(57)【要約】      （修正有）【課題】動作中に適切なクランプを提供するようにクランプ器具を制御するための方法を提供する。【解決手段】モータ組立体７０２及びクランプ装置とともに使用されるシステム８００が提示され、システム８００は、状態、例えば、モータ組立体７０２の動作温度並びにクランプ装置及びモータ組立体７０２の経時変化にしたがってモータ組立体７０２の制限トルクを調整する。クランプ装置は、例えば、ステープラ６００又は血管シーラであることができる。【選択図】図８
2020078581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織をクランプするために低侵襲手術で用いられるクランプ器具の作動方法であって、前記クランプ器具は制御電子装置を有し、前記方法は：
前記制御電子装置が、前記クランプ器具に対する初期トルク限度を取得するステップ；
前記制御電子装置が、前記クランプ器具の手首部角度、モータ組立体の温度、前記モータ組立体の寿命、及び前記クランプ器具の寿命に基づいて、調整されたトルク限度を取得するために前記初期トルク限度を調整するステップ；及び
前記制御電子装置が、前記モータ組立体に、前記組織をクランプするように前記調整されたトルク限度にしたがって前記クランプ器具をクランプさせるステップであって、前記調整されたトルク限度は、クランプを行うために前記クランプ器具によって加えられることができる最大トルクに対応する、ステップ；を含み、
前記調整されたトルク限度にしたがって前記クランプ器具をクランプさせるステップは：
前記モータ組立体のモータに対する電流限度を計算するステップ；及び
電流を前記電流限度に制限しながら前記モータをクランプ位置に駆動し、前記クランプ器具をクランプさせるステップ、を含む、
方法。
【請求項２】
前記初期トルク限度を取得するステップは、前記クランプ器具から前記初期トルク限度を読み込むステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御電子装置が、前記モータ組立体から前記モータ組立体の前記寿命を読み込むステップをさらに含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御電子装置が、前記クランプ器具から前記クランプ器具の前記寿命を読み込むステップをさらに含む、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記初期トルク限度を調整するステップは、前記モータ組立体の前記温度、前記モータ組立体の前記寿命、前記クランプ器具の前記寿命、及び前記手首部角度の関数によって前記初期トルク限度をスケーリングするステップを含む、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記初期トルク限度を調整するステップは、前記初期トルク限度に、前記モータ組立体の前記温度、前記モータ組立体の前記寿命、前記クランプ器具の前記寿命、及び前記手首部角度の関数を追加するステップを含む、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記初期トルク限度を調整するステップは、
【数５】
2020078581.tif 000016
によって達成され、τｃｏｍは前記調整されたトルク限度、τｄｅｓは所望のトルク限度、Ｗ（θ）は前記手首部角度θに基づくトルク限度調整、Ｔは前記モータ組立体の前記温度、ＬＭＰは前記モータ組立体の前記寿命、Ｌｉｎｓは前記クランプ器具の前記寿命、Ｔｒｅｆは基準温度、αは温度係数、βは前記モータ組立体の寿命係数、γは前記クランプ器具の寿命係数、δは一定オフセット温度係数、εは一定オフセットである、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｗ（θ）は
【数６】
2020078581.tif 000017
によって与えられ、θは前記手首部角度であり、ξはトルク限度への前記手首部角度の影響を決定する係数である、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記クランプ器具はステープラであり、前記所望のトルク限度τｄｅｓは、前記ステープラに挿入されるステープラカートリッジのタイプにしたがって調整される前記クランプ器具に対する較正されたトルク限度である、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御電子装置が、動作範囲で前記クランプ器具を駆動するステップ；
前記制御電子装置が、前記駆動するステップの間に前記クランプ器具を監視するステップ；及び
前記制御電子装置が、さらに前記監視するステップに基づいて、前記調整されたトルク限度を得るように前記初期トルク限度を調整するステップ；をさらに含む、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電流限度を計算するステップは
【数２】
2020078581.tif 000018
によって提供され、Ｉｌｉｍｉｔは前記電流限度であり、ＩＮＬは無負荷電流であり、
τｃｏｍは前記調整されたトルク限度であり、ＫＴは前記モータのための電流変換パラメータである、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
ＩＮＬ及びＫＴは、前記モータ組立体の前記温度及び前記モータ組立体の前記寿命に対して調整される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ＩＮＬは、前記モータの速度および前記モータの方向の関数である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記クランプ器具はステープラであり、
前記方法はさらに：
前記制御電子装置が、前記クランプ器具を発射させるステップ；
前記制御電子装置が、前記モータ組立体の前記寿命及び前記クランプ器具の前記寿命を更新するステップ；及び
前記制御電子装置が、更新された前記モータ組立体の前記寿命及び更新された前記クランプ器具の前記寿命を格納するステップ；を含む、
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
最適化されたトルク限度にしたがって組織をクランプするために低侵襲手術で利用されるクランプ器具を使用するシステムであって：
モータ組立体に結合されるプロセッサであって、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法を実行する命令を実行する、を有する
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１月１４日に出願された、米国仮出願第６１／７５２，４０２号、及び２０１４年１月１３日に出願された、米国非仮出願第１４／１５４，０７５号の優先権を主張し、当該出願はそれらの全体が参照により本出願に援用される。
【０００２】
本発明の実施形態は、遠位端部における力を制御するための、ステープラ又はシーラのような手術器具におけるトルクパラメータの管理を対象にする。
【背景技術】
【０００３】
低侵襲手術技法は、診断又は外科的処置の間に傷つけられる無関係な組織の量を減らし、したがって患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を減らすことを目的とする。結果として、標準的な手術に対する病院滞在の平均の長さは、低侵襲手術技法を用いて著しく短縮され得る。また、患者の回復時間、患者の不快感、外科的な副作用、及び仕事から離れる時間も低侵襲手術技法により減少し得る。
【０００４】
低侵襲手術の一般的な形態は内視鏡法であり、内視鏡法の一般的な形態は腹腔鏡検査法であり、これは腹腔内部の低侵襲検査及び手術である。標準的な腹腔鏡手術では、患者の腹部はガスを吹き込まれ、カニューレスリーブが、腹腔鏡器具のための入り口を提供するために小さい（約１／２インチ以下）切開部に通される。
【０００５】
腹腔鏡手術器具は一般的に、手術野を見るための内視鏡（例えば、腹腔鏡）及び手術野で作業するためのツールを含む。作業ツールは典型的には、各ツールの作業端部又はエンドエフェクタが延長チューブ（例えば、器具シャフト又はメインシャフトとしても知られる）によってハンドルから離されることを除いて、従来の（観血）手術で使用されるものと同様である。エンドエフェクタは、例えば、クランプ、把持装置、鋏み、ステープラ、血管シーラ、焼灼ツール、リニアカッタ、持針器、又は他の器具を含むことができる。
【０００６】
外科的処置を行うために、外科医は、作業ツールをカニューレスリーブを通って内部の手術野まで通すとともに腹部の外側からそれらを操作する。外科医は、内視鏡から撮られた手術野の画像を表示するモニタから処置を見る。同様の内視鏡技法は、例えば、関節鏡検査法、後腹膜鏡検査法、骨盤鏡検査法、腎盂尿管鏡検査法、膀胱鏡検査法、脳槽鏡検査法、洞房鏡検査法、子宮鏡検査法、尿道鏡検査法等で用いられる。
【０００７】
低侵襲遠隔手術ロボットシステムは、内部手術野で作業するとき外科医の器用さを増大させるために、並びに外科医が離れた場所（滅菌野の外側）から患者に手術することを可能にするために、開発されている。遠隔手術システムでは、外科医はしばしば制御コンソールにおいて手術野の画像を提供される。適切なビューア又はディスプレイ上の手術野の３次元画像を見ながら、外科医は、制御コンソールのマスタ入力又は制御装置を操作することによって患者に外科的処置を実行する。マスタ入力装置のそれぞれは、サーボ機械的に作動される／関節動作される手術器具の運動を制御する。外科的処置の間、遠隔手術システムは、マスタ入力装置の操作に応じて、例えば、針を把持又は動かす、血管を把持する、組織を切開する等、外科医のために様々な機能を実行するエンドエフェクタを有する様々な手術器具又はツールの機械的な作動及び制御を提供することができる。
【０００８】
これらのエンドエフェクタの操作及び制御は特に、ロボット手術システムの観点で有利である。このために、外科医の手首の自然な動作を模倣するためにエンドエフェクタの３自由度の回転運動を提供する機構を含む手術器具を提供することが望ましい。このような機構は、低侵襲手術での使用のために適切に寸法決めされるべきであり且つ故障の可能性のあるポイントを減らすために設計が比較的シンプルであるべきである。加えて、このような機構は、エンドエフェクタが多種多様な位置で操作されることを可能にするように、適切な動作の範囲を提供するべきである。
【０００９】
手術用クランプ及び切断器具（例えば、非ロボット式リニアクランプ、ステープル、及び切断デバイス、また、手術用ステープラ；及び電気手術血管シーリング装置としても知られる）は、多くの異なる外科的処置で用いられている。例えば、手術用ステープラは、消化管から癌性の又は異常な組織の一部を切除するために使用されることができる。既知の手術用ステープラを含む、多くの既知の手術用クランプ又は切断器具は、組織をクランプする対向ジョー及び挿入されたステープルの間でクランプされた組織を切断するための関節動作式ナイフを有する。
【００１０】
手術用ステープラの動作は典型的には、手術用ステープラのエンドエフェクタへの比較的高い量の力の伝達を伴う。力を伝達する１つの方法は、アクチュエータからエンドエフェクタに回転運動を伝達することを含む。エンドエフェクタに小さ過ぎる力を提供することによる不十分なクランプは、決して完全なクランプをもたらすことができず、大きい組織の隙間を残し、不適切に形成されたステープルをもたらす。エンドエフェクタに大き過ぎる力を提供することによる過度なクランプは、エンドエフェクタの増大したたわみをもたらし得るとともに、この場合もやはり大きい組織の隙間を残し得、これは、不適切に形成されたステープルをもたらし得る。
