CN118119357A - 用于能源工具的集成传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于外科机器人系统的能量工具，该能量工具包括：联接到基部的钳口，该钳口具有第一砧座，该第一砧座相对于第二砧座在打开位置与闭合位置之间移动；和联接到该钳口的力传感器、温度传感器和声传感器中的至少一者。

Description

用于能源工具的集成传感器

技术领域

本公开整体涉及机器人外科手术领域，并且更具体地涉及用于检测组织特性以帮助改进能量施加过程的能量装置、系统和方法。

背景技术

微创手术(MIS)诸如腹腔镜手术涉及旨在在外科规程期间减少组织损伤的技术。例如，腹腔镜式手术通常涉及在患者体内(例如，在腹部)形成多个小切口，以及通过切口将一个或多个工具(例如，外科缝合器和/或能量装置)和至少一个内窥镜相机引入患者体内。然后通过使用引入的工具执行外科规程，其中可视化辅助由相机提供。一般来讲，MIS提供多重有益效果，诸如减少患者疤痕、减轻患者疼痛、缩短患者恢复期以及降低与患者恢复相关联的医疗费用。在一些实施方案中，可用机器人系统执行MIS，该机器人系统包括用于基于来自操作者的命令操纵外科器械的一个或多个机器人臂。

发明内容

本公开的各方面包括具有集成传感器和架构的能量工具，这些集成传感器和架构向用户(例如，外科医生)提供信息，该信息可在外科医生使用能量工具或装置来进行能量的施加期间使用。如本文所用，“能量工具”或“能量装置”旨在指可用于通过在外科手术期间施加能量来操纵组织的任何外科器械。例如，能量工具或装置可以是在与组织接触时可发射足以切割、切开、烧灼、密封、凝结、脱水、电灼和/或实现组织稳态的能量的任何外科器械。能量工具或装置可以以高频、射频、超声波、微波等形式施加能量。该信息可以实时无线地传输到用于外科医生的显示器和/或流传输到各种平台上，以在控制系统或机器学习算法中用作人工智能和数字外科手术的补充数据源。目前，基于外科医生的经验和手动控制来使用能量工具。因此，使用能量工具来确定组织是否已经被最佳地抓持、切割、密封等是困难的，并且这主要取决于外科医生的经验。例如，组织的不均匀或过度加热以及不平衡或不足够的夹持力可能导致不成功的密封。这些方面可能难以被外科医生手动感知。因此，本公开提出通过将传感器和致动器定位在能量工具上(而不干扰工具的能量施加功能性)以实时量化/监控手术的特性并通知操作者来解决该挑战。例如，由传感器检测到的特性可包括压缩力、温度和/或组织性质，操作者然后可使用这些特性来帮助引导操作，使得防止过热、成焦和热扩散，并且实现期望的热效应(例如，切割、凝结、脱水或电灼)。

代表性地，使用能量工具的密封尝试可能由于被夹持组织内部的杂质(外来对象或坚硬结构)、对组织的热损伤、局部热扩散和/或刀片上的炭化而失败。此外，在一些方面，能量工具可用于切割、凝结、脱水和电灼的四个主要效果。能量工具的不当使用可能增大患者的发病率和死亡率。实现期望的效果需要特定的温度并且目前通过手动控制能量递送(工具的占空比)来完成。这可能是非常具有挑战性的，并且高度依赖于医生的技术水平和对于装置的了解。另外，由于组织被抓持，因此组织被隐藏在器械的抓持器之间，给操作者留下最少的视觉提示来控制能量激活以生成期望的效果。

这些挑战在本公开中通过将传感器集成在能量工具内来解决，这些传感器可用于监测夹持压力分布(例如，经由力传感器)、监测温度分布(例如，经由温度传感器)并且监测组织的水合(例如，经由麦克风)并且在正确的时间停止能量激活。此外，传感器集成在能量工具内，使得它们不干扰双极性抓持工具的能量施加，在钳口内/周围存在流体和/或高热施加的情况下提供连续的准确数据，可承受消毒循环，并且因此，数据可在一些方面中能够无线地(例如，通过蓝牙)传输。在一些方面，可将数据传输到处理部件，在处理部件中分析该数据并且随后将该数据输出给用户以帮助引导他们进行手术。在一些方面，可以在与外科机器人系统相关联的显示器上向用户提供信息，而在其他方面，可以以警告的形式提供信息，该警告指示用户例如他们是否应当继续进行能量施加。

代表性地，在一个方面，本公开涉及一种用于外科机器人系统的能量工具，该能量工具包括：联接到基部的钳口，该钳口具有第一砧座，该第一砧座相对于第二砧座在打开位置与闭合位置之间移动；和联接到该钳口的力传感器、温度传感器和声传感器中的至少一者。在一些方面，力传感器是安装到第一砧座或第二砧座的电容传感器。在另一些方面，力传感器是联接到钳口的远侧端部的第一电容传感器，并且能量工具还包括联接到钳口的近侧端部的第二电容传感器。力传感器可包括联接到钳口的多个离散感测垫。在一些方面，力传感器可以能够操作为测量钳口的总夹持力或沿钳口施加的力的集中点中的至少一者。温度传感器可包括联接到钳口的模拟温度传感器或数字温度传感器。在一些方面，温度传感器可以能够操作为监测沿钳口的温度分布。声传感器可包括联接到钳口的微机电系统麦克风。在一些方面，声传感器可包括联接到钳口的麦克风阵列。声传感器可以能够操作为监测在能量施加期间组织的水合程度。在又一些方面，工具可包括力传感器、温度传感器和声传感器，并且由力传感器、温度传感器和声传感器检测到的信息可由联接到能量工具的一个或多个处理器进行分析，以确定夹持压力分布、温度分布和组织水合是否适合于继续进行能量施加。

在另一个方面，提供了一种外科机器人能量工具系统，该外科机器人能量工具系统包括能量工具，该能量工具具有联接到基部的钳口，该钳口具有第一砧座，该第一砧座在由能量工具进行能量施加期间相对于第二砧座在打开位置与闭合位置之间移动；一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为在能量施加期间检测力、温度和组织阶段中的至少一者；和一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为分析所检测到的力、温度和组织阶段中的至少一者，以提供用于优化能量施加的信息。该一个或多个传感器可包括至少两个力传感器，该至少两个力传感器各自检测力并且提供力值，并且其中所提供的信息包括(1)钳口的总夹持力或(2)沿钳口的夹持力的集中点。在一些方面，基于钳口的总夹持力，该一个或多个处理器进一步确定最佳能量施加。在一些方面，基于夹持力的集中点，该一个或多个处理器进一步确定组织中是否存在杂质。在再一些方面，该一个或多个传感器可包括温度传感器，并且所提供的信息包括沿钳口的温度分布。沿钳口的温度分布可用于(1)校正力传感器中的热漂移，(2)建立沿钳口的热分布图以显示给用户，(3)确定由钳口抓持的组织的状态，或(4)调节能量激活。在再一些方面，该一个或多个传感器包括麦克风，并且所提供的信息包括由钳口抓持的组织的水合程度。在一些方面，基于组织的水合程度，该一个或多个处理器进一步确定由钳口抓持的组织是否被密封。该系统还可以向用户显示所提供的信息。

