(57)【要約】  外科器具用校正システム。該校正システムは、モータシステムのようなアクチュエータ、およびフレキシブルシャフトを含む。該校正システムはまた、アクチュエータによって作動可能な外科器具をも含む。該校正システムはまた、外科器具に対応する校正データをも含む。プロセッサは、外科器具の位置を決定するために、校正データを処理するように構成される。該校正システムは、アクチュエータの運動に対応する信号を提供するように構成されたセンサを含むことができ、プロセッサはさらに外科器具の位置を決定するための信号を処理するように構成される。
2005511137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械アクチュエータと、
前記電気機械アクチュエータによって作動する外科器具と、
前記外科器具に対応する校正データと、
前記校正データに従って前記外科器具の位置を決定するように構成されたプロセッサと、
を備えた、外科器具を校正するためのシステム。
【請求項２】
前記アクチュエータの運動に対応する信号を提供するように構成されたセンサをさらに含み、
前記プロセッサがさらに、前記外科器具の位置を決定するために前記センサからの信号を処理するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサがホール効果センサである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記外科器具が、前記アクチュエータによって作動可能な第一構成部品と、第二構成部品とを有し、前記プロセッサが前記第二部品に対する前記第一構成部品の位置を決定するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記アクチュエータが、
モータと、
前記外科器具および前記モータに連結可能な回転自在の駆動軸と、
を含み、
前記プロセッサが前記回転自在の駆動軸の回転数に従って前記外科器具の位置を決定するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記校正データが前記外科器具の第一構成部品と第二構成部品との間の相対距離に対応するデータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記校正データが前記アクチュエータの運動を前記外科器具の位置の変化に相関させるデータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記外科器具がメモリユニットを含み、前記校正データが前記外科器具の前記メモリユニットに格納される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサがメモリユニットを含み、前記校正データが前記プロセッサの前記メモリユニットに格納される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサがメモリユニットを含み、
前記プロセッサの前記メモリユニットが複数の外科器具に対応する校正データを格納するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記外科器具が識別データを格納するメモリユニットを含み、前記プロセッサが、前記外科器具に対応する識別データを受け取った後、前記外科器具に対応する校正データを選択するように構成された、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記外科器具が、前記アクチュエータに取り付けられた後、自動的または選択的に第一位置まで作動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記外科器具の前記メモリユニットに格納された前記校正データが補正係数を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサが前記補正係数に従って前記外科器具の位置を決定するように構成された、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記補正係数が、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な実際の作動量と、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な予想作動量との間の差に対応する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アクチュエータがモータと、前記外科器具および前記モータに連結可能な回転自在の駆動軸とを含み、
前記補正係数が、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な駆動軸の実際の回転数と、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な駆動軸の予想回転数との間の差に対応する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
アクチュエータに取付け可能な外科器具を校正するための方法であって、
前記外科器具に対応する校正データをプロセッサに提供するステップと、
前記プロセッサを介して前記外科器具の位置を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記アクチュエータの運動に対応する信号を前記プロセッサに提供するステップと、
前記プロセッサを介して前記信号に従って前記外科器具の位置を決定するステップと、をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記外科器具が第一構成部品および第二構成部品を含み、
前記プロセッサが、前記第二構成部品に対する前記第一構成部品の位置を決定する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記校正データが第一構成部品と第二構成部品との間の相対距離を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記外科器具を全開位置および全閉位置の一つに配置するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記外科器具を全開位置および全閉位置の一つに配置する前記ステップが、前記外科器具を前記アクチュエータに取り付ける前に実行される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記外科器具を全開位置および全閉位置の一つに配置する前記ステップが、前記外科器具を前記アクチュエータに取り付けた後に実行される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記アクチュエータの運動に対応する信号をセンサを介して提供するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記外科器具および前記モータに連結可能な回転自在の駆動軸を介して、モータによって前記外科器具を作動させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