【００１１】
同様の考察が血管シーラに当てはまり得る。血管シーラは、組織をクランプし、２つの側部をシールし、ナイフでシールの間の組織を分離する。この場合もやはり、不適切なクランプは、組織の不適切なシールをもたらし得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６３３１１８１号
【特許文献２】米国特許第６８６６６７１号
【特許文献３】米国特許第７０４８７４５号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／００４６１２２号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１３／０１１０１３０号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Vertut  &  Philippe  Coiffet,  Robot  Technology:  Teleoperation  and  Robotics  Evolution  and  Development,  Volume  3A  (1986)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、動作中に適切なクランプを提供するように器具のクランプを制御する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の態様にしたがって、クランプ器具を制御するためのシステムが提供される。システムにおいてクランプ器具を使用する方法は、クランプ器具に対する初期制限トルクを取得するステップ、調整された制限トルクを取得するためにパラメータのセットを利用するモデルにしたがって制限トルクを調整するステップ、及び調整された制限トルクにしたがってクランプ器具をクランプさせるステップ、を含む。
【００１６】
クランプ装置を使用するシステムは、クランプ器具に結合されるモータ組立体のモータからデータを受信し且つ同モータを制御するように結合されるプロセッサを含むことができ、プロセッサは、クランプ器具に対する初期制限トルクを取得するための命令を実行し；調整された制限トルクを取得するためにパラメータのセットを利用するモデルにしたがって制限トルクを調整し；及び調整された制限トルクにしたがってクランプ器具をクランプさせる。
【００１７】
これらの及び他の実施形態は、以下の図を参照して以下にさらに論じられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】手術を実行するために使用される低侵襲ロボット手術システムの平面図である。
【図２】図１に示されたロボット手術システムのための外科医制御コンソールの斜視図である。
【図３】図１に示されたロボット手術システム電子装置カートの斜視図である。
【図４】図１に示されたロボット手術システムを図式的に示す。
【図５】図１に示された手術システムの患者側カートを示す。
【図６Ａ】手術用ステープラを示す。
【図６Ｂ】手術用ステープラを示す。
【図６Ｃ】血管シーラを示す。
【図６Ｄ】血管シーラを示す。
【図７】図６Ａ及び６Ｂに示されたような手術用ステープラのモータ組立体との結合を示す。
【図８】手術用ステープラを利用する手術システムの動作を示す。
【図９Ａ】本発明の幾つかの実施形態による手術用ステープラを較正する方法を示す。
【図９Ｂ】較正中の手術用ステープラを示す。
【図９Ｃ】較正手順の間に得られた例示のデータを示す。
【図１０Ａ】本発明の幾つかの実施形態によるモータ組立体を較正するための手順を示す。
【図１０Ｂ】本発明の幾つかの実施形態によるモータ組立体を較正するための手順を示す。
【図１０Ｃ】本発明の幾つかの実施形態によるモータ組立体のモータに対する無負荷電流の較正を示す。
【図１０Ｄ】本発明の幾つかの実施形態によるモータ組立体のモータに対する無負荷電流の較正を示す。
【図１０Ｅ】本発明の幾つかの実施形態によるモータ組立体のモータに対するトルク定数の較正を示す。
【図１０Ｆ】本発明の幾つかの実施形態によるモータ組立体のモータに対するトルク定数の較正を示す。
【図１１】動作中の手術用ステープラに対する制限トルクを調整する方法を示す。  これらの図において、同じ要素番号を備える要素は同じ又は同様の機能を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の記載では、本発明の幾つかの実施形態を記載する特定の詳細が説明される。しかし、幾つかの実施形態は、これらの特定の詳細の幾つか又は全て無しで実施され得ることが、当業者に明白になるであろう。ここに開示される特定の実施形態は、説明のためであって、限定するものではないことが意味される。当業者は、ここに具体的に記載されていないが、他の要素がこの開示の範囲及び精神の中にあることを理解することができる。
【００２０】
本発明の態様及び実施形態を説明するこの説明と添付の図面は、限定するものとして解してはならず、特許請求の範囲が保護される発明を定める。この記載及び請求項の精神と範囲から逸脱することなく、様々な機械的、構成的、構造的、及び動作的変更がなされ得る。ある場合には、良く知られた構造及び技法は、本発明を不必要に分かりにくくしないよう、詳細に図示又は記載されていない。
【００２１】
加えて、図面は正確な縮尺ではない。構成要素の相対的なサイズは、説明目的のためだけであり、本発明の任意の実際の実施形態で生じ得る実際のサイズを反映していない。２以上の図面における同様の番号は、同じ又は同様の要素を示す。
【００２２】
さらに、この説明の用語は本発明を限定するものではない。例えば、空間的な関係を示す用語−例えば「の下に」、「より下に」、「下方に」、「より上に」、「上方に」、「近位」、「遠位」など−は、図に示したように、１つの要素又は特徴の、他の要素又は特徴に対する関係を記述するために使用され得る。これらの空間的な関係を示す用語は、図面に示された位置及び配向に加えて、使用中又は動作中の装置の様々な位置（すなわち、場所）及び配向（すなわち、回転配置）を包含することが意図されている。例えば、図面の装置がひっくり返される場合、他の要素又は特徴の「の下に」又は「より下に」と記述された要素は、他の要素又は特徴の「より上に」又は「の上」になり得る。したがって、例示的な用語「より下に」は、上及び下の位置と配向との両方を包含し得る。装置は、別な方法で配向（９０度又は他の配向に回転）されても良く、ここで用いられる空間的関係を示す記述語はそれに応じて解釈される。同様に、様々な軸に沿った及び様々な軸の周りの運動の記述は、様々な、空間的な装置の位置及び配向を含む。加えて、単数形「１つの（“ａ”，“ａｎ”）」及び「その（“ｔｈｅ”）」は、文脈がそうでないことを示さない限り、複数形も同様に含むことが意図される。そして、用語「有する」、「備える」、「含む」などは、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を特定するが、１又は複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はグループの存在又は追加を除外しない。結合されると記述されているコンポーネントは、電気的にもしくは機械的に直接結合され得るか、又はそれらは、１又は複数の中間コンポーネントを介して間接的に結合され得る。
【００２３】
１つの実施形態を参照して詳細に記載される要素及びそれらに関連付けられる態様は、実際的な場合はいつでも、それらが具体的に図示又は記載されていない他の実施形態に含まれ得る。例えば、要素が、１つの実施形態を参照して詳細に記載され且つ第２の実施形態を参照して記載されていない場合、要素は、それにもかかわらず、第２の実施形態に含まれるとして、請求項に記載され得る。
【００２４】
低侵襲ロボット手術
図１は、低侵襲ロボット手術（ＭＩＲＳ）システム１０の平面図を示し、典型的には、手術台１４の上に横になっている患者１２に低侵襲診断又は外科的処置を行うために使用される。システムは、手術中の外科医１８による使用のための外科医用コンソール１６を含むことができる。１又は複数の助手２０もまた手術に参加し得る。ＭＩＲＳシステム１０はさらに、患者側カート２２（手術ロボット）及び電子装置カート２４を含むことができる。患者側カート２２は、外科医１８がコンソール１６を通して手術野を見ながら、患者１２の体の低侵襲切開部を通って少なくとも１つの取り外し可能に結合されるツール組立体２６（以下単純に「ツール」と称される）を操作することができる。手術野の画像は、立体内視鏡のような、内視鏡２８によって得られることができ、この内視鏡は内視鏡２８をある方向に向けるために患者側カート２２によって操作されることができる。電子装置カート２４は、外科医用コンソール１６を通じた外科医１８へのその後の表示のために手術野の画像を処理するために使用されることができる。一度に使用される手術ツール２６の数は一般的に、他の要因の中で、診断又は手術及び手術室内のスペースの制約に依存する。手術中に使用されているツール２６の１又は複数を交換する必要がある場合、助手２０は、患者側カート２２からツール２６を取り外し得るとともに、それを手術室のトレイ３０から他のツール２６に交換し得る。
【００２５】
図２は、外科医用コンソール１６の斜視図である。外科医用コンソール１６は、外科医１８に奥行き知覚を可能にする手術野の調整された立体視を提示するための左目ディスプレイ３２及び右目ディスプレイ３４を含む。コンソール１６はさらに、１又は複数の入力制御デバイス３６を含み、この入力制御デバイス３６は患者側カート２２（図１に示される）に１又は複数のツールを操作させる。入力制御デバイス３６は、外科医にテレプレゼンスを、又は外科医がツール２６を直接的に制御しているという強い感覚を持つように、入力制御デバイス３６がツール２６と一体であるという知覚を提供するように、それらに関連付けられたツール２６（図１に示される）と同じ自由度を提供することができる。この目的を達成するために、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）が、ツール２６から入力制御デバイス３６を通じてまた外科医の手に戻って位置、力、及び触覚の感覚を伝達するために用いられ得る。
【００２６】
外科医用コンソール１６は通常、外科医が、手術を直接監視し得る、必要に応じて物理的に存在し得る、及び電話又は他の通信媒体を通してというよりむしろ助手に直接話し得るように、患者と同じ部屋に位置している。しかし、外科医は、異なる部屋、完全に異なる建物、又は遠隔手術を許している患者からの他の離れた場所にいることができる。
【００２７】
図３は、電子装置カート２４の斜視図である。電子装置カート２４は、内視鏡２８に結合されることができるとともに、外科医用コンソールの外科医に、或いは局所的に及び／又は遠隔に配置されたディスプレイに等、その後の表示のために取得された画像を処理するためのプロセッサを含むことができる。例えば、立体内視鏡が使用される場合、電子装置カート２４は、外科医に手術野の調整された立体画像を提示するように取得された画像を処理することができる。このような調整は、対照させる画像の間のアライメントを含むことができるとともに、立体視内視鏡の立体作動距離を調整することを含む。他の例として、画像処理は、光学収差等、画像取得装置の結像誤差を補償するために以前に決定されたカメラ較正パラメータの使用を含むことができる。
【００２８】
