手动爪式夹持释放检测的制作方法
背景技术：
1、本文所述的实施方式涉及医学装置，更具体地，涉及内窥镜工具。更具体地，本文所述的实施方式涉及包括驱动一工具驱动构件的手动驱动装置的医学装置以及用于检测手动驱动装置何时接合的方法。
2、已知的微创手术(mis)技术使用器械来操纵组织，这些器械可以被手动控制或通过计算机辅助的远程操作来控制。众多已知的mis器械包括安装在轴远端处的腕部机构上的治疗或诊断端部执行器(例如，钳子、切割工具或烧灼工具)。在mis程序过程中，将端部执行器、腕部机构和轴的远端插入患者的小切口或天然孔口中，以将端部执行器定位在患者体内的工作部位。
3、为了实现远端腕部机构和端部执行器的期望运动，已知的器械包括马达、绞盘(capstans)和线缆。线缆延伸通过轴，所述轴将腕部机构联接至机械结构。对于远程操作系统，机械结构通常由马达驱动，并与计算机处理系统可操作地联接，以为临床用户(例如外科医生)提供用户界面，以整体控制器械以及器械的部件和功能。一些远程操作系统包括与马达驱动方面分开的手动控制，从而允许用户与医学装置进行一定程度的手动交互。一些已知的手动控件允许用户超控马达驱动控制，以手动打开器械的爪(例如，当发生系统故障或停电时)。
4、患者受益于不断努力提高mis方法和装置的有效性，特别是与医学装置的手动交互。例如，使手动控件易于操作(例如，无需主动接合具体操作模式来使用手动控件)允许外科医生对装置的操纵具有更有限的知识，从而简化了手术环境。具体地，在手术器械上使用手动控制的条件下，自动切换装置上的操作模式减少了不必要的步骤，并简化了手动控制的操作。例如，一些已知的手动控件需要外科医生在使用手动控件之前主动改变装置上的操作模式。因此，手动控制的致动是复杂的。生产执行微创程序临床期望功能的医学装置可能具有挑战性。例如，由于对板传感器和通信机构的依赖性增加，成本可能是医学装置自动化的一个问题。降低制造成本和复杂性允许更容易地获得这些医学装置。降低成本允许在程序后对医学装置进行更合理的处理。降低制造的复杂性进一步降低了成本，但也使医学装置更容易、更快地组装。这些设计约束以及其它医学装置设计要求共同构成了多方面的挑战。
5、因此，需要改进的医学装置，包括允许简化的用户手动控制的改进的自动化，检测何时接合手动控制的方法，以及降低成本和复杂性。
技术实现思路
1、该
技术实现要素：
介绍了本文所述实施方式的某些方面，以提供基本理解。该发明概述不是对本发明主题的广泛概述，也不旨在识别关键或重要元素或描述本发明主题的范围。
2、根据一些实施方式，手术系统包括致动器系统和可操作地联接至致动器系统的控制系统，致动器系统可操作以驱动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件。控制系统包括存储器以及存储在存储器中的指令。指令使控制系统执行动作，包括命令致动器系统在第一控制模式下操作，接收包含第一可移动操作部件的第一运动参数值的第一信号，接收包含第二可移动操作部件的第二运动参数值的第二信号，以及确定从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的比较值。在比较值在限定值范围内的条件下，控制系统使致动器系统在第二控制模式下操作。
3、在一些实施方式中，所述动作还包括在比较值在限定值范围之外的条件下，导致控制系统继续在第一控制模式下操作致动器系统。包括确定从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的比较值的动作包括结合第一运动参数值和第二运动参数值。包括确定从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的比较值的动作包括确定第一运动参数值和第二运动参数值之间的差。在一些实施方式中，比较值是根据第一计算从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的第一比较值。限定值范围是第一限定值范围。所述动作还可以包括根据第二计算确定从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的第二比较值。所述动作还可以包括在第一比较值在第一限定值范围内或第二比较值在第二限定值范围内的条件下，导致控制系统在器械释放模式下操作致动器系统。在一些实施方式中，第一控制模式可以是锁定控制模式。在一些实施方式中，第一控制模式可以是远程操作输入跟随控制模式。在一些实施方式中，第二控制模式是器械释放模式。
