(57)【要約】【課題】外科用デバイスの配置および／または配向を調節するために外科用デバイスの角運動を感知するためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】外科用器具であって、近位端および遠位端を有する細長い部材であって、該細長い部材は、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成された、細長い部材と、ハンドル部材であって、回転メカニズムと動作可能に関連する、ハンドル部材と、エンドエフェクタであって、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、該細長い部材の該長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成された、エンドエフェクタとを備え、ソフトウェアアルゴリズムは、該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、外科用器具。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
近位端および遠位端を有する細長い部材であって、該細長い部材は、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成された、細長い部材と、
該細長い部材の該近位端に取り付けられるように構成されたハンドル部材であって、該ハンドル部材は、回転メカニズムと動作可能に関連する、ハンドル部材と、
該細長い部材の該遠位端に取り付けられるように構成されたエンドエフェクタであって、該エンドエフェクタは、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、該細長い部材の該長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成された、エンドエフェクタとを備え、
ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の回転運動に従う該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、外科用器具。
【請求項２】
前記エンドエフェクタは、一対の顎部材を含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
前記複数の方向は、垂直変位と水平変位とを含み、該変位は、前記ハンドル部材内に配置された１つ以上のアクチュエータによって駆動される、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記ハンドル部材は、前記エンドエフェクタの方向運動および前記細長い部材の回転運動を起動するための駆動アセンブリを含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記ソフトウェアアルゴリズムは、前記細長い部材の第１の位置、前記エンドエフェクタの第１の位置を記録し、該細長い部材の該第１の位置と該エンドエフェクタの該第１の位置との間の関係を確立する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項６】
前記細長い部材が、第２の位置に回転するとき、前記ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の該第２の位置を記録し、該細長い部材の該第２の位置を前記エンドエフェクタの前記第１の位置と比較する、請求項５に記載の外科用器具。
【請求項７】
前記ソフトウェアアルゴリズムは、前記エンドエフェクタに対する前記細長い部材のすべての位置変化を記録し、オペレータの命令に基づいて、所定の位置基準点と合致するように該エンドエフェクタおよび該細長い部材を再配置する、請求項６に記載の外科用器具。
【請求項８】
前記ソフトウェアアルゴリズムは、前記細長い部材の所定の位置基準点と合致するように前記エンドエフェクタを再配置するために、三角測量の技術を使用する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用することを含む、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記ソフトウェアアルゴリズムは、前記ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して制御される、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記ソフトウェアアルゴリズムは、外部源を介して無線で制御される、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記外部源は、計算デバイスである、請求項１２に記載の外科用器具。
【請求項１４】
前記外部源は、遠隔の場所に配置された計算デバイスである、請求項１２に記載の外科用器具。
【請求項１５】
近位端においてハンドルに取り付けられ、遠位端においてエンドエフェクタに取り付けられた細長い部材を有する外科用器具を使用するシステムであって、該システムは、
該細長い部材の第１の位置を記録する手段と、
該エンドエフェクタの第１の位置を記録する手段と、
複数の方向に該細長い部材を回転させる手段と、
該複数の方向の各々における該細長い部材の動きを記録する手段と、
三角測量の技術を使用することによって該エンドエフェクタに対する該細長い部材の角変位を計算する手段と、
該細長い部材の該第１の位置および該エンドエフェクタの該第１の位置によって確立された所定の位置基準点に合致するように、該エンドエフェクタおよび該細長い部材を再配置する手段とを包含し、
ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の回転運動に従う該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、システム。
【請求項１６】
前記三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用することを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して前記ソフトウェアアルゴリズムを制御することをさらに包含する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
