(57)【要約】  多数のエンドエフェクタ機能を選択的に作動させることができる回転駆動部を有する外科用器具が本明細書で説明される。少なくとも１つの実施形態において、外科用器具は、外側シャフトと、外側シャフトに連結されたエンドエフェクタと、外側シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転可能な駆動シャフトと、回転可能な駆動シャフトからエンドエフェクタにトルクを伝達するように構成された複数の選択的に係合可能なクラッチと、を含む。外科用器具は、クラッチの係合及び／又は係合解除を検出するように構成されたセンサを更に備える。
2021517834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
外側シャフトと、
前記外側シャフトに連結されたエンドエフェクタと、
前記外側シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転可能な駆動シャフトと、
前記駆動シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転しない細長い部材と、
前記回転可能な駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達するように構成された複数の選択的に係合可能なクラッチと、
前記回転しない細長い部材に沿って配設された複数のセンサと、を備え、
前記複数のクラッチのうちの各クラッチが、前記駆動シャフトの回転を、前記外側シャフトに対する前記エンドエフェクタの複数の運動のうちの１つに変換するように構成されており、
前記複数のセンサのうちの各センサが、係合された状態にあるクラッチのうちの１つ又は前記エンドエフェクタの運動のうちの１つを検出するように構成されている、外科用器具。
【請求項２】
各センサが、ホール効果センサである、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
複数の永久磁石を更に備え、各永久磁石が、前記ホール効果センサのうちの１つに隣接する前記エンドエフェクタの一部分に連結されており、その結果、前記センサが、それに対する前記永久磁石の位置を検出することができる、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記回転しない細長い部材が、それを通って延在して前記複数のセンサから延在するワイヤを収容する内側管腔を含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記細長い部材が、その近位端に、相補的な電気プラグとインターフェースするように構成されている電気プラグを含む、請求項４に記載の外科用器具。
【請求項６】
前記複数のクラッチの各々が、電気的に作動される、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項７】
前記複数のクラッチの各々が、電磁石を含む、請求項６に記載の外科用器具。
【請求項８】
前記外側シャフトに連結された駆動モジュールを更に備え、前記駆動モジュールが、前記駆動シャフトに動作可能に連結されたモータを含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記外側シャフトが、前記駆動モジュール上の相補的な電気ポートとインターフェースするように構成された電気ポートに連結されて、前記外科用器具に関する識別情報を通信する、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記駆動モジュールが、ユーザと通信するためのディスプレイを含む、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記モータが、中空コアを有する、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記複数のセンサから延在する電気導線が、前記モータの前記中空コアを通って配線されている、請求項１１に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記駆動モジュールが、前記モータと前記駆動シャフトとの間に動作可能に配設された遊星ギアボックスを含む、請求項１１に記載の外科用器具。
【請求項１４】
外科用器具であって、
外側シャフトと、
前記外側シャフトに連結されたエンドエフェクタと、
前記外側シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転可能な駆動シャフトと、
前記駆動シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転しない細長い部材と、
前記回転可能な駆動シャフトの遠位部分に沿って配設された第１の選択的に係合可能なクラッチであって、前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達して、前記エンドエフェクタの第１の運動を引き起こすように構成されている、第１の選択的に係合可能なクラッチと、
前記細長い部材の遠位部分に沿って配設されており、かつ前記第１のクラッチの係合を検出するように構成されている、第１のセンサと、
前記第１のクラッチの近位にある前記回転可能な駆動シャフトの一部分に沿って配設された第２の選択的に係合可能なクラッチであって、前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達して、前記エンドエフェクタの第２の運動を引き起こすように構成されている、第２の選択的に係合可能なクラッチと、
前記第１のセンサの近位にある前記細長い部材の一部分に沿って配設された第２のセンサであって、前記第２のクラッチの係合を検出するように構成されている、第２のセンサと、を備える、外科用器具。
【請求項１５】
前記第２のクラッチの近位にある前記回転可能な駆動シャフトの一部分に沿って配設された第３の選択的に係合可能なクラッチであって、前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達して、前記エンドエフェクタの第３の運動を引き起こすように構成されている、第３の選択的に係合可能なクラッチと、
前記第２のセンサの近位にある前記細長い部材の一部分に沿って配設された第３のセンサであって、前記第３のクラッチの係合を検出するように構成されている、第３のセンサと、を更に備える、請求項１４に記載の外科用器具。
【請求項１６】
前記第１及び第２のセンサが、ホール効果センサである、請求項１４に記載の外科用器具。
【請求項１７】
前記細長い部材が、前記第１及び第２のセンサに連結されたワイヤを内部に配設させるように構成された内側管腔を含む、請求項１４に記載の外科用器具。
【請求項１８】
前記エンドエフェクタの前記第１の運動を検出するように構成された第３のセンサと、前記エンドエフェクタの前記第２の運動を検出するように構成された第４のセンサと、を更に備える、請求項１４に記載の外科用器具。
【請求項１９】
前記第３のセンサに隣接する前記エンドエフェクタの一部分に連結された第１の永久磁石と、
前記第４のセンサに隣接する前記エンドエフェクタの一部分に連結された第２の永久磁石と、を更に備え、前記第３のセンサ及び前記第４のセンサが、各々、それらに隣接して位置付けられた前記永久磁石の位置を検出するように構成されたホール効果センサである、請求項１８に記載の外科用器具。
【請求項２０】
前記外側シャフトの近位端に連結された近位アクチュエータ部分を更に備える、請求項１４の外科用器具。
【請求項２１】
前記近位アクチュエータ部分が、前記駆動シャフトの近位端に連結されるように構成されたモータを含み、前記モータが、前記第１及び第２のセンサから延在するワイヤを収容するための中空コアを有する、請求項２０に記載の外科用器具。
【請求項２２】
前記近位アクチュエータ部分が、前記モータと前記駆動シャフトとの間に動作可能に配設された遊星ギアボックスを含む、請求項２１に記載の外科用器具。
【請求項２３】
外科的方法であって、
エンドエフェクタに連結されている外側シャフトの内側管腔内で駆動シャフトを回転させることと、
前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの第１の運動を引き起こすように、第１のクラッチを係合することと、
第１のセンサを使用して前記第１のクラッチの係合を検出することと、
前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの第２の運動を引き起こすように、第２のクラッチを係合することと、
第２のセンサを使用して前記第２のクラッチの係合を検出することと、を含む、外科的方法。
【請求項２４】
第３のセンサを使用して前記エンドエフェクタの前記第１の運動を検出することを更に含む、請求項２３に記載の外科的方法。
【請求項２５】
第４のセンサを使用して前記エンドエフェクタの前記第２の運動を検出することを更に含む、請求項２３に記載の外科的方法。
【請求項２６】
前記第１及び第２のセンサが、前記駆動シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転しない細長い部材に沿って配設されている、請求項２３に記載の外科的方法。
【請求項２７】
前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの第３の運動を引き起こすように、第３のクラッチを係合することと、
第３のセンサを使用して前記第３のクラッチの係合を検出することと、を更に含む、請求項２３に記載の外科的方法。
【請求項２８】
第４のセンサを使用して前記エンドエフェクタの前記第３の運動を検出することを更に含む、請求項２７に記載の外科的方法。
【請求項２９】
前記第３の運動が、前記エンドエフェクタの関節運動である、請求項２７に記載の外科的方法。
【請求項３０】
前記第１の運動が、エンドエフェクタ機能の作動である、請求項２３に記載の外科的方法。
【請求項３１】
前記第２の運動が、前記エンドエフェクタの回転である、請求項３０に記載の外科的方法。
【請求項３２】
前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの関節運動を引き起こすように、第３のクラッチを係合することと、
第３のセンサを使用して前記第３のクラッチの係合を検出することと、を更に含む、請求項３１に記載の外科的方法。
【請求項３３】
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、ホール効果センサである、請求項２３に記載の外科的方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本非仮出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、その開示は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる、２０１７年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５７８，７９３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＥＭＯＴＥ  ＲＥＬＥＡＳＥ」、２０１７年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５７８，８０４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＤＵＡＬ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＭＥＭＢＥＲＳ  ＴＯ  ＥＦＦＥＣＴ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ  ＴＹＰＥＳ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＭＯＶＥＭＥＮＴ」、２０１７年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５７８，８１７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＲＹ  ＤＲＩＶＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」、２０１７年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５７８，８３５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＲＹ  ＤＲＩＶＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」、２０１７年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５７８，８４４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＭＯＤＵＬＡＲ  ＰＯＷＥＲ  ＳＯＵＲＣＥＳ」、及び２０１７年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６２／５７８，８５５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＮＤ／ＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、外科用システムに関し、並びに、とりわけ、様々な構成において、患者の組織を把持するように設計された把持器具、患者の組織を操作するように構成された切開器具、患者の組織をクリップ留めするように構成されたクリップアプライヤ、及び患者の組織を縫合するように構成された縫合器具に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
本明細書に記載する実施形態の様々な特徴は、それらの利点と共に、以下の添付図面と併せて以下の説明によって理解することができる。
【図１】少なくとも１つの実施形態による、ハンドルと、ハンドルに選択的に取り付け可能であるいくつかのシャフトアセンブリと、を備える、外科用システムを示す。
【図２】図１の外科用システムのハンドル及びシャフトアセンブリのうちの１つの立面図である。
【図３】図２のシャフトアセンブリの部分断面斜視図である。
【図４】図２のシャフトアセンブリの別の部分断面斜視図である。
【図５】図２のシャフトアセンブリの部分分解図である。
【図６】図２のシャフトアセンブリの部分断面立面図である。
【図７】図１のハンドルの駆動モジュールの立面図である。
【図８】図７の駆動モジュールの断面斜視図である。
【図９】図７の駆動モジュールの端面図である。
【図１０】ロック構成にある図２のハンドルとシャフトアセンブリとの間の相互接続の部分断面図である。
【図１１】ロック解除構成にある図２のハンドルとシャフトアセンブリとの間の相互接続の部分断面図である。
【図１２】図７の駆動モジュールのモータ及び減速歯車アセンブリの断面斜視図である。
【図１３】図１２の減速歯車アセンブリの端面図である。
【図１４】開放構成にある図２のシャフトアセンブリのエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図１５】閉鎖構成にある図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図１６】第１の方向に関節運動した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図１７】第２の方向に関節運動した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図１８】第１の方向に回転した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図１９】第２の方向に回転した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図２０】図２のシャフトアセンブリから取り外された図１４のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図２１】いくつかの構成要素が取り除かれて示された図１４のエンドエフェクタの分解図である。
【図２２】図２のシャフトアセンブリの遠位取り付け部分の分解図である。
【図２２Ａ】いくつかの構成要素が取り除かれて示された図２のシャフトアセンブリの遠位部分の分解図である。
【図２３】図２のシャフトアセンブリから取り外された図１４のエンドエフェクタの別の部分断面斜視図である。
【図２４】図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図２５】図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図２６】図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの別の部分断面斜視図である。
【図２７】エンドエフェクタの第１、第２、及び第３のクラッチを描写する、図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの部分断面図である。
【図２８】非作動状態にある図２７の第１のクラッチを描写する。
【図２９】作動状態にある図２７の第１のクラッチを描写する。
【図３０】非作動状態にある図２７の第２のクラッチを描写する。
【図３１】作動状態にある図２７の第２のクラッチを描写する。
【図３２】非作動状態にある図２７の第３のクラッチを描写する。
【図３３】作動状態にある図２７の第３のクラッチを描写する。
【図３４】非作動状態にある図２７の第２及び第３のクラッチ、並びに図２のシャフトアセンブリにロックされた図１４のエンドエフェクタを描写する。
【図３５】その非作動状態にある図２７の第２のクラッチ及びその作動状態にある図２７の第３のクラッチを描写する。
【図３６】作動状態にある図２７の第２及び第３のクラッチ、並びに図２のシャフトアセンブリからロック解除された図１４のエンドエフェクタを描写する。
【図３７】図２７の第１、第２、及び第３のクラッチの状態を検出するように構成されたセンサを備える、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図３８】図２７の第１、第２、及び第３のクラッチの状態を検出するように構成されたセンサを備える、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図３９】非作動状態にある図３８の第１及び第２のクラッチ、並びに少なくとも１つの代替的な実施形態によるセンサを描写する。
【図４０】非作動状態にある図３８の第２及び第３のクラッチ、並びに少なくとも１つの代替的な実施形態によるセンサを描写する。
【図４１】少なくとも１つの実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図４２】非作動状態で示されるクラッチを備える、図４１のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図４３】作動状態にあるクラッチを示す、図４１のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図４４】非作動状態で示される第１及び第２のクラッチを備える、少なくとも１つの実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図４５】図７のハンドル駆動モジュール及び図１の外科用システムのシャフトアセンブリのうちの１つの斜視図である。
【図４６】図７のハンドル駆動モジュール及び図４５のシャフトアセンブリの別の斜視図である。
【図４７】図１のハンドルに取り付けられた図４５のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図４８】図１のハンドルに取り付けられた図４５のシャフトアセンブリの別の部分断面図である。
【図４９】図４５のシャフトアセンブリの部分断面斜視図である。
【図５０】図１の外科用システムの制御システムの概略図である。
【０００４】
複数の図面を通して、対応する参照符号は対応する部分を示す。本明細書に記載される例示は、本発明の様々な実施形態を１つの形態で例示するものであり、かかる例示は、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本願の出願人は、本願と同日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらの各々は、それらのそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
−米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＥＭＯＴＥ  ＲＥＬＥＡＳＥ」代理人整理番号ＥＮＤ７９６０ＵＳＮＰ／１８０００３、
−米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＤＵＡＬ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＭＥＭＢＥＲＳ  ＴＯ  ＥＦＦＥＣＴ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ  ＴＹＰＥＳ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＭＯＶＥＭＥＮＴ」代理人整理番号ＥＮＤ７９６１ＵＳＮＰ／１８０００４、
−米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＲＹ  ＤＲＩＶＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」代理人整理番号ＥＮＤ７９６２ＵＳＮＰ／１８０００５、
−米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＲＹ  ＤＲＩＶＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」代理人整理番号ＥＮＤ７９６３ＵＳＮＰ／１８０００６、及び
−米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＭＯＤＵＬＡＲ  ＰＯＷＥＲ  ＳＯＵＲＣＥＳ」代理人整理番号ＥＮＤ７９６４ＵＳＮＰ／１８０００７。
【０００６】
明細書に記載され、添付の図面に示されるように、実施形態の全体的な構造、機能、製造、及び使用の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。周知の動作、構成要素、及び要素は、本明細書に記載される実施形態を不明瞭にしないようにするため、詳細に記載されていない。読者は、本明細書に記載され図示された実施形態は、非限定的な例であり、したがって本明細書に開示された特定の構造的及び機能的詳細は、代表的及び例示的であり得ることを、理解するであろう。特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、それに対する変形及び変更を行うことができる。
【０００７】
用語「備える（comprise）」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」など、ｃｏｍｐｒｉｓｅの語形のいずれか）、「有する（have）」（「ｈａｓ」及び「ｈａｖｉｎｇ」など、ｈａｖｅの語形のいずれか）、「含む（include）」（「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」及び「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」など、ｉｎｃｌｕｄｅの語形のいずれか）、及び「含有する（contain）」（「ｃｏｎｔａｉｎｓ」及び「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」など、ｃｏｎｔａｉｎの語形のいずれか）は、変更可能な連結動詞である。結果として、１つ若しくは２つ以上の要素を「備える」か、「有する」か、「含む」か、又は「含有する」外科用システム、デバイス、又は装置は、それら１つ又は２つ以上の要素を有しているが、それら１つ又は２つ以上の要素のみを有することに限定されない。同様に、１つ若しくは２つ以上の特徴を「備える」か、「有する」か、「含む」か、又は「含有する」システム、デバイス、又は装置の要素は、それら１つ又は２つ以上の特徴を有するが、それら１つ又は２つ以上の特徴のみを有することに限定されない。
【０００８】
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は、臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの配向及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び／又は絶対的であることを意図したものではない。
【０００９】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科手技を行うための、様々な例示的なデバイス及び方法が提供される。しかしながら、本明細書に開示される様々な方法及びデバイスが、例えば切開外科手技と関連するものを含む、多くの外科手技及び用途で使用され得ることが、読者には容易に理解されよう。本明細書の「発明を実施するための形態」を読み進めることで、読者は、本明細書に開示される様々な器具が、例えば、もとからある開口部を通じて、組織に形成された切開部又は穿刺孔を通じてなど、任意の方法で体内に挿入され得ることを更に理解するであろう。これらの器具の作用部分すなわちエンドエフェクタ部分は、患者の体内に直接挿入することもでき、又は、外科用器具のエンドエフェクタ及び細長いシャフトを進めることが可能な作用通路を有するアクセスデバイスを通じて挿入することもできる。
【００１０】
例えば、把持具などの外科用器具は、ハンドル、ハンドルから延在するシャフト、及びシャフトから延在するエンドエフェクタを備えることができる。様々な例において、エンドエフェクタは、第１のジョー及び第２のジョーを備え、ジョーの一方又は両方は、患者の組織を把持するように、他方に対して移動可能である。これにより、外科用器具のエンドエフェクタは、任意の好適な構成を備えることができ、任意の好適な機能を実行することができる。例えば、エンドエフェクタは、患者の組織を切開又は分離するように構成された第１及び第２のジョーを備えることができる。また、例えば、エンドエフェクタは、患者の組織を縫合及び／又はクリップ留めするように構成され得る。様々な例において、外科用器具のエンドエフェクタ及び／又はシャフトは、トロカール又はカニューレを通して患者に挿入されるように構成されており、例えば、およそ５ｍｍ、８ｍｍ、及び／又は１２ｍｍなどの任意の好適な直径を有することができる。米国特許出願第１１／０１３，９２４号、発明の名称「ＴＲＯＣＡＲ  ＳＥＡＬ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」、現在の米国特許第７，３７１，２２７号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。シャフトは、長手方向軸を画定することができ、エンドエフェクタの少なくとも一部分は、長手方向軸を中心に回転可能であり得る。更に、外科用器具は、エンドエフェクタの少なくとも一部分がシャフトに対して関節運動することを可能にし得る関節運動ジョイントを更に備えることができる。使用中、臨床医は、エンドエフェクタを患者内で操作するためにエンドエフェクタを回転及び／又は関節運動させることができる。
【００１１】
外科用器具システムが、図１に描写されている。外科用器具システムは、ハンドルアセンブリ１０００を備え、ハンドルアセンブリ１０００は、シャフトアセンブリ２０００、シャフトアセンブリ３０００、シャフトアセンブリ４０００、シャフトアセンブリ５０００、及び／又は任意の他の好適なシャフトアセンブリと共に選択的に使用可能である。シャフトアセンブリ２０００は、図２のハンドルアセンブリ１０００に取り付けられ、シャフトアセンブリ４０００は、図４５のハンドルアセンブリ１０００に取り付けられる。シャフトアセンブリ２０００は、近位部分２１００と、近位部分２１００から延在する細長いシャフト２２００と、遠位取り付け部分２４００と、遠位取り付け部分２４００を細長いシャフト２２００に回転可能に接続する関節運動ジョイント２３００と、を備える。シャフトアセンブリ２０００は、遠位取り付け部分２４００に取り付けられた交換可能なエンドエフェクタアセンブリ７０００を更に備える。交換可能なエンドエフェクタアセンブリ７０００は、患者の組織をクランプ及び／又は操作するために開閉されるように構成されたジョーアセンブリ７１００を備える。使用時には、以下で更に詳細に説明するように、エンドエフェクタアセンブリ７０００は、関節運動ジョイント２３００を中心に関節運動することができ、かつ／又は長手方向軸を中心に遠位取り付け部分２４００に対して回転されて、患者内でジョーアセンブリ７１００をより良好に位置付けることができる。
