相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年12月14日提交的美國臨時專利申請第62/266,791號的權益和優先權，上述申請的整個公開通過引用并入本文。

本公開涉及用于與機電手術系統一起使用的接合器組件和手術裝載單元及其使用方法。更具體地，本公開涉及能夠檢測裝載單元的存在和/或識別附接至接合器組件的裝載單元的一個或多個參數的手持式機電手術器械。

背景技術：

線性夾緊、切割和吻合手術裝置可在手術操作中用以切除組織。常規的線性夾緊、切割和吻合裝置包括手柄組件、細長軸和遠側部。遠側部包括手術裝載單元，手術裝載單元可以包含圍繞組織夾緊的一對夾持構件。

當前存在對用于機電手術系統的手術裝載單元和接合器組件之間的非接觸式檢測組件的需求。隨著用于手術裝載單元和接合器組件之間的檢測的物理接觸的移除，在使用和/或多個消毒過程期間，手術裝載單元的暴露的識別部件的劣化降低。

技術實現要素：

本公開涉及一種接合器組件，其包括細長主體，細長主體具有近側部和遠側部，其中近側部構造成聯接至手柄組件，并且遠側部構造成聯接至裝載單元組件。該接合器組件包括布置在細長主體內并且配置為輸出電壓信號的振蕩器。布置在接合器組件內的傳感器基于電壓信號的變化來確定聯接至接合器的裝載單元組件的連接狀態。

在另外的實施例中，振蕩器所輸出的電壓信號包括整流電壓輸出和感應電壓輸出。

在另一個實施例中，振蕩器是考畢茲振蕩器(colpittsoscillator)。

在另外的實施例中，電壓信號響應于布置在裝載單元內的繞組向振蕩器的接近而變化或響應于與布置在裝載單元內的繞組的無線相互作用而變化。

在其它實施例中，傳感器還配置為基于電壓信號的變化來確定裝載單元組件的至少一個參數。

在其它實施例中，裝載單元組件的所述至少一個參數從包括裝載單元組件的序列號、裝載單元組件的類型、裝載單元組件的尺寸、緊固件尺寸、緊固件類型、先前使用信息和裝載單元組件的最大使用次數的組中選擇。

在另一個實施例中，公開了一種用于無線檢測聯接至接合器組件的手術裝載單元的方法。所述方法包括：向布置在接合器組件內的振蕩器電路施加輸入電壓和頻率；以及測量振蕩器電路的至少一個參數。所述方法還包括將包括繞組的手術裝載單元插入接合器組件，從而改變所述至少一個參數并且測量改變后的至少一個參數。所述方法還包括確定至少一個參數和改變后的至少一個參數之間的差以及基于該差來確定手術裝載單元的存在。

附圖說明

在此參照附圖描述本公開的實施例，其中：

圖1是根據本公開的實施例的機電手術器械的立體圖；

圖2是圖1的手術器械的部件分離的立體圖；

圖3是圖1所示的手術器械的手柄組件的手柄連接器端口的立體圖；

圖4是圖1所示的手術器械的接合器組件的接合器連接器端口的立體圖；

圖5是沿圖1的剖面線“b-b”截取的圖1的接合器組件的剖視圖；

圖6是圖1的手術器械的各個部件的示意性連接圖；以及

圖7是圖1的接合器組件的振蕩器的電路圖。

具體實施方式

參考附圖詳細描述本處公開的手術裝置、接合器組件和手術附件的實施例，在附圖中，在多個視圖的每一個中，相同的附圖標記指代相同或相應的元件。如本文所用，術語“遠側”是指接合器組件或手術裝置或其部件的較遠離用戶的那部分，而術語“近側”是指接合器組件或手術裝置或其部件的較靠近用戶的那部分。

參考圖1，根據本公開的實施例的手術裝置100是動力手持式機電手術裝置，其構造成用于選擇性附接有多個不同的末端執行器。末端執行器可以是各種手術附件中的任何一個，包括但不限于手術吻合器、手術切割器、手術吻合器-切割器、線性手術吻合器、線性手術吻合器-切割器、圓形手術吻合器、圓形手術吻合器-切割器、手術施夾器、手術夾子結扎器、手術夾緊裝置、血管擴張裝置、管腔擴張裝置、手術刀、流體輸送裝置或任何其它合適類型的手術器械。每個手術附件構造為由動力手持式機電手術裝置100致動和操縱。