図４は、ロボット手術システム５０（図１のＭＩＲＳシステム１０等）を図式的に示す。上述のように、外科医用コンソール５２（図１の外科医用コンソール１６等）は、低侵襲性手術中、患者側カート（手術ロボット）５４（図１の患者側カート２２等）を制御するために外科医によって使用されることができる。患者側カート５４は、手術野の画像を取得するとともに取得された画像を電子装置カート５６（図１の電子装置カート２４等）に出力するために、立体内視鏡等、撮像デバイスを使用することができる。上述のように、電子装置カート５６は、任意の後続の表示前に、種々の方法で取得された画像を処理することができる。例えば、電子装置カート５６は、外科医用コンソール５２を介して組み合わせた画像を外科医に表示する前に、取得された画像を仮想制御インタフェースと重ね合わせることができる。患者側カート５４は、電子装置カート５６の外部での処理のために取得された画像を出力することができる。例えば、患者側カート５４は、プロセッサ５８に取得された画像を出力することができ、このプロセッサ５８は取得された画像を処理するために使用することができる。画像はまた、電子装置カート５６及びプロセッサ５８との組み合わせによって処理されることができ、この電子装置カート５６及びプロセッサ５８は、取得された画像を、一緒に、連続して、及び／又はそれらの組み合わせで、処理するために一緒に結合されることができる。１又は複数の別個のディスプレイ６０もまた、手術野の画像、又は他の関連画像等の画像の局所及び／又は遠隔表示のために、プロセッサ５８及び／又は電子装置カート５６と結合されることができる。
【００２９】
図５は患者側カート２２を示す。図示された患者側カート２２は、３つの手術ツール２６、及び手術野の画像の取得のために使用される立体内視鏡等の撮像デバイス２８の操作を提供する。操作は、幾つかのロボット関節を有するロボット機構によって提供される。撮像デバイス２８及び手術ツール２６は、運動学的遠隔中心が、切開部のサイズを最小化するために切開部で維持されるように、患者の切開部を通って又は患者の開口部を通って、位置決めされるとともに操作されることができる。手術野の画像は、手術ツール２６が撮像デバイス２８の視野内に位置するときに、手術ツール２６の遠位端の画像を含むことができる。
【００３０】
図１−５はマルチポート手術ロボットを示す。本発明の実施形態はシングルポート手術ロボットとともに利用されることもできることが理解されるべきである。マルチ又はシングルポート手術のどちらにおいても、手術ツール２６は、手術野において患者１２に挿入されたカニューレを通される。手術ツール２６は、外科医が外科医コンソール１６から処置を命令し且つ見ている間に、患者側カート２２を通じて操作される。プロセッサ５８及び電子装置カート２４は、外科医コンソール１６の外科医からの入力を手術ツール２６のエンドエフェクタの実際の動作に変換するために利用されることができる。典型的に利用され得る手術ツールは、クランプ、把持装置、鋏み、ステープラ、焼灼ツール、リニアカッタ、持針器、又は他の器具を含む。手術ツール２６のそれぞれは、患者側カート２２に取り付けられ、プロセッサ５８及び電子装置カート５６によって提供されるように、外科医１８の指示の下で患者側カート２２によって駆動される。プロセッサ５８及び電子装置カート５６は、外科医１８からの入力を手術ツール２６のエンドエフェクタの動作に影響を及ぼす駆動動作に変換する。特に、手術ツール２６は、本発明にしたがってステープラ又は血管シーラの一方を含むことができる。
【００３１】
クランプ器具
手術システム１０で用いられることができる手術ツール２６は、ステープラ及び電気血管シーラのようなクランプ器具を含むことができる。このような装置は、例えば消化管から、癌性の又は異常な組織を切除するために使用されることができる。図６Ａは、ステープラ６００の例を示す。ステープラ６００は、ステープラエンドエフェクタ６０２、手首部６０４、器具シャフト６０６及びシャシ６０８を含む。
【００３２】
図６Ａに示されるように、ステープラエンドエフェクタ６０２は、アンビル（ａｎｖｉｌ）６１０及びジョー（ｊａｗ）６１２を含む。ステープラカートリッジ６１４が、ジョー６１２の上に挿入されることができる。ステープラ６００の幾つかの実施形態では、切断ナイフブレード６１６が、アンビル６１０の長手方向に沿って移動することができるように、構成される。しかし、操作中、ステープラジョー６１２は、ジョー６１２とアンビル６１０との間に組織をクランプするようにアンビル６１０に押し付けられるので、ステープラ６００は、把持装置として用いられることができる。
【００３３】
適切な組織の隙間、クランプ中のジョー６１２とアンビル６１０との間の距離は、適切なステープル形成のために重要である。組織の隙間が大き過ぎる場合、ステープルは発射中に適切に形成しない。大きい組織の隙間は、ジョー６１２とアンビル６１０との間に過度に厚い材料をクランプすることによってもたらされることができる。幾つかの場合には、ステープラエンドエフェクタ６０２は、所定のクランプ位置に駆動されることができ、この位置を達成するために必要とされるトルクが測定されることができる。トルクが高過ぎる場合、アンビル６１０は曲がり、組織の隙間はあまりに大きくなる。幾つかの実施形態では、制限トルク（トルク限度）が設定されることができ、エンドエフェクタ６０２は、所定のクランプ位置に向かって動かされることができる。制限トルクがエンドエフェクタ６０２に所定のクランプを達成させることを防ぐ場合、適切な組織の隙間は達成されることができない。どちらの場合も、アンビル６１０に作用するトルクの正確な検知又は制御が、不適切な組織の隙間を正確に検出するために重要である。
【００３４】
ステープラが発射されるとき、ステープルは、介在組織を通り、ジョー６１２に沿って移動するスレッド（ｓｌｅｄ）６１８によってアンビル６１０の中に押し込まれる。組織の隙間である、ジョー６１２とアンビル６１０との間の距離は、ステープルの適切な形成を決定する。組織の隙間を制御することは、適切なステープル形成を確実にするのに役立つことができる。ジョー６１２とアンビル６１０との間の適切なクランプ力は、ステープル形成のための適切な組織の隙間を提供する。組織への適切なクランプ力は、カートリッジ６１４の機能であり、このカートリッジは、ステープルの長さを決定する。
【００３５】
加えて、（Ｉ形梁のように形成され得る又はスレッド６１８に取り付けられ得る）ナイフブレード６１６は、ステープル留めされた組織を切り離すためにアンビル６１０に沿って並進移動される。幾つかの実施形態では、スレッド６１８及びナイフブレード６１８は、カートリッジ６１４の中に形成される。組織の隙間が正しくない場合、ステープルは不適切に形成される可能性があり、組織の損傷及び他の合併症を引き起こす。幾つかの実施形態では、ステープラ６００は、リニアステープラであり得る。幾つかの実施形態は、ナイフブレード６１６を含まなくてもよく、したがって、切断なしでステープル留めを実行する。
【００３６】
止血及び空気漏れ防止（ステープル留め装置を使用する組織のシール）の達成は、ステープルが出血及び漏れを防ぐために適切に組織を圧迫するように、発射後に、組織にクランプ力に起因する適切な圧力を提供することに依存する。大き過ぎる圧力を提供することは、ステープルが組織を血液供給を完全に遮断するのに十分きつく圧搾することをもたらす場合があり、組織が治ることを阻み、壊死につながる。
【００３７】
上述のように、大き過ぎるクランプ力が、エンドエフェクタ６０２を所定のクランプ位置に位置決めするために使用される場合、アンビル６１０及びジョー６１２の先端の間のたわみは、不正確なクランプをもたらし得る。さらに、小さすぎるクランプ力では、ジョー６１２は、アンビル６１０に対して所定のクランプ位置へ完全に閉じない場合があり、この場合もやはり組織の不適切なステープル留めをもたらす。
【００３８】
ステープラカートリッジ６１４は、組織の厚さを含む、特定の状況のために、色分けされることができる。幾つかの異なる色が利用されることができるが、色分けの以下の表が適用し得る：
【００３９】
【表１】
2020078581.tif 000003
カートリッジ６１４は、様々な長さ、例えば、３０、４５、又は６０ｍｍであり得る。単一のステープラ６００は、１回発射されるそれぞれのカートリッジを伴って、多くの再装填を発射することができる。カートリッジ６１４は、例えば、カートリッジシリアルナンバ、カートリッジタイプ、部品番号、スタイル、発射の方向、発射の長さ、カートリッジの色、発射トルク、最大たわみ及び他のデータを保持するデータストレージを含み得る。幾つかの実施形態では、ナイフブレード６１６及びスレッド６１８は、カートリッジ６１４の一部であり、各再装填で入れ替えられる。
【００４０】
図６Ｂは、組織６５０にクランプされたステープラエンドエフェクタ６０２を示す。図６Ｂに示されるように、カートリッジ６１４は、ステープル５６２を含む。発射中、スレッド６１８は、カートリッジ６１４に収容されているステープル６５２をクランプされた組織を通ってそしてアンビル６１０のポケット６５４の中に駆動するために、ジョー６１２に沿って移動することができる。ポケット６５４は、ステープルを“Ｂ”形状に形成するように構成され、この“Ｂ”形状は最適なシールを提供する。図６Ｂは、ステープル６５２のそれぞれの脚が個々のポケット６５４によって“Ｂ”形状の一部に形成されることができる実施形態を示しているが、幾つかの実施形態では、ステープル６５２は単一のポケット６５４によって形成されることができる。ナイフ６１６は、ステープル留めされた組織を切断するために、ステープルの列の間の組織を切断する。カートリッジ６１４は、幾つかのステープルの列を作ることができ、例えば、ナイフ６１６によって形成される切断部のそれぞれの側部の２又は３列が形成され得る。
【００４１】
ジョー６１２及びアンビル６１０のクランプ動作並びにスレッド６１８及びナイフ６１６の発射動作は、外部モータ（図６Ａに示されない）からのトルクをカプラ６６０に結合するシャシ６０８によって、駆動される。カプラ６６０は、例えば駆動シャフト又はケーブルであることができる。カプラ６６０は、シャフト６０６に沿って移動し、エンドエフェクタ６６０及びカートリッジ６１４のカム、ギア、ねじ、又はウォーム駆動部に結合する。カプラ６６０はまた、手首部６０４を制御するために利用される。図６Ａに示されるように、シャシ６０８は、器具シャフト６０６を通ってエンドエフェクタ６０２に延びるケーブルの張力又はシャフトの回転を制御することによってカプラ６６０を制御する。アンビル６１０に対するジョー６１２のクランプは、ジョー６１２をアンビル６１０に回転させる或いはアンビル６１０をジョー６１２に回転させるカム機構で管理されることができる。スレッド６１８及びナイフ６１６の発射は、例えば、駆動シャフトカプラ６６０によって駆動されるリードネジ機構によって駆動されることができる。幾つかの実施形態では、ジョー６１２及びアンビル６１０のクランプ並びにスレッド６１８及びナイフ６１６の発射は、剛性シャフトによって制御されることができる一方、ジョー６１２及びアンビル６１０の通常の把持並びに手首部６０４のピッチ及びヨーはケーブルによって制御されることができる。幾つかの実施形態では、クランプ及び発射は、ケーブルによって制御され得る。
【００４２】
