器械的第二指令；确定与所指示的第二操纵相关联的第二设置信息；以及基于该第二设置信息来向该外科手术器械提供第二输入以实现所指示的第二操纵。该第二设置信息可以是未调整的设置信息。指令和操纵可以在第二指令和操纵之前或之后。
根据本披露的方面所提供的另一外科手术系统包括机器人外科手术系统、外科手术器械、和存储装置。该机器人外科手术系统包括：机械臂，该机械臂包括被配置用于提供输入的至少一个可操作接口；至少一个马达；以及控制装置，该控制装置被配置用于控制该至少一个马达向该至少一个可操作接口提供输入。该外科手术器械包括被配置为与该至少一个可操作接口可操作地联接以从其接收输入的至少一个输入联接器、末端执行器组件、以及致动组件，该致动组件可操作地联接在该至少一个输入联接器与该末端执行器组件之间，使得响应于该至少一个输入联接器接收到输入，该末端执行器组件被操纵。该存储装置存储有设置信息及调整信息。该控制装置被配置为访问该设置信息和该调整信息并确定是利用该设置信息来控制该至少一个马达向该至少一个可操作接口提供实现该末端执行器组件的期望操纵的第一输入、还是基于该调整信息来调整该设置信息以控制该至少一个马达向该至少一个可操作接口提供实现该末端执行器组件的期望操纵的不同的第二输入。
在本披露的方面，确定是提供第一输入还是第二输入包括考虑包括使用信息和/或条件信息的附加信息。
附图说明
下文中参考附图描述了本披露的各个方面和特征，其中相似的附图标记表示多个视图中的每个视图中的相同或对应的要素。
图1是根据本披露提供的、被配置为安装在机器人外科手术系统的机械臂上的外科手术器械的立体图；
图2A是图1的外科手术器械的近侧部分的前立体图，其中外壳被移除；
图2B是图1的外科手术器械的近侧部分的后立体图，其中外壳被移除；
图3是图1的外科手术器械的近侧部分的前立体图，其中外壳和额外的内部部件被移除；
图4是被配置用于可释放地接纳图1的外科手术器械的示例性机器人外科手术系统的示意性展示；
图5是图1的外科手术器械的夹爪驱动子组件的前立体图；
图6是图1的外科手术器械的夹爪驱动子组件的后立体图；
图7是图1的外科手术器械的夹爪驱动子组件的分解立体图；
图8是图1的外科手术器械的远侧部分的立体图，其中末端执行器组件被设置为处于打开位置；
图9是图1的外科手术器械的近侧部分的纵向截面视图，展示了夹爪驱动子组件将末端执行器组件从打开位置转变为闭合位置；
图10是图1的外科手术器械的远侧部分的立体图，其中末端执行器组件被设置为处于闭合位置；
图11是图1的外科手术器械的近侧部分的纵向截面视图，展示了夹爪驱动子组件将末端执行器组件固位在闭合位置；以及
图12和图13是流程图，展示了根据本披露提供的方法。
具体实施方式
参见图1至图3，根据本披露提供的外科手术器械10总体上包括壳体20、从外壳20向远侧延伸的轴30、从轴30向远侧延伸的末端执行器组件40、以及设置在壳体20内并且与末端执行器组件40可操作地相关联的致动组件100。器械10在本文中被详述为被配置为与机器人外科手术系统(例如机器人外科手术系统1000(图4))一起使用的铰接式电外科手术钳。然而，下文详述的根据本披露提供的器械10的方面和特征同样适用于与其他适合的外科手术器械(例如抓紧器、缝合器、施夹器)一起使用和/或用于其他适合的外科手术系统(例如机动或其他动力驱动系统)中。
具体参见图1，器械10的壳体20包括第一本体部分22a和第二本体部分22b、以及近侧面板24，它们协作以将致动组件100封闭在其中。近侧面板24包括其中限定的孔，致动组件100的输入联接器110-140(图2B)延伸穿过这些孔。从壳体20的相反侧向外延伸的一对闩锁杠杆26(图1中仅示出了其中一个)使壳体20能够与外科手术系统、例如机器人外科手术系统1000(图4)的机械臂可释放地接合。穿过壳体20限定的孔28准许拇指旋轮440延伸穿过其中以使得能够从壳体20的外部手动操纵拇指旋轮440，从而准许手动地打开和闭合末端执行器组件40。
还参见图2A至图3，多个电触头90延伸穿过近侧面板24中所限定的一个或多个孔，以在器械10接合在机器人外科手术系统1000(图4)上时实现器械10与机器人外科手术系统之间的电通信，从而例如实现它们之间的数据、控制和/或功率信号的通信。作为延伸穿过近侧面板24的电触头90的替代方案，还设想了能够实现数据、控制和/或功率信号的通信的其他适合的发射器、接收器和/或收发器部件，例如使用RFID、
Figure BDA0004177551400000051
或通过任何其他适合的有线、无线、接触式或非接触式通信方法。其中至少一些电触头90与安装在近侧面板24内侧上、例如壳体20内的电子器件92电联接。电子器件92可以包括例如存储装置、通信装置(包括适合的输入/输出部件)、以及包含存储器和处理器的CPU。电子器件92可以安装在电路板上或以其他方式配置，例如作为芯片。