如圖1所示，手術器械100包括手柄組件200，手柄組件200構造成用于與接合器組件300(參見圖3)選擇性連接，并且依次地，接合器組件300構造成用于與構造為執行至少一個功能的手術裝載單元400(例如，末端執行器、多次使用裝載單元或單次使用裝載單元，參見圖4)選擇性連接。手柄組件200構造為且適于致動接合器組件300。接合器組件300能與手術裝載單元400連接，如本文所述的。手術器械100還限定縱向軸線“x”。

關于示例性機電手持式動力手術器械的構造和操作的詳細描述，可以參考美國專利第7,819,896號、國際公開第wo2009/039506號和美國公開第2011/0121049號，上述公開的全部內容通過引用并入本文。

圖2示出了手柄組件200、接合器組件300和手術裝載單元400中的每一個及它們之間的連接。手柄組件200包括手柄殼體202，手柄殼體202具有布置在其中的控制器204和驅動機構215。控制器204配置為控制手術器械100的各種操作。手柄殼體202還在其中限定了空腔(未示出)，所述空腔用于選擇性的可移除的接收諸如可再充電電池(未示出)的電源。電源配置為向手柄組件200的任何電部件供給動力，所述電部件包括用于經由接合器組件300驅動手術裝載單元400的操作的電動機206。

手柄組件200還包括齒輪選擇器箱(未示出)和聯接至電動機206的齒輪傳動機構(未示出)。控制器204配置成基于裝載單元的存在來控制電動機206，所述裝載單元例如通過接合器組件300聯接至手柄組件200的手術裝載單元400。手柄組件200還包括控制組件208，控制組件208可以包括一個或多個手指致動的控制按鈕、搖桿裝置、操縱桿或其它方向控制件，其輸入被傳遞到驅動機構215以致動接合器組件300并且進而致動手術裝載單元400。

具體地，驅動機構215構造成驅動軸和/或齒輪部件，從而選擇性地移動手術裝載單元400的末端執行器404以及使末端執行器404繞由手術器械100限定的縱向軸線“x”旋轉，如圖3和圖4所示。

手柄組件200還包括構造成接納接合器組件300的對應的接合器連接器端口390的鼻形部或連接部210。手柄組件200的連接部210構造成當接合器組件300與手柄組件200(參見圖3)匹配時接收接合器組件300的接合器連接器端口390。

連接部210容納與接合器組件300的對應的一個或多個輸入軸330(圖2和圖4)交接的一個或多個驅動軸230(圖3)。連接部210還包括平面的面和大致圓形構造。在一些實施例中，連接部210具有構造成用于與接合器組件300的接合器連接器端口390匹配接合的替代構造，例如諸如橢圓形、長方形、三角形、正方形、矩形、六邊形、多邊形或星形。手柄組件200與接合器組件300的匹配允許旋轉力被獨立地傳遞。

手柄組件200的手柄殼體202包括容納手持式機電手術裝置200的各種部件的上殼體部202a和從上殼體部202a延伸的下手握部202b。下手握部202b可以布置在上殼體部202a的最近端的遠側。在一些實施例中，下手握部202b具有各種表面特征，例如諸如滾花、光滑、粗糙和/或帶紋理，以增強執業醫生對下手握部202b的握持。

在一些實施例中，手柄組件200可以包括顯示器(未示出)，顯示器配置為顯示來自從接合器組件300和手術裝載單元400接收的數據信號的信息，以供手術器械100的用戶使用。

繼續參考圖2，接合器組件300的接合器連接器端口390包括旋鈕殼體302。接合器組件300還包括從旋鈕殼體302的遠側端延伸的細長主體304。旋鈕殼體302和細長主體304構造成且定尺寸為容納接合器組件300的部件。細長主體304可以定尺寸成用于內窺鏡檢查的插入。例如，細長主體304可以能夠穿過典型的套管針端口、插管或類似物。旋鈕殼體302定尺寸成保持在套管針端口、插管或類似物的外部。

接合器連接器端口390構造成與手柄組件200的連接部210可匹配地連接，并且包括構造成與手柄組件200的連接部210的對應的一個或多個驅動軸230交接的一個或多個輸入軸330(圖3和圖4)。

接合器連接器端口390配置為與連接部210連接，包括從其延伸的一個或多個輸入軸330，并且限定形成在其中的凹槽370，凹槽370定尺寸且構造為接收手柄連接器端口210的突起270。一個或多個輸入軸330構造成與手柄連接器端口210的一個或多個驅動軸230可旋轉地交接。在一些實施例中，接合器連接器端口390還可以包括定位在凹槽370內的初級遠側線圈350和附加線圈360。