前記回転自在の駆動軸の回転数に対応する信号をセンサを介して提供するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記センサがホール効果センサである、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
校正データを提供する前記ステップが、前記アクチュエータの運動を前記外科器具の位置の変化に相関させるデータを提供するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
校正データを提供する前記ステップが、前記外科器具のメモリユニットに格納された校正データを提供するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
前記外科器具のメモリユニットに格納された校正データを提供する前記ステップが、補正係数を提供するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な実際の作動量と、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な予想作動量との間の差を決定することによって、前記補正係数を決定するステップをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記外科器具およびモータに連結可能な回転自在の駆動軸を介して、前記モータによって前記外科器具を作動させるステップをさらに含み、
前記補正係数を決定するステップが、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な駆動軸の実際の回転数と、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な駆動軸の予想回転数との間の差を決定するステップを含む、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
校正データを提供するステップが、前記プロセッサのメモリユニットに格納された校正データを提供するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項３４】
電気機械駆動装置によって駆動されるように構成された外科器具と、
前記外科器具に対応する校正データを格納するメモリ装置と、
を備えた外科用アタッチメント。
【請求項３５】
前記校正データが前記外科器具の第一位置と第二位置との間の相対位置に対応するデータを含む、請求項３４に記載の外科用アタッチメント。
【請求項３６】
前記校正データが前記電気機械駆動装置の運動を前記外科器具の位置の変化に相関させるデータを含む、請求項３４に記載の外科用アタッチメント。
【請求項３７】
前記メモリユニットに格納された前記校正データが補正係数を含む、請求項３４に記載の外科用アタッチメント。
【請求項３８】
前記補正係数が、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な実際の作動量と、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な予想作動量との間の差に対応する、請求項３７に記載の外科用アタッチメント。
【請求項３９】
前記電気機械駆動装置がモータと、前記外科器具および前記モータに連結可能な回転自在の駆動軸とを含み、
前記補正係数が、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な駆動軸の実際の回転数と、前記外科器具を第一位置から第二位置まで作動させるために必要な駆動軸の予想回転数との間の差に対応する、請求項３７に記載の外科用アタッチメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本願は、２００１年１２月４日に出願した米国特許出願第６０／３３７，５４４号の優先権の特典を主張し、その全体は参照して明示的に本書に組み込まれる。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０００年１１月２８日出願の米国特許出願第号０９／７２３，７１５、２００１年４月１７日出願の米国特許出願第０９／８３６，７８１号、２００１年６月２２日出願の米国特許出願第０９／８８７，７８９号、２００２年１１月１３日に米国特許第６，３１５，１８４号として発行された１９９９年６月２日出願の米国特許出願第０９／３２４，４５１号、２００２年９月３日に米国特許第６，４４３，９７３号として発行された１９９９年６月２日出願の米国特許出願第０９／３２４，４５２号、２００１年７月２４日に米国特許第６，２６４，０８７号として発行された１９９９年７月１２日出願の米国特許出願第０９／３５１，５３４号、２０００年２月２２日出願の米国特許出願第０９／５１０，９２３号、２０００年２月２２日出願の米国特許出願第０９／５１０，９２７号、２０００年２月２２日出願の米国特許出願第０９／５１０，９３２号、２０００年２月２２日出願の米国特許出願第０９／５１０，９２６号、２０００年２月２２日出願の米国特許出願第０９／５１０，９３１号、２０００年２月２２日出願の米国特許出願第０９／５１０，９３３号、２００２年３月１５日出願の米国特許出願第０９／９９９６３４２号、および２００１年４月１７日出願の米国特許出願第０９／８３６，７８１号を完全に参照して組み込む。
【０００３】
本発明は、外科器具を校正するためのシステムおよび方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、外科器具の構成部品の運動を校正するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
外科医は、外科処置を実行するために様々な外科器具を利用する。一般的に使用される一つの外科器具は、外科用直線状クランピングおよびステープリング器具である。そのようなステープラは一般的に、組織を接合しかつ修復するのに使用される。別の型の外科器具は、円形吻合を実行するために使用される円形ステープラである。これらのステープラ、および多数の他の型の外科器具は通常、相互に相対的に運動する構成部品を含む。例えばステープラは、ステープルおよびアンビルを格納する本体部分を有する。ステープリング処置中に、アンビルは、組織の切断面をクランプするために、本体部分に向かって移動させられる。組織の切断面が本体部分とアンビルとの間に適切にクランプされる時、本体部分に格納されたステープルが組織内に打ち込まれ、アンビルに押し当てて閉じられる。組織の切断面が適切にクランプされることを確実にし、かつステープルが適切に閉じることを確実にするためには、ステープラ装置の使用者がステープラの構成部品、例えば本体部分とアンビルの相対位置を知らなければならない。