【００１２】
再び図１を参照すると、ハンドルアセンブリ１０００は、とりわけ、駆動モジュール１１００を備える。以下でより詳細に説明するように、駆動モジュール１１００は、臨床医が例えば、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び５０００のうちの１つを駆動モジュール１１００に選択的に取り付けることを可能にする遠位装着インターフェースを備える。したがって、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び５０００の各々は、駆動モジュール１１００の遠位装着インターフェースと係合するように構成された同一の又は少なくとも同様の近位装着インターフェースを備える。以下でより詳細に説明するように、駆動モジュール１１００の装着インターフェースは、選択されたシャフトアセンブリを駆動モジュール１１００に機械的に固設及び電気的に連結する。駆動モジュール１１００は、少なくとも１つの電動モータと、１つ若しくは２つ以上の制御部及び／又はディスプレイと、電気モータを動作させるように構成されたコントローラと、を更に備え、その回転出力は、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリの駆動システムに伝達される。更に、駆動モジュール１１００は、例えば、電源モジュール１２００及び１３００などの１つ又は２つ以上の電源モジュールと共に使用可能であり、これは、駆動モジュール１１００に動作可能に取り付け可能であり、それに電力を供給する。
【００１３】
上記に加えて、図１及び図２を再び参照すると、ハンドル駆動モジュール１１００は、ハウジング１１１０と、第１のモジュールコネクタ１１２０と、第２のモジュールコネクタ１１２０’と、を備える。電源モジュール１２００は、ハウジング１２１０と、コネクタ１２２０と、１つ又は２つ以上の解放ラッチ１２５０と、１つ又は２つ以上の電池１２３０と、を備える。コネクタ１２２０は、電源モジュール１２００を駆動モジュール１１００に取り付けるために、駆動モジュール１１００の第１のモジュールコネクタ１１２０と係合するように構成されている。コネクタ１２２０は、電源モジュール１２００のハウジング１２１０を駆動モジュール１１００のハウジング１１１０に機械的に連結及び固定して固設する１つ又は２つ以上のラッチ１２４０を備える。ラッチ１２４０は、電源モジュール１２００が駆動モジュール１１００から取り外され得るように解放ラッチ１２５０が押下されると、係合解除位置へと移動可能である。コネクタ１２２０はまた、電池１２３０及び／又は電池１２３０を含む電気回路を駆動モジュール１１００内の電気回路と電気通信するように配置する１つ又は２つ以上の電気接点を備える。
【００１４】
上記に加えて、図１及び図２を再び参照すると、電源モジュール１３００は、ハウジング１３１０と、コネクタ１３２０と、１つ又は２つ以上の解放ラッチ１３５０と、１つ又は２つ以上の電池１３３０と、を備える（図４７）。コネクタ１３２０は、電源モジュール１３００を駆動モジュール１１００に取り付けるために、駆動モジュール１１００の第２のモジュールコネクタ１１２０’と係合するように構成されている。コネクタ１３２０は、電源モジュール１３００のハウジング１３１０を駆動モジュール１１００のハウジング１１１０に機械的に連結及び固定して固設する１つ又は２つ以上のラッチ１３４０を備える。ラッチ１３４０は、電源モジュール１３００が駆動モジュール１１００から取り外され得るように解放ラッチ１３５０が押下されると、係合解除位置へと移動可能である。コネクタ１３２０はまた、電源モジュール１３００の電池１３３０及び／又は電池１３３０を含む電力回路を駆動モジュール１１００内の電力回路と電気通信するように配置する１つ又は２つ以上の電気接点を備える。
【００１５】
上記に加えて、駆動モジュール１１００に取り付けられたときの電源モジュール１２００は、臨床医が駆動モジュール１１００を臨床医の手の上に配置するようにハンドル１０００を保持することを可能にし得るピストルグリップを備える。駆動モジュール１１００に取り付けられたときの電源モジュール１３００は、臨床医がハンドル１０００をワンドのように保持することを可能にする端部グリップを備える。電源モジュール１２００及び１３００は任意の好適な長さを備えることができるが、電源モジュール１２００は電源モジュール１３００よりも長い。電源モジュール１２００は、電源モジュール１３００よりも多くの電池セルを有し、その長さにより、これらの追加の電池セルを好適に収容することができる。様々な例において、電源モジュール１２００は、電源モジュール１３００よりもより多くの電力を駆動モジュール１１００に提供することができ、一方、いくつかの例では、電源モジュール１２００は、より長い期間電力を提供することができる。いくつかの例では、駆動モジュール１１００のハウジング１１１０は、キー、及び／又は任意の他の好適な機構を備え、これは、電源モジュール１２００が第２のモジュールコネクタ１１２０’に接続されることを防止し、同様に、電源モジュール１３００が第１のモジュールコネクタ１１２０に接続されることを防止する。そのような構成は、より長い電源モジュール１２００がピストルグリップ構成で使用され、より短い電源モジュール１３００がワンドグリップ構成で使用されることを確実にすることができる。代替的な実施形態では、電源モジュール１２００及び電源モジュール１３００は、第１のモジュールコネクタ１１２０又は第２のモジュールコネクタ１１２０’のいずれかで駆動モジュール１１００に選択的に連結され得る。このような実施形態は、ハンドル１０００をそれらに好適な様式でカスタマイズするためのより多くの選択肢を臨床医に提供する。
【００１６】
様々な例において、上記に加えて、電源モジュール１２００及び１３００のうちの１つのみが、一度に駆動モジュール１１００に連結される。特定の例では、電源モジュール１２００は、例えばシャフトアセンブリ４０００が駆動モジュール１１００に取り付けられたときに妨げとなり得る。あるいは、電源モジュール１２００及び１３００の両方は、同時に駆動モジュール１１００に動作可能に連結され得る。そのような例では、駆動モジュール１１００は、電源モジュール１２００及び１３００の両方によって提供される電力へのアクセスを有することができる。更に、臨床医は、電源モジュール１２００及び１３００の両方が駆動モジュール１１００に取り付けられたときに、ピストルグリップとワンドグリップとの間で切り替えることができる。更に、そのような構成により、電源モジュール１３００は、例えば、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００又は５０００などのシャフトアセンブリへの釣り合いとして機能することができる。
【００１７】
図７及び図８を参照すると、ハンドル駆動モジュール１１００は、フレーム１５００と、モータアセンブリ１６００と、モータアセンブリ１６００と動作可能に係合された駆動システム１７００と、制御システム１８００と、を更に備える。フレーム１５００は、モータアセンブリ１６００を通って延在する細長いシャフトを備える。細長いシャフトは、遠位端１５１０と、遠位端１５１０に画定された電気接点又はソケット１５２０と、を備える。電気接点１５２０は、１つ又は２つ以上の電気回路を介して駆動モジュール１１００の制御システム１８００と電気通信し、制御システム１８００と、例えば、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００又は５０００などのシャフトアセンブリとの間で信号及び／又は電力を伝達するように構成されている。制御システム１８００は、プリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）１８１０、少なくとも１つのマイクロプロセッサ１８２０、及び少なくとも１つのメモリデバイス１８３０を備える。基板１８１０は、剛性及び／又は可撓性であり得、任意の好適な数の層を備えることができる。マイクロプロセッサ１８２０及びメモリデバイス１８３０は、以下でより詳細に説明するように、モータアセンブリ１６００の動作を制御する基板１８１０上に画定された制御回路の一部である。
【００１８】
図１２及び図１３を参照すると、モータアセンブリ１６００は、ハウジング１６２０と、駆動シャフト１６３０と、歯車減速システムと、を含む電気モータ１６１０を備える。電気モータ１６１０は、巻線１６４０を含む固定子と、磁気素子１６５０を含む回転子と、を更に備える。固定子巻線１６４０はハウジング１６２０内に支持され、回転子磁気素子１６５０は駆動シャフト１６３０に装着される。固定子巻線１６４０が制御システム１８００によって制御された電流で通電されると、駆動シャフト１６３０は長手方向軸を中心に回転する。駆動シャフト１６３０は、中央太陽歯車と、太陽歯車に動作可能に噛み合ったいくつかの遊星歯車と、を含む第１の遊星歯車システム１６６０と動作可能に噛み合っている。第１の遊星歯車システム１６６０の太陽歯車は、駆動シャフト１６３０と共に回転するように駆動シャフト１６３０に固定的に装着される。第１の遊星歯車システム１６６０の遊星歯車は、第２の遊星歯車システム１６７０の太陽歯車に回転可能に装着され、また、モータハウジング１６２０の歯車付き又はスプライン付き内側表面１６２５と噛み合っている。上記の結果、第１の太陽歯車の回転は、第２の太陽歯車を回転させる第１の遊星歯車を回転させる。上記と同様に、第２の遊星歯車システム１６７０は、遊星歯車１６６５（図１３）を更に備え、遊星歯車１６６５は、第３の遊星歯車システム、最終的には駆動シャフト１７１０を駆動する。遊星歯車システム１６６０、１６７０及び１６８０は、モータシャフト１６２０によって駆動シャフト１７１０に適用される速度を減速させるように協働する。減速システムを伴わずに、様々な代替的な実施形態が想定される。このような実施形態は、エンドエフェクタ機能を迅速に駆動することが望ましい場合に好適である。特に、駆動シャフト１６３０は、それを貫通して延在する開口部又は中空コアを備え、それを通してワイヤ及び／又は電気回路が延在することができる。
【００１９】
制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００及び駆動モジュール１１００の電力回路と通信する。制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００に供給される電力を電力回路から制御するように構成されている。電力回路は、一定の、又は少なくともほぼ一定の直流（ＤＣ）電圧を供給するように構成される。少なくとも１つの例では、電力回路は、制御システム１８００に３ＶＤＣを供給する。制御システム１８００は、電圧パルスをモータアセンブリ１６００に供給するように構成されたパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）回路を備える。電圧パルスの持続時間若しくは幅、及び／又はＰＷＭ回路によって供給される電圧パルス間の持続時間若しくは幅は、モータアセンブリ１６００に印加される電力を制御するために制御され得る。モータアセンブリ１６００に印加される電力を制御することによって、ＰＷＭ回路は、モータアセンブリ１６００の出力シャフトの速度を制御することができる。ＰＷＭ回路に加えて、又はその代わりに、制御システム１８００は、周波数変調（frequency modulation、ＦＭ）回路を含むことができる。以下でより詳細に論じられるように、制御システム１８００は、２つ以上の動作モードで動作可能であり、使用される動作モードに応じて、制御システム１８００は、その動作モードに適切であると判定される速度又は速度の範囲でモータアセンブリ１６００を動作させることができる。
【００２０】
上記に加えて、図７及び図８を再び参照すると、駆動システム１７００は、スプライン付き遠位端１７２０と、内部に画定された長手方向開口部１７３０と、を含む回転可能シャフト１７１０を備える。回転可能シャフト１７１０は、回転可能シャフト１７１０がモータ出力シャフトと共に回転するように、モータアセンブリ１６００の出力シャフトに動作可能に装着される。ハンドルフレーム１５１０は、長手方向開口部１７３０を通って延在し、回転可能シャフト１７１０を回転可能に支持する。結果として、ハンドルフレーム１５１０は、回転可能シャフト１７１０の軸受として機能する。ハンドルフレーム１５１０及び回転可能シャフト１７１０は、駆動モジュール１１１０の装着インターフェース１１３０から遠位に延在し、シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に組み付けられたときに、シャフトアセンブリ２０００上の対応する構成要素と連結される。主に図３〜図６を参照すると、シャフトアセンブリ２０００は、フレーム２５００及び駆動システム２７００を更に備える。フレーム２５００は、シャフトアセンブリ２０００を通って延在する長手方向シャフト２５１０と、シャフト２５１０から近位に延在する複数の電気接点又はピン２５２０と、を備える。シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に取り付けられると、シャフトフレーム２５１０上の電気接点２５２０は、ハンドルフレーム１５１０上の電気接点１５２０と係合し、それらの間に電気経路を形成する。
【００２１】
上記と同様に、駆動システム２７００は、回転可能な駆動シャフト２７１０を備え、これは、シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に組み付けられたときに、駆動シャフト２７１０が駆動シャフト１７１０と共に回転するように、ハンドル１０００の回転可能な駆動シャフト１７１０に動作可能に連結される。この目的のため、駆動シャフト２７１０はスプライン付き近位端２７２０を備え、これは、駆動シャフト１７１０がモータアセンブリ１６００によって回転されるときに駆動シャフト１７１０及び２７１０が一緒に回転するように、駆動シャフト１７１０のスプライン付き遠位端１７２０と嵌合する。駆動シャフト１７１０と２７１０との間のスプライン相互接続の性質、並びにフレーム１５１０と２５１０との間の電気的相互接続の性質を考慮すると、シャフトアセンブリ２０００は、長手方向軸に沿ってハンドル１０００に組み付けられる。しかしながら、駆動シャフト１７１０と２７１０との間の動作可能な相互接続、並びにフレーム１５１０と２５１０との間の電気的相互接続は、シャフトアセンブリが任意の好適な方法でハンドル１０００に組み付けられ得る任意の好適な構成を備えることができる。
【００２２】
上述したように、図３〜図８を参照すると、駆動モジュール１１１０の装着インターフェース１１３０は、例えば、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び５０００上の対応する装着インターフェースに連結されるように構成されている。例えば、シャフトアセンブリ２０００は、駆動モジュール１１００の装着インターフェース１１３０に連結されるように構成された装着インターフェース２１３０を備える。より具体的には、シャフトアセンブリ２０００の近位部分２１００は、装着インターフェース２１３０を画定するハウジング２１１０を備える。主に図８を参照すると、駆動モジュール１１００は、シャフトアセンブリ２０００の装着インターフェース２１３０を駆動モジュール１１００の装着インターフェース１１３０に対して解放可能に保持するように構成されたラッチ１１４０を備える。駆動モジュール１１００及びシャフトアセンブリ２０００が、上述のように長手方向軸に沿って一緒になったとき、ラッチ１１４０は、装着インターフェース２１３０に接触し、ロック解除位置へと外向きに回転する。主に図８、図１０、及び図１１を参照すると、各ラッチ１１４０は、ロック端部１１４２及び枢動部分１１４４を備える。各ラッチ１１４０の枢動部分１１４４は、駆動モジュール１１００のハウジング１１１０に回転可能に連結され、ラッチ１１４０が外向きに回転されると、ラッチ１１４０は枢動部分１１４４を中心に回転する。特に、各ラッチ１１４０は、ラッチ１１４０をロック位置に内向きに付勢するように構成された付勢ばね１１４６を更に備える。各付勢ばね１１４６は、付勢ばね１１４６がラッチ１１４０に付勢力を加えるように、駆動モジュール１１００のラッチ１１４０とハウジング１１１０との間で圧縮される。しかしながら、このような付勢力は、ラッチ１１４０がシャフトアセンブリ２０００によってそれらのロック解除位置へと外向きに回転されるときに打ち消される。これにより、ラッチ１１４０が装着インターフェース２１３０に接触した後に外向きに回転すると、ラッチ１１４０のロック端部１１４２は、装着インターフェース２１３０内に画定されたラッチ窓２１４０内に入ることができる。ロック端部１１４２がラッチ窓２１４０を通過すると、ばね１１４６はラッチ１１４０を自身のロック位置に戻すことができる。各ロック端部１１４２は、シャフトアセンブリ２０００を駆動モジュール１１００にしっかりと保持するロック肩部又は表面を備える。
【００２３】
上記に加えて、付勢ばね１１４６はラッチ１１４０をそのロック位置に保持する。遠位端１１４２は、ラッチ１１４０がそれらのロック位置にあるときに、シャフトアセンブリ２０００と駆動モジュール１１００との間の相対的な長手方向の移動、すなわち長手方向軸に沿った並進を防止するか、又は少なくとも抑制するようにサイズ決め及び構成される。更に、ラッチ１１４０及びラッチ窓１２４０は、シャフトアセンブリ２０００と駆動モジュール１１００との間の相対的な横方向の移動、すなわち長手方向軸に対して横方向の並進を防止するようにサイズ決め及び構成される。加えて、ラッチ１１４０及びラッチ窓２１４０は、シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に対して回転することを防止するようにサイズ決め及び構成される。駆動モジュール１１００は、臨床医によって押下されるとラッチ１１４０をそれらのロック位置からそれらのロック解除位置へと移動させる解放アクチュエータ１１５０を更に備える。駆動モジュール１１００は、ハンドルハウジング１１１０の第１の側に画定された開口部内に摺動可能に装着された第１の解放アクチュエータ１１５０と、ハンドルハウジング１１１０の第２の側、又は反対側に画定された開口部内に摺動可能に装着された第２の解放アクチュエータ１１５０と、を備える。解放アクチュエータ１１５０は別々に作動可能であるが、通常、シャフトアセンブリ２０００を駆動モジュール１１００から完全にロック解除し、シャフトアセンブリ２０００を駆動モジュール１１００から取り外すことを可能にするために、解放アクチュエータ１１５０の両方を押下する必要がある。これにより、シャフトアセンブリ２０００は、１つの解放アクチュエータ１１５０のみを押下することによって、駆動モジュール１１００から取り外すことが可能となる。
【００２４】
シャフトアセンブリ２０００がハンドル１０００に固設され、例えば、エンドエフェクタ７０００がシャフト２０００に組み付けられると、臨床医は、ハンドル１０００を操作してエンドエフェクタ７０００を患者に挿入することができる。少なくとも１つの例では、エンドエフェクタ７０００は、トロカールを通して患者に挿入され、次いで、患者の組織に対してエンドエフェクタアセンブリ７０００のジョーアセンブリ７１００を位置付けるために操作される。しばしば、ジョーアセンブリ７１００は、トロカールを通して嵌合するために、その閉鎖構成又はクランプ構成とする必要がある。トロカールを貫通すると、ジョーアセンブリ７１００は、患者組織がジョーアセンブリ７１００のジョーの間に嵌合するように開放することができる。そのような時点で、ジョーアセンブリ７１００は、ジョーの間の患者組織をクランプするために、その閉鎖構成に戻ることができる。ジョーアセンブリ７１００によって患者組織に加えられるクランプ力は、外科手術中に組織を移動させるか、又は別の方法で操作するのに十分である。その後、ジョーアセンブリ７１００を再び開放して、患者組織をエンドエフェクタ７０００から解放することができる。このプロセスは、患者からエンドエフェクタ７０００を取り除くことが望ましくなるまで、繰り返され得る。そのような時点で、ジョーアセンブリ７１００は、その閉鎖構成に戻され、トロカールを通して後退させることができる。エンドエフェクタ７０００が、開放切開部を通して、又はトロカールを使用せずに患者に挿入される、他の外科的技術が想定される。いずれにしても、ジョーアセンブリ７１００は、外科的技術を通じて数回開閉されなければならない場合があることが想定される。
【００２５】
再び図３〜図６を参照すると、シャフトアセンブリ２０００は、クランプトリガシステム２６００及び制御システム２８００を更に備える。クランプトリガシステム２６００は、シャフトアセンブリ２０００の近位ハウジング２１１０に回転可能に接続されたクランプトリガ２６１０を備える。後述するように、クランプトリガ２６１０が作動されると、クランプトリガ２６１０は、モータ１６１０を作動させてエンドエフェクタ７０００のジョー駆動装置を動作させる。クランプトリガ２６１０は、ハンドル１０００を保持しながら臨床医によって把持可能な細長い部分を備える。クランプトリガ２６１０は、クランプトリガ２６１０が固定された軸、又は少なくとも実質的に固定された軸を中心に回転可能であるように、近位ハウジング２１１０の装着部分２１２０に枢動可能に接続される装着部分２６２０を更に備える。閉鎖トリガ２６１０は、遠位位置と近位位置との間で回転可能であり、閉鎖トリガ２６１０の近位位置は、遠位位置よりもハンドル１０００のピストルグリップに近い。閉鎖トリガ２６１０は、近位ハウジング２１１０内で回転する、そこから延在するタブ２６１５を更に備える。閉鎖トリガ２６１０がその遠位位置にあるとき、タブ２６１５は、近位ハウジング２１１０上に装着されたスイッチ２１１５の上方に位置付けられるが、接触はしていない。スイッチ２１１５は、その開放状態にある閉鎖トリガ２６１０の作動を検出するように構成された電気回路の一部であり、閉鎖トリガ２６１０は開放位置にある。閉鎖トリガ２６１０がその近位位置に移動されると、タブ２６１５はスイッチ２１１５と接触し、電気回路を閉鎖する。様々な例において、スイッチ２１１５は、例えば、閉鎖トリガ２６１０のタブ２６１５によって接触されたときに開放状態と閉鎖状態との間で機械的に切り替えられるトグルスイッチを備え得る。特定の例では、スイッチ２１１５は、例えば、近接センサ、及び／又は任意の好適なタイプのセンサを備え得る。少なくとも１つの例では、スイッチ２１１５は、閉鎖トリガ２６１０が回転された量を検出し、その回転量に基づいてモータ１６１０が動作される速度を制御し得るホール効果センサを備える。そのような例では、閉鎖トリガ２６１０のより大きな回転により、モータ１６１０の速度が速くなり、その一方で、より小さい回転は、例えば、より遅い速度をもたらす。いずれにしても、電気回路は、シャフトアセンブリ２０００の制御システム２８００と通信し、これは、以下でより詳細に説明する。
【００２６】
上記に加えて、シャフトアセンブリ２０００の制御システム２８００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２８１０、少なくとも１つのマイクロプロセッサ２８２０、及び少なくとも１つのメモリデバイス２８３０を備える。基板２８１０は、剛性及び／又は可撓性であり得、任意の好適な数の層を備えることができる。マイクロプロセッサ２８２０及びメモリデバイス２８３０は、ハンドル１０００の制御システム１８００と通信する基板２８１０上に画定された制御回路の一部である。シャフトアセンブリ２０００は、信号通信システム２９００を更に備え、ハンドル１０００は、シャフト制御システム２８００とハンドル制御システム１８００との間でデータを伝送するように構成された信号通信システム１９００を更に備える。信号通信システム２９００は、任意の好適なアナログ及び／又はデジタル構成要素を利用して、信号通信システム１９００にデータを伝送するように構成される。様々な例において、通信システム２９００及び１９００は、マイクロプロセッサ１８２０の入力ゲートがマイクロプロセッサ２８２０の出力ゲートによって少なくとも部分的に直接制御されることを可能にする、複数の離散したチャネルを使用して通信することができる。いくつかの例では、通信システム２９００及び１９００は、多重化を利用することができる。少なくとも１つのこのような例において、制御システム２９００は、単一の複合信号の形態で同時にキャリアチャネル上で複数の信号を、複合信号から分離信号を復元する制御システム１９００の多重化デバイスに同時に送信する、多重化デバイスを含む。
【００２７】
通信システム２９００は、回路基板２８１０に装着された電気コネクタ２９１０を備える。電気コネクタ２９１０は、コネクタ本体と、コネクタ本体に装着された複数の導電性コンタクトと、を備える。導電性コンタクトは、例えば、回路基板２８１０内に画定された電気トレースにはんだ付けされる、雄型ピンを備える。他の例では、雄型ピンは、例えば、ゼロ挿入力（zero-insertion-force、ＺＩＦ）ソケットを介して回路基板トレースと通信することができる。通信システム１９００は、回路基板１８１０に装着された電気コネクタ１９１０を備える。電気コネクタ１９１０は、コネクタ本体と、コネクタ本体に装着された複数の導電性コンタクトと、を備える。導電性コンタクトは、例えば、回路基板１８１０内に画定された電気トレースにはんだ付けされる、雌型ピンを備える。他の例では、雌型ピンは、例えば、ゼロ挿入力（ＺＩＦ）ソケットを介して回路基板トレースと通信することができる。シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に組み付けられると、電気コネクタ２９１０は、電気接点が電気的経路をそれらの間に形成するように、電気コネクタ１９１０に動作可能に連結される。上述したように、コネクタ１９１０及び２９１０は、任意の好適な電気接点を備えることができる。更に、通信システム１９００及び２９００は、任意の好適な方法で互いに通信することができる。様々な例において、通信システム１９００及び２９００は無線で通信する。少なくとも１つのそのような例では、通信システム２９００は無線信号送信機を備え、通信システム１９００は、シャフトアセンブリ２０００がハンドル１０００にデータを無線通信できるように無線信号受信機を備える。同様に、通信システム１９００は無線信号送信機を備えることができ、通信システム２９００は、ハンドル１０００がシャフトアセンブリ２０００にデータを無線通信できるように、無線信号受信機を備えることができる。
【００２８】
上述のように、ハンドル１０００の制御システム１８００は、ハンドル１０００の電力回路と通信し、ハンドル１０００の電力回路を制御するように構成されている。ハンドル制御システム１８００はまた、ハンドル１０００の電力回路によって電力供給される。ハンドル通信システム１９００は、ハンドル制御システム１８００と信号通信し、ハンドル１０００の電力回路によっても電力供給される。ハンドル通信システム１９００は、ハンドル制御システム１８００を介してハンドル電力回路によって電力供給されるが、電力回路によって直接電力供給され得る。また上述したように、ハンドル通信システム１９００は、シャフト通信システム２９００と信号通信する。これにより、シャフト通信システム２９００はまた、ハンドル通信システム１９００を介してハンドル電力回路によって電力供給される。この目的のため、電気コネクタ１９１０及び２０１０は、ハンドル１０００とシャフトアセンブリ２０００との間の１つ又は２つ以上の信号回路及び１つ又は２つ以上の電力回路の両方を接続する。更に、シャフト通信システム２９００は、上述のようにシャフト制御システム２８００と信号通信し、また、シャフト制御システム２８００に電力を供給するように構成されている。したがって、制御システム１８００及び２８００並びに通信システム１９００及び２９００は全て、ハンドル１０００の電力回路によって電力供給される。しかしながら、代替的な実施形態では、シャフトアセンブリ２０００が、１つ又は２つ以上の電池などのそれ自体の電源、並びに電池からハンドルシステム２８００及び２９００に電力を供給するように構成された電力回路を備えることが想定される。少なくとも１つのこのような実施形態において、ハンドル制御システム１８００及びハンドル通信システム１９００は、ハンドル電力システム及びシャフト制御システム２８００によって電力供給され、ハンドル通信システム２９００は、シャフト電力システムによって電力供給される。