外部源を介して前記ソフトウェアアルゴリズムを無線で制御することをさらに包含する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記外部源は、計算デバイスである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記外部源は、遠隔の場所に配置された計算デバイスである、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２０１０年３月８日に出願された米国仮出願第６１／３１１，４１１号への利益および優先権を主張し、該米国仮出願の全内容が、本明細書に参考として援用されている。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、外科用デバイスに関し、より詳細には、外科用デバイスの配置および／または配向を調節するために外科用デバイスの角運動を感知するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の背景）
腹腔鏡的処置においては、外科手術は、小さな切開部を介して腹部の内部で実行され得る。内視鏡的処置においては、外科手術は、皮膚の小さな入り口の創傷を通して挿入される細い内視鏡チューブにより、身体の中空内臓において実行され得る。腹腔鏡的処置および内視鏡的処置では、一般的に、身体の中に挿入される器具は、シールされることが必要である。すなわち、気体が、腹腔鏡的切開部または内視鏡的切開部を通って身体に入ることも、身体から出ることもないように確実にする備えがなくてはならない。さらに、腹腔鏡的処置および内視鏡的処置ではしばしば、外科医は、切開部から遠く離れた器官、組織、および血管に対して作用を及ぼすことが必要であり、このため、かかる処置で使用される器具は、長細くある一方、器具の一端から機能的に制御可能であることが必要である。
【０００４】
医学では、様々な診断方法および治療方法で適用される医療器具の位置の正確な決定が必要である。この種の器具は、例えば、脈管内カテーテル、誘導ワイヤ、バイオプシー針、低侵襲性の外科用器具などであり得る。しかしながら、医療器具の空間的配置および／または配向を決定するための従来の技術およびツールは、不正確であり、誤りが生じやすい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に従って、外科用器具が提供される。外科用器具は、細長い部材を含み、該細長い部材は、近位端および遠位端を有し、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成される。外科用器具は、ハンドル部材をさらに含み、該ハンドル部材は、細長い部材の近位端に取り付けられるように構成され、回転メカニズムと動作可能に関連する。外科用器具は、エンドエフェクタも含み、該エンドエフェクタは、細長い部材の遠位端に取り付けられるように構成され、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、細長い部材の長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成される。ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用され得る。
【０００６】
一実施形態において、エンドエフェクタは、一対の顎部材を含む。
【０００７】
さらに別の実施形態において、複数の方向は、垂直変位と水平変位とを含み、該変位は、ハンドル部材内に配置された１つ以上のアクチュエータによって駆動される。別の実施形態において、ハンドル部材は、エンドエフェクタの方向運動および細長い部材の回転運動を起動するための駆動アセンブリを含む。
【０００８】
さらに別の実施形態において、ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の第１の位置、エンドエフェクタの第１の位置を記録し、細長い部材の第１の位置とエンドエフェクタの第１の位置との間の関係を確立する。細長い部材が、第２の位置に回転したとき、ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の第２の位置を記録し得、細長い部材の第２の位置をエンドエフェクタの第１の位置と比較する。さらに、ソフトウェアアルゴリズムは、エンドエフェクタに対する細長い部材のすべての位置変化を記録し、オペレータの命令に従って、所定の位置基準点と合致するようにエンドエフェクタおよび細長い部材を再配置する。
【０００９】
別の実施形態において、ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の所定の位置基準点と合致するようにエンドエフェクタを再配置するために、三角測量の技術を使用する。三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用することを含む。１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである。
【００１０】
さらに別の実施形態においては、ソフトウェアアルゴリズムは、ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して制御される。さらに、ソフトウェアアルゴリズムは、外部源を介して無線で制御され得る。
【００１１】
外科用器具を使用する方法も、本開示に従って提供される。方法は、近位端および遠位端を有する細長い部材を提供することであって、該細長い部材は、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成されている、ことと、ハンドル部材を細長い部材の近位端に取り付けることであって、該ハンドル部材は、回転メカニズムと動作可能に関連する、ことと、細長い部材の遠位端にエンドエフェクタを取り付けることであって、該エンドエフェクタは、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、細長い部材の長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成される、こととを包含する。ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用され得る。
【００１２】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１３】
（項目１）  
外科用器具であって、
近位端および遠位端を有する細長い部材であって、該細長い部材は、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成された、細長い部材と、
該細長い部材の該近位端に取り付けられるように構成されたハンドル部材であって、該ハンドル部材は、回転メカニズムと動作可能に関連する、ハンドル部材と、
該細長い部材の該遠位端に取り付けられるように構成されたエンドエフェクタであって、該エンドエフェクタは、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、該細長い部材の該長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成された、エンドエフェクタとを備え、
ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の回転運動に従う該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、外科用器具。
【００１４】
（項目２）  
上記エンドエフェクタは、一対の顎部材を含む、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００１５】
（項目３）  
上記複数の方向は、垂直変位と水平変位とを含み、該変位は、上記ハンドル部材内に配置された１つ以上のアクチュエータによって駆動される、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００１６】
（項目４）  
上記ハンドル部材は、上記エンドエフェクタの方向運動および上記細長い部材の回転運動を起動するための駆動アセンブリを含む、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００１７】
（項目５）  
上記ソフトウェアアルゴリズムは、上記細長い部材の第１の位置、上記エンドエフェクタの第１の位置を記録し、該細長い部材の該第１の位置と該エンドエフェクタの該第１の位置との間の関係を確立する、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００１８】
（項目６）  
上記細長い部材が、第２の位置に回転するとき、上記ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の該第２の位置を記録し、該細長い部材の該第２の位置を上記エンドエフェクタの上記第１の位置と比較する、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００１９】
（項目７）  
上記ソフトウェアアルゴリズムは、上記エンドエフェクタに対する上記細長い部材のすべての位置変化を記録し、オペレータの命令に基づいて、所定の位置基準点と合致するように該エンドエフェクタおよび該細長い部材を再配置する、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２０】
（項目８）  
上記ソフトウェアアルゴリズムは、上記細長い部材の所定の位置基準点と合致するように上記エンドエフェクタを再配置するために、三角測量の技術を使用する、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２１】
（項目９）  
上記三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用することを含む、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２２】
（項目１０）  
上記１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２３】
（項目１１）  
上記ソフトウェアアルゴリズムは、上記ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して制御される、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２４】
（項目１２）  
上記ソフトウェアアルゴリズムは、外部源を介して無線で制御される、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２５】
（項目１３）  
上記外部源は、計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２６】
（項目１４）  
上記外部源は、遠隔の場所に配置された計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用器具。
【００２７】
（項目１５）  
外科用器具を使用する方法であって、該方法は、
近位端および遠位端を有する細長い部材を提供することであって、該細長い部材は、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成されている、ことと、
ハンドル部材を該細長い部材の該近位端に取り付けることであって、該ハンドル部材は、回転メカニズムと動作可能に関連する、ことと、
該細長い部材の該遠位端にエンドエフェクタを取り付けることであって、該エンドエフェクタは、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、該細長い部材の該長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成される、こととを包含し、
ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の回転運動に従う該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、
方法。
【００２８】
（項目１６）  
上記エンドエフェクタは、一対の顎部材を含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００２９】
（項目１７）  
上記複数の方向は、垂直変位と水平変位とを含み、該変位は、上記ハンドル部材内に配置された１つ以上のアクチュエータによって駆動される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３０】
（項目１８）  
上記エンドエフェクタの上記方向運動および上記細長い部材の上記回転運動を起動するための駆動アセンブリを操作することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３１】
（項目１９）  
上記ソフトウェアアルゴリズムを介して上記細長い部材の第１の位置および上記エンドエフェクタの第１の位置を記録することと、該細長い部材の該第１の位置と該エンドエフェクタの該第１の位置との間の関係を確立することとをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３２】
（項目２０）  
上記細長い部材が、第２の位置に回転するとき、上記ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の該第２の位置を記録し、該細長い部材の該第２の位置を上記エンドエフェクタの上記第１の位置と比較する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３３】
（項目２１）  
上記ソフトウェアアルゴリズムは、上記エンドエフェクタに対する上記細長い部材のすべての位置変化を記録し、オペレータの命令に基づいて、所定の位置基準点と合致するように該エンドエフェクタおよび該細長い部材を再配置する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３４】