細長主體304具有構造成與手術裝載單元400的近側部402a聯接的遠側部306b。細長主體304還包括圓筒形外殼體312和布置在其中的圓筒形內殼體314。

控制器320布置在圓筒形內殼體314內或在其上(圖6)。另外，如本文進一步詳細描述的，振蕩器340位于圓筒形內殼體314內，在接合器組件300的遠側部306b處。

接合器組件300還可以包括圍繞其布置的多個傳感器319。接合器組件300的傳感器319與控制器320耦合，并且配置成檢測接合器組件300的各種狀況，并以數據信號的形式向控制器320提供輸入。

繼續參考圖2，手術裝載單元400具有近側部402a，并且構造成用于與接合器組件300的細長主體304的遠側端306b接合。手術裝載單元400包括遠側部402b，遠側部402b具有從其延伸的末端執行器404。末端執行器404可樞轉地附接至遠側部402b。末端執行器404可以包括砧座組件408和釘倉組件406。釘倉組件406相對于砧座組件408能樞轉，并且在打開或未夾緊位置與閉合或夾緊位置之間能移動，用于通過套管針的插管插入。

手術裝載單元400還包括殼體410，殼體410構造成收容用于控制末端執行器404的驅動機構、集成電路、處理器和存儲器。具體地，手術裝載單元400還包括布置在內殼體410b內或內殼體410b上的控制器420和位于近側部402a的裝載繞組417，如本文進一步詳細描述的。

手術裝載單元400還可以包括圍繞其布置的傳感器419。手術裝載單元400的傳感器419可以基本上類似于接合器300的傳感器319，并且配置為檢測手術裝載單元400的各種條件或環境的各種條件(例如，如果末端執行器404打開，在末端執行器404內的組織厚度、手術裝載單元400內的溫度等)。傳感器419以數據信號的形式向控制器420提供輸入。

現在參考圖3和圖4，示出手柄組件200的連接部210的部件和接合器組件300的接合器連接器端口390的部件。

手柄組件200的連接部210包括從其向遠側延伸的突起270。在一些實施例中，近側線圈250布置在手柄組件200的連接部210的突起270內。突起270還可以包括與近側線圈250相鄰但是與近側線圈250電屏蔽的附加線圈260。

如本文所述，接合器連接器端口390配置為與連接端口210可匹配地連接。

現在參考圖5，手術裝載單元400和接合器組件300示出為處于插入和接合位置。在使用中，手術裝載單元400插入到接合器組件300的細長管304的遠側端內。在一些實施例中，手術裝載單元400可以沿順時針或逆時針方向旋轉，從而將手術裝載單元400鎖定就位。一旦插入和接合，接合器組件300的遠側部306b位于裝載單元400的近側部402a內。

當插入和接合時，手術裝載單元400的裝載繞組417與振蕩器340的振蕩器繞組342電感耦合(圖6和圖7)。還可以設想，一旦接合，由振蕩器繞組342中的振蕩電流產生的磁場激勵裝載繞組417，如下所述的。一旦被激勵，裝載繞組417(經由與集成電路430和控制器420的連接)能夠無線地向手術裝載單元400提供能量(圖5)。

一旦手術裝載單元400和接合器組件300彼此聯接，就在手術裝載單元400和接合器組件300之間形成無線接口500(圖6)。如本文所使用的，“無線接口”表示能夠將能量從接合器組件300傳輸到手術裝載單元400并在接合器組件300和手術裝載單元400之間傳輸數據信號的非接觸式接口。還可以想到，控制信號可以經由無線接口500和600從手柄組件200經由接合器組件300傳輸到裝載單元400。

另外并且如在圖7的描述中進一步描述的，裝載繞組417至振蕩器繞組342的電感耦合改變振蕩器繞組342的總阻抗，這還改變了正弦電壓輸出的幅度。本公開提供用于基于通過振蕩器340的電壓波形的幅度的變化來判定手術裝載單元400是否插入接合器300中并且識別手術裝載單元的類型。

現在參考圖6，示出了手柄組件200、接合器組件300和手術裝載單元400以及它們各個內部部件之間的連接的圖。

如上所述，手柄組件200包括控制器204、一個或多個電動機206和驅動機構215。控制器204配置成控制一個或多個電動機206和驅動機構215。一旦手柄組件200與接合器組件300接合，無線接口600提供用于在手柄組件200和接合器組件300之間的數據信號的輸入和輸出傳輸。也可以使用感應線圈或適于無線傳輸數據信號和/或能量的任何其它rf收發器來創建接口(i/o)600。