【０００５】
参照してその全体が本書に組み込まれる２０００年１１月２８日出願の米国特許出願第０９／７２３，７１５号は、モータシステム、制御システム、および遠隔制御装置を含む電気機械外科システムを開示している。外科器具（例えば外科用ステープラのような外科用アタッチメント）は、フレキシブルシャフトの遠端を不動または着脱自在のいずれかに接続する。フレキシブルシャフトの近端は、モータシステムを収容するハウジングに接続する。回転自在の駆動軸がフレキシブルシャフトに配置され、モータシステムによって回転される。遠隔制御装置は、フレキシブルシャフトに接続された外科器具に対応するソフトウェアに従って、ユーザがモータシステムを制御することを可能にする。
【０００６】
外科用ステープラのような外科器具は、円形外科用ステープラの適切な配置および発射を確実にするために、様々な制御機構を組み込むことができる。Ｖｉｏｌａらの米国特許第５，９１５，６１６号およびＧｒａｎｔらの米国特許第５，６０９，２８５号を参照されたい。外科器具用の他の従来の制御および検出機構はレーザ、近接センサ、および内視鏡を含む。Ｈｏｏｖｅｎの米国特許第５，５１８，１６４号およびＡｋｏｐｏｖらの米国特許第５，５７３，５４３号を参照されたい。記載された追加制御機能は、ステープルの発射が本体部分へのアンビルの接近に一致することを外科医が確実にするのを助けることができる。シャフトに取り付けられた多数の従来の円形外科用ステープラは、ハンドヘルド制御器を用いて操作され作動される。Ｓｊｏｓｔｒｅｍの米国特許第４，７０５，０３８号、Ａｍｓらの米国特許第４，９９５，８７７号、Ｍａｌｌａｂｙの米国特許第５，２４９，５８３号、Ｈｏｏｖｅｎの米国特許第５，３８３，８８０号、およびＢｙｒｎｅらの米国特許第５，３９５，０３３号を参照されたい。
【０００７】
外科器具、例えば外科用ステープラを上述したような外科用システムの駆動軸に接続するときに、制御システムと共に適正に機能することを確実にするためには、外科器具の構成部品、例えばアンビル、アンビルステム、および本体部分を適切に校正することが重要である。構成部品が適切に校正されなければ、外科器具の動作に誤りが発生することがあり、したがって制御システムがその有効性を失うことがある。さらに、上述した電気機械装置と共に多種多様な型の外科器具を使用することができる。
【０００８】
したがって、外科器具の構成部品の校正において改善された効果を発揮する校正システムおよび方法を提供する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、外科器具の構成部品の校正において改善された効果を発揮する校正システムおよび方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、電気機械外科システムに取り付けられた様々な型の外科器具を校正することを可能にする校正システムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一例の実施形態では、外科器具の校正システムを提供する。校正システムは、モータシステムのようなアクチュエータおよびフレキシブルシャフトを含むことができる。校正システムはまた、アクチュエータによって作動可能な第一の構成部品および第二構成部品を有する外科器具であって、第一構成部品が第二構成部品に対し第一位置に配置されて成る外科器具をも含むことができる。校正システムはまた、アクチュエータの運動に対応する信号および外科器具に対応する校正データを提供するように構成されたセンサをも含むことができる。加えて、校正システムは、アクチュエータの起動時に、第二構成部品に対する第一構成部品の第二位置を決定するために、センサからの校正データおよび信号を処理するように構成されたプロセッサをも含む。
【００１２】
本発明の一例の実施形態では、センサはホール効果センサであり、プロセッサは、回転自在の駆動軸の回転数に従って第二構成部品に対する第一構成部品の第二位置を決定するように構成される。校正データは、第一位置における第一構成部品と第二構成部品との間の相対距離、例えば外科器具が全開または全閉位置にあるときの二つの構成部品間の距離に対応するデータを含むことができる。加えて、校正データは、アクチュエータの運動を第二構成部品に対する第一構成部品の相対位置の変化に相関させるデータ、例えば回転自在の駆動軸の回転数を外科器具の構成部品間の距離の変化に相関させるデータを含むことができる。校正データはまた、プロセッサが補正係数に従って第二構成部品に対する第一構成部品の第二位置を決定するように構成されるように、外科器具のメモリユニットに格納された補正係数を含むこともできる。補正係数は、第一構成部品を第二構成部品に対する第一位置から第二位置へ作動させるために要求される実際の作動量、例えば駆動軸の実際の回転数と、予想作動量、例えば駆動軸の予想回転数との間の差に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の一例の実施形態に係る電気機械外科システム１０の斜視図である。電気機械外科システム１０は例えば遠隔パワーコンソール１２を含むことができ、それは正面パネル１５を有するハウジング１４を含む。正面パネル１５には表示装置１６およびインジケータ１８ａ、１８ｂが搭載されている。フレキシブルシャフト２０をハウジング１４から伸長させることができ、第一継手２２を介してハウジングに着脱自在に固定することができる。フレキシブルシャフト２０の遠端２４は、外科器具１００、例えば外科用アタッチメントをフレキシブルシャフト２０の遠端２４に着脱自在に固定するように適応させた、第二継手２６を含むことができる。代替的に、フレキシブルシャフト２０の遠端２４は、外科器具１００をフレキシブルシャフト２０の遠端２４に不動に固定するようにすることができる。外科器具１００は、例えば外科用ステープラ、外科用カッタ、外科用ステープラカッタ、直線状外科用ステープラ、直線状外科用ステープラカッタ、円形外科用ステープラ、円形外科用ステープラカッタ、外科用クリップアプライヤ、外科用クリップ結紮器、外科用クランピング装置、血管拡張装置、管腔拡張装置、メス、流体送出装置、または他の型の外科器具とすることができる。