（項目２２）  
上記細長い部材の所定の位置基準点と合致するように上記エンドエフェクタを再配置するために、三角測量の技術を使用することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３５】
（項目２３）  
上記三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用すること含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３６】
（項目２４）  
上記１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３７】
（項目２５）  
上記ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して上記ソフトウェアアルゴリズムを制御することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３８】
（項目２６）  
外部源を介して上記ソフトウェアアルゴリズムを無線で制御することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００３９】
（項目２７）  
上記外部源は、計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４０】
（項目２８）  
上記外部源は、遠隔の場所に配置された計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４１】
（項目２９）  
近位端においてハンドルに取り付けられ、遠位端においてエンドエフェクタに取り付けられた細長い部材を有する外科用器具を使用する方法であって、該方法は、
該細長い部材の第１の位置を記録することと、
該エンドエフェクタの第１の位置を記録することと、
複数の方向に該細長い部材を回転させることと、
該複数の方向の各々における該細長い部材の動きを記録することと、
三角測量の技術を使用することによって該エンドエフェクタに対する該細長い部材の角変位を計算することと、
該細長い部材の該第１の位置および該エンドエフェクタの該第１の位置によって確立された所定の位置基準点に合致するように、該エンドエフェクタおよび該細長い部材を再配置することとを包含し、
ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の回転運動に従う該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、方法。
【００４２】
（項目３０）  
上記三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用することを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４３】
（項目３１）  
上記１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４４】
（項目３２）  
上記ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して上記ソフトウェアアルゴリズムを制御することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４５】
（項目３３）  
外部源を介して上記ソフトウェアアルゴリズムを無線で制御することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４６】
（項目３４）  
上記外部源は、計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４７】
（項目３５）  
上記外部源は、遠隔の場所に配置された計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
【００４８】
（項目１５−Ａ）
近位端においてハンドルに取り付けられ、遠位端においてエンドエフェクタに取り付けられた細長い部材を有する外科用器具を使用するシステムであって、該システムは、
該細長い部材の第１の位置を記録する手段と、
該エンドエフェクタの第１の位置を記録する手段と、
複数の方向に該細長い部材を回転させる手段と、
該複数の方向の各々における該細長い部材の動きを記録する手段と、
三角測量の技術を使用することによって該エンドエフェクタに対する該細長い部材の角変位を計算する手段と、
該細長い部材の該第１の位置および該エンドエフェクタの該第１の位置によって確立された所定の位置基準点に合致するように、該エンドエフェクタおよび該細長い部材を再配置する手段とを包含し、
ソフトウェアアルゴリズムは、該細長い部材の回転運動に従う該エンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される、システム。
【００４９】
（項目１６−Ａ）  
前記三角測量の技術は、１つ以上の角度エンコーダを使用することを含む、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００５０】
（項目１７−Ａ）  
前記１つ以上の角度エンコーダは、磁気センサまたはポテンシオメータである、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００５１】
（項目１８−Ａ）  
前記ハンドル部材の周りに配置された制御パネルを介して前記ソフトウェアアルゴリズムを制御することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００５２】
（項目１９−Ａ）  
外部源を介して前記ソフトウェアアルゴリズムを無線で制御することをさらに包含する、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００５３】
（項目２０−Ａ）  
前記外部源は、計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００５４】
（項目２１−Ａ）  
前記外部源は、遠隔の場所に配置された計算デバイスである、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
【００５５】
（摘要）
細長い部材を含むシステムおよび方法が示され、該細長い部材は、近位端および遠位端を有し、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成される。器具はハンドル部材をさらに含み、該ハンドル部材は、細長い部材の近位端に取り付けられるように構成され、回転メカニズムと動作可能に関連する。器具は、エンドエフェクタも含み、該エンドエフェクタは、細長い部材の遠位端に取り付けられるように構成され、関節運動メカニズムと動作可能に関連し、細長い部材の長手方向軸に対して複数の方向全体にわたって旋回可能であるように構成される。ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、および制御するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