4、在一些实施方式中，第一计算包括将第一运动参数值和第二运动参数值结合。第二计算包括确定第一运动参数值和第二运动参数值之间的差。第一限定值范围被限定在零和第一阈值之间。第二限定值范围被限定在零和第二阈值之间。第一运动参数值对应于第一运动参数。第一运动参数是第一可移动操作部件的扭矩、第一可移动操作部件的速率或第一可移动操作部件的位置中的一个。第二运动参数值对应于第二运动参数。第二运动参数是第二可移动操作部件的扭矩、第二可移动操作部件的速率或第二可移动操作部件的位置中的一个。第一运动参数值是第一信号随时间的移动平均值。第二运动参数值是第二信号随时间的移动平均值。第一运动参数值与第一可移动操作部件的位置相关联。第二运动参数值与第二可移动操作部件的位置相关联。
5、在一些实施方式中，所述动作还包括在确定比较值之前，锁存(latching)信号以确定相对于第一运动参数值和第二运动参数值的基准。动作还可以包括在比较值在限定值范围内的条件下重置锁存的第一运动参数值。在比较值在限定值范围内的条件下，动作还可以包括重置锁存的第二运动参数值。动作还可以包括在比较值在限定值范围内的条件下重置锁存的第一运动参数值和第二运动参数值。在一些实施方式中，致动器系统包括第一旋转致动器输出和第二旋转致动器输出。第一旋转致动器输出被定位以驱动第一可移动操作部件。第二旋转致动器输出被定位以驱动第二可移动操作部件。
6、在一些实施方式中，手术系统包括手术器械。手术器械包括第一可移动操作部件、第二可移动操作部件和手动控制输入。手动控制输入可操作地联接至第一可移动操作部件和第二可移动操作部件。第一可移动操作部件是手术器械的第一工具驱动构件。第二可移动操作部件是手术器械的第二工具驱动构件。手动控制输入的移动同时移动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件。
7、在一些实施方式中，器械还包括第一工具构件和第二工具构件。第一可移动操作部件被联接以移动第一工具构件。第二可移动操作部件被联接以移动第二工具构件。手动控制输入的移动导致第一工具构件和第二工具构件彼此移动分开。手动控制输入的移动导致比较值在限定值范围内。第一工具构件和第二工具构件之一或两者通过源自手术系统外部的力而移动，该移动导致比较值在限定值范围之外。致动器系统包括第一致动器动力系和第二致动器动力系。第一致动器动力系可操作以驱动器械的第一可移动操作部件。第二致动器动力系可操作以驱动器械的第二可移动操作部件。
8、在一些实施方式中，命令致动器系统在器械释放模式下操作包括驱动第一致动器动力系以在第一可移动操作部件中产生第一阻尼扭矩，以及驱动第二致动器动力系以在第二可移动操作部件中产生第二阻尼扭矩。第一阻尼扭矩小于通过手动控制输入的移动施加到第一可移动部件的扭矩。第二阻尼扭矩小于通过手动控制输入的移动施加到第二可移动部件的扭矩。
9、在一些实施方式中，动作包括确定可操作地联接至致动器系统的器械是第一器械类型还是不同于第一器械类型的第二器械类型。所述动作可以包括命令致动器系统仅在器械类型是第一器械类型的条件下和在比较值在限定值范围内的条件下在器械释放模式下操作。限定值范围被限定为第一器械类型的第一器械限定值范围。限定值范围被限定为与第一器械类型不同的第二器械类型的第二器械限定值范围。第二器械限定值范围与第一器械限定值范围不同。
10、在一些实施方式中，致动器系统包括第一致动器动力系和第二致动器动力系。第一致动器动力系可操作以驱动器械的第一可移动操作部件。第二致动器动力系可操作以驱动器械的第二可移动操作部件。第一运动参数值与第一可移动操作部件的反向驱动/后驱动(back-drive)相关联。第二运动参数值与第二可移动操作部件的反向驱动相关联。
11、根据其它实施方式，手术系统包括致动器系统和可操作地联接至致动器系统的控制系统。致动器系统可操作以驱动可移动操作部件。控制系统包括存储器以及存储在存储器中的指令。指令导致控制系统执行包括命令致动器系统在远程操作输入跟随控制模式下操作的动作。指令包括接收可移动操作部件的一个或多个运动参数值。指令包括在可移动操作部件的一个或多个运动参数值在限定范围之外的第一条件下，导致控制系统继续在第一控制模式下操作致动器系统。指令包括在可移动操作部件的一个或多个运动参数值在限定范围内的第二条件下，导致控制系统在器械释放模式下操作致动器系统。在一些实施方式中，第一控制模式可以是锁定控制模式。在一些实施方式中，第一控制模式可以是远程操作输入跟随控制模式。在一些实施方式中，第二控制模式是器械释放模式。
12、在一些实施方式中，手术系统包括传感器和手动控制输入。可移动操作部件的一个或多个运动参数值基于来自传感器的信息，并且与手动控制输入的状态变化相关联。手动控制输入可操作以驱动可移动操作部件。传感器是开关，其响应手动控制输入的移动而致动。
13、在一些实施方式中，一个或多个运动参数值是可移动操作部件的多个运动参数值的一部分。动作包括接收所述多个运动参数值。动作包括确定多个运动参数值是否与由手动输入装置驱动的手术器械端部执行器移动相关联。所限定的一个或多个运动参数是重复模型。多个运动参数值对应于重复模型。手术系统包括手动控制输入。手动控制输入可操作以驱动可移动操作部件。在一些实施方式中，一个或多个运动参数值与手动控制输入的运动状态变化相关联。在一些实施方式中，一个或多个运动参数值与由手动控制输入驱动的可移动操作部件的运动状态变化相关联。在一些实施方式中，一个或多个运动参数值与由手动控制输入驱动的可移动操作部件的位置、定向、扭矩、速率、线速度或角速度相关联。一个或多个运动参数值包括与可移动操作部件的位置、定向、扭矩、速率、线速度或角速度相关联的重复模型。