电子器件92的存储装置存储与外科手术器械有关的信息，例如：货号，例如SKU编号；制造日期；制造地点，例如地点代码；序列号；批号；使用信息；设置信息；调整信息；校准信息；安全信息例如(多个)加密密钥，和/或其他适合的额外或替代性数据。电子器件92的存储装置可以是例如磁盘、闪存、光盘或其他合适的数据存储装置。
替代于或附加于将上述信息存储在电子器件92的存储装置中，此类信息(例如使用信息、校准信息、设置信息和/或调整信息)中的一些或所有可以存储在与机器人外科手术系统1000(图4)、远程服务器、云服务器等相关联并且可经由器械10和/或机器人外科手术系统1000(图4)访问的存储装置中。在这样的配置中，该信息可以例如被制造商提供的更新所更新、和/或可以应用于各个器械、器械单元(例如，来自相同制造地点、制造周期、批号等的单元)、或应用于所有器械。又进一步，甚至在信息本地存储在每个器械上的情况下，该信息也可以在连接到机器人外科手术系统1000(图4)时通过制造商提供的更新手动或自动地更新。
再次参见图1，器械10的轴30相应地包括远侧节段32、近侧节段34、和设置在远侧节段32与近侧节段34之间的铰接区段36。铰接区段36包括一个或多个铰接部件37，例如连杆、接头等。多个铰接线缆38(例如四(4)个铰接线缆)或其他适合的致动器延伸穿过铰接区段36。更具体地，铰接线缆38在其远端可操作地联接至轴30的远侧节段32并且从轴30的远侧节段32向近侧延伸、穿过轴30的铰接区段36和轴30的近侧节段34、并且进入壳体20中，其中铰接线缆38与致动组件100的铰接子组件200可操作地联接，以实现远侧节段32(并且因此末端执行器组件40)相对于近侧节段34和壳体20例如关于铰接运动的至少两个轴线(例如，偏摆和俯仰铰接运动)进行选择性铰接运动。铰接线缆38被布置成大体矩形构型，但是也考虑了其他适合的构型。在一些构型中，作为替代方案，轴30是基本上刚性的、可延展的或柔性的并且未被配置为主动铰接。
关于末端执行器组件40相对于轴30的近侧节段34的铰接，铰接线缆38的致动可以成对地完成。更具体地，为了使末端执行器组件40俯仰，上线缆38对以类似的方式被致动，而下线缆38对以相对于彼此相似但相对于上线缆38对相反的方式被致动。关于偏摆铰接运动，右缆索38对以类似的方式被致动，而左缆索38对以相对于彼此相似但相对于右缆索38对相反的方式被致动。还设想了铰接线缆38的其他构型或其他铰接致动器。
继续参考图1，末端执行器组件40相应地包括第一夹爪构件42和第二夹爪构件44。每个夹爪构件42、44相应地包括近侧凸缘部分43a、45a和远侧本体部分43b、45b。远侧本体部分43b、45b相应地限定了相对的组织接触表面46、48。近侧凸缘部分43a、45a绕枢轴50可枢转地彼此联接、并且经由凸轮狭槽组件52(该凸轮狭槽组件包括可滑动地被接纳在至少一个夹爪构件42、44相应的近侧凸缘部分43a、45a内所限定的凸轮狭槽内的凸轮销)彼此可操作地联接，以使夹爪构件42能够相对于夹爪构件44和轴30的远侧节段32在间隔开位置(例如，末端执行器组件40的打开位置)与靠近位置(例如，末端执行器组件40的闭合位置)之间枢转从而将组织“T”(图8和图10)夹握在组织接触表面46、48之间。作为此单侧构型的替代方案，可以提供双侧构型，其中这两个夹爪构件42、44可相对于彼此和轴30的远侧节段32枢转。还考虑了其他适合的夹爪致动机构。
在多种构型中，穿过一个或两个夹爪构件42、44的组织接触表面46、48限定了纵向延伸刀具通道49(仅展示了夹爪构件44的刀具通道49；而夹爪构件42的刀具通道类似地配置)。在这样的实施例中，提供了刀具组件，该刀具组件包括从壳体20穿过轴30延伸到末端执行器组件40的刀具管(未示出)和设置在末端执行器组件40内在夹爪构件42、44之间的刀片(未示出)。刀片可选择性地平移穿过(多个)刀具通道49并且在夹爪构件42、44之间，以切割被夹握在夹爪构件42、44的组织接触表面46、48之间的组织“T”(图8和图10)。刀具管在其近端可操作地联接至致动组件100(图2A至图2B)的刀具驱动子组件300(图3)，以使得刀具管能够被选择性地致动进而使刀片(未示出)在夹爪构件42、44之间往复运动，而切割被夹握在组织接触表面46、48之间的组织“T”(图8和图10)。作为可纵向推进的机械刀具的替代方案，还设想了其他适合的机械切割器，例如断头台式切割器，以及基于能量的切割器，例如处于静态或动态构型的RF电切割器、超声切割器等。
