(57)【要約】  閉塞機構を備えるエンドエフェクタ、関連工具及び方法が開示される。開示のエンドエフェクタは最少侵襲的手術と共に使用されるときに特に有益であり得る。例示的な手術工具は、閉塞された把持又は締付け構成と開放構成との間で移動可能な第１及び第２のジョーを含む。工具は、更に、第１の力で組織を把持するためのソフト把持モードと、治療締付けモードとを含み、ソフト把持モードの間にジョー間の分離パラメータが測定され、治療締付けモードにおいて、ジョーは把持力よりも大きい力で体組織を締め付ける。方法は、ジョー部材の間で体組織を把持すること、ジョーの間の分離パラメータを測定すること、所望の分離パラメータとの比較のために、分離パラメータをユーザインターフェース上に表示すること、及び、分離パラメータ表示に応答して体組織を再位置決めし或いは治療的に締め付けるために体組織を解放することを含む。
2014512886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある把持力を用いて材料を把持する２つのジョーの間の把持分離パラメータを測定すること、及び
該測定される分離パラメータに応答して、ユーザインターフェースの上にある表示を出力することを含み、
前記表示は、所望の締付力で前記２つのジョーの間で前記把持される材料を締付けることの成功又は失敗の予測を表示し、前記締付力は、前記把持力よりも大きい締付力の範囲にある、
方法。
【請求項２】
前記組織の成功裏の締付けを決定すること、及び、成功裏の締付けの決定の後に、前記ユーザインターフェース上に経過時間の表示を出力することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
成功裏の締付け後に、所定の時間期間の後に、前記成功裏に締め付けられる組織に対するステープル留めに進むのに安全であるという表示を出力することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
当該方法は、本質的に非外科的であり、前記材料は、コンプライアント材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
測定把持力命令に応答して前記把持力を適用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記材料は、組織を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記組織は、患者の体の外側の皮膚を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記成功の表示は、前記把持される組織を前記所望の締付力で前記２つのジョーの間で締め付けるときに、締め付けられるジョー分離が所望の範囲の締め付けられるジョー分離の内にあるという決定に応答して出力される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記所望の範囲の締め付けられるジョー分離は、前記締め付けられる組織をステープル留め又は締結するのに使用されるステープル又はファスナの寸法に応答して決定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記所望の範囲の締め付けられるジョー分離は、前記ジョーの間の前記組織にステープルを適用するのに適した前記ジョーの間の距離を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記締付力での前記２つのジョーの間での前記組織の把持は、前記把持分離パラメータを測定する前に、把持せよという使用者命令に応答して遂行され、
当該方法は、成功の予測の表示をもたらした後に、締め付けよという使用者命令に応答して、前記締付力で前記ジョーの間で前記把持される体組織を治療的に締め付けること、又は、失敗の予測の表示をもたらした後に、前記ジョーの間から前記把持される体組織を解放することを更に含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
把持は、ソフト把持組織操作モードにおいて起こり、締付けは、治療的な締付けモードにおいて起こり、当該方法は、前記ソフト把持モードから前記締付けモードに切り換えることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ソフト把持モードから前記締付けモードへの切換えは、前記組織を締め付けよという使用者入力命令に応答して起こる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記体組織を把持することは、作動システムによって適用される把持トルクで前記ジョーを駆動することを含み、前記把持分離パラメータは、前記把持トルクの適用中に測定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記分離パラメータは、前記ジョーの間の角度又は前記ジョーの間の距離を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記所望の締付力は、前記把持力の少なくとも２倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記所望の締付力は、前記把持力の５〜１０倍の間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記表示は、前記測定される分離パラメータが所望の把持分離よりも大きいときの締付け失敗の予測を含み、前記表示は、前記分離パラメータが前記所望の把持分離パラメータ以下であるときの締付け成功の予測を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ジョーの各々は、遠位先端を有し、前記分離パラメータは、前記ジョーの前記遠位先端の間の分離距離を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記所望の把持分離は、約０．７ｍｍ〜８ｍｍの範囲内の距離である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記所望の把持分離は、約４ｍｍの距離である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記把持力は、１フィート当たり約３ポンド〜１０ポンドの範囲内の前記ジョーの前記遠位先端の間の先端力に対応する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記締付力は、１フィート当たり約３０〜７０ポンドの範囲内の前記ジョーの前記遠位先端の間の先端力に対応する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
１つ又はそれよりも多くの締付けパラメータに応答して前記所望の把持分離パラメータを決定することを更に含み、前記締付けパラメータは、前記ジョーの寸法、前記ジョーの締付け表面の肌理、ステープルの寸法、及び締め付けられる前記体組織の特性の一部又は全てを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記体組織の前記特性は、組織の種類、組織の厚さ、及び組織の剛性を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記所望の把持分離パラメータは、前記ジョーの間の角度を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記角度は、１度〜約１０度の範囲内にある、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
失敗の予測の表示の後に前記ジョーを前記組織に対して再位置決めすること、
前記ジョーの再位置決めの後、前記ジョーの間の前記把持分離を測定しながら、前記把持力で前記ジョーを用いて把持すること、及び、
前記再位置決めされるジョーの間の前記測定される把持分離に応答して、前記所望の締付力で前記再位置決めされるジョーの間で前記把持される組織を締め付けることの失敗又は成功の予測の第２の表示を出力することを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
第１及び第２のジョーと、
該ジョーに結合される駆動システムと、
該駆動システムとユーザインターフェースとに結合される電子データプロセッサとを含み、
前記駆動システムは、ある把持力で体組織に対して前記ジョーを閉塞するよう構成され、前記電子データプロセッサは、前記ジョーの間の把持分離パラメータを測定するよう構成され、
該測定される把持分離パラメータに基づき、電気電子データプロセッサは、所望の締付力で前記２つのジョーの間で前記組織を締め付けることの成功又は失敗の予測である表示を出力し、前記締付力は、前記把持力より大きい所定の範囲の力の内にある、
装置。
【請求項３０】
前記プロセッサは、前記駆動システムから送信される位置データから前記ジョーの間の前記把持分離パラメータを決定する、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第１のジョーと第２のジョーとの間の前記把持分離パラメータを測定するためのセンサを更に含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記把持分離パラメータは、前記ジョーの間の角度又は前記ジョーの間の距離を含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記プロセッサは、ユーザインターフェースに前記表示器を出力し、前記表示器は、前記所望の締付力で前記ジョーの間で把持される前記組織を所望の締め付けられるジョー分離まで締め付けることの成功又は失敗を予測する図式的な表示を含み、前記締め付けられるジョー分離は、所定の範囲の分離内にある、請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
前記所望の締め付けられるジョー分離は、前記ジョーの間の前記組織にステープルを適用するための適切な分離を含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記データプロセッサは、前記ジョーの間に体組織を受け入れるよう前記ジョーを位置付け且つ前記把持力で前記体組織を把持するよう前記ジョーを閉塞し得る組織ソフト把持モードを有し、