上述发明内容不包括本发明的所有方面的详尽列表。可以设想的是，本发明包括所有系统和方法，该系统和方法可由上文概述的各个方面的所有合适组合以及下文具体实施方式中公开并且在随本专利申请提交的权利要求书中特别指出的那些来实施。此类组合具有未在上述发明内容中具体叙述的特定优点。

附图说明

图1是具有外科机器人系统的手术室布置的概览示意图。

图2是外科机器人系统的能量工具的一个方面的侧透视图。

图3是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的侧透视图。

图4是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的侧透视图。

图5是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的分解图。

图6是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的横截面端视图。

图7是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的横截面端视图。

图8是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的横截面侧视图。

图9是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的横截面侧视图。

图10是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的横截面侧视图。

图11是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的侧透视图。

图12是外科机器人系统的能量工具的传感器的另一个方面的横截面侧视图。

图13是外科机器人系统的能量工具的处理操作的框图。

图14是外科机器人系统的能量工具的另一个方面的横截面侧视图。

图15是根据本公开的方面的包括能量工具的外科机器人系统的计算机部分的框图。

具体实施方式

在各种实施方案中，参考附图进行描述。然而，某些实施方案可以在没有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下实施，或者可以与其他已知的方法和配置结合实施。在以下描述中，列出许多具体细节，诸如特定配置、尺寸和过程，以提供对实施方案的全面理解。在其他情况下，没有特别详细地描述众所周知的工艺和制造技术，以免不必要地模糊描述。本说明书通篇提及的“一个实施方案”、“实施方案”等意指所述的特定特征、结构、配置或特性包括在至少一个实施方案中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“一个实施方案”、“实施方案”等不一定是指同一实施方案。此外，在一个或多个实施方案中，具体特征、结构、配置或特性可以任何合适的方式组合。

此外，本文所用的术语只是为了描述具体方面的目的，并非旨在对本发明进行限制。为了便于描述，本文可使用空间相对术语诸如“下方”、“低于”、“下部”、“高于”、“上部”等来描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间相对术语旨在涵盖使用中或操作中的设备除附图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为“低于”其他元件或特征或“在其下方”的元件将被取向成“高于”其他元件或特征。因此，示例性术语“低于”可涵盖高于和低于的取向。设备可以其他方式取向(例如，旋转90度或以其他取向)，并且相应地解释本文所用的空间相对描述符。

如本文所用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”旨在也包括复数形式。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

如本文所用，术语“或”和“和/或”应理解为包含性的或意味着任何一种或任何组合。因此，“A、B或C”或“A、B和/或C”意味着“以下中的任一者：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。”只有当元件、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地相互排斥时，才将会出现该定义的例外。

此外，在整个描述中使用的相对术语可表示相对位置或方向。例如，“远侧”可指示远离参考点(例如，远离用户)的第一方向。类似地，“近侧”可指示在与第一方向相反的第二方向上(例如，朝向用户)的位置。然而，提供此类术语是为了建立相对参照系，并非旨在将任何特定外科机器人部件的使用或取向限于以下各种实施方案中描述的具体构型。

参见图1，这是手术场所中的示例外科机器人系统100的绘画视图。外科机器人系统100包括用户控制台102、控制塔103以及外科机器人平台105(例如，手术台、床等)处的一个或多个外科机器人120(包括机器人臂104)。系统100可结合用于对患者106执行外科手术的任何数量的装置、工具或附件。例如，系统100可包括用于执行外科手术的一个或多个外科工具107。外科工具107可以是附接到外科臂104的远侧端部的端部执行器，用于执行外科规程。

每个外科工具107可在外科手术期间手动操纵、通过机器人操纵或两者。例如，外科工具107可以是用于进入、查看或操纵患者106的内部解剖结构的工具。在一个实施方案中，外科工具107可以是可抓持患者的组织的抓持器和/或可发射能量以切割、凝固、脱水和/或电灼被抓持组织的能量工具。外科工具107可以由床边操作者108手动控制；或者其可以由其所附接的外科机器人臂104的致动移动而由机器人控制。机器人臂104被示出为台上安装系统，但在其他配置中，臂104可安装在手推车、天花板或侧壁上，或者安装在另一个合适的结构支撑件中。

一般来讲，远程操作者109(诸如外科医生或其他操作者)可使用用户控制台102以远程操纵臂104和/或所附接的外科工具107，例如远程操作。远程操作可基于用户动作而被进入或脱离。应当理解，“进入”遥操作模式旨在指例如被阻止控制外科器械的UID或脚踏开关转变为现在可控制外科器械的模式(例如，遥操作模式)的操作。另一方面，脱离遥操作模式旨在指当系统处于遥操作模式，然后转变为UID或脚踏开关可能不再控制外科器械的模式(非遥操作模式)时发生的操作。例如，当系统确定检测到的移动是用户的无意的动作或移动或者用户进入建议不再参与远程操作模式的任何其他动作时，可脱离远程操作模式。

用户控制台102可位于与系统100的其余部分相同的手术室中，如图1所示。然而，在其他环境中，用户控制台102可位于相邻或附近的房间中，或者其可位于远程位置，例如，在不同的建筑物、城市或国家。用户控制台102可包括座椅110、一个或多个用户接口设备例如脚动控制件113或手持式用户输入设备(UID)114，以及至少一个用户显示器115，该用户显示器被配置为显示例如患者106体内的手术部位的视图。在示例用户控制台102中，远程操作者109坐在座椅110中并查看用户显示器115，同时操纵脚动控制件113和手持式UID114，以便远程控制臂104和外科工具107(其安装在臂104的远侧端部上)。

在一些变型中，床边操作者108还可以“床上”模式操作系统100，其中床边操作者108(用户)现在位于患者106的一侧并且同时操纵机器人驱动的工具(附接到臂104的端部执行器)，例如，用一只手握持手持式UID 114和手动腹腔镜工具。例如，床边操作者的左手可操纵手持式UID以控制机器人部件，而床边操作者的右手可操纵手动腹腔镜工具。因此，在这些变型中，床边操作者108可对患者106执行机器人辅助的微创手术和手动腹腔镜手术两者。

