[发明专利]用于在手术器械中使用的负载感测装置

说明书

一种手术末端执行器包含：砧座组合件；仓组合件，其包含多个紧固件；驱动组合件，其可纵向移动以相对于所述仓组合件接近所述砧座组合件；以及应变计电路，其安置于所述仓组合件内，所述应变计电路被配置成测量由所述驱动组合件施加在所述仓组合件上的应变。

本申请要求2018年10月30日提交的第62/752,516号美国临时专利申请的权益和优先权，所述临时专利申请的整个公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及供与手术装置一起使用的负载感测装置。更具体来说，本公开涉及与用于执行外科手术程序的机电手术系统一起使用的负载感测装置，其具有可重复使用组件和单次使用组件，例如末端执行器和适配器。

背景技术

用于将紧固件或钉施加到组织的手术紧固件设备是众所周知的。这些紧固件设备包含单次使用器械，其预载有一个或多个钉且在单次使用之后可抛弃。多次使用器械也是可用的并且预载有多个钉。多次使用器械可包含机电(例如，供电式)的或手动致动的手柄组合件，和手术加载单元。加载单元可以是单次使用加载单元(SULU)或多次使用加载单元(MULU)。加载单元包含主体和末端执行器，并且直接或经由可联接到手柄组合件的适配器组合件附接到手柄组合件。末端执行器可包含容纳多个钉的仓。在使用之后，加载单元可从适配器组合件移除且用新的加载单元替换以执行额外钉合和/或切割操作。驱动组合件支撑于加载单元内且可与适配器组合件的相关联驱动机构接合以致动加载单元。归因于驱动组合件的机械组件的致密封装，用于包含传感器的空间较少。相应地，需要可放置在加载单元内以监测驱动组合件和加载单元的其它组件的操作的负载感测装置。

发明内容

供电式手术器械可包含用于在其操作期间提供反馈的各种传感器。本公开提供安置于柔性电路衬底上的负载感测装置，从而允许将负载感测装置放置在收缩空间中，例如加载单元和手术器械的其它组件。

根据本公开的负载感测装置包含应变计，其具有安置于例如聚酰胺等电介质衬底上的由例如康铜等电阻性金属合金形成的导电迹线。应变计结合或以其它方式固定到组件的表面，包含但不限于在加载单元的一个或两个夹钳部件内。随着上面安装应变计的组件膨胀或收缩(即，施加应变)，应变计上的导电迹线也膨胀或收缩，借此改变应变计的总电阻。电阻的改变影响供应给应变计的测量信号。在实施例中，应变计可布置在惠斯通桥电路配置中。接着测量电路的振幅的改变以确定应变量。

应变计的典型应用为使得其放置在特定关注点上来测量应变。此可用于经验测试，从而寻找归因于特定加载条件或力转换器的设计的实际应变，其中多个应变计放置和布置于某一零件上以输出校准后的信号来测量力。应变计的工作原理是基于由化学式(I)：R＝ρ(l/A)的Pouillett定律限定的电阻率，其中R为电阻，ρ为材料电阻率，l为材料的长度，且A为材料的横截面面积。应变计包含高电阻金属的单个迹线，其布置成使得迹线的长时间操作在变形相关方向上。因此，应变计是可变电阻器，其在应变计结合到的表面归因于应变改变其长度时改变电阻。当应变计结合到的材料使l长度变形时，Pouillett定律的变量改变，从而致使电阻改变，其可使用惠斯通桥电路测量。

可基于应变计结合到的表面的变形来校准应变计以改变电阻的比例量。此属性被称为仪表灵敏度因数(gauge factor)且由以下公式(II)：GF＝(ΔR/R)/∈限定，其中GF为仪表灵敏度因数，R为标称电阻，ΔR为电阻的改变，且∈为应变。仪表灵敏度因数在由应变计制造商限定的范围内是恒定的。对于典型应用，恒定的仪表灵敏度因数通常用于测量应变。然而，存在在整个应变计中具有不同仪表灵敏度因数可能是有用的情形。在本公开中，应变计沿着手术缝合器的夹钳部件的沟道放置以测量归因于组织收缩的沟道弯曲。随着还弹出钉的驱动组合件移动跨越沟道以执行射击，I形梁附近的应变计区域不再弯曲且实际上为非活动。因此，如果I形梁处于射击过程的中途，则归因于弯曲仅产生信号的一半。为了维持信号的振幅在整个射击过程中恒定，需要具有不同仪表灵敏度因数的应变计。通过将应变计的远侧部分制造为较敏感，或具有较高仪表灵敏度因数，信号振幅可保持较高。