前記プロセッサは、前記体組織を前記締付力で締め付けるよう前記ジョーを閉塞する治療締付けモードも有し、
前記ソフト把持モードにある間に、ユーザインターフェースが締付け成功又は失敗の予測の表示を表示する、
請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
前記表示は、音声、視覚表示、及び知覚表示の一部又は全部を含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３７】
前記ソフト把持モードと前記治療締付けモードとの間を切り換えるためのコントローラを更に含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記駆動システムは、第１及び第２のトルクを適用し得るアクチュエータシステムを更に含み、該アクチュエータシステムは、前記ソフト把持モードにおいて、前記第１のトルクの適用が前記把持力で前記ジョーでの把持をもたらし、且つ、前記締付けモードにおいて、前記第２のトルクが前記締付力で前記ジョーでの締付けをもたらすよう、前記ジョーに結合される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記センサシステムは、１つ又はそれよりも多くのアクチュエータを含み、該アクチュエータは、電気モータ、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、及び可変トルク出力アクチュエータの一部又は全部を含む、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記アクチュエータシステムは、前記駆動システムの１つ又はそれよりも多くの機構を通じて前記ジョーに結合させられる、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記機構は、ケーブル、ハイポチューブ、及び親ネジの一部又は全部を含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記表示器は、前記分離パラメータと前記基準分離パラメータとの間の関係を示す、該関係から、使用者は前記失敗又は成功の前記予測を決定し得る、請求項３５に記載の装置。
【請求項４３】
前記表示器は、前記組織の成功裏の締付けの決定後の経過時間を更に示す、請求項３５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は２０１１年２月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／４４３，１５９号の非仮出願であり、その利益を主張し、その全文を参照としてここに援用する。
【０００２】
本出願は、２０１０年２月１２日に出願された「Cut  and  Seal  Instrument」という名称の米国特許出願第１２／７０５，４１８号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２１８０／ＵＳ）、２００９年１１月１３日に出願された「End  Effector  with  Redundant  Closing  Mechanisms」という名称の米国仮特許出願第６１，２６０，９０７号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３３０ＰＲＯＶ）、２００９年１１月１３日に出願された「Wrist  Articulation  by  Linked  Tension  Members」という名称の米国仮特許出願第６１／２６０，９０３号（d代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３２０ＰＲＯＶ）（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３２０／ＵＳ）、２００９年１１月１３日に出願された「Wrist  Articulation  by  Linked  Tension  Members」という名称の米国仮特許出願第６１／２６０，９０３号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３２０ＰＲＯＶ）、２００９年１１月１３日に出願された「Surgical  Tool  with  a  Two  Degree  of  Freedom  Wrist」という名称の米国仮特許出願第６１／２６０，９１５号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３５０ＰＲＯＶ）、及び２００９年１１月１３日に出願された「Motor  Interface  for  Parallel  Drive  Shafts  within  an  Independently  Rotating  Member」という名称の米国仮特許出願第６１／２６０，９１９号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３６０ＰＲＯＶ）に関し、それらの各々を参照としてここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
最小侵襲的な外科技法は、診断又は外科手術中に損傷される外側組織の量を削減し、それによって、患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を削減することを目標としている。結果として、最小侵襲的な外科技法を使用して標準的な手術の平均的な病院滞在長を有意に削減し得る。また、最小侵襲的な手術を用いるならば、患者の回復時間、患者の不快感、外科的な副作用、及び離職時間も削減し得る。
【０００４】
一般的な形態の最小侵襲的な手術は内視鏡検査であり、一般的な形態の内視鏡検査は腹腔鏡検査であり、それは腹腔の内側での最小侵襲的な検査及び手術を含む。標準的な腹腔鏡手術では、患者の腹部にガスが吹き込まれ、カニューレスリーブが腹腔鏡検査器具のための進入口をもたらす小さな（約０．５インチ以下の）切開を通じて送られる。
【０００５】
腹腔鏡検査器具は、手術野を見るための内視鏡（例えば、腹腔鏡）と、手術部位で作業するための工具とを含むのが一般的である。作業工具は、各工具の作業端又はエンドエフェクタが（例えば、器具シャフト又は主シャフトとしても既知の）拡張チューブによってそのハンドルから分離される点を除き、従来的な（開腹）手術において使用されるものと類似するのが典型的である。エンドエフェクタは、例えば、クランプ、グラスパ、鋏、ステープラ、焼灼工具、直線カッタ、又は針ホルダを含み得る。
【０００６】
外科手術を行うために、外科医はカニューレスリーブを通じて内部手術部位まで作業工具を通す。外科医は内視鏡から取られる手術部位の画像を表示するモニタを用いて措置を見る。類似の内視鏡技法が、例えば、関節鏡検査、腹膜後鏡検査、骨盤鏡検査、腎臓鏡検査、膀胱鏡検査、大槽鏡検査、洞房鏡検査、子宮鏡検査、尿道鏡検査等において利用される。
【０００７】
内部外科部位に取り組むときの外科医の器用さを増大させるために、並びに外科医が遠隔場所（殺菌場の外側）から患者に手術するのを可能にするために、最近、最小侵襲的な遠隔手術ロボットシステムが開発されている。遠隔手術システムにおいて、外科医は制御コンソールに手術部位の画像を備えることが多い。適切なビューア又はディスプレイの上で手術部位の画像を見ながら、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、外科医は患者に対する外科手術を行う。マスタ入力装置の各々は、サーボ機械作動／関節作動される外科器具の動作を制御する。外科手術中、遠隔外科システムは、エンドエフェクタを有する様々の外科器具又は工具の機械的作動及び制御をもたらし得る。エンドエフェクタは、マスタ入力装置の操作に応答して、外科医のための様々の機能、例えば、針を保持又は駆動すること、血管を把持すること、組織を切断すること等を行う。
【０００８】
開腹手術のために多様な工具が開発されており、それらの（必ずしも全てではないが）多くは、最小侵襲的な外科手術のために成功裏に変更させられている。例えば、手動クランプ、直線カッタ、ステープル装置は、有意な治療の締付力を組織に対して適用し、それは多様な外科手術を強め得る。残念ながら、本発明に関連する作業は、最小侵襲的環境内に開腹手術締付け装置（及びそれらを安全且つ効果的に使用するための発展方法）を適合させることが予測以上により挑戦的であり得ることを示している。具体的には、大きさに制約のある最小侵襲的な外科アクセス及び治療部位内での使用のための所望の操作性をもたらしながら、所望の締付力を生成し得る外科用締付けジョーを開発し且つ使用することは、極めて困難であることが証明された。特に、外科医に向けられた工具動作、工具活性化、及び新しい遠隔外科治療システムによって提示される物理的フィードバックにおける異なるパラダイムを考えると、外科ステープラ、直線カッタ、及び外科用締付け工具から入手可能な利点をロボット外科環境に移転することは、より一層の挑戦を包含し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、外科ステープラ、直線カッタ、及び／又は他の締付け手術工具のための方法及びシステムを改良する必要があると考えられる。そのような工具は、広範な外科用途において、特に、最小侵襲的及び／又はロボット外科用途において、有益であり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
締付けを促進するシステム及び方法の改良がもたらされる。締付けを試みる前に、所望の締付力でジョーの間に把持される体組織を締め付けることが成功しそうか否かを予測するのを助けるよう、請求される方法及びシステムを使用し得る。請求されるシステム及び方法は、エンドエフェクタの２つのジョーの間での体組織の締付けを含む外科用途において特に有用である。多くの外科用途は、締め付けられる組織の切断、封止、及び／又はステープル留めのために十分な締付力で体組織を締め付けることを含む。締付けが失敗するならば、高力締付けは組織を潜在的に損傷し得るので、本方法及びシステムは、特に有利である。何故ならば、本方法及びシステムは、締付けを試みる前に、締付け成功の見込みについての予測を表示するからである。ここに開示する様々の実施態様は外科用途に関して主として記載されるが、これらの外科用途は例示的な用途であるに過ぎず、開示のエンドエフェクタ、工具、及び方法を、人体の内側及び外側の両方で、他の適切な用途において、並びに非外科用途において使用し得る。