そのような外科器具は、例えば「A Stapling Device for Use with an Electromechanical Driver Device for Use with Anastomosing, Stapling, and Resecting Instruments」と称する米国特許第６，３１５，１８４号、「Electromechanical Driver Device for Use with Anastomosing, Stapling, and Resecting Instruments」と称する米国特許第６，４４３，９７３号、「Automated Surgical Stapling System」と称する米国特許第６，２６４，０８７号、「A Vessel and Lumen Expander Attachment for Use with an Electromechanical Driver Device」と称する米国特許出願第０９／５１０，９２６号、「Electromechanical Driver and Remote Surgical Instruments Attachment Having Computer Assisted Control Capabilities」と称する米国特許出願第０９／５１０，９２７号、「A Tissue Stapling Attachment for Use with an Electromechanical Driver Device」と称する米国特許出願第０９／５１０，９３１号、「A Fluid Delivery Mechanism for Use with Anastomosing, Stapling, and Resecting Instruments」と称する米国特許出願第０９／５１０，９３２号、および「A Fluid Delivery Device for Use with Anastomosing, Stapling, and Resecting Instruments」と称する米国特許出願第０９／５１０，９３３号に記載されており、それらの各々を参照によって明示的に完全に本書に組み込む。
【００１４】
遠隔パワーコンソール１２もまた、外科器具１００を駆動するためのモータ１０１０を含む。一例の実施形態では、モータ１０１０は、フレキシブルシャフト２０内の回転自在の駆動軸６３０を介して外科器具１００に連結する。駆動軸６３０が回転すると、外科器具１００の第一構成部品１００ａが外科器具１００の第二構成部品１００ｂに対して相対的に運動する。例えば、使用する外科器具の型に応じて、回転自在の駆動軸６３０を介しての第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する作動は、例えばクランプの開閉、切刃の運動、および／またはステープルの発射、あるいは他の型の運動を含むことができる。そのような遠隔パワーコンソール１２の例は、「Electro-Mechanical Surgical Device」と証する米国特許出願第０９／７２３，７１５号、および「Electro-Mechanical Surgical Device」と称する米国特許出願第０９／８３６，７８１号に記載されており、それらの各々は参照して完全に本書に組み込まれる。パワーコンソール１２はプロセッサ１０２０を含むこともできる。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態に係る電気機械外科システム１０を図式的に示す線図である。プロセッサ１０２０は遠隔パワーコンソール１２に配置することができ、電気機械外科システム１０の様々な機能および動作を制御するように構成される。メモリユニット１３０が設けられ、プロセッサ１０２０によって使用されるプログラムまたはアルゴリズムを格納するためにＲＯＭコンポーネント１３２および／またはＲＡＭコンポーネント１３４のようなメモリ装置を含むことができる。ＲＯＭコンポーネント１３２は、ライン１３６を介してプロセッサ１０２０と電気的および論理的に通信し、ＲＡＭコンポーネント１３４はライン１３８を介してプロセッサ１０２０と電気的および論理的に通信する。ＲＡＭコンポーネント１３４は任意の型のランダムアクセスメモリ、例えば磁気記憶装置、光記憶装置、磁気光記憶装置、電子記憶装置等を含むことができる。同様に、ＲＯＭコンポーネント１３２は任意の型の読出し専用メモリ、例えばＰＣカードまたはＰＣＭＣＩＡ型装置のような着脱自在の記憶装置を含むことができる。ＲＯＭコンポーネント１３２およびＲＡＭコンポーネント１３４は単一のユニットとして具現することができ、あるいは別個のユニットとすることができ、ＲＯＭコンポーネント１３２および／またはＲＡＭコンポーネント１３４はＰＣカードまたはＰＣＭＣＩＡ型装置の形態で提供することができることを理解されたい。
【００１６】
プロセッサ１０２０はさらに、ライン１５４を介して表示装置１６に、かつ、それぞれのライン１５６、１５８を介してインジケータ１８ａ、１８ｂに接続される。ライン１２４はプロセッサ１０２０をモータ１０１０に電気的および論理的に接続する。モータ１０１０は回転自在の駆動軸６３０を介して外科器具１００に連結される。符号器（encorder）１１０６を含むことができるセンサ１０３０は、ライン１５２を介してプロセッサ１０２０に電気的および論理的に接続される。センサ１０３０は、フレキシブルシャフト２０の第二継手２６に配置することができ、駆動軸６３０の運動に対応する信号をライン１５２を介してプロセッサ１０２０に提供するように構成することができる。外科器具１００はメモリユニット１７４１を含むことができ、その一例を図３（ａ）に図式的に示し、以下でさらに詳しく記述する。それはライン１７４９によってプロセッサ１０２０に電気的および論理的に接続される。プロセッサ１０２０はまた追加メモリユニット１７４２を含むこともでき、その一例を図３（ｂ）に図式的に示し、以下でさらに詳しく記述する。それは遠隔パワーコンソール１２内に配置することができ、ライン２７８によってプロセッサに電気的および論理的に接続される。
【００１７】
上述の通り、本発明の一実施形態では、外科器具１００は、図３（ａ）に図式的に示したメモリユニット１７４１のようなメモリユニットを含むことができる。メモリユニット１７４１は、例えば２０００年１１月２８日出願の米国特許出願第０９／７２３，７１５号、２００１年４月１７日出願の米国特許出願第０９／８３６，７８１号、２００１年６月２２日出願の米国特許出願第０９／８８７，７８９号、および２００２年３月１５日出願の米国特許出願第１０／０９９，６３４号に記載されているように、情報を格納することができ、それらの各々は参照して明示的に完全に本書に組み込まれる。例えば、図３（ａ）に示すように、メモリユニット１７４１は、各々がそれぞれのライン１７４９を介してメモリユニット１７４１に電気的および論理的に接続される接点２７６１を含む、データコネクタ２７２１を含むことができる。メモリユニット１７４１は、例えば通し番号データ１８０１、アタッチメント型識別子データ１８２１、および校正データ１８４１を格納するように構成することができる。メモリユニット１７４１は追加的に他のデータを格納することができる。通し番号データ１８０１およびアタッチメント型識別子データ１８２１は両方とも、読出し専用データとして構成することができる。