ステープラ６００の発射中の適切なクランプを提供するために、特定のクランプ力がジョー６１２とアンビル６１０との間に提供される。そのクランプ力は、シャシ６０８に結合されたモータのトルクによって初めに提供される。クランプ力を提供するための適切なトルクは、シャシ６０８の製造上のばらつき並びに、例えば、シャフト６０６、手首部６０４、並びにジョー６１２及びアンビル６１０の機械的動作に存在し得る摩擦に起因して、ステープラごとに変化し得る。さらに、ステープラ６００は摩耗するので、適切なクランプ入力トルクは、ステープラ６００の寿命の間にドリフトし得るとともに、それは、ジョー６１２とアンビル６１０との間の適切なクランプ力に作用するためにシャシ６０８に加えられるより少ないトルクを取り得る。不適切なクランプ力は、ジョー６１２及びアンビル６１０の不適切なたわみのために不適切な組織の隙間をもたらすので、大き過ぎるトルクがシャシ６０８に加えられる又は小さすぎるクランプ力を通じてジョー６１２及びアンビル６１０の不適切な閉じがある場合、ステープル６５２の不適切な形成が発射中に生じ得る。このような不適切なクランプはまた、不適切なステープル形成及びプロセスの間の不適切なクランプの両方の結果として、組織６５０を傷つけ得る。
【００４３】
上述のように、アンビル６１０に対してジョー６１２をクランプするための共通の駆動機構は、カム機構の利用を伴う。しかし、不適切なクランプは、単にカムの位置だけによって決定されることができない。これは、ジョー６１２及びアンビル６１０の可撓性の結果であり、これは、ジョー６１２及びアンビル６１０の先端の付加的な分離をもたらし得る。大き過ぎるクランプトルクが加えられるとき、ジョー６１２とアンビル６１０との間の先端分離、組織の隙間、は大きくなり過ぎ得、発射中の不適切なステープル形成をもたらす。したがって、本発明の幾つかの実施形態では、制限トルクが設定され、且つ、過度な先端分離（組織の隙間）がクランプ中に妨げられるように、ステープラ６００に適用される。発射は、制限トルクが実行されながらステープラ６００が完全にクランプされた位置に達することができる場合にのみ許可される。制限トルクがクランプを妨げる（止める）場合、組織は十分圧迫されることができず、クランプが進行することになっている場合、ジョー６１２及びアンビル６１０の可撓性に起因する過度な先端分離が起こるであろう。ステープラ６００は、したがって、ジョー６１２及びアンビル６１０が完全な行程に達し（すなわち、リードネジ又はカルダン（ｃａｒｄａｎ）の予想された数の回転が達成されることによって）且つ制限トルクに達していないときにクランプされるとみなされることができる。
【００４４】
同様の問題が血管シーラで生じる。図６Ｃは、血管シーラ６３０を示す。血管シーラ６３０は、エンドエフェクタ６３２、手首部６３４、器具シャフト６３６及びシャシ６３８を含む。エンドエフェクタ６３２は、ジョー６４２及び６４０を含み、これらのジョーはシールされることになる組織の上をクランプする。ステープルの代わりに、血管シーラ６３０は、ジョー６４０と６４２との間にクランプされた組織をシールするＲＦ法を利用することができる。
【００４５】
図６Ｄは、ジョー６５０を持つエンドエフェクタ６３２を示し、このジョーはジョー６４０又は６４２のいずれかであることができる。図６Ｄに示されるように、ジョー６５０は、ジョーケース６５２に埋め込まれた電極６５４を含む。ナイフ６４６は、電極６５４に形成されたトラック６５８に沿って駆動されることができる。ジョーケース６５２は、電極６５４の間の最小ギャップがプロセス中に維持されるように、電極６５４を超えそして上に拡がる先端６５６を有する。幾つかの実施形態では、最小ギャップは、例えば、０．００６インチであることができる。発射されるとき、ジョー６４０及び６４２は、組織をシールするためにエネルギを与えられることができ、ナイフブレード６４６は、組織を分割するためにジョー６４０及び６４２のトラック６５８に沿って移動することができる。エネルギは、ジョー６４０及びアンビル６４２の電極６５４を通じて供給される。幾つかの実施形態では、ナイフブレード６４６は、シールエネルギから独立して作動されることができる。
【００４６】
適切なクランプ力が、電気焼灼術の間の適切なシール形成のために提供されることが必要とされる。過度なクランプ力は、駆動機構、例えば、リードネジ機構に損傷を与え得る。したがって、血管シーラ６３０の動作は、十分なクランプ力をジョー６４０及び６４２に提供する一方血管シーラ６３０それ自身に損傷を与えないことに依存する。力の上限は、１）血管シーラ６３０に損傷を与えないこと及び２）安定した性能を提供することの目標に基づいている。
【００４７】
本開示は、ステープラ６００の動作に注目しているが、当業者は、血管シーラ６３０のような他の器具もまた利益を得ることができることを認識するであろう。ステープラ６００又は血管シーラ６３０のいずれにおいても、エンドエフェクタの様々な動作はシャシを通じて器具シャフトを通って延びるケーブルによって制御される。シャシは器具シャフトのカプラに作用するために駆動され、このカプラはエンドエフェクタにおける動作を制御する。ステープラ６００に関して上述されたように、クランプ及び発射を制御するカプラは、駆動シャフト、ケーブル、プッシュプルロッド、又は他の機構であることができる。シャシを駆動するために利用されるモータのトルクは、エンドエフェクタの様々な構成要素に加えられる力に変わる。
【００４８】
図７は、モータ組立体７０２に取り付けられた手術用ステープラ６００を示す。モータ組立体７０２は、ステープラ器具に取り付けられることができ、このステープラ器具は患者側カート２２の手術用アームに取り付けられる。モータ組立体７０２はまた、患者側カート２２の手術用アームの１つに取り付けられることができる、又は患者側カート２２の手術用アームの１つの一部にされることができる。図７に示されるように、モータ組立体７０２は、機械的カプラ７０６を通じて機械的に結合される１又は複数のモータ７１０及び電子装置７１２を含む。機械的カプラ７０６は、ステープラ６００がモータ組立体７０２に取り付けられるとき、シャシ６０８に結合されることができる。幾つかの実施形態では、１又は複数のモータ７１０は、クランプモータ及び発射モータを含み得る。１又は複数のモータ７１０及びモータ組立体７０２の電子装置７１２の組み合わせは、モータパックと称されることができる。手首部６０４を駆動するモータは、モータ組立体７０２に含まれ得る又はモータ組立体７０２から分離され得る。機械的カプラ７０６は、１又は複数のモータ７１０からのトルクをシャシ６０８に伝達し、ここでトルクは機械的コンバータ７１４によってケーブル６６０に伝達される。
【００４９】
電子装置７０８は、データを格納し、データをモータ組立体７０２に伝達するために、記憶用メモリ及びインタフェース電子装置を含む。電子装置７０８に格納されるデータは、手術用ステープラ６００に関連するパラメータを含む。このようなデータは、ステープラ６００を識別し且つ制御するために利用されることができ、例えば、シリアルナンバ、器具タイプ、寿命（すなわち、発射回数）、及びステープラ６００に関する他の情報を含み得る。電子装置７０８に器具データを格納することは、例えば、米国特許第６，８６６，６７１号に記載されており、これはその全体が参照により本願に援用される。
【００５０】
電子装置７０８はまた、カートリッジ６１４がエンドエフェクタ６０２の中に配置されるとき、カートリッジ６１４のデータストレージ７１６と通信することができる。データストレージ７１６は、例えば、そのＩＤ、カートリッジロット番号、カートリッジタイプ、カートリッジシリアルナンバ、カートリッジ発射状態、カートリッジの色、長さ、トルクオフセット、及び他のデータを含む、カートリッジに関連するデータを格納することができる。カートリッジ６１４のデータストレージ７１６に格納されたデータは、どのようにステープラ６００、カートリッジ６１４、及びモータ組立体７０２が一緒に利用されることになるかを決定するために制御システムに伝達されることができる。
【００５１】
モータ組立体７０２は、インタフェース７０４を通じて電子装置７０８とデータを交換する電子装置７１２を含むことができ、そのデータ及び他の情報を患者側カート５４を通じてシステム１０の他のコンポーネントと通信し、システム１０の他のコンポーネントからデータ及び指示を受信する。電子装置７１２はまた、モータ組立体７０２に関連するデータ、例えば、モータ組立体タイプ、シリアルナンバ、寿命（すなわち、発射寿命回数）、及びモータ組立体７０２の動作に関する他の情報を格納することができる。電子装置７１２はまた、ステープラ６００に機械的に結合される１又は複数のモータ７１０への入力を提供することができ、並びにモータ又は機構の他の構成要素の位置を監視するセンサからのデータを受信する。このような入力は、１又は複数のモータ７１０に提供される電流を制御及び制限するためであり得るとともに、１又は複数の電流ループ制御回路及び／又は位置ループ制御回路を含み得る。
【００５２】
図８は、ステープラ６００を持つ手術システムの動作を示すが、血管シーラのような他のクランプ器具が利用され得る。図８に示されるように、シャシ６０８の電子装置７０８は、メモリ８０８及び電子装置８０６を含む。メモリ８０８は、ステープラ６００に関するパラメータを格納することができる不揮発性メモリを含む。上述のように、このようなパラメータは、ステープラ６００の動作パラメータ、ステープラ６００の寿命、ステープラ６００のタイプ、及び他のパラメータを含み得る。電子装置８０６はまた、カートリッジ６１４からデータストレージ７１６を読み取り且つこれらのパラメータを中継するように結合される。電子装置８０６は、インタフェース７０４を通じて受信される信号に応じて、メモリ８０８からパラメータを及びデータストレージ７１６からパラメータを読み取ることができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、インタフェース７０４は、シャシ６０８とモータ組立体７０２との間の電気的な接続部を含む。電子装置８０６は、プロセッサ及びメモリ８８からデータを読み取り且つメモリ８０８にデータを書き込む他の電子装置を含むことができる。
【００５４】
モータ組立体７０２の電子装置７１２は、電子装置８１０及びメモリ８１２を含む。電子装置８１０は、インタフェース７０４を通じて電子装置８０６とインタフェース接続するプロセッサ又は他の電子装置であることができる。図８に示されるように、電子装置８１０はまた、１又は複数のモータ７１０に制御信号を提供する。図８はモータ８０２及び８０４を示す。モータ８０２及び８０４は、ステープラ６０２の機能が実行されるように機械的コンバータ７１４を駆動する。
【００５５】
特に、モータ８０４は、クランプモータであり、組織６５０に対するジョー６１２とアンビル６１０との間のクランプを提供するようにステープラ６００を動作させる。モータ８０２は、発射モータであり、ステープラ６００を発射させるようにステープラ６００及びカートリッジ６１４を動作させる。ステープラ６００は、ステープラ６００がクランプされるとき発射される。クランプされる条件は、モータ８０４の出力位置が適切なクランプ位置に達する一方同時に制限トルクが過度な先端分離を防ぐために実装されるときに決定されることができる。モータ８０４によって供給されるトルクは、モータ８０４に供給される電流によって制御されることができる。モータ８０４に供給される電流は、電子装置８１０によって制御されることができる。動作において、制限トルクが、器具及びともに使用されるモータ組立体（又はモータパック）に基づいてモータ８０４に対して提供される。クランプは、モータ８０４の適切な位置が達成される一方適切な制限トルクが実装されるとき、決定されることができる。制限トルクは、モータ８０４に対する制限電流に直接関連し、したがって、モータ８０４の電流引き込みが対応する制限電流（電流限度）に達するとき、制限トルクに到達する。
【００５６】