在示例手术(外科手术)期间，为患者106做手术准备并且以无菌方式为该患者覆盖消毒盖布以实现麻醉。在机器人系统100的臂处于收起配置或撤回配置时，可手动地执行对手术部位的初始进入(以便于进入手术部位)。为了形成能够将外科器械引入到患者106体内的端口，套管针组件可通过患者体内(例如，腹壁中)的切口或进入点至少部分地插入到患者体内。套管针组件可包括插管或套管针、闭塞器和/或密封件。在一些变型中，套管针组件可包括闭塞器，诸如具有用于穿透患者皮肤的尖锐尖端的针。闭塞器可在插入患者106体内时设置在插管的内腔内，然后从插管移除，使得外科器械可插入穿过插管的内腔。一旦定位在患者106的身体内，插管就可提供用于进入患者106体内的体腔或其他部位的通道，例如，使得一个或多个外科器械或工具(例如，能量工具)可插入患者106的体腔中，如本文进一步所述。应当理解，如本文所述的插管可以是套管针的一部分，并且可任选地包括闭塞器或其他部件。

一旦完成触及，就可执行机器人系统100包括其臂104的初始定位或准备。接着，外科手术继续，其中用户控制台102处的远程操作者109利用脚动控制件113和UID 114来操纵各种端部执行器以及可能的成像系统，以执行外科手术。也可由身着消毒手术衣的床边人员(例如，床边操作者108)在手术床或手术台处提供人工辅助，该床边人员可对机器人臂104中的一个或多个臂执行任务，诸如回缩组织、执行手动重新定位以及工具更换。也可存在非消毒人员以在用户控制台102处辅助远程操作者109。当规程或外科手术完成时，系统100和用户控制台102可被配置或设定成一定状态以便于完成术后规程，诸如清洁或消毒以及经由用户控制台102输入或打印保健记录。

在一个实施方案中，远程操作者109保持并且移动UID 114以提供输入命令，从而移动机器人系统100中的机器人臂致动器117。UID 114可例如经由控制台计算机系统116通信地耦接到机器人系统100的其余部分。代表性地，在一些实施方案中，UID 114可以是相对于外科机器人系统的另一个部件不接地的便携式手持用户输入设备或控制器。例如，UID114可在栓系用户控制台或从用户控制台解下时不接地。术语“不接地”旨在指代例如两个UID既不在机械上也不在动力学上相对于用户控制台受到约束的具体实施。例如，用户可将UID 114握持在手中，并且在仅由例如用户控制台的跟踪机构限制的空间内自由移动到任何可能的位置和取向。UID 114可生成对应于UID 114的移动的空间状态信号，例如UID的手持式外壳的位置和取向，并且空间状态信号可以是控制机器人臂致动器117的运动的输入信号。机器人系统100可使用源自空间状态信号的控制信号来控制致动器117的成比例运动。在一个实施方案中，控制台计算机系统116的控制台处理器接收空间状态信号并且生成对应的控制信号。基于控制致动器117如何通电以移动臂104的区段或连接件的这些控制信号，附接到臂的对应外科工具的移动可模拟UID 114的移动。类似地，远程操作者109与UID114之间的交互可生成例如夹持控制信号，该夹持控制信号使得外科工具107的抓持器的钳口闭合并且夹持患者106的组织。

外科机器人系统100可包括若干UID 114，其中为控制相应臂104的致动器和外科工具(端部执行器)的每个UID生成相应的控制信号。例如，远程操作者109可移动第一UID114以控制位于左机器人臂中的致动器117的运动，其中致动器通过移动臂104中的连杆、齿轮等来响应。类似地，远程操作者109对第二UID 114的移动控制另一个致动器117的运动，这继而移动机器人系统100的其他连杆、齿轮等。机器人系统100可包括固定到患者的右侧的床或台的右臂104，以及位于患者的左侧的左臂104。致动器117可包括一个或多个马达，该一个或多个马达被控制成使得它们驱动臂104的接合部旋转，以例如相对于患者改变附接到该臂的外科工具107的内窥镜或抓持器的取向。同一臂104中的若干致动器117的运动可由从特定UID 114生成的空间状态信号控制。UID 114还可控制相应外科工具抓持器的运动。例如，每个UID 114可生成相应的夹持信号以控制致动器(例如，线性致动器)的运动，该致动器打开或闭合在外科工具107的远侧端部处的抓持器的钳口以夹持患者106体内的组织。在一些方面，外科工具抓持器可以是外科缝合器或能量工具，并且UID 114用于控制外科缝合器或能量工具的钳口的打开或闭合以及钉的释放和/或穿过组织的能量施加。当用户完成利用UID 114控制外科工具时，用户可以将UID 114与位于控制台102上的对接站或UID保持器进行对接(即存储)。

在一些方面，平台105与用户控制台102之间的通信可通过控制塔103，该控制塔可将从用户控制台102(并且更具体地从控制台计算机系统116)接收的用户命令转换成传输到机器人平台105上的臂104的机器人控制命令。控制塔103还可将状态和反馈从平台105传输回用户控制台102。机器人平台105、用户控制台102与控制塔103之间的通信连接可经由有线和/或无线链路，使用各种数据通信协议中的任何合适的数据通信协议。任何有线连接可任选地内置于手术室的地板和/或墙壁或天花板中。机器人系统100可向一个或多个显示器提供视频输出，包括手术室内的显示器以及可经由互联网或其他网络访问的远程显示器。还可加密视频输出或馈送以确保隐私，并且视频输出的全部或部分可保存到服务器或电子保健记录系统。应当理解，图1的手术室场景是示例性的，未必能准确地代表某些医疗实践。

现在转到图2，图2示出了一个示例性外科工具或器械的透视图，在该实例中，用于外科机器人系统的能量工具200。能量工具200可包括近侧端部200A和远侧端部200B，近侧端部在外科手术期间由用户保持在患者体外，远侧端部在外科手术期间插入到患者体内中。工具200可包括柄部部分202、轴部分204和联接到轴部分204的钳口206。柄部部分202可包括适于在患者体内操纵钳口206以及控制能量施加的各种机构。轴部分204可以是将柄部部分202连接到钳口206的细长部分。轴部分204可包封从柄部部分202延伸到钳口206的电路或其他部件，以控制钳口206和能量的施加。轴部分204可用于将钳口206插入并定位在患者体内。