仍然参见图1，驱动杆484可操作地联接至末端执行器组件40的凸轮狭槽组件52、例如与其凸轮销接合，使得驱动杆484的纵向致动使夹爪构件42相对于夹爪构件44在间隔开位置与靠近位置之间枢转。更具体地，向近侧推动驱动杆484使夹爪构件42相对于夹爪构件44朝向靠近位置枢转，而向远侧推动驱动杆484使夹爪构件42相对于夹爪构件44朝向间隔开位置枢转。然而，还设想了用于响应于驱动杆484的选择性致动而使夹爪构件42相对于夹爪构件44在间隔开位置与靠近位置之间枢转的其他适合的机构和/或构型。驱动杆484从末端执行器组件40向近侧延伸穿过轴30并进入壳体20中，其中驱动杆484与致动组件100(图2A至图2B)的夹爪驱动子组件400可操作地联接以使末端执行器组件40能够被选择性地致动而将组织“T”(图8和图10)夹握在其间、并且施加适当夹爪力范围内的夹爪力，如下文详述。
夹爪构件42、44的组织接触表面46、48相应地至少部分地由导电材料形成、并且可被激励至不同的电势以使得RF电能能够传导穿过被夹握在其间的组织“T”(图8和图10)，但是组织接触表面46、48可以替代性地被配置用于供应任何适合的能量，例如热能、微波、光、超声、超声波等穿过被夹握在其间的组织“T”(图8和图10)以进行基于能量的组织处理。器械10限定了穿过壳体20和轴30到末端执行器组件40的传导通路(未示出)，该末端执行器组件可以包括导线、触头和/或导电部件以使得夹爪构件42、44的组织接触表面46、48能够分别电连接至能量源(未示出)例如电外科手术发电机，以用于向组织接触表面46、48供应能量来处理(例如密封)被夹握在组织接触表面46、48之间的组织“T”(图8和图10)。
另外参见图2A至图3，如上所述，致动组件100设置在壳体20内、并且包括铰接子组件200、刀具驱动子组件300和夹爪驱动子组件400。铰接子组件200相应地可操作地联接在致动组件100的第一输入联接器110和第二输入联接器120与铰接线缆38(图1)之间，使得在第一输入联接器110和/或第二输入联接器120中接收到适当的输入后，铰接子组件200操纵线缆38(图1)以使末端执行器组件40朝希望的方向铰接运动，例如使末端执行器组件40俯仰和/或偏摆。
刀具驱动子组件300可操作地联接在致动组件100的第三输入联接器130与刀具管之间，使得在第三输入联接器130接收适当的输入后，刀具驱动子组件300操纵刀具管以使刀片在夹爪构件42、44之间往复运动，从而切割被夹握在组织接触表面46、48之间的组织“T”(图8和图10)。
夹爪驱动子组件400(如下文详述的)可操作地联接在致动组件100的第四输入联接器140与驱动杆484之间，使得在第四输入联接器140接收到适当的输入后，夹爪驱动子组件400使夹爪构件42、44在间隔开位置与靠近位置之间枢转，以将组织“T”(图8和图10)夹握在其间并且施加适当夹爪力范围内的夹爪力。
致动组件100被配置为当器械10安装在机器人外科手术系统1000(图4)上时与机器人外科手术系统1000(图4)可操作地对接，以使致动组件100的机器人操作能够提供上文详述的功能。即，机器人外科手术系统1000(图4)选择性地向致动组件100的输入联接器110-140提供输入、例如旋转输入，以使得末端执行器组件40铰接运动、将组织“T”(图8和图10)夹握在夹爪构件42、44之间和/或切割被夹握在夹爪构件42、44之间的组织“T”(图8和图10)。然而，还设想了致动组件100被配置为与任何其他适合的外科手术系统(例如手动的外科手术手柄、动力式外科手术手柄等)对接。出于本文的目的，总体上描述了机器人外科手术系统1000(图4)。
转向图4，机器人外科手术系统1000被配置为根据本披露使用。省去了机器人外科手术系统1000的对于理解本披露内容并不密切相关的方面和特征，以避免以不必要的细节模糊本披露内容的方面和特征。
机器人外科手术系统1000总体上包括：多个机械臂1002、1003；控制装置1004；以及操作控制台1005，该操作控制台与控制装置1004联接。操作控制台1005可以包括：显示装置1006，该显示装置可以被设置成特别地显示三维图像；以及手动输入装置1007、1008，外科医生等人可以能够藉由这些手动输入装置以第一操作模式远程操纵机械臂1002、1003。机器人外科手术系统1000可以被配置为用于躺在患者台1012上的要接受微创方式的治疗的患者1013。机器人外科手术系统1000可以进一步包括特别是联接至控制装置1004的数据库1014，例如，患者1013的术前数据和/或解剖图存储在该数据库中。
机械臂1002、1003中的每一个可以包括通过接头连接的多个构件、和可以是例如外科手术工具“ST”的安装装置。其中一个或多个外科手术工具“ST”可以是器械10(图1)，从而在机器人外科手术系统1000上提供这样的功能。
机械臂1002、1003可以由连接至控制装置1004的电驱动装置、例如马达驱动。例如，马达可以是旋转驱动马达，其被配置用于提供旋转输入，例如以选择性地旋转驱动外科手术器械(图1)的输入联接器110-140(图2B)来完成一个或多个期望的任务。控制装置1004(例如计算机)可以被配置用于尤其通过计算机程序以一种方式来激活马达，使得机械臂1002、1003并且因此它们安装的外科手术工具“ST”根据分别来自手动输入装置1007、1008的对应输入来执行期望的移动和/或功能。控制装置1004还可以以使得其调节机械臂1002、1003和/或马达的移动的方式来配置。