電子装置８１０は、メモリ８１２に格納された指示を実行するプロセッサ及び電子装置を含み得る。このようなものとして、電子装置８１０は、モータ８０４を制御するために電流コントローラ及び位置コントローラを含むことができ、これらのモータは、それぞれクランプモータ８０４及び発射モータ８０２であることができる。図８にさらに示されるように、電子装置８１０は、モータ組立体７０２のパフォーマンスを監視する様々なセンサ８２０を含むことができる。センサ８２０は、例えば、モータ組立体温度を測定するための温度センサ、少なくとも１つのモータ７１０のそれぞれによって引き込まれる電流を測定するための電流センサ、及び少なくとも１つのモータ７１０のそれぞれの出力位置を測定するための位置センサを含むことができる。
【００５７】
メモリ８１２は、揮発性及び非揮発性メモリの組み合わせを含み得るとともに、１又は複数のモータ７１０を制御するためのデータ及び実行可能な指示を格納し得る。メモリ８１２は、モータ組立体７０２に関連するパラメータを含むことができ、シリアルナンバ、部品番号、バージョン番号、構成情報（タイプ、スタイル、有効期限情報、電流コントローラゲイン、位置コントローラゲイン、ギア比）、温度係数、摩耗係数、摩擦係数、モータＫＴ（トルクを電流と関連付けるパラメータ）及び他の情報を含む。
【００５８】
ステープラ６００の他の機能、例えば、手首部６０４の動作並びに発射中のスレッド６１８及びナイフ６１６の並進移動は、他のモータ又は機械的コンバータ７１４を用いて動作するモータの組み合わせによって提供されることができる。理解されるように、機械的コンバータ７１４は、適切な動作を提供するようにケーブル６６０に結合されるギア及びカムの組み合わせであることができる。発射モータ８０２又は他の駆動モータのような、他のモータへの電流もまた、電子装置８１０によって制御されることができる。
【００５９】
電子装置８１０はさらに、指示を受信し且つデータを提供するようにシステム８００に結合される。システム８００は、図４の外科医コンソール５２、電子装置カート５６、プロセッサ５８、及びシステム５０のディスプレイ６０の組み合わせを表すことができる。このようなものとして、システム８００は、１又は複数のプロセッサ８０２、メモリ８０４、データストレージ８１４、及びユーザインタフェース８１６を含む。ユーザインタフェース８１６は、外科医コンソール５２、ディスプレイ６０、キーボード、タッチスクリーン、又は他の適切な入力デバイスであることができる。ストレージ８１４は、フラッシュメモリ、ハードドライブ、ＣＤリーダ若しくは他の記憶媒体のリーダ、又はデータを格納するための他の装置のような、任意のデータストレージシステムであることができる。メモリ８０４は、データ及び処理ステップの格納のための揮発性及び非揮発性メモリを含むことができる。幾つかの場合では、メモリ８０４は、ストレージ８１４から、プログラミングステップを含む、データをロードされることができる。
【００６０】
幾つかの実施形態では、電子装置８１０及び電子装置８０６は、整数演算をサポートし得る。電子装置８１０及び電子装置８０６で動作するアルゴリズムは、モータ８０４及び８０２を制御しながらそれらに割り当てられる数学演算を実行するために、適切に調整されることができる。
【００６１】
動作において、ステープラ６００の動作に関するパラメータは、メモリ８０８から読み込まれ且つ電子装置８１０及びプロセッサ８０２に提供される。外科医の入力はユーザインタフェース８１６で受信される。プロセッサ８０２は、入力をステープラ６００の動作のための指示に変換するように指示を実行し且つ電子装置８１０に指示を提供する。幾つかの実施形態では、メモリ８０８から読み込まれるパラメータは、電子装置８１０に提供される指示を決定するのに利用されることができる。電子装置８１０は、プロセッサ８０２によって示される動作を提供するために１又は複数のモータ７１０に信号を提供する。これらの動作はその後、エンドエフェクタ６０２に伝えられる。１又は複数のモータ７１０に提供される信号はまた、メモリ８０８から読み込まれるパラメータに基づき得る。幾つかの場合、プロセッサ８０２は、ステープラ６００の次の利用の間に利用されることになるメモリ８０８のパラメータを提供し得る又は書き換え得る。
【００６２】
一般的に、モータ組立体（又はモータパック）、ステープラ、及びカートリッジは調和がとられていない。処置中、任意のモータ組立体が任意のステープラとともに利用されることができ、任意の様々なカートリッジがそのステープラで利用されることができる。したがって、データストレージ７１６は、ステープラカートリッジ６１４に関連付けられるパラメータを保持し、メモリ８０８は、その特定のステープラ６００に関連付けられるパラメータを格納し、メモリ８１２は、その特定のモータ組立体７０２に関連付けられるパラメータを格納する。
【００６３】
ステープラの初期化
上述のように、（再装填とも称される）ステープルカートリッジは、色によって識別される様々なサイズが利用可能である。それぞれの色のカートリッジは、特定のステープル脚長さに対応する。一般的なカートリッジは、緑（４．３ｍｍ脚長さ）、青（２．５ｍｍ脚長さ）、及び白（１．５ｍｍ脚長さ）カートリッジ６１４を含む。ステープルを適切に形成するために、アンビル６１０及びジョー６１２は、ステープル６５２がアンビル６１０のポケット６５４に衝突し且つ所望の“Ｂ”形状（図６Ｂ）を形成することを確実にするように、極めて近接した範囲内に位置決めされる必要がある。ステープラ６００は、「片持ち梁」スタイルのクランプを利用し、上述のように、制限クランプトルクが高過ぎる場合、アンビル６１０及びジョー６１２の先端は、互いに離れて、発射プロセスの間にステープル６５２がカートリッジ６１４から押し出されるときステープル６５２が適切に形成しないポイントにたわむことが可能である。この状態は、高過ぎるトルクでのクランプの間にジョーの中に多過ぎる組織がある場合、現れ得る。これを防ぎ且つ適切な先端の隙間が維持されることを確実にするために、クランプトルクは制限される。
【００６４】
理想的な状況下では、ステープラ６００のそれぞれが同一である場合、全てのステープラ６００は同じ制限トルクを使用するであろう。しかし、製造上のばらつき及び公差は、異なるステープラ６００の間にかなりのばらつきをもたらし得る。本発明によれば、制限トルクは、ステープラ６００のそれぞれに対してカスタマイズされることができる。結果として、メモリ８０８は、特定のステープラ６００に関連付けられる特定の制限トルクを格納することができる。さらに、制限トルクは、カートリッジ６１４にしたがって個別のステープラ６００の中で変化することができる。したがって、カートリッジ６１４のタイプに関する調整もまたメモリ８０８の中に格納されることができる。幾つかの実施形態では、カートリッジ６１４のタイプに関する調整は、ステープラ６００の間で変化しない場合があり、したがって、設定されたカートリッジ変動値がシステム８００によって提供されることができる又は各カートリッジ６１４のデータストレージ７１６に格納されることができる。幾つかの実施形態では、カートリッジ６１４のタイプに関する調整は、ステープラ６００の間で変化しない場合があり、したがって、設定されたカートリッジ変動値はシステム８００によって提供されることができる又は各カートリッジ６１４のデータストレージ７１６に格納されることができる。製造中、各ステープラ６００は、組み立てられ、そしてその後クランプ挙動に馴染ませるように操作される。
【００６５】
本発明によれば、特定の制限トルクが各ステープラ６００に対して決定されそしてシャシ６０８のメモリ８０８に格納される。図９Ａは、特定のステープラ６００に対する制限トルクを初期化するための手順を示す。ステップ９０２では、ステープラ６００が組み立てられる。組立後、ステップ９０４では、ステープラ６００は、クランプ行動を繰り返し実行することによって「馴染ませられる」。クランプするために必要なトルクが、比較的安定している（すなわち、活動の間に著しく変化しない）とき、ステープラ６００は馴染んでいる。ステップ９０６では、異なる高さの一連のシムが、クランプ中にジョー６１２及びアンビル６１０の先端に既知のたわみを強制するために利用される。先端のたわみに応じたクランプトルクのデータセットがその結果得られる。
【００６６】
図９Ｂは、シム９１４を用いて既知の量で先端をたわませることを示す。図９Ｂに示されるように、シム９１４は、ジョー６１２及びアンビル６１０がクランプされる間に、特定の先端分離を強いる。ステップ９０６において、異なるシム９１４を用いる一連のテストが、図９Ｃに示されるデータセットを作るために遂行される。図９Ｃに示されるように、Ｘ軸は各個別のシム９１４によって強いられるたわみを示す。Ｙ軸は、クランプ条件を実現するためにテスト中にステープラ６０２のシャシ６０８を駆動するモータ組立体９１６のモータ９１８からの記録されたトルクデータである。幾つかの実施形態では、モータ９１８のフィードバック電流とモータ９１８によって加えられるトルクとの間の関係及びジョー６１２とアンビル６１０との間の結果として生じる力は、モータ９１８及び多数の器具を利用して事前に取得された較正データに基づいて知られている。
【００６７】
ステップ９０８では、データは関数にあてはめられることができる。図９Ｃに示された例では、データは線形関数Ｙ＝ｍＸ＋ｂにあてはめられる。線形最小二乗法が、傾きｍ及びオフセットｂを推定するために用いられることができる。この線形方程式では、Ｙは必要トルクでありＸは先端たわみである。図９Ｃに示されるように、トルクはミリニュートンメートル（ｍＮｍ）で提供され、たわみはミリメートル（ｍｍ）で提供される。図９Ｃに提供される特定の例では、傾きｍは１２．５ｍＮｍ／ｍｍであることが決定されオフセットｂは５０ｍＮｍである。上述のように、ｍ及びｂに関する値は、異なるステープラの間の製造のばらつきに起因して変化する。
【００６８】
ステップ９１０では、最大トルク値がステープラ６００に対して決定される。幾つかの実施形態では、最大トルクは、最大先端たわみを０．７ｍｍに制限することによって決定される。０．７ｍｍは、青色カートリッジ６１４に対して適切である先端分離であり、これは、青色カートリッジに対して安全基準を確立すると見なされることができる。この例示の値は、先端分離に起因する発射中のステープルの不適切な形成を防ぐ。図９Ｃから見ることができる、又は上述の線形関係によって計算されることができるように、図９Ｃに示される特定のステープラ６００は、６５ｍＮｍの最大トルク値を有する。これを超えるトルク値は、適切なステープル形成に対する過大な先端たわみ（したがって過剰な大きさの組織隙間）を可能にし得る。制限トルクを強制することによって、十分なトルクがクランプのために供給されるが、過大なトルクは許可されず、これは不適切なステープル形成をもたらすより大きい先端たわみを防ぐ。
【００６９】
ステップ９１２では、ステープラ６００に対する最大トルク値がステープラ６００のシャシ６０８のメモリ８０８に格納される。最大トルク値はその結果、図８に示されるように、システム１０の動作中にメモリ８０８から読み込まれることができ、ステープル留め処置の間にモータ８０４によってエンドエフェクタ６０２に供給される最大トルクを制御するために利用されることができる。
【００７０】
幾つかの実施形態では、τｃａｌとして示されることができる較正された最大トルク値が、ステープラ６００に対する基準制限トルク値として使用される。この基準から、操作中、実際のトルクが特定のカートリッジ６１４に対して調整されることができる。調整値は、システム８００の中にロードされる多数のカートリッジ及び多数のステープラを利用して取得された大規模な事前に収集される実験的及び分析的データに基づき得る。例として、様々なカートリッジ６１４に対する調整値は、白＝−３ｍＮｍ、青＝＋２ｍＮｍ、及び緑＝＋９ｍＮｍであることができる。これらの値は、最大トルク値及びモータ組立体７０２のモータのトルク出力を制御するために利用される調整された値に加えられる。例えば、カートリッジ６１４が青色カートリッジである場合、クランプの間に利用される最大トルク値は９４ｍＮｍに調整される。