如从钳口206的分解图可以看出，钳口206包括第一砧座208和第二砧座210。第一砧座208可具有联接到轴部分204的近侧端部208A和在近侧端部208A远侧的作为自由端部的远侧端部208B。第一砧座208可在近侧端部208A附近的枢转点(例如，枢转接头)处可移动地联接到轴部分204，使得第一砧座208相对于第二砧座210在打开位置(如图所示)与闭合位置之间移动。类似地，第二砧座210可具有联接到轴部分204的近侧端部210A和在近侧端部210A远侧的作为自由端部的远侧端部210B。在一些方面，第二砧座210可在近侧端部210A处固定地联接到轴部分204，使得其为工具200的相对刚性且固定的部分。第一砧座208和第二砧座210中的一者或两者可包括能量发射部件，该能量发射部件将能量发射或施加到被夹持或抓持在第二砧座210与第一砧座208之间的组织。代表性地，在外科手术期间，外科医生将钳口206插入到患者体内直到到达期望的外科部位。然后，外科医生在打开位置与闭合位置之间操纵钳口206，以夹持到在期望的外科部位处的组织上。然后，外科医生使用柄部部分202处的致动器(例如，触发器)来将能量从工具200发射进入到被夹持组织中。

如前所述，工具200还包括集成在其中的一个或多个传感器214。一个或多个传感器214可安装到第一砧座208和/或第二砧座210。可以设想，可以在沿工具200的任何数量的位置处使用任何数量的传感器214。代表性地，一个或多个传感器214可包括单个传感器，或者可包括沿第一砧座208和/或第二砧座210在不同位置处的传感器阵列。在一些方面，一个或多个传感器214可包括力或压力传感器、温度传感器和/或声传感器中的一者或多者。例如，力传感器可以是电容传感器，或一个或多个应变仪传感器。然而，可以设想适于获得期望的力和/或压力信息的其他类型的传感器。温度传感器可以是与工具200的操作温度兼容的合适的模拟或数字传感器。声传感器可以是换能器，例如声-电换能器，诸如麦克风、微机电系统(MEMS)麦克风等。

从传感器214获得的信息可由与工具200相关联的一个或多个处理器进行分析并用于优化能量工具200的能量施加。该信息继而可被显示(例如，在显示器115上)或以其他方式传达或提供给外科医生(例如，无线地)。外科医生可使用该信息来例如实时量化/监测组织压缩力、温度和组织性质，以通知操作者并且帮助引导操作，，使得防止过热、成焦和热扩散，并且实现期望的热效应(例如，切割、凝结、脱水或电灼)。

现在将参考图3至图12更详细地讨论多种代表性的能量工具和传感器构型。代表性地，图3、图4和图5示出了具有集成在其中的传感器的能量工具钳口的透视图。现在参考图3，图3示出了包括第一砧座208和第二砧座210的钳口206的侧透视图。从该视图可以看出，一个或多个传感器214集成到第二砧座210中。在一些方面，一个或多个传感器214可沿第二砧座210的大部分延伸，使得可沿钳口206进行不同的测量(例如，对应于压力、力、温度或声音)。

现在更详细地参考传感器构型，图4示出了嵌入在钳口206内的一个或多个传感器214。代表性地，钳口206可包括钳口主体402、形成在钳口主体上的绝缘层404和形成在绝缘体层404上的能量层406。钳口主体402可由金属形成，并且可以为形成钳口206的第二砧座210或可以为其一部分。绝缘体层404可以是适于在能量工具中使用的任何类型的电绝缘层。能量层406可以是适于向定位在钳口206内的组织发射或施加能量的任何类型的能量层。如从该视图还可以看出，在一个方面，一个或多个传感器214定位或嵌入在钳口主体402与绝缘体层404之间。例如，在该方面，一个或多个传感器214可包括但不限于定位在钳口206的绝缘体层404下方的电容传感器垫。在一个方面，电容传感器垫可在第二砧座210内形成薄垫层，并且用于测量(1)总夹持力，以及(2)沿抓持器施加的力的集中点。在一些方面，可使用至少一对电容垫，这些电容垫通过金属钳口主体402从下方连接并且通过钳口绝缘体层404的绝缘边界从上方连接。因此，电容感测垫与在能量层406的能量施加期间流动的电流隔离以使对传感器读出的干扰最小化。在一些方面，多个电容垫可布置成阵列并且覆盖整个第二砧座402表面区域以获得压力分布图。在一些方面，为了测量总抓持力并且计算沿钳口206的总体力集中点，可使用至少两个电容传感器垫，一个在近侧端部210A处并且一个在远侧端部210B处，如将参考图8至图9更详细描述的。

现在参考图5、图6和图7，图5示出了一个代表性的传感器的分解透视图，并且图6和图7示出了集成到能量工具中的传感器的横截面端视图。更具体地，图5示出了集成到钳口206的第二砧座210中的力传感器514。现在更详细地参考嵌入在第二砧座210内的力传感器514，力传感器514可以是多层结构。多层结构可由绝缘体层514A、顶部金属薄片514B、柔性电路514C和包括电介质弹性体514D的电容垫组成。绝缘体层514A可以是如前所述的钳口206的绝缘体层406。顶部金属薄片514A可联接到绝缘体层514B，并且在施加力时充当传感器的变形电极。包括电容垫和机电响应电介质弹性体514D的柔性电路514C用作感测介质。如从传感器顶部514B的分解图可以看出，顶部金属薄片514B可以是包括金属板514B-1和514B-2的细长双叉结构。如从分解图还可以看出，柔性电路514C是具有离散电容垫和与其联接的电介质弹性体514D结构的类似形状的双叉结构。电介质弹性体联接到金属钳口主体402，其然后充当电容传感器514的固定电极。接触绝缘体514A(例如，钳口206的绝缘体404)的柔性电路514C的顶侧包括传感器的变形电极514B的金属薄片514B-1和514B-2以及用于主动监测电容水平的芯片516。该组件还可包括3伏功率源和I2C总线，以通过沿工具轴(例如，工具轴204)延伸的导线向位于工具柄部(例如，工具柄部202)上的无线数据传输(蓝牙)模块供电并传输数据。