【００２９】
上記に加えて、クランプトリガ２６１０の作動は、シャフト制御システム２８００によって検出され、通信システム２９００及び１９００を介してハンドル制御システム１８００に通信される。クランプトリガ２６１０が作動されたという信号を受信すると、ハンドル制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００の電動モータ１６１０に電力を供給して、ハンドル駆動システム１７００の駆動シャフト１７１０及びシャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７１０を、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００を閉鎖する方向に回転させる。駆動シャフト２７１０の回転をジョーアセンブリ７１００の閉鎖運動に変換するための機構は、以下でより詳細に説明される。クランプトリガ２６１０がその作動位置に保持される限り、電気モータ１６１０は、ジョーアセンブリ７１００がその完全にクランプされた位置に達するまで駆動シャフト１７１０を回転させる。ジョーアセンブリ７１００がその完全にクランプされた位置に達すると、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断する。ハンドル制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００が任意の好適な方法でその完全にクランプされた位置に達したときを判定することができる。例えば、ハンドル制御システム１８００は、電動モータ１６１０の出力シャフトの回転を監視し、その回転をカウントするエンコーダシステムを備えることができ、回転数が所定の閾値に達すると、ハンドル制御システム１８００は、電動モータ１６１０への電力の供給を停止することができる。少なくとも１つの例では、エンドエフェクタアセンブリ７０００は、ジョーアセンブリ７１００がその完全にクランプされた位置に達したときを検出するように構成された１つ又は２つ以上のセンサを備えることができる。少なくとも１つのこのような例において、エンドエフェクタ７０００内のセンサは、例えば電気接点１５２０及び２５２０を含み得るシャフトアセンブリ２０００を通って延在する電気回路を介してハンドル制御システム１８００と信号通信する。
【００３０】
クランプトリガ２６１０がその近位位置から遠位に回転されると、スイッチ２１１５は開放され、これはシャフト制御システム２８００によって検出され、通信システム２９００及び１９００を介してハンドル制御システム１８００に通信される。クランプトリガ２６１０がその作動位置から移動されたという信号を受信すると、ハンドル制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００の電気モータ１６１０に印加される電圧差の極性を逆転させて、ハンドル駆動システム１７００の駆動シャフト１７１０及びシャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７１０を反対方向に回転させる。結果として、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００が開放することになる。ジョーアセンブリ７１００がその完全開放位置に達すると、ハンドル制御システム１８００は電気モータ１６１０への電力を切断する。ハンドル制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００が任意の好適な方法でその完全開放位置に達したときを判定することができる。例えば、ハンドル制御システム１８００は、エンコーダシステム及び／又は上述の１つ若しくは２つ以上のセンサを利用して、ジョーアセンブリ７１００の構成を判定することができる。上記を考慮すると、臨床医は、ジョーアセンブリ７１００をそのクランプ構成に維持するために、クランプトリガ２６１０をその作動位置に保持することに関して注意する必要があり、そうでなければ、制御システム１８００はジョーアセンブリ７１００を開放することになる。これを念頭に置いて、シャフトアセンブリ２０００は、ジョーアセンブリ７１００の偶発的な開放を防止するために、クランプトリガ２６１０をその作動位置に解放可能に保持するように構成されたアクチュエータラッチ２６３０を更に備える。アクチュエータラッチ２６３０は、臨床医によって手動で解放されるか、ないしは別の方法で無効にされて、クランプトリガ２６１０を遠位に回転させ、ジョーアセンブリ７１００を開放することができる。
【００３１】
クランプトリガシステム２６００は、例えば、クランプトリガシステム２６００の閉鎖に抵抗するように構成された、ねじりばねなどの弾性付勢部材を更に備える。ねじりばねはまた、クランプトリガ２６１０の突然の移動及び／又はジッタを低減及び／又は軽減するのを支援することができる。このようなねじりばねはまた、クランプトリガ２６１０が解放されると、クランプトリガ２６１０をその非作動位置に自動的に戻すことができる。上記のアクチュエータラッチ２６３０は、クランプトリガ２６１０をその作動位置に、ねじりばねの付勢力に対して好適に保持することができる。
【００３２】
上述したように、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させてジョーアセンブリ７１００を開閉する。制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を同じ速度で開閉するように構成されている。そのような例では、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を開閉する際に、異なる電圧極性を有する電気モータ１６１０に同じ電圧パルスを印加する。これにより、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を異なる速度で開閉するように構成され得る。例えば、ジョーアセンブリ７１００は、第１の速度で閉鎖し、第１の速度よりも速い第２の速度で開放することができる。そのような例では、より遅い閉鎖速度は、臨床医に、組織をクランプしながらジョーアセンブリ７１００をより良好に位置付ける機会を与える。あるいは、制御システム１８００は、より遅い速度でジョーアセンブリ７１００を開放することができる。そのような例では、開放速度が遅いほど、開放ジョーが隣接する組織と衝突する可能性が低くなる。いずれの場合も、制御システム１８００は、電圧パルスの持続時間を減少させることができ、かつ／又は電圧パルス間の持続時間を増加させて、ジョーアセンブリ７１００の運動を減速かつ／又は加速させることができる。
【００３３】
上述のように、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を特定の構成に位置決めするコマンドとしてクランプトリガ２６１０の位置を解釈するように構成されている。例えば、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するコマンドとしてクランプトリガ２６１０の最近位位置と、ジョーアセンブリ７１００を開放するためのコマンドとしてクランプトリガの任意の他の位置を解釈するように構成されている。これにより、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するコマンドとして、単一の位置の代わりに、位置の近位範囲におけるクランプトリガ２６１０の位置を解釈するように構成され得る。このような構成は、ジョーアセンブリ７０００が臨床医の入力に応じてより良好になることを可能にし得る。そのような例では、クランプトリガ２６１０の運動範囲は、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するコマンドとして解釈される近位範囲と、ジョーアセンブリ７１００を開放するためのコマンドとして解釈される遠位範囲と、に分割される。少なくとも１つの例では、クランプトリガ２６１０の運動範囲は、近位範囲と遠位範囲との間の中間範囲を有し得る。クランプトリガ２６１０が中間範囲にあるとき、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を開閉しないコマンドとしてクランプトリガ２６１０の位置を解釈することができる。そのような中間範囲は、開放範囲と閉鎖範囲との間のジッタの可能性を防止又は低減することができる。上述の例では、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を開閉する累積コマンドを無視するように構成され得る。例えば、閉鎖トリガ２６１０が既に最近位位置へと完全に後退している場合、制御アセンブリ１８００は、クランプトリガ２６１０が遠位又は開放範囲に入るまで、近位又はクランプ範囲におけるクランプトリガ２６１０の運動を無視することができ、そのような時点で、制御システム１８００は、次いで、電気モータ１６１０を作動させて、ジョーアセンブリ７１００を開放することができる。
【００３４】
特定の例では、上記に加えて、クランプトリガ範囲内のクランプトリガ２６１０の位置、又はクランプトリガ範囲の少なくとも一部分は、臨床医が電動モータ１６１０の速度（したがって、ジョーアセンブリ７１００が制御アセンブリ１８００によって開閉される速度）を制御することができる。少なくとも１つの例では、センサ２１１５は、ホール効果センサ、及び／又は、その遠位の非作動位置とその近位の完全作動位置との間のクランプトリガ２６１０の位置を検出するように構成された任意の他の好適なセンサを備える。ホール効果センサは、ハンドル制御システム１８００がクランプトリガ２６１０の位置に応じて電気モータ１６１０の速度を制御できるように、シャフト制御システム２８００を介してハンドル制御システム１８００に信号を伝送するように構成されている。少なくとも１つの例では、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０の速度を、クランプトリガ２６１０の位置に比例して、又は直線的に制御する。例えば、クランプトリガ２６１０がその範囲を通って半分に移動される場合、ハンドル制御システム１８００は、クランプトリガ２６１０が完全に後退したときに電気モータ１６１０が動作する速度の半分で電気モータ１６１０を動作させる。同様に、クランプトリガ２６１０がその範囲を通って４分の１に移動される場合、ハンドル制御システム１８００は、クランプトリガ２６１０が完全に後退したときに電気モータ１６１０が動作する速度の４分の１で電気モータ１６１０を動作させる。ハンドル制御システム１８００が、クランプトリガ２６１０の位置に対して非線形に電気モータ１６１０の速度を制御する他の実施形態が想定される。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、クランプトリガ範囲の遠位部分において電気モータ１６１０をゆっくりと動作させる一方で、クランプトリガ範囲の近位部分内の電気モータ１６１０の速度を素早く加速させる。
【００３５】
上述したように、クランプトリガ２６１０は、電気モータ１６１０を動作させてエンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００を開閉するように移動可能である。電気モータ１６１０はまた、エンドエフェクタ７０００を長手方向軸を中心に回転させ、エンドエフェクタ７０００をシャフトアセンブリ２０００の関節運動ジョイント２３００を中心に細長いシャフト２２００に対して関節運動させるように動作可能である。主に図７〜図８を参照すると、駆動モジュール１１００は、回転アクチュエータ１４２０及び関節運動アクチュエータ１４３０を含む入力システム１４００を備える。入力システム１４００は、制御システム１８００のプリント回路基板（ＰＣＢ）１８１０と信号通信するプリント回路基板（ＰＣＢ）１４１０を更に備える。駆動モジュール１１００は、例えば可撓性の配線ハーネス又はリボンなどの電気回路を備え、これは入力システム１４００が制御システム１８００と通信することを可能にする。回転アクチュエータ１４２０は、ハウジング１１１０上に回転可能に支持され、以下でより詳細に説明するように、入力基板１４１０及び／又は制御基板１８１０と信号通信する。関節運動アクチュエータ１４３０は、以下でより詳細に説明するように、入力基板１４１０及び／又は制御基板１８１０によって支持され、かつそれらと信号通信する。
【００３６】
主に図８、図１０及び図１１を参照すると、ハンドルハウジング１１１０は、上記に加えて、遠位装着インターフェース１１３０に隣接して内部に画定された環状溝又はスロットを備える。回転アクチュエータ１４２０は、環状溝内に回転可能に支持された環状リング１４２２を備え、環状溝の側壁の構成により、環状リング１４２２は、ハンドルハウジング１１１０に対して長手方向及び／又は横方向に並進しないように拘束される。環状リング１４２２は、駆動モジュール１１００のフレーム１５００を通って延在する長手方向軸を中心に、第１又は時計回りの方向及び第２又は反時計回りの方向に回転可能である。回転アクチュエータ１４２０は、環状リング１４２２の回転を検出するように構成された１つ又は２つ以上のセンサを備える。少なくとも１つの例では、回転アクチュエータ１４２０は、駆動モジュール１１００の第１の側に位置付けられた第１のセンサと、駆動モジュール１１００の第２の側、又は反対側に位置付けられた第２のセンサと、を備え、環状リング１４２２は、第１及び第２のセンサによって検出可能な検出可能要素を備える。第１のセンサは、環状リング１４２２が第１の方向に回転されたときを検出するように構成されており、第２のセンサは、環状リング１４２２が第２の方向に回転されたときを検出するように構成されている。第１のセンサが、環状リング１４２２が第１の方向に回転されたことを検出すると、ハンドル制御システム１８００は、以下でより詳細に記載されるように、ハンドル駆動シャフト１７１０、駆動シャフト２７１０及びエンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。同様に、ハンドル制御システム１８００は、第２のセンサが、環状リング１４２２が第２の方向に回転したことを検出すると、ハンドル駆動シャフト１７１０、駆動シャフト２７１０及びエンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。上記を考慮して、読者は、クランプトリガ２６１０及び回転アクチュエータ１４２０は両方とも駆動シャフト２７１０を回転させるように動作可能であることを理解すべきである。
【００３７】
様々な実施形態において、上記に加えて、第１及び第２のセンサは、環状リング１４２２の検出可能要素によって機械的に閉鎖可能であるスイッチを備える。環状リング１４２２が中心位置から第１の方向に回転されると、検出可能要素は、第１のセンサのスイッチを閉鎖する。第１のセンサのスイッチが閉鎖されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。環状リング１４２２が第２の方向に中心位置に向かって回転されると、検出可能要素は第１のスイッチから係合解除され、第１のスイッチは再び開放される。第１のスイッチが再び開放されると、制御システム１８００は電気モータ１６１０への電力に切断して、エンドエフェクタ７０００の回転を停止する。同様に、検出可能要素は、環状リング１４２２が中心位置から第２の方向に回転されるときに、第２のセンサのスイッチを閉鎖する。第２のセンサのスイッチが閉鎖されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。環状リング１４２２が第１の方向に中心位置に向かって回転されるとき、検出可能要素は、第２のスイッチから係合解除され、第２のスイッチは再び開放される。第２のスイッチが再び開放されると、制御システム１８００は電気モータ１６１０への電力を切断して、エンドエフェクタ７０００の回転を停止する。
【００３８】
様々な実施形態において、上記に加えて、回転アクチュエータ１４２０の第１及び第２のセンサは、例えば、近接センサを備える。特定の実施形態では、回転アクチュエータ１４２０の第１及び第２のセンサは、ホール効果センサ、並びに／又は環状リング１４２２の検出可能要素と第１及び第２のセンサとの間の距離を検出するように構成された任意の好適なセンサを備える。第１のホール効果センサが、環状リング１４２２が第１の方向に回転したことを検出した場合、次いで、上述のように、制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。加えて、制御システム１８００は、検出可能要素が第１のホール効果センサに近接しているときに、検出可能要素が第１のホール効果センサから更に離れているときよりも高速でエンドエフェクタ７０００を回転させることができる。第２のホール効果センサが、環状リング１４２２が第２の方向に回転したことを検出した場合、上述のように、制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。加えて、制御システム１８００は、検出可能要素が第２のホール効果センサに近接しているときに、検出可能要素が第２のホール効果センサから更に離れているときよりも高速でエンドエフェクタ７０００を回転させることができる。結果として、エンドエフェクタ７０００が回転する速度は、環状リング１４２２が回転する量又は程度の関数である。制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を回転させる方向及び速度を判定するとき、第１のホール効果センサ及び第２のホール効果センサの両方からの入力を評価するように更に構成されている。様々な例において、制御システム１８００は、データの主要ソースとして、環状リング１４２２の検出可能要素に最も近いホール効果センサを、データの主要ソースによって提供されたデータを二重検査するためのデータの確認ソースとして、検出可能要素から最も遠いホール効果センサを使用することができる。制御システム１８００は、制御システム１８００が競合するデータを提供する状況を解決するためのデータ完全性プロトコルを更に備えることができる。いずれにせよ、ホール効果センサが、検出可能要素がその中心位置、又は第１のホール効果センサと第２のホール効果センサとの間の等距離の位置にあることを検出したとき、ハンドル制御システム１８００は、ハンドル制御システム１８００がエンドエフェクタ７０００を回転させない中立状態に入ることができる。少なくとも１つのこのような例において、制御システム１８００は、検出可能要素が位置の中央範囲にあるとき、その中立状態に入ることができる。このような構成は、臨床医がエンドエフェクタ７０００を回転させることを意図していないときに回転ジッタの可能性を防止するか、又は少なくとも低減する。
【００３９】
上記に加えて、回転アクチュエータ１４２０は、臨床医によって解放されるとき、回転アクチュエータ１４２０を中心に、又は少なくとも実質的に中心になるように構成された１つ又は２つ以上のばねを備えることができる。そのような例では、ばねは電気モータ１６１０を遮断し、エンドエフェクタ７０００の回転を停止するように作用することができる。少なくとも１つの例では、回転アクチュエータ１４２０は、回転アクチュエータ１４２０を第１の方向に回転させるように構成された第１のねじりばねと、回転アクチュエータ１４２０を第２の方向に回転させるように構成された第２のねじりばねと、を備える。第１及び第２のねじりばねは、第１及び第２のねじりばねのバランスによって加えられる力及び／又はトルクが、その中心位置で回転アクチュエータ１４２０を少なくとも実質的に均衡させるように、同じ又は少なくとも実質的に同じばね定数を有し得る。
【００４０】
上記を考慮して、読者は、クランプトリガ２６１０及び回転アクチュエータ１４２０は両方とも駆動シャフト２７１０を回転させるように動作可能であり、それぞれ、ジョーアセンブリ７１００を動作させるか、又はエンドエフェクタ７０００を回転させるように動作可能であることを理解すべきである。これらの機能を選択的に実行するために駆動シャフト２７１０の回転を使用するシステムは、以下により詳細に記載される。
【００４１】
主に図７及び図８を参照すると、関節運動アクチュエータ１４３０は、第１の押しボタン１４３２及び第２の押しボタン１４３４を備える。第１の押しボタン１４３２は第１の関節運動制御回路の一部であり、第２の押しボタン１４３４は入力システム１４００の第２の関節運動回路の一部である。第１の押しボタン１４３２は、第１の押しボタン１４３２が押下されたときに閉鎖される第１のスイッチを備える。ハンドル制御システム１８００は、第１のスイッチの閉鎖、更には第１の関節運動制御回路の閉鎖を感知するように構成されている。ハンドル制御システム１８００が第１の関節運動制御回路が閉鎖されたことを検出すると、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、関節運動ジョイント２３００を中心に第１の関節運動方向にエンドエフェクタ７０００を関節運動させる。第１の押しボタン１４３２が臨床医によって解放されると、第１の関節運動制御回路が開放され、制御システム１８００によって検出されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断してエンドエフェクタ７０００の関節運動を停止する。
【００４２】
様々な例において、上記に加えて、エンドエフェクタ７０００の関節運動範囲は制限されており、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００が第１の方向に回転される量又は程度を監視するように電気モータ１６１０の回転出力を監視するために、上述のエンコーダシステムを利用することができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、シャフトアセンブリ２０００は、エンドエフェクタ７０００が第１の方向のその関節運動の限度に達したときを検出するように構成された第１のセンサを備えることができる。いずれにしても、制御システム１８００が、エンドエフェクタ７０００が第１の方向の関節運動の限度に達したと判定すると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断して、エンドエフェクタ７０００の関節運動を停止することができる。
【００４３】
上記と同様に、第２の押しボタン１４３４は、第２の押しボタン１４３４が押下されたときに閉鎖される第２のスイッチを備える。ハンドル制御システム１８００は、第２のスイッチの閉鎖、更には第２の関節運動制御回路の閉鎖を感知するように構成されている。ハンドル制御システム１８００が第２の関節運動制御回路が閉鎖されたことを検出すると、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、関節運動ジョイント２３００を中心に第２の方向にエンドエフェクタ７０００を関節運動させる。第２の押しボタン１４３４が臨床医によって解放されると、第２の関節運動制御回路が開放され、制御システム１８００によって検出されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断してエンドエフェクタ７０００の関節運動を停止する。
【００４４】
様々な例において、エンドエフェクタ７０００の関節運動範囲は制限されており、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００が第２の方向に回転される量又は程度を監視するように電気モータ１６１０の回転出力を監視するために、上述のエンコーダシステムを利用することができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、シャフトアセンブリ２０００は、エンドエフェクタ７０００が第２の方向のその関節運動の限度に達したときを検出するように構成された第２のセンサを備えることができる。いずれにしても、制御システム１８００が、エンドエフェクタ７０００が第２の方向の関節運動の限度に達したと判定すると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断して、エンドエフェクタ７０００の関節運動を停止することができる。
【００４５】
上述のように、エンドエフェクタ７０００は、中心又は非関節運動位置（図１５）から第１の方向（図１６）及び／又は第２の方向（図１７）で関節運動可能である。エンドエフェクタ７０００が関節運動されると、臨床医は、第１及び第２の関節運動押しボタン１４３２及び１４３４を使用することによってエンドエフェクタ７０００を再センタリングすることを試み得る。読者が理解することができるように、臨床医は、例えば、エンドエフェクタ７０００が患者内に位置付けられると、完全に見えない場合があるため、エンドエフェクタ７０００を再センタリングするのに難儀する可能性がある。いくつかの例では、エンドエフェクタ７０００が再センタリングされていない、又は少なくとも実質的に再センタリングされていない場合、エンドエフェクタ７０００はトロカールを通って戻ることができない。これを念頭に置いて、制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００がその非関節運動位置又は中心位置に移動されるときに、臨床医にフィードバックを提供するように構成されている。少なくとも１つの例では、フィードバックは、音声フィードバックを備え、ハンドル制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００がセンタリングされたときにビープなどの音を発するスピーカを備えることができる。特定の例では、フィードバックは、視覚フィードバックを備え、ハンドル制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００がセンタリングされたときに点滅するハンドルハウジング１１１０上に位置付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。様々な例において、フィードバックは、触覚フィードバックを備え、ハンドル制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００がセンタリングされたときにハンドル１０００を振動させる偏心要素を備える電動モータを備えることができる。このようにエンドエフェクタ７０００を手動で再センタリングすることは、エンドエフェクタ７０００がその中心位置に近づいているときにモータ１６１０を減速させる制御システム１８００によって、促進され得る。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００がいずれかの方向においておよそ５度の中心内にあるとき、エンドエフェクタ７０００の関節運動を減速させる。
【００４６】
上記に加えて、又は上記の代わりに、ハンドル制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を再センタリングするように構成され得る。少なくとも１つのこのような例において、ハンドル制御システム１８００は、関節運動アクチュエータ１４３０の関節運動ボタン１４３２及び１４３４の両方が同時に押下されると、エンドエフェクタ７０００を再センタリングすることができる。ハンドル制御システム１８００が、電気モータ１６１０の回転出力を監視するように構成されたエンコーダシステムを備えるとき、ハンドル制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００を再センタリング又は少なくとも実質的に再センタリングするために必要な関節運動の量及び方向を判定することができる。様々な例において、入力システム１４００は、例えば、押下されたときにエンドエフェクタ７０００を自動的にセンタリングするホームボタンを備えることができる。
【００４７】
主に図５及び図６を参照すると、シャフトアセンブリ２０００の細長いシャフト２２００は、近位部分２１００の近位ハウジング２１１０に装着された外側ハウジング又はチューブ２２１０を備える。外側ハウジング２２１０は、それを通って延在する長手方向開口部２２３０と、外側ハウジング２２１０を近位ハウジング２１１０に固設する近位フランジ２２２０と、を備える。シャフトアセンブリ２０００のフレーム２５００は、細長いシャフト２２００の長手方向開口部２２３０を通って延在する。より具体的には、シャフトフレーム２５００のシャフト２５１０は、長手方向開口部２２３０を通って延在するより小さいシャフト２５３０にネックダウンする。これにより、シャフトフレーム２５００は、任意の好適な構成を備えることができる。シャフトアセンブリ２０００の駆動システム２７００はまた、細長いシャフト２２００の長手方向開口部２２３０を通って延在する。より具体的には、シャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７１０は、長手方向開口部２２３０を通って延在するより小さい駆動シャフト２７３０にネックダウンする。これにより、シャフト駆動システム２７００は、任意の好適な構成を備えることができる。