更具体地，控制装置1004可以基于旋转来控制其中一个或多个马达，例如，使用与马达相关联的旋转位置编码器(或霍尔效应传感器或其他适合的旋转位置检测器)来控制旋转位置以确定从马达输出的旋转度数、并且因此确定被提供给外科手术器械10(图1)的对应输入联接器110-140(图2B)的旋转度数输入。替代性地或额外地，控制装置1004可以基于扭矩、电流或以任何其他适合的方式来控制其中一个或多个马达。
参见图5至图7，致动组件100的夹爪驱动子组件400总体上被示为包括输入轴410、输入齿轮420、驱动齿轮430、拇指旋轮440、弹簧力组件450和驱动杆组件480。
输入轴410包括可操作地联接至第四输入联接器140的近端部分412、和其上接合有输入齿轮420的远端部分414，使得被提供给第四输入联接器140的旋转输入驱动输入轴410的旋转，从而驱动输入齿轮420的旋转。输入齿轮420被设置成与驱动齿轮430的修圆形齿轮432啮合，使得输入齿轮420例如响应于第四输入联接器140处提供的旋转输入进行的旋转引起驱动齿轮430朝相反方向旋转。拇指旋轮440还被设置成与驱动齿轮430的修圆形齿轮432啮合，使得拇指旋轮440的旋转引起驱动齿轮430朝相反方向旋转，从而能够经由拇指旋轮440的操纵来手动地驱动该驱动齿轮430。驱动齿轮430(除了修圆形齿轮432之外)进一步包括与修圆形齿轮432固定接合(例如整体形成)的导螺杆434，使得修圆形齿轮432的旋转引起导螺杆434的类似旋转。
弹簧力组件450包括近侧毂452、远侧毂454、压缩弹簧456、和弹簧垫圈458，但是还设想了适合的力限制组件，例如利用扭力弹簧、顺应性特征等。弹簧力组件450进一步包括一对导向棒470。
弹簧力组件450的近侧毂452和远侧毂454可以是相同的部件，它们以不同的方式定向、定位和/或联接至其他部件，从而提供不同的功能，同时减少需要制造的不同部件的数量。下文中在有助于理解本披露所必需的程度上详述了近侧毂452和远侧毂454的特征，并且因此，虽然可以仅关于近侧毂452或远侧毂454中的一个和与其相关联的功能来详述一些特征，但是可以在近侧毂452或远侧毂454中没有相关联的功能的另一个上提供类似的特征。替代性地，近侧毂452和远侧毂454可以被制造为不同的部件。
弹簧力组件450的近侧毂452和远侧毂454各自包括从其相反侧径向地向外延伸的固位器导向件463。每个固位器导向件463限定了槽464并且包括延伸到相应槽464中的肩部465。近侧毂452和远侧毂454相对于彼此相对定向，使得其中限定的空腔的开放端彼此面对并且使得近侧毂452和远侧毂454的每对固位器导向件463的肩部465背向彼此。
近侧毂452进一步包括穿过其中限定的横向狭槽466，该横向狭槽被配置用于接纳驱动杆组件480的锁定板482以固定锁定板482，并且因此将驱动杆484的近端部分相对于近侧毂452固定(参见图9和图11)。一旦以此方式接合，驱动杆484就被锁定在穿过近侧毂452、远侧毂454、压缩弹簧456和驱动齿轮430同轴设置的位置。
远侧毂454限定了延伸穿过其中的螺纹式中心孔468。螺纹式中心孔468以与其螺纹接合的方式接纳驱动齿轮430的导螺杆434穿过其中，使得导螺杆434的旋转驱动远侧毂454沿着导螺杆434纵向地平移。
压缩弹簧456设置在近侧毂452与远侧毂454之间，该压缩弹簧的近侧部分设置在近侧毂452内所限定的空腔内，并且其远侧部分设置在远侧毂462内所限定的空腔内。压缩弹簧456的至少一部分围绕驱动齿轮430的导螺杆434的一部分设置和/或被配置用于接纳该部分穿过其中。弹簧垫圈458定位在近侧毂452的空腔内、在近侧毂452与压缩弹簧456之间，但也设想了其他构型。
每个导向棒470可滑动地被接纳在近侧毂452和远侧毂454的对应一对固位器导向件463的槽464内。每个导向棒470包括一对接合在其上的间隔开的轮缘472、474，这些轮缘被配置为抵接相应固位器导向杆463的肩部465，从而限定近侧毂452与远侧毂454之间的最大距离。然而，近侧毂452和/或远侧毂454被准许沿着导向杆470朝向彼此滑动，如下详述。
继续参见图5至图7，驱动杆组件480包括锁定板482和驱动杆484。锁定板482限定了中心钥匙孔洞485和一对狭槽486(例如弧形狭槽)，这些狭槽被限定在中心钥匙孔洞485两侧的锁定板482的远侧面上。锁定板482被配置为穿过近侧毂452的横向狭槽466插入，并且一旦安装在其中，弹簧垫圈458的一部分就被配置为被接纳在狭槽486内以将锁定板482紧固地接合在近侧毂452内。弹簧垫圈458在压缩弹簧456的偏置下被维持在狭槽486内的适当位置，该压缩弹簧在近侧毂452与远侧毂454之间的最大距离处(由导向杆470的轮缘472、474和固位器导向件463的肩部465设定)是预压缩的。