图6和图7示出了参考图5描述的力传感器514在操作期间的横截面端视图。代表性地，图6示出了在工具激活之前定位在钳口206的第一砧座208与第二砧座210之间的组织520。此外，从该视图还可以看出，在一些方面，第二砧座210可包括间隙530，该间隙的尺寸可被设计为容纳中心切割刀片(未示出)。图6示出了在组织520周围处于相对打开位置的钳口206。换句话讲，组织520定位在砧座208、210之间，但是砧座208、210没有将组织压缩到任何可检测的程度。在该打开构型中，传感器514的电容垫和机电响应电介质弹性体514D被示出为处于静止或未变形构型。在该构型中，电容垫和机电响应电介质弹性体514D可被认为具有第一电容(C-1)。图7示出了在工具激活期间组织520被压缩在第一砧座208与第二砧座210之间。从该视图可以看出，在工具激活期间，第一砧座208和第二砧座210中的一者或两者如箭头706、708所示朝向彼此移动以压缩组织520，并且可以施加能量。组织压缩力由箭头704示出。此外，电流702被示出流过组织520。组织压缩力由箭头704示出。组织压缩还使得传感器514的电容垫和机电响应电介质弹性体514D如图所示变形(例如，压缩)。金属薄片/变形电极514B与钳口主体402(例如，固定电极)之间的间隙的减小可被检测为电容的升高或第二电容(C-2)。如前所述的芯片516可主动监测电容水平和/或电容水平的变化，并且可以将所检测到的信息传输到位于工具柄部上的无线数据传输(蓝牙)模块并且进行分析以确定例如总夹持力和/或沿钳口施加的力的集中点。该信息继而可被显示或以其他方式传达给用户(例如，警告)以帮助引导工具的操作。

在一些方面，与能量工具200相关联的一个或多个处理器可使用感测算法来分析由力传感器514获得的力或压力信息。现在将参考图8至图9和下面的公式详细描述可使用的代表性的感测算法。代表性地，在识别出每个传感器位置处的力之后，力的总和将给出组织上的总压缩力，并且可使用以下公式(1)和(2)来计算力的集中点：

F_组织＝F1+F2

X_组织＝L1+(F2/(F1+F2))*L2

代表性地，力F1和力F2的总和将提供总组织夹持力(F组织)，如以下公式(1)所示：

F_组织＝F1+F2

力的施加中心可以如以下公式(2)所示来确定：

X_组织＝L1+(F2/(F1+F2))^*L2

代表性地，如图8和图9所示，其示出了具有集成在其中的传感器的能量工具的横截面侧视图。能量工具钳口206可以是参考图2如前所述的相同钳口，并且包括第一砧座208和第二砧座210。从该视图可以看出，第一砧座208相对于第二砧座210围绕枢转接头812在打开位置(示出)与闭合位置之间旋转(或以其他方式移动)。第二砧座210可包括主体部分802、绝缘层804和能量层806。主体部分802、绝缘层804和能量层806可以与参考图2如前所述的主体部分402、绝缘层204和能量层406基本上相同。组织520还被示出定位在钳口206内、在第一砧座208与第二砧座210之间。因此，从钳口206施加的能量将穿过保持在钳口206内的组织520，以在组织上产生期望的热效应(例如，切割、凝固、脱水、电灼等)。

从该视图还可以看出，至少两个力传感器514-1和514-2集成到第二砧座210中。传感器514-1、514-2可以例如是力传感器，当钳口206夹持到组织520上时，力传感器检测第二砧座210上的力或压力。代表性地，传感器514-1、514-2可以是电容力传感器。传感器514-1、514-2可安装在绝缘层804与主体部分802之间，使得第二砧座210的主体部分802构成传感器的固定电极，如前所述。传感器514-1、514-2可以由参考图5至图7如前所述的多层结构组成。当第一砧座208相对于第二砧座210从打开位置(图8)移动到闭合位置(图9)时，来自被压缩在其中的组织520的压力由传感器514-1、514-2检测，并且基于该信息，可确定对应的组织力(F组织)。

例如，传感器514-1、514-2可在不同的已知定位或位置处集成到第二砧座210中，使得不同的压力和/或力读数可被检测并用于确定与能量施加操作相关联的信息和/或特性，使得其可被优化。例如，传感器可测量或检测可用于确定夹持力、其施加中心、沿钳口的夹持力分布/变化和/或被夹持组织层的刚度的信息。该特性或信息可继而被显示给外科医生并用于确定条件是否适于继续进行能量施加和/或如何优化能量施加以实现期望的结果。在又一些方面，可根据所检测到的信息自动地防止能量操作。代表性地，传感器514-1可安装在靠近第二砧座210的近侧端部210A的已知定位或位置处。传感器514-2可安装在靠近第二砧座210的远侧端部210B的已知定位或位置处。在该方面，检测沿第二砧座210的两个不同的已知位置处的压力或力读数。然后可分析来自传感器514-1、514-2的两个力读数以确定钳口和/或力施加中心位置的总抓持力。该信息继而可被外科医生用于帮助识别他们用缝合器200抓持的组织并且帮助引导能量施加。

例如，现在参考图9，将从传感器514-1确定的力值(F1)和从传感器514-2确定的力值(F2)加在一起以获得总夹持力(F组织)，如公式(1)所示。另外，传感器514-1(例如，基础电容传感器)在近侧端部处的位置(L1)是已知的，并且传感器514-2(例如，尖端电容传感器)在远侧端部处的位置(L2)也是已知的。如果使用在相同旋转点(砧座与基部之间的铰链)处的力矩，并且传感器几何结构是已知的，则可使用先前讨论的公式(2)来确定力的施加中心(X组织)。该信息可被显示给外科医生，并且外科医生可使用该信息来确定能量施加是否应当继续进行、应当持续进行和/或如何优化能量施加以实现期望的结果(例如，组织密封)。例如，外科医生可基于该信息来确定组织520没有居中，例如，组织520更靠近远侧端部而不是近侧端部，并且无论是否在该位置处，能量的施加将在组织520上产生期望的热效应。

此外，应当理解，在能量施加循环期间，钳口206的温度将显著升高。这可能导致来自每个力传感器514的电容测量结果的漂移。为了避免这种情况，每个电容传感器的漂移可相对于相邻温度传感器测量结果进行建模，或者相邻电容垫可添加有适当的保护罩以仅捕获温度的影响，而不捕获抓持力的影响。然后，所检测到的相邻电容垫的漂移可用于实际力感测电容垫的热校正。在温度校正之后，可通过乘以校准常数将每个传感器的电容变化转换成力值。可通过实验校准，通过在每个传感器上施加已知负载并且对每个传感器上的所得电容变化进行测量/建模，来确定校准常数。在识别出每个传感器位置处的力之后，力的总和将给出组织上的总压缩力(F组织)，如前所述。此外，使用扭矩平衡等式(例如，公式2)，力的集中点(X组织)可以如前所述计算。

现在参考图10，图10示出了传感器的横截面侧视图，该传感器包括集成到能量工具中的力传感器、温度传感器和声传感器中的每一者。代表性地，从该视图可以看出，能量工具(例如，能量工具200)可包括如前所述的力传感器514，以及集成到钳口206中的温度传感器1014和声传感器1016中的至少一者或多者。温度传感器1014和/或声传感器1016可集成到钳口206的第一砧座208和/或第二砧座210中。代表性地，在一个方面，温度传感器1014和/或声传感器1016可嵌入在第二砧座210的绝缘层804内。在其他方面，设想温度传感器1014和/或声传感器1016可安装到第一砧座208。