【００４８】
主に図２０、図２３及び２４を参照すると、細長いシャフト２２００の外側ハウジング２２１０は、関節運動ジョイント２３００に延在する。関節運動ジョイント２３００は、近位フレーム２３１０と外側ハウジング２２１０との間の相対並進及び／又は回転がたとえあったとしてもほとんどないように外側ハウジング２２１０に装着された近位フレーム２３１０を備える。主に図２２を参照すると、近位フレーム２３１０は、外側ハウジング２２１０の側壁に装着された環状部分２３１２と、環状部分２３１２から遠位に延在するタブ２３１４と、を備える。関節運動ジョイント２３００は、フレーム２３１０に回転可能に装着され、遠位取り付け部分２４００の外側ハウジング２４１０に装着されたリンク２３２０及び２３４０を更に備える。リンク２３２０は、外側ハウジング２４１０に装着された遠位端２３２２を備える。より具体的には、リンク２３２０の遠位端２３２２は、外側ハウジング２４１０内に画定された装着スロット２４１２内に受容され、固定的に固設される。同様に、リンク２３４０は、外側ハウジング２４１０に装着された遠位端２３４２を備える。より具体的には、リンク２３４０の遠位端２３４２は、外側ハウジング２４１０内に画定された装着スロット内に受容され、固定的に固設される。リンク２３２０は、近位関節フレーム２３１０のタブ２３１４に回転可能に連結された近位端２３２４を備える。図２２には示されていないが、ピンは、近位端２３２４及びタブ２３１４に画定された開口部を通って延在して、それらの間に枢動軸を画定する。同様に、リンク２３４０は、近位関節フレーム２３１０のタブ２３１４に回転可能に連結された近位端２３４４を備える。図２２には示されていないが、ピンは、近位端２３４４及びタブ２３１４に画定された開口部を通って延在して、それらの間に枢動軸を画定する。これらの枢動軸は、同一直線上、又は少なくとも実質的に同一直線上にあり、関節運動ジョイント２３００の関節運動軸Ａを画定する。
【００４９】
主に図２０、図２３及び２４を参照すると、遠位取り付け部分２４００の外側ハウジング２４１０は、それを通って延在する長手方向開口部２４３０を備える。長手方向開口部２４３０は、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００を受容するように構成されている。エンドエフェクタ７０００は、遠位取り付け部分２４００の長手方向開口部２４３０内に緊密に受容される外側ハウジング６２３０を備え、これにより、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００とシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００との間の相対的な半径方向移動が、たとえあったとしてもほとんどなくなる。近位取り付け部分７４００は、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００内のエンドエフェクタロック６４００によって解放可能に係合される外側ハウジング６２３０上に画定されたロックノッチ７４１０の環状アレイを更に備える。エンドエフェクタロック６４００がロックノッチ７４１０のアレイと係合されると、エンドエフェクタロック６４００は、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００とシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００との間の相対的な長手方向の移動を防止するか、又は少なくとも抑制する。上記の結果として、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００とシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００との間の相対回転のみが可能となる。この目的のため、エンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０は、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００内に画定された長手方向開口部２４３０内に緊密に受容される。
【００５０】
上記に加えて、図２１を参照すると、外側ハウジング６２３０は、内部にＯリング６２７５を受容するように構成された、内部に画定された環状スロット又は陥凹６２７０を更に備える。Ｏリング６２７５は、エンドエフェクタ７０００が遠位取り付け部分２４００に挿入されるときに、外側ハウジング６２３０と長手方向開口部２４３０の側壁との間で圧縮される。Ｏリング６２７５は、Ｏリング６２７５がエンドエフェクタ７０００と遠位取り付け部分２４００との間の意図しない相対回転を防止又は低減することができるように、エンドエフェクタ７０００と遠位取り付け部分２４００との間の相対回転に抵抗するがこれを可能とするように構成されている。様々な例において、Ｏリング６２７５は、エンドエフェクタ７０００と遠位取り付け部分２４００との間に封止を提供して、例えば、シャフトアセンブリ２０００内への流体侵入の可能性を防止するか、又は少なくとも低減することができる。
【００５１】
図１４〜図２１を参照すると、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００は、第１のジョー７１１０及び第２のジョー７１２０を備える。各ジョー７１１０、７１２０は、臨床医がエンドエフェクタ７０００で組織を切開するのを支援するように構成された遠位端を備える。各ジョー７１１０、７１２０は、臨床医がエンドエフェクタ７０００を用いて組織を把持してしっかり捕まえておくのを支援するように構成された複数の歯を更に備える。更に、主に図２１を参照すると、各ジョー７１１０、７１２０は、ジョー７１１０、７１２０を一緒に回転可能に接続する近位端（すなわち、近位端７１１５、７１２５）をそれぞれ備える。各近位端７１１５、７１２５は、ピン７１３０をその内部に緊密に受容するように構成された、内部を通って延在する開口部を備える。ピン７１３０は、ジョー７１１０、７１２０の近位端７１１５、７１２５に画定された開口部内に緊密に受容される中央本体７１３５を備え、これにより、ジョー７１１０、７１２０とピン７１３０との間の相対的な並進が、たとえあったとしてもほとんどなくなる。ピン７１３０は、ジョー７１１０、７１２０を回転させ得るジョー軸Ｊを画定し、また、ジョー７１１０、７１２０をエンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０に回転可能に装着する。より具体的には、外側ハウジング６２３０は、内部に画定された開口部を有する遠位延在タブ６２３５を備え、これはまた、ジョーアセンブリ７１００がエンドエフェクタ７０００のシャフト部分７２００に対して並進しないように、ピン７１３０を緊密に受容するように構成されている。ピン７１３０は、ジョー７１１０、７１２０がピン７１３０から外れることを防止し、またジョーアセンブリ７１００がシャフト部分７２００から外れることを防止する拡大端部を更に備える。この構成は、回転継手７３００を画定する。
【００５２】
主に図２１及び２３を参照すると、ジョー７１１０及び７１２０は、駆動リンク７１４０、駆動ナット７１５０、及び駆動ねじ６１３０を含むジョーアセンブリ駆動部によって、それらの開放位置と閉鎖位置との間で回転可能である。以下でより詳細に説明するように、駆動ねじ６１３０は、シャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７３０によって選択的に回転可能である。駆動ねじ６１３０は、エンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０内に画定されたスロット又は溝６２３２（図２５）内に緊密に受容される環状フランジ６１３２を備える。スロット６２３２の側壁は、駆動ねじ６１３０と外側ハウジング６２３０との間の長手方向及び／又は半径方向の並進を防止又は少なくとも抑制するが、駆動ねじ６１３０と外側ハウジング６２３０との間の相対的な回転運動を可能にするように構成されている。駆動ねじ６１３０は、駆動ナット７１５０に画定されたねじ山開口部７１６０とねじ式に係合するねじ山端部６１６０を更に備える。駆動ナット７１５０は、駆動ねじ６１３０と共に回転することを抑制され、結果として、駆動ねじ６１３０が回転されると駆動ナット７１５０が並進する。使用中、駆動ねじ６１３０は、第１の方向に回転して駆動ナット７１５０を近位に変位させ、第２の側、又は反対側の方向に回転して、駆動ナット７１５０を遠位に変位させる。駆動ナット７１５０は、駆動リンク７１４０から延在するピン７１４５を緊密に受容するように構成された、内部に画定された開口部を含む遠位端７１５５を更に備える。主に図２１を参照すると、第１の駆動リンク７１４０が遠位端７１５５の一方の側に取り付けられ、第２の駆動リンク７１４０が遠位端７１５５の反対側に取り付けられている。第１の駆動リンク７１４０は、そこから延在する別のピン７１４５を備え、これは、第１のジョー７１１０の近位端７１１５に画定された開口部内に緊密に受容され、同様に、第２の駆動リンク７１４０は、そこから延在する別のピンを備え、これは、第２のジョー７１２０の近位端７１２５に画定された開口部内に緊密に受容される。上記の結果として、駆動リンク７１４０は、ジョー７１１０及び７１２０を駆動ナット７１５０に動作可能に接続する。駆動ナット７１５０が上記のように駆動ねじ６１３０によって近位に駆動されるとき、ジョー７１１０、７１２０は、閉鎖構成又はクランプ構成に回転される。それに対応して、駆動ナット７１５０が駆動ねじ６１３０によって遠位に駆動されるとき、ジョー７１１０、７１２０はそれらの開放構成に回転される。
【００５３】
上述したように、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を作動させて、３つの異なるエンドエフェクタ機能（ジョーアセンブリ７１００をクランプ／開放すること（図１４及び図１５）、エンドエフェクタ７０００を長手方向軸を中心に回転させること（図１８及び図１９）、及びエンドエフェクタ７０００を関節運動軸を中心に関節運動させること（図１６及び図１７））を実行するように構成される。主に図２６及び図２７を参照すると、制御システム１８００は、これらの３つのエンドエフェクタ機能を選択的に実行するためにトランスミッション６０００を動作させるように構成されている。トランスミッション６０００は、駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、駆動シャフト２７３０の回転をエンドエフェクタ７０００の駆動ねじ６１３０に選択的に伝達してジョーアセンブリ７１００を開閉するように構成された第１のクラッチシステム６１００を備える。トランスミッション６０００は、駆動シャフト２７３０の回転をエンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０に選択的に伝達してエンドエフェクタ７０００を長手方向軸Ｌを中心に回転させるように構成された第２のクラッチシステム６２００を更に備える。トランスミッション６０００はまた、駆動シャフト２７３０の回転を関節運動ジョイント２３００に選択的に伝達して、関節運動軸Ａを中心に遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００を関節運動させるように構成された第３のクラッチシステム６３００を備える。クラッチシステム６１００、６２００及び６３００は、例えば、シャフト２５１０、コネクタピン２５２０、コネクタピン１５２０及びシャフト１５１０を通って延在する電気回路を介して制御システム１８００と電気通信する。少なくとも１つの例では、これらのクラッチ制御回路の各々は、例えば、２つのコネクタピン２５２０及び２つのコネクタピン１５２０を備える。
【００５４】
様々な例において、上記に加えて、シャフト２５１０及び／又はシャフト１５１０は、クラッチ制御回路の一部を形成する電気トレースを含むフレックス回路を備える。フレックス回路は、その中及び／又はその上に画定された導電経路を有するリボン又は基板を備えることができる。フレックス回路はまた、センサ及び／又は、例えば、それに装着された信号平滑化コンデンサなどの任意の固体構成要素を備えることができる。少なくとも１つの例では、導電経路の各々は、とりわけ、導電経路を介して伝送される信号の変動を均一にし得る１つ又は２つ以上の信号平滑化コンデンサを備えることができる。様々な例において、フレックス回路は、例えばエラストマーなどの少なくとも１つの材料でコーティングすることができ、この材料は、流体侵入に対してフレックス回路を封止することができる。
【００５５】
主に図２８を参照すると、第１のクラッチシステム６１００は、第１のクラッチ６１１０、拡張可能な第１の駆動リング６１２０及び第１の電磁アクチュエータ６１４０を備える。第１のクラッチ６１１０は環状リングを備え、駆動シャフト２７３０上に摺動可能に配設されている。第１のクラッチ６１１０は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置（図２８）と、第１の電磁アクチュエータ６１４０によって生成された電磁場ＥＦによる係合位置又は作動位置（図２９）との間で移動可能である。様々な例において、第１のクラッチ６１１０は、例えば、鉄及び／又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも１つの例では、第１のクラッチ６１１０は永久磁石を備える。図２２Ａに示されるように、駆動シャフト２７３０は、駆動シャフト２７３０に対するクラッチ６１１０の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された１つ又は２つ以上の長手方向キースロット６１１５を備える。より具体的には、クラッチ６１１０は、キースロット６１１５内に延在する１つ又は２つ以上のキーを備え、それによりキースロット６１１５の遠位端がクラッチ６１１０の遠位移動を停止し、キースロット６１１５の近位端がクラッチ６１１０の近位移動を停止する。
【００５６】
第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるとき（図２８）、第１のクラッチ６１１０は駆動シャフト２１３０と共に回転するが、第１の駆動リング６１２０に回転運動を伝達しない。図２８に見られるように、第１のクラッチ６１１０は、第１の駆動リング６１２０から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト２７３０及び第１のクラッチ６１１０の回転は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合解除状態にあるとき、駆動ねじ６１３０に伝達されない。第１のクラッチ６１１０がその係合位置にあるとき（図２９）、第１のクラッチ６１１０は、第１の駆動リング６１２０が半径方向外側に拡張又は伸張されて駆動ねじ６１３０と接触するように、第１の駆動リング６１２０と係合される。少なくとも１つの例では、第１の駆動リング６１２０は、例えば、エラストマーバンドを備える。図２９に見られるように、第１の駆動リング６１２０は、駆動ねじ６１３０の環状内側側壁６１３５に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト２７３０及び第１のクラッチ６１１０の回転は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合状態にあるときに駆動ねじ６１３０に伝達される。駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第１のクラッチアセンブリ６１００は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合状態にあるときに、ジョーアセンブリ７１００をその開放構成及び閉鎖構成に移動させることができる。
【００５７】
上述したように、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、第１のクラッチ６１１０をその係合解除（図２８）と係合（図２９）との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、図２８を参照すると、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合解除状態にあるときに、第１のクラッチ６１１０を第１の駆動リング６１２０から離れるように反発又は駆動する磁場ＥＦＬを放出するように構成されている。第１の電磁アクチュエータ６１４０は、巻回コイルを含む第１の電気クラッチ回路を通って第１の方向に流れるときに磁場ＥＦＬを生成する、シャフトフレーム２５３０内に画定された空洞内に１つ又は２つ以上の巻回コイルを備える。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に印加して、第１の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第１の電気シャフト回路に連続的に印加して、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第１のクラッチ６１１０が、第１の駆動リング６１２０に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム１８００は、第１の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に位置付け、次いで、第１の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。つまり、第１のクラッチアセンブリ６１００は、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された、駆動ねじ６１３０に装着された第１のクラッチロック６１５０を更に備える。第１のクラッチロック６１５０は、第１のクラッチ６１１０が第１の駆動リング６１２０と意図せず係合されるのを防止するか、又は少なくとも低減するように構成されている。図２８に示されるように、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるとき、第１のクラッチロック６１５０は、第１のクラッチ６１１０の自由移動と干渉し、それらの間の摩擦力及び／又は干渉力を介して第１のクラッチ６１１０を定位置に保持する。少なくとも１つの例では、第１のクラッチロック６１５０は、例えばゴムから構成されるエラストマープラグ、シート、又は戻り止めを備える。特定の例では、第１のクラッチロック６１５０は、電磁力によって第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に保持する永久磁石を備える。いずれにしても、以下でより詳細に説明するように、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、これらの力を打ち消す電磁引力を第１のクラッチ６１１０に加えることができる。
【００５８】
上記に加えて、図２９を参照すると、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合状態にあるときに、第１のクラッチ６１１０を第１の駆動リング６１２０に向かって引くか、又は駆動する磁場ＥＦＤを放出するように構成されている。第１の電磁アクチュエータ６１４０のコイルは、電流が第１の電気クラッチ回路を通って第２の、又は反対の方向に流れるとき、磁場ＥＦＤを生成する。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第１のクラッチ６１１０をその係合位置に連続的に保持し、第１の駆動リング６１２０と駆動ねじ６１３０との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第１のクラッチ６１１０は、第１のクラッチ６１１０がその係合位置にあるときに、第１の駆動リング６１２０内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム１８００は、第１のクラッチアセンブリ６１００をその係合状態に保持するために、第１の電気クラッチ回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム１８００は、第１のクラッチ６１１０が第１の駆動リング６１２０内に十分にくさび留めされると、電圧極性の印加を停止することができる。
【００５９】
特に、上記に加えて、第１のクラッチロック６１５０はまた、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるときにジョーアセンブリ駆動部をロックアウトするように構成されている。より具体的には、再び図２８を参照すると、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるとき、駆動ねじ６１３０が外側ハウジング６２３０に対して回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しないように、第１のクラッチ６１１０は、駆動ねじ６１３０内の第１のクラッチロック６１５０をエンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０と係合させる。外側ハウジング６２３０は、第１のクラッチロック６１５０を受容するように構成された、内部に画定されたスロット６２３５を備える。第１のクラッチ６１１０がその係合位置に移動されると、図２９を参照すると、第１のクラッチ６１１０はもはや第１のクラッチロック６１５０と係合されず、結果として、第１のクラッチロック６１５０はもはや外側ハウジング６２３０と係合するように付勢されず、駆動ねじ６１３０は外側ハウジング６２３０に対して自由に回転することができる。上記の結果として、第１のクラッチ６１１０は、少なくとも２つのことを行うことができる。すなわち、第１のクラッチ６１１０がその係合位置にあるときにジョー駆動装置を動作させ、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるときにジョー駆動装置をロックアウトすることができる。
【００６０】
更に、上記に加えて、ねじ山付き部分６１６０及び７１６０のねじ山は、ジョー駆動装置の逆駆動を防止するか、又は少なくともそれに抵抗するように構成することができる。少なくとも１つの例では、ねじ山付き部分６１６０及び７１６０のねじ山ピッチ及び／又は角度は、ジョーアセンブリ７１００の逆駆動又は意図しない開口部を防止するように選択することができる。上記の結果、ジョーアセンブリ７１００が意図せず開放又は閉鎖する可能性が防止されるか、又は少なくとも低減される。
【００６１】
主に図３０を参照すると、第２のクラッチシステム６２００は、第２のクラッチ６２１０、拡張可能な第２の駆動リング６２２０及び第２の電磁アクチュエータ６２４０を備える。第２のクラッチ６２１０は環状リングを備え、駆動シャフト２７３０上に摺動可能に配設されている。第２のクラッチ６２１０は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置（図３０）と、第２の電磁アクチュエータ６２４０によって生成された電磁場ＥＦによる係合位置又は作動位置（図３１）との間で移動可能である。様々な例において、第２のクラッチ６２１０は、例えば、鉄及び／又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも１つの例では、第２のクラッチ６２１０は永久磁石を備える。図２２Ａに示されるように、駆動シャフト２７３０は、駆動シャフト２７３０に対する第２のクラッチ６２１０の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された１つ又は２つ以上の長手方向キースロット６２１５を備える。より具体的には、第２のクラッチ６２１０は、キースロット６２１５内に延在する１つ又は２つ以上のキーを備え、それによりキースロット６２１５の遠位端が第２のクラッチ６２１０の遠位移動を停止し、キースロット６２１５の近位端が第２のクラッチ６２１０の近位移動を停止する。
【００６２】
第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるとき、図３０を参照すると、第２のクラッチ６２１０は駆動シャフト２７３０と共に回転するが、第２の駆動リング６２２０に回転運動を伝達しない。図３０に見られるように、第２のクラッチ６２１０は、第２の駆動リング６２２０から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト２７３０及び第２のクラッチ６２１０の回転は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合解除状態にあるとき、エンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０に伝達されない。第２のクラッチ６２１０がその係合位置にあるとき（図３１）、第２のクラッチ６２１０は、第２の駆動リング６２２０が半径方向外側に拡張又は伸張されて外側ハウジング６２３０と接触するように、第２の駆動リング６２２０と係合される。少なくとも１つの例では、第２の駆動リング６２２０は、例えば、エラストマーバンドを備える。図３１に見られるように、第２の駆動リング６２２０は、外側ハウジング６２３０の環状内側側壁７４１５に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト２７３０及び第２のクラッチ６２１０の回転は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合状態にあるときに、外側ハウジング６２３０に伝達される。駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第２のクラッチアセンブリ６２００は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合状態にあるときに、長手方向軸Ｌを中心にエンドエフェクタ７０００を第１の方向又は第２の方向に回転させることができる。
【００６３】
上述したように、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、第２のクラッチ６２１０をその係合解除（図３０）と係合（図３１）との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合解除状態にあるときに、第２のクラッチ６２１０を第２の駆動リング６２２０から離れるように反発又は駆動する磁場ＥＦＬを放出するように構成されている。第２の電磁アクチュエータ６２４０は、巻回コイルを含む第２の電気クラッチ回路を通って第１の方向に流れるときに磁場ＥＦＬを生成する、シャフトフレーム２５３０内に画定された空洞内に１つ又は２つ以上の巻回コイルを備える。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に印加して、第１の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第２のクラッチ６１２０をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第２のクラッチ６２１０が、第２の駆動リング６２２０に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム１８００は、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に位置付け、次いで、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。つまり、第２のクラッチアセンブリ６２００は、第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された、外側ハウジング６２３０に装着された第２のクラッチロック６２５０を更に備える。上記と同様に、第２のクラッチロック６２５０は、第２のクラッチ６２１０が第２の駆動リング６２２０と意図せず係合されるのを防止するか、又は少なくとも低減することができる。図３０に示されるように、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるとき、第２のクラッチロック６２５０は、第２のクラッチ６２１０の自由移動と干渉し、それらの間の摩擦力及び／又は干渉力を介して第２のクラッチ６２１０を定位置に保持する。少なくとも１つの例では、第２のクラッチロック６２５０は、例えばゴムから構成されるエラストマープラグ、シート、又は戻り止めを備える。特定の例では、第２のクラッチロック６２５０は、電磁力によって第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に保持する永久磁石を備える。これにより、以下でより詳細に説明するように、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、これらの力を打ち消す電磁引力を第２のクラッチ６２１０に加えることができる。