【００１１】
第１の特徴において、本発明は、第１及び第２のジョーの間に把持される組織の締付けが成功しそうか否かを表示する方法を提供する。本方法は、ある把持力で材料を把持する２つのジョーの間の分離を決定及び／又は測定すること、分離の決定に応答して、所望の締付力での把持される組織の締付けが成功しそうか否かの予測をユーザインターフェースの上に出力することを含み含む。そのような方法において、締付力は把持力よりも大きく、一部の実施態様では、締付力は第１の所定の範囲の力を含み、それらの各々は前記把持力よりも大きくあり得る。締付けが成功しそうか否かの表示は、所望の締付力での並びに所望の締付け分離での締付けが成功しそうか否かの表示器も含み得る。所望の締付け分離は、所定の範囲の分離を含み得る。更に、第１及び第２のジョーの間の分離角度又はジョー部材の間の分離距離の観点から分離を表現し得る。多くの実施態様において、所望の締付け分離は、ジョーの間に締め付けられる組織を通じる所与の大きさのステープルの発射、把持される組織の切断、及び／又は把持される組織の封止に適している。第１及び第２のジョーは、エンドエフェクタの一部であるのが典型的である。第１及び第２のジョーは、エンドエフェクタの一部に対して関節作動可能な第１のジョーを含み得る。その場合、エンドエフェクタのその部分は、第２のジョーを含む。特定の実施態様において、予測は、組織の剛性(stiffness)にも基づき得る。組織の剛性が既知であるならば、組織の剛性を入力し得る。或いは、把持力及び分離に基づき或いは把持力が適用されるときの分離の変化の速度に基づき組織の剛性を推定し得る。例えば、剛性の推定は、これらの要因と組織剛性との間の経験的によって導き出される関係に基づき得る。
【００１２】
請求される方法は、第１及び第２のジョーの間の分離パラメータに応答して締付け成功及び／又は締付け失敗の表示をもたらし得る。第１及び第２のジョーは、それらの間に把持される体組織を有する。一部の実施態様において、その表示は、分離パラメータ及び把持力に応答してもたらされる。当該方法の１つの実施態様は、典型的には、使用者からの命令に応答して、第１及び第２のジョーで組織を把持することを含む。当該方法は、締付力を用いて第１及び第２のジョーの間で組織を締め付けることを更に含む。当該方法は、締付けが成功しそうであるという表示をシステムがもたらした後に、前記締付力で第１及び第２のジョーの間で組織を締め付けることを更に含む。締付けが成功又は失敗しそうであるか否かの表示をシステムがもたらした後、システムは、典型的には組織を締め付けよとの使用者からの命令に応答して、組織を締め付ける。請求される方法の１つの実施態様は、システムが締付け失敗の予測の表示をもたらした後に、把持される組織を解放することを含む。システムは、典型的にはジョーの間から組織を解放せよという使用者からの命令に応答して、把持される組織を解放する。
【００１３】
他の特徴において、システム及び方法は、ソフト把持モードと、締付けモードとを含み、ソフト把持モードにおいて、第１及び第２のジョーは体組織をある把持力で把持し、締付けモードにおいて、第１及び第２のジョーは把持される体組織をある締付力で締め付け、締付力は把持力よりも大きい。第１及び第２のジョーの間で体組織を把持及び／又は締め付けるために、ジョーと連結される機構がジョーを閉塞させる。その機構は、モータのようなアクチュエータと連結される１つの機構であり得る。代替的に、その機構は、異なる大きさの力を加えるための多数の機構を含み得る。アクチュエータは、１つ又はそれよりも多くのアクチュエータを含むアクチュエータシステムを含み得る。アクチュエータは、電気モータ、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、可変トルク出力アクチュエータの一部又は全部であり得る。ソフト把持モード及び締付けモードを有する実施態様では、把持される組織の締付けが成功しそうであるという表示をシステムが提供した後に、システムは使用者命令に応答してモードの間で切り換わるのが典型的である。
【００１４】
殆どの実施態様において、分離パラメータは、把持力又はトルクの適用中にシステムによって測定及び／又は決定される。システムは、例えば、参照としてその全文をここに援用する米国特許出願公開第２００７／０００５０４５号中に記載されるロボット患者側方マニピュレータ（ＰＳＭ）システムのような、ジョー部材を制御するロボットシステムによって得られる位置データからジョー部材の間の分離を決定／測定し得る。典型的には、締付力は、把持力の少なくとも２倍であり、好ましくは、把持力よりも約５〜１０倍大きい。
【００１５】
本発明の他の特徴において、締付け予測の表示はユーザインターフェースの上にもたらされる。好ましくは、その表示は外科手術中に手術工具の画像をもたらすディスプレイの上に重ね合わせられる視覚的表示である。他の実施態様では、締付けが成功しそうか否かの予測を使用者に連絡するために、締付け予測の表示は、音声、視覚表示、知覚表示のいずれかであり得る。本発明の他の特徴において、締付け予測の表示は、ステープル留め作業を開始するのが安全であるか否かの表示を更に含み得る。例えば、締付けが起こりそうであるとの予測の後、締付けが完了し、成功裏の締付け後に所定の量の時間が経過するや否や、締め付けられた組織内へのステープル留めを進めるのが安全であるという表示の上に表示が表示されるように、タイマを始動し得る。締付けタイミング表示器は有利であり得る。何故ならば、それは時間の経過と共に締め付けられる組織の量を減少させ、或いは、ステープル留め中の出血を減少させ且つ止血を達成するのを助けるために組織内の流体の量を減少させ得るからである。タイミング表示器は、出血を減少させ或いはステープル留めされる組織の止血を達成するのを助けるために、締め付けられる組織のステープル留め後の経過時間も追跡し得る。
【００１６】
他の特徴において、締付けの予測は、システムによって決定及び／又は測定されるような把持されるジョーの間の分離パラメータに応答してもたらされる。多くの実施態様では、測定される分離が閾又は所望の把持分離パラメータよりも大きいならば、その予測は締付けが失敗しそうであることを示すのに対し、把持分離が所望の把持分離パラメータ以下であるならば、その予測は締付けが成功しそうであることを示す。一部の実施態様において、閾又は所望の把持分離パラメータは、部分的には、明らかな或いは推測される組織剛性に基づき得る。所望の分離は、ジョーの間の角度又はジョーの間の距離のいずれかを含み得る。分離パラメータは、明確なパラメータ又は所定範囲の値であり得る。多くの用途のために、閾又は所望の把持分離は、ジョー部材の先端の間の約８度の角度又は約６ｍｍの距離である。１つの実施態様において、４度の角度はジョーの先端の間に約３ｍｍの間隙をもたらす。一般的には、組織が成功裏に締め付けられるとき、ジョーの間の間隙は１．３ｍｍ〜２ｍｍであるが、当業者は上記値が用途に依存して異なり得ることを理解しよう。所望の分離パラメータが所定の範囲である実施態様では、測定される分離が所定の範囲内にあるときに、締付け成功を示し得る。例えば、所定の範囲の所望の把持分離パラメータは１〜１０度、好ましくは１〜８度であり、距離に関して、所望の把持分離パラメータの範囲は０．７ｍｍ〜８ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍである。理想的には、所望の標的分離は約４ｍｍである。所望の分離値又は範囲は、任意の数の変数に従って異なり得る。それらの変数は、第１及び第２のジョーの寸法、ステープルの長さ、ステープルの大きさ、ステープラの関節作動の角度、体組織の厚さ、体組織の種類、体組織の特性、及び所望の締付力又は所望の締付け分離を含むが、それらに限定されない。多くの実施態様において、ジョーの先端の間の把持力は、１フィート当たり約３ポンド〜１０ポンドの範囲内にあり、好ましくは、１フィート当たり約５ポンドである。ジョーの先端の間の締付力は、１フィート当たり約３０〜７０ポンドの範囲内にあり、好ましくは、１フィート当たり約５０ポンドである。把持力及び所望の締付力は、上記変数のいずれかに従って或いは外科用途の種類（例えば、組織切断、組織の封止、及び／又は組織のステープル留め）によって異なり得る。
【００１７】
他の特徴において、本発明は請求される方法を実施するシステムを含む。理想的には、システムは、第１及び第２のジョーと、ジョーに連結される駆動システムと、ユーザインターフェースと、駆動システムに連結される電子データプロセッサとを含む。多くの実施態様において、駆動システムは所定の把持力で組織に対してジョーを閉塞し、電子データプロセッサはジョーの間の距離を測定し、電子データプロセッサは、ジョーの間の測定される距離に基づき、所望の締付力で２つのジョーの間で組織を締め付けることの成功の予測をユーザインターフェースに出力し、締付力は把持力よりも大きい第１の所定の範囲内にあり、締付けジョー分離距離は第２の所定の範囲内にある。理想的には、第２の所定の範囲は、ジョーの間の組織にステープルを適用するのに適したジョーの間の距離を含む。
【００１８】
システムは、１つ又はそれよりも多くの動作モードも含み得る。一部の実施態様において、システムは、ソフト把持モードと、締付けモードとを含む。ソフト把持モードにおいて、ジョーは閉塞し或いは所定の把持力で体組織を把持するよう閉塞する。締付けモードにおいて、ジョーは締付力で体組織を締め付けるよう閉塞する。典型的には、外科医が、把持される組織を締め付けるための準備において、把持モードにおいて組織を把持し得るように、システムは、把持モードにあるときに締付け成功の予測をもたらすに過ぎない。多数モードを有する実施態様において、システムはモード間で切り換えるためのコントローラを更に含み得る。
【００１９】