现在更详细地参考温度传感器1014，温度传感器1014可监测沿钳口206的温度分布。在一个方面，温度传感器1014可以是与能量工具的操作温度兼容的标准模拟或数字温度传感器。如图10所示，温度传感器1014可嵌入在钳口206的第二砧座210的绝缘层804内。如图11所示，在其他方面，温度传感器1014可联接到安装在第一砧座208内的独立柔性电路1102。温度传感器1014中的一个或多个温度传感器可联接到柔性电路1102。传感器的读数可经由公共2线I2C总线传输，该总线可以是与其他传感器中的任何一个或多个传感器共享的线，并且该信息然后可用于能量工具优化。

代表性地，作为背景，通过使用能量工具进行加热引起的组织坏死和止血遵循特定的温度模式。组织变性的过程开始于在约60摄氏度(℃)时大分子的不可逆聚集和胶原蛋白螺旋的解绕。蛋白质变性发生在70摄氏度与80摄氏度之间，导致凝结。进一步加热到90摄氏度导致失水或脱水。超过100摄氏度时，细胞间水沸腾，最终使细胞汽化，从而允许进行组织切割。最后，在超过200摄氏度时发生组织电灼或碳化。因此，由该一个或多个温度传感器1014提供的连续局部温度数据不仅可用于消除/校正如前所述的力传感器中的热漂移，而且还可用于建立沿钳口的热分布图并且将信息作为手术中反馈显示给操作员和/或预测被抓持组织的局部状态并跟踪不同阶段的进展(在60℃变性、在70至80℃凝结、在90℃脱水、在100℃和以上切割、以及超过200℃电灼)。另外，来自温度传感器1014的信息可用于生成警告或调节能量激活(调整占空比)，以控制温度、防止对组织的热损伤并且确保生成期望的效果(切割、凝结、脱水或电灼)。还应当理解，将温度传感器1014集成在能量工具中提供了钳口的直接温度测量，这比间接测量更准确，间接测量可能不准确，并且因此由于例如组织(类型和厚度)的变化而受到限制。此外，与可用于引导能量工具的仅单个温度值相反，热分布图提供遍及整个钳口表面的准确温度梯度图。

现在参考声传感器1016，声传感器可用于监测组织的水合程度，并且继而监测在能量施加期间的组织阶段。随着温度水平的逐渐升高，组织经历不同的模式，其水合程度由于快速汽化而降低。水冲破组织爆发出的声音产生嘶嘶声，该声音可由嵌入在工具的组织抓持界面内(例如，嵌入在第二砧座210的绝缘层804内和/或上方)的声传感器1016检测到。在一些方面，声传感器1016可以是微机电系统(MEMS)麦克风或适于集成在钳口206内的其他类似尺寸的麦克风。代表性地，在一些方面，声传感器1016可以为具有大约700平方微米的尺寸的MEMS麦克风，或具有约3.5毫米×2.7毫米的存储的麦克风。声传感器1016还应当具有适当的保护，以免受工具的组织抓持表面和液体的升高的温度影响(例如，声音端口上的弹性盖)。另外，在一些方面，声传感器1016可包括如前所述的联接到钳口206的麦克风阵列，该麦克风阵列可用于监测整个钳口界面的组织状况。例如，麦克风可检测快速汽化过程何时结束，并且因此发信号通知适当的时间以在脱水是期望的效果时停止能量施加，而不转变到下一阶段烧灼组织。

图12中示出了一个代表性声传感器1016。具体地，如从图12可以看出，在一个方面，声传感器1016可包括印刷电路板(PCB)1202，该声传感器具有例如通过密封件1210与印刷电路板联接的MEMS换能器1204(例如，MEMS麦克风)。专用集成电路(ASIC)1206还可通过导线1208联接到PCB 1202和MEMS换能器1204。传感器部件中的每个传感器部件还可被封入在具有声音端口1216的壳体1214内，以允许声音传递到MEMS换能器1204。此外，在一些方面，可在ASIC 1206上方设置圆顶模塑件1212以保护ASIC 1206免受升高的温度和/或液体影响。图12中示出的传感器组件中的一个或多个传感器组件可嵌入在钳口206的第一砧座208或第二砧座210内，如前所述。还应当理解，尽管示出了一个代表性的传感器组件，但是可以设想，可以使用其他组件构型，因此传感器组件1016不限于图12中所示的传感器组件。

现在更详细地参考控制策略，图13示出了用于分析和使用由传感器检测到的信息来操作能量工具的一个代表性的控制算法或策略。如前所述，力传感器(例如，传感器514)可用于测量由工具钳口(例如，能量工具钳口206)施加的压缩力。该力应当高于特定阈值以确保适当的组织密封。然而，由于力传感器的电容性质，其可能受到钳口206的温度变化的影响。因此，还可提供温度传感器1014或仅捕获热漂移效应而不受施加的抓持力的任何影响的另一个电容传感器，以校正温度变化对其他传感器的影响。温度传感器1014可以是单个传感器，或者可以是可检测沿工具200的钳口206的温度分布的温度传感器阵列。根据对组织的期望效果(切割、凝结、脱水和/或电灼)，可调节能量激活的温度和占空比。

代表性地，在一个方面，切割效果可通过使用通过能量工具200的有源电极施加的连续波形(100％占空比)来实现。在一些方面，能量工具200可具有窄的尖端，其允许大的电流集中，并且当放置在组织附近但不接触组织时，生成电弧，电流通过该电弧涌入组织，从而生成大量的热(大于100℃)，这导致快速的组织汽化并诱导切割。当使用钝的器械尖端与组织接触时，由于增大的表面积而降低的电流浓度导致组织温度的升高，但没有达到汽化点，并且在70至80℃之间的温度下产生凝结物并且在90℃的温度下脱水。为了执行凝结或脱水，使用较低占空比的高电压波形，但是也可以利用100％占空比的较低电压切割波形来执行。在电灼期间，通过尖头单极性电外科工具尖端的有源电极以接近组织的非接触模式施加较低占空比的高电压波形。在高电压和低占空比(通常为6％)的情况下，由从工具尖端流过电弧的电流生成的热加热组织以形成凝结物，并且在重复施加的情况下，温度升高到200℃或更高，从而形成碳化或电灼。声传感器1016还可以感测组织的嘶嘶声和组织的水合含量。对于机器人工具，最佳钳口闭合力也可结合到工具的控制理论中，以进行更精确的组织密封。

