(57)【要約】  モータ式外科用器具が開示される。外科用器具は変位部材を含む。モータは、変位部材及び制御回路に連結される。位置センサは、経過時間を測定するために、制御回路及びタイマー回路に連結される。制御回路は、変位部材の位置を判定し、方向付けられた速度と実際の速度との間の誤差を判定し、１つ以上の閾値と比較した誤差に基づいて方向付けられた速度を調整するように構成される。制御回路はまた、１つ以上の閾値に基づいて、方向付けられた速度の変化率を調整するように構成される。制御回路はまた、変位部材が位置するゾーンを判定し、変位部材が位置するゾーンに基づいて、方向付けられた速度を設定するように構成される。
2020524558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
前記外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変位部材の位置を判定することと、
前記変位部材が位置するゾーンを判定することと、
前記変位部材が位置する前記ゾーンに基づいて、前記変位部材の方向付けられた速度を設定することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記位置センサから前記変位部材の前記位置を受信することと、
前記タイマー回路から経過時間を受信することと、
前記変位部材が位置する前記ゾーンに基づいて、前記モータのデューティサイクルを設定することと、
を行うように構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
前記制御回路は、前記変位部材の実際の速度を判定するように構成されている、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記制御回路は、前記変位部材の前記方向付けられた速度と前記変位部材の前記実際の速度との間の誤差を判定するように構成されている、請求項３に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記制御回路は、前記誤差に基づいて、前記変位部材の新たな方向付けられた速度を設定するように構成されている、請求項４に記載の外科用器具。
【請求項６】
前記誤差は、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項４に記載の外科用器具。
【請求項７】
エンドエフェクタを備え、前記変位部材は、前記エンドエフェクタ内で並進するように構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項８】
外科用器具であって、
前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変位部材の方向付けられた速度を設定することと、
前記変位部材の位置を判定することと、
前記変位部材の実際の速度を判定することと、
前記変位部材の方向付けられた速度を前記変位部材の前記実際の速度と比較することと、
前記変位部材の前記実際の速度に対する前記変位部材間の誤差を判定することと、
前記誤差に基づいて、前記変位部材の前記方向付けされた速度を調整することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
【請求項９】
前記制御回路は、前記誤差を誤差閾値と比較するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記誤差が前記誤差閾値内にあるとき、前記変位部材の前記方向付けられた速度を維持するように構成されている、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記制御回路は、前記誤差が前記誤差閾値を超えるとき、前記変位部材の前記方向付けられた速度を調整して、前記方向付けられた速度を変化させるように構成されている、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記変位部材の前記実際の速度は、以下の式によって求められ、
【数１】
2020524558.tif 000006
式中、Ａ、Ｂ及びＤは係数であり、Ｓは短期誤差であり、Ｃは累積誤差であり、Ｒは変化率誤差である、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１３】
エンドエフェクタを備え、前記変位部材は、前記エンドエフェクタ内で並進するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１４】
外科用器具であって、
前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変位部材の方向付けられた速度を設定することと、
前記変位部材の位置を判定することと、
前記変位部材の実際の速度を判定することと、
前記変位部材の方向付けられた速度を前記変位部材の前記実際の速度と比較することと、
前記変位部材の前記実際の速度に対する前記変位部材間の誤差を判定することと、
前記誤差に基づいて、前記変位部材の前記方向付けられた速度を変化率で調整することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
【請求項１５】
前記制御回路が、前記誤差を複数の誤差閾値と比較するように構成されている、請求項１４に記載の外科用器具。
【請求項１６】
前記制御回路は、前記誤差に基づいて、前記変位部材の前記方向付けられた速度を複数の変化率で調整するように構成されている、請求項１５に記載の外科用器具。
【請求項１７】
前記制御回路は、前記誤差を第１の誤差閾値と比較し、前記誤差が前記第１の誤差閾値内にあるとき、前記方向付けられた速度を維持するように構成されている、請求項１５に記載の外科用器具。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記誤差を第２の誤差閾値と比較し、前記誤差が前記第１の誤差閾値を超え、かつ前記第２の誤差閾値内にあるとき、前記方向付けられた速度を第１の変化率で調整するように構成されている、請求項１７に記載の外科用器具。
【請求項１９】
前記制御回路は、前記誤差を第２の誤差閾値と比較し、前記誤差が前記第１の誤差閾値と前記第２の誤差閾値の両方を超えるとき、前記方向付けられた速度を第２の変化率で調整するように構成されている、請求項１７に記載の外科用器具。
【請求項２０】
前記誤差が、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１４に記載の外科用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、外科用器具に関し、また様々な状況において、組織をステープル留め及び切断するために設計された、外科用ステープル留め及び切断器具並びにそれらのステープルカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ式外科用ステープル留め及び切断器具において、切断部材の速度を制御する、又はエンドエフェクタの関節運動速度を制御するのに有用であり得る。変位部材の速度は、変位部材の所定の位置間隔で経過時間を測定する、又は所定の時間間隔で変位部材の位置を測定することによって判定することができる。制御は、開ループであってもよく、又は閉ループであってもよい。このような測定は、組織の厚さなどの組織状態を評価し、組織状態を考慮するために発射ストローク中の切断部材の速度を調整するのに有用であり得る。組織厚さは、切断部材の予期される速度を切断部材の実際の速度と比較することによって判定され得る。いくつかの状況では、エンドエフェクタを一定の関節運動速度で関節運動させることが有用であり得る。他の状況では、エンドエフェクタのスイープ範囲内の１つ以上の領域において、デフォルトの関節運動速度とは異なる関節運動速度でエンドエフェクタを駆動することが有用であり得る。
【０００３】
モータ式外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、切断部材又は発射部材のコマンド速度と実際の測定された速度との間で、速度制御システム誤差が発生し得る可能性がある。したがって、特定の時間／距離の増分にわたる実際の速度とコマンド速度との間の差に基づいて判定される１つ以上の誤差項の大きさに基づいて、切断部材又は発射部材の速度を調整する閉ループフィードバックシステムを提供することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本開示は、外科用器具を提供する。外科用器具は、外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、変位部材の位置を判定することと、変位部材が位置するゾーンを判定することと、変位部材が位置するゾーンに基づいて、変位部材の方向付けられた速度を設定することと、を行うように構成されている。
【０００５】
別の態様では、外科用器具は、外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、変位部材の方向付けられた速度を設定することと、変位部材の位置を判定することと、変位部材の実際の速度を判定することと、変位部材の方向付けられた速度を変位部材の実際の速度と比較することと、変位部材の実際の速度に対する変位部材間の誤差を判定することと、誤差に基づいて、変位部材の方向付けられた速度を調整することと、を行うように構成されている。
【０００６】
別の態様では、外科用器具は、外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、変位部材の方向付けられた速度を設定することと、変位部材の位置を判定することと、変位部材の実際の速度を判定することと、変位部材の方向付けられた速度を変位部材の実際の速度と比較することと、変位部材の実際の速度に対する変位部材間の誤差を判定することと、誤差に基づいて、変位部材の方向付けられた速度を変化率で調整することと、を行うように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書に記載される態様の新規特徴は、添付の「特許請求の範囲」に具体的に記載される。しかし、これらの態様は、構成及び操作の方法のいずれに関しても、以下の説明文を添付の図面と共に参照することによってより良い理解を得ることができる。
【図１】本開示の一態様による、動作可能に連結された交換式シャフト組立体を有する、外科用器具の斜視図である。
【図２】本開示の一態様による、図１の外科用器具の一部分の分解組立図である。
【図３】本開示の一態様による、交換式シャフト組立体の一部分の分解組立図である。
【図４】本開示の一態様による、図１の外科用器具のエンドエフェクタの分解図である。
【図５Ａ】本開示の一態様による、２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図５Ｂ】本開示の一態様による、２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図６】本開示の一態様による、ハンドル組立体と電源組立体との間、及びハンドル組立体と交換式シャフト組立体との間のインターフェースを示す、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図７】本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された制御回路を示す。
【図８】本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路を示す。
【図９】本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された順序論理回路を示す。
【図１０】図１の外科用器具の絶対位置決めシステムの図であり、絶対位置決めシステムは、本開示の一態様による、センサ配列を備える制御モータ駆動回路構成を備える。
【図１１】本開示の一態様による、制御回路基板組立体及びセンサ配列の要素の相対的な位置合わせを示す、絶対位置決めシステム用のセンサ配列の分解斜視図である。
【図１２】本開示の一態様による、磁気回転絶対位置決めシステムを備える位置センサの図である。
【図１３】本開示の一態様による、エンドエフェクタ内に把持された組織に対する発射部材のストロークを示す、図１の外科用器具のエンドエフェクタの断面図である。
【図１４】本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。
【図１５】本開示の一態様に従って実行される、２つの例示的な変位部材ストロークをプロットする図を示す。
【図１６】本開示の一態様による変位部材の変位（δ）の関数としての変位部材の速度（ｖ）を示すグラフである。
【図１７】本開示の一態様による変位部材の変位（δ）の関数としての変位部材の速度（ｖ）を示すグラフである。
【図１８】本開示の一態様による、方向付けられた速度の閾値変化の状態を示す変位部材の変位（δ）の関数としての変位部材の速度（ｖ）のグラフである。
【図１９】は、本開示の一態様による変位部材の方向付けられた速度８５０６を変化させるための状態を示すグラフである。
【図２０】は、本開示の一態様による、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の測定された誤差に基づいて変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。
【図２１】本開示の一態様による、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の測定された誤差に基づいて変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。