当該システムは、体組織を把持し且つ／或いは締付けるためにジョーの動作をもたらす機構を通じてジョーと連結されるアクチュエータシステムを含み得る。一部の実施態様において、その機構はケーブル及びリンケージを含み得る。多くの実施態様において、その機構は親ネジ及びカムを含み得る。一部の実施態様では、具体的には、多数モードを有する実施態様では、第１の機構がジョーの把持をもたらし、第２の機構がジョーを用いた締付けをもたらす。例えば、第１の機構はケーブルを含み、第２の機構は親ネジを含み得る。ケーブルを用いて把持をもたらすことは、比較的低力で迅速応答をもたらすのに理想的であるのに対し、親ネジは、より長い応答時間を有するにも拘わらず、より高い力をもたらすのにより適している。第１の作動機構は、ジョー部材の間で体組織を把持するための低力をもたらし得る。第２の作動機構は、高締付力モードをもたらし得る。例えば、多くの実施態様において、第２の作動機構によって提供される移動可能なジョーの最大締付力は、第１の作動機構によって提供される最大把持力よりも大きい。
【００２０】
第１及び第２の作動機構は、低力把持モード及び高力締付けモードのための力要件と対応する異なる力移転機構を利用し得る。例えば、ジョーを開放位置から閉塞位置に移動させるよう第１のジョー作動機構によって使用される力は、直線力を含み得る。ジョーを開放位置から閉塞位置に移動させるよう第２のジョー作動機構によって使用される力は、トルクを含み得る。多くの実施態様において、低力把持モードにおける使用のための第１のジョー作動機構は、ケーブル−被駆動機構を含み、高力締付けモードにおける使用のための第２のジョー作動機構は、親ネジ−被駆動機構を含む。
【００２１】
如何なる材料の締付けにおいても上述の方法のいずれかを使用し得る。本来的に非外科的である用途において上述の方法のいずれかを使用し得る。例えば、工業プロセスにおける可撓なコンプライアント材料の締付けに関する締付け予測を使用者に示すために上述の方法を使用し得る。
【００２２】
本発明の本質及び利点おより完全な理解のために、後続の詳細な記載及び添付の図面が参照されなければならない。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、後続の詳細な記載及び図面から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】多くの実施態様に従った手術を行うために使用される最小侵襲的ロボット手術システムを示す平面図である。
【図２】多くの実施態様に従ったロボット手術システムのための外科医コンソールを示す斜視図である。
【図３】多くの実施態様に従ったロボット手術システム電子機器カートを示す斜視図である。
【図４】多くの実施態様に従ったロボット手術システムを示す概略図である。
【図５Ａ】多くの実施態様に従ったロボット手術システムの患者側方カート（手術ロボット）を示す正面図である。
【図５Ｂ】ロボット手術工具を示す正面図である。
【図６Ａ】多くの実施態様に従った関節作動ジョーを有するエンドエフェクタを示す斜視図である。
【図６Ｂ】多くの実施態様に従った（親ネジ作動機構構成部品をより良好に示すために関節作動ジョーが取り外された状態の）図６Ａのエンドエフェクタを示す斜視図である。
【図７Ａ】多くの実施態様に従った親ネジ作動機構の構成部品を示す概略図である。
【図７Ｂ】多くの実施態様に従った親ネジ作動機構の構成部品を示す概略図である。
【図８Ａ】多くの実施態様に従ったケーブル被駆動作動機構の構成部品を示す概略図である。
【図８Ｂ】多くの実施態様に従った図８Ａのエンドエフェクタを示す斜視図であり、閉塞構成に向かってジョーを関節作動させるために使用される関節作動ジョーの背後に配置されるケーブル被駆動作動機構を示すために関節作動ジョーの一部が取り外されている。
【図８Ｃ】ジョーを開放構成に向かって関節作動させるために使用される図８Ａのケーブル被駆動作動機構の反対側の構成部品を示す概略図である。
【図８Ｄ】ジョーを開放構成に向かって関節作動させるために使用される図８Ａのケーブル被駆動作動機構の反対側の構成部品を示す概略図である。
【図８Ｅ】ジョーを開放構成に向かって関節作動させるために使用される図８Ａのケーブル被駆動作動機構の反対側の構成部品を示す概略図である。
【図８Ｆ】ジョーを開放構成に向かって関節作動させるために使用される図８Ａのケーブル被駆動作動機構の反対側の構成部品を示す概略図である。
【図９Ａ】多くの実施態様に従ったケーブル作動機構を示す斜視図であり、ジョーを閉塞構成に向かって関節作動させるために使用されるケーブルを示している。
【図９Ｂ】図９Ａのケーブル作動機構を示す斜視図であり、ジョーを開放構成に向かって関節作動させるために使用されるケーブルを示している。
【図１０】多くの実施態様に従った親ネジ作動機構の構成部品を示す断面図である。
【図１１】多くの実施態様に従った工具組立体を単純化して示す概略図である。
【図１２】多くの実施態様に従ったロボット工具マニピュレータに取り付けられるロボット工具を単純化して示す概略図である。
【図１３Ａ】多くの実施態様に従った第１及び第２のジョーを有するエンドエフェクタを示し且つ把持及び締付け構成にあるジョーの間の把持分離を示す概略図である。
【図１３Ｂ】多くの実施態様に従った第１及び第２のジョーを有するエンドエフェクタを示し且つ把持及び締付け構成にあるジョーの間の把持分離を示す概略図である。
【図１３Ｃ】多くの実施態様に従った第１及び第２のジョーを有するエンドエフェクタを示し且つ把持及び締付け構成にあるジョーの間の把持分離を示す概略図である。
【図１４Ａ】多くの実施態様に従った把持構成にあるエンドエフェクタを示す概略図である。
【図１４Ｂ】多くの実施態様に従った把持構成にあるエンドエフェクタを示す概略図である。
【図１５Ａ】多くの実施態様に従った組織締付けの予測の表示器を有するユーザインターフェース組立体を示す概略図である。
【図１５Ｂ】多くの実施態様に従った組織締付けの予測の表示器を有するユーザインターフェース組立体を示す概略図である。
【図１６Ａ】多くの実施態様に従った組織締付け予測の表示器の実施例を示す概略図である。
【図１６Ｂ】多くの実施態様に従った組織締付け予測の表示器の実施例を示す概略図である。
【図１７】多くの実施態様に従った方法を示すフローチャートである。
【図１８】多くの実施態様に従った方法を示すフローチャートである。
【図１９】多くの実施態様に従った方法を示すフローチャートである。
【図２０】多くの実施態様に従った方法を利用するフローチャートを示している。
【図２１】多くの実施態様に従った方法を利用するフローチャートを示している。
【図２２Ａ】多くの実施態様に従った表示器の追加的な実施例を示す概略図である。
【図２２Ｂ】多くの実施態様に従った表示器の追加的な実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
体組織の締付けに関するシステム及び方法の改良がもたらされる。本発明は、把持した組織の締付けが組織の締付けを試みる前に起こりそうであるか否かの表示をもたらすことに関する。体組織を締め付けるためのジョー部材を有するシステムにおいて、特に、最小侵襲的な外科用途において使用される外科システムにおいて、本発明を使用し得る。請求される方法を利用するシステムはジョーを有し、ジョーは低力で体組織を把持し、引き続き、より高い力で体組織を締め付けるのが典型的である。低力での体組織の把持は、外科医が、体組織に損傷を与えずに、ジョー部材の間で体組織を操作し且つ位置付けるのを可能にするのに対し、より高い締付力での締付けは、外科医が、組織切断、封止、又はステープル留めのような、様々の手術を行うのを可能にする。ここに開示する様々の実施態様は、外科用途に関して第１に記載されているが、これらの外科用途は例示的な用途であるに過ぎず、開示のシステム及び方法を、人体の内側及び外側の両方で、他の適切な用途において、並びに非外科的用途において使用し得る。
【００２５】
多くの実施態様において、２つのジョーは、エンドエフェクタの静止部分に向かって移動する関節動作させられるジョーを含む。そのような実施態様において、エンドエフェクタの静止部分は、第２のジョーを含む。多くの実施態様において、システムは、エンドエフェクタのジョーを関節動作させるために２つの独立した機構を使用する。第１の作動機構は、閉塞（把持）構成と開放構成との間で関節動作ジョーの位置を変える迅速応答／低力モードをもたらす。多くの実施態様において、第１の作動機構は、後方−駆動可能である。例えば、低力モード把持モードでは、第１のジョーの先端と第２のジョーの先端との間に５ポンドの締付力をもたらすよう、第１の作動機構を設計し得る。第２の作動機構は、より高い締付力でジョーの間に体組織を締め付けるための高締付力モードをもたらす。第２の作動機構は、非−後方−駆動可能であることが多い。第２の作動機構は、比較的弱い力又はトルク（しかしながら、利用可能な大きな移動を伴う）を、エンドエフェクタのジョーを回転させる比較的高いトルクに変換する。例えば、クランプされるジョーの先端の間に５０ポンドの締付力をもたらすよう第２の作動機構を設計し得る。
【００２６】
請求される方法を使用する用途において、外科医は、外科工具のジョーの間の把持力で体組織を把持し、次に、より高い締付力で体組織を締め付けるのが典型邸である。時折、ジョーはより高い締付力で体組織を成功裏に締め付けるのに失敗し、それは高い締付力の故に組織に対する損傷を潜在的にもたらし得る。例えば、ジョーは体組織を締め付け得るが、過剰な変形の故に、ジョー先端を所望よりも更に分離させ、潜在的な組織損傷を招き得る。骨のような隣接する組織からの干渉、又はジョーの間からの組織の滑りを含む、様々の理由のために、ジョーは組織を成功裏に締め付けるのに失敗し得る。従って、締付け不良がいつ起こり得るかを外科医が締付け前に予測可能であり、それによって、組織に対する如何なる潜在的な損傷をも回避するのが有利である。既述のシステム及び方法は、体組織の締付けが成功しそうか否かの予測の表示を外科医にもたらす。ジョーが締付位置にあり、ジョーの間の距離が所望の治療を行うのに十分であるとき、例えば、締め付けられた組織を通じてステープルを打つのに十分であるとき、締付けは成功であると考え得る。
【００２７】