接合器組件300的控制器320包括處理器320a和存儲器320b。存儲器320b可以是易失性介質、非易失性介質、磁介質、光介質或電介質中的一個或多個，諸如只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)、電可擦除可編程rom(eeprom)、非易失性ram(nvram)或閃存。存儲器320b配置為存儲與接合器組件300相關的一個或多個參數。處理器320a還配置為包括與接合器300內的集成電路(ic)330耦合的微控制器325的模數轉換器(adc)323。處理器320a可以是適于執行本公開中描述的操作、計算和/或指令集的任何合適的邏輯單元(例如，控制電路)，包括但不限于硬件處理器、現場可編程門陣列(fpga)、數字信號處理器(dsp)、中央處理單元(cpu)、專用集成電路(asic)或離散邏輯電路、微處理器及其組合。

集成電路330包含振蕩器340和/或與振蕩器340耦合，振蕩器340能夠在接合器300接合時與手術裝載單元400交接。在一個實施例中，振蕩器340是如圖7所示的考畢茲振蕩器，控制振蕩頻率并且包括單個電感器和兩個串聯的電容器的電感器/電容器電路。

振蕩器340包含一個或多個振蕩器繞組342，振蕩器繞組342布置在接合器組件300(圖2)的圓筒形內殼體314內并且配置成在手術裝載單元400插入接合器組件300時與布置在手術裝載單元400內的一個或多個裝載繞組417交接。

手術裝載單元400的控制器420包括裝載單元處理器420a和存儲器420b。處理器420a和存儲器420b可以基本上類似于如上所述的處理器320a和存儲器320b。存儲器420b配置為存儲與手術裝載單元400相關的一個或多個參數。參數可以包括裝載單元組件的序列號、裝載單元組件的類型、裝載單元組件的尺寸、緊固件尺寸、緊固件類型、裝載單元組件的先前使用信息和最大使用次數及其組合中的至少一個。存儲器420b配置成在手術裝載單元400與接合器組件300接合時將本文的手術裝載單元400的存在和手術裝載單元400的一個或多個參數傳送給手柄組件200和接合器300。

裝載單元處理器420a可包括將多個傳感器419的數據信號轉換為用于通過接口500傳輸的高頻信號的電壓-電流轉換器423，如本文所詳述。裝載單元處理器420a還包括與手術裝載單元400內的集成電路430耦合的微控制器435。裝載單元處理器420a還配置為經由接口500將數據信號發送到接合器組件300。可以設想，裝載單元處理器420a可以直接連線到裝載繞組417。

裝載繞組417配置為一旦手術裝載單元400接合到接合器組件300，就與振蕩器340的振蕩器繞組342交接。一旦接合，裝載繞組417經由與振蕩器繞組342的連接而被激勵并且能夠為包含在其中的一個或多個集成電路430和/或控制器420供電。集成電路430可以是識別集成芯片(即，單總線芯片(1-wirechip))、傳感器419和任何其它電路。可以設想，一個或多個集成電路430可以通過裝載繞組417來供電。

一旦裝載繞組417和振蕩器繞組342耦合，則修改通過振蕩器繞組342的信號。具體地，修改信號的電壓的幅度。在另外的實施例中，也可以修改信號的其它參數，例如其頻率。處理器320a配置為基于信號的參數(例如其幅度和/或其頻率)的變化來檢測手術裝載單元400的存在。此外，處理器320a能夠識別手術裝載單元。控制器320和/或處理器320a配置為分析信號的參數的變化，并將參數的變化與存儲在存儲器320b中的參數的多個變化進行比較。具體地，存儲器320b包括查找表，該查找表將存儲的信號的參數的變化與特定的手術裝載單元400相匹配。因此，如果存在匹配，則控制器320然后可以基于檢測到的信號的參數的變化來識別手術裝載單元400。另外，控制器320還配置為確定手術裝載單元400的其它屬性。在實施例中，該信息可以經由無線接口600傳輸到手柄組件400。

現在參考圖7，示出了使用考畢茲振蕩器的振蕩器340的示例電路圖。盡管圖7包括每個部件的特定數值，但是包括特定值是出于說明的目的。

振蕩器340用于產生電壓正弦波，一旦手術裝載單元400與接合器組件300接合，即，一旦裝載繞組417與振蕩器繞組342電感耦合，電壓正弦波的幅度變化。振蕩器340由電感器(l1)和電容器(c1和c2)驅動，電感器(l1)和電容器(c1和c2)的值確定輸出電壓信號(vout)的頻率(fr)。如上所述并且如圖5所示，當裝載繞組417(l2)與振蕩器繞組342(l1)接合時，經由互感，電感(ltot)的總值變化，從而改變頻率(fr)。公式(1)、(2)和(3)描述了總電容、振蕩器電路的頻率和電感的變化。