如上所述，驱动杆484包括可操作地联接至末端执行器组件40(图1)的凸轮狭槽组件52的远端部分。驱动杆484向近侧延伸穿过轴30、壳体20和致动组件100(参见图1至图3)并且在驱动杆484的近端部分接合在锁定板482内。更具体地，驱动杆484限定了朝向其近端的腰部488，该腰部被配置为例如经由驱动杆484纵向平移进入中心钥匙孔洞485中直至腰部488与锁定板482的中心钥匙孔洞485对准随后驱动杆484相对于锁定板482横向移动而锁定地接合在中心钥匙孔洞485内，从而将驱动杆484的近端部分相对于锁定板482固定并且因此由于锁定板482接合在近侧毂452内而相对于近侧毂452固定。
参见图8至图11，在使用中，夹爪构件42、44初始地设置在间隔开位置(图8)，并且相应地，近侧毂452和远侧毂454设置在最远侧位置，这样驱动杆484设置在最远侧位置(图9)。此外，在该位置时，压缩弹簧456处于最小压缩状态；但是，如上所述，甚至在最小压缩状态下，由于压缩弹簧456在近侧毂452与远侧毂454之间保持呈预压缩构型，因此压缩弹簧456也被部分压缩。
响应于使末端执行器组件40闭合的输入，例如由机器人外科手术系统1000(图4)的对应马达对第四输入联接器140(图5至图7)的旋转输入，驱动轴410旋转以由此使输入齿轮420旋转，这进而使驱动齿轮430旋转，从而使得远侧毂454向近侧朝向近侧毂452平移(参见图9)。远侧毂454的向近侧平移推动远侧毂454抵靠压缩弹簧456。初始地，在用于抵抗夹爪构件42、44靠近的力低于与压缩弹簧456的弹簧值相对应的阈值的情况下，由夹爪构件42、44施加的夹爪力相对低，使得远侧毂454抵靠压缩弹簧456向近侧推动将压缩弹簧456向近侧推动，这进而将锁定板482并且因此将驱动杆484向近侧推动，以使夹爪构件42相对于夹爪构件44从间隔开位置朝向靠近位置枢转，从而将组织“T”夹握在其间(图8和图10)。
在夹爪构件42、44进一步靠近以将组织“T”夹握在其间时，用于抵抗夹爪构件42、44靠近(例如组织“T”抵抗压缩)的力可以达到阈值，因此夹爪构件42、44所施加的夹爪力可以达到对应阈值。为了将夹爪构件42、44施加的夹爪力维持在夹爪力范围内，例如从约3kg/cm2至约16kg/cm2，超过阈值点则抑制夹爪构件42、44施加进一步夹爪力，尽管对第四输入联接器140存在进一步的旋转输入(图5至图7)。更具体地，一旦达到阈值，要给第四输入联接器140(图5至图7)的进一步旋转输入就使驱动轴410、输入齿轮420和驱动齿轮430旋转，从而使远侧毂454进一步向近侧平移到压缩弹簧456中。然而，不是压缩弹簧456将近侧毂452向近侧进一步推动以使夹爪构件42、44继续靠近并增加施加在其间的闭合力，而是压缩弹簧456被压缩，使得近侧毂452并且因此驱动杆484能够保持在位，从而抑制在夹爪构件42、44之间施加额外的夹爪力(参见图10和图11)。
当组织“T”在适当的夹爪力下被夹握在夹爪构件42、44之间时，可以向夹爪构件42、44供应能量以处理(例如密封)组织“T”。此后，刀片(未示出)可以在夹爪构件42、44之间被推进以切割经处理的组织“T”，例如通过对输入联接器130(图6)提供旋转输入以致动刀具驱动子组件300从而使刀具管向远侧平移，从而使刀片(未示出)在夹爪构件42、44之间推进，以切割经处理的组织“T”。替代性地，可以切割组织“T”而不首先处理组织“T”，和/或可以处理组织“T”而不进行后续切割。
一旦组织“T”被切割，就向输入联接器130(图6)提供相反的旋转输入以使刀片(未示出)返回到其初始位置、即在夹爪构件42、44的本体部分43b、45b(参见图1)的近侧。此后，向输入联接器140(图5至图7)提供相反的输入以使夹爪构件42、44返回朝向间隔开位置以释放被密封和/或被切割的组织。
总体上参见图1至图11，如上所述，校准信息、设置信息、使用信息和调整信息以及其他信息被存储在器械10的电子器件92的存储装置中、在机器人外科手术系统1000(图4)中、和/或在其他可访问的存储装置中。校准信息可以包括(多个)算法、(多个)设定点、(多个)查找表、(多个)机器学习程序和/或能够确定器械10的各个部件的原位/初始位置的其他信息，例如：夹爪构件42、44的打开位置、刀片的缩回位置、轴30、和末端执行器组件40的非铰接构型等。
设置信息可以包括例如夹爪驱动信息，例如要给输入联接器140的、为了使夹爪构件42、44从打开位置朝向闭合位置移动以将组织“T”夹握在组织接触表面46、48之间并对其施加夹爪力范围内的夹爪力所需的旋转度数输入；刀具部署信息，例如要给输入联接器130的、为了将刀片从缩回位置部署至伸出位置以切割组织接触表面46、48之间的组织“T”所需的旋转度数输入；和/或铰接控制信息，例如要给输入联接器110和/或120的、为了使末端执行器组件40从非铰接位置铰接运动至一个或多个铰接位置(例如，最大正偏摆位置、最大负偏摆位置、最大正俯仰位置和最大负俯仰位置)所需的旋转度数输入；等等。设置信息可以基于制造期间的测试来确定(例如，对于每台器械、每台器械单元或所有器械)、可以经由数学模拟、利用机器学习、使用理论公式、其组合等来确定。