例示の実施形態では、通し番号データ１８０１は特定の外科器具１００を一意に識別するデータである一方、アタッチメント型識別子データ１８２１は、例えば円形ステープラのような外科器具１００の型を識別するデータである。校正データ１８４１は、外科器具１００を校正するために使用される任意の型のデータとすることができる。例えば、校正データ１８４１は、アクチュエータの運動、例えば回転自在の駆動軸６３０の回転数を、外科器具１００の第一構成部品１００ａと第二構成部品１００ｂとの間の距離の変化に相関させるデータを含むことができる。さらに、校正データ１８４１は、外科器具の第一および第二構成部品の相互に対する位置に対応するデータ、例えば特定の位置、例えば全開または全閉位置にあるときの外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する距離を含むことができる。加えて、校正データ１８４は、伝動装置のバックラッシ（backlash）または特定の型の外科器具１００の他の型の機械的変動を考慮に入れるために、後でさらに詳述する通り、補正係数を含むことができる。一般的に、校正データ１８４は、特定の外科器具１００に特定的ないずれかの機械的変数に対応するいずれかの型のデータを提供することができる。
【００１８】
上述の通り、本発明の一実施形態では、遠隔パワーコンソール１４、例えばプロセッサ１０２０は、図３（ｂ）に図式的に示すメモリユニット１７４２のようなメモリユニットをも含むことができる。メモリユニット１７４２は離散的なものとして図示されているが、それによって格納されるデータの一部または全部を代替的にメモリユニット１３０に格納することができる。図３（ｂ）を参照すると、メモリユニット１７４２は、各々がそれぞれのライン２７８を介してメモリユニット１７４２に電気的および論理的に接続される接点２７６２を含む、データコネクタ２７２２を含むことができる。メモリユニット１７４２は、例えば多数の異なる外科用アタッチメントの通し番号データ１８０２、アタッチメント型識別子データ１８２２、および校正データ１８４２を格納するように構成することができる。メモリユニット１７４２は追加的に他のデータを格納することができる。通し番号データ１８０２およびアタッチメント型識別子データ１８２２は両方とも、読出し専用データとして構成することができる。例示の実施形態では、通し番号データ１８０２は特定の外科器具を一意に識別するデータである一方、アタッチメント型識別子データ１８２２は、例えば円形ステープラのような外科器具の様々な型を識別するデータである。校正データ１８４２は、外科器具を校正するために使用される任意のタイプのデータとすることができる。例えば、校正データ１８４２は、アクチュエータの運動、例えば回転自在の駆動軸６３０の回転数を、外科器具１００の第一構成部品１００ａと第二構成部品１００ｂとの間の距離の変化に相関させるデータを含むことができる。さらに、校正データ１８４２は、外科器具の第一および第二構成部品の相互に対する位置に対応するデータ、例えば特定の位置、例えば全開または全閉位置にあるときの外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する距離を含むことができる。校正データ１８４１に関連して上述した通り、校正データ１８４２は、外科器具１００に特定的ないずれかの機械的変数に対応するいずれかのタイプのデータを提供することができる。
【００１９】
図２を参照すると、電気機械外科システム１０はまた、センサ１０３０を含むこともできる。センサ１０３０はライン１５２を介してプロセッサ１０２０に接続される。センサ１０３０は、フレキシブルシャフト２０内のアクチュエータの運動、例えば駆動軸６３０の回転に関連する信号を提供することができる。一実施形態では、センサ１０３０はフレキシブルシャフト２０の遠端２４に配置される。例えば本発明の一例の実施形態では、センサ１０３０は、第二継手２６内に設けられ、かつ第一駆動軸６３０の回転に応答しそれに従って信号を出力するように構成された、第一符号器１１０６を含む。符号器１１０６によって出力される信号は、回転自在の駆動軸６３０の回転位置のみならずその回転方向をも表わすことができる。符号器１１０６は、例えばホール効果装置、光学装置等とすることができる。符号器１１０６は第二継手２６内に配置されるものとして記述しているが、符号器１１０６はモータ１０１０と外科器具１００との間のどの位置にでも設けることができることを理解されたい。符号器１１０６を第二継手２６内またはフレキシブルシャフト２０の遠端２４に設けることにより、駆動軸の回転が正確に決定されることを理解されたい。符号器１１０６をフレキシブルシャフト２０の近端に配置すると、回転自在の駆動軸６３０のワインドアップは結果として測定誤差を生じることがある。
【００２０】
図４は、ホール効果装置を含む符号器１１０６の略図である。回転不能な駆動軸６３０に、Ｎ極２４２およびＳ極２４４を有する磁石２４０が装着されている。符号器１１０６はさらに、駆動軸６３０の長手軸または回転軸に対して約９０°離して配置された第一センサ２４６および第二センサ２４８を含む。センサ２４６、２４８の出力は持続的であり、センサの検出範囲の磁場の極性の変化の関数としてその状態を変化する。したがって、符号器１１０６からの出力信号に基づいて、駆動軸６３０の角度位置を四分の一回転内で決定することができ、かつ駆動軸６３０の回転の方向を決定することができる。符号器１１０６の出力はそれぞれのライン１５２を介してプロセッサ１０２０に伝送される。符号器１１０６からの出力信号に基づいて駆動軸６３０の角度位置および回転方向を監視することによって、プロセッサ１０２０はそれにより外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する位置および／または状態を決定することができる。すなわち、駆動軸６３０の回転を計数することによって、プロセッサ１０２０は、外科器具の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する位置および／または状態を決定することができる。
【００２１】
図５は、本発明の一例の実施形態に係る、外科器具１００を校正するための方法を示すフローチャートである。ステップ２００で、ユーザは外科器具１００をフレキシブルシャフト２０の遠端２４に取り付ける。ステップ２１０で、プロセッサ１０２０は外科器具１００に対応する校正データを読み取る。外科器具１００に対応する校正データは、外科器具１００のメモリユニット１７４１に格納された校正データ１８４１とすることができ、外科器具１００をフレキシブルシャフト２０に取り付けた後、ライン１７４９を介してプロセッサ１０２０に提供することができる。代替的に、校正データは、遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２またはいずれかの他のデータ記憶場所の格納された校正データ１８４２とすることができる。別の実施形態では、外科器具１００に対応するアタッチメント型識別子データ１８２１が外科器具１００のメモリユニット１７４１に格納され、二種類以上の外科器具に対応する校正データを遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２に校正データ１８４２として格納することができる。外科器具１００をフレキシブルシャフト２０に取り付けた後、プロセッサ１０２０は、外科器具１００のアタッチメント型識別子データ１８２を読み取り、取り付けられた外科器具の型を識別子、メモリユニット１７４２の校正データ１８４２から、使用されている特定の外科器具に対応する校正データを選択するように構成される。