締付けの成功がどちらかと言えば多分ある（５割を越える確率である）という表示は、全体的に又は部分的に、ジョー部材の間に組織を把持している間のジョー部材の間の分離に基づき得る。理想的には、本方法は、締付力で組織を締め付けること、ジョー部材の間の分離を測定し且つ／或いは決定すること、及び、把持されていた素子の締付けがどちらかと言えば多分あることの表示を外科医にもたらすことを含む。本方法は、把持される組織の相対的な剛性を測定し或いは決定することを更に含み得る。本発明のこれらのシステム及び方法は、最小侵襲的な手術用途において使用されるときに特に有益である。加えて、成功又は失敗の表示は、使用者が成功裏の締付けをもたらしそうであるとして表示される力で把持し得るよう、多数の把持力（例えば、順次的により高い力）での予測を更に含み得る。一部の実施態様では、把持力が連続的に増大する間にジョー位置に基づき締付け成功又は失敗の可能性を考えるよう、この機能を拡張し得る。締付力は、ジョー位置と把持力との間の関係に依存する様々の締付力も含み得る。例えば、締付け失敗の可能性の表示が表示されるときに起こり得るように、ジョーの間の距離が所望よりも大きいならば、（例えば、使用者によって或いは自動的に）より高い締付力を適用可能であり、より高い締付力での締付け予測の表示を決定するために、第２のデータ地点が測定される。
【００２８】
（最小侵襲的なロボット手術）
【００２９】
図面を参照すると、幾つかの図面を通じて同等の参照番号は同等の部分を表し、図１は、本発明の実施態様を例示する平面図である。図１は、最小侵襲的ロボット手術（ＭＩＲＳ）システム１０を例示しており、ＭＩＲＳシステム１０は、手術テーブル１４の上に横たわる患者１２に対して最小侵襲的な診断又は外科手術を行うために使用されるのが典型的である。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コンソール１６を含み得る。１人又はそれよりも多くの補助者２０（アシスタント）も手術に参加し得る。ＭＩＲＳシステム１０は、患者側方カート２２（外科ロボット）と、電子機器カート２４とを更に含み得る。患者側方カート２２は、外科医１８がコンソール１６を通じて手術部位を見る間に、患者１２の体の最小侵襲的な切開を通じて少なくとも１つの取り外し可能に結合される工具組立体２６（以下「工具」と呼ぶ）を操作し得る。工具組立体２６は、エンドエフェクタ２５を含み、エンドエフェクタ２５は、組織を把持し且つ締め付けるためのジョーを有する。内視鏡２８を方向付けるために患者側方カート２２によって操作し得る、立体内視鏡のような内視鏡２８によって、手術部位の画像を得ることができる。外科医コンソール１６を通じて外科医１８に引き続き表示するよう手術部位の画像を処理するために、電子機器カート２４を使用し得る。電子機器カート２４は、工具のジョー部材の間の分離パラメータを測定するためのプロセッサ２７を含む。把持分離パラメータを直接的又は間接的に測定し得る。分離を、実際のジョー部材から、ジョー部材の位置を表す画像から、或いはシステムの様々のセンサから、プロセッサによって直接的に測定し得る。例えば、ホール効果型センサをアンビルジョー旋回軸付近に位置付け得る。ステープルカートリッジ内に（或いは一対のジョーのいずれかのジョー内に）ホール効果型センサを配置し得る。相応して、磁石をアンビルジョー（又は対向するジョー）内に配置し得る。次に、センサは、磁石の近接性を感知して、アンビルジョーが十分に閉塞されているか否かを決定する。他の実施例では、ジョー角度を感知し得るよう、形状感知光ファイバをジョー内に配置し得る。一部の実施態様では、少なくとも１つのジョーは深さゲージを備え、対向するジョーは深さゲージを測定するセンサを備え得る。例えば、深さゲージは、ジョーの間の分離を測定するために組織が把持されるや否や配置し得る小さな伸縮自在な針であり得る。工具の位置データから、例えば、ＰＳＭによって得られる位置データ又はその導関数から分離を計算することによって、分離を間接的に測定してもよい。プロセッサは、分離パラメータに応答して、締付けがどちらかと言えば多分あるか否かについての表示ももたらし得る。その表示を計算式又はアルゴリズムに従って決定してもよく、所定の値の表から得てもよい。次に、システム１０は、予測の表示を外科医コンソール１６上の外科医に連絡（通信）し得る。
【００３０】
図２は、外科医コンソール１６の斜視図である。深さ知覚を可能にする手術部位の統合的な立体図を外科医１８に提示するために、外科医コンソール１６は、左目用ディスプレイ３２と、右目用ディスプレイ３４とを含む。コンソール１６は、１つ又はそれよりも多くの入力制御装置３６を更に含み、次いで、入力制御装置３６は、患者側方カート２２（図１に図示）に１つ又はそれよりも多くの工具を操作させる。外科医が工具２６を直接的に制御している強い感覚を有するよう、入力制御装置３６が工具２６と一体的であるという知覚又はテレプレゼンスを外科医にもたらすために、入力制御装置３６は、それらの関連する工具２６（図１に図示）と同じ自由度をもたらす。この目的を達成するために、入力制御装置３６を通じて工具２６からの位置、力、及び、触覚知覚を移転させて外科医の手に戻すよう、位置センサ、力センサ、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）を利用し得る。
【００３１】
外科医が手術を直接的に監視し、必要であれば物理的に存在し、電話又は他の通信媒体を通じてではなくむしろ直接的に補助者と話し得るよう、外科医コンソール１６は、患者と同じ部屋内に配置されるのが普通である。しかしながら、遠隔外科手術（例えば、殺菌場の外側からの手術）を可能にするよう、外科医を異なる部屋内に、完全に異なる建物内に、或いは患者から遠隔の他の場所に配置し得る。
【００３２】
図３は、電子機器カート２４の斜視図である。電子機器カート２４を内視鏡２８と結合し得る。電子機器カート２４は、工具のジョー部材の間の分離パラメータを測定し且つ／或いは決定するよう並びに測定される分離パラメータに応答して締付け成功の予測を決定するよう、プロセッサ２７を含み得る。プロセッサ２７は、例えば、外科医コンソール１６上の外科医への、或いは、局所的に及び／又は遠隔に配置される任意の他の適切なディスプレイ上での、引き続きの表示のために、捕捉データも処理し得る。
【００３３】
図４は、（図１のＭＩＲＳシステム１０のような）ロボット手術システム５０を例示しており、そこでは、プロセッサ５８及びディスプレイ６０は、電子機器カート５６及び外科医コンソール５２と別個に描写されている。上記で議論したように、最小侵襲的な手術中に（図１の患者側方カート２２のような）患者側方カート（手術ロボット）５４を制御するために、外科医は（図１の外科医コンソール１６のような）外科医コンソール５２を使用し得る。体組織の締付けの準備において、外科医は患者側方カート５２の工具に、エンドエフェクタのジョー部材の間に体組織を把持することを命令し得る。この命令に応答して、プロセッサ５８は、組織を把持するジョー部材の間の分離パラメータを測定し、引き続き、分離パラメータに全体的に或いは部分的に基づき締付け予測を決定し得る。締付け予測の決定は、把持力、所望の締付力、及び締付け構成におけるジョー部材の間の所望の距離も含み得る。次に、プロセッサ５８は、ディスプレイ６０に、予測の表示を外科医に表示することを命令する。次に、表示に応答して、外科医は体組織の締付けを安全に進め、或いは、ディスプレイ６０が締付け成功の予測を表示するまで締付けを中止し且つジョーを再位置決めし得る。
【００３４】
図５Ａ及び５Ｂは、それぞれ、患者側方カート２２と、手術工具６２とを示している。手術工具６２、手術工具２６の１つは、体組織を把持し且つ締め付けるための一組のジョー部材を有するエンドエフェクタの実施例である。図示の患者側方カート２２は、２つの手術工具２６と、手術の部位の画像の捕捉のための立体内視鏡のような画像化装置２８との操作をもたらす。操作は、多数のロボット継手を有するロボット機構によってもたらされる。切開の大きさを最小限化するために、運動力学的な遠隔中心が切開部に維持されるよう、患者の切開を通じて画像化装置２８及び手術工具２６を位置付け且つ操作し得る。手術工具２６が画像化装置２８の視野内に位置付けられるとき、手術部位の画像は手術工具２６の遠位端部の画像を含み得る。
【００３５】
（独立的な作動機構を用いた組織把持及び締付け）
【００３６】
多くの実施態様では、エンドエフェクタの関節作動させられるジョーの関節動作を制御するために、２つの独立した作動機構が使用される。迅速応答／低力把持モードをもたらすために第１の作動機構を使用し得る。高い締付力モードをもたらすために第２の作動機構を使用し得る。締付力は、把持力よりも大きい。多くの実施態様において、迅速応答／低力関節動作モードをもたらすために使用される第１の作動機構は、後方―駆動可能である。多くの実施態様において、高い締付力モードをもたらすために使用される第２の作動機構は、非−後方−駆動可能である。独立した作動機構を使用することは、手術工具の仕事を実施するために高力ジョー締付けが使用される前に多数の低力ジョー配置締付けを必要とし得る一部の外科用途、例えば、電気焼灼封止、ステープル留め等において有益であり得る。
【００３７】
多くの実施態様において、迅速応答／低力把持モードにおけるジョーの作動は、一対のプルケーブルを含むケーブル作動機構によってもたらされる。多くの実施態様において、前記対の第１のケーブルの引張動作は、関節作動させられるジョーを閉塞（把持）構成に向かって関節動作させ、前記対の第２のケーブルの引張運動は、関節作動させられるジョーを開放（非把持）構成に向かって関節動作させる。多くの実施態様において、ケーブル作動機構は、後方−駆動可能である。
【００３８】
多くの実施態様において、高締付力モードにおけるジョーの作動は、親ネジ被駆動カムを含む親ネジ作動機構によってもたらされる。親ネジ被駆動カムがその動作範囲の第１の端部にあるときに関節作動させられるジョーを閉塞（被締付け）位置に保持するよう、被駆動カムは、関節作動させられるジョー上の適合するカム表面とインターフェース接続する。加えて、被駆動カムは、親ネジ被駆動カムがその動作範囲の第２の端部（反対の端部）にあるときに、関節作動させられるジョーの動作を制約しない。換言すれば、適合するカム表面は、１つの方向における親ネジ被駆動カムの動作が関節作動させられるジョーを閉塞させ、逆方向における親ネジ被駆動カムの動作が関節作動させられるジョーがカム表面によってもたらされる限界まで開放するのを可能にする（しかしながら、強制しない）ように配置される。しばしば、親ネジ作動機構は、非−後方−駆動可能である。多くの実施態様では、ケーブル作動機構の位置によって、或いは、親ネジによって駆動されるならば、親ネジの位置によって、エンドエフェクタのジョー部材の位置を決定し得る。
【００３９】