本開示の外科用器具の様々な実施形態が、図面を参照して以下に説明される。
【図１】図１は、本開示による、外科手術組織に物体を取り付けるための外科用ステープルを適用するための外科用器具の斜視図である。
【図２】図２は、本開示による、図１の外科用器具の遠位端の斜視図である。
【図３】図３は、本開示による、図１の線３−３に沿った断面図であり、図１の外科用器具のハンドルメカニズムを示す。
【図４】図４は、本開示による、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を示す概略図である。
【図５】図５は、本開示による、図１の外科用器具を配置および／または配向する例示的なプロセスを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本開示の例示的実施形態において、追跡システムが、患者または基準座標システムに対する医療器具の配置および／または配向情報を提供し得る。医療実施者は、医療器具が、医療実施者の視線内にないとき、または器具が、最初の基準点から動かされたとき、医療器具の位置を確かめるために、本追跡システムを参照し得る。医療実施者は、器具が好ましい場所に配置されたときを決定するために本追跡システムを使用し得る。
【００５８】
上で簡単に概括された本開示のより詳細な記述が、本明細書に記述され添付の図面で例示された本開示の実施形態を参照することによってなされ得る。しかしながら、本明細書および添付の図面は、本開示の単なる特定の実施形態を例示するのみであり、したがって、その範囲を限定すると考えられるべきではないことに留意されるべきである。本開示は、等しく有効な実施形態を認め得る。
【００５９】
ここで、本開示の例示的な実施形態が詳細に参照される。本開示は、これらの実施形態との関連で記述されるが、記述された実施形態は、本開示を特定的にこれらの実施形態のみに限定することは意図されていないことが理解されるべきである。逆に、本開示は、添付の請求項によって定義されるとおりの本開示の精神および範囲内に含まれ得る代替、変更、および均等物をカバーすることが意図されている。
【００６０】
以下の記述において、多くの特定の詳細が、本開示の完全な理解を提供するために述べるれる。しかしながら、本開示は、これらの特定の詳細がなくても実行され得ることが、当業者には明らかである。
【００６１】
他の例においては、周知の回路、制御論理、および従来のアルゴリズムおよびプロセスに対するコンピュータプログラムの命令の詳細は、本開示を不必要に分かりにくくしないために、詳細には示されていない。例えば、本開示の局面を実施するソフトウェアプログラミングコードは、例えばコンピュータ読取可能な媒体のような永久記憶装置に維持され得る。クライアント／サーバ環境においては、かかるソフトウェアプログラミングコードは、クライアントまたはサーバに格納され得る。ソフトウェアプログラミングコードは、例えばディスケット、またはハードドライブ、またはＣＤ−ＲＯＭのような、データ処理システムとの使用のための様々な公知の媒体のうちの任意のもので具体化され得る。コードは、かかる媒体で分配され得るか、または一部のタイプのネットワーク上の１つのコンピュータシステムのメモリまたは記憶装置から、他のシステムのユーザによって使用される他のコンピュータシステムへと、ユーザに分配され得る。
【００６２】
さらに、同じ機能性を達成するためのコンポーネントの配列は、所望の機能性が達成され得るような他の物体と実質的に「動作可能に結合され」もしくは「結合され」または「通信しており」もしくは「通信し」もしくは「動作可能に通信して」いる。したがって、特定の機能性を達成するために結合されている本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたはインターモダルコンポーネントに関わらず、所望の機能性が達成され得るように互いに関連し合っていると見なされ得る。同様に、そのように関連し合っている任意の２つのコンポーネントはまた、所望の機能性を達成するために互いに「接続している」かまたは「取り付けられている」と見なされ得、そのように関連し合うことのできる任意の２つのコンポーネントはまた、所望の機能性を達成するために、互いと「動作可能に結合可能」であると見なされ得る。
【００６３】
図１を参照すると、本開示による、外科手術組織に物体を取り付けるために外科用ステープルを適用するための外科用器具の斜視図が示されている。
【００６４】
装置／器具１０は、ヘルニア修復の間に身体組織に外科用メッシュを取り付けるために外科用ステープルを内視鏡的に適用することに特に適合させられ得る。しかしながら、当業者は、装置１０を複数の外科的および非外科的用途で使用することを企図し得る。別に示される場合を除いて、装置１０のコンポーネントに利用される材料は概して、収納区間および関連するコンポーネントに対してはポリカーボネート、力を伝達するようなコンポーネントに対してはステンレス鋼のような材料を含む。
【００６５】
装置１０は、ハンドル部１２と内視鏡区間１４とを含み得、該内視鏡部１４は、遠位端部にステープル格納マガジン１６を有し、該ステープル格納マガジン１６は、内視鏡区間の中心を延びる長手方向軸の少なくとも１つの側で旋回する。概して、ステープル格納マガジン１６は、前述の長手方向軸に対して４５度まで選択可能に旋回し得る。ステープル格納マガジン１６は、内視鏡区間の長手方向軸と概ね整列して示されており、透視図で、動きの範囲が例示されている。ステープル格納マガジン１６の旋回運動の全範囲は、図示されるように、約９０度、すなわち、中立から各側へ４５度である。内視鏡区間１４は、近位端と遠位端とを有する細長い部材と称され得、該細長い部材は、長手方向軸を画定し、該長手方向軸に対して回転するように構成される。
【００６６】
器具１０のハンドル１２は、手動グリップ１８と旋回ドリガ２０とを含み得、旋回トリガ２０は、手動グリップ１８の方へ、および離れるように旋回させられ得る。トリガ２０は、ステープルの前進および発射の連続の間、手動グリップ１８に向かって旋回させられ得る。トリガ２０は、手動グリップ１８から離れるように旋回し得、それによって、次に待つステープルを発射するために、装置または外科用器具１０の位置を発射前の状態に戻す。ハンドル部材１２は、細長い部材の近位端に取り付けられるように、また、以下に記述される回転メカニズムと動作可能に関連するように構成され得る。
【００６７】