【００２２】
ステップ２２０で、プロセッサ１０２０は、外科器具１００の第一位置、例えば外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第一位置を決定する。例えば、プロセッサ１０２０は第一位置における第一構成部品１００ａと第二構成部品１００ｂとの間の距離を決定することができる。この第一位置は、例えば外科器具１００の出荷中に採用された位置、例えば全開または全閉位置とすることができる。一実施形態では、外科器具１００に対応する校正データ１８４１、１８４２の一方または両方が、第一位置のときの外科器具１００の第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂの間の距離に対応するデータを含み、それによりプロセッサ１０２０は、外科器具１００に対応する校正データ１８４１、１８４２の一方または両方を単に読み取ることによって、外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第一位置を決定することが可能になる。
【００２３】
ステップ２３０で、外科器具１００の第一構成部品１００ａは、第二構成部品１００ｂに対して相対的に移動するように作動される。ステップ２３０における第一構成部品１００ａを、使用される外科器具のタイプによって、組織の切断面をクランプする、ステープラを駆動する等のために作動することができる。一実施形態では、外科器具１００の第一構成部品１００ａは、フレキシブルシャフト２０内の回転自在の駆動軸６３０を回転させるモータ１０１０によって、第二構成部品１００ｂに対して相対的に作動する。
【００２４】
ステップ２４０で、センサ１０３０はアクチュエータの運動に対応する信号をプロセッサ１０２０に提供する。例えば、センサ１０３０は、より詳細に上述した通り、回転自在の駆動軸６３０によって行なわれた回転数に対応する信号を提供するホール効果センサとすることができる。ステップ２５０で、プロセッサ１０２０は、外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第二位置を決定するために、外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第一位置に対応するデータ、、センサ１０３０から受信した信号および外科器具１００に対応する校正データ１８４１、１８４２の一方または両方を処理することができる。例えば、校正データ１８４１、１８４２のいずれかが、回転自在の駆動軸６３０の回転数を外科器具１００の第一構成部品１００ａと第二構成部品１００ｂとの間の距離の変化に相関させるデータを含む場合、プロセッサ１０２０は、ホール効果センサ１０３０によって提供された信号から、第一構成部品１００ａが第二構成部品１００ｂに対して移動した距離を決定することができる。校正データ１８４１、１８４２のいずれかが、第一位置における第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂ間の初期距離をも含む場合、プロセッサ１０２０は、第一構成部品１００ａが作動した後の第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂ間の実際の距離を確かめるために、第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂ間の初期位置と、ステップ２３０中に第一構成部品１００ａによって移動した距離との間の差を決定することができる。こうして外科器具１００を校正することができ、それにより外科器具１００の動作中の第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂの相対位置が分かることが確実になり、外科器具１００の位置、例えば第二構成部品１００ｂに対する第一構成部品１００ａの位置を動作中に監視することができる。
【００２５】
図６は、本発明の別の例の実施形態に係る、外科器具１００、例えば５５ｍｍの直線状ステープラ／カッタ外科用アタッチメントを校正するための方法を示すフローチャートである。ステップ３００で、ユーザは外科器具１００をフレキシブルシャフト２０の遠端２４に取り付ける。ステップ３１０で、プロセッサ１０２０は外科器具１００に対応する校正データを読み取る。上述の通り、外科器具１００に対応する校正データは、外科器具１００のメモリユニット１７４１に格納された校正データ１８４１とすることができ、外科器具１００をフレキシブルシャフト２０に取り付けた時に、ライン１２０を介してプロセッサ１０２０に提供することができ、あるいは遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２もしくはいずれかの他のデータ記憶場所に格納された校正データ１８４２とすることができる。
【００２６】
ステップ３２０で、第一構成部品１００ａは、外科器具１００がフレキシブルシャフト２０に接続された時に、第二構成部品１００ｂに対する第一位置まで自動的または手動的に作動する。例えば、外科器具１００がフレキシブルシャフト２０に接続されると、第一構成部品１００ａは第二構成部品１００ｂに対して相対的に全開または全閉位置まで作動することができる。この全開または全閉位置を「ハードストップ」位置、例えば第一構成部品１００ａが機械的にそれ以上移動できなくなる位置とすることができる。プロセッサ１０２０は、外科器具１００の第一構成部品１００ａが第一位置に達したとき、例えば駆動軸６３０がそれ以上回転できなくなるとき、または予め定められた時間の満了後、それを検出することができる。
【００２７】
ステップ３３０で、プロセッサ１０２０は、外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第一位置を決定する。例えば、プロセッサ１０２０は、第一位置における第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂの間の距離を決定することができる。上述の通り、外科器具１００に対応する校正データ１８４１、１８４２の一方または両方が、第一位置のときの外科器具１００の第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂの間の距離に対応するデータを含むことができ、それによりプロセッサ１０２０は、外科器具１００に対応する校正データ１８４１、１８４２の一方または両方を単に読み取ることによって、外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第一位置を決定することが可能になる。