使用信息可以包括例如与机器人外科手术系统的连接次数、使用/连接过去的时间、过去的空闲时间、有效使用过去的时间、年限(自制造以来的时间)、夹爪构件靠近的次数、能量激活的次数、铰接运动的次数和/或方式、刀片部署的次数等。机器人外科手术系统1000可以周期性地、连续地、在事件发生后、或以任何其他适合的方式写入和/或更新存储在器械10的存储装置92(和/或别处)中的使用信息。
一些或全部设置信息可以是可以周期性地、连续地、在特定事件发生后、和/或基于外部输入(用户提供的输入、传感器或其他部件反馈等)调整的基础信息。例如，基础设置信息可以例如在机器人外科手术系统1000处基于器械10的一个或多个当前条件和/或当前使用信息来调整，如调整信息所指示的。每个对应设置的调整信息可以包括(多个)算法、(多个)设置点、(多个)查找表、(多个)机器学习程序等。调整信息可以通过实验、经由数学模拟、利用机器学习、使用理论公式、其组合等来确定。
举例而言，夹爪驱动设置信息可以提供基础信息，以指示要给输入联接器140的旋转度数输入“X”是为了将夹爪构件42、44从打开位置朝向闭合位置移动以将组织“T”夹握在组织接触表面46、48之间并对其施加夹爪力范围内的夹爪力所需的。因此，在没有对此夹爪驱动设置信息进行修改的情况下，在接收到使夹爪构件42、44靠近以将组织夹握在组织接触表面46、48之间从而进行组织处理(例如密封)的信号时，控制装置1004控制机器人外科手术系统1000的(多个)适当马达对输入联接器140施加旋转度数输入“X”，使得组织接触表面46、48在所施加的夹爪力或夹爪力范围内的夹爪力的作用下将组织“T”夹握在其间。
然而，已经发现，响应于要给输入联接器140的设定旋转度数输入而施加的夹爪力或夹爪力范围可以在器械10的使用寿命上和/或基于器械10的当前条件(例如，末端执行器组件40是设置在非铰接位置、部分铰接位置还是完全铰接位置)而变化。器械10的使用寿命的阶段可以基于上述使用信息中的一些或全部来确定，并且由于以下因素而可能影响夹爪力或夹爪力范围：例如部件刚度/弹性的变化、部件/连接的“记忆”位置的建立、穿过接头/连接的力传递变化、公差变化、摩擦损失变化、部件磨损、部件和/或接头/连接退化等。器械10的当前条件可以通过控制装置1004和/或机器人外科手术系统1000的其他组件基于反馈数据、先前输入、视觉或其他跟踪信息等来确定，并且由于致动力变化、致动距离变化、摩擦变化而可能影响夹爪力或夹爪力范围。
为了考虑上述变化，调整信息使得能够基于器械10的使用和/或当前条件、通过使用(多个)算法、(多个)设定点、(多个)查找表、(多个)机器学习程序等来将基本夹爪驱动设置(例如“X”度)调整为调整后的夹爪驱动设置(例如“Y”度)。这样，在实施调整后的夹爪驱动设置信息的情况下，在接收到使夹爪构件42、44靠近以将组织夹握在组织接触表面46、48之间从而进行组织处理(例如密封)的信号时，控制装置1004控制机器人外科手术系统1000的(多个)适当马达对输入联接器140施加旋转度数输入“Y”，使得组织接触表面46、48在所施加的夹爪力或夹爪力范围内的夹爪力的作用下将组织“T”夹握在其间。因此，尽管改变了输入要求，仍能实现相同的夹爪力或夹爪力范围。
然而，本披露不限于调整用于施加夹爪力的夹爪驱动设置信息，而是可以适用于调整任何其他适合的设置信息，例如刀具部署信息、铰接运动控制信息等。进一步地，本披露不限于器械10，还可以适用于任何其他适合的外科手术器械。实际上，根据本披露提供的和下文参见图12和图13详述的方法可以与器械10一起使用以调整夹爪驱动设置信息、或者可以与任何其他适合的器械和/或其期望的操纵一起使用。
转向图12，提供了测试和/或制造方法1200。虽然在下文中提及了某/该“外科手术器械”，但应理解的是，方法1200可以在一个或多个外科手术器械上执行以在一组或多组外科手术器械上实施。同样，虽然在下文中提及了某/该“存储装置”，但应理解的是，方法1200可以使用与一个或多个外科手术器械或其组相关联的各种单独的存储介质来执行。
初始地，在1210中，例如从生产线获得外科手术器械用于测试等。将外科手术器械装载到测试固定装置或其他适合的测试装置中，并且在1220中，以特定方式来操纵。该操纵可以包括例如使夹爪构件从打开位置朝向闭合位置靠近以实现预定夹爪力(如通过测试固定装置测量)和/或其组织接触表面之间的预定空隙距离；使得末端执行器组件朝预定方向铰接运动预定量；将刀片从缩回位置部署到伸出位置等。在1230中，对实现该操纵的输入要求重新编码。然后在1240中，将这些输入要求作为基础信息存储在与外科手术器械相关联的存储装置中(例如，外科手术器械的或结合使用外科手术器械而可访问的存储装置)。该基础信息可以是输入要求本身(例如，实现该操纵所需的旋转输入)，和/或可以包括能够基于其来确定输入要求的信息(例如，旋转输入对期望操纵的影响的比率或公式，以使得能够使用基础信息进行不同程度的操纵(例如，部分的铰接运动与完全的铰接运动))。