【００６４】
上記に加えて、図３１を参照すると、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合状態にあるときに、第２のクラッチ６２１０を第２の駆動リング６２２０に向かって引くか、又は駆動する磁場ＥＦＤを放出するように構成されている。第２の電磁アクチュエータ６２４０のコイルは、電流が第２の電気シャフト回路を通って第２の、又は反対の方向に流れるとき、磁場ＥＦＤを生成する。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第２の電気シャフト回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第２の電気シャフト回路に連続的に印加して、第２のクラッチ６２１０をその係合位置に連続的に保持し、第２の駆動リング６２２０と外側ハウジング６２３０との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第２のクラッチ６２１０は、第２のクラッチ６２１０がその係合位置にあるときに、第２の駆動リング６２２０内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００をその係合状態に保持するために、第２のシャフト電気回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム１８００は、第２のクラッチ６２１０が第２の駆動リング６２２０内に十分にくさび留めされると、電圧極性を印加し続けることができる。
【００６５】
特に、上記に加えて、第２のクラッチロック６２５０はまた、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときにエンドエフェクタ７０００の回転をロックアウトするように構成されている。より具体的には、再び図３０を参照すると、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるとき、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００に対して回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しないように、第２のクラッチ６２１０は、外側シャフト６２３０内の第２のクラッチロック６２５０を押して、関節リンク２３４０と係合させる。図２７に示されるように、第２のクラッチロック６２５０は、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときに、関節リンク２３４０内に画定されたスロット又はチャネル２３４５内に位置付けられるか、又はくさび留めされる。上記の結果、エンドエフェクタ７０００が意図せず回転する可能性が防止されるか、又は少なくとも低減される。更に、上記の結果として、第２のクラッチ６２１０は、少なくとも２つのことを行うことができる。すなわち、第２のクラッチ６２１０がその係合位置にあるときにエンドエフェクタ回転駆動部を動作させ、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときにエンドエフェクタ回転駆動部をロックアウトすることができる。
【００６６】
主に図２２、図２４、図２５を参照すると、シャフトアセンブリ２０００は、関節運動ジョイント２３００を中心に遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００を関節運動させるように構成された関節運動駆動システムを更に備える。関節運動駆動システムは、遠位取り付け部分２４００内に回転可能に支持される関節運動駆動部６３３０を備える。これにより、関節運動駆動部６３３０は、遠位取り付け部分２４００内に緊密に受容され、それにより、関節運動駆動部６３３０は、遠位取り付け部分２４００に対して並進しないか、又は少なくとも実質的に並進しない。シャフトアセンブリ２０００の関節運動駆動システムは、関節フレーム２３１０に固定的に装着された固定歯車２３３０を更に備える。より具体的には、固定歯車２３３０は、固定歯車２３３０が関節フレーム２３１０に対して回転しないように、関節フレーム２３１０のタブ２３１４と関節リンク２３４０とを接続するピンに固定的に装着される。固定歯車２３３０は、中央本体２３３５と、中央本体２３３５の外周の周りに延在する固定歯２３３２の環状アレイとを備える。関節運動駆動部６３３０は、固定歯２３３２と噛み合って係合された駆動歯６３３２の環状アレイを備える。関節運動駆動部６３３０が回転されると、関節運動駆動部６３３０は、固定歯車２３３０を押し、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００及び関節運動ジョイント２３００を中心とするエンドエフェクタ７０００を関節運動させる。
【００６７】
主に図３２を参照すると、第３のクラッチシステム６３００は、第３のクラッチ６３１０、拡張可能な第３の駆動リング６３２０及び第３の電磁アクチュエータ６３４０を備える。第３のクラッチ６３１０は環状リングを備え、駆動シャフト２７３０上に摺動可能に配設されている。第３のクラッチ６３１０は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置（図３２）と、第３の電磁アクチュエータ６３４０によって生成された電磁場ＥＦによる係合位置又は作動位置（図３３）との間で移動可能である。様々な例において、第３のクラッチ６３１０は、例えば、鉄及び／又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも１つの例では、第３のクラッチ６３１０は永久磁石を備える。図２２Ａに示されるように、駆動シャフト２７３０は、駆動シャフト２７３０に対する第３のクラッチ６３１０の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された１つ又は２つ以上の長手方向キースロット６３１５を備える。より具体的には、第３のクラッチ６３１０は、キースロット６３１５内に延在する１つ又は２つ以上のキーを備え、それによりキースロット６３１５の遠位端が第３のクラッチ６３１０の遠位移動を停止し、キースロット６３１５の近位端が第３のクラッチ６３１０の近位移動を停止する。
【００６８】
第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき、図３２を参照すると、第３のクラッチ６３１０は駆動シャフト２７３０と共に回転するが、第３の駆動リング６３２０に回転運動を伝達しない。図３２に見られるように、第３のクラッチ６３１０は、第３の駆動リング６３２０から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト２７３０及び第３のクラッチ６３１０の回転は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合解除状態にあるとき、関節運動駆動部６３３０に伝達されない。第３のクラッチ６３１０がその係合位置にあるとき、図３３を参照すると、第３のクラッチ６３１０は、第３の駆動リング６３２０が半径方向外側に拡張又は伸張されて関節運動駆動部６３３０と接触するように、第３の駆動リング６３２０と係合される。少なくとも１つの例では、第３の駆動リング６３２０は、例えば、エラストマーバンドを備える。図３３に見られるように、第３の駆動リング６３２０は、関節運動駆動部６３３０の環状内側側壁６３３５に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト２７３０及び第３のクラッチ６３１０の回転は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合状態にあるときに関節運動駆動部６３３０に伝達される。駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第３のクラッチアセンブリ６３００は、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００を関節運動ジョイント２３００を中心に第１又は第２の方向に関節運動させることができる。
【００６９】
上述したように、第３の電磁アクチュエータ６３４０は、第３のクラッチ６３１０をその係合解除（図３２）と係合（図３３）との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、図３２を参照すると、第３の電磁アクチュエータ６３４０は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合解除状態にあるときに、第３のクラッチ６３１０を第３の駆動リング６３２０から離れるように反発又は駆動する磁場ＥＦＬを放出するように構成されている。第３の電磁アクチュエータ６３４０は、巻回コイルを含む第３の電気クラッチ回路を通って第１の方向に流れるときに磁場ＥＦＬを生成する、シャフトフレーム２５３０内に画定された空洞内に１つ又は２つ以上の巻回コイルを備える。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に印加して、第１の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第３のクラッチ６３１０をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第３のクラッチ６３１０が、第３の駆動リング６３２０に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム１８００は、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第３のクラッチ６３１０をその係合解除位置に位置付け、次いで、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。
【００７０】
上記に加えて、第３の電磁アクチュエータ６３４０は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合状態にあるときに、第３のクラッチ６３１０を第３の駆動リング６３２０に向かって引くか、又は駆動する磁場ＥＦＤを放出するように構成されている。第３の電磁アクチュエータ６３４０のコイルは、電流が第３の電気クラッチ回路を通って第２の、又は反対の方向に流れるとき、磁場ＥＦＤを生成する。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第３の電気シャフト回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第３の電気シャフト回路に連続的に印加して、第３のクラッチ６３１０をその係合位置に連続的に保持し、第３の駆動リング６３２０と関節運動駆動部６３３０との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第３のクラッチ６２１０は、第３のクラッチ６３１０がその係合位置にあるときに、第３の駆動リング６３２０内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６３００をその係合状態に保持するために、第３のシャフト電気回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０が第３の駆動リング６３２０内に十分にくさび留めされると、電圧極性を印加し続けることができる。いずれにしても、エンドエフェクタ７０００は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合状態にあるとき、駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第１の方向又は第２の方向に関節運動可能である。
【００７１】
上記に加えて、図２２、図３２、及び図３３を参照すると、関節運動駆動システムは、第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき（図３２）、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００及び関節運動ジョイント２３００を中心とするエンドエフェクタ７０００の関節運動を防止するか、又は少なくとも抑制するロックアウト６３５０を更に備える。主に図２２を参照すると、関節リンク２３４０は、内部に画定されたスロット又は溝２３５０を備え、ロックアウト６３５０はスロット２３５０内に摺動可能に位置付けられ、静止関節歯車２３３０の下に少なくとも部分的に延在する。ロックアウト６３５０は、第３のクラッチ６３１０と係合された取り付けフック６３５２を備える。より具体的には、第３のクラッチ６３１０は、内部に画定された環状スロット又は溝６３１２を備え、取り付けフック６３５２は、ロックアウト６３５０が第３のクラッチ６３１０と並進するように環状スロット６３１２内に位置付けられる。しかしながら、特に、ロックアウト６３５０は、第３のクラッチ６３１０と共に回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しない。代わりに、第３のクラッチ６３１０内の環状溝６３１２は、第３のクラッチ６３１０がロックアウト６３５０に対して回転することを可能にする。ロックアウト６３５０は、固定歯車２３３０の底部に画定された半径方向に延在するロックアウトスロット２３３４内に摺動可能に位置付けられるロックアウトフック６３５４を更に備える。図３２に示されるように、第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき、ロックアウト６３５０は、ロックアウトフック６３５４がエンドエフェクタ７０００が関節運動ジョイント２３００を中心に回転することを防止するロック位置にある。図３３に示されるように、第３のクラッチ６３１０がその係合位置にあるとき、ロックアウト６３５０は、ロックアウトフック６３５４がロックアウトスロット２３３４内にもはや位置付けられていないロック解除位置にある。代わりに、ロックアウトフック６３５４は、固定歯車２３３０の中央又は本体２３３５内に画定されたクリアランススロット内に位置付けられる。そのような例では、ロックアウトフック６３５４は、エンドエフェクタ７０００が関節運動ジョイント２３００を中心に回転するときに、クリアランススロット内で回転することができる。
【００７２】
上記に加えて、図３２及び図３３に示される半径方向に延在するロックアウトスロット２３３４は、長手方向に、すなわち、細長いシャフト２２００の長手方向軸に平行な軸に沿って延在する。しかしながら、エンドエフェクタ７０００が関節運動されると、ロックアウトフック６３５４は、もはや長手方向ロックアウトスロット２３３４と整列しない。これを念頭に置いて、固定歯車２３３０は、固定歯車２３３０の底部に画定された、複数の又はアレイ状の半径方向に延在するロックアウトスロット２３３４を備え、それにより、第３のクラッチ６３１０が非作動にされ、エンドエフェクタ７０００が関節運動した後にロックアウト６３５０が遠位に引かれると、ロックアウトフック６３５４は、ロックアウトスロット２３３４の１つに入り、エンドエフェクタ７０００をその関節運動位置にロックすることができる。したがって、結果として、エンドエフェクタ７０００は、非関節運動位置及び関節運動位置にロックされ得る。様々な例において、ロックアウトスロット２３３４は、エンドエフェクタ７０００の別個の関節運動位置を画定することができる。例えば、ロックアウトスロット２３３４は、例えば、１０度の間隔で画定することができ、これにより、１０度の間隔でエンドエフェクタ７０００に対する別個の関節運動配向を画定することができる。他の例では、これらの配向は、例えば、５度の間隔であり得る。代替的な実施形態では、ロックアウト６３５０は、第３のクラッチ６３１０が第３の駆動リング６３２０から係合解除されたときに、固定歯車２３３０内に画定された円周方向肩部と係合するブレーキを備える。このような実施形態では、エンドエフェクタ７０００は、任意の好適な配向でロックされ得る。いずれにせよ、ロックアウト６３５０は、エンドエフェクタ７０００が意図せずに関節運動する可能性を防止するか、又は少なくとも低減する。上記の結果として、第３のクラッチ６３１０は、それがその係合位置にあるときに関節運動駆動部を動作させ、それがその係合解除位置にあるときに関節運動駆動部をロックアウトすることができる。
【００７３】
主に図２４及び図２５を参照すると、シャフトフレーム２５３０及び駆動シャフト２７３０は、関節運動ジョイント２３００を通って遠位取り付け部分２４００へと延在する。図１６及び１７に示されるように、エンドエフェクタ７０００が関節運動しているとき、シャフトフレーム２５３０及び駆動シャフト２７３０は、エンドエフェクタ７０００の関節運動に適応するように屈曲する。したがって、シャフトフレーム２５３０及び駆動シャフト２７３０は、エンドエフェクタ７０００の関節運動に適応する任意の好適な材料で構成される。更に、上述したように、シャフトフレーム２５３０は、第１、第２、及び第３の電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０を収容する。様々な例において、第１、第２、及び第３の電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０はそれぞれ、例えば銅線コイルなどの巻線コイルを備え、シャフトフレーム２５３０は、第１、第２、及び第３の電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０の間の短絡を防止するか、又は少なくとも低減する絶縁材料で構成される。様々な例において、シャフトフレーム２５３０を通って延在する第１、第２、及び第３の電気クラッチ回路は、例えば絶縁電線から構成される。上記に加えて、第１、第２、及び第３の電気クラッチ回路は、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０を駆動モジュール１１００内の制御システム１８００と通信させる。
【００７４】
上述のように、クラッチ６１１０、６２１０及び／又は６３１０は、それらの係合位置へと意図せず移動しないように、それらの係合解除位置に保持され得る。様々な構成において、クラッチシステム６０００は、例えば、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第１の付勢部材、例えば、第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第２の付勢部材、及び／又は、例えば、第３のクラッチ６１１０をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第３の付勢部材を備える。このような構成では、ばねの付勢力は、電流によって通電されたときに電磁アクチュエータによって生成される電磁力によって選択的に打ち消すことができる。上記に加えて、クラッチ６１１０、６２１０及び／又は６３１０は、それぞれ駆動リング６１２０、６２２０及び／又は６３２０によってそれらの係合位置に保持され得る。より具体的には、少なくとも１つの例では、駆動リング６１２０、６２２０及び／又は６３２０は、それらの係合位置において、クラッチ６１１０、６２１０及び／又は６３１０をそれぞれ把捉又は摩擦保持する弾性材料で構成される。様々な代替的な実施形態では、クラッチシステム６０００は、例えば、第１のクラッチ６１１０をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第１の付勢部材、例えば、第２のクラッチ６２１０をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第２の付勢部材、及び／又は、例えば、第３のクラッチ６１１０をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第３の付勢部材を備える。このような構成では、ばねの付勢力は、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０をそれらの係合解除位置に選択的に保持するために必要に応じて、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０によってそれぞれ加えられる電磁力によって打ち消され得る。外科用システムの任意の１つの動作モードでは、制御アセンブリ１８００は、他の２つの電磁アクチュエータを通電して他の２つのクラッチを係合解除する間に、電磁アクチュエータのうちの１つに通電して、クラッチのうちの１つを係合することができる。
【００７５】
クラッチシステム６０００は、外科用システムの３つの駆動システムを制御するための３つのクラッチを備えるが、クラッチシステムは、任意の好適な数のシステムを制御するための任意の好適な数のクラッチを備え得る。更に、クラッチシステム６０００のクラッチは、それらの係合位置と係合解除位置との間で近位及び遠位に摺動するが、クラッチシステムのクラッチは、任意の好適な方法で移動することができる。加えて、クラッチシステム６０００のクラッチは、一度に１つの駆動運動を制御するために１つずつ係合されているが、様々な例において、２つ以上のクラッチが、一度に２つ以上の駆動運動を制御するように係合され得ることが想定される。
【００７６】
上記を考慮すると、読者は、制御システム１８００は、第１に、モータシステム１６００を動作させて駆動シャフトシステム２７００を適切な方向に回転させ、第２に、クラッチシステム６０００を動作させて、駆動シャフトシステム２７００の回転をエンドエフェクタ７０００の適切な機能に伝達するように構成されていることを理解すべきである。更に、上述したように、制御システム１８００は、シャフトアセンブリ２０００のクランプトリガシステム２６００及びハンドル１０００の入力システム１４００からの入力に応答する。上述のように、クランプトリガシステム２６００が作動されると、制御システム１８００は、第１のクラッチアセンブリ６１００を起動させ、第２のクラッチアセンブリ６２００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第１の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００をクランプする。制御システム１８００が、ジョーアセンブリ７１００がそのクランプ構成にあることを検出すると、制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００を停止し、第１のクラッチアセンブリ６１００を停止する。制御システム１８００が、クランプトリガシステム２６００がその非作動位置に移動されたか、又は移動されていることを検出すると、制御システム１８００は、第１のクラッチアセンブリ６１００を起動するか、又は起動維持し、第２のクラッチアセンブリ６２００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００を開放する。
【００７７】
回転アクチュエータ１４２０が第１の方向に作動されると、上記に加えて、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００を起動させ、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第１の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。制御システム１８００が、回転アクチュエータ１４２０が第２の方向に作動されたことを検出すると、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００を起動するか、又は起動維持し、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。制御システム１８００が、回転アクチュエータ１４２０が作動していないことを検出すると、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００を停止する。
【００７８】
上記に加えて、第１の関節運動アクチュエータ１４３２が押下されると、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６３００を起動させ、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第２のクラッチアセンブリ６２００を停止する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第１の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に関節運動させる。制御システム１８００が、第２の関節運動アクチュエータ１４３４が押下されたことを検出すると、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６２００を起動するか、又は起動維持し、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第２のクラッチアセンブリ６２００を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に関節運動させる。制御システム１８００が、第１の関節運動アクチュエータ１４３２も第２の関節運動アクチュエータ１４３４も作動されていないことを検出すると、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６２００を停止する。
【００７９】
上記に加えて、制御システム１８００は、シャフトアセンブリ２０００のクランプトリガシステム２６００及びハンドル１０００の入力システム１４００から受信する入力に基づいて、ステープリングシステムの動作モードを変更するように構成される。制御システム１８００は、シャフト駆動システム２７００を回転させる前にクラッチシステム６０００をシフトさせて、対応するエンドエフェクタ機能を実行するように構成される。更に、制御システム１８００は、クラッチシステム６０００をシフトする前にシャフト駆動システム２７００の回転を停止するように構成されている。このような構成は、エンドエフェクタ７０００の突然の移動を防止することができる。あるいは、制御システム１８００は、シャフト駆動システム２７００が回転している間にクラッチシステム６００をシフトさせることができる。このような構成は、制御システム１８００が動作モード間で迅速にシフトすることを可能にし得る。
【００８０】
上述したように、図３４を参照すると、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００は、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００から意図せずに分離されることを防止するように構成されたエンドエフェクタロック６４００を備える。エンドエフェクタロック６４００は、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００上に画定されたロックノッチ７４１０の環状アレイと選択的に係合可能なロック端部６４１０と、近位端６４２０と、エンドエフェクタロック６４００を関節リンク２３２０に回転可能に接続する枢動部６４３０と、を備える。図３４に示されるように、第３のクラッチアセンブリ６３００の第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき、第３のクラッチ６３１０は、エンドエフェクタロック６４００の近位端６４２０と接触し、それにより、エンドエフェクタロック６４００のロック端部６４１０はロックノッチのアレイ７４１０と係合される。そのような例では、エンドエフェクタ７０００は、エンドエフェクタロック６４００に対して回転することができるが、遠位取り付け部分２４００に対して並進することはできない。図３５に示されるように、第３のクラッチ６３１０がその係合位置に移動されると、第３のクラッチ６３１０は、エンドエフェクタロック６４００の近位端６４２０ともはや係合していない。そのような例では、エンドエフェクタロック６４００は、上向きに自由に枢動し、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００から取り外されることを可能にする。