【００２８】
ステップ３４０で、外科器具１００の第一構成部品１００ａは再び、第二構成部品１００ｂに対して相対的に移動するように作動される。ステップ３４０における第一構成部品１００ａを、使用される外科器具のタイプによって、組織の切断面をクランプする、ステープラを駆動する等のために作動することができる。一実施形態では、外科器具１００の第一構成部品１００ａは、フレキシブルシャフト２０内の回転自在の駆動軸６３０を回転させるモータ１０１０によって、第二構成部品１００ｂに対して相対的に作動する。
【００２９】
ステップ３５０で、センサ１０３０は、アクチュエータの運動に対応する信号、例えばより詳細に上述した通り、回転自在の駆動軸６３０によって行なわれた回転数に対応する信号を、プロセッサ１０２０に提供する。ステップ３６０で、プロセッサ１０２０は、外科器具１００の第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第二位置を決定するために、第一構成部品１００ａの第二構成部品１００ｂに対する第一位置に対応するデータ、センサ１０３０から受信した信号、および外科器具１００に対応する校正データ１８４１、１８４２の一方または両方を処理することができる。例えば、プロセッサ１０２０は、ホール効果センサ１０３０によって提供された信号から、ステップ３４０中に第一構成部品１００ａが第二構成部品１００ｂに対して相対的に移動した距離を決定することができ、さらに、第一位置における第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂの間の初期距離の間の距離を決定することができる。したがってプロセッサ１０２０は、第一構成部品１００ａが作動した後の第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂ間の実際の距離を確かめるために、ステップ３４０中に第一構成部品１００ａが移動した距離をも決定することができる。
【００３０】
図６のフローチャートによって記載した方法は、梱包および出荷の前に外科器具１００を校正するとき、例えば全開または全閉位置に動かしたときでも使用することができる。例えば、外科器具１００は梱包および出荷の前に校正されるが、外科器具１００は使用前に振動または衝撃に曝され、それによって外科器具の構成部品がそれらの当初の校正位置から移動することがある。図６の方法は、構成部品が使用前に偶発的に移動した場合でも、プロセッサ１０２０が外科器具１００の構成部品の相対位置を正確に決定することができることを確実にするために使用することができる。
【００３１】
本発明の一実施形態では、外科器具１００を校正するときに補正係数を使用する。補正係数は、外科器具に対応する任意の型の校正データとすることができる。例えば、補正係数は、典型的な外科器具の予想校正データとその型の特定の外科器具の実際の校正データとの間の差に対応することができる。そのような補正係数を使用して、特定の外科器具に特有となり得る伝動装置のバックラッシまたはいずれかの他の機械的変動を考慮することができる。
【００３２】
例えば、外科器具１００は、第一構成部品１００ａ、例えばアンビルを、第一の全開位置を画定する固体の機械的緩衝体と接触して実装することができる。外科器具１００の第一の全開位置で、第一構成部品１００ａは、第二構成部品１００ｂから例えば１６ｍｍの距離に配置することができる。外科器具１００はまた、第一構成部品１００ａが第二構成部品１００ｂから例えば１ｍｍの距離に配置される、第二の全閉位置をも持つことができる。遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２は、アクチュエータの予想運動を構成部品１００ａ、１００ｂの相対移動に相関させる校正データ１８４２を含むことができる。例えば、遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２は、駆動軸６３０の予想回転数を外科器具１００の第一および第二構成部品間の直線距離の変化に相関させる校正データ１８４２を含むことができる。この例では、遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２は、駆動軸６３０の５５０回転を外科器具１００の第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂ間の直線距離で１５ｍｍの変化に相関させる校正データ１８４２を含むことができる。したがって、校正データ１８４２は、プロセッサ１０２０によって読み出されたときに、外科器具１００のジョーを第一の全開位置から第二の全閉位置に閉じるために、回転自在の駆動軸６３０を回転させるようにプロセッサ１０２０に命令することができる。しかし、補正係数は、この型の典型的な外科器具の構成部品１００ａ、１００ｂを全閉するために５５０回転が必要であるかもしれないが、特定の外科器具では構成部品１００ａ、１００ｂを全閉するために駆動軸６３０の異なる回転数が必要であるかもしれないという状況を考慮する。
【００３３】
図７は、本発明の一実施形態に係る、補正係数を使用して外科器具１００を校正するための方法を示すフローチャートである。ステップ４００で、例えば製造中に、特定の外科器具１００を試験装置に配置し、第一の全開位置まで開く。外科器具１００は試験装置によって、外科器具１００が遠隔パワーコンソール１２のフレキシブルシャフト２０に接続されたときに駆動される速度およびトルクと同等の速度およびトルクで開くことができる。ステップ４１０で、試験装置は外科器具１００を第二の全閉位置まで駆動する。しかし、この型の典型的な外科器具の構成部品１００ａ、１００ｂを全閉するために必要な５５０回転ではなく、この特定の外科器具１００は、構成部品１００ａ、１００ｂを全閉するために駆動軸６３０の異なる回転数、例えば５６２回を必要とするかもしれない。
【００３４】
ステップ４２０で、典型的な外科器具の構成部品１００ａ、１００ｂを全閉するために必要な予想回転数と、特定の外科器具１００の構成部品１００ａ、１００ｂを全閉するために必要な実際の回転数との間の差に等しい補正係数が、外科器具１００のメモリユニット１７４１の校正データ１８４１に補正係数として格納される。ステップ４３０で、外科器具１００はフレキシブルシャフト２０に取り付けられる。ステップ４４０で、プロセッサ１０２０は外科器具１００のメモリユニット１７４１から補正係数を読み取る。加えて、プロセッサ１０２０は、外科器具１００と同型の典型的な外科器具に要求される予想回転数を格納することができる、遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２に格納された校正データ１８４２を読み取る。