14、在一些实施方式中，可移动操作部件是第一可移动操作部件。手术系统包括第二可移动操作部件。一个或多个运动参数值包括第一可移动操作部件的第一多个运动参数值和第二可移动操作部件的第二多个运动参数值。第一多个运动参数值和第二多个运动参数值与可操作以驱动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件的手动控制输入的运动状态变化相关联。在一些实施方式中，第一条件包括第一多个运动参数值或第二多个运动参数值在限定范围之外。第二条件包括第一多个运动参数值和第二多个运动参数值在限定范围内。第一条件包括在限定范围之外的所述第一多个运动参数值和所述第二多个运动参数值。第二条件包括所述第一多个运动参数值或所述第二多个运动参数值在所述限定范围值内。
15、在一些实施方式中，动作包括通过比较第一多个运动参数值和第二多个运动参数值来确定限定范围。比较第一多个运动参数值和第二多个运动参数值以确定限定范围包括进行计算。计算包括将第一多个运动参数值和第二多个运动参数值之间的平均值作为时间的函数，其中第一多个运动参数值中的每个对应于第二多个运动参数中的每个。计算包括将第一多个运动参数值和第二多个运动参数值之间的差值作为时间的函数，其中第一多个运动参数值中的每个对应于第二多个运动参数中的每个。
16、在一些实施方式中，手动控制输入的移动同时移动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件。手术系统包括手术器械，手术器械包括第一可移动操作部件、第二可移动操作部件和手动控制输入。手术器械包括第一工具构件和第二工具构件。第一可移动操作部件移动第一工具构件。第二可移动操作部件移动第二工具构件。由于手动控制输入的旋转引起的第一可移动操作部件和第二可移动操作部件的同时移动，导致第一工具构件和第二工具构件彼此移动分开。手动控制输入的移动导致第一多个运动参数值在限定的比较值范围内。第一工具构件或第二工具构件在远端处的移动导致第一多个运动参数值在限定的比较值范围之外。
17、在一些实施方式中，致动器系统包括第一致动器动力系和第二致动器动力系。第一致动器动力系可操作以驱动器械的第一可移动操作部件。第二致动器动力系可操作以驱动器械的第二可移动操作部件。第一运动参数与第一可移动操作部件的反向驱动相关联。第二运动参数与第二可移动操作部件的反向驱动相关联。
18、根据其它实施方式，手术系统包括致动器系统和可操作地联接至致动器系统的控制系统。第一组一个或多个值与可操作地联接至致动器系统的手术器械的第一可移动操作部件的运动参数相关联。限定了第一条件，在所述第一条件中第一组一个或多个值不等于第一限定值或在第一限定值范围之外。限定了第二条件，在所述第二条件中第一组一个或多个值等于第一限定值或在第一限定值范围内。控制系统包括存储系统和存储在存储系统中的指令。指令使控制系统执行包括在远程操作输入跟随控制模式下操作致动器系统的动作。指令包括在第一条件期间继续在第一控制模式下操作致动器系统。指令包括命令致动器系统停止在第一控制模式下操作，并在第二条件下在器械释放模式下操作。
19、在一些实施方式中，手术器械的第一可移动操作部件可操作地联接至手动控制输入，并且可操作地联接以移动手术器械的一个或多个端部执行器工具构件。第一组一个或多个值基于手动控制输入的运动状态变化。手动控制输入的运动状态是手动控制输入的位置或定向的变化。手术器械的第一可移动操作部件是手术器械的端部执行器工具构件传动系的部件。第一组一个或多个值基于与第一可移动操作部件相关联的运动状态变化。第一可移动操作部件的运动状态变化与可操作以驱动第一可移动操作部件的手动控制输入的移动相关联。第一组一个或多个值与第一可移动操作部件的位置、定向、线速率、旋转速率、线速度、旋转速度的变化或与第一可移动操作部件相关联的力或扭矩的变化相关联。第一组一个或多个值包括与第一可移动操作部件的位置、定向、线速率、旋转速率、线速度、旋转速度的变化或与第一可移动操作部件相关联的力或扭矩的变化相关联的重复模型。
20、在一些实施方式中，第二组一个或多个值与手术器械的第二可移动操作部件的运动参数相关联。限定了第三条件，在所述第三条件中第一组一个或多个值不等于第一限定值或在第一限定值范围之外，或第二组一个或多个值不等于第二限定值或在第二限定值范围之外。限定了第四个条件，在所述第四条件中所述组一个或多个值等于限定值或在限定值范围内，并且第二组一个或多个值等于第二限定值或在第二限定值范围内。动作包括在第三条件下继续在第一控制模式下操作致动器系统。动作包括在第四条件下命令致动器系统停止在第一控制模式下操作，并在器械释放模式下操作。