【図２２】本開示の一態様による、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の測定された誤差に基づいて変位部材の速度を制御するための論理構成の制御プログラムを示すプロセスの論理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本出願の出願人は、本出願と同時に出願された以下の特許出願を所有しており、これらの各々は、参照によりそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる。
代理人整理番号ＥＮＤ８１９１ＵＳＮＰ／１７００５４号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【０００９】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９２ＵＳＮＰ／１７００５５号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＤＵＲＡＴＩＯＮ  ＴＲＩＧＧＥＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ」。
【００１０】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９３ＵＳＮＰ／１７００５６号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅｍｂｅｒ  ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｓｔａｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」。
【００１１】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９４ＵＳＮＰ／１７００５７号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ」。
【００１２】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ／１７００５８号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１３】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９６ＵＳＮＰ／１７００５９号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ」。
【００１４】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９７ＵＳＮＰ／１７００６０号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１５】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９８ＵＳＮＰ／１７００６１号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１６】
代理人整理番号ＥＮＤ８２２２ＵＳＮＰ／１７０１２５号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【００１７】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９９ＵＳＮＰ／１７００６２Ｍ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１８】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１９】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７６ＵＳＮＰ／１７０１８７号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＤ  ＴＩＭＥ  ＯＶＥＲ  Ａ  ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ」。
【００２０】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６６ＵＳＮＰ／１７０１８８号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ  ＴＩＭＥ  ＩＮＴＥＲＶＡＬ」。
【００２１】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６７ＵＳＮＰ／１７０１８９号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＤ  ＴＩＭＥ  ＯＶＥＲ  Ａ  ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ  ＮＵＭＢＥＲ  ＯＦ  ＳＨＡＦＴ  ＲＯＴＡＴＩＯＮＳ」。
【００２２】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６９ＵＳＮＰ／１７０１９０号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００２３】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７０ＵＳＮＰ／１７０１９１号、２０１７年６月２０日出願の、発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＳＰＥＥＤ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＵＳＥＲ  ＩＮＰＵＴ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００２４】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７１ＵＳＮＰ／１７０１９２号、２０１７年６月２０日出願の、発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」。
【００２５】
本出願の出願人は、本出願と同時に出願された以下の米国意匠特許出願を所有しており、これらの各々は、参照によりそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる。
代理人整理番号ＥＮＤ８２７４ＵＳＤＰ／１７０１９３Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の創作者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２６】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７３ＵＳＤＰ／１７０１９４Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の創作者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２７】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７２ＵＳＤＰ／１７０１９５Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の創作者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２８】
開示される装置及び方法の構造、機能、製造、及び使用の理解を提供するために、特定の態様が示され、説明される。一例で示される又は説明される特徴は、他の実施例の特徴と組み合わされてもよく、修正及び変形は、本開示の範囲内である。
【００２９】
用語「近位」及び「遠位」は、外科用器具のハンドルを操作する臨床医に対して、「近位」は臨床医に近い部分を指し、「遠位」は、臨床医から遠くに離れて位置する部分を指す。便宜上、図面に関して使用される「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」は、外科用器具が多くの配向及び位置で使用され得るため、限定及び／又は絶対的であることを意図するものではない。
【００３０】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科的処置を行うため、例示的な装置及び方法が提供されている。しかしながら、そのような装置及び方法は、例えば、開腹外科手術を含む他の外科的処置及び用途に使用することができる。外科用器具は、自然開口部を通して、又は組織内に形成された切開又は穿刺穴を通して挿入することができる。これらの器具の作用部分即ちエンドエフェクタ部分は、体内に直接に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シャフトを前進させることが可能な作用通路を有するアクセス装置を通じて挿入することもできる。
【００３１】
図１〜図４は、再使用されてもされなくてもよい、切断及び締結用のモータ駆動式外科用器具１０を図示する。図示の例では、外科用器具１０は、臨床医が把持し、操作し、作動させるように構成されたハンドル組立体１４を備えるハウジング１２を含む。ハウジング１２は、１つ以上の外科的タスク又は処置を行うように構成されたエンドエフェクタ３００が動作可能に連結されている、交換式シャフト組立体２００に動作可能に取り付けるように構成されている。本開示によれば、様々な形態の交換式シャフト組立体が、ロボット制御式外科用システムに関連して効果的に用いられ得る。「ハウジング」という用語は、交換式シャフト組立体を作動させるために利用できる少なくとも１つの制御運動を生成及び加えるように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容するか、ないしは動作可能に支持するロボットシステムのハウジング又は類似の部分を包含することができる。「フレーム」という用語は、手持ち式外科用器具の一部分を指してもよい。「フレーム」という用語はまた、ロボット制御式の外科用器具の一部分、及び／又は外科用器具を動作可能に制御するために使用され得るロボットシステムの一部分を表す場合もある。交換式シャフト組立体は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，０７２，５３５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」に開示されている様々なロボットシステム、器具、構成要素、及び方法と共に用いられてもよい。
【００３２】
図１は、本開示の一態様による、動作可能に連結された交換式シャフト組立体２００を有する、外科用器具１０の斜視図である。ハウジング１２は、外科用ステープルカートリッジ３０４を中に動作可能に支持するように構成された外科用切断及び締結装置を備えるエンドエフェクタ３００を含む。ハウジング１２は、交換式シャフト組立体と接続して使用するように構成されていてよく、この交換式シャフト組立体には、様々なシャフト長、サイズ、及び種類などがあり、また、様々なサイズ及び種類のステープルカートリッジを支持するように適合されたエンドエフェクタが含まれる。ハウジング１２は、例えば、高周波（radio frequency、ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー及び／又はモーションなどの他のモーション及び形態のエネルギーを、様々な外科用途及び処置と関連させて用いられるように適合されたエンドエフェクタ構成に適用するように構成された組立体を含む、様々な交換式シャフト組立体と共に用いられてもよい。エンドエフェクタ、シャフト組立体、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、任意の好適な締結具を利用して組織を締結することができる。例えば、中に着脱可能に格納された複数の締結具を備える締結具カートリッジが、シャフト組立体のエンドエフェクタに着脱可能に挿入され得る、及び／又は取り付けられ得る。
【００３３】
ハンドル組立体１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互接続され得る一対の相互接続可能なハンドルハウジングセグメント１６及び１８を備え得る。ハンドルハウジングセグメント１６、１８は、臨床医に握持及び操作され得るピストルグリップ部分１９を形成するように協働する。ハンドル組立体１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持し、それらの駆動システムは、制御運動を生成し、ハンドル組立体に動作可能に取り付けられた交換式シャフト組立体の対応部分に制御運動を適用するように構成されている。ディスプレイはカバー４５の下に提供されてもよい。
【００３４】
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の一部分の分解組立図である。ハンドル組立体１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持するフレーム２０を含んでもよい。フレーム２０は、交換式シャフト組立体２００に閉鎖運動及び開放運動を加えることができる「第１の」又は閉鎖駆動システム３０を動作可能に支持することができる。閉鎖駆動システム３０は、フレーム２０によって枢動可能に支持される閉鎖トリガ３２などのアクチュエータを含んでもよい。閉鎖トリガ３２は、枢動ピン３３によってハンドル組立体１４に枢動可能に連結され、閉鎖トリガ３２が臨床医によって操作されることを可能にする。臨床医がハンドル組立体１４のピストルグリップ部分１９を把持するとき、閉鎖トリガ３２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へと容易に枢動できるようになっている。