図６Ａは、多くの実施態様に従った、２つの独立した作動機構によって関節作動させられるジョー７２を有するエンドエフェクタ７０の斜視図である。エンドエフェクタ７０は、エンドエフェクタベース７４と、関節作動ジョー７２と、取り外し可能な静止ジョー７６とを含む。エンドエフェクタ７０は、第１の駆動シャフト７８と、第２の駆動シャフト８０と、２つの作動ケーブル（図示せず）とを介して作動される。第１の駆動シャフト７８は、親ネジ作動機構の親ネジ８２を回転させる。第２の駆動シャフト８０は、取り外し可能な静止ジョー／ステープルカートリッジリロード７６の他の親ネジ（図示せず）を回転させる。
【００４０】
多くの実施態様において、第１の駆動シャフト７８及び／又は第２の駆動シャフト８０は、エンドエフェクタ７０が器具シャフトを介して結合される近位工具シャーシ内に配置される駆動機能によって駆動される。多くの実施態様において、近位工具シャーシは、ロボット工具マニピュレータに解放可能に取り付け可能であるよう構成される。多くの実施態様において、第１の駆動シャフト７８及び第２の駆動シャフト８０は、近位工具シャーシ内に配置される夫々の機能を介して作動させられる。多くの実施態様において、そのような駆動特徴は、近位工具シャーシ内に配置されるアクチュエータ又はモータシステムによって駆動される。
【００４１】
図６Ｂは、多くの実施態様に従った（親ネジ作動機構の構成部品をより良好に例示するために関節作動ジョー７２を取り外した状態の）図６Ａのエンドエフェクタ７０の斜視図である。親ネジ８２は、エンドエフェクタベース７４に対する回転のために取り付けられる。エンドエフェクタベース７４内のカムスロット８６に沿って親ネジ被駆動カム８４を選択的に平行移動させるために、親ネジ８２の選択的な回転を使用し得るよう、親ネジ被駆動カム８４が親ネジ８２と結合される。エンドエフェクタ７０は、旋回ピン８８を含み、旋回ピン８８は、関節作動ジョー７２をエンドエフェクタベース７４と回転的に結合するために使用される。
【００４２】
図７Ａ乃至１０は、作動機構を例示しており、エンドエフェクタは、作動機構によって、低力把持モードにおいてジョーの間に体組織を把持し、ジョーの間に把持される体組織をより高い締付力で締め付ける。
【００４３】
図７Ａ及び７Ｂは、図６Ａ及び６Ｂの親ネジ作動機構を例示している。親ネジ８２は、遠位支承表面９６と、近位軸受９８とインターフェース接続する近位支承表面とを有する。多くの実施態様において、遠位支承表面９６は、カムスロット８６の遠位端部に配置される円筒形の受口内に受け入れられる。遠位支承表面９６と円筒形の受口との間の比較的大きな隙間を伴って、親ネジ８２が過剰に揺動するのから守るよう、親ネジ８２のためのそのような遠位支持を構成し得る。近位軸受９８は、親ネジ８２の近位端部を支持するために、エンドエフェクタベース７４によって支持される。近位軸受９８は玉軸受であり得る。玉軸受は摩擦及び摩耗を低減するのに役立ち得る。親ネジ８２の遠位端部を支持するために、エンドエフェクタベース７４によって遠位軸受（図示せず）を支持し得る。遠位軸受は玉軸受であり得る。親ネジ被駆動カム８４は、親ネジ８２の外部ネジ山と噛合するよう構成されるネジ山付きボアを含む。親ネジ被駆動カム８４は、カムスロット８６の対応する頂部表面及び底部表面と槽と作用するよう構成される頂部表面及び底部表面を含む。親ネジ被駆動カム８４とカムスロット８６との間の相互作用は、親ネジ被駆動カム８４がカムスロット８６に対して回転するのを防止し、それは親ネジの回転に応答して親ネジ被駆動カム８４をカムスロット８６に沿って平行移動させる。
【００４４】
関節作動ジョー７２は、カムスロット８６に沿う親ネジ被駆動カム８４の位置が、旋回ピン８８の周りに関節作動ジョー７２の回転運動が親ネジ被駆動カム８４によって制約される程度を決定するように構成される。関節作動ジョー７２は、第１の近位側部１００及び第２の近位側部１０２を含み、それらは中央スロットによって分離される。第１及び第２の近位側部１００，１０２は、関節作動ジョー７２が旋回ピン８８を介してエンドエフェクタベース７４と結合されるときに、エンドエフェクタベース７４の対向する側部に配置される。第１及び第２の近位側部１００，１０２の各々は、適合カム表面９４を定め且つ親ネジ被駆動カム８４と近位側部１００，１０２との間に隙間をもたらす凹部領域を含む。親ネジ被駆動カム８４が（図７Ａ及び７Ｂに例示される位置付近で）カムスロット８６の近位端部又は近位端部付近に位置付けられるとき、親ネジ被駆動カム８４と関節作動ジョー７２の適合カム表面９４との間の接触は、関節作動ジョー７２を締付け構成において保持する。親ネジ被駆動カム８４がカムスロット８６の遠位端部に位置付けられるとき、旋回ピン８８の周りの関節作動ジョーの回転位置は、締付け構成（親ネジ被駆動カム８４と関節作動ジョー７２の適合カム表面９４との間には間隙がある）と開放構成（親ネジ被駆動カム８４と関節作動ジョー７２の適合カム表面９４との間に間隙があってもなくてもよい）との間の回転位置の範囲に亘って親ネジ被駆動カム８４によって制約されない。カムスロット８６の近位端部と遠位端部との間の親ネジ被駆動カム８４の位置に関して、非制約動作の範囲は、使用されるカム表面に従って異なり得る。
【００４５】
関節作動ジョー７２の適合カム表面９４を定める近位側部１００，１０２の各々における凹部の使用は数多くの利益をもたらす。例えば、近位側部を通じて延在する横方向スロットではなく凹部を使用することは、関節作動ジョー７２の近位側部１００，１０２に連続的な外側表面をもたらし、それが患者の体組織を妨げる可能性は横方向スロット開口よりも少ない。横方向スロットの欠如は、横方向スロットを備える近位側部に比べて、近位側部１００，１０２を強化するのにも役立ち、従って、締付け剛性の増大をもたらす。そのような近位側部１００，１０２は、２つの平面において剛性の増大を有し得る。それは外力の存在の下で関節作動ジョー７２の整列を維持するのを助け得る。２つの平面におけるそのような剛性の増大は、一部の外科用途において、例えば、組織ステープル留めにおいて有益であり得る。その場合には、ステープルとステープルを形成するアンビルポケットとの間の整列を維持するのに有益である。更に、横方向スロットの代わりの凹部の使用は、開放の横方向スロットを備える近位側部を有するものと比べて、外側材料によって目詰まりする可能性のより少ない作動機構ももたらす。
【００４６】
関節作動ジョーとエンドエフェクタの対向するジョーとの間の所望の締付力をもたらすよう親ネジ作動機構を構成し得る。例えば、多くの実施態様において、親ネジ作動機構は、関節作動ジョー７２の先端（旋回ピン８８から約２インチ）で少なくとも２０ポンドの締付力をもたらすよう構成される。多くの実施態様において、親ネジ作動機構は、関節作動ジョー７２の先端で少なくとも５０ポンドの締付力をもたらすよう構成される。多くの実施態様では、関節作動ジョー７２の先端で５０ポンドの締付力をもたらすために、親ネジ８２への入力トルクは約０．１ニュートンメートルであり、親ネジ８２は約３０回転を有する。
【００４７】
入手可能な材料及び構成部品を使用して親ネジ作動機構を製造し得る。例えば、親ネジ作動機構の多くの構成部品を入手可能なステンレス鋼から製造し得る。親ネジ被駆動カムが擦る表面（例えば、親ネジ８２、エンドエフェクタベース７４、関節作動ジョー７２の近位側部１００，１０２）に摩擦を減少させるために、親ネジ被駆動カム８４を（例えば、ＴｉＮ）塗工し得る。第１の作動機構を駆動させるために標準的なケーブルを使用し得る。
【００４８】
図８Ａ乃至８Ｆは、多くの実施態様に従ったケーブル作動機構１１０の構成部品を例示している。上述のように、親ネジ被駆動カム８４をカムスロット８６の遠位端部（即ち、旋回ピン８８付近）に位置付け得る。親ネジ被駆動カム８４のそのような遠位位置のために、上記で議論したように、旋回ピン８８についての関節作動ジョー７２の回転位置は、関節作動ジョー７２の回転位置の範囲に亘って制約されない。従って、ケーブル作動機構１１０によって旋回ピン８８についての関節作動ジョー７２の回転位置を制御し得る。ケーブル作動機構１１０は、閉塞構成と開放構成との間で関節作動ジョーの回転位置を変えるよう動作可能である。ケーブル作動機構１１０は、一対のプルケーブル１１２，１１４を含む。ケーブル作動機構１１０は、関節作動ジョー７２を閉塞構成に向かって旋回ピン８８について回転させるために使用される第１のリンケージ１１６や、関節作動ジョー７２を開放構成に向かって旋回ピン８８について回転させるために使用される類似の第２のリンケージ１１８も含む。（図８Ａ及び８Ｂに示す）第１のリンケージ１１６は、旋回ピン１２２を介してエンドエフェクタベース７４に対する回転のために取り付けられる回転リンク１２０を含む。接続リンク１２４は、旋回ピン１２６及び旋回ピン１２８を介して、回転リンク１１２を関節作動ジョー７２に結合する。第１のリンケージ１１６は、プリケーブル１１２の引張動作を介して関節作動させられる。動作中、プルケーブル１１２の引張動作は、回転リンク１１２を旋回ピン１２２について時計回り方向に回転させる。接続リンク１２４の結果としての動作は、関節作動ジョー７２を閉塞構成に向かって旋回ピン８８について反時計回りに回転させる。
【００４９】
ケーブル作動機構１１０の（図８Ｃ乃至８Ｆに示す）第２のリンケージ１１８は、第１のリンケージ１１６と類似の構成部品、例えば、旋回ピン１２２を介したエンドエフェクタベース７４に対する回転のために取り付けられる回転リンク１３０と、２つの旋回ピン１３６，１３８を介して回転リンク１３０を関節作動ジョー７２に結合する接続リンク１３４とを含む。第２のリンケージ１１８は、プルケーブル１１４の引張動作を介して関節作動させられる。第２のリンケージ１１８は、プルケーブル１１４の引張動作が関節作動ジョー７２を開放構成に向かって旋回ピン８８について回転させるように構成される。多くの実施態様において、接続リンク１３４と第２のリンケージ１１８の回転リンク１３０との間の旋回ピン１３６は、接続リンク１２４と第１のリンケージ１１６の回転リンク１２０との間の旋回ピン１２６と１８０度位相がずれている。関節作動ジョー７２を開放構成と閉塞構成との間で関節作動させるために、ケーブル作動機構１１０のプルケーブル１１２の調和された引張及び伸長が使用される。等しい反対のケーブル動作を最良にもたらすために、（それによって、以下に記載するキャプスタン被駆動システム内の張力を維持するために）、関節作動ジョー７２が閉塞される（或いはほぼ閉塞される）ときに、並びに、再び関節作動ジョー７２が開放される（或いはほぼ開放される）ときに、旋回ピン１２２，１３２のための共通の回転軸が、旋回ピン１２８，１３８のための回転軸を含む平面上に位置するよう構成される。接続リンク１２４，１３４は、第１及び第２のリンケージ１１６，１１８のために、この同じ平面について対称的に反対に組み立てられる。旋回ピン１２２，１２６の間の並びに旋回ピン１３２，１３６の間の距離は、第１及び第２のリンケージ１１６，１１８の両方にとって同じであり、旋回ピン１２６，１２８の間の並びに旋回ピン１３６，１３８の間の距離は、第１及び第２のリンケージ１１６，１８８の両方にとって同じである。
