[发明专利]用于机器人手术系统的光学力传感器

说明书

根据本公开的方面，一种手术器械被提供并且包括：壳体；从所述壳体延伸的细长轴；以及由所述细长轴的远侧部分支撑的工具组件，所述工具组件包括第一钳口构件和第二钳口构件。所述第一钳口构件和所述第二钳口构件中的至少一个相对于另一钳口构件在以下配置之间可移动：中性配置，其中所述第一钳口构件和所述第二钳口构件相对于彼此间隔开；以及夹紧配置，其中所述第一钳口构件和所述第二钳口构件彼此接近，且组织被抓紧在其间，所述第一钳口构件限定腔。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月19日提交的美国临时专利申请序列号62/257,564的权益和优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

机器人手术系统已用于微创医疗程序。在医疗程序期间，机器人手术系统由与用户接口交接的外科医生控制。用户接口允许外科医生操纵作用于患者的末端执行器。用户接口包括由外科医生可移动以控制机器人手术系统的输入控制器。

机器人手术系统包括与用户接口关联的手术机器人。手术机器人包括支撑手术器械的联动装置。手术器械可以包括在手术程序期间作用于患者的组织的一个或多个钳口构件。当操纵末端执行器的临床医生远离患者时，精确地确定由钳口构件施加在组织上的力是重要的。

因此，需要精确地确定在手术程序期间施加在手术器械的钳口构件上或由钳口构件施加的力。

发明内容

本公开总体上涉及布置在机器人手术系统的手术器械的一个或多个钳口构件中的光学力传感器。光学力传感器直接测量相应钳口构件在一个或多个方向上的偏转以确定施加在相应钳口构件上或由相应钳口构件施加的力。相应钳口构件的偏转的直接测量已显示提供施加在相应钳口构件上或由相应钳口构件施加的力的精确测量。

测量的力可以用于向与机器人手术系统的用户接口接合的临床医生提供反馈。另外，测量的力可以用于增强各种器械的功能，所述器械包括但不限于抓紧器，钉合器(整体或两部分紧固件)，电外科钳，和内窥镜缝合装置。例如，当手术器械是抓紧器时，测量的力可以用于确定由抓紧器施加在组织上的力或确定物品(例如，缝线)是否正在两个抓紧器之间滑动。另外，当器械是钉合器时，测量的力可以用于在施用一部分或两部分U形钉之前确定施加于钳口构件之间的夹紧组织的力以防止组织夹紧不足或过度。此外，当器械是电外科钳时，测量的力可以用于优化钳口构件之间的组织的密封，切割和/或凝固。另外，当器械是内窥镜缝合装置时，测量的力可以用于优化施加在缝线上的力。

根据本公开的方面，一种手术器械被提供并且包括：壳体；从所述壳体延伸的细长轴；以及由所述细长轴的远侧部分支撑的工具组件，所述工具组件包括第一钳口构件和第二钳口构件。所述第一钳口构件和所述第二钳口构件中的至少一个相对于另一钳口构件在以下配置之间可移动：中性配置，其中所述第一钳口构件和所述第二钳口构件相对于彼此间隔开；以及夹紧配置，其中所述第一钳口构件和所述第二钳口构件彼此接近，且组织被抓紧在其间，所述第一钳口构件限定腔。

所述手术器械还包括配置成确定施加到组织的力的光学力传感器。所述光学力传感器包括：光源；反射器，所述反射器布置在所述第一钳口构件的腔内并且配置成反射从所述光源发射的光；光接收器，所述光接收器配置成感测从所述光源反射的光量；以及处理器，所述处理器与所述光接收器通信并且配置成从感测光量确定所述第一钳口构件的偏转，所述第一钳口构件的偏转与由所述第一钳口构件施加到组织的力相关。

所述光源可以布置在所述壳体内。

所述光学力传感器可以包括在所述光源和所述腔之间延伸的光导。

所述光接收器可以布置在所述壳体内并且与所述光导连通，使得从所述反射器反射的光穿过所述光导。

在使用中，从所述反射器反射的光可以具有与朝向所述反射器发射的光不同的至少一种性质，所述至少一种性质是相位或波长中的至少一种。

所述光接收器可以布置在所述腔内。