在1250中，例如通过实验、经由模拟、从其他器械/系统获得、或以任何其他适合的方式来确定反映了外科手术器械的使用和/或条件对输入要求的影响的调整信息。在1260中，将此调整信息同样存储在存储装置中。因此，外科手术器械配备有设置信息以及能够基于外科手术器械的使用和/或条件来对其进行调整的信息。相应地，当被实施用于外科手术时，可以访问所存储的信息以使得在器械的整个使用寿命期间和在器械的不同条件下实现准确操纵，而无需用户输入或器械修改。
参见图13，提供了一种用于操作外科手术系统例如机器人外科手术系统的方法1300。初始地，在1310中，接收操纵外科手术器械的指令。指令可以是用户输入(例如经由致动适当的机械致动器和/或电致动器)、用户界面(UI)命令、语音命令等、或是例如基于反馈、感测条件等自动的。该操纵可以包括例如使夹爪构件从打开位置朝向闭合位置靠近以施加适合于组织处理的夹爪力、和/或在其组织接触表面之间实现适合于组织处理的空隙距离；使末端执行器组件铰接运动至期望的位置；将刀片从缩回位置部署至伸出位置以切割组织等。
响应于接收到指令，在1320中确定与所指示的操纵相关联的设置信息。此设置信息可以经由从与外科手术器械相关联的存储装置访问此类信息或以任何其他适合的方式来确定、并且可以包括例如为了实现期望的操纵所需的旋转度数输入或例如可以用来计算旋转度数输入的信息。
在1330中，确定设置信息是基础信息还是固定信息。如果是固定信息，即意味着设置信息不经过调整，则使用设置信息来向外科手术器械提供旋转输入以实现所指示的操纵。另一方面，如果设置信息是基础信息，即意味着设置信息经受调整，则在1350中确定外科手术器械的使用和/或条件，并且在1360中确定与设置信息相对应的调整信息。1350和1360可以以任何适合的顺序或同时进行。可以基于反馈数据、先前输入、视觉或其他跟踪信息等，通过访问所存储的信息来确定外科手术器械的使用和/或条件。可以通过访问所存储的信息或以任何其他适合的方式来确定调整信息。
在1370中，基于使用和/或条件信息以及调整信息，在需要时调整设置信息。在1380中，利用调整后的设置信息来向外科手术器械提供旋转输入以实现所指示的操纵。因此，当接收到操纵外科手术器械的指令时，确定提供操纵的适当旋转(或其他适合的输入)，从而考虑在器械的整个使用寿命期间和在器械的不同条件下输入要求的变化且无需用户输入或器械修改。
应理解的是，本文披露的各个方面可以以与在上文和附图中具体呈现的组合不同的组合来组合。此外，虽然为清楚起见，本披露的某些方面被描述为由单一模块或单元来进行，但是应理解的是，本披露的技术可以由与例如外科手术系统相关联的单元或模块的组合来进行。
在一个或多个示例中，可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实施所描述的技术。如果是在软件中实施，那么这些功能可以作为一个或多个指令或代码被存储在计算机可读介质上并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括非暂态计算机可读介质，其对应于如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或可以用于存储指令或数据结构形式的所需程序代码并可以被计算机访问的任何其他介质)等有形介质。
指令可以由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或其他等效集成或离散逻辑电路。相应地，如本文所使用的术语“处理器”可以指代上述结构中的任一个或任何其他适合于实施所描述技术的物理结构。此外，所述技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实施。
虽然在附图中示出了本披露内容的几个实施例，但并不旨在将本披露内容限制于此，因为其目的是本披露内容的范围在本领域所允许的范围内应尽可能宽，并且本说明书应以同样的方式阅读。因此，以上说明不应被理解为是限制性的，而应理解为仅是特定实施例的范例。本领域技术人员将设想在所附权利要求的范围和精神内的其他修改。

Claims (20)

1.一种外科手术系统，包括：
被配置用于接收输入的至少一个输入联接器；
末端执行器组件；
致动组件，所述致动组件可操作地联接在所述至少一个输入联接器与所述末端执行器组件之间，使得响应于所述至少一个输入联接器接收到所述输入，所述末端执行器组件被操纵；以及