【００７１】
上述の説明で利用される実際の数字は、説明のためだけのものであり、限定するものと見なされるべきではない。ステープラ６００のそれぞれは、異なる最大トルク値を有し得る。加えて、幾つかの実施形態では、異なる安全先端たわみ又は他のパラメータが利用されることができる。さらに、カートリッジのタイプに対する調整値は変化し得る。また、上述の議論はステープラ器具に着目しているが、同様の較正が、他の器具、例えば血管シーラに実行されることができる。
【００７２】
他のパラメータもまた較正中に設定されることができる。例えば、較正された制限トルクは、測定の基準温度Ｔｒｅｆにおいて設定されることができる。他のパラメータは、摩耗係数、器具寿命係数、及び特定のステープラ６００に関連する他のパラメータを含み得る。
【００７３】
各器具に対して最大制限トルクを調整及び較正することは、クランプ中の先端たわみのより正確な制御を可能にする。これは、器具性能を最大化することができる。各器具を較正することによって、単一の一定パラメータが全ての器具に渡って一様使用される場合より小さいマージンが利用されることができる。加えて、クランプ中の先端たわみの不確かさが、より正確にクランプを制御することによって、減少されることができる。さらに、製造公差への依存を減少させること及び且つ製造のばらつきを調整することによって、製造歩留まりが増加されることができる。
【００７４】
モータ組立体のモータの初期化
ステープラ６００を較正すること及び初期化することに加えて、モータ組立体７０２もまた、製造上のばらつきを調整するために較正及び初期化されることができる。クランプモータ８０４及び発射モータ８０２並びに機械的コンバータ７１４の製造上のばらつきは、モータ組立体の間のばらつきをもたらす。モータ組立体の較正の間、クランプモータ８０４及び発射モータ８０２のそれぞれに対するモータ速度対無負荷電流の関係ＩＮＬ及びトルク定数ＫＴが決定される。
【００７５】
図１０Ａは、モータ組立体７０２のモータ８０４及び８０２のそれぞれを較正するために利用されることができる較正方法１０００を示す。方法１０００に示されるように、ステップ１００２は、組み立てられたモータ組立体７０２を取得することである。ステップ１００４では、初期較正が実行される。較正手順の例は図１０Ｂに示される。ステップ１００６では、モータ組立体７０２のモータ８０２及び８０４が馴染ませられる。馴染ませ工程中、モータ８０２及び８０４のそれぞれは、機械的コンバータ７１４のギアトレインを馴染ませるために及びグリースが均等に分散されるように、一定のトルクに対抗して多くのサイクルを駆動される。ステップ１００８では、最終的な較正が実行される。ステップ１００８の最終的な較正及びステップ１００４の初期較正は、同じ較正方法であることができ、この例は図１０Ｂに示される。ステップ１０１０では、較正されたパラメータがモータ組立体７０２のメモリ８１２に格納される。
【００７６】
図１０Ｂは、図１０Ａのステップ１００４及び１００８で利用されることができる較正手順の例を示す。図１０Ｂに示されるように、ステップ１０１４は、モータに対する無負荷データを取得することであり、このモータはクランプモータ８０４又は発射モータ８０２のいずれかであり得る。モータに対するモータ速度と無負荷電流との間の関係を決定するために、モータは様々な速度で、１つずつ最初は順方向に次に逆方向に、駆動される。様々な速度のそれぞれを達成しながら、無負荷電流データ、並びにモータ組立体７０２の温度が測定される。幾つかの場合には、無負荷電流引き込みが温度に対して調整されることができる。例として、毎分１０４回転（ｒｐｍ）における速度数列（ｓｐｅｅｄ  ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ）は［２．５、１．５、２．２５、０．５、２．０、．７５、１．０、１．７５、０．２５、１．２５、及び０．１２５］であり得る。しかし、数列を取る他のデータが利用されることができる。図１０Ｃは、順（ｆｗｄ）及び逆（ｂａｋ）方向のモータ速度に応じたクランプモータ８０４電流に関するデータを示す。
【００７７】
ステップ１０１６では、データが、モータ電流とモータ速度との間の関係を決定するために、ある関数、例えば、指数関数又は線形関数にあてはめられる。例えば、データをあてはめるために使用されることができる非多項式の項を持つ線形関数は、
【００７８】
【数１】
2020078581.tif 000004
によって与えられることができ、ここでｃ１、ｃ２、ｃ３は係数でありｘｓｃａｌｅは定数である。
【００７９】
図１０Ｃでは、実線は、データへの曲線あてはめを示す。データは、温度に対して調整され得るとともにあてはめに先立ってフィルタにかけられ得る。幾つかの実施形態では、生データが温度に応じたモータの以前のモデリングに基づいて温度応じて調整されることができる。さらに、生データは、ノイズを減少させ且つ平均化を提供するために時間に応じてフィルタにかけられる。
【００８０】
幾つかの実施形態では、区分線形近似が、さらなる計算を容易にするために関数をあてはめるように最適化されることができる。図１０Ｃに示される曲線あてはめへの区分線形近似は図１０Ｄに示される。区分線形近似は、ＩＮＬとしてメモリ８１２に最終的に格納されることができる。
【００８１】
いったん無負荷電流較正が完了すると、手順１０１２は、トルク定数ＫＴ（電流入力毎のトルク出力）の決定に進む。図１０Ｂに示されるように、ステップ１０１８は、トルク負荷データを取得することを含む。トルク負荷データを取得するステップにおいて、較正されるモータ（クランプモータ８０４又は発射モータ８０２）は、最初に無負荷に対して駆動され、次に負荷は既知のトルク負荷まで増やされ、その後無負荷に減らされる。既知のトルク負荷は、例えば、ブレーキ又は動力計のような、外部ソースによって提供されることができる。データ（すなわち、トルク出力対電流負荷）は、較正されているモータに対して順及び逆方向の両方で収集される。複数セットのデータが、クランプモータ８０４及び発射モータ８０２のそれぞれに対して取られることができる。
【００８２】
ステップ１０２０では、トルクデータがトルク定数ＫＴを決定するために分析される。データは、フィルタにかけられることができ、トルク定数ＫＴは、（無負荷から既知のトルク負荷への）トルクの変化を（無負荷での電流からそのトルク負荷での電流への）電流の変化と比較することによって決定されることができる。ステップ１０１８の間に取られる複数セットのデータに対する計算は、最終的な較正トルク定数値を決定するために平均化されることができる。
【００８３】
図１０Ｅは、本発明の幾つかの実施形態によるデータ取得ステップ１０１８の間のモータに関するモータ速度及びトルク対時間の例を示す。図１０Ｆは、図１０Ｅに示されるデータに対応する時間に応じたモータ速度、電流、及びカルダン位置を示す。図１０Ｆに示されるように、電流データは、試験に関する電流対時間の連続関数を得るためにフィルタにかけられることができる。
【００８４】
図１０Ａに示されるように、最終的な較正ステップ１００８の後のステップ１０１０では、無負荷電流較正データＩＮＬ及びトルク負荷較正データＫＴが、モータ組立体７０２のメモリ８１２に格納されることができ、以下にさらに論じられるように、モータ組立体７０２に対する制限トルクの更なる計算の間に利用されることができる。
【００８５】
制限トルク補償
図８に戻って参照すると、ステープラ６００は、ステープラ６００が完全なクランプ状態に達するときにのみ発射することを許される。完全なクランプ状態に達するためにモータ８０４によって提供されるトルクの量はソフトウェアによって制限される。この制限トルクは、概して、制限電流として設定され、この制限電流は、モータ８０４がクランプ工程の間に引き込むことが許容される電流の限界である。制限電流は、上述のように、ステープラ６００に対する較正データの関数である。言い換えると、最初に制限トルクが上述のようにτｃａｌに設定され、カートリッジ６１４の色に従って調整される。
【００８６】
しかし、ステープラ６００の繰り返しの使用のために、有効制限トルクは、ドリフトし且つ元の較正データから逸脱し得る。言い換えると、数回の使用の後にステープラ６００をクランプさせるために要する同じトルクは、その初期較正状態でステープラ６００をクランプさせるために要したトルクと異なり、典型的には、より小さい。制限トルクが不変のままである場合、ステープラ６００は、意図されないチャレンジ材料への完全なクランプ動作に達することが許されるかもしれず、ジョー６１２とアンビル６１０との間の先端の意図されない増大したたわみをもたらす。上述のように、増大した先端のたわみは、不適切な組織隙間及びステープラが発射された場合に不適切に形成されるステープルをもたらす。
【００８７】
本発明の幾つかの実施形態によれば、ステープラ６００に利用される制限トルクは、多数の動作パラメータにしたがって調整される。多数の動作パラメータは、例えば、モータ組立体７０２の温度、手首部６０４の関節角度、モータ組立体７０２の寿命使用量（例えば、モータ組立体７０２によって作用されるステープラ発射の数）、及びステープラ６００の寿命使用量（例えば、ステープラ６００を使用するステープラ発射の数）を含む。実際の制限トルクは、ステープラ６００の年齢及び動作状態に対して調整するために動作中に調整されることができる。
【００８８】
図１１は、このような動作を実行するためのアルゴリズム１１００を示す。アルゴリズム１１００は、システム８００又はモータ組立体７０２のプロセッサ８１０と組み合わせたシステム８００によって実行されることができる。ステップ１１０２に示されるように、発射に先立って、ステップ１１０２においてステープラ６００をクランプするためのコマンドが受信されるとき、アルゴリズム１１００は開始される。
【００８９】
ステップ１１０４では、シャシ６０８のメモリ８０８に格納されるステープラ６００に固有のパラメータ、モータ組立体７０２のメモリ８１８に格納されるモータ組立体７０２に固有のパラメータ、及びデータストレージ７１６に格納されるカートリッジ６１４に固有のパラメータが、読み出される。ステップ１１０６では、調整された最大制限トルクが決定される。調整された最大制限トルクは、幾つかのパラメータ並びにモータ組立体７０２及び特定のカートリッジ６１４との組み合わせのステープラ６００の摩耗特性に適合するモデルに基づいて決定されることができる。上述のように、モデルに含まれることができるファクタの幾つかは、モータ組立体７０２の温度（Ｔ）、ステープラ発射の回数によって測定されるモータ組立体７０２の寿命（ＬＭＰ）、ステープラ発射の回数によって測定されるステープラ６００の寿命（Ｌｉｎｓｔ）、及び手首部６０４の角度（θ）を含む。一般的に、パラメータのセット｛Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ｝は、利用される制限トルクに影響を及ぼすものと定められることができる。幾つかの実施形態では、セットは｛Ｔ、ＬＭＰ、Ｌｉｎｓｔ、θ｝と定められることができる。他のパラメータもまたモデルの中で利用され得る。
【００９０】
したがって、調整された最大制限トルクは、
τｃｏｍ＝Ｆ（｛Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ｝）