【００５０】
図９Ａ及び９Ｂは、多くの実施態様に従った他のケーブル作動機構１４０を介した関節作動ジョー７２の関節動作を例示している。ケーブル作動機構の実施態様１４０において、第１のプルケーブル１４２及び第２のプルケーブル１４４は、関節作動ジョー７２の近位端部と直接的に結合させられる。第１のプルケーブル１４２は、第１のプルケーブル１４２の引張動作が関節作動ジョー７２を締付け構成に向かって旋回ピン８８について回転させるよう第１のプーリ１４６の周りに巻き付く。第２のプルケーブル１４４は、第２のプルケーブル１４４の引張動作が関節作動ジョー７２を開放構成に向かって旋回ピン８８について回転させるよう第２のプーリの周りに巻き付く。従って、関節作動ジョー７２を開放構成と締付け構成との間で関節作動させるために、ケーブル作動機構１４０の第１及び第２のプルケーブルの調和された引張及び伸長が使用される。等しい反対のケーブル動作を最良にもたらし、（それによって、以下に記載するキャプスタン被駆動システム内のケーブル張力を維持するために）、旋回軸８８についてケーブル１４２によって規定される円弧の半径は、旋回軸８８についてケーブル１４４によって規定される半径と実質的に同じである。
【００５１】
多くの実施態様において、ケーブル（即ち、低力）作動機構は、近位工具シャーシ内に配置される作動機能を介して作動させられる一対のプルケーブルを含む。作動機能と動作的に結合する駆動機構を有するロボット工具マニピュレータに解放可能に取り付け可能であるように近位工具シャーシを構成し得る。例えば、一対のプルケーブルを近位工具シャーシ内に配置されるキャプスタンの周りに巻き付け得る。近位工具シャーシがロボット工具マニピュレータに取り付けられるとき、キャプスタンをロボット工具マニピュレータのキャプスタン駆動サーボモータと動作的に結合し得る。キャプスタンの対応する回転をもたらすために、キャプスタン駆動モータの選択的な回転を使用し得る。プルケーブルの調和された伸長及び後退をもたらすために、キャプスタンの回転を使用し得る。上記で議論したように、エンドエフェクタの関節作動ジョーの対応する関節動作をもたらすために、プルケーブルの調和された作動を使用し得る。
【００５２】
多くの実施態様では、後方−駆動可能なケーブル作動機構によって迅速応答／低力モードが提供される。関節作動ジョー７２を締付け構成に向かって回転させ且つケーブル作動機構を後方駆動させるために、例えば、関節作動ジョー７２に適用される外力を使用し得る。キャプスタンの周りに巻き付けられる一対のプルケーブルを含むケーブル作動機構を用いるならば、関節作動ジョー７２を閉塞構成に向かって回転させる外力は、プルケーブルの１つのプルケーブル内の張力の増大をもたらし、他のプルケーブル内の張力の減少をもたらし、それによって、相応してキャプスタンを回転させる。既知であるように、後方駆動可能性のための十分な効率を有するよう、そのようなケーブル被駆動システムを構成し得る。同様に、関節作動ジョー７２を開放構成に向かって回転させ且つケーブル作動機構を後方駆動させるために、関節作動ジョー７２に適用される外力を使用し得る。上記で議論したように、後方駆動可能な迅速応答／低力作動機構は数多くの利益をもたらす。
【００５３】
迅速応答／低力関節作動モードをもたらすために、代替的な機構を使用し得る。例えば、プッシュロッド／プルロッドを含む作動機構を使用し得る。
【００５４】
図１０は、上記で議論した親ネジ作動機構の構成部品を例示する断面図である。例示の構成部品は、親ネジ８２と、親ネジ被駆動カム８４と、エンドエフェクタベース７４のカムスロット８６と、遠位支承表面９６と、エンドエフェクタベース７４の円筒形受口１５４と、エンドエフェクタベース７４によって支持される近位軸受９８とを含む。
【００５５】
図１１は、多くの実施態様に従った、工具組立体１７０を概略的に例示する単純化された斜視図である。工具組立体１７０は、近位作動機構１７２、近位端部と遠位端部とを有する細長いシャフト１７４、シャフトの遠位端部に配置される工具本体１７６、工具本体１７６に対して締付け構成と開放構成との間で移動可能なジョー１７８、ジョーと結合させられる第１の作動機構、及びジョーと結合させられる第２の作動機構を含む。第１の作動機構は、締付け構成と開放構成との間で工具本体に対するジョーの位置を変えるよう動作可能である。第２の作動機構は、ジョーが締付け構成内に保持される第１の構成と、工具本体に対するジョーの位置が第２の作動機構によって制約されない第２の構成とを有する。第１の作動機構は、近位作動機構と動作的に結合される。多くの実施態様において、第１の作動機構は、近位作動機構によって作動させられる一対のプルケーブルを含む。第２の作動機構は、近位作動機構と動作的に結合させられる。多くの実施態様において、第２の作動機構は、近位作動機構から細長いシャフト１７４を通じて延びる駆動シャフトを介して近位作動機構によって駆動される工具本体内に配置される親ネジ被駆動カムを含む。第１及び第２の作動機構を有するものとして工具組立体１７０を記載したが、工具が単一の作動機構を用いて、比較的低力で体組織を把持し、引き続き、把持される体組織をより高い締付力で締め付け得るよう、一部の実施態様では、可変力モータで駆動される単一の作動機構で工具組立体１７０を構成し得る。
【００５６】
様々の用途における使用のために工具組立体１７０を構成し得る。例えば、近位作動機構内で使用される手動及び／又は自動の作動を用いて、工具組立体１７０を手持ち式装置として構成し得る。外科用途、例えば、焼灼封止、ステープル留め等における使用のためにも、工具組立体１７０を構成し得る。工具組立体１７０は、最小侵襲的ロボット手術を超える用途、例えば、非ロボット最小侵襲的手術、非最小侵襲的ロボット手術、非ロボット非最小侵襲的手術、並びに、開示の余剰のジョーの使用が有益である他の用途を有し得る。
【００５７】
ロボット工具エンドエフェクタのジョーを関節作動させるために、余剰のジョーの作動を使用し得る。例えば、図１２は、余剰のジョー作動を利用するロボット工具１８０を概略的に例示している。ロボット工具１８０は、近位工具シャーシ１８２と、駆動モータ１８４と、器具シャフト１８６と、遠位エンドエフェクタ１８８と、第１の作動機構部分１９０と、第２の作動機構１９２とを含む。遠位エンドエフェクタ１８８は、関節作動ジョー１９４を含む。近位工具シャーシ１８２は、ロボット工具マニピュレータ１９６に解放可能に取り付け可能であり、ロボット工具マニピュレータ１９６は、第１の駆動装置１９８と、近位工具シャーシ１８２がロボット工具マニピュレータ１９６に取り付けられるときにロボット工具１８０の第１の作動機構部分１９０と動作的に結合する第１の作動機構部分２００とを有する。器具シャフト１８６は、工具シャーシ１８２に近接する近位端部と、エンドエフェクタ１８８に近接する遠位端部とを有する。エンドエフェクタ１８８を開放構成と閉塞構成との間で関節作動させるために、（部分２００と部分１９０とを含む）第１の作動機構は、工具シャーシ１８２が工具マニピュレータ１９６に取り付けられるときに、第１の駆動装置１９８を関節作動ジョー１９４に結合させる。エンドエフェクタを開放構成から締付け／閉塞構成に関節作動させるために、第２の作動機構１９２は、駆動モータ１８４を関節作動ジョー１９４に結合させる。第１の作動機構は、ケーブル作動機構、例えば、迅速応答／低力モードをもたらす上記で議論したケーブル作動機構であり得る。多くの実施態様において、第１の作動機構は、後方−駆動可能である。第２の作動機構は、駆動モータ１８４を親ネジ作動機構、例えば、高締付力モードをもたらす上記で議論した親ネジ作動機構と結合させる駆動シャフトを含み得る。多くの実施態様において、第２の作動機構は、非−後方−駆動可能である。両方のモードにおいて、ジョー部材の位置は、エンドエフェクタ１８８と結合させられるＰＳＭによって得られる。エンドエフェクタを用いた体組織の把持の間にＰＳＭによって得られる位置データから、プロセッサ１９１は、分離パラメータと、締付力でのエンドエフェクタを用いた締付け成功の関連予測とを決定し得る。
【００５８】
図１３Ａ−１３Ｃは、分離パラメータエンドエフェクタ１８８の実施例を例示し、把持位置及び締付け位置の両方におけるエンドエフェクタ１８８を描写している。図１３Ａは、エンドエフェクタ１８８のジョーを例示しており、分離パラメータは、ジョー部材の先端の間の距離であり、或いは、ジョー部材の間の角度であり得る。図１３Ｂは、把持力（Ｆｇ）でジョー部材の間で体組織（Ｔ）を把持するエンドエフェクタ１８８を例示している。この実施態様において、システムは、体組織Ｔが既知の力Ｆｇでジョー部材の間に把持されるときの分離パラメータを測定する。応答して、システムは、より高い締付力（Ｆｃ）で把持される体組織Ｔの締付けがどちらかと言えば多分あるか（５割を越える確率であるか）否かについての表示をユーザインターフェース上にもたらす。締付け成功の可能性の表示は、全体的に又は部分的に分離パラメータに基づき得るが、追加的な要因にも基づき得る。追加的な要因は、体組織（Ｔ）の種類（例えば、腸、胃）、体組織の厚さ、所望の締付力Ｆｃ、及び完全締付け状態におけるジョー部材の間の所望の分離を含むが、それらに限定されない。例えば、１つの実施態様において、請求されるシステムは、閾又は所望の把持分離より少ない把持分離パラメータに応答して、締付力Ｆｃでの把持される組織の締付けの可能性についての表示ももたらし得る。代替的に、測定される分離が所定の分離パラメータよりも大きいならば、システムは、締付けが成功しそうにないという表示を使用者にもたらし得る。所定の分離パラメータは、上述の追加的な要因のいずれかに従って異なり得る。図１３Ｃは、体組織Ｔを締付力Ｆｃでジョー部材の間に成功裏に締め付けたエンドエフェクタ１８８を例示している。締付力Ｆｃは、把持力Ｆｇよりも大きい所望の範囲内にある。
【００５９】