【００３５】
ステップ４５０で、プロセッサ１０２０は、遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２に格納された校正データ１８４２から、かつ、外科器具１００のメモリユニット１７４１に校正データ１８４１として格納された補正係数から、第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂを相互に対して所望に距離移動させるために必要な正確な作動量、例えば駆動軸６３０の正確な回転数を決定する。例えば上の例で、第一および第二校正データ１００ａ、１００ｂを第一の全開位置から第二の全閉位置に移動させるために、プロセッサ１０２０は、遠隔パワーコンソール１２のメモリユニット１７４２に格納された予想校正データ１８４２、例えば５５０回転を、外科器具１００のメモリユニット１７４１に格納された補正係数、例えば１２回転に加算して、全開および全閉位置間に第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂを移動させるために必要な正確な回転数は５６２回転であると決定することができる。言うまでも無く、プロセッサ１０２０は校正データ１８４２および補正係数を使用して、第一および第二構成部品１００ａ、１００ｂを相互に対してどんな距離でも移動させるために必要な正確な回転数を決定することもできる。加えて、他のデータ記憶場所に格納された他の型の補正係数もシステム１０によって使用することができることを理解されたい。
【００３６】
ステップ４６０で、第一構成部品１００ａは動作に備えるために、第二構成部品１００ｂに対して第一の全開位置に移動することができる。代替的に、外科器具１００は、第一構成部品１００ａを第二構成部品１００ｂに対して全開位置にして出荷することができる。ステップ４７０で、第一構成部品１００ａは、ステップ４５０で決定された回転数だけ駆動軸６３０を回転することによって、全開位置から全閉位置へ作動され、あるいは第二構成部品１００ｂに対して任意の所望の位置へ作動される。
【００３７】
上記の方法は、歪みゲージを使用して食道圧迫を測定することができる食道拡張外科器具にも使用することができる。図８は、歪みゲージ２０２を有する食道拡張外科器具２００を図式的に示す線図である。装着された歪みゲージは、例えばゲインおよびオフセットの校正が必要であるかもしれない。ゲインおよびオフセットに関連する補正係数は、食道拡張外科器具の最終組立て中に導出することができ、食道拡張外科器具２００内に含まれるメモリ装置２０４に電子的に格納することができる。歪みゲージ２０２はまた、信号調整増幅器２０６を使用することもできる。信号調整増幅器２０６は、フレキシブルシャフト２１０用のアダプタ２０８内、またはパワーコンソール２１２内に配置することができる。信号調整増幅器２０６もまた、例えばゲインおよびオフセットの校正が必要であるかもしれない。信号調整増幅器２０６は、そのそれぞれの補正係数を格納するためにメモリ装置２１４を含むことができる。したがって、食道拡張外科器具２００が可撓性駆動軸２１０に連結されると、遠隔パワーコンソール２１２のプロセッサ２１６が、食道拡張外科器具２００および信号調整増幅器２０６それぞれのメモリ装置２０４，２１４から格納校正データを読み取り、補正係数を使用して、食道拡張外科器具２００の動作前にそれを校正することができる。
【００３８】
本発明の数例の実施形態が具体的に図示されかつ／または本書で説明されている。しかし、本発明の精神および意図する範囲から逸脱することなく、本発明の変化および変形は上記の教示の範囲に含まれることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一例の実施形態に係る電気機械外科システムの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電気機械外科システムを図式的に示す線図である。
【図３（ａ）】本発明の一実施形態に係る外科器具内のメモリユニットを図式的に示す線図である。
【図３（ｂ）】本発明の一実施形態に係る遠隔パワーコンソール内のメモリユニットを図式的に示す線図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、ホール効果装置を含む符号器の略図である。
【図５】本発明の一例の実施形態に係る、外科器具を校正するための方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の別の例の実施形態に係る、外科器具を校正するための方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る、補正係数を使用して外科器具を校正するための方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る、歪みゲージを有する食道拡張外科器具を図式的に示す線図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  電気機械外科システム
１２  遠隔パワーコンソール
１４  ハウジング
１５  正面パネル
１６  表示装置
１８ａ,１８ｂ  インジケータ
２０  フレキシブルシャフト
２４  遠端
２６  継手
１００  外科器具
１００ａ  第一構成部品
１００ｂ  第二構成部品
１３０  メモリユニット
１５２  ライン
２００  食道拡張外科器具
２０２  歪みゲージ
２０４  メモリ装置
２０６  信号調整増幅器
２０８  アダプタ
２１０  フレキシブルシャフト
２１２  パワーコンソール
２１４  メモリ装置
２１６  プロセッサ
２４０  磁石
２４２  Ｎ極
２４４  Ｓ極
２４６  第一センサ
２４８  第二センサ
２７８  ライン
６３０  駆動軸
１０１０  モータ
１０２０  プロセッサ
１０３０  センサ
１１０６  第一符号器
１７４２  メモリユニット
１８０２  通し番号データ
１８２２  アタッチメント型識別子データ
１８４１  校正データ
１８４２  校正データ
２７２２  データコネクタ
２７６２  接点
【図１】
2005511137.tif 000003
【図２】
2005511137.tif 000004
【図３（ａ）】
2005511137.tif 000005
【図３（ｂ）】
2005511137.tif 000006
【図４】
2005511137.tif 000007
【図５】
2005511137.tif 000008
【図６】
2005511137.tif 000009
【図７】
2005511137.tif 000010
【図８】
2005511137.tif 000011
【国際調査報告】
2005511137.tif 000012
2005511137.tif 000013