21、在一些实施方式中，手术器械的第一可移动操作部件是手术器械的第一端部执行器工具构件传动系的部件。手术器械的第二可移动操作部件是手术器械的第二端部执行器工具构件传动系的部件。第一组一个或多个值基于第一可移动操作部件的运动状态变化。第二组一个或多个值基于第二可移动操作部件的运动状态变化。第一可移动操作部件和第二可移动操作部件的运动状态变化与可操作以驱动第一可移动操作部件和第二可移动驱动部件的手术器械的手动控制输入的移动相关联。
22、在一些实施方式中，手术系统包括手术器械。手术器械包括手动控制输入、由第一端部执行器工具构件传动系驱动的第一端部执行器工具构件和由第二端部执行器工具构件驱动的第二端部执行器工具构件。手动控制输入的移动驱动第一端部执行器工具构件和第二端部执行器工具构件彼此远离。第一单独运动参数值与第一可移动部件相关联，第二单独运动参数值与第二可移动部件相关联。动作包括确定从第一单独运动参数值和第二单独运动参数值两者导出的第一比较值。
23、在一些实施方式中，动作包括确定从单独运动参数值和第二单独运动参数值两者导出的第二比较值。第一组一个或多个值包括第一比较值。第一限定值范围是第一限定的比较值范围。第二组一个或多个值包括第二比较值。第二限定值范围是第二限定的比较值范围。第三条件是第一比较值在第一限定的比较值范围之外的条件。第四条件是第二比较值在第二限定的比较值范围内的条件。第一比较值表示第一单独运动参数值和第二单独运动参数值之间的对应关系(correspondence)。第二比较值表示第一单独运动参数值和第二单独运动参数值之间的差值。第一比较值是从单独运动参数值和第二单独运动参数值导出的，是第一单独运动参数值和第二单独运动参数值的平均值。
24、在一些实施方式中，手术系统包括手术器械。手术系统包括手术器械。手术器械包括可操作地联接至第一可移动部件的手动控制输入。手动控制输入的移动驱动第一可移动部件。手术系统包括手术器械。手术器械包括可操作地联接至第一可移动部件和第二可移动部件的手动控制输入。手动控制输入的移动驱动第一可移动部件和第二可移动部件。第一组一个或多个值与第一可移动操作部件的反向驱动相关联。第二组一个或多个值与第二可移动操作部件的反向驱动相关联。第一组一个或多个值与第一可移动操作部件的反向驱动相关联。
25、根据其它实施方式，用于手术系统的控制方法包括提供可操作地联接至致动器系统的控制器。致动器系统可操作以驱动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件。方法包括命令致动器系统在第一控制模式下操作。方法包括接收包含第一可移动操作部件的第一运动参数值的第一信号。方法包括接收包含第二可移动操作部件的第二运动参数值的第二信号。方法包括确定从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的比较值。在比较值在限定值范围内的条件下，方法包括导致控制系统在器械释放模式下操作致动器系统。
26、根据其它实施方式，用于手术系统的控制方法包括提供手术系统。手术系统包括可操作地联接至致动器系统的控制器。致动器系统可操作以驱动可移动操作部件。第一组一个或多个值与第一可移动操作部件的运动参数相关联。可移动操作部件可操作地联接至致动器系统。方法包括在第一控制模式下操作致动器系统。方法包括在第一组一个或多个值不等于第一限定值或在第一限定值范围之外的第一条件期间，继续在第一控制模式下操作致动器系统。方法包括在第一组一个或多个值等于第一限定值或在第一限定值范围内的第二条件下，命令致动器系统停止在第一控制模式下操作，并在器械释放模式下操作。
技术特征：
1.一种手术系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
3.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
4.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
5.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
6.根据权利要求5所述的手术系统，其中：
7.根据权利要求6所述的手术系统，其中：
8.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
9.根据权利要求8所述的手术系统，其中：
10.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
11.根据权利要求10所述的手术系统，其中：
12.根据权利要求10所述的手术系统，其中：
13.根据权利要求10所述的手术系统，其中：
14.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