【００３５】
ハンドル組立体１４及びフレーム２０は、発射駆動システム８０を動作可能に支持し、この発射駆動システムは、ハンドル組立体に取り付けられた交換式シャフト組立体の対応部分に発射運動を加えるように構成されている。発射駆動システム８０は、ハンドル組立体１４のピストルグリップ部分１９に設置された電気モータ８２を用いてもよい。電気モータ８２は、例えば約２５，０００ＲＰＭの最大回転数を有するブラシ付きＤＣモータであってよい。その他の構成では、モータとしては、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、又はその他の任意の好適な電気モータを挙げてもよい。電気モータ８２は、着脱可能な電源パック９２を備えてもよい、電源９０によって給電されてもよい。例えば、着脱可能な電源パック９２は、遠位ハウジング部分９６に装着するように構成された、近位ハウジング部分９４を備えてもよい。近位ハウジング部分９４及び遠位ハウジング部分９６は、その中で複数の電池９８を動作可能に支持するように構成される。電池９８はそれぞれ、例えば、リチウムイオン（ＬＩ）又は他の好適な電池を含んでよい。遠位ハウジング部分９６は、電気モータ８２に動作可能に連結されている、制御回路基板１００に着脱可能かつ動作可能に取り付けられるように構成されている。直列に接続されたいくつかの電池９８は、外科用器具１０に給電することができる。電源９０は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。カバー４５の下方に位置するディスプレイ４３は、制御回路基板１００に電気的に連結されている。カバー４５を除去してディスプレイ４３を露出させてもよい。
【００３６】
電気モータ８２は、回転可能なシャフト（図示せず）を備えてもよく、この回転可能なシャフトは、長手方向可動駆動部材１２０上の駆動歯１２２の組又はラックとの噛合い係合をなして装着されるギヤ減速機組立体８４と動作可能にインターフェースをとる。長手方向可動駆動部材１２０は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、その上に形成された駆動歯１２２のラックを有する。
【００３７】
使用の際、電源９０によって提供される電圧極性によって電気モータ８２を時計方向に動作させることができるが、電池によって電気モータに印加される電圧極性は、電気モータ８２を反時計方向に動作させるために反転させることができる。電気モータ８２が一方向に回転されると、長手方向可動駆動部材１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向駆動されることになる。電気モータ８２が、反対の回転方向に駆動されると、長手方向可動駆動部材１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向に駆動されることになる。ハンドル組立体１４は、電源９０によって電気モータ８２に付与される極性を反転させるように構成され得るスイッチを含むことができる。ハンドル組立体１４は、長手方向可動駆動部材１２０の位置及び／又は長手方向可動駆動部材１２０が移動されている方向を検出するように構成されたセンサを含んでもよい。
【００３８】
電気モータ８２の作動は、ハンドル組立体１４上に枢動可能に支持される発射トリガ１３０によって制御され得る。発射トリガ１３０は、非作動位置と作動位置との間で枢動されることができる。
【００３９】
図１に戻ると、交換式シャフト組立体２００は、外科用ステープルカートリッジ３０４を中で動作可能に支持するように構成された細長いチャネル３０２を備える、エンドエフェクタ３００を含む。エンドエフェクタ３００は、細長いチャネル３０２に対して枢動可能に支持されるアンビル３０６を含んでもよい。交換式シャフト組立体２００は、関節継手２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ３００及び関節継手２７０の構成及び動作は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号、発明の名称「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＡＮ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＬＯＣＫ」に記載されている。交換式シャフト組立体２００は、ノズル部分２０２、２０３で構成される近位ハウジング又はノズル２０１を更に含んでもよい。交換式シャフト組立体２００は、シャフト軸ＳＡに沿って延在する閉鎖管２６０を更に含むことができ、閉鎖管２６０はエンドエフェクタ３００のアンビル３０６を閉鎖及び／又は開放するために用いられ得る。
【００４０】
図１に戻ると、閉鎖管２６０は、例えば、前述の参照文献、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている方法で閉鎖トリガ３２の作動に応答して、アンビル３０６を閉鎖するために遠位（方向「ＤＤ」）に並進される。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位に並進させることによって開かれる。アンビル開位置において、閉鎖管２６０は、その近位位置へと移動させられる。
【００４１】
図３は、本開示の一態様による交換式シャフト組立体２００の一部分の別の分解組立図である。交換式シャフト組立体２００は、スパイン２１０内での軸方向移動に関して支持される発射部材２２０を含んでもよい。発射部材２２０は、遠位切断部分又はナイフバー２８０に装着するように構成された中間発射シャフト部分２２２を含む。発射部材２２０はまた、本明細書において「第２のシャフト」又は「第２のシャフト組立体」と呼ばれることもある。中間発射シャフト部分２２２は、その遠位端部に、ナイフバー２８０の近位端部２８２にあるタブ２８４を受け入れるように構成された、長手方向スロット２２３を含んでもよい。長手方向スロット２２３及び近位端部２８２は、それらの間の相対運動を可能にするように構成されてもよく、かつスリップ継手２８６を備えることができる。スリップ継手２８６は、ナイフバー２８０を移動させずに、又は少なくとも実質的に移動させずに、発射部材２２０の中間発射シャフト部分２２２が、関節継手２７０の周りにエンドエフェクタ３００を関節運動させることを可能にすることができる。エンドエフェクタ３００が好適に配向された後は、ナイフバー２８０を前進させ、チャネル３０２内に位置付けられたステープルカートリッジを発射するため、長手方向スロット２２３の近位側壁がタブ２８４に接触するまで、中間発射シャフト部分２２２を遠位側に前進せることができる。スパイン２１０は細長開口部又は窓２１３を有して、スパイン２１０への中間発射シャフト部分２２２の組み付け及び挿入を容易にしている。中間発射シャフト２２２が挿入されると、頂部フレームセグメント２１５がシャフトフレーム２１２と係合されて、中間発射シャフト２２２及びナイフバー２８０を中に封入してもよい。発射部材２２０の動作に関する更なる記載は、米国特許出願第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。スパイン２１０は、その中に発射部材２２０をスライド可能に支持するように、また、スパイン２１０の周りに延びる閉鎖管２６０をスライド可能に支持するように構成され得る。スパイン２１０はまた、関節ドライバ２３０をスライド可能に支持する。
【００４２】
交換式シャフト組立体２００は、関節ドライバ２３０を発射部材２２０に選択的かつ解除可能に連結するように構成され得る、クラッチ組立体４００を含むことができる。クラッチ組立体４００は、発射部材２２０の周りに位置付けられたロックカラー、即ちロックスリーブ４０２を含み、ロックスリーブ４０２は、ロックスリーブ４０２が関節ドライバ２３０を発射部材２２０に結合する係合位置と、関節ドライバ２３０が発射部材２２０に動作可能に連結されない係合解除位置との間で回転され得る。ロックスリーブ４０２がその係合位置にあるとき、発射部材２２０の遠位の移動によって、関節ドライバ２３０を遠位に移動させることができ、それに対応して、発射部材２２０の近位の移動によって、関節ドライバ２３０を近位に移動させることができる。ロックスリーブ４０２がその係合解除位置にあるとき、発射部材２２０の移動は、関節ドライバ２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０は、関節ドライバ２３０とは独立して移動することができる。ノズル２０１は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている様々な方式で、関節駆動システムと発射駆動システムとを動作可能に係合及び係合解除するために用いることができる。
【００４３】
交換式シャフト組立体２００は、例えば、エンドエフェクタ３００との間で電力を伝導し、かつ／又はエンドエフェクタ３００との間で信号を通信するように構成され得る、スリップリング組立体６００を備えることができる。スリップリング組立体６００は、近位コネクタフランジ６０４と、ノズル部分２０２、２０３に画定されたスロット内に位置付けられた遠位コネクタフランジ６０１とを備えることができる。近位コネクタフランジ６０４は第１の面を備えることができ、遠位コネクタフランジ６０１は、第１の面に隣接して位置決められ、かつ第１の面に対して移動可能である第２の面を備えることができる。遠位コネクタフランジ６０１は、シャフト軸ＳＡ−ＳＡを中心にして、近位コネクタフランジ６０４に対して回転することができる（図１）。近位コネクタフランジ６０４は、その第１の面に画定される、複数の同心の、又は少なくとも実質的に同心の導体６０２を備えることができる。コネクタ６０７は、遠位コネクタフランジ６０１の近位側に装着することができ、複数の接点を有してもよく、各接点は、導体６０２のうち１つに対応してそれと電気的に接触する。かかる構成により、近位コネクタフランジ６０４と遠位コネクタフランジ６０１とが、それらの間の電気的接触を維持したまま相対回転することが可能になる。近位コネクタフランジ６０４は、例えば、シャフト回路基板と信号通信して導体６０２を配置することができる、電気コネクタ６０６を含むことができる。少なくとも一事例では、複数の導体を含むワイヤハーネスが、電気コネクタ６０６とシャフト回路基板との間に延在し得る。電気コネクタ６０６は、シャーシ装着フランジに画定されたコネクタ開口部を通って近位に延在してもよい。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５１号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体を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、表題ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭは、その全体を参照により本明細書に組み込む。スリップリング組立体６００に関する更なる詳細は、米国特許出公開願第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。
【００４４】
交換式シャフト組立体２００は、ハンドル組立体１４に固定可能に装着されている近位部分と、長手方向軸を中心に回転可能である遠位部分とを含み得る。回転可能な遠位シャフト部分は、上述したように、スリップリング組立体６００を中心にして近位部分に対して回転させることができる。スリップリング組立体６００の遠位コネクタフランジ６０１は、回転可能な遠位シャフト部分内に位置付けることができる。
【００４５】
図４は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０のエンドエフェクタ３００の一態様の分解図である。上述したように、エンドエフェクタ３００は、アンビル３０６及び外科用ステープルカートリッジ３０４を含んでもよい。アンビル３０６は、細長いチャネル３０２に連結されてもよい。アパーチャ１９９を、アンビル３０６から延在するピン１５２を受け入れることができる細長いチャネル３０２内に画定することができ、細長いチャネル３０２及び外科用ステープルカートリッジ３０４に対してアンビル３０６を開位置から閉位置まで枢動させることができる。発射バー１７２は、エンドエフェクタ３００内へと長手方向で並進するように構成されている。発射バー１７２は、１つの中実部分から構築されてもよく、又は鋼板のスタックを含む、積層材料を含んでもよい。発射バー１７２は、Ｉ型梁１７８と、その遠位端にある切断縁部１８２とを備える。発射バー１７２の遠位に突出する端部は、Ｉ型梁１７８に取り付けることができ、Ｉ型梁１７８は、アンビル３０６が閉位置にあるとき、細長いチャネル３０２内に位置付けられた外科用ステープルカートリッジ３０４からアンビル３０６を離すことを支援することができる。Ｉ型梁１７８はまた、Ｉ型梁１７８を発射バー１７２によって遠位に前進させながら組織を切るように、鋭利な切断縁部１８２を含むことができる。動作の際、Ｉ型梁１７８は、外科用ステープルカートリッジ３０４を又は発射することができる。外科用ステープルカートリッジ３０４は、ステープルドライバ１９２上に載置された複数のステープル１９１を、それぞれの上向きに開いたステープルキャビティ１９５内で保持する、成形カートリッジ本体１９４を含むことができる。楔形スレッド１９０は、Ｉ型梁１７８によって遠位に駆動されて、外科用ステープルカートリッジ３０４のカートリッジトレイ１９６上を摺動する。楔形スレッド１９０は、Ｉ型梁１７８の切断縁部１８２がクランプされた組織を切る間、ステープルドライバ１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１９１を追い出してアンビル３０６と変形接触させる。