【００８１】
上述したように、再び図３４を参照すると、臨床医がシャフトアセンブリ２０００からエンドエフェクタ７０００を取り外すか、又は取り外そうとするとき、第２のクラッチアセンブリ６２００の第２のクラッチ６２１０は、その係合解除位置にあることが可能である。上述のように、第２のクラッチ６２１０は、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときに第２のクラッチロック６２５０と係合され、そのような例では、第２のクラッチロック６２５０は、関節リンク２３４０と係合するように押される。より具体的には、第２のクラッチ６２１０が第２のクラッチロック６２５０と係合しているときに、第２のクラッチロック６２５０は、関節運動２３４０内に画定されたチャネル２３４５内に位置付けられ、これにより、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００から取り外されることを防止するか、又は少なくとも妨げることができる。シャフトアセンブリ２０００からエンドエフェクタ７０００を解放するのを容易にするために、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０をその係合位置に移動させることに加えて、第２のクラッチ６２１０をその係合位置へと移動させることができる。そのような例では、エンドエフェクタ７０００は、エンドエフェクタ７０００が取り除かれると、エンドエフェクタロック６４００及び第２のクラッチロック６２５０の両方を明確にすることができる。
【００８２】
少なくとも１つの例では、上記に加えて、駆動モジュール１１００は、入力システム１４００及び／又は制御システム１８００を直接的に介して制御システム１８００と通信する入力スイッチ及び／又はセンサを備え、これは、作動されると、制御システム１８００にエンドエフェクタ７０００をロック解除させる。様々な例において、駆動モジュール１１００は、臨床医からのロック解除入力を受信するように構成された入力システム１４００の基板１４１０と通信する入力スクリーン１４４０を備える。ロック解除入力に応答して、制御システム１８００は、モータシステム１６００が動作している場合にモータシステム１６００を停止し、上述のようにエンドエフェクタ７０００をロック解除することができる。入力スクリーン１４４０はまた、入力システム１８００が第２のクラッチアセンブリ６２００及び／又は第３のクラッチアセンブリ６３００をそれらの非作動状態に移動させて、エンドエフェクタ７０００をシャフトアセンブリ２０００にロックするという臨床医からのロック入力を受信するように構成される。
【００８３】
図３７は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’を描写する。シャフトアセンブリ２０００’は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ２０００と同様に、シャフトアセンブリ２０００’は、シャフトフレーム、すなわちシャフトフレーム２５３０’を備える。シャフトフレーム２５３０’は、長手方向通路２５３５’、及びそれに加えて、複数のクラッチ位置センサ、すなわち、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及びシャフトフレーム２５３０’内に位置付けられた第３のセンサ６３８０’を備える。第１のセンサ６１８０’は、第１の感知回路の一部として制御システム１８００と信号通信する。第１の感知回路は、長手方向通路２５３５’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第１の感知回路は、制御システム１８００と信号通信するように第１のセンサ６１８０’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第１のセンサ６１８０’は、第１のクラッチアセンブリ６１００の第１のクラッチ６１１０の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム１８００は、第１のセンサ６１８０’から受信したデータに基づいて、第１のクラッチ６１１０がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム１８００は、外科用器具の動作状態を考慮して、第１のクラッチ６１１０が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのジョークランプ／開放動作状態にある場合、制御システム１８００は、第１のクラッチ６１１０がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、以下に加えて、制御システム１８００はまた、第２のクラッチ６２１０が第２のセンサ６２８０’を介してその係合解除位置にあり、第３のクラッチ６３１０が第３のセンサ６３８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム１８００は、外科用器具がそのジョークランプ／開放状態にない場合、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第１のクラッチ６１１０がその適切な位置にない限り、制御システム１８００は、第１のクラッチ６１１０を適切に位置付ける試みにおいて、第１の電磁アクチュエータ６１４０を作動させることができる。同様に、制御システム１８００は、必要に応じてクラッチ６２１０及び／又は６３１０を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ６２４０及び／又は６３４０を作動させることができる。
【００８４】
第２のセンサ６２８０’は、第２の感知回路の一部として制御システム１８００と信号通信する。第２の感知回路は、長手方向通路２５３５’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第２の感知回路は、制御システム１８００と信号通信するように第２のセンサ６２８０’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第２のセンサ６２８０’は、第１のクラッチアセンブリ６２００の第２のクラッチ６２１０の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム１８００は、第２のセンサ６２８０’から受信したデータに基づいて、第２のクラッチ６２１０がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム１８００は、外科用器具の動作状態を考慮して、第２のクラッチ６２１０が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのエンドエフェクタ回転動作状態にある場合、制御システム１８００は、第２のクラッチ６２１０がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、制御システム１８００はまた、第１のクラッチ６１１０が第１のセンサ６１８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができ、以下に加えて、制御システム１８００はまた、第３のクラッチ６３１０が第３のセンサ６３８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム１８００は、外科用器具がそのエンドエフェクタ回転状態にない場合、第２のクラッチ６１１０がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第２のクラッチ６２１０がその適切な位置にない限り、制御システム１８００は、第２のクラッチ６２１０を適切に位置付ける試みにおいて、第２の電磁アクチュエータ６２４０を作動させることができる。同様に、制御システム１８００は、必要に応じてクラッチ６１１０及び／又は６３１０を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ６１４０及び／又は６３４０を作動させることができる。
【００８５】
第３のセンサ６３８０’は、第３の感知回路の一部として制御システム１８００と信号通信する。第３の感知回路は、長手方向通路２５３５’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第３の感知回路は、制御システム１８００と信号通信するように第３のセンサ６３８０’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第３のセンサ６３８０’は、第３のクラッチアセンブリ６３００の第３のクラッチ６３１０の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム１８００は、第３のセンサ６３８０’から受信したデータに基づいて、第３のクラッチ６３１０がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム１８００は、外科用器具の動作状態を考慮して、第３のクラッチ６３１０が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのエンドエフェクタの関節運動動作状態にある場合、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、制御システム１８００はまた、第１のクラッチ６１１０が第１のセンサ６１８０’を介してその係合解除位置にあり、第２のクラッチ６２１０が第２のセンサ６２８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム１８００は、外科用器具がそのエンドエフェクタの関節運動状態にない場合、第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第３のクラッチ６３１０がその適切な位置にない限り、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０を適切に位置付ける試みにおいて、第３の電磁アクチュエータ６３４０を作動させることができる。同様に、制御システム１８００は、必要に応じてクラッチ６１１０及び／又は６２１０を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ６１４０及び／又は６２４０を作動させることができる。
【００８６】
上記に加えて、クラッチ位置センサ、すなわち、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及び第３のセンサ６３８０’は、任意の好適なタイプのセンサを備えることができる。様々な例において、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及び第３のセンサ６３８０’はそれぞれ、近接センサを備える。このような構成では、センサ６１８０’、６２８０’及び６３８０’は、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０がそれぞれそれらの係合位置にあるか否かを検出するように構成される。様々な例において、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及び第３のセンサ６３８０’はそれぞれ、例えばホール効果センサを備える。このような構成では、センサ６１８０’、６２８０’及び６３８０’は、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０がそれぞれそれらの係合位置にあるか否かを検出するだけでなく、センサ６１８０’、６２８０’及び６３８０’はまた、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０がそれらの係合位置又は係合解除位置に対してどれだけ近いかを検出することができる。
【００８７】
図３８は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’及びエンドエフェクタ７０００’’を描写する。エンドエフェクタ７０００’’は、多数の点でエンドエフェクタ７０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ７０００と同様に、シャフトアセンブリ７０００’’は、ジョーアセンブリ７１００と、ジョーアセンブリ７１００をその開放構成と閉鎖構成との間で移動させるように構成されたジョーアセンブリ駆動部と、を備える。ジョーアセンブリ駆動部は、駆動リンク７１４０、駆動ナット７１５０’’、及び駆動ねじ６１３０’’を備える。駆動ナット７１５０’’は、内部に位置付けられたセンサ７１９０’’を備え、これは、駆動ねじ６１３０’’内に位置付けられた磁気素子６１９０’’の位置を検出するように構成される。磁気素子６１９０’’は、駆動ねじ６１３０’’内に画定された細長い開口部６１３４’’内に位置付けられ、永久磁石を備えることができ、並びに／又は鉄、ニッケル、及び／若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサ７１９０’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサ７１９０’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信するホール効果センサを備える。特定の例では、センサ７１９０’’は、例えば光学センサを備え、検出可能要素６１９０’’は、例えば、反射素子などの光学的検出可能要素を備える。いずれの場合も、センサ７１９０’’は、無線信号送信機及び受信機を介して、及び／又はシャフトフレーム通路２５３２’を通って延在する有線接続を介して、制御システム１８００と無線通信するように構成される。
【００８８】
上記に加えて、センサ７１９０’’は、磁気素子６１９０’’がセンサ７１９０’’に隣接しているときを検出するように構成されており、制御システム１８００は、このデータを使用して、ジョーアセンブリ７１００がそのクランプストロークの端部に達したと判定することができる。そのような時点で、制御システム１８００はモータアセンブリ１６００を停止することができる。センサ７１９０’’及び制御システム１８００はまた、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するために依然として必要とされる駆動ねじ６１３０’’の閉鎖ストローク量を計算するために、駆動ねじ６１３０’’が現在位置付けられている場所と、駆動ねじ６１３０’’をその閉鎖ストロークの端部に位置付けるべき場所との間の距離を判定するように構成される。更に、そのような情報は、ジョーアセンブリ７１００の現在の構成、すなわち、ジョーアセンブリ７１００がその開放構成、その閉鎖構成、又は部分的に閉鎖構成にあるかどうかを評価するために、制御システム１８００によって使用することができる。センサシステムは、ジョーアセンブリ７１００がその完全開放位置に達したときを判定し、その時点でモータアセンブリ１６００を停止することができる。様々な例において、制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００が旋回している間にジョーアセンブリ７１００が移動していることを確認することによって、このセンサシステムを使用して第１のクラッチアセンブリ６１００がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００が旋回している間にジョーアセンブリ７１００が移動していないことを確認することによって、このセンサシステムを使用して第１のクラッチアセンブリ６１００がその非作動状態にあることを確認することができる。
【００８９】
図３９は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’’’及びエンドエフェクタ７０００’’’を描写する。シャフトアセンブリ２０００’’’は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００及び２０００’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ７０００’’’は、多数の点でエンドエフェクタ７０００及び７０００’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ７０００と同様に、エンドエフェクタ７０００’’’は、ジョーアセンブリ７１００と、ジョーアセンブリ７１００をその開放構成と閉鎖構成との間で移動させるように構成されたジョーアセンブリ駆動部と、加えて、シャフトアセンブリ２０００’の遠位取り付け部分２４００に対してエンドエフェクタ７０００’’’を回転させるエンドエフェクタ回転駆動部と、を備える。エンドエフェクタ回転駆動部は、第２のクラッチアセンブリ６２００によってエンドエフェクタ７０００’’’のシャフトフレーム２５３０’’’に対して回転される外側ハウジング６２３０’’’を備える。シャフトフレーム２５３０’’’は、内部に位置付けられたセンサ６２９０’’’を備え、これは、外側ハウジング６２３０’’’内及び／又は外側ハウジング６２３０’’’上に位置付けられた磁気素子６１９０’’’の位置を検出するように構成されている。磁気素子６１９０’’’は、永久磁石を備えることができ、並びに／又は鉄、ニッケル、及び／若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサ６２９０’’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサ６２９０’’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信するホール効果センサを備える。いずれの場合も、センサ６２９０’’’は、無線信号送信機及び受信機を介して、及び／又はシャフトフレーム通路２５３２’を通って延在する有線接続を介して、制御システム１８００と無線通信するように構成される。様々な例において、制御システム１８００は、センサ６２９０’’’を使用して、磁気素子６１９０’’’が回転しているかどうかを確認することができ、したがって、第２のクラッチアセンブリ６２００がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム１８００は、センサ６２９０’’’を使用して、磁気素子６１９０’’’が回転していないかどうかを確認することができ、したがって、第２のクラッチアセンブリ６２００がその非作動状態にあることを確認することができる。制御システム１８００はまた、センサ６２９０’’’を使用して、第２のクラッチ６２１０がセンサ６２９０’’’に隣接して位置付けられていることを確認することによって、第２のクラッチアセンブリ６２００がその非作動状態にあることを確認することができる。
【００９０】
図４０は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’’’’を描写する。シャフトアセンブリ２０００’’’’は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００、２０００’及び２０００’’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ２０００と同様に、シャフトアセンブリ２０００’’’’は、とりわけ、細長いシャフト２２００と、関節運動ジョイント２３００と、例えばエンドエフェクタ７０００’などのエンドエフェクタを受容するように構成された遠位取り付け部分２４００と、を備える。シャフトアセンブリ２０００と同様に、シャフトアセンブリ２０００’’’’は、関節運動駆動部、すなわち、関節運動ジョイント２３００を中心に遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００’を回転させるように構成された関節運動駆動部６３３０’’’’を備える。上記と同様に、シャフトフレーム２５３０’’’’は、内部に位置付けられたセンサを備え、これは、関節運動駆動部６３３０’’’’内及び／又は関節運動駆動部６３３０’’’’上に位置付けられた磁気素子６３９０’’’’の位置及び／又は回転を検出するように構成される。磁気素子６３９０’’’’は、永久磁石を備えることができ、並びに／又は鉄、ニッケル、及び／若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサは、例えば、制御システム１８００と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサは、例えば、制御システム１８００と信号通信するホール効果センサを備える。いずれの場合も、センサは、無線信号送信機及び受信機を介して、及び／又はシャフトフレーム通路２５３２’を通って延在する有線接続を介して、制御システム１８００と無線通信するように構成される。様々な例において、制御システム１８００は、センサを使用して、磁気素子６３９０’’’が回転しているかどうかを確認することができ、したがって、第３のクラッチアセンブリ６３００がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム１８００は、センサを使用して、磁気素子６３９０’’’’が回転していないかどうかを確認することができ、したがって、第３のクラッチアセンブリ６３００がその非作動状態にあることを確認することができる。特定の例では、制御システム１８００は、センサを使用して、第３のクラッチ６３１０がセンサに隣接して位置付けられていることを確認することによって、第３のクラッチアセンブリ６３００がその非作動状態にあることを確認することができる。
【００９１】
図４０を再び参照すると、シャフトアセンブリ２０００’’’’は、エンドエフェクタ７０００’を例えばシャフトアセンブリ２０００’’’’に解放可能にロックするように構成されたエンドエフェクタロック６４００’を備える。エンドエフェクタロック６４００’は、多数の点でエンドエフェクタロック６４００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、議論されない。しかしながら、特に、ロック６４００’の近位端６４２０’は、第３のクラッチ６３１０の環状スロット６３１２と係合し、第３のクラッチ６３１０をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された歯６４２２’を備える。これにより、第３の電磁アセンブリ６３４０の作動は、第３のクラッチ６３１０をエンドエフェクタロック６４００’から係合解除することができる。更に、そのような例では、第３のクラッチ６３１０の係合位置への近位移動は、エンドエフェクタロック６４００’をロック位置へと回転させ、ロックノッチ７４１０と係合させて、エンドエフェクタ７０００’をシャフトアセンブリ２０００’’’’にロックする。それに対応して、第３のクラッチ６３１０のその係合解除位置への遠位移動は、エンドエフェクタ７０００’をロック解除し、エンドエフェクタ７０００’がシャフトアセンブリ２０００’’’’から分解されることを可能にする。
【００９２】
上記に加えて、ハンドル及びそれに取り付けられたシャフトアセンブリを含む器具システムは、クラッチアセンブリ６１００、６２００及び６３００の状態を評価するための診断チェックを実行するように構成され得る。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０を任意の好適な順序で順次作動させて、クラッチ６１１０、６２１０及び／若しくは６３１０の位置をそれぞれ検証し、かつ／又はクラッチが電磁アクチュエータに応答し、したがって、スタックしていないことを検証する。制御システム１８００は、本明細書に開示されるセンサのいずれかを含むセンサを使用して、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０によって生成された電磁場に応答してクラッチ６１１０、６１２０及び６１３０の移動を検証することができる。加えて、診断チェックはまた、駆動システムの運動を検証することも含み得る。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、任意の好適な順序で電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０を順次作動させて、ジョー駆動装置がジョーアセンブリ７１００を開閉すること、回転駆動部がエンドエフェクタ７０００を回転させること、及び／又は関節運動駆動部がエンドエフェクタ７０００を関節運動させることを検証する。制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００及びエンドエフェクタ７０００の運動を検証するためのセンサを使用することができる。
【００９３】
制御システム１８００は、例えば、シャフトアセンブリがハンドルに取り付けられたとき、及び／又はハンドルが電源オンされているときなど、任意の好適な時間に診断試験を実行することができる。制御システム１８００が、器具システムが診断試験を合格したと判定した場合、制御システム１８００は、器具システムの通常の動作を可能にし得る。少なくとも１つの例では、ハンドルは、例えば、診断チェックが合格したことを示す、緑色ＬＥＤなどのインジケータを備え得る。制御システム１８００が、器具システムが診断試験に不合格になったと判定した場合、制御システム１８００は、器具システムの動作を防止及び／又は修正することができる。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００を真っ直ぐにする、及び／又はジョーアセンブリ７１００を開閉するなど、器具システムの機能を、患者から器具システムを取り除くのに必要な機能のみに制限することができる。少なくとも１つの点において、制御システム１８００は、リンプモードに入る。制御システム１８００のリンプモードは、例えば、モータ１６１０の現在の回転速度を、約７５％〜約２５％の範囲から選択される任意の割合だけ低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ１６１０の現在の回転速度を５０％低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ１６１０の現在の回転速度を７５％低減させ得る。リンプモードは、例えば、モータ１６１０の現在トルクを約７５％〜約２５％の範囲から選択される任意の割合だけ低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ１６１０の現在のトルクを５０％低減させ得る。ハンドルは、例えば赤色ＬＥＤなどのインジケータを備えることができ、これは、器具システムが診断チェックに不合格になったこと、及び／又は器具システムがリンプモードに入ったことを示す。上記したように、例えば、可聴警告及び／又は触覚若しくは振動警告など、器具システムが適切に動作していないことを臨床医に警告するために、任意の好適なフィードバックを使用することができる。
【００９４】
図４１〜図４３は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるクラッチシステム６０００’を描写する。クラッチシステム６０００’は、多数の点でクラッチシステム６０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。クラッチシステム６０００と同様に、クラッチシステム６０００’は、回転可能な駆動入力部６０３０’を回転可能な駆動出力部６１３０’と選択的に連結するように作動可能であるクラッチアセンブリ６１００’を備える。クラッチアセンブリ６１００’は、クラッチプレート６１１０’及び駆動リング６１２０’を備える。クラッチプレート６１１０’は、例えば鉄及び／又はニッケルなどの磁性材料から構成されており、永久磁石を備えることができる。以下でより詳細に説明するように、クラッチプレート６１１０’は、駆動出力部６１３０’内の非作動位置（図４２）と作動位置（図４３）との間で移動可能である。クラッチプレート６１１０’は、クラッチプレート６１１０’が非作動位置又は作動位置にあるかどうかにかかわらず、クラッチプレート６１１０’が駆動出力部６１３０’と共に回転するように、駆動出力部６１３０’に画定された開口部内に摺動可能に位置付けられる。