存储有设置信息和调整信息的存储装置，所述设置信息使得能够确定要给所述至少一个输入联接器以实现所述末端执行器组件的期望操纵的第一输入，所述调整信息使得能够调整所述设置信息以确定要给所述至少一个输入联接器以实现所述末端执行器组件的期望操纵的、不同于所述第一输入的第二输入。
2.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，所述调整信息与使用信息相关联。
3.根据权利要求2所述的外科手术系统，其中，所述使用信息包括时间量或事件数量中的至少一者。
4.根据权利要求2所述的外科手术系统，其中，所述存储装置存储所述使用信息。
5.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，所述调整信息与条件信息相关联。
6.根据权利要求5所述的外科手术系统，其中，所述条件信息包括铰接运动的存在或铰接运动量中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的外科手术系统，其中，所述至少一个输入联接器被配置用于接收旋转输入作为所述输入并响应于此而旋转。
8.根据权利要求1所述的外科手术系统，进一步包括被配置用于向所述至少一个输入联接器提供所述输入的至少一个马达。
9.根据权利要求8所述的外科手术系统，进一步包括控制装置，所述控制装置被配置为访问所述设置信息和所述调整信息并且基于其来控制所述马达提供所述第一输入或所述第二输入从而实现所述期望操纵。
10.根据权利要求9所述的外科手术系统，其中，所述控制装置进一步被配置为访问所述使用信息或条件信息中的至少一者、并且基于所述设置信息、所述调整信息、以及所述使用信息或条件信息中的所述至少一者来控制所述马达提供所述第一输入或所述第二输入，从而实现所述期望操纵。
11.一种方法，包括：
接收操纵外科手术器械的指令；
确定与所指示的操纵相关联的设置信息；
确定与所述设置信息相对应的调整信息；
使用所述调整信息来调整所述设置信息；以及
基于调整后的设置信息来向所述外科手术器械提供输入以实现所指示的操纵。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述调整信息来调整所述设置信息，并且其中，所述调整信息与附加信息相关联。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述附加信息包括使用信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述使用信息包括时间量或事件数量中的至少一者。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述附加信息包括条件信息。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述条件信息包括铰接运动的存在或铰接运动量中的至少一者。
17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
接收操纵所述手术器械的第二指令；
确定与所指示的第二操纵相关联的第二设置信息；以及
基于所述第二设置信息来向所述外科手术器械提供第二输入以实现所指示的第二操纵。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二设置信息是未调整的设置信息。
19.一种外科手术系统，包括：
机器人外科手术系统，所述机器人外科手术系统包括：
机械臂，所述机械臂包括被配置用于提供输入的至少一个可操作接口；
至少一个马达；以及
控制装置，所述控制装置被配置用于控制所述至少一个马达向所述至少一个可操作接口提供所述输入；
外科手术器械，所述外科手术器械包括：
至少一个输入联接器，所述至少一个输入联接器被配置为与所述至少一个可操作接口可操作地联接以从其接收所述输入；
末端执行器组件；以及
致动组件，所述致动组件可操作地联接在所述至少一个输入联接器与所述末端执行器组件之间，使得响应于所述至少一个输入联接器接收到所述输入，所述末端执行器组件被操纵；以及
存储有设置信息和调整信息的存储装置，其中，所述控制装置被配置为访问所述设置信息和所述调整信息并确定是利用所述设置信息来控制所述至少一个马达向所述至少一个可操作接口提供实现所述末端执行器组件的期望操纵的第一输入、还是基于所述调整信息来调整所述设置信息以控制所述至少一个马达向所述至少一个可操作接口提供实现所述末端执行器组件的期望操纵的不同的第二输入。
20.根据权利要求19所述的外科手术系统，其中，确定是提供所述第一输入还是所述第二输入包括考虑附加信息，所述附加信息包括以下中的至少一者：使用信息或条件信息。
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