【００４６】
Ｉ型梁１７８は、発射の間、アンビル３０６に係合する上部ピン１８０を含むことができる。Ｉ型梁１７８は、カートリッジ本体１９４、カートリッジトレイ１９６、及び細長いチャネル３０２の部分に係合することができる、中央ピン１８４と下部フット１８６とを含むことができる。外科用ステープルカートリッジ３０４が細長いチャネル３０２内に位置付けられると、カートリッジ本体１９４に画定されたスロット１９３を、カートリッジトレイ１９６に画定された長手方向スロット１９７及び細長いチャネル３０２に画定されたスロット１８９と位置合わせすることができる。使用の際、Ｉ型梁１７８は、位置合わせされた長手方向スロット１９３、１９７、及び１８９を通って摺動することができ、図４に示されるように、Ｉ型梁１７８の下部フット１８６は、スロット１８９の長さに沿って細長いチャネル３０２の底面に沿って通っている溝に係合することができ、中央ピン１８４は、長手方向スロット１９７の長さに沿ってカートリッジトレイ１９６の上面に係合することができ、上部ピン１８０は、アンビル３０６に係合することができる。発射バー１７２が遠位に前進されて、ステープルを外科用ステープルカートリッジ３０４から発射し、かつ／又はアンビル３０６と外科用ステープルカートリッジ３０４との間に捕捉された組織を切開するにつれて、Ｉ型梁１７８は、アンビル３０６と外科用ステープルカートリッジ３０４とを離すか、又はそれらの相対移動を制限することができる。発射バー１７２及びＩ型梁１７８を近位に後退させることができ、それによってアンビル３０６を開いて、ステープル留めされ切られた２つの組織部分を解放することができる。
【００４７】
図５Ａ〜図５Ｂは、本開示の一態様による２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具１０の制御回路７００のブロック図である。主に図５Ａ、図５Ｂを参照すると、ハンドル組立体７０２はモータ７１４を含んでもよく、モータは、モータドライバ７１５によって制御され得るものであり、また外科用器具１０の発射システムによって用いられ得るものである。様々な形態において、モータ７１４は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。別の構成では、モータ７１４としては、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が挙げられ得る。モータドライバ７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７１９を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータ７１４は、外科用器具１０に制御電力を供給するために、ハンドル組立体２００に解除可能に装着された電源組立体７０６によって給電され得る。電源組立体７０６は、外科用器具１０に給電するための電源として使用され得る、直列に接続された複数の電池セルを含んでもよい。特定の状況下では、電源組立体７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源組立体７０６に別個に連結され得るリチウムイオン電池であってよい。
【００４８】
シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、シャフト組立体７０４は、インターフェースを介して安全コントローラ及び電力管理コントローラ７１６と通信し得るシャフト組立体コントローラ７２２を含む。例えば、インターフェースは、シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている間に、シャフト組立体コントローラ７２２と電力管理コントローラ７１６との間の電気通信を可能にするために、対応するシャフト組立体電気コネクタとの連結係合のために１つ以上の電気コネクタを含み得る第１のインターフェース部分７２５、及び、対応する電源組立体電気コネクタとの連結係合のために１つ以上の電気コネクタを含み得る第２のインターフェース部分７２７を含み得る。インターフェースを介して１つ以上の通信信号を送信して、取り付けられた交換式シャフト組立体７０４の電力要件のうちの１つ以上を電力管理コントローラ７１６に伝達することができる。それに応じて、電力管理コントローラは、取り付けられたシャフト組立体７０４の電力要件に従って、以下により詳細に記載されているように、電源組立体７０６の電池の電力出力を変調し得る。コネクタは、シャフト組立体７０４、及び／又は電源組立体７０６とのハンドル組立体７０２の機械的連結係合後に起動され得るスイッチを備えてもよく、それにより、シャフト組立体コントローラ７２２と電力管理コントローラ７１６との間の電気通信が可能になる。
【００４９】
インターフェースは、例えば、ハンドル組立体７０２に存在するメインコントローラ７１７を介してかかる通信信号を経路指定することにより、電力管理コントローラ７１６とシャフト組立体コントローラ７２２との間の１つ以上の通信信号の伝送を容易にし得る。他の状況下では、シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、インターフェースは、ハンドル組立体７０２を介して電力管理コントローラ７１６とシャフト組立体コントローラ７２２との間の直接線の通信を容易にし得る。
【００５０】
メインコントローラ７１７は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘとして知られるものなど、任意のシングルコアプロセッサ又はマルチコアプロセッサであってよい。一態様では、メインコントローラ７１７は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、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（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（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（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（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。
【００５１】
安全コントローラは、やはりＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４として知られている、ＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなど、２つのコントローラベースファミリを備える安全コントローラプラットフォームであってよい。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構を提供するために、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。
【００５２】
電源組立体７０６は、電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流感知回路７３６を含み得る。シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、電力管理回路は、シャフト組立体７０４の電力要件に基づいて電池の電力出力を変調するように構成され得る。電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流感知回路７３６は、電池の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ７１６に提供するため、電源組立体７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力を調整して、所望の出力を維持することができる。電力管理コントローラ７１６及び／又はシャフト組立体コントローラ７２２はそれぞれ、多数のソフトウェアモジュールを記憶し得る１つ以上のプロセッサ及び／又はメモリユニットを備え得る。
【００５３】
外科用器具１０（図１〜図４）は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための装置を含み得る、出力装置７４２を備えてよい。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイスクリーン、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドル組立体７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてよい。シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供し得る。インターフェースは、シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２が代わりに電源組立体７０６と統合され得る。このような状況下では、シャフト組立体７０４がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフト組立体コントローラ７２２との間の通信はインターフェースを介して成し遂げられ得る。
【００５４】
制御回路７００は、電動外科用器具１０の動作を制御するように構成された回路セグメントを備える。安全コントローラセグメント（セグメント１）は、安全コントローラ及びメインコントローラ７１７セグメント（セグメント２）を備える。安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７は、加速度セグメント、ディスプレイセグメント、シャフトセグメント、エンコーダセグメント、モータセグメント、及び電力セグメントなどの１つ以上の追加の回路セグメントと相互作用するように構成されている。回路セグメントのそれぞれは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されてもよい。メインコントローラ７１７はまた、フラッシュメモリに連結されている。メインコントローラ７１７はまた、シリアル通信インターフェースを備える。メインコントローラ７１７は、例えば、１つ以上の回路セグメント、電池、及び／又は複数のスイッチに連結された、複数の入力を備える。セグメント化回路は、例えば、電動外科用器具１０内のプリント回路基板組立体（ＰＣＢＡ）など、任意の好適な回路によって実装されてもよい。プロセッサという用語は、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラ、コントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティング装置を含むことが理解されるべきである。メインコントローラ７１７は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラマブル装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。制御回路７００は、本明細書に記載される１つ以上のプロセスを実装するように構成され得る。
【００５５】
加速度セグメント（セグメント３）は加速度計を含む。加速度計は、電動外科用器具１０の移動又は加速度を検出するように構成されている。加速度計からの入力は、例えば、スリープモードとの間での遷移、電動外科用器具の配向の識別、及び／又は外科用器具が落下したときの識別に使用され得る。いくつかの例では、加速度セグメントは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されている。
【００５６】
ディスプレイセグメント（セグメント４）は、メインコントローラ７１７に連結されたディスプレイコネクタを備える。ディスプレイコネクタは、ディスプレイの１つ以上の集積回路ドライバを介してメインコントローラ７１７をディスプレイに連結する。ディスプレイの集積回路ドライバは、ディスプレイと一体化されてよく、及び／又は、ディスプレイとは別個に配置されてよい。ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の任意の好適なディスプレイ、及び／又は任意の他の好適なディスプレイを含んでもよい。いくつかの例では、ディスプレイセグメントは、安全コントローラに連結されている。
【００５７】
シャフトセグメント（セグメント５）は、外科用器具１０（図１及び図４）に連結された交換式シャフト組立体２００（図１及び図３）及び／又は交換式シャフト組立体２００に連結されたエンドエフェクタ３００の１つ以上の制御部を備える。シャフトセグメントは、メインコントローラ７１７をシャフトＰＣＢＡに連結するように構成された、シャフトコネクタを備える。シャフトＰＣＢＡは、強誘電性ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ）、関節スイッチ、シャフト解放ホール効果スイッチ、及びシャフトＰＣＢＡ  ＥＥＰＲＯＭを有する低電力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ  ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフト組立体２００及び／又はシャフトＰＣＢＡ固有の１つ以上のパラメータ、ルーチン、及び／又はプログラムを含む。シャフトＰＣＢＡは、交換式シャフト組立体２００に連結され、及び／又は、外科用器具１０と一体であってもよい。いくつかの例では、シャフトセグメントは、第２のシャフトＥＥＰＲＯＭを備える。第２のシャフトＥＥＰＲＯＭは、電動外科用器具１０と連携し得る１つ以上のシャフト組立体２００及び／又はエンドエフェクタ３００に対応する複数のアルゴリズム、ルーチン、パラメータ、及び／又は他のデータを含む。