15.根据权利要求1所述的手术系统，其中：
16.根据权利要求1至15中任一项所述的手术系统，其中：
17.根据权利要求1-15中任一项所述的手术系统，其中：
18.根据权利要求17所述的手术系统，其中：
19.根据权利要求17所述的手术系统，其中：
20.根据权利要求17所述的手术系统，其中：
21.根据权利要求20所述的手术系统，其中：
22.根据权利要求20所述的手术系统，其中：
23.根据权利要求22所述的手术系统，其中：
24.根据权利要求17所述的手术系统，其中：
25.根据权利要求1至15中任一项所述的手术系统，其中：
26.根据权利要求25所述的手术系统，其中：
27.根据权利要求1-15中任一项所述的手术系统，其中：
28.一种手术系统，其包括：
29.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
30.根据权利要求29所述的手术系统，其中：
31.根据权利要求26所述的手术系统，其中：
32.根据权利要求31所述的手术系统，其中：
33.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
34.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
35.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
36.根据权利要求35所述的手术系统，其中：
37.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
38.根据权利要求37所述的手术系统，其中：
39.根据权利要求37所述的手术系统，其中：
40.根据权利要求37所述的手术系统，其中：
41.根据权利要求40所述的手术系统，其中：
42.根据权利要求41所述的手术系统，其中：
43.根据权利要求41所述的手术系统，其中：
44.根据权利要求37所述的手术系统，其中：
45.根据权利要求37-39中任一项所述的手术系统，其中：
46.根据权利要求45所述的手术系统，其中：
47.根据权利要求46所述的手术系统，其中：
48.根据权利要求45所述的手术系统，其中：
49.根据权利要求45所述的手术系统，其中：
50.根据权利要求45所述的手术系统，其中：
51.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
52.根据权利要求28所述的手术系统，其中：
53.一种手术系统，其包括：
54.根据权利要求53所述的手术系统，其中：
55.根据权利要求54所述的手术系统，其中：
56.根据权利要求53所述的手术系统，其中：
57.根据权利要求56所述的手术系统，其中：
58.根据权利要求56所述的手术系统，其中：
59.根据权利要求53所述的手术系统，其中：
60.根据权利要求59所述的手术系统，其中：
61.根据权利要求60所述的手术系统，其中：
62.根据权利要求59所述的手术系统，其中：
63.根据权利要求62所述的手术系统，其中：
64.根据权利要求63所述的手术系统，其中：
65.根据权利要求63-64中任一项所述的手术系统，其中：
66.根据权利要求56-58中任一项所述的手术系统，其中：
67.根据权利要求59或62-64中任一项所述的手术系统，其中：
68.根据权利要求59-64中任一项所述的手术器械，其中：
69.根据权利要求53-64中任一项所述的手术器械，其中：
70.一种用于手术系统的控制方法，所述手术系统包括可操作地联接至致动器系统的控制器，所述致动器系统可操作以驱动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件，所述方法包括：
71.一种用于手术系统的控制方法，所述手术系统包括可操作地联接至致动器系统的控制器，所述致动器系统可操作以驱动可移动操作部件，第一组一个或多个值与可操作地联接至所述致动器系统的第一可移动操作部件的运动参数相关联，所述方法包括：
技术总结
手术系统包括致动器系统和可操作地联接至致动器系统的控制系统。致动器系统可操作以驱动第一可移动操作部件和第二可移动操作部件。控制系统包括存储器以及存储在存储器中的指令。指令使控制系统执行动作，所述动作包括命令致动器系统在第一控制模式下操作，接收包含第一可移动操作部件的第一运动参数值的第一信号，接收包含第二可移动操作部件的第二运动参数值的第二信号，确定从第一运动参数值和第二运动参数值两者导出的比较值，以及在比较值在限定值范围内的条件下，使控制系统在器械释放模式下操作致动器系统。
技术研发人员：M·提梅斯,G·F·布里森,W·C·乔,P·A·米尔曼
受保护的技术使用者：直观外科手术操作公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5