図１４Ａ及び１４Ｂは、体組織Ｔを把持力Ｆｇで把持したエンドエフェクタ１８８の２つの実施例を例示している。図１４Ａは、体組織を把持するときのエンドエフェクタ１８８のジョーの間の実際の分離（Ｓａ）が、所与の所望の締付力Ｆｃ及び／又は所望の締付け分離での締付け予測のために決定されるような、所定の把持分離又は標的分離（Ｓｔ）より少ない実施例を描写している。この実施例では、システムは成功裏の締付けを予測し、予測の表示をユーザインターフェース上で外科医にもたらす。図１４Ｂは、エンドエフェクタのジョーの間の組織滑り又は不十分な組織の故に成功しそうにないように体組織が位置付けられる実施例を描写している。この実施例において、エンドエフェクタ１８８のジョーの間の実際に測定される分離（Ｓａ）は、所与の締付力Ｆｃ及び／又は締付け分離での締付け予測のために決定されるような、所定の分離又は標的分離（Ｓｔ）よりも大きい。この実施態様では、システムは締付けが成功しそうにないことを予測し、その予測の表示をユーザインターフェース上で外科医にもたらす。締付けが成功しそうにないことの表示をもたらした後、使用者からの追加的な入力がない限り、システムは外科医が締め付けるのを阻止し得る。
【００６０】
図１５Ａ−１５Ｂは、把持組織の締付けが成功裏でありそうか否かについての、システム１０のユーザインターフェースディスプレイ６０上の表示を例示している。ユーザインターフェースディスプレイ６０は、締付け予測の表示に加えて、手術中の手術工具エンドエフェクタの画像及び／又は視覚的表現を表示するのが典型的である。機能を外科手術中に継目なしに組み込むために、外科手術中にユーザインターフェースディスプレイ上の画像の上に締付け予測の表示を重ね合わせ得る。締付け予測表示は、外科医が締付けのための準備において組織の把持を実施するときに現れるだけであるのが好ましい。締付け予測の表示は、手術中に外科医による体組織の成功裏の締付けを容易化すると同時に、不成功の締付けに起因する組織損傷の潜在性を最小限化する。図１５Ａは、スクリーンの右側下方に重ね合わせられた締付け予測表示器２５０を備えるディスプレイ６０を描写しており、表示器２５０は、締付けがどちらかと言えば多分あることを表示している。図１５Ｂは、スクリーンの右側下方に重ね合わせられた締付け予測表示２５０を備えるディスプレイ６０を描写しており、表示器２５０は、締付けが成功しそうにないことを表示している。しばしば、外科医は体組織からの干渉の故に内視鏡を用いて手術部位全体を視覚化し得ないか、或いは、外科医は工具の視覚的表示を見ている。図１５Ａ−１５Ｂにおいて、ディスプレイ６０上のエンドエフェクタ１８９のジョーの図形的表示は誇張されているが、一般的には、外科医は、ディスプレイ６０上の手術工具の画像を見るだけからでは、締付けが成功であるか否かを確認し得ない。
【００６１】
図１６Ａ−１６Ｂは、締付け予測表示２５０の追加的な実施例を例示している。図１６Ａは、締付け予測が締付け成功の見込みの勾配（傾斜）である表示器を描写している。システム及び方法は、様々の要因に基づき勾配内で予測を決定し得る。それらの要因は、実際の分離と組織を把持するジョー間の所定の標的分離との間の相違、組織の種類、組織の厚さ、又は所望の締付力及び／又は締付け分離を含むが、それらに限定されない。例えば、ジョーが組織を把持するときの所定の分離は、許容可能な把持分離の範囲にあり得る。実際の測定される把持分離が所定の把持分離の範囲の更に外側であればあるほど、締付け成功の見込みはより少ない。例えば、１つの実施態様において、実際の測定分離が０−２度内にあるならば、システムは９９％の締付け成功の見込みの表示を表示する。測定される分離が２−８度から増大するならば、見込みは、例えば、９９％から１０％まで下がるように、単調に減少する関係において減少する。図１６Ｂは、２つの設定、予測される締付け成功設定及び予測される締付け失敗設定の間でトグルする表示器を有する実施態様を描写している。この実施例において、表示器は、点灯されるときには締付けがどちらかと言えば多分あることを表示し、暗いときには締付けの成功がおそらくないことを表示する単なる光である。
【００６２】
図１７−１９は、請求される方法の実施態様を図式的に例示している。図１７は、例示的な方法３００の単純化された提示である。方法３００は、既知の把持力で組織を把持する２つのジョーの間の分離を測定するステップ３０２と、２つのジョーの間の把持される組織をより高い締付力で締め付けるときに締付けが成功しそうか或いは失敗しそうかをユーザインターフェース上に表示するステップ３０４とを含む。図１８は、典型的には、使用者からの命令に応答して、システムがある保持力でジョーの間で体組織を把持するステップ３１２と、システムがジョーの間の分離を測定して、ステップ３１４及び３１６において締付け成功の予測の表示をそれぞれもたらした後に、組織を締め付けよという使用者からの命令に応答して、その締付力でジョーの間に体組織を締め付けるステップ３１８とを更に含む方法３１０の単純化された提示である。図１９は、締付けが成功しそうであるという表示をもたらすステップ３３２をシステムが遂行した後、ジョーを再位置決めせよという使用者からの命令に応答して、体組織に対してジョーを再位置決めするステップ３３４を更に含む方法３２０の単純化された提示である。
【００６３】
図２０−２１は、請求される方法の実施態様を例示するフローチャートである。図２０は、請求される方法の実施態様を示すフローチャートであり、システムは、体組織がジョーの間で把持された後（ＭＴＭグリップは組織の上で閉塞される）、ＰＳＭから分離（ジョー角度）を読み取る。分離（角度）が所定の分離（閾角度）よりも少ないならば、システムは締付けが成功しそうであることを使用者に表示する。分離（角度）が所定の分離（閾）よりも少なくないならば、システムは締付けが失敗しそうであることを使用者に表示する。使用者が締付けの入力をシステムにもたらす（青ペダルが押される）ならば、システムはジョー内に把持される組織の締付けを進める。図２０は、締付け後の組織にステープルを撃つことによって体組織を締付け且つ封止するために外科システム内に組み込まれる請求される方法の実施態様を示すフローチャートである。図２０−２１において、システムは、選択される行為を遂行する前に、青色又は黄色ペダルを押すことのような入力を使用者に要求し得る。
【００６４】
図２２Ａ−２２Ｂは、締付け後の組織のステープル留めに進むことが妥当であるか否かについてシステム１０のユーザインターフェースディスプレイ６０上の表示を例示している。その表示は、ステープル留めに進むことが安全であるか否かの表示のみであり得るし、或いは、エンドエフェクタ１８９を用いた組織の締付け後の経過時間（又は、代替的にカウントダウン）を示すためのタイマを更に含み得る。表示器２５０は、図１５Ａ−１５Ｂに例示する表示器と類似し得るが、上述の機能を更に含み得る。ステープル留め安全表示器及び／又はタイマ機能は有利である。何故ならば、それらは、ステープル留めされるべき組織内の流体（例えば、血液）を搾り出すことによってステープル留めが締め付けられている組織の厚さを僅かに減少させ得る前に、締め付けられる組織が特定の量の時間に亘って締め付けられる状態に維持されることを可能にするからである。締め付けられる組織内の流体の量を減少させることは有利である。何故ならば、それはステープル留めの前後でステープル挿入地点からの出血の可能性を減少させ得るからである。組織がエンドエフェクタ１８９のジョーの間で適切に締め付けられるとき、ステープル留めが開始される前に、締め付けられる組織が圧縮する（例えば、流体がジョーの間の組織から圧搾されて出る）ために、有限の量の時間が必要とされるのが典型的である。流体の十分な圧縮及び削減のために必要とされる時間の量は、ステープルの種類及び大きさ、ステープラ及び／又はクランプの種類、並びに、締め付けられる組織の種類及び厚さに従って異なり得る。例えば、腸組織のステープルを行う際には、組織の締付け後に並びにステープル留め前に少なくとも１分間待つことは、ステープル留めに起因する出血の量を有意に減少させる。しかしながら、当業者は、しばしば手術及びステープル留めされる組織に依存して、待ち時間の期間が１分よりも少なくても１分よりも多くてもよいことを理解するであろう。加えて、ステープル留めの後に組織の締付けを維持することは、ステープル留めされる組織から出血を更に低減させ、止血を促進し得る。システム及び／又は外科医が所要時間が経過したこと並びにステープル留めを進めるのが安全であることを認識し得るよう、表示器は経過時間（又は推奨待機時間からのカウントダウン）をもたらし得る。他の実施態様では、追加的な表示器メッセージ（例えば、「ステープル留めするのを待つ」、「ステープル留めに進む」）は、締め付けられた組織のステープル留めに進むのが妥当であることを外科医に示すのを助け得る。そのような表示は、時間表示器ディスプレイの色の変化、ディスプレイ上の背景色の変化、光、音声、又はステープル留め安全性及び／又は締付け期間を外科医比に連絡するのに適した任意の他の表示をも含み得るが、それらに限定されない。推奨締付け待機時間を手術の変数のいずれかに従ってシステム内に事前設定し得るし、或いは、代替的に、外科医がそれを入力し得る。
【００６５】
上述の実施態様の図２２Ａにおいて、外科医はエンドエフェクタ１８９のジョーを用いて組織を成功裏に締め付けた。その提示はディスプレイ６０上に見られる。ディスプレイ６０の右下隅にある表示器２５０は、締付けが完了したことを示し、「ステープル留めするのを待つ」というメッセージで外科医に更に指示するのに対し、タイマは組織の成功裏の締付け後に経過した時間を表示する。この実施態様において、ステープル留めを行う前に待つ推奨時間は１分である。図２２Ｂに示すように、１分が経過した後、表示器２５０は、「ステープル留めに進む」というメッセージと共に、経過時間を表示する。然る後、外科医は、締め付けられる組織のステープル留めに進み得る。代替的な実施態様では、外科医がステープル留め後の組織に対する締付けを維持するのを可能にするために、タイマは組織のステープル止めの後に再始動し得る。
【００６６】
ここに記載する実施例及び実施態様は例示の目的のためであること、その観点における様々の変形又は変更が当業者に提案され、この出願の精神及び範囲並びに付属の請求項の範囲内に含まれるべきであることが理解されよう。数多くの異なる組み合わせが可能であり、そのような組み合わせは本発明の一部であると考えられる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【国際調査報告】
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