【００５８】
位置エンコーダセグメント（セグメント６）は、１つ以上の磁気角度回転位置エンコーダを備える。１つ以上の磁気角度回転位置エンコーダは、外科用器具１０のモータ７１４、交換式シャフト組立体２００（図１及び図３）、及び／又はエンドエフェクタ３００（図１〜図４）の回転位置を識別するように構成されている。いくつかの実施例では、磁気角度回転位置エンコーダは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されてもよい。
【００５９】
モータ回路セグメント（セグメント７）は、電動外科用器具１０の移動を制御するように構成されたモータ７１４を備える（図１〜図４）。モータ７１４は、１つ以上のＨブリッジ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びモータコントローラを備えるＨブリッジドライバによって、メインマイクロコントローラプロセッサ７１７に連結されている。Ｈブリッジドライバはまた、安全コントローラに連結される。モータ電流センサは、モータの引き込み電流を測定するため、モータと直列に連結されている。モータ電流センサは、メインコントローラ７１７及び／又は安全コントローラと信号通信している。いくつかの例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタに連結されている。
【００６０】
モータコントローラは、第１のモータフラグ及び第２のモータフラグを、モータ７１４の状態及び位置をメインコントローラ７１７に示すように制御する。メインコントローラ７１７は、パルス幅変調（ＰＷＭ）高信号、ＰＷＭ低信号、方向信号、同期信号及びモータリセット信号をモータコントローラにバッファを介して供給する。電力セグメントは、セグメント電圧を回路セグメントのそれぞれに提供するように構成される。
【００６１】
電力セグメント（セグメント８）は、安全コントローラに連結された電池と、メインコントローラ７１７と、追加の回路セグメントと、を備える。電池は、電池コネクタ及び電流センサによってセグメント化回路に連結されている。電流センサは、セグメント化回路の合計引き込み電流を測定するように構成されている。いくつかの例では、１つ以上の電圧変換器が、所定の電圧値を１つ以上の回路セグメントに提供するように構成されている。例えば、いくつかの例では、セグメント化回路は、３．３Ｖ電圧変換器及び／又は５Ｖ電圧変換器を備えてもよい。ブースト変換器は、例えば１３Ｖ以下など、所定量以下のブースト電圧を提供するように構成されている。ブースト変換器は、電力集約的な動作の間、追加の電圧及び／又は電流を提供し、電圧低下又は低電力状態を防止するように構成されている。
【００６２】
複数のスイッチは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されている。スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）、セグメント化回路の動作を制御し、かつ／又は外科用器具１０の状態を示すように構成されてもよい。緊急離脱ドアスイッチ及びホール効果スイッチは、緊急離脱ドアの状態を示すように構成される。例えば、左側関節左スイッチ、左側関節右スイッチ、左側関節中央スイッチ、右側関節左スイッチ、右側関節右スイッチ、及び右側関節中央スイッチなど、複数の関節運動スイッチは、交換式シャフト組立体２００（図１及び図３）及び／又はエンドエフェクタ３００（図１及び図４）の関節運動を制御するように構成されている。左側反転スイッチ及び右側反転スイッチは、メインコントローラ７１７に連結されている。左側関節左スイッチ、左側関節右スイッチ、左側関節中央スイッチ、及び左側反転スイッチを備える左側スイッチは、左側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に連結されている。右側関節左スイッチ、右側関節右スイッチ、右側関節中央スイッチ及び右側反転スイッチを含む、右側スイッチは、右側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に連結されている。発射スイッチ、クランプ解放スイッチ、及びシャフト係合スイッチは、メインコントローラ７１７に連結されている。
【００６３】
任意の好適な機械的、電気機械的、又はソリッドステートスイッチを用いて、複数のスイッチを任意の組み合わせで実装してもよい。例えば、スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）と関連付けられた構成要素の動作又は物体の存在によって操作されるリミットスイッチであってもよい。このようなスイッチは、外科用器具１０と関連付けられた様々な機能を制御するために用いられてもよい。リミットスイッチは、１組の接点に機械的に連結されたアクチュエータからなる電気機械装置である。物体がアクチュエータと接触すると、装置は、接点を動作させて電気的接続を作成又は破壊する。リミットスイッチは、それらの頑丈さ、設置の容易さ、及び動作の信頼性のために、様々な用途及び環境で使用される。それらは、オブジェクトの有無、通過、位置決め、及び移動の終了を判定することができる。他の実装形態では、スイッチは、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計などの磁場の影響下で動作するソリッドステートスイッチであってもよい。他の実装形態では、スイッチは、とりわけ光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作するソリッドステートスイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）、双極など）などのソリッドステート装置であってもよい。他のスイッチとしては、とりわけ、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサを挙げることができる。
【００６４】
図６は、本開示の一態様による、ハンドル組立体７０２と電源組立体７０６との間、及びハンドル組立体７０２と交換式シャフト組立体７０４との間のインターフェースを示す、図１の外科用器具の制御回路７００の別のブロック図である。ハンドル組立体７０２は、メインコントローラ７１７、シャフト組立体コネクタ７２６、及び電源組立体コネクタ７３０を備えてもよい。電源組立体７０６は、電源組立体コネクタ７３２、電力管理コントローラ７１６を含み得る電力管理回路７３４、電力変調器７３８、及び電流感知回路７３６を含み得る。シャフト組立体コネクタ７３０、７３２は、インターフェース７２７を形成する。交換式シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、電力管理回路７３４は、交換式シャフト組立体７０４の電力要件に基づいて電池７０７の電力出力を変調するように構成され得る。電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流感知回路７３６は、電池７０７の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ７１６に提供するため、電源組立体７０６の電力出力を監視するために用いられ得、そのため、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力を調整して、所望の出力を維持することができる。シャフト組立体７０４は、シャフト組立体７０４をハンドル組立体７０２に電気的に連結するために、不揮発性メモリ７２１及びシャフト組立体コネクタ７２８に連結されたシャフトプロセッサ７１９を備える。シャフト組立体コネクタ７２６、７２８は、インターフェース７２５を形成する。メインコントローラ７１７、シャフトプロセッサ７１９、及び／又は電力管理コントローラ７１６は、本明細書に記載されるプロセスのうちの１つ以上を実装するように構成され得る。
【００６５】
外科用器具１０（図１〜図４）は、ユーザへの感覚フィードバックに対する出力装置７４２を含み得る。かかる装置は、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイ画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドル組立体７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてよい。シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供し得る。インターフェース７２７は、シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は、電源組立体７０６と統合され得る。交換式シャフト組立体７０４がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフト組立体コントローラ７２２との間の通信はインターフェース７２５を介して成し遂げられ得る。外科用器具１０（図１〜図４）の動作を制御するための制御回路７００を説明してきたが（図５Ａ、５Ｂ及び６）、ここで、本開示は、外科用器具１０（図１〜図４）及び制御回路７００の様々な構成を示す。
【００６６】
図７は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）の態様を制御するように構成された制御回路８００を示す。制御回路８００は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成され得る。制御回路８００は、少なくとも１つのメモリ回路８０４に連結された１つ以上のプロセッサ８０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるコントローラを備えることができる。メモリ回路８０４は、プロセッサ８０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ８０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ８０２は、当該技術分野で既知の多数のシングルコアプロセッサ又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってよい。メモリ回路８０４は、揮発性及び不揮発性のストレージ媒体を含むことができる。プロセッサ８０２は、命令処理ユニット８０６及び演算ユニット８０８を含んでもよい。命令処理ユニットは、メモリ回路８０４から命令を受信するように構成されてよい。
【００６７】
図８は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）の態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路８１０を示す。組み合わせ論理回路８１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成され得る。回路８１０は、入力８１４で外科用器具１０と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理８１２によってデータを処理し、出力８１６を提供するように構成された組み合わせ論理回路８１２を含む有限状態マシンを含み得る。
【００６８】
図９は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）の態様を制御するように構成された順序論理回路８２０を示す。順序論理回路８２０又は組み合わせ論理回路８２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成され得る。回路８２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路８２０は、例えば、組み合わせ論理回路８２２、少なくとも１つのメモリ回路８２４、及びクロック８２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路８２０は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の場合では、順序論理回路８２０は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理回路８２２は、入力８２６から外科用器具１０と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理回路８２２によってデータを処理し、出力８２８を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ８０２と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路８１０と順序論理回路８２０との組み合わせを含むことができる。
【００６９】