によって与えられることができ、ここで関数Ｆは、クランプ６００及びモータ組立体７０２の寿命に渡ってクランプ６００及びモータ組立体７０２の挙動に最も良く適合するモデルを定める。関数Ｆは、時間に渡る摩耗特性を正確に表すように、ステープラ６００及びモータ組立体７０２の大きいセットに関して経験的に決定されることができる。幾つかの場合には、様々なパラメータに関連するファクタは、モデルの中でスカラーであり得るが、他の場合には、より良いモデルは、他のファクタはスカラーでありながら加法的である幾つかのファクタを有する。例えば、最大制限トルクを計算するためのモデルは、
τｃｏｍ＝Ｆ（｛Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ｝）＝
ｆ（Ｔ）＊ｇ（ＬＭＰ）＊ｈ（Ｌｉｎｓｔ）＊ｙ（θ）＋ｚ（Ｔ）＋ｋ（ＬＭＰ）＋ｘ（Ｌｉｎｓｔ）＋ｐ（θ）＋Ｃ
によって与えられ、ここでｆ、ｇ、ｈ、ｙ、ｚ、ｋ、ｘ、及びｐは示されたパラメータの特定の関数を表し、Ｃは一般的なオフセット項を表す。上の方程式に示されるように、修正は、パラメータセットのパラメータのそれぞれに関してスカラー構成成分及び加法的構成成分を含むことができる。幾つかのモデルでは、関数ｆ、ｇ、ｈ、及びｙの幾つかは、対応するパラメータが加法的構成成分ではない場合に関数ｚ、ｋ、ｘ、及びｐが０に設定されながらパラメータがスカラー構成成分ではない場合に、１に設定されることができる。Ｆ｛Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ｝の上の例は、限定するものではなく、他の関数がモデリングにおいて利用されることができる。幾つかの特定の例示のモデルは、以下にさらに詳細に示される。
【００９１】
ステップ１１０８では、モータ制限電流が制限トルクから決定される。近似として、モータ８０４に関して電流と所望のトルクとの間に線形関係がある。したがって、制限トルクから制限電流への変換は、クランプ工程におけるモータ８０４に対する制限電流を決定するために線形関係にしたがって制限トルクをスケーリング（増減）させることを含む。
【００９２】
ステップ１１１０では、ステープラ６００は、上述の調整されたモータ制限電流を利用してクランプされる。上述のように、モータ８０４が特定の位置を達成しているが調整されたモータ制限電流を越えていないとき、ステープラ６００はクランプされる。いったんステープラ６００がクランプ状態にあると、次にステープラ６００は発射されることができる。ステップ１１１２では、成功したクランプが達成された後、アルゴリズム１１００は、発射に先立ってユーザ入力又は承認を待つ。ステップ１１１４では、ステープラ６００は発射される。
【００９３】
図１１に示されるように、幾つかの実施形態では、発射ステップ１１１４は、発射制限トルクを決定するステップ１１２０、発射モータ制限電流を決定するステップ１１２２、及び発射モータ制限電流を使用して発射するステップ１１２４を含むことができる。ステープラ６００の発射カルダンジョイントに加えられる過度なトルクは、発射カルダンジョイントを破壊する又はカートリッジ６１４のリードネジを破壊する問題を引き起こし得る。過度なトルクはまた、カートリッジ６１４のナイフ６１６を大き過ぎる力によりハートストップ部に対して押し付けさせ、場合によりナイフ６１４の一部分を壊して患者の中に入れ得る。ドライブトレイン及びカートリッジリードネジ並びにナイフ機構のいずれもが、動作中の破壊を防ぐために適切な安全マージンを含むべきである。発射制限トルク（発射モータ８０２の制限トルク）は、機構に加えられるトルクが、ステープラカートリッジ６１４又はカートリッジドライブトレイン構成要素に損傷を与えるレベルに近づくことを防ぐように調整されることができる。
【００９４】
ステップ１１２０における発射モータ８０２に対して発射制限トルクを決定することは、ステップ１１０６に関して上述したようにクランプモータ８０４に対して制限トルクを決定することと同様であることができる。上述のように、発射モータ８０２に対する発射制限トルクは、例えば、温度、モータ組立体寿命、器具寿命、及び他のパラメータの関数を使用して調整されることができる。上述のものがクランプモータ８０４に対する制限トルクを調整するために使用されることができるので、幾つかの場合には異なる係数を持つ、同じ形態の調整方程式が、発射モータ８０２に対する制限トルクを調整するのに使用されることができる。さらに、ステップ１１０８で上述されたようにモータ制限電流を決定するための同じ形態の方程式が、ステップ１１１２で利用されることができる。発射ステップ１１２４は、発射モータ８０２が特定の位置に到達する一方発射モータ制限電流を超えていないとき、完了する。
【００９５】
ステップ１１１６では、パラメータが発射を反映するように調整される。例えば、パラメータＬＭＰ及びＬｉｎｓｔは両方インクリメントされることができる。ステップ１１１８では、調整されたパラメータは、将来の使用のために格納されることができる。例えば、モータ組立体７０２又はステープラ６００を伴う次のステープル留め処置での使用のために、ＬＭＰはメモリ８１２に格納され且つＬｉｎｓｔはメモリ８０８に格納される。
【００９６】
上述のように、制限トルクは、ステップ１１０８においてモータ８０４に対する制限電流に変換されることができる。幾つかの場合には、制限電流と制限トルクとの間の関係は、
【００９７】
【数２】
2020078581.tif 000005
によって与えられることができ、ここでＩｌｉｍｉｔはモータ８０４に供給される制限電流であり、ＩＮＬは較正時におけるモータ８０４に対する無負荷電流であり、ＫＴはモータ組立体ドライブトレインの特徴を示すトルク定数であり、τｃｏｍは上述のように、クランプにおける誤差を最小にするように供給されるモデル化され且つ補償された制限トルクを示す。ＩＮＬは、モータ組立体に対する摩擦補償を表し、速度の関数であることができる。パラメータＫＴは、モータ８０４におけるトルクの電流での変換に関連する。基準温度Ｔｒｅｆでの初期ＫＴは、上述のようにモータ組立体７０２の較正中に決定され得る。幾つかのモデルでは、ＫＴは、
【００９８】
【数３】
2020078581.tif 000006
によって与えられることができ、ここでＫＴｃａｌは、計算された変換係数であり、ηは、モータ８０４の動作に関連する温度係数である。幾つかのモデルでは、ＩＮＬに関する値は、
【００９９】
【数４】
2020078581.tif 000007
によって与えられることができ、ここでＩｃａｌは、速度に応じたモータ組立体７０２での損失を表す較正された無負荷電流引き込みであり、μは温度係数、Ｔは（電子装置８１０によって測定される）モータ組立体７０２の温度、Ｔｒｅｆは基準温度、κはモータ組立体寿命係数、及びＬＭＰは、モータ組立体７０２がステープラを発射した回数である。基準温度Ｔｒｅｆは、例えば、モータ組立体７０２が較正されるときの温度であることができ、メモリ８１２に格納されることができる。このモデルの上記方程式から見ることができるように、Ｔ＝Ｔｒｅｆでのステープラ６００に対する較正された制限電流は、Ｉｌｉｍｉｔ＝Ｉｃａｌ＋τｃａｌ／ＫＴｃａｌによって与えられ、これはＩｃａｌ及びＫＴｃａｌの両方を決定するために初期較正段階で使用されることができる。Ｉｃａｌ及びＫＴｃａｌの値は、幾つかの実施形態では、メモリ８１２に格納されることができる。
【０１００】
幾つかのモデルでは、調整された制限トルクは、
【０１０１】
【数５】
2020078581.tif 000008
によって与えられることができ、ここでαは温度係数、βはモータ組立体７０２の寿命係数、γはステープラ６００の寿命係数、δは一定オフセット温度係数及びεは一定オフセットである。τｄｅｓは、上述のように、τｃａｌ及びカートリッジ調整値の和によって与えられることができる。
【０１０２】
関数Ｗは、手首部６０４が関節式であるとき、加えられる摩擦を反映する。幾つかの実施形態では、関数Ｗは、手首部６０４が関節接続される角度θのコサイン関数である。そのようなものとして、幾つかの実施形態では、Ｗは、
【０１０３】
【数６】
2020078581.tif 000009
によって与えられることができ、θは図８に示されるように手首部６０４の手首角度であり、ξは制限トルクへの手首角度の影響を決定するパラメータである。説明されるように、θ＝０度で、Ｗ（θ）は１である。しかし、角度が増加するにつれて、手首部６０４の摩擦は増加し、Ｗ（θ）によるτｃｏｍの乗法的増加をもたらす。幾つかの実施形態では、関数Ｗ（θ）はルックアップテーブルとして実装されることができる。制限トルク手首調整値Ｗ（θ）は、手首部及び手首部を通して力を伝達する必要を持つ任意の手術器具に対して利用されることができる。
【０１０４】
上に示された様々なスカラー係数は、モータ組立体７０２及びステープラ６００の生涯の挙動を最も良くモデル化するように調整されることができる。これらの係数は、温度係数η、μ、α、及びδ、寿命係数κ、β、及びγ、加法的係数ε、並びに手首部係数ξを含み、ステープラ６００及びモータ組立体７０２の寿命を通じて、ステープラ６００及びモータ組立体７０２の様々なものの繰り返されるテストを通じて決定されることができる又は、幾つかの場合には、個々のモータ組立体又は器具に行われる較正を通じてカスタマイズされることができる。幾つかの実施形態では、係数が、多くのモータ組立体及びステープラを平均化することによって決定され且つ個々のモータ組立体又はステープラの間で変化しない場合、それらは、モデリングが計算されるシステム８００に格納される。別な方法では、係数は、それらの個別の構成要素に対して格納されることができる。例えば、温度係数η、μ、α、及びδ、寿命係数κ及びβはメモリ８１２に格納されることができる一方、寿命係数γはメモリ８０８に格納されることができる。
【０１０５】
上述のように、例えば、δは、温度がスカラー構成要素であり加法的構成要素でない場合、０に設定されることができ、αは、温度が加法的構成要素でありスカラー構成要素でない場合、０に設定されることができる。このモデルでは、両方非ゼロ温度のα及びδは両方スカラー及び加法的ファクタである。幾つかの実施形態では、係数は次の範囲内であることができる：０≦α≦１；０≦β≦１；０≦δ≦１；−１０≦ε≦１０；０≦γ≦１；０≦μ≦１；０≦κ≦１；０≦η≦１；及び０≦ξ≦１。多くの場合、係数は約１０−２より小さい。
【０１０６】
上に提供される主にスカラモデルの例は、温度に応じた生涯のドリフトに対してステープラ６００の動作のための制限トルクを調整するために利用されることができる唯一のモデルではない。他のモデルが利用されることができ、例えば、主に加法的なモデル又は加法的及びスカラー構成要素の組み合わせが加えられることができる、又は非線形モデルが使用されることができる。モデルは、必要に応じて、その生涯の使用の間にステープラ６００の挙動を最も良くモデル化するために、乗法的及び加法的ファクタの組み合わせを含むように、拡張されることができる。
【０１０７】
上で提案されるように、制限トルクの調整をモデル化するために利用されることができる様々なモデルがある。上で提案されるように、システムに応じて、幾つかの変数は加法的効果としてモデル化され得るとともに他のものは乗法的効果としてモデル化され得る。幾つかの実施形態では、モデルは、特定のステープラシステムの寿命に対して適合されることができる。これは、パラメータの幾つかをゼロに及び幾つかを非ゼロ値に設定することによって、達成されることができる。幾つかの実施形態では、τｃｏｍに対するモデル化方程式は、モデル化において多くの加法的ファクタ並びに加法的及び乗法的ファクタのさらなる組み合わせを含むように拡張されることができる。
【０１０８】