【００９５】
クラッチプレート６１１０’が非作動位置にあるとき、図４２に示されるように、駆動入力部６０３０’の回転は駆動出力部６１３０’に伝達されない。より具体的には、駆動入力部６０３０’が回転されると、そのような例では、駆動入力部６０３０’は、駆動リング６１２０’を越えて摺動し、駆動リング６１２０’に対して回転し、結果として、駆動リング６１２０’はクラッチプレート６１１０’及び駆動出力部６１３０’を駆動しない。クラッチプレート６１１０’が作動位置にあるとき、図４３に示されるように、クラッチプレート６１１０’は駆動リング６１２０’を駆動入力部６０３０’に対して弾性的に圧縮する。駆動リング６１２０’は、例えばゴムなどの任意の好適な圧縮性材料で構成される。いずれの場合も、そのような例では、駆動入力部６０３０’の回転は、駆動リング６１２０’及びクラッチプレート６１１０’を介して駆動出力部６１３０’に伝達される。クラッチシステム６０００’は、クラッチプレート６１１０’をそれらの作動位置に移動させるように構成されたクラッチアクチュエータ６１４０’を備える。クラッチアクチュエータ６１４０’は、例えば鉄及び／又はニッケルなどの磁性材料から構成されており、永久磁石を備えることができる。クラッチアクチュエータ６１４０’は、駆動入力部６０３０’を通って延在する長手方向シャフトフレーム６０５０’内に摺動可能に位置付けられ、クラッチシャフト６０６０’によって非作動位置（図４２）と作動位置（図４３）との間で移動することができる。少なくとも１つの例では、可撓性駆動シャフト６０６０’は、例えば、ケーブルを備える。クラッチアクチュエータ６１４０’がその作動位置にあるとき、図４３に示されるように、クラッチアクチュエータ６１４０’はクラッチプレート６１１０’を内向きに引いて、上述のように駆動リング６１２０’を圧縮する。クラッチアクチュエータ６１４０’がその非作動位置に移動されると、図４２に示されるように、駆動リング６１２０’は弾性的に拡張し、クラッチプレート６１１０’を駆動入力部６０３０’から離れるように押す。様々な代替的な実施形態では、クラッチアクチュエータ６１４０’は電磁石を備えてもよい。このような構成では、クラッチアクチュエータ６１４０’は、例えば、クラッチシャフト６０６０’内に画定された長手方向開口部を通って延在する電気回路によって作動され得る。様々な例において、クラッチシステム６０００’は、例えば、長手方向開口部を通って延在する、電気ワイヤ６０４０’を更に備える。
【００９６】
図４４は、ジョーアセンブリ７１００ａと、ジョーアセンブリ駆動部と、少なくとも１つの別の実施形態によるクラッチシステム６０００ａと、を含むエンドエフェクタ７０００ａを描写する。ジョーアセンブリ７１００ａは、枢動部７１３０ａを中心に選択的に回転可能である第１のジョー７１１０ａ及び第２のジョー７１２０ａを備える。ジョーアセンブリ駆動部は、枢動部７１５０ａを中心にアクチュエータロッド７１６０ａに枢動可能に連結された並進可能なアクチュエータロッド７１６０ａ及び駆動リンク７１４０ａを備える。駆動リンク７１４０ａはまた、ジョー７１１０ａ及び７１２０ａに枢動可能に連結され、それによりジョー７１１０ａ及び７１２０ａは、アクチュエータロッド７１６０ａが近位に引かれると回転して閉鎖され、アクチュエータロッド７１６０ａが遠位に押されると回転して開放される。クラッチシステム６０００ａは、多数の点でクラッチシステム６０００及び６０００’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。クラッチシステム６０００ａは、以下でより詳細に説明するように、駆動入力部６０３０ａの回転を選択的に伝達してジョーアセンブリ７１００ａを長手方向軸を中心に回転させ、ジョーアセンブリ７１００ａを関節運動ジョイント７３００ａを中心に関節運動させるように構成された第１のクラッチアセンブリ６１００ａ及び第２のクラッチアセンブリ６２００ａを備える。
【００９７】
第１のクラッチアセンブリ６１００ａは、クラッチプレート６１１０ａ及び駆動リング６１２０ａを備え、クラッチプレート６１１０’及び上述の駆動リング６１２０’と同様の方法で動作する。クラッチプレート６１１０ａが電磁アクチュエータ６１４０ａによって作動されると、駆動入力部６０３０ａの回転は外側シャフトハウジング７２００ａに伝達される。より具体的には、外側シャフトハウジング７２００ａは、近位外側ハウジング７２１０ａと、近位外側ハウジング７２１０ａによって回転可能に支持され、クラッチプレート６１１０ａがそれらの作動位置にあるとき、駆動入力部６０３０ａによって近位外側ハウジング７２１０ａに対して回転される遠位外側ハウジング７２２０ａと、を備える。遠位外側ハウジング７２２０ａの回転は、ジョーアセンブリ７１００ａの枢動部７１３０ａが遠位外側ハウジング７２２０ａに装着されているという事実により、ジョーアセンブリ７１００ａを長手方向軸を中心に回転させる。結果として、外側シャフトハウジング７２００ａは、外側シャフトハウジング７２００ａが駆動入力部６０３０ａによって第１の方向に回転されるときに、ジョーアセンブリ７１００ａを第１の方向に回転させる。同様に、外側シャフトハウジング７２００ａは、外側シャフトハウジング７２００ａが駆動入力部６０３０ａによって第２の方向に回転されるときに、ジョーアセンブリ７１００ａを第２の方向に回転させる。電磁アクチュエータ６１４０ａが通電解除されると、駆動リング６１２０ａが拡張し、クラッチプレート６１１０ａがそれらの非作動位置に移動され、それによって、エンドエフェクタ回転駆動部を駆動入力部６０３０ａから分離する。
【００９８】
第２のクラッチアセンブリ６２００ａは、クラッチプレート６２１０ａ及び駆動リング６２２０ａを備え、クラッチプレート６１１０’及び上述の駆動リング６１２０’と同様の方法で動作する。クラッチプレート６２１０ａが電磁アクチュエータ６２４０ａによって作動されると、駆動入力部６０３０ａの回転は、関節運動駆動部６２３０ａに伝達される。関節運動駆動部６２３０ａは、エンドエフェクタ取り付け部分７４００ａの外側シャフトハウジング７４１０ａ内に回転可能に支持され、外側シャフトハウジング７４１０ａを通って延在するシャフトフレーム６０５０ａによって回転可能に支持される。関節運動駆動部６２３０ａは、その上に画定された歯車面を備え、この歯車面は、外側シャフトハウジング７２００ａの近位外側ハウジング７２１０ａ上に画定された固定歯車面７２３０ａと動作可能に噛み合う。結果として、関節運動駆動部６２３０ａは、関節運動駆動部６２３０ａが駆動入力部６０３０ａによって第１の方向に回転されるときに、外側シャフトハウジング７２００ａ及びジョーアセンブリ７１００ａを第１の方向に関節運動させる。同様に、関節運動駆動部６２３０ａは、関節運動駆動部６２３０ａが駆動入力部６０３０ａによって第２の方向に回転されるときに、外側シャフトハウジング７２００ａ及びジョーアセンブリ７１００ａを第２の方向に関節運動させる。電磁アクチュエータ６２４０ａが通電解除されると、駆動リング６２２０ａが拡張し、クラッチプレート６２１０ａがそれらの非作動位置に移動され、それによって、エンドエフェクタ関節運動駆動部を駆動入力部６０３０ａから分離する。
【００９９】
上記に加えて、シャフトアセンブリ４０００が、図４５〜４９に示されている。シャフトアセンブリ４０００は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００、２０００’、２０００’’’、及び２０００’’’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ４０００は、近位部分４１００と、細長いシャフト４２００と、遠位取り付け部分２４００と、遠位取り付け部分２０４０を細長いシャフト４２００に回転可能に接続する関節運動ジョイント２３００と、を備える。近位部分４１００は、近位部分２１００と同様に、ハンドル１０００の駆動モジュール１１００に動作可能に取り付け可能である。近位部分４１００は、シャフトアセンブリ４０００をハンドル１０００の取り付けインターフェース１１３０に装着するように構成された取り付けインターフェース４１３０を含むハウジング４１１０を備える。シャフトアセンブリ４０００は、シャフトアセンブリ４０００がハンドル１０００に取り付けられたときにハンドルフレーム１５００のシャフト１５１０に連結されるように構成されたシャフト４５１０を含むフレーム４５００を更に備える。シャフトアセンブリ４０００はまた、シャフトアセンブリ４０００がハンドル１０００に取り付けられたときにハンドル駆動システム１７００の駆動シャフト１７１０に動作可能に連結されるように構成された回転可能な駆動シャフト４７１０を含む駆動システム４７００を備える。遠位取り付け部分２４００は、例えばエンドエフェクタ８０００などのエンドエフェクタを受容するように構成されている。エンドエフェクタ８０００は、多数の点でエンドエフェクタ７０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。これにより、エンドエフェクタ８０００は、とりわけ組織を把持するように構成されたジョーアセンブリ８１００を備える。
【０１００】
上述したように、主に図４７〜図４９を参照すると、シャフトアセンブリ４０００のフレーム４５００は、フレームシャフト４５１０を備える。フレームシャフト４５１０は、内部に画定されたノッチ又は切り欠き部４５３０を備える。以下でより詳細に論じられるように、切り欠き部４５３０は、ジョー閉鎖作動システム４６００のためのクリアランスを提供するように構成されている。フレーム４５００は、遠位部分４５５０と、遠位部分４５５０をフレームシャフト４５１０に接続するブリッジ４５４０と、を更に備える。フレーム４５００は、細長いシャフト４２００を通って遠位取り付け部分２４００まで延在する長手方向部分４５６０を更に備える。上記と同様に、フレームシャフト４５１０は、その上及び／又は内部に画定された１つ又は２つ以上の電気トレースを備える。電気トレースは、長手方向部分４５６０、遠位部分４５５０、ブリッジ４５４０、及び／又はフレームシャフト４５１０の任意の好適な部分を通って電気接点２５２０まで延在する。主に図４８を参照すると、遠位部分４５５０及び長手方向部分４５６０は、内部に画定された長手方向開口部を備え、これは、以下でより詳細に説明するように、ジョー閉鎖作動システム４６００のロッド４６６０を受容するように構成される。
【０１０１】
これも上述したように、主に図４８及び４９を参照すると、シャフトアセンブリ４０００の駆動システム４７００は、駆動シャフト４７１０を備える。駆動シャフト４７１０は、フレームシャフト４５１０によって近位シャフトハウジング４１１０内に回転可能に支持され、フレームシャフト４５１０を通って延在する長手方向軸を中心に回転可能である。駆動システム４７００は、伝達シャフト４７５０及び出力シャフト４７８０を更に備える。伝達シャフト４７５０はまた、近位シャフトハウジング４１１０内で回転可能に支持され、フレームシャフト４５１０に平行に、又は少なくとも実質的に平行に延在する長手方向軸及びそれを通って画定される長手方向軸を中心に回転可能である。伝達シャフト４７５０は、それに固定的に装着された近位平歯車４７４０を備え、それにより、近位平歯車４７４０は伝達シャフト４７５０と共に回転する。近位平歯車４７４０は、駆動シャフト４７１０の回転が伝達シャフト４７５０に伝達されるように、駆動シャフト４７１０の外周の周りに画定された環状歯車面４７３０と動作可能に噛み合っている。伝達シャフト４７５０は、それに固定的に装着された遠位平歯車４７６０を更に備え、それにより、遠位平歯車４７６０は伝達シャフト４７５０と共に回転する。遠位平歯車４７６０は、伝達シャフト４７５０の回転が出力シャフト４７８０に伝達されるように、出力シャフト４７８０の外周の周りに画定された環状歯車４７７０と動作可能に噛み合っている。上記と同様に、出力シャフト４７８０は、出力シャフト４７８０が長手方向シャフト軸を中心に回転するように、シャフトフレーム４５００の遠位部分４５５０によって近位シャフトハウジング４１１０内に回転可能に支持される。特に、出力シャフト４７８０は、入力シャフト４７１０に直接連結されない。むしろ、出力シャフト４７８０は、伝達シャフト４７５０によって入力シャフト４７１０に動作可能に連結される。このような構成は、後述する手動作動式ジョー閉鎖作動システム４６００のための余地を提供する。
【０１０２】
上記に加えて、主に図４７及び図４８を参照すると、ジョー閉鎖作動システム４６００は、枢動部４６２０を中心に近位シャフトハウジング４１１０に回転可能に連結された作動又ははさみトリガ４６１０を備える。作動トリガ４６１０は、細長い部分４６１２と、近位端４６１４と、臨床医によって把捉されるように構成された近位端４６１４に画定されたグリップリング開口部４６１６と、を備える。シャフトアセンブリ４０００は、近位ハウジング４１１０から延在する固定グリップ４１６０を更に備える。固定グリップ４１６０は、細長い部分４１６２と、近位端４１６４と、臨床医によって把捉されるように構成された近位端４１６４に画定されたグリップリング開口部４１６６と、を備える。使用中、以下でより詳細に説明するように、作動トリガ４６１０は、非作動位置と作動位置（図４８）との間、すなわち、固定グリップ４１６０に向かって回転可能であり、エンドエフェクタ８０００のジョーアセンブリ８１００を閉鎖する。
【０１０３】
主に図４８を参照すると、ジョー閉鎖作動システム４６００は、枢動部４６５０を中心に近位シャフトハウジング４１１０に回転可能に連結された駆動リンク４６４０と、加えて、駆動リンク４６４０に動作可能に連結された作動ロッド４６６０と、を更に備える。作動ロッド４６６０は、長手方向フレーム部分４５６０内に画定された開口部を通って延在し、シャフトフレーム４５００の長手方向軸に沿って並進可能である。作動ロッド４６６０は、ジョーアセンブリ８１００に動作可能に連結された遠位端と、駆動リンク４６４０内に画定された駆動スロット４６４５内に位置付けられた近位端４６６５とを備え、それにより、作動ロッド４６６０は、駆動リンク４６４０が枢動部４６５０を中心に回転されるときに、長手方向に並進される。特に、近位端４６６５は、作動ロッド４６６０がエンドエフェクタ８０００と共に回転することができるように、駆動スロット４６４５内で回転可能に支持される。
【０１０４】
上記に加えて、作動トリガ４６１０は、作動トリガ４６１０が作動されるとき、すなわち近位シャフトハウジング４１１０に近接して移動されるとき、駆動リンク４６４０を近位に係合かつ回転させ、作動ロッド４６６０を近位に並進させるように構成された駆動アーム４６１５を更に備える。そのような例では、駆動リンク４６４０の近位回転は、例えば、駆動リンク４６４０とフレームシャフト４５１０との中間に位置付けられたコイルばね４６７０などの付勢部材を弾性的に圧縮する。作動トリガ４６１０が解放されると、圧縮コイルばね４６７０は再び拡張し、駆動リンク４６４０及び作動ロッド４６６０を遠位に押して、エンドエフェクタ８０００のジョーアセンブリ８１００を開放する。更に、駆動リンク４６４０の遠位回転は、作動トリガ４６１０がその非作動位置に戻るように駆動及び自動的に回転する。つまり、臨床医は、作動トリガ４６１０を手動でその非作動位置に戻すことができる。そのような例では、作動トリガ４６１０はゆっくりと開放することができる。いずれの場合も、シャフトアセンブリ４０００は、作動トリガ４６１０をその作動位置に解放可能に保持するように構成されたロックを更に備え、これにより、臨床医は、ジョーアセンブリ８１００が意図せずに開放することなく、自分の手を使用して別のタスクを実行することができる。
【０１０５】
様々な代替的な実施形態では、上記に加えて、作動ロッド４６６０は、ジョーアセンブリ８１００を閉鎖するために遠位に押され得る。少なくとも１つのこのような例において、作動ロッド４６６０は、作動トリガ４６１０に直接装着され、それにより、作動トリガ４６１０が作動されると、作動トリガ４６１０が作動ロッド４６６０を遠位に駆動する。上記と同様に、作動トリガ４６１０は、作動トリガ４６１０が閉鎖されたときにばねを圧縮することができ、これにより、作動トリガ４６１０が解放されると、作動ロッド４６６０が近位に押される。
【０１０６】
上記に加えて、シャフトアセンブリ４０００は、３つの機能（エンドエフェクタのジョーアセンブリを開閉すること、エンドエフェクタを長手方向軸を中心に回転させること、及びエンドエフェクタを関節運動軸を中心に関節運動させること）を有する。シャフトアセンブリ４０００のエンドエフェクタの回転及び関節運動機能は、ジョー作動機能がジョー閉鎖作動システム４６００によって手動で駆動される間、駆動モジュール１１００のモータアセンブリ１６００及び制御システム１８００によって駆動される。ジョー閉鎖作動システム４６００は、モータ駆動システムであってもよいが、その代わりに、ジョー閉鎖作動システム４６００は、臨床医がエンドエフェクタ内でクランプされている組織に対してより良好な感触を有することができるように、手動駆動システムに維持されている。エンドエフェクタの回転及び作動システムを電動化することは、エンドエフェクタの位置を制御するための特定の利点を提供するが、ジョー閉鎖作動システム４６００を電動化することは、臨床医に組織に加えられている力の触覚的感覚を喪失させ、力が不十分か過剰であるかどうかを評価することができない場合がある。したがって、エンドエフェクタの回転及び関節運動システムがモータ駆動されたとしても、ジョー閉鎖作動システム４６００は、手動で駆動される。
【０１０７】
図５０は、少なくとも１つの実施形態による、図１に示される外科用システムの制御システム１８００の論理図である。制御システム１８００は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ１８２０及びメモリ１８３０を備えるマイクロコントローラ１８４０を含む。例えば、センサ１８８０、１８９０、６１８０’、６２８０’、６３８０’、７１９０’’及び／又は６２９０’’’などの１つ又は２つ以上のセンサは、プロセッサ１８２０にリアルタイムフィードバックを提供する。制御システム１８００は、電気モータ１６１０を制御するように構成されたモータドライバ１８５０と、例えば、クラッチ６１１０、６１２０及び６１３０などの外科用器具内の１つ若しくは２つ以上の長手方向可動構成要素、及び／又はジョーアセンブリ駆動部の長手方向可動駆動ナット７１５０の位置を判定するように構成された追跡システム１８６０と、を更に備える。追跡システム１８６０はまた、例えば、駆動シャフト２５３０、外側シャフト６２３０及び／又は関節運動駆動部６３３０など、外科用器具内の１つ又は２つ以上の回転構成要素の位置を判定するように構成されている。追跡システム１８６０は、とりわけ、クラッチ６１１０、６１２０及び６１３０及び駆動ナット７１５０の位置、並びにジョー７１１０及び７１２０の配向を判定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ１８２０に、位置情報を提供する。モータドライバ１８５０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。しかしながら、追跡システム１８６０で使用するために、他のモータドライバが容易に代用され得る。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０８】
マイクロコントローラ１８４０は、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。少なくとも１つの例では、マイクロコントローラ１８４０は、例えば、その詳細が製品データシートから入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（single-cycle serial random access memory、ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（read-only memory、ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、及び／又は周波数変調（ＦＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（quadrature encoder input、ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（Analog-to-Digital Converter、ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【０１０９】
様々な例において、マイクロコントローラ１８４０は、同じくＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを備える。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機能を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【０１１０】
マイクロコントローラ１８４０は、例えば、ジョー閉鎖アセンブリの駆動ナット７１５０の速度及び／又は位置を正確に制御するなど、様々な機能を実行するようにプログラムされる。マイクロコントローラ１８４０はまた、エンドエフェクタ７０００の回転速度及び位置、並びにエンドエフェクタ７０００の関節運動速度及び位置を正確に制御するようにプログラムされる。様々な例において、マイクロコントローラ１８４０は、マイクロコントローラ１８４０のソフトウェアにおける応答を計算する。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバック決定のために使用される。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質を、測定による応答と釣り合わせる好適な同調された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
【０１１１】
モータ１６１０は、モータドライバ１８５０によって制御される。様々な形態では、モータ１６１０は、例えば、およそ２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータである。他の構成では、モータ１６１０は、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。モータ駆動器１８５０は、例えば、電界効果トランジスタ（field-effect transistor、ＦＥＴ）を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータドライバ１８５０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１８５０は、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷に合わせて特別に設計された外部のＮチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（metal oxide semiconductor field effect transistor、ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するフルブリッジコントローラである。様々な例において、ドライバ１８５０は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサは、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を提供するために用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル、ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を使用して高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータドライバは、容易に代用され得る。
【０１１２】
追跡システム１８６０は、例えば、センサ１８８０、１８９０、６１８０’、６２８０’、６３８０’、７１９０’’、及び／又は６２９０’’’などの１つ又は２つ以上の位置センサを含む、制御されたモータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム用の位置センサは、変位部材の位置に対応する固有の位置信号を提供する。本明細書で使用するとき、「変位部材」という用語は、一般的に、外科用システムの任意の可動部材を指すために使用される。様々な例において、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサに連結されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを含む磁気感知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを含む磁気感知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を含む光学検出システム、又は固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を含む光学検出システム、あるいはこれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【０１１３】
位置センサ１８８０、１８９０、６１８０’、６２８０’、６３８０’、７１９０’’、及び／又は６２９０’’’は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するかどうかに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両種類の磁気センサを生産するために使用される技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁場検出に用いられる技術として、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動、ＳＱＵＩＤ、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪／圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、光磁気、及び微小電気機械システム系の磁気センサが挙げられる。
【０１１４】
様々な例において、追跡システム１８６０の位置センサのうちの１つ又は２つ以上は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。このような位置センサは、Ａｕｓｔｒｉａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよく、絶対位置決めシステムを提供するためにコントローラ１８４０とインターフェース接続することができる。特定の例では、位置センサは、低電圧及び低電力構成要素を備え、磁石に隣接して位置する位置センサの領域に４つのホール効果素子を含む。更に、高解像度ＡＤＣ及びスマート電力管理コントローラがチップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、１桁毎の方法とボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）でも知られる、ＣＯＲＤＩＣ（座標回転デジタルコンピュータ（Coordinate Rotation Digital Computer）の略）プロセッサが提供されている。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、ＳＰＩインターフェースなどの標準的なシリアル通信インターフェースを介してコントローラ１８４０に伝送される。位置センサは、例えば、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供することができる。位置センサは、例えば、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
【０１１５】