態様は製造物品として実装されてもよい。製造物品は、１つ以上の態様の様々な動作を行うための論理、命令、及び／又はデータを記憶するように構成されたコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。例えば、製造物品は、汎用プロセッサ又は特定用途向けプロセッサによって実行するのに好適なコンピュータプログラム命令を含む磁気ディスク、光学ディスク、フラッシュメモリ、又はファームウェアを含んでもよい。
【００７０】
図１０は、外科用器具１０（図１〜図４）の絶対位置決めシステム１１００の図であり、絶対位置決めシステム１１００は、本開示の一態様によるセンサ配列１１０２を備える制御モータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ配列１１０２は、変位部材１１１１の位置に対応する固有の位置信号を提供する。図２〜図４に戻ると、一態様では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯１２２のラックを備える長手方向可動駆動部材１２０（図２）を表す。他の態様では、変位部材１１１１は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材２２０（図３）を表す。更に別の態様では、変位部材１１１１は、発射バー１７２（図４）又はＩ型梁１７８（図４）を表し、これらはそれぞれ、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。したがって、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、駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉ型梁１７８、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具１０の任意の可動部材を指すために総称的に使用される。一態様では、長手方向可動駆動部材１２０は、発射部材２２０、発射バー１７２、及びＩ型梁１７８に連結される。したがって、絶対位置決めシステム１１００は、実際には、長手方向可動駆動部材１２０の変位を追跡することによって、Ｉ型梁１７８の変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材１１１１は、変位を測定するのに好適な任意のセンサに連結されてもよい。したがって、長手方向可動駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、又はＩ型梁１７８、又は組み合わせは、任意の好適な変位センサに連結されてもよい。変位センサは、接触式センサ又は非接触式変位センサを含んでよい。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、可動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備える磁気感知システム、固定された磁石及び一連の可動直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、可動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備える光学感知システム、固定された光源及び一連の可動直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学感知￥システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００７１】
電気モータ１１２０は、変位部材１１１１上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギヤ組立体１１１４と動作可能にインターフェースする回転可能なシャフト１１１６を含んでもよい。センサ素子１１２６は、センサ素子１１２６の１回転が、変位部材１１１１のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギヤ組立体１１１４に動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサの配列１１１８を、ラックピニオン構成によって直線アクチュエータに、又はスパーギヤ若しくは他の接続によって回転アクチュエータに接続することができる。電源１１２９は、絶対位置決めシステム１１００に電力を供給し、出力インジケータ１１２８は、絶対位置決めシステム１１００の出力を表示することができる。図２において、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、その上に形成された駆動歯のラック１２２を備える長手方向可動駆動部材１２０を表す。変位部材１１１１は、長手方向可動発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉ型梁１７８、又はこれらの組み合わせを表す。
【００７２】
位置センサ１１１２に付随するセンサ素子１１２６の１回転は、変位部材１１１１の長手方向変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１に連結したセンサ素子１１２６の１回転後の、変位部材１１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の距離である。センサ配列１１０２は、位置センサ１１１２が変位部材１１１１のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギヤの減速を介して接続されてもよい。位置センサ１１１２は、変位部材１１１１のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
【００７３】
位置センサ１１１２の２回以上の回転に対する固有の位置信号を与えるために、一連のスイッチ１１２２ａ〜１１２２ｎ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギヤの減速と共に用いられてもよい。スイッチ１１２２ａ〜１１２２ｎの状態はコントローラ１１０４にフィードバックされ、コントローラ１１０４は論理を適用して、変位部材１１１１の長手方向の変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ１１１２の出力１１２４はコントローラ１１０４に提供される。センサ配列１１０２の位置センサ１１１２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、ポテンショメータなどのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
【００７４】
絶対位置決めシステム１１００は、モータ１１２０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１１１１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１１１１の絶対位置を提供する。
【００７５】
コントローラ１１０４は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実施するようにプログラムされてもよい。一態様では、コントローラ１１０４は、プロセッサ１１０８及びメモリ１１０６を含む。電気モータ１１２０は、又はナイフシステムへのギヤ関節運動ボックス及び機械的リンクを備えたブラシ付きＤＣモータであってもよい。一態様では、モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータドライバを、絶対位置決めシステム１１００で使用するために容易に置き換えることができる。絶対位置決めシステム１１００のより詳細な説明は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１６，年４月１５日に出願された米国特許出願第１５／１３０，５９０号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されている。
【００７６】
コントローラ１１０４は、変位部材１１１１及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。コントローラ１１０４は、コントローラ１１０４のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。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の判定に用いられる。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知することができる。
【００７７】
絶対位置決めシステム１１００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１１２９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）が挙げられる。位置センサ１１１２で測定される位置に加えて、物理系の物理パラメータを測定するために、他のセンサ１１１８（単数又は複数）が設けられてもよい。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステム１１００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１１００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１１００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系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。コントローラ１１０４は、制御回路７００であってもよい（図５Ａ〜図５Ｂ）。
【００７８】
モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１１１０は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部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（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ１１１０は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、フル（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧にもたらし、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）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用いて高速減衰モード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、抵抗器で調整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。絶対位置決めシステム１１００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ることができる。
【００７９】
センサ配列１１０２用の絶対位置決めシステム１１００の態様を実装するための一般的なアーキテクチャについて説明したので、ここで、絶対位置決めシステム１１００のセンサ配列１１０２の一実施形態について説明するために、本開示は図１１及び図１２を参照する。図１１は、一態様による、回路１２０５及びセンサ配列１１０２の各要素の相対的な位置合わせを示す、絶対位置決めシステム１１００のセンサ配列１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００のセンサ配列１１０２は、位置センサ１２００と、磁石１２０２のセンサ素子と、変位部材１１１１のフルストローク毎に１回転する磁石ホルダ１２０４と、ギヤの減速を提供するためのギヤ組立体１２０６とを備えている。図２を簡単に参照して、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、駆動歯のラック１２２を備える長手方向可動駆動部材１２０を表し得る。図１１に戻って、ギヤ組立体１２０６、磁石ホルダ１２０４、及び磁石１２０２を支持するために、ブラケット１２１６などの構造要素が設けられている。位置センサ１２００は、ホール素子などの磁気感知素子を備え、磁石１２０２に近接して定置されている。磁石１２０２が回転すると、位置センサ１２００の磁気感知素子は、１回転にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を測定する。
【００８０】
センサ配列１１０２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。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の態様を含んでいる。磁場感知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。
【００８１】
ギヤ組立体は、３：１のギヤ比接続を提供する噛合い係合の第１のギヤ１２０８と第２のギヤ１２１０とを備えている。第３のギヤ１２１２は、シャフト１２１４の周りを回転する。第３のギヤ１２１２は、変位部材１１１１（又は図２に示すような１２０）と噛合係合し、変位部材１１１１が遠位方向Ｄに前進する際に第１の方向に回転し、変位部材１１１１が近位方向Ｐに後退する際に第２の方向に回転する。第２のギヤ１２１０はまた、シャフト１２１４の周りを回転し、したがって、シャフト１２１４の周りの第２のギヤ１２１０の回転は、変位部材１１１１の長手方向の並進に対応する。したがって、遠位方向Ｄ又は近位方向Ｐのいずれかにおける変位部材１１１１の１回のフルストロークは、第２のギヤ１２１０の３回転、及び第１のギヤ１２０８の１回転に対応する。磁石ホルダ１２０４は、第１のギヤ１２０８に連結されているので、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１の各全ストロークについて完全に１回転する。
