[发明专利]用于确定手术器械中的线性运动的参数的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年3月16日提交的、序列号为61/314,189的美国临时专利申请的优先权，其全部内容合并于此。本公开还是2008年8月12日提交的、序列号为12/189,834的美国专利申请的部分延续案，其要求于2007年10月5日提交的、序列号为60/997,854的美国临时专利申请的优先权，其全部内容合并于此。

技术领域

本公开涉及用于操作身体组织或者将手术紧固件展开进身体组织的方法和装置。特别地，涉及基于从发射杆的表面反射的光的变化来确定手术器械中的发射杆的运动参数的方法和装置。

背景技术

当前的手术器械通常需要10-60磅手动力夹紧身体组织和将手术紧固件展开进身体组织中。这些手术器械的重复使用可能导致外科医生的手部疲劳。除了其他原因以外，开发了动力手术器械来减少或者消除这种疲劳。这些动力手术器械包括气体动力的气压钉合器，其将手术紧固件插入身体组织中。某些这种器械具有加压气体供给器，该供给器联接到发射机构和扳机机构上。扳机机构当被按下时释放出加压气体，这依次会施加力到发射机构上以将手术紧固件展开进身体组织中。

动力手术器械还包括电动机动力手术器械。这些手术器械包括具有用来驱动吻合钉发射机构的电动机的动力手术钉合器。典型地，电动机是机械地联接到导螺杆上的回转电动机以使得电动机能够引起导螺杆旋转。导螺杆具有沿着其长度加工在其外表面上的连续的螺旋状螺纹(类似于螺钉上的螺纹)。具有相应的螺旋状螺纹的螺母穿到导螺杆上。但是，螺母不随导螺杆旋转。在这个构造中，当电动机使导螺杆旋转时，螺母在线性方向上被驱动。依次地，螺母驱动用于操作身体组织或者将手术紧固件展开进入身体组织的机构。可选地，导螺杆由以在其外表面上具有螺旋状螺纹的发射杆代替，螺母由在其外表面上具有相应的螺纹的驱动管代替(如下文所述)。在这个构造中，电动机使驱动管旋转，并且驱动管依次地在线性方向上驱动发射杆。依次地，发射杆驱动用于操作身体组织或者将手术紧固件展开进入身体组织的机构。

在某些手术器械中，控制器基于来自感测发射机构的线性运动参数(例如，速率)的传感器的反馈来控制发射机构(例如，螺母或者发射杆)的运动。常规的感测与发射杆的运动相关联的参数的方法是使用机械地联接到回转电动机或者驱动发射杆的驱动管的旋转传感器。

典型的旋转传感器包括编码器轮盘，编码器轮盘联接到回转电动机(或者驱动管)的传动轴、光发生器和光学读出器(例如，光电遮断器)上。编码器轮盘包括围绕其外边缘设置的多个狭缝并且与传动轴一起旋转。编码器轮盘的外边缘设置在光发生器和光学读出器之间以使得光发生器通过狭缝将光束发射到光学读出器上。也即是说，随着传动轴旋转，编码器轮盘遮断光束。光学读出器确定光束遮断的次数和遮断的速率并将这些测量值发送给处理器，处理器确定传动轴的速度。然后处理器使用传动轴的速度计算机械地联接到传动轴上的致动器(例如，发射杆)的线速率。

但是，旋转传感器和其他现有类型的传感器以显著的方式有助于手术器械的尺寸、长度、直径、重量和复杂性。此外，因为传感器与手术器械的部件机械地相互作用或者重复地与手术器械的部件物理接触，所以这些传感器中的多数增加了手术器械内的机械磨损。因此，存在对于具有如下传感器的手术器械的持续的需求：其可减小机械磨损(以增强可靠性)、减小手术器械的设计的复杂性(以减小制作成本)、以及减小手术器械的尺寸、长度、直径和重量(以增强腹腔镜和内窥镜程序中的可操作性)。

发明内容

在一个方案中，本发明以手术器械为特征。手术器械包括壳体、细长轴、发射杆、驱动机构、运动传感器和测量单元。细长轴从壳体向远侧延伸并且限定第一纵向轴线。发射杆设置在细长轴内，驱动机构至少部分地设置在壳体内。驱动机构与发射杆机械地协作。运动传感器感测从所述发射杆的表面反射的光(例如，可见光)的参数。测量单元基于感测出的从发射杆的表面反射的光的参数的变化确定发射杆的运动参数。这种传感器设计不会与发射杆机械地相互作用，因此减小了手术器械的部件的机械磨损。此外，这种传感器设计是简单的并且使得手术器械的尺寸最小化以实现手术程序期间最佳的操作性。

在某些实施例中，运动传感器包括产生和发射光到发射杆的表面上并且感测从发射杆的表面反射的光的参数的光发射器和检测器单元。在某些实施例中，光发射器和检测器单元产生具有的参数随着从发射杆的表面反射的光的参数的变化而改变的脉冲信号。此外，测量单元基于脉冲信号的参数的变化确定发射杆的运动参数。在某些实施例中，脉冲信号的参数是脉冲信号的频率或者脉冲信号的脉冲宽度。