二重のきざみ付き指動作カラー２２は、回転可能であり得、かつ内視鏡区間１４全体を全３６０度回転させるように適合され得、一方、カラー２２の近位方向の動きは、図１において透視図で示される位置のうちの１つへのステープル格納マガジンの旋回運動を生み出し得る。図１において透視図で示される他の位置を達成するために、カラー２２は１８０度回転させられ得、それによって、内視鏡区間全体を回転させ、マガジン１６の位置を透視図で示される他の位置へ戻す。このようにして、内視鏡区間１４の全体回転とステープル格納マガジンの旋回運動との組み合わせは、ステープルマガジン１６の遠位端の広い範囲の関節運動を容易にし得、したがって、広い範囲の位置にわたって（±１８０度）および複数の配向／方向のうちの任意の配向／方向でステープルを適用することを容易にし得る。
【００６８】
カラー２２が、その最も近位の位置へ動かされたとき、ステープルマガジンは、図１において透視図で示される位置のうちの１つ、すなわち、器具１０の長手方向軸に対してある角度にあり得る。カラー２２が、最も遠位の位置に進められたとき、ステープルマガジンは、図１に示される位置、すなわち、器具１０の長手方向軸と整列する位置を取り得る。
【００６９】
マガジン１６の全９０度の動きは、内視鏡区間１４の全体回転と組み合わされたカラー２２の長手方向の動きによって達成され得る。カラー２２の長手方向の動きは、一方向へ４５度のステープル格納マガジンの旋回運動を引き起こし、内視鏡区間１４の回転は、マガジンの関節運動の完成を提供する。組み合わされたこれらの動きの両方は、ステープルマガジン１６の遠位端の広い範囲の機動性を促進し得、したがって、図２を参照して以下により詳細に記述されるように、広い範囲の位置にわたって（±１８０度）かつ複数の配向／方向のうちの任意の配向／方向でステープルを適用することを容易にし得る。したがって、エンドエフェクタは、細長い部材の遠位端に取り付けられ、関節運動メカニズムと動作可能に関連するように構成され得、そして、細長い部材の長手方向軸に対する複数の方向の全体にわたって旋回運動が可能であるように構成され得る。エンドエフェクタは、一対の顎部材を含み得る。
【００７０】
さらに、複数の方向は、垂直変位と水平変位とを含み得、該変位は、ハンドル部材内に配置された１つ以上のアクチュエータによって駆動される。また、ハンドル部材１２は、エンドエフェクタの方向運動および細長い部材の回転運動を引き起こすための駆動アセンブリ（図示されず）を含み得る。
【００７１】
図２を参照すると、本開示による、図１の外科用器具の遠位端の斜視図が示されている。
【００７２】
あるいは、ステープル格納マガジン１６の位置は、図２に示されるように、すなわち、長手方向軸のいずれの側においてもゼロ度と約４５度との間にあるマガジン１６の動きによって達成され得る。かかる構成において、図２において透視図で示される位置を達成するためには、カラー２２（図１を参照）は、中立の戻り止のいずれの側においても等しい距離に、遠位方向および近位方向に動かされ得る。一方向の動きは、マガジン１６を１つの側に旋回させ、他の方向の動きは、反対方向にマガジン１６の旋回運動を引き起こす。選択される方向は任意である。しかしながら、この、最後に記述された実施形態においては、マガジン１６の配向は、９０度の旋回範囲全体にわたって同じであり、一方、図１の実施形態においては、一方の側にあるときのマガジンの配向は、他方の側にあるときの配向と反対であり得る。
【００７３】
図３を参照すると、図１の線３−３に沿った断面図が示されており、該断面図は、本開示による、図１の外科用器具のハンドルメカニズムを示している。
【００７４】
ハンドルメカニズム１２は、制御された遠位方向の動きをプッシャアセンブリ２４に提供し、該プッシャアセンブリ２４の一部分が図３に示されている。プッシャアセンブリ２４は、内視鏡区間１４の中を通って延び得る（図１を参照）。外科用器具１０は、全体が使い捨てであり得る。しかしながら、選択的に着脱可能であるように内視鏡区間１４を構成し、それによって、ハンドル１２は、殺菌、再使用されるか、または内視鏡区間１４が殺菌され、ステープル格納マガジン１６は、再使用のためにステープルを再ロードすることも本開示の範囲内であると考えられている。あるいは、代わりのステープルマガジン、および、随意に代わりの内視鏡区間が、単一の外科処置の間に複数回の使用のために使い捨てのハンドル１２に着脱可能に固定され得る。このように、代替の任意の組み合わせが、本開示の範囲内に組み込まれ得る。
【００７５】
動作において、プッシャアセンブリ２４は、図３に示されるようにロストモーションコネクタ３０によって発射ロッド２８に接続されたフランジ付スラストバー２６を含み得る。ロストモーションコネクタ３０は、概ね「Ｕ型」の構成を有するバーであり得る。ロストモーションコネクタ３０は、フランジ付スラストバー２６と発射ロッド２８との間で確実な（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）接続を提供し得るが、発射ロッドとスラストバー２６との間に小さな空間も提供し得る。発射ロッド２８およびスラストバー２６のそれぞれのスロット２８ａおよび２６ａは、幅が、これらのスロットに受け入れられ得るロストモーションコネクタ３０のレグ３０ｂおよび３０ｃの厚さよりもわずかに大きい寸法とされ得るので、小さな程度の相対運動が、ステープルの発射連鎖においてコンポーネント間で許容され得る。
【００７６】
トリガメカニズム２０は、ハンドルグリップ１８の方へ、および離れる旋回運動のためにピボットピン３２で旋回可能に取り付けられ得、そして、トリガメカニズム２０に取り付けられた水平ピン３６が、回転の中心がピボットピン３２に位置し得る上向きアークを横切るとき、三角形部材３４の上向きおよび下向きの回転運動を生み出すように適合され得る。したがって、ハンドルグリップ１８が、ユーザの手のひらに配置され、そしてトリガメカニズム２０がハンドルグリップ１８に向かって絞られるとき、水平ピン３６は、三角形部材３４のより長い側３４ａと係合しながら上向きのアークを横切り得る。この動きは、三角形部材３４を反時計方向上向きに回転させ、一方、三角形部材３４が取り付けられ得る直立の部材３５は、ハンドグリップ１８の最下端に位置する旋回ピン３７によって画定された回転点の周りで前方に旋回し得る。
【００７７】
さらに、動作において、プッシャアセンブリ２４は、直立の部材３５に接続され得、それによって、トリガメカニズム２０の内向きの絞りは、ニゲータばね４０によって提供される一定の力に逆らって、プッシュアセンブリ全体を遠位方向に前進させ得る。ニゲータばね４０は、回転バー４２の周りに巻かれた弾力性の板ばね材料から形成され得、該回転バー４２は、ブラケット４６の一部を形成するクロス部材（図示されず）の周りに回転可能に取り付けられ得る。ニゲータばね４０の自由端は、アンカーピン４８に取り付けられ得、一方、ばね４０は、コイル式構成に向かって付勢され得る。
【００７８】