现在更详细地参考过程1300，在一个方面，过程1300包括在操作1302处使用力传感器(例如，力传感器514)来检测力或电容值。如前所述，所检测到的力或电容值可能对由于能量装置高的温度而导致的温度漂移敏感。因此，在一些方面，可在操作1304处执行温度补偿。代表性地，在操作1314处，温度传感器中的一个或多个温度传感器(例如，温度传感器1014)可检测沿钳口的各种定位/位置处的温度，以在操作1316处提供局部温度读数或输出以及在操作1318处提供沿钳口的温度分布图。基于该信息，可在操作1304处执行温度补偿，并且可在操作1306处使用已知计算来确定校准常数。基于这些操作来确定的力和/或电容值然后可用于在操作1308处确定力/压力分布图，在操作1310处确定总抓持力，并且在操作1312处确定力集中点。更进一步地，在操作1320处，声传感器(例如，声传感器1016)可用于检测嘶嘶声并且确定组织的水合程度，以帮助用户了解组织何时已经被适当地密封。基于所有收集到的信息，在操作1322处，系统算法和/或用户可确定需要输出以适当地密封组织的能量激活并且输出对应的能量激活控制信号。例如，使用传感器信息，系统可应用过滤器(或处理算法)以识别事件、特性或用于事件或特性的量化因子，并且使用该信息进行手术后分析或直接通知外科医生关于与能量施加相关的特性或信息，该特性或信息可用于在使用能量工具时引导外科医生。在一些方面，该信息可被系统用于自动调整或控制能量工具，而在其他情况下，该信息可被外科医生用于手动调整或控制工具以获得最佳性能。在一些方面，可存在能量施加的部分，一旦获得来自传感器的信息，系统可使用该信息来确定最佳操作参数并自动控制能量工具。除了来自集成到能量工具中的传感器的信息之外，系统还可使用来自相机、麦克风或与其他工具相关联的其他传感器的信息来检测其他特性，这些其他特性可提供用于确定能量工具的最佳使用和/或输出的附加上下文。

在一些方面，特性中的一个或多个特性，诸如在操作1308、1310、1312、1316、1318和/或1320处确定的力/压力分布图、总抓持力、力集中点、局部热变化、温度分布图和/或嘶嘶声/水合程度，可被输出或以其他方式显示给用户以在能量施加期间帮助用户。

图14示出了在操作1308处确定的代表性的力/压力分布图和在操作1318处确定的温度分布图，其可被显示或以其他方式传达给用户。代表性地，如前所述的感测算法和处理操作可用于确定沿钳口206的力或压力分布曲线，如图14所示。代表性地，使用公式(1)，在沿钳口206分布的不同的力传感器514的位置处确定局部力测量结果(例如，F组织1、F组织2、F组织3和F组织4)。基于这些局部力测量结果来生成沿砧座表面的力分布图1308，如图14所示。力分布图1308可以被显示给外科医生并且用于监测在能量施加期间沿钳口的力集中。代表性地，基于力分布图1308，可以理解，点1402A、点1402B、点1402C和点1402D处的力集中变化。例如，力集中在点1402C处出现峰值。当发现力集中在一个区域比另一个区域更高时，可以由系统或由用户视觉地确定该区域可能包括异常或杂质(例如，肿瘤、坚硬结构或外来对象)。一旦检测到杂质，系统和/或外科医生可决定在继续进行能量施加之前需要修改能量施加，使得密封不会由于杂质而失败。异常或杂质的检测和/或向用户提供关于该异常或杂质的警告有助于引导外科医生学习使用该工具以及引导有经验的外科医生正确使用该能量工具。

类似地，如前所述的感测算法和处理操作可用于确定沿钳口206的温度分布曲线，如图14所示。代表性地，局部温度测量结果可以在沿钳口206分布的不同温度传感器1014的位置处确定。基于这些局部温度测量结果来生成沿砧座表面的温度分布图1318，如图14所示。温度分布图1318可提供遍及整个钳口表面的准确温度梯度图。温度分布图1318可以被显示给外科医生并且用于监测在能量施加期间沿钳口的温度浓度。代表性地，基于温度分布图1318，可以理解，点1404A、点1404B、点1404C和点1404D处的温度可以是不同的并且沿钳口变化。知道沿钳口的特定点处的温度可用于帮助消除/校正如本文所述的力传感器中的热漂移。另外，该信息可以帮助外科医生了解被抓持组织的局部状态并且跟踪能量施加的不同阶段的进展。例如，基于由温度分布图1318表示的不同温度，外科医生可确定该阶段是变性(例如，在60摄氏度)、凝结(例如，在70至80摄氏度)、脱水(例如，在90摄氏度)、切割(在100摄氏度和以上)和/或电灼(例如，超过200摄氏度)。此外，当温度分布图示出在钳口的部分处的温度高于特定阈值时，系统可生成警告，从而提示用户调节能量激活，或者自动调节能量激活(调整占空比)，以控制温度、防止对组织的热损伤并且确保生成期望的效果(切割、凝结、脱水或电灼)。

在一些方面，嵌入在钳口中的该一个或多个传感器可通过沿器械的轴延伸的导线将数据传输到位于工具柄部内的无线传输(蓝牙)模块，且/或可经由与能量缆线一起延伸的线传输到中央处理单元。在将温度、力和麦克风数据传输到处理计算机之后，可运行算法(可以是基于机器学习的算法)来调节占空比和能量水平以控制抓持器温度并且将其保持在最佳水平处，同时在显示器上向外科医生示出有价值的信息(诸如抓持器的热图、组织加热过程的阶段或手术中建议)，这些信息可叠置在外科视图上或者设置在单独的外部屏幕上。

图15是外科机器人系统的计算机部分的框图，该外科机器人系统能够操作为实现如前所述的操作中的任何一个或多个操作。示例外科机器人系统1500可包括用户控制台102、外科机器人120和控制塔103。外科机器人系统1500可包括其他或附加的硬件部件；因此，以示例的方式提供该图，而并非是对系统架构的限制。

如上所述，用户控制台102可包括控制台计算机1511、一个或多个UID 1512、控制台致动器1513、显示器1514、脚踏开关1516、控制台计算机1511和网络接口1518。另外，用户控制台102可包括多个部件，例如，UID跟踪器1515、显示器跟踪器1517和控制台跟踪器1519，用于检测系统操作所需的各种外科手术状况(例如，UID取向、外科医生相对于显示器的取向、控制台座椅的取向等)。还应当理解，坐在用户控制台102处的用户或外科医生可手动调整用户控制台102的人体工程学设置，或者可根据用户配置文件或用户偏好自动调整该设置。可通过基于用户输入或控制台计算机1511存储的配置来驱动控制台致动器1513来实现手动调整和自动调整。用户可通过使用一个或多个主UID 1512和脚踏开关1516控制外科机器人120来执行机器人辅助的外科手术。UID 1512的位置和取向由UID跟踪器1515连续跟踪，并且状态变化作为用户输入由控制台计算机1511记录并经由网络接口1518调度到控制塔103。可在高分辨率3D显示器1514(包括开放式显示器或沉浸式显示器)上向用户呈现患者解剖结构、器械和相关软件应用程序的实时外科手术视频。