【００８２】
位置センサ１２００は、磁石ホルダ１２０４内で下方に回転する磁石１２０２と正確に位置合わせされた位置センサ１２００を収容するのに好適なアパーチャ１２２０を画定する位置センサホルダ１２１８によって支持される。固定具が、ブラケット１２１６に、及び回路１２０５に連結されており、磁石１２０２が磁石ホルダ１２０４と共に回転する間、依然として静止している。ハブ１２２２が、第１のギヤ１２０８及び磁石ホルダ１２０４と嵌合するように設けられている。シャフト１２１４に連結された第２のギヤ１２１０及び第３のギヤ１２１２も示されている。
【００８３】
図１２は、本開示の一態様による、磁気回転絶対位置決めシステムを備える、絶対位置決めシステム１１００用の位置センサ１２００の図である。位置センサ１２００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い。位置センサ１２００は、コントローラ１１０４とインターフェースして絶対位置決めシステム１１００を提供する。位置センサ１２００は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石１２０２（図１５、図１６）の上方に位置する位置センサ１２００の領域１２３０に、４つのホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄを有している。また、高解像度ＡＤＣ１２３２及びスマート電力管理コントローラ１２３８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の略）プロセッサ１２３６が設けられる。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１２３４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１１０４に伝送される。位置センサ１２００は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ１２００は、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。
【００８４】
ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、直接回転磁石１２０２（図１１）の上方に設置されている。ホール効果は周知の効果であり、便宜上、本明細書では詳細に説明されないが、一般に、ホール効果は、導体内の電流を横断する電気導体と、電流に垂直な磁場との間の電圧差（ホール電圧）を生成する。ホール係数は、誘導電場と、電流密度と印加磁場を掛けたものとの比として定義される。その値は、電流を構成する電荷キャリアの種類、個数、及び特性に依存するので、ホール係数は、導体を作る材料の特徴を示す。ＡＳ５０５５位置センサ１２００において、ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、磁石１２０２の絶対位置を磁石１２０２の１回転にわたって角度で示す電圧信号を発生させることが可能である。この角度値は固有の位置信号であり、ＣＯＲＤＩＣプロセッサ１２３６によって算出され、ＡＳ５０５５位置センサ１２００にオンボードでレジスタ又はメモリ内に記憶される。１回転にわたる磁石１２０２の位置を示す角度値は、様々な技術で、例えば電源投入時に、又はコントローラ１１０４によって要求されたときに、コントローラ１１０４に与えられる。
【００８５】
ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、コントローラ１１０４に接続されているとき、動作するために少数の外部構成要素のみを必要とする。単一電源を使用する単純な適用には６本の導線を必要とし、電力用に２本の導線、コントローラ１１０４とのＳＰＩインターフェース１２３４用に４本の導線１２４０を必要とする。中断をコントローラ１１０４に送信して、新たな有効な角度が読み込まれ得ることを知らせるために、７番目の接続が加えられてもよい。電源投入時に、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、１回の角度測定を含む全ての電源投入シーケンスを実施する。このサイクルの完了は、ＩＮＴ出力１２４２におけるＩＮＴ要求として示され、角度値は内部レジスタに記憶される。この出力が設定されると、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、一時停止してスリープモードに移る。コントローラ１１０４は、ＳＰＩインターフェース１２３４を介してＡＳ５０５５位置センサ１２００から角度値を読み取ることによって、ＩＮＴ出力１２４２におけるＩＮＴ要求に応答することができる。角度値がコントローラ１１０４によって読み取られると、ＩＮＴ出力１２４２が再びクリアされる。コントローラ１１０４によってＳＰＩインターフェース１２３４で「角度読取り」コマンドを位置センサ１２００に送信すると、自動的にチップに給電され、別の角度測定が開始される。コントローラ１１０４が角度値の読取りを完了すると、直ちに、ＩＮＴ出力１２４２がクリアされ、新たな結果が角度レジスタに記憶される。角度測定の完了は、再び、ＩＮＴ出力１２４２及びステータスレジスタの対応するフラグを設定することによって示される。
【００８６】
ＡＳ５０５５位置センサ１２００の測定原理に基づいて、単一の角度測定のみが、各電源投入シーケンス後のごく短い時間で（約６００μｓ）実施される。１つの角度の測定が完了すると、直ちに、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は一時停止して電源オフ状態に移る。デジタル平均化による角度値のオンチップフィルタリングは、２回以上の角度測定を必要とし、その結果、電源投入時間がより長くなり、低電力用途には望ましくないので、このオンチップフィルタリングは実施されない。角度のジッターは、コントローラ１１０４で複数の角度サンプルを平均化することによって低減され得る。例えば、４つのサンプルを平均化すると、ジッターは６ｄＢ（５０％）低減する。
【００８７】
図１３は、本開示の一態様によるエンドエフェクタ２５０２内に把持された組織２５２６に対するＩ型梁２５１４の発射ストロークを示す、外科用器具１０（図１〜図４）のエンドエフェクタ２５０２の断側面図である。エンドエフェクタ２５０２は、図１〜図４に示される外科用器具１０と共に動作するように構成されている。エンドエフェクタ２５０２は、アンビル２５１６と、細長いチャネル２５０３内に位置付けられたステープルカートリッジ２５１８とを備える細長いチャネル２５０３とを備える。発射バー２５２０は、エンドエフェクタ２５０２の長手方向軸２５１５に沿って遠位及び近位に並進可能である。エンドエフェクタ２５０２が関節運動していないとき、エンドエフェクタ２５０２は器具のシャフトと一直線になっている。切断縁部２５０９を含むＩ型梁２５１４は、発射バー２５２０の遠位部分に図示されている。楔形スレッド２５１３は、ステープルカートリッジ２５１８内に位置付けられている。Ｉ型梁２５１４が遠位に並進すると、切断縁部２５０９は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられた組織２５２６と接触し、切断されてもよい。また、Ｉ型梁２５１４は楔形スレッド２５１３に接触し、楔形スレッド２５１３を遠位に押し、楔形スレッド２５１３をステープルドライバ２５１１に接触させる。ステープルドライバ２５１１は、ステープル２５０５内に打ち込まれて、ステープル２５０５が組織を通って、ステープル２５０５を成形するアンビル２５１６内に画定されたポケット２５０７内へ前進させられてもよい。
【００８８】
例示的なＩ型梁２５１４発射ストロークは、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされたチャート２５２９によって例示される。例示的な組織２５２６もまた、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせして示されている。発射部材ストロークは、ストローク開始位置２５２７及びストローク終了位置２５２８を含んでもよい。Ｉ型梁２５１４の発射ストロークの間、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位に前進してもよい。Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５２７の一例の位置で示されている。Ｉ型梁２５１４発射部材ストロークチャート２５２９は、５つの発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５を示す。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉ型梁２５１４は遠位に前進し始めることができる。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉ型梁２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位に移動させ始めることができる。しかしながら、第１の領域では、切断縁部２５０９は組織に接触しなくてもよく、楔形スレッド２５１３はステープルドライバ２５１１と接触しなくてもよい。静止摩擦が克服された後、第１の領域２５１７内のＩ型梁２５１４を駆動する力は、実質的に一定であってもよい。
【００８９】
第２の発射部材ストローク領域２５１９において、切断縁部２５０９は、組織２５２６と接触して切断し始めることができる。また、楔形スレッド２５１３は、ステープル２５０５を駆動するためにステープルドライバ２５１１に接触し始めることができる。Ｉ型梁２５１４を駆動する力は、上昇し始めることができる。図示のように、最初に遭遇する組織は、アンビル２５１６がステープルカートリッジ２５１８に対して枢動するように圧縮され得る、及び／又はより薄くなり得る。第３の発射部材ストローク領域２５２１において、切断縁部２５０９は、組織２５２６と連続的に接触し、切断されてもよく、楔形スレッド２５１３は、ステープルドライバ２５１１と繰り返し接触してもよい。Ｉ型梁２５１４を駆動する力は、第３の領域２５２１内で平坦であってもよい。第４の発射ストローク領域２５２３によって、Ｉ型梁２５１４を駆動する力が低下し始める場合がある。例えば、第４の発射領域２５２３に対応するエンドエフェクタ２５０２の部分の組織は、切断する力が少なくて済むように、アンビル２５１６の枢動点により近い組織よりも圧縮されない場合がある。また、切断縁部２５０９及び楔形スレッド２５１３は、第４の領域２５２３にある間に組織２５２６の端部に到達してもよい。Ｉ型梁２５１４が第５の領域２５２５に到達すると、組織２５２６は完全に切断されてもよい。楔形スレッド２５１３は、組織の端部又はその近くで１つ以上のステープルドライバ２５１１に接触してもよい。Ｉ型梁２５１４を第５の領域２５２５を通して前進させる力は低減されてもよく、いくつかの例では、第１の領域２５１７内のＩ型梁２５１４を駆動する力と同様であってもよい。発射部材のストロークの完了時に、Ｉ型梁２５１４はストローク終了位置２５２８に到達し得る。図１８の発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５の位置決めは、単なる一例である。いくつかの実施例では、異なる領域は、例えば、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間の組織の位置決めに基づいて、エンドエフェクタ長手方向軸２５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
【００９０】
上で議論したように、また図１０〜図１３を参照して、エンドエフェクタ２５０２内に捕捉された組織をステープル留め及び／又は切開するために、外科用器具１０（図１〜図４）のハンドル組立体内に位置付けられた電気モータ１１２２を利用することで、例えばＩ型梁２５１４を含めて、シャフト組立体の発射システムを、シャフト組立体のエンドエフェクタ２５０２に対して前進及び／又は後退させることができる。Ｉ型梁２５１４は、所望の速度で、又は所望の速度の範囲内で前進又は後退させることができる。コントローラ１１０４は、Ｉ型梁２５１４の速度を制御するように構成されてもよい。いくつかの状況において、コントローラ１１０４は例えば、電圧及び／若しくは電流など、電気モータ１１２２に供給される電力の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１１２２の他の動作パラメータに基づいて、Ｉ型梁２５１４の速度を予測するように構成されることができる。コントローラ１１０４は、電気モータ１１２２に供給される電流及び／若しくは電圧の以前の値、並びに／又は、速度、加速度、及び／若しくは位置など、システムの以前の状態に基づいて、Ｉ型梁２５１４の現在の速度を予想するように構成されることができる。コントローラ１１０４は、本明細書に記載される絶対位置決めセンサシステムを利用して、Ｉ型梁２５１４の速度を感知するように構成されてもよい。コントローラは、Ｉ型梁２５１４の予想速度と、Ｉ型梁２５１４の感知速度とを比較して、電気モータ１１２２への電力を、Ｉ型梁２５１４の速度を増加させるために増加させ、かつ／又はＩ型梁２５１４の速度を低下させるために減少させるべきかどうかを判定するように構成されることができる。米国特許第８２１０４１１号、発明の名称「ＭＯＴＯＲ−ＤＲＩＶＥＮ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許第７８４５５３７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９１】