公式(1)描述了振蕩器電路的總電容(ctot)，并且基于串聯的兩個電容器(c1和c2)。總電容(ctot)用于確定輸出電壓(vout)的頻率(fr)。

公式(2)描述了輸出電壓(vout)的頻率，并且基于公式(1)的ltot和ctot的值。在裝載繞組417(l2，未示出)未與振蕩器繞組342(l1)接合的情況下，總電感(ltot)保持等于電感器(l1)的值。

公式(3)描述了一旦裝載繞組417(l2，未示出)與振蕩器繞組342(l1)接合的總電感(ltot)。使用基于改變的裝載繞組417(l2，未示出)的改變的總電感(ltot)值引起可以由微控制器325的模數轉換器(adc)323測量的頻率(fr)的變化。

在一些實施例中，設想各種類型的手術裝載單元各自包括不同的裝載繞組417(l2)，其一旦與振蕩器繞組342(l1)接合就以如下方式變化頻率(fr)：可以基于頻率(fr)的變化來確定所接合的手術裝載單元的類型。

在使用中，向振蕩器340提供特定電壓和頻率的輸入信號。在示例性實施例中，如圖7所示，向振蕩器340提供+5v的輸入電壓。基于該輸入電壓，測量輸入信號的第一參數，即未改變的參數。如上所述，參數可以是信號的輸出電壓、頻率或其組合。然后，手術裝載單元400的裝載繞組417與接合器組件300的振蕩器340的振蕩器繞組342耦合。在裝載繞組417與振蕩器繞組342耦合時，基于振蕩器繞組342和裝載繞組417之間的互感來改變信號的輸出電壓和輸出頻率中的一者或兩者。一旦耦合，再次測量信號參數并與先前測量的未改變的參數進行比較，以確定它們之間的差。然后可以使用測得的差來確定手術裝載單元400的存在和/或特性。

根據本公開的手術器械還可以配置為與機器人手術系統(例如遠程手術系統)一起工作。這種系統采用各種機器人元件來輔助外科醫生并允許手術器械的遠程操作(或部分遠程操作)。各種機器人臂、齒輪、凸輪、滑輪、電氣式和機械式電動機等可以用于此目的，并且可以與機器人手術系統一起設計以在操作或處理過程中輔助外科醫生。這樣的機器人系統可以包括遠程可操縱系統、自動柔性手術系統、遠程柔性手術系統、遠程關節式運動手術系統、無線手術系統、模塊化或選擇性地可配置的遠程操作手術系統等。

機器人手術系統可以與靠近手術室或位于遠程地點的一個或多個控制臺一起使用。在這種情況下，一組外科醫生或護士可以準備病人進行手術并且用本文公開的一個或多個器械配置機器人手術系統，而另一個外科醫生(或外科醫生組)通過機器人手術系統遠程控制器械。如可以理解的，高度熟練的外科醫生可以在不離開他/她的遠程控制臺的情況下執行在多個地點的多個操作，而這對于患者或一系列患者在經濟上都是有利的和有益的。

手術系統的機器人臂通常通過控制器與一對主手柄耦合。手柄可以由外科醫生移動以產生任何類型的手術器械(例如，末端執行器、抓握器、刀、剪刀等)的工作端的對應的運動，這可以補充一個或多個實施例的使用。主手柄的運動可以縮放，使得工作端具有與由外科醫生的操作手執行的運動不同、更小或更大的對應運動。比例因子或傳動比可以是可調節的，使得操作者能夠控制手術器械的工作端的分辨率。

主手柄可以包括各種傳感器，以向外科醫生提供與各種組織參數或狀況有關的反饋，例如由于操縱、切割或其它處理導致的組織阻力，器械對組織的壓力，組織溫度，組織阻抗等等。可以理解，這樣的傳感器為外科醫生提供模擬實際操作條件的增強的觸覺反饋。主手柄還可以包括各種不同的致動器，用于精細的組織操縱或處理，進一步增強外科醫生模擬實際操作條件的能力。

應當理解，可以對本處公開的接合器組件的實施例進行各種修改。因此，上述描述不應解釋為限制性的，而僅僅是作為實施例的示例。本領域技術人員將想到在本公開的范圍和精神內的其它修改。