用户控制台102可通信地耦合到控制塔103。用户控制台还提供用于改善人体工程学的附加功能。例如，用户控制台可以是包括开放式显示器的开放式架构系统，但在一些情况下可以提供沉浸式显示器。此外，在用户控制台102处包括高度可调节的外科医生座椅以及通过电磁跟踪器或光学跟踪器跟踪的主UID，以用于改善人体工程学。

控制塔103可以是容纳触摸屏显示器的移动现场护理推车、控制外科医生通过机器人辅助操纵器械的计算机、安全系统、图形用户界面(GUI)、光源以及视频计算机和图形计算机。如图15所示，控制塔103可包括中央计算机1531(至少包括可视化计算机)、控制计算机和辅助计算机、各种显示器1533(包括团队显示器和护士显示器)以及将控制塔103联接到用户控制台102和外科机器人120两者的网络接口1538。控制塔103可提供附加特征以实现用户便捷性，诸如护士显示触摸屏、软电源和E保持按钮、用于视频和静止图像的面向用户的USB以及电子脚轮控制接口。辅助计算机还可运行实时Linux，从而提供日志记录/监测以及与基于云的web服务的交互。

外科机器人120可包括具有多个集成机器人臂1522的手术台1524，多个集成机器人臂可定位在目标患者解剖结构上方。可将能量工具1523附接到/拆卸离开臂1522的远侧端部，使得外科医生能够执行各种外科规程。能量工具1523可以是参考图2至图14如前所述的具有集成在其中的传感器的能量工具中的任何一者或多者。外科机器人120还可包括用于手动或自动控制臂1522、台1524和工具1523的控制接口1525。该控制接口可包括诸如但不限于遥控器、按钮、面板和触摸屏等物品。可能还需要其他附件诸如套管针(套管、密封药筒和填塞器)和盖布，以使用系统执行手术。在一些变型中，多个臂1522包括安装在手术台1524的两侧上的四个臂，其中每侧上具有两个臂。对于特定的外科手术，安装在台的一侧上的臂可以通过在台和安装在另一侧上的臂下方拉伸和交叉而定位在台的另一侧上，从而总共三个臂定位在台1524的相同侧上。外科工具还可包括台计算机1521和网络接口1528，该网络接口可将外科机器人120放置在与控制塔103通信的位置。

出于解释的目的，前述描述使用特定命名来提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，实践本发明不需要具体细节。出于举例说明和描述的目的，已经提供了本发明的特定方面的前述说明。它们并非旨在为详尽的或将本发明限制为所公开的具体形式；根据上述教导内容可对本公开进行多种修改和改变。选择和描述实施方案是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够最好地利用本发明和具有适合于所设想的特定用途的各种修改的各种实施方案。

Claims (20)

1.一种用于外科机器人系统的能量工具，所述能量工具包括：

联接到基部的钳口，所述钳口具有第一砧座，所述第一砧座相对于第二砧座在打开位置与闭合位置之间移动；和

联接到所述钳口的力传感器、温度传感器和声传感器中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述力传感器是安装到所述第一砧座或所述第二砧座的电容传感器。

3.根据权利要求2所述的能量工具，其中，所述力传感器是联接到所述钳口的远侧端部的第一电容传感器，并且所述能量工具还包括联接到所述钳口的近侧端部的第二电容传感器。

4.根据权利要求2所述的能量工具，其中，所述力传感器包括联接到所述钳口的多个离散感测垫。

5.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述力传感器能够操作为测量所述钳口的总夹持力或沿所述钳口施加的力的集中点中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述温度传感器包括联接到所述钳口的模拟温度传感器或数字温度传感器。

7.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述温度传感器能够操作为监测沿所述钳口的温度分布。

8.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述声传感器包括联接到所述钳口的微机电系统麦克风。

9.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述声传感器包括联接到所述钳口的麦克风阵列。

10.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述声传感器能够操作为监测在能量施加期间组织的水合程度。

11.根据权利要求1所述的能量工具，其中，所述能量工具包括所述力传感器、所述温度传感器和所述声传感器，并且由所述力传感器、所述温度传感器和所述声传感器检测到的信息由联接到所述能量工具的一个或多个处理器进行分析，以确定夹持压力分布、温度分布和组织水合是否适于继续进行所述能量施加。

12.一种外科机器人能量工具系统，所述系统包括：

能量工具，所述能量工具具有联接到基部的钳口，所述钳口具有第一砧座，所述第一砧座在由所述能量工具进行能量施加期间相对于第二砧座在打开位置与闭合位置之间移动；

一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为在所述能量施加期间检测力、温度和组织阶段中的至少一者；以及

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为分析所检测到的所述力、所述温度和所述组织阶段中的至少一者，以提供用于优化所述能量施加的信息。

13.根据权利要求12所述的外科机器人能量工具系统，其中，所述一个或多个传感器包括至少两个力传感器，所述至少两个力传感器各自检测力并且提供力值，并且其中，所提供的信息包括(1)所述钳口的总夹持力或(2)沿所述钳口的夹持力的集中点。

14.根据权利要求13所述的外科机器人能量工具系统，其中，基于所述钳口的所述总夹持力，所述一个或多个处理器进一步确定最佳能量施加。

15.根据权利要求13所述的外科机器人能量工具系统，其中，基于所述夹持力的所述集中点，所述一个或多个处理器进一步确定所述组织中是否存在杂质。

16.根据权利要求12所述的外科机器人能量工具系统，其中，所述一个或多个传感器包括温度传感器，并且所提供的信息包括沿所述钳口的温度分布。

17.根据权利要求16所述的外科机器人能量工具系统，其中，沿所述钳口的所述温度分布用于(1)校正力传感器中的热漂移，(2)建立沿所述钳口的热分布图以显示给用户，(3)确定由所述钳口抓持的组织的状态，或(4)调节能量激活。

18.根据权利要求12所述的外科机器人能量工具系统，其中，所述一个或多个传感器包括麦克风，并且所提供的信息包括由所述钳口抓持的组织的水合程度。

19.根据权利要求18所述的外科机器人能量工具系统，其中，基于所述组织的所述水合程度，所述一个或多个处理器进一步确定由所述钳口抓持的所述组织是否被密封。

20.根据权利要求12所述的外科机器人能量工具系统，所述外科机器人能量工具系统还包括向用户显示所提供的信息。