追跡システム１８６０は、ＰＩＤ、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを備えてもよく、かつ／又はこれを実装するようにプログラムされてもよい。電源が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）及び／又は周波数変調（ＦＭ）が挙げられる。位置に加えて、物理的システムの物理パラメータを測定するために、他のセンサ（複数可）が提供されてもよい。様々な例において、他のセンサ（複数可）としては、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，３４５，４８１号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」、及びその全内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６２８，１７５号、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されているものなどのセンサ構成を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステムはデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置決めシステムの出力は有限の解像度及びサンプリング周波数を有する。絶対位置決めシステムは、計算された応答を測定された応答に向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを用いて、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。
【０１１６】
絶対位置決めシステムは、モータ１６１０が単に前方又は後方に経たステップの数をカウントして装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推定する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット（ゼロ又はホーム）位置へ後退又は前進させることなしに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
【０１１７】
歪みゲージ又は微小歪みゲージを備えるセンサ１８８０は、例えば、クランプ動作中にジョー７１１０及び７１２０が経験する歪みなど、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成されている。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ１８２０に提供される。センサ１８８０に加えて、又はセンサ１８８０の代わりに、例えば、負荷センサを備えるセンサ１８９０は、閉鎖駆動システムによってジョー７１１０及び７１２０に加えられる閉鎖力を測定することができる。様々な例において、モータ１６１０による電流引き込みを測定するために、電流センサ１８７０を用いることができる。ジョーアセンブリ７１００をクランプするために要する力は、例えば、電気モータ１６１０によって引き出される電流に対応することができる。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ１８２０に提供される。磁界センサは、捕捉された組織の厚さを測定するために用いることができる。磁界センサの測定値もデジタル信号に変換されて、プロセッサ１８２０に提供され得る。
【０１１８】
センサによって測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び／又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、追跡されている可動部材の位置及び／又は速度を特性決定するために、コントローラ１８４０によって使用され得る。少なくとも１つの例では、メモリ１８３０は、評価においてコントローラ１８４０によって用いることができる技術、等式及び／又はルックアップテーブルを記憶することができる。様々な例において、コントローラ１８４０は、外科用器具を動作させるべき方法の選択を、外科用器具のユーザに提供することができる。この目的のため、ディスプレイ１４４０は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。更に、ディスプレイ１４４０上に表示される情報は、１つ若しくは２つ以上の内視鏡の撮像モジュール、及び／又は外科手術中に使用される１つ若しくは２つ以上の追加の外科用器具の撮像モジュールを介して取得された画像と重ね合わせることができる。
【０１１９】
上述のように、ハンドル１０００並びに／又はシャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び／若しくは５０００の駆動モジュール１１００は、例えば、それに取り付け可能な制御システムを備える。制御システムの各々は、１つ若しくは２つ以上のプロセッサ及び／又はメモリデバイスを有する回路基板を備えることができる。とりわけ、制御システムは、例えば、センサデータを記憶するように構成される。これらはまた、シャフトアセンブリをハンドル１０００に識別するデータを記憶するように構成されている。更に、これらはまた、シャフトアセンブリが以前に使用されているか否か、及び／又はシャフトアセンブリが何回使用されたかを含むデータを記憶するように構成されている。この情報は、例えば、シャフトアセンブリが使用に好適であるか否か、及び／又は所定の回数未満で使用されたかどうかを評価するために、ハンドル１０００によって得ることができる。
【０１２０】
本明細書で説明する外科用器具システムは、電気モータにより動作するが、本明細書に記載された外科用器具システムは、任意の好適な様態で動作することができる。特定の例では、本明細書に開示されるモータは、ロボット制御式システムの１つ又は複数の部分を備えることができる。例えば、米国特許出願第１３／１１８，２４１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許第９，０７２，５３５号は、ロボット外科用器具システムのいくつかの例をより詳細に開示しており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２１】
本明細書に記載される外科用器具システムは、ステープルの展開及び変形に接続して使用することができる。例えば、クランプ又はタックなど、ステープル以外の締結要素を展開する様々な実施形態が想定される。更に、組織を封止するための任意の好適な手段を利用する、様々な実施形態も想到される。例えば、様々な実施形態によるエンドエフェクタは、組織を加熱して封止するように構成された電極を備え得る。また例えば、特定の実施形態によるエンドエフェクタは、組織を封止するために振動エネルギーを加えることができる。加えて、組織を切断するために好適な切断手段を利用する様々な実施形態が想定される。
【０１２２】
以下の開示の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
−米国特許出願第１１／０１３，９２４号、発明の名称「ＴＲＯＣＡＲ  ＳＥＡＬ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」、現在は米国特許第７，３７１，２２７号、
−米国特許出願第１１／１６２，９９１号、発明の名称「ＥＬＥＣＴＲＯＡＣＴＩＶＥ  ＰＯＬＹＭＥＲ−ＢＡＳＥＤ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ  ＦＯＲ  ＧＲＡＳＰＥＲ」、現在は米国特許第７，８６２，５７９号、
−米国特許出願第１２／３６４，２５６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＩＳＳＥＣＴＯＲ」、現在は米国特許出願公開第２０１０／０１９８２４８号、
−米国特許出願第１３／５３６，３８６号、発明の名称「ＥＭＰＴＹ  ＣＬＩＰ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＬＯＣＫＯＵＴ」、現在は米国特許第９，２８２，９７４号、
−米国特許出願第１３／８３２，７８６号、発明の名称「ＣＩＲＣＵＬＡＲ  ＮＥＥＤＬＥ  ＡＰＰＬＩＥＲ  ＷＩＴＨ  ＯＦＦＳＥＴ  ＮＥＥＤＬＥ  ＡＮＤ  ＣＡＲＲＩＥＲ  ＴＲＡＣＫＳ」、現在は米国特許第９，３９８，９０５号、
−米国特許出願第１２／５９２，１７４号、発明の名称「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ  ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＳＵＴＵＲＩＮＧ」、現在は米国特許第８，１２３，７６４号、
−米国特許出願第１２／４８２，０４９号、発明の名称「ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ  ＳＴＩＴＣＨＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ」、現在は米国特許第８，６２８，５４５号、
−米国特許出願第１３／１１８，２４１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許第９，０７２，５３５号、
−米国特許出願第１１／３４３，８０３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」、現在は米国特許第７，８４５，５３７号、
−米国特許出願第１４／２００，１１１号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許第９，６２９，６２９号、
−米国特許出願第１４／２４８，５９０号、発明の名称「ＭＯＴＯＲ  ＤＲＩＶＥＮ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＬＯＣＫＡＢＬＥ  ＤＵＡＬ  ＤＲＩＶＥ  ＳＨＡＦＴＳ」、現在は米国特許第９，８２６，９７６号、
−米国特許出願第１４／８１３，２４２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＡＳＳＵＲＩＮＧ  ＴＨＥ  ＰＲＯＰＥＲ  ＳＥＱＵＥＮＴＩＡＬ  ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＨＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／００２７５７１号、
−米国特許出願第１４／２４８，５８７号、発明の名称「ＰＯＷＥＲＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＥＲ」、現在は米国特許第９，８６７，６１２号、
−米国特許出願第１２／９４５，７４８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＴＯＯＬ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＴＷＯ  ＤＥＧＲＥＥ  ＯＦ  ＦＲＥＥＤＯＭ  ＷＲＩＳＴ」、現在は米国特許第８，８５２，１７４号、
−米国特許出願第１３／２９７，１５８号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＡＳＳＩＶＥＬＹ  ＤＥＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＴＯＲＱＵＥ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＢＹ  Ａ  ＲＥＭＯＴＥ  ＡＣＴＵＡＴＯＲ  ＩＮＴＯ  ＡＮ  ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＴＬＹ  ＲＯＴＡＴＩＮＧ  ＭＥＭＢＥＲ」、現在は米国特許第９，０９５，３６２号、
−国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０２３６３６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＳＨＩＦＴＡＢＬＥ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ」、現在は国際公開第２０１５／１５３６４２（Ａ１）号、
−国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５１８３７号、発明の名称「ＨＡＮＤＨＥＬＤ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ」、現在は国際公開第２０１６／０５７２２５（Ａ１）号、
−米国特許出願第１４／６５７，８７６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  ＦＯＲ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＡＮＤ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」、現在は米国特許出願公開第２０１５／０１８２２７７号、
−米国特許出願第１５／３８２，５１５号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＰＯＷＥＲＥＤ  ＨＡＮＤＨＥＬＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／０２０２６０５号、
−米国特許出願第１４／６８３，３５８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」、現在は米国特許第２０１６／０２９６２７１号、
−米国特許出願第１４／１４９，２９４号、発明の名称「ＨＡＲＶＥＳＴＩＮＧ  ＥＮＥＲＧＹ  ＦＲＯＭ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ」、現在は米国特許第９，７９５，４３６号、
−米国特許出願第１５／２６５，２９３号、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＴＯＰＯＬＯＧＩＥＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／００８６９１０号、及び
−米国特許出願第１５／２６５，２７９号、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  ＦＯＲ  ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＳＩＧＮＡＬ  ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ  ＡＮＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２３】
特定の実施形態と共に本明細書で様々なデバイスについて説明したが、それらの実施形態に対して修正及び変更が実施されてもよい。特定の特徴、構造又は特性を、１つ又は２つ以上の実施形態で、任意の好適な様態で組み合わせてもよい。したがって、一実施形態に関して図示又は説明される特定の特徴、構造、又は特性は、無制限に１つ又は２つ以上の他の実施形態の特徴、構造、又は特性と全て、あるいは、部分的に組み合わせてもよい。また、材料が特定の構成要素に関して開示されているが、他の材料が使用されてもよい。更に、様々な実施形態に従って、所与の機能（複数可）を実行するために、単一の構成要素を複数の構成要素に置き換えてもよく、また複数の構成要素を単一の構成要素に置き換えてもよい。以上の説明及び以下の特許請求の範囲は、そのような修正及び変形形態を全て包含することが意図される。
【０１２４】
本明細書に開示されるデバイスは、１回の使用後に廃棄されるように設計することができ、又は複数回使用されるように設計することができる。しかしながら、いずれの場合も、デバイスは少なくとも１回の使用後に再利用のために再調整され得る。再調整には、デバイスの分解工程、それに続くデバイスの特定の部品の洗浄工程又は交換工程、及びその後のデバイスの再組み立て工程の任意の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。具体的には、再調整の施設及び／又は外科チームは、デバイスを分解することができ、デバイスの特定の部品を洗浄及び／又は交換した後、デバイスをその後の使用のために再組み立てすることができる。当業者であれば、デバイスの再調整が、分解、洗浄／交換、及び再組み立てのための様々な技術を利用できることを理解するであろう。このような技術の使用、及び結果として得られる再調整されたデバイスは、全て本出願の範囲内にある。
【０１２５】
本明細書に開示のデバイスは、手術前に処理され得る。最初に、新品又は使用済みの器具が入手され、必要に応じて洗浄されてもよい。次いで器具を滅菌することができる。１つの滅菌技術では、器具は、プラスチックバッグ又はＴＹＶＥＫバッグなど、閉鎖され密封された容器に入れられる。次いで、容器及び器具を、γ線、Ｘ線、及び／又は高エネルギー電子などの、容器を透過し得る放射線野に置くことができる。放射線は、器具上及び容器内の細菌を死滅させることができる。この後、滅菌済みの器具を滅菌容器内で保管することができる。密封容器は、医療施設で開けられるまで、器具を滅菌状態に保つことができる。デバイスはまた、β線、γ線、エチレンオキシド、過酸化水素プラズマ、及び／又は水蒸気が挙げられるが、これらに限定されない、当該技術分野で既知の任意の他の技術を用いて滅菌され得る。
【０１２６】
代表的な設計を有するものとして本発明について記載してきたが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正されてもよい。したがって、本出願は、その一般的原理を使用する本発明のあらゆる変形、使用、又は適合を包含するものとする。
【０１２７】
その全体又は部分において本明細書に参照により組み込まれるものとする特許、刊行物、又はその他の開示文献はいずれも、組み込まれる資料が本開示に記載される既存の定義、見解、又はその他の開示内容と矛盾しない範囲においてのみ本明細書に組み込まれるものとする。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参照により本明細書に組み込まれるあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載されるその他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は本明細書に参考として組み込まれるものとするが、参照内容と現行の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ、参照されるものとする。
【０１２８】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具であって、
外側シャフトと、
前記外側シャフトに連結されたエンドエフェクタと、
前記外側シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転可能な駆動シャフトと、
前記駆動シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転しない細長い部材と、
前記回転可能な駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達するように構成された複数の選択的に係合可能なクラッチと、
前記回転しない細長い部材に沿って配設された複数のセンサと、を備え、
前記複数のクラッチのうちの各クラッチが、前記駆動シャフトの回転を、前記外側シャフトに対する前記エンドエフェクタの複数の運動のうちの１つに変換するように構成されており、
前記複数のセンサのうちの各センサが、係合された状態にあるクラッチのうちの１つ又は前記エンドエフェクタの運動のうちの１つを検出するように構成されている、外科用器具。
（２）  各センサが、ホール効果センサである、実施態様１に記載の外科用器具。
（３）  複数の永久磁石を更に備え、各永久磁石が、前記ホール効果センサのうちの１つに隣接する前記エンドエフェクタの一部分に連結されており、その結果、前記センサが、それに対する前記永久磁石の位置を検出することができる、実施態様２に記載の外科用器具。
（４）  前記回転しない細長い部材が、それを通って延在して前記複数のセンサから延在するワイヤを収容する内側管腔を含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（５）  前記細長い部材が、その近位端に、相補的な電気プラグとインターフェースするように構成されている電気プラグを含む、実施態様４に記載の外科用器具。
【０１２９】
（６）  前記複数のクラッチの各々が、電気的に作動される、実施態様１に記載の外科用器具。
（７）  前記複数のクラッチの各々が、電磁石を含む、実施態様６に記載の外科用器具。
（８）  前記外側シャフトに連結された駆動モジュールを更に備え、前記駆動モジュールが、前記駆動シャフトに動作可能に連結されたモータを含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（９）  前記外側シャフトが、前記駆動モジュール上の相補的な電気ポートとインターフェースするように構成された電気ポートに連結されて、前記外科用器具に関する識別情報を通信する、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  前記駆動モジュールが、ユーザと通信するためのディスプレイを含む、実施態様８に記載の外科用器具。
【０１３０】
（１１）  前記モータが、中空コアを有する、実施態様８に記載の外科用器具。
（１２）  前記複数のセンサから延在する電気導線が、前記モータの前記中空コアを通って配線されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１３）  前記駆動モジュールが、前記モータと前記駆動シャフトとの間に動作可能に配設された遊星ギアボックスを含む、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１４）  外科用器具であって、
外側シャフトと、
前記外側シャフトに連結されたエンドエフェクタと、
前記外側シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転可能な駆動シャフトと、
前記駆動シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転しない細長い部材と、
前記回転可能な駆動シャフトの遠位部分に沿って配設された第１の選択的に係合可能なクラッチであって、前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達して、前記エンドエフェクタの第１の運動を引き起こすように構成されている、第１の選択的に係合可能なクラッチと、
前記細長い部材の遠位部分に沿って配設されており、かつ前記第１のクラッチの係合を検出するように構成されている、第１のセンサと、
前記第１のクラッチの近位にある前記回転可能な駆動シャフトの一部分に沿って配設された第２の選択的に係合可能なクラッチであって、前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達して、前記エンドエフェクタの第２の運動を引き起こすように構成されている、第２の選択的に係合可能なクラッチと、
前記第１のセンサの近位にある前記細長い部材の一部分に沿って配設された第２のセンサであって、前記第２のクラッチの係合を検出するように構成されている、第２のセンサと、を備える、外科用器具。
（１５）  前記第２のクラッチの近位にある前記回転可能な駆動シャフトの一部分に沿って配設された第３の選択的に係合可能なクラッチであって、前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達して、前記エンドエフェクタの第３の運動を引き起こすように構成されている、第３の選択的に係合可能なクラッチと、
前記第２のセンサの近位にある前記細長い部材の一部分に沿って配設された第３のセンサであって、前記第３のクラッチの係合を検出するように構成されている、第３のセンサと、を更に備える、実施態様１４に記載の外科用器具。
【０１３１】
（１６）  前記第１及び第２のセンサが、ホール効果センサである、実施態様１４に記載の外科用器具。
（１７）  前記細長い部材が、前記第１及び第２のセンサに連結されたワイヤを内部に配設させるように構成された内側管腔を含む、実施態様１４に記載の外科用器具。
（１８）  前記エンドエフェクタの前記第１の運動を検出するように構成された第３のセンサと、前記エンドエフェクタの前記第２の運動を検出するように構成された第４のセンサと、を更に備える、実施態様１４に記載の外科用器具。
（１９）  前記第３のセンサに隣接する前記エンドエフェクタの一部分に連結された第１の永久磁石と、
前記第４のセンサに隣接する前記エンドエフェクタの一部分に連結された第２の永久磁石と、を更に備え、前記第３のセンサ及び前記第４のセンサが、各々、それらに隣接して位置付けられた前記永久磁石の位置を検出するように構成されたホール効果センサである、実施態様１８に記載の外科用器具。
（２０）  前記外側シャフトの近位端に連結された近位アクチュエータ部分を更に備える、実施態様１４の外科用器具。
【０１３２】
（２１）  前記近位アクチュエータ部分が、前記駆動シャフトの近位端に連結されるように構成されたモータを含み、前記モータが、前記第１及び第２のセンサから延在するワイヤを収容するための中空コアを有する、実施態様２０に記載の外科用器具。
（２２）  前記近位アクチュエータ部分が、前記モータと前記駆動シャフトとの間に動作可能に配設された遊星ギアボックスを含む、実施態様２１に記載の外科用器具。
（２３）  外科的方法であって、
エンドエフェクタに連結されている外側シャフトの内側管腔内で駆動シャフトを回転させることと、
前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの第１の運動を引き起こすように、第１のクラッチを係合することと、
第１のセンサを使用して前記第１のクラッチの係合を検出することと、
前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの第２の運動を引き起こすように、第２のクラッチを係合することと、
第２のセンサを使用して前記第２のクラッチの係合を検出することと、を含む、外科的方法。
（２４）  第３のセンサを使用して前記エンドエフェクタの前記第１の運動を検出することを更に含む、実施態様２３に記載の外科的方法。
（２５）  第４のセンサを使用して前記エンドエフェクタの前記第２の運動を検出することを更に含む、実施態様２３に記載の外科的方法。
【０１３３】
（２６）  前記第１及び第２のセンサが、前記駆動シャフトの内側管腔内に同軸状に配設された回転しない細長い部材に沿って配設されている、実施態様２３に記載の外科的方法。
（２７）  前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの第３の運動を引き起こすように、第３のクラッチを係合することと、
第３のセンサを使用して前記第３のクラッチの係合を検出することと、を更に含む、実施態様２３に記載の外科的方法。
（２８）  第４のセンサを使用して前記エンドエフェクタの前記第３の運動を検出することを更に含む、実施態様２７に記載の外科的方法。
（２９）  前記第３の運動が、前記エンドエフェクタの関節運動である、実施態様２７に記載の外科的方法。
（３０）  前記第１の運動が、エンドエフェクタ機能の作動である、実施態様２３に記載の外科的方法。
【０１３４】
（３１）  前記第２の運動が、前記エンドエフェクタの回転である、実施態様３０に記載の外科的方法。
（３２）  前記駆動シャフトから前記エンドエフェクタにトルクを伝達し、かつ前記エンドエフェクタの関節運動を引き起こすように、第３のクラッチを係合することと、
第３のセンサを使用して前記第３のクラッチの係合を検出することと、を更に含む、実施態様３１に記載の外科的方法。
（３３）  前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが、ホール効果センサである、実施態様２３に記載の外科的方法。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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２２】
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【図２２Ａ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【国際調査報告】
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