したがって、トリガメカニズム２０を絞ったあと、トリガメカニズムの開放は、ニゲータばね４０が、その元の負荷のかかっていない構成へ向かう自動的巻き作用によって制御力を発揮し、回転バー４２を発射前の近位の位置へ戻すことを可能にすることが理解され得る。この動きは次に、プッシャアセンブリ２４全体を最も近位の発射前の位置に戻し得る。ニゲータばね４０の一定の力は、ばねサイクル全体を進行しているときに力を増すばねと同じく、ユーザの、手を回転させようとする自然の傾向を妨げ得る。
【００７９】
トリガストップデバイス５０がトリガメカニズム２０に取り付けられ得、トリガメカニズム２０の近位方向の旋回運動を制限するような態様で、ハンドルグリップ１８との係合に対して構成され、寸法が決められ得る。トリガストップデバイス５０は、装置で必要とされる特定の制限に応じた寸法とされ得る。結果として、図３は、どのように外科用器具１０が動作の２つのモードを含むかを示す。すなわち、動作の回転モードおよび関節運動である。
【００８０】
図４を参照すると、本開示による、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を示す図が示されている。
【００８１】
図４において、概略図６０は、ユーザの基準場所６２、外科器具の基準位置６４（すなわち、元の位置）、および回転後の外科器具の位置６６を示す。本明細書で使用されるとおり、用語「場所」は物体の空間座標を指し得、用語「配向」は物体の角度座標を指し得、および用語「位置」は、場所座標と配向座標との両方を含む、物体の全位置情報を指し得る
。
【００８２】
回転シャフト１４を有する外科用器具１０（図１を参照）は、エレクトロニクスまたは制御回路網によって制御されて、複数の半径方向に外科用器具１０の遠位端またはエンドエフェクタを動かし得る。これらの方向は、例えば上、下、左、右のような離散的方向であり得る。各離散的方向は、ケーブルまたはアクチュエータ（図示されず）によって達成され得る。外科用器具１０のシャフト１４が回転する間、ケーブルまたはアクチュエータは、それと共に回転する。外科用器具１０のオペレータは、エンドエフェクタを関節運動させるための命令を送り得る。シャフト１４が、その最初の位置から離れるように回転した後、オペレータの側での制御は直感と反するようになり得る。例えば、シャフトが最初の位置から離れるように９０度回転した場合、上−下の制御は、エンドエフェクタの左−右の動きとなり得る。すなわち、器具１０の物理的駆動方向は、外科用器具１０の回転により、オペレータの直感的方向と合致しない。これは、外科医が外科用器具の取り扱いを誤る原因となり得、外科用器具の思わぬ動作を引き起こし得る。
【００８３】
したがって、かかる問題を解決するために、そして概略図６０に従って、一旦基準点の場所が決定されると、プロセッサは、外科用器具１０の最初の位置を反映するために、外科用器具１０を再配置するソフトウェアを実行し得る。方向運動は、ソフトウェアアルゴリズムによって制御され得、該ソフトウェアアルゴリズムは、制御回路を介して実行され得る。特定の実施形態においては、制御回路が、様々な単独の、または相互接続されたコンポーネントを制御または調整するために使用され得る。本明細書で使用されるとおり、用語「制御回路網」は、一部のコンポーネント部品またはシステムに対する全体的制御または部分的制御を維持または調整し得る電気回路網、調整器、バルブ、レオスタット、シリコンチップ、抵抗器、コンデンサ、トランジスタ、その他を含むがこれらに限定されない。一実施形態において、制御回路網は、個々のコンポーネントまたは相互連結されたコンポーネントからの入力および出力信号を処理し得る。さらに、ソフトウェアアルゴリズムと関連する制御回路網は、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、かつ制御するために使用され得る。
【００８４】
代替実施形態において、センサが、解剖学的部分に対する、および／または外科用器具１０のユーザの位置に対する外科用器具１０の位置および／または配向を決定するために使用され得る。センサが、とりわけ、手術領域の物理的境界限界または患者に対する外科用器具１０の動きに関する情報を提供し得る。情報は、境界の感知と知覚信号とを含み得るがこれらに限定されない。さらに、ユーザは、外科医、手術室職員、外科手術の訓練係り、またはロボットユーザを含むが、これらに限定されない。一部の代替実施形態においては、知覚信号は、直接的な配線によるシステムまたは無線システムいずれかによって外科用器具１０または人間のユーザもしくはロボットユーザに配信され得る。当業者は、信号は、多くの手段によって伝達され得ることを認識し得る。例えば、外科手術の通信に対する手段は、無線周波、音響、超音波、電磁気、赤外線、光、その他を含み得るがこれらに限定されない。
【００８５】
図４に戻ると、外科用器具１０のユーザ（図１を参照）は、ボタンのクリックを介して所望の場所に外科用器具１０を再配向または再配置し得る。換言すれば、外科用器具１０は、１つ以上の制御命令を受取り、該１つ以上の制御命令で作動し得る。制御命令は、１つ以上のボタンを介して可能とされ得るか、または有線のまたは無線の媒体によって遠隔から可能とされ得る。したがって、ソフトウェアアルゴリズムは、ハンドル部材１２の周りに配置された制御パネルを介して制御され得るか、または例えばコンピュータデバイス（例えば、ネットワークに接続されたコンピュータ、可動式デバイスまたは任意の電子デバイス）のような１つ以上の外部源を介して無線で制御され得る。外部のデバイスは、外科用器具１０に対して遠隔の場所に配置され得る。
【００８６】
ユーザから発しられる命令は、外科用器具１０を起動するか、または機能させないかのいずれかの命令を含み得るが、これらに限定されない。ユーザから発しられる命令はまた、外科用器具１０を再配向または再配置するための命令を含み得る。当業者は、起動または非機能化は、手術領域の物理的境界に関する限界内でまたはその外側で生じ得ることを認識する。
【００８７】
さらに、ユーザから発しられる命令は、外科用器具１０の自動的非機能化または自動的起動を含み得、唐突に生じ得るかまたは定期的な段階的間隔で生じ得ることは当業者によって考えられることができる。一部の実施形態においては、外科用器具１０の起動または非機能化は、外科用器具１０の１つ以上の動作特性を変更することによって生じ得る。さらに、または代替として、起動または非機能化は、外科用器具１０が、手術領域内で少なくとも部分的に機能し得ている間に生じ得る。さらに、一部の例では、ユーザから発しられる命令は、外科用器具１０にスローダウンもしくはスピードアップするように、または方向を変えるように指示し得る。当業者は、多くの方法プロトコル、手順またはアルゴリズムが利用可能であることを理解する。
【００８８】
このようにして、本開示に従って、ソフトウェアアルゴリズムは、エンドエフェクタがオペレータの命令と合致することを可能にするために使用され得る。ソフトウェアアルゴリズムは、図５を参照して記述される以下のプロセスを含み得る。
【００８９】
図５を参照すると、本開示に従って、図１の外科用器具を配向する例示的プロセスを示す流れ図７０が示されている。
【００９０】