クランプモータ８０４を制御するために用いられる制限電流、Ｉｌｉｍｉｔは、モータ８０４を制御するために電子装置８１０に供給されることができる。調整された制限電流を供給するために用いられるモデルは、ステープラ６００及びモータ組立体７０２の動作可能な寿命に渡って適切なクランプを提供するように動作する。上述のトルク補償アルゴリズムは、ステープラ６００を利用する手術システムが適切な材料（及び厚さ）を効果的且つ安全にクランプすることを可能にする一方、適切な組織隙間を維持し、不適切な組織隙間をもたらす材料（及び厚さ）の完全なクランプを防ぎ得る。この動作は、過度な先端たわみを防ぐのに役立ち、また、発射並びに不適切に形成されるステープル及び不適切に形成されるステープルから生じる外科処置をもたらすことを防ぐ。
【０１０９】
ホーミング調整
本発明の幾つかの実施形態では、ホーミング（ｈｏｍｉｎｇ）手順が、制限トルクをさらに調整するために提供されることができる。ホーミング手順は、ステープラ６００及びモータ組立体７０２が患者側カート２２に最初に取り付けられるとき、実行される。幾つかの実施形態では、システム８００は、動作の予め設定された範囲でステープラ６００を駆動することができ、ステープラ６００及びモータ組立体７０２の対応するパフォーマンスをモニタしながらテストする。モータ８０４及び８０２の電流、位置、及びトルクが電子装置８１０によってモニタされ且つプロセッサ８００に伝達されることができる。プロセッサ８００は、ホーミングの間のステープラ６００及びモータ組立体７０２の測定された挙動を補正するために係数及びパラメータを調整することができる。これらの補正された係数及びパラメータは、上述のようにモータ組立体７０２を持つステープラ６００を操作する間に利用されることができる。
【０１１０】
個別のパラメータは、パフォーマンス試験にしたがって調整されることができる。このようなものとして、較正データ、例えば、τｃａｌは、ステープラ６００の利用に先立って、上述のファクタに加えて、ホーミング工程の結果として調整されることができる。
【０１１１】
上述の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を説明するために提供され、限定することが意図されるものではない。本発明の範囲内の多くの変形及び変更が可能である。本発明は、以下の請求項に述べられる。
【０１１２】
次の付記を記す。
（付記１）  クランプ器具を使用する方法であって：
前記クランプ器具に対する初期制限トルクを取得するステップ；
調整された制限トルクを取得するためにパラメータのセットを利用するモデルにしたがって前記制限トルクを調整するステップ；及び
前記調整された制限トルクにしたがって前記クランプ器具をクランプさせるステップ；を含む、
方法。
（付記２）  前記初期制限トルクを取得するステップは、前記クランプ器具から前記初期制限トルクを読み込むステップを含む、
付記１に記載の方法。
（付記３）  前記パラメータのセットは、モータ組立体温度、モータ組立体寿命、クランプ器具寿命、及び手首部角度の１又は複数を含む、
付記１に記載の方法。
（付記４）  前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を読み込むステップをさらに含み、
前記制限トルクを調整するステップは、前記モータ組立体温度、前記モータ組立体寿命、前記クランプ器具寿命、及び前記手首部角度の関数によって前記初期制限トルクを増減させるステップを含む、
付記３に記載の方法。
（付記５）  前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を読み込むステップをさらに含み、
前記制限トルクを調整するステップは、前記初期制限トルクに、前記モータ組立体温度、前記モータ組立体寿命、前記クランプ器具寿命、及び前記手首部角度の関数を加えるステップを含む、
付記３に記載の方法。
（付記６）  前記制限トルクを調整するステップは、
【数５】
2020078581.tif 000010
によって達成され、τｃｏｍは前記調整された制限トルク、τｄｅｓは所望の制限トルク、Ｗ（θ）は前記手首部角度に対するスケーリング調整、Ｔは前記モータ組立体温度、ＬＭＰは前記モータ組立体寿命、Ｌｉｎｓは前記クランプ器具寿命、Ｔｒｅｆは基準温度、並びに、α、β、γ、δ及びεは係数である、
付記３に記載の方法。
（付記７）  前記クランプ器具はステープラであり、前記所望の制限トルクτｄｅｓは、カートリッジ調整にしたがって調整される前記クランプ器具に対する較正された制限トルクである、
付記６に記載の方法。
（付記８）  前記Ｗ（θ）は
【数６】
2020078581.tif 000011
によって与えられ、θは前記手首部角度でありξは係数である、
付記６に記載の方法。
（付記９）  前記調整された制限トルクにしたがって前記クランプ器具をクランプさせるステップは、
クランプモータに対する制限電流を計算するステップ；及び
電流を前記制限電流に制限しながら前記クランプモータをクランプ位置に駆動するステップ、を含む、
付記３に記載の方法。
（付記１０）  前記制限電流を計算するステップは、
【数２】
2020078581.tif 000012
によって提供され、Ｉｌｉｍｉｔは前記制限電流であり、ＩＮＬは無負荷電流であり、τｃｏｍは前記調整された制限トルクであり、ＫＴは前記クランプモータに対する電流からトルクへの変換パラメータである、
付記９に記載の方法。
（付記１１）  前記ＩＮＬ及び前記ＫＴは、温度及びモータ組立体寿命に対して調整される、
付記１０に記載の方法。
（付記１２）  前記ＩＮＬは、モータ速度及び方向の関数である、
付記１０に記載の方法。
（付記１３）  前記クランプ器具を発射するステップ；
前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を更新するステップ；及び
前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を格納するステップ；をさらに含む、
付記９に記載の方法。
（付記１４）  前記クランプ器具をホーミングするステップ；及び
前記ホーミングの間に取得されるデータにしたがって前記パラメータのセットを調整するステップ；をさらに含む、
付記１に記載の方法。
（付記１５）  クランプ装置を使用するシステムであって：
前記クランプ器具に結合されるモータ組立体のモータからデータを受信し且つ前記モータを制御するように結合されるプロセッサを有し、前記プロセッサは、
前記クランプ器具に対する初期制限トルクを取得するための；
調整された制限トルクを取得するためにパラメータのセットを利用するモデルにしたがって前記制限トルクを調整するための；及び
前記調整された制限トルクにしたがって前記クランプ器具をクランプさせるための；命令を実行する、
システム。
（付記１６）  前記初期制限トルクを取得することは、前記クランプ器具から前記初期制限トルクを読み込むことを含む、
請求項１５に記載のシステム。
（付記１７）  前記パラメータのセットは、モータ組立体温度、モータ組立体寿命、クランプ器具寿命、及び手首部角度の１又は複数を含む、
付記１５に記載のシステム。
（付記１８）  前記クランプ器具から前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を読み込むことをさらに含み、
前記制限トルクを調整することは、前記モータ組立体温度、前記モータ組立体寿命、前記クランプ器具寿命、及び前記手首部角度の関数によって前記初期制限トルクを増減させることを含む、
付記１７に記載のシステム。
（付記１９）  前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を読み込むことをさらに含み、
前記制限トルクを調整することは、前記初期制限トルクに、前記モータ組立体温度、前記モータ組立体寿命、前記クランプ器具寿命、及び前記手首部角度の関数を加えることを含む、
付記１７に記載のシステム。
（付記２０）  前記制限トルクを調整することは、
【数５】
2020078581.tif 000013
によって達成され、τｃｏｍは前記調整された制限トルク、τｄｅｓは所望の制限トルク、Ｗ（θ）は前記手首部角度に対するスケーリング調整、Ｔは前記モータ組立体の温度、ＬＭＰは前記モータ組立体の寿命、Ｌｉｎｓは前記クランプ器具の寿命、Ｔｒｅｆは基準温度、並びに、α、β、γ、δ及びεは係数である、
付記１７に記載のシステム。
（付記２１）  前記クランプ器具はステープラであり、前記所望の制限トルクτｄｅｓは、カートリッジ調整にしたがって調整される前記クランプ器具に対する較正された制限トルクである、
付記２０に記載のシステム。
（付記２２）  前記Ｗ（θ）は
【数６】
2020078581.tif 000014
によって与えられ、θは前記手首部角度でありξは係数である、
付記２０に記載のシステム。
（付記２３）  前記調整された制限トルクにしたがって前記クランプ器具をクランプさせることは、
クランプモータに対する制限電流を計算すること；及び
電流を前記制限電流に制限しながら前記クランプモータをクランプ位置に駆動すること；を含む、
付記１５に記載のシステム。
（付記２４）  前記制限電流を計算することは、
【数２】
2020078581.tif 000015
によって提供され、Ｉｌｉｍｉｔは前記制限電流であり、ＩＮＬは無負荷電流であり、τｃｏｍは前記調整された制限トルクであり、ＫＴは前記クランプモータに対する電流変換パラメータである、
付記２３に記載のシステム。
（付記２５）  前記ＩＮＬ及び前記ＫＴは、温度及びモータ組立体寿命に対して調整される、
付記２４に記載のシステム。
（付記２６）  前記ＩＮＬは、モータ速度及び方向の関数である、
付記２４に記載のシステム。
（付記２７）  前記クランプ器具を発射すること；
モータ組立体寿命及びクランプ器具寿命を更新すること；及び
前記モータ組立体寿命及び前記クランプ器具寿命を格納すること；をさらに含む、
付記１５に記載のシステム。
（付記２８）  前記クランプ器具をホーミングすること；及び
前記ホーミングの間に取得されるデータにしたがって前記パラメータのセットを調整すること；をさらに含む、
付記１５に記載のシステム。
【図１】
2020078581.tif 000019
【図２】
2020078581.tif 000020
【図３】
2020078581.tif 000021
【図４】
2020078581.tif 000022
【図５】
2020078581.tif 000023
【図６Ａ】
2020078581.tif 000024
【図６Ｂ】
2020078581.tif 000025
【図６Ｃ】
2020078581.tif 000026
【図６Ｄ】
2020078581.tif 000027
【図７】
2020078581.tif 000028
【図８】
2020078581.tif 000029
【図９Ａ】
2020078581.tif 000030
【図９Ｂ】
2020078581.tif 000031
【図９Ｃ】
2020078581.tif 000032
【図１０Ａ】
2020078581.tif 000033
【図１０Ｂ】
2020078581.tif 000034
【図１０Ｃ】
2020078581.tif 000035
【図１０Ｄ】
2020078581.tif 000036
【図１０Ｅ】
2020078581.tif 000037
【図１０Ｆ】
2020078581.tif 000038
【図１１】
2020078581.tif 000039
【外国語明細書】
2020078581000001.pdf