ステップ７２において、細長い部材の第１の位置が記録され得る。ステップ７４において、エンドエフェクタの第１の位置が記録され得る。ステップ７６において、細長い部材が複数の位置で回転させられ得る。ステップ７８において、細長い部材の動きが、複数の方向の各々において記録され得る。ステップ８０において、エンドエフェクタに対する細長い部材の角変位は、三角測量の技術を使用して計算され得る。ステップ８２において、細長い部材の第１の位置およびエンドエフェクタの第１の位置によって確立された所定の位置基準点に合致するように、エンドエフェクタおよび細長い部材を再配置することが行なわれる。ステップ８４において、ソフトウェアアルゴリズムが、細長い部材の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を特定、追跡、かつ制御するために使用され得る。プロセスは次に、第１のサイクルまたは第１の反復に対して終了する。しかしながら、プロセスは継続的な反復プロセスであり得る。換言すれば、プロセスのステップは、ある数のサイクルまたは反復に対して繰り返し得、ここで、記録、回転、計算、再調整、および再配置のステップが絶えず繰り返される。
【００９１】
例示されるデバイスまたは方法は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせで実装され得る。本明細書において、論議されるステップは、論じられる順序で実行される必要はない。ステップのうちの幾つかは、互いに同時に実行され得る。さらに、所望である場合、上述のステップのうち１つ以上のものは、随意であり得るか、または本開示の範囲から逸脱することなく組み合わせられ得る。
【００９２】
換言すれば、ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の第１の位置、エンドエフェクタの第１の位置を記録し得、そして、細長い部材の第１の位置とエンドエフェクタの第１の位置との間の関係を確立し得る。次に、細長い部材が、第２の位置に回転したとき、ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の第２の位置を記録し得、細長い部材の第２の位置をエンドエフェクタの第１の位置と比較し得る。この角シフトは、下に記述される１つ以上の記憶ユニットに格納され得る。もちろん、ソフトウェアアルゴリズムは、エンドエフェクタに対する細長い部材のすべての位置変化を記録し得、オペレータの命令に基づいて、所定の位置基準点と合致するようにエンドエフェクタおよび細長い部材を再配置し得る。ソフトウェアアルゴリズムは、細長い部材の所定の位置基準点と合致するようにエンドエフェクタを再配置するために、三角測量の技術を使用し得る。三角測量の技術は、例えば磁気センサまたはポテンシオメータのような１つ以上の角度エンコーダを含み得る。
【００９３】
代替実施形態において、記憶ユニットは、細長い部材（すなわち、内視鏡区間１４）の回転運動に従うエンドエフェクタの方向運動を記録するために使用され得る。記憶ユニットは、例えば静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、その他の任意のタイプの揮発性および／または不揮発性メモリを含み得る。記憶ユニットは、ハードディスクドライブ、オプティカルドライブ、テープ記憶デバイス、その他を含む任意の所望のタイプの大容量記憶デバイスを含み得る。
【００９４】
当業者は、広い範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって個別的にまたは集団的に実装され得る本明細書に記述された様々な局面は、様々なタイプの「電気回路網」から構成されると見なされ得ることを認識する。したがって、本明細書に使用されるように、「電気回路網」は、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路網、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路網、少なくとも１つの用途特定集積回路を有する電気回路網、コンピュータプログラムによって構成される多目的計算デバイス（例えば、本明細書に記述されたプロセスまたはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された多目的コンピュータ、または本明細書に記述されたプロセスまたはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ）を形成する電気回路網、メモリデバイス（例えば、ランダムアクセスメモリの形式）を形成する電気回路網、または通信デバイス（例えば、モデム、通信切替え、または光−電気機器）を形成する電気回路網を含むが、これらに限定されない。当業者は、本明細書に記述された主題は、アナログまたはデジタル方式またはそれらの何らかの組み合わせで実装され得ることを認識する。
【００９５】
様々な局面および実施形態が本明細書に開示されたが、他の局面および実施形態が当業者には明らかである。本明細書に開示された様々な局面および実施形態は、例示の目的のためであり、限定するものとは意図されておらず、真の範囲および精神は、以下の請求項によって示される。
【００９６】
前述の詳細な説明では、流れ図、概略図、図面または例の使用を介して、本デバイスまたはプロセスの様々な実施形態が述べられた。かかる流れ図、概略図、図面または例は、１つ以上の機能または動作を含むが、かかる流れ図、概略図、図面または例の中の各機能または動作は、広い範囲のそれらの任意の組み合わせによって個別的にまたは集団的に実装され得ることが当該技術分野の者によって理解される。
【００９７】
前述から、そして様々な図面を参照して、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく本開示には特定の変更もなされ得ることを理解する。本開示の幾つかの実施形態が図面で示されたが、本開示がそれらに限定されるとは意図されていない。なぜならば、本開示は、範囲が当該技術分野の許す限り広いことが意図され、本明細書も同様に読まれることが意図されているからである。したがって、上述は、限定するものとして解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付された請求項の範囲および精神内で他の変更に想到する。
【符号の説明】
【００９８】
１０  外科用器具
１２  ハンドル部材
１４  内視鏡区間
１６  ステープル格納マガジン
１８  手動グリップ
２０  旋回トリガ
２２  カラー
２４  プッシャアセンブリ
２６  フランジ付スラストバー
２８  発射ロッド
３０  ロストモーションコネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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