Ｉ型梁２５１４に作用する力は、様々な技術を用いて判定することができる。Ｉ型梁２５１４の力は、モータ２５０４の電流を測定することによって判定することができ、モータ２５０４の電流は、遠位に前進する際にＩ型梁２５１４によって経験される負荷に基づく。Ｉ型梁２５１４の力は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉ型梁２５１４（Ｉ型梁１７８、図２０）、発射バー１７２（図２）、及び／又は切断縁部２５０９の近位端上に歪みゲージを位置決めするとによって判定されてもよい。Ｉ型梁２５１４の力は、所定の経過期間Ｔ１の後にモータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予測速度で移動するＩ型梁２５１４の実際の位置を監視し、Ｉ型梁２５１４の予測位置に対するＩ型梁２５１４の実際の位置を、期間Ｔ１の終了時のモータ２５０４の現在の設定速度に基づいて比較することによって判定してもよい。したがって、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予測位置よりも小さい場合、Ｉ型梁２５１４上の力は、公称力よりも大きい。逆に、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予測位置よりも大きい場合、Ｉ型梁２５１４上の力は、公称力よりも小さい。Ｉ型梁２５１４の実際の位置と予測される位置との差は、公称力からのＩ型梁２５１４上の力の偏差に比例する。そのような技術は、代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰに記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９２】
図１４は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具２５００のブロック図を示す。一態様では、外科用器具２５００は、Ｉ型梁２５１４などの変位部材１１１１の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具２５００は、アンビル２５１６と、Ｉ型梁２５１４（鋭い切断縁部２５０９を含む）と、取り外し可能ステープルカートリッジ２５１８と、を備え得るエンドエフェクタ２５０２を備える。図１〜図１３に関して、エンドエフェクタ２５０２のアンビル２５１６、Ｉ型梁２５１４、及びステープルカートリッジ２５１８は、例えば、本明細書に記載されるように構成されてもよい。
【００９３】
Ｉ型梁２５１４などのライナー変位部材１１１１の位置、移動、変位、及び／又は並進は、図１０〜図１２に示されるように、そして及び図１４では位置センサ２５３４として表される絶対位置決めシステム１１００、センサ配列１１０２、及び位置センサ１２００によって測定することができる。Ｉ型梁２５１４が長手方向可動駆動部材１２０に連結されているため、Ｉ型梁２５１４の位置は、位置センサ２５３４を用いる長手方向可動駆動部材１２０の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉ型梁２５１４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ２５３４によって達成され得る。図５Ａ及び図５Ｂに記載の制御回路７００などの制御回路２５１０は、図１０〜図１２に関連して記載されるように、Ｉ型梁２５１４などの変位部材１１１１の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩ型梁２５１４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路２５１０に提供して、位置センサ２５３４によって判定されたＩ型梁２５１４の位置をタイマー／カウンタ回路２５３１の出力と相関させ、その結果、制御回路２５１０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩ型梁２５１４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【００９４】
制御回路２５１０は、モータ設定点信号２５２２を生成してもよい。モータ設定点信号２５２２は、モータコントローラ２５０８に提供されてもよい。モータコントローラ２５０８は、本明細書で説明するように、モータ２５０４にモータ駆動信号２５２４を提供してモータ２５０４を駆動するように構成された１つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、電気モータ２５０４は、図１、図５Ｂ、図１０に示されるモータ８２、７１４、１１２０などのブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ２５０４の速度は、モータ駆動信号２５２４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ２５０４はブラシレス直流（ＤＣ）電動モータであってもよく、モータ駆動信号２５２４は、電気モータ２５０４の１つ以上の固定子巻線に提供されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ２５０８は省略されてもよく、制御回路２５１０がモータ駆動信号２５２４を直接生成してもよい。
【００９５】
モータ２５０４は、エネルギー源２５１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源２５１２は、電池、コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源２５１２であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ２５０４は、伝達装置２５０６を介してＩ型梁２５１４に機械的に連結され得る。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩ型梁２５１４に連結するための１つ以上のギヤ又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ２５３４は、Ｉ型梁２５１４の位置を感知し得る。位置センサ２５３４は、Ｉ型梁２５１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ２５３４は、Ｉ型梁２５１４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路２５１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路２５１０は、パルスを追跡してＩ型梁２５１４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉ型梁２５１４の動きを示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、位置センサ２５３４は省略されてもよい。モータ２５０４がステッパモータである場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉ型梁２５１４の位置を追跡することができる。位置センサ２５３４は、エンドエフェクタ２５０２内、又は器具の任意の他の部分に位置してもよい。
【００９６】
制御回路２５１０は、１つ以上のセンサ２５３８と通信してもよい。センサ２５３８は、エンドエフェクタ２５０２上に位置決められ、外科用器具２５００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ２５３８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ２５０２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ２５３８は、１つ以上のセンサを含んでもよい。
【００９７】
１つ以上のセンサ２５３８は、クランプ状態の間のアンビル２５１６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
【００９８】
センサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖管２６０によってアンビル２５１６に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管２６０（図３）とアンビル２５１６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル２５１６に対して及ぼされる力は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に捕捉された組織切片によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。１つ以上のセンサ２５３８を、閉鎖駆動システム３０（図２）に沿った様々な相互作用点に位置付けられて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ２５３８は、図５Ａ〜図５Ｂで記載するようなプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路２５１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して分析時間ベースの情報を提供し、アンビル２５１６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【００９９】
モータ２５０４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ２５３６を用いることができる。Ｉ型梁２５１４を前進させるのに必要な力は、モータ２５０４によって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路２５１０に提供される。
【０１００】
ここで図１〜図１４に関連して本明細書で開示する器具の物理的性質を用い、また図１４を参照すると、制御回路２５１０が、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ２５０２内のＩ型梁２５１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、パルス幅変調（ＰＷＭ）電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
【０１０１】
外科用器具２５００の実際の駆動システムは、ギヤボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩ型梁２５１４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフト組立体の、例えば、変位部材及び関節ドライバを操作する電気モータ２５０４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理的システム上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ２５０４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
【０１０２】
外科用器具２５００の態様を詳細に説明する前に、例示的態様が、適用又は使用において、添付の図面及び明細書で例示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意されたい。例示的な態様は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な態様を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
【０１０３】
様々な例示的態様が、モータ駆動式外科用ステープル留め及び切断器具を有するエンドエフェクタ２５０２を備える外科用器具２５００に関する。例えば、モータ２５０４は、エンドエフェクタ２５０２の長手方向軸に沿って遠位及び近位に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ２５０２は、枢動可能なアンビル２５１６と、使用のために構成されるときに、アンビル２５１６の反対側に位置付けられたステープルカートリッジ２５１８と、を備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に組織を把持してもよい。器具２５００を使用する準備が整うと、臨床医は、例えば器具２５００のトリガを押すことによって発射信号を提供してもよい。発射信号に応答して、モータ２５０４は、変位部材をエンドエフェクタ２５０２の長手方向軸に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位に駆動することができる。変位部材が遠位に並進する際に、遠位端に位置付けられた切断要素を備えるＩ型梁２５１４は、ステープルカートリッジ２５１８とアンビル２５１６との間の組織を切断することができる。
【０１０４】
様々な実施例で、外科用器具２５００は、１つ以上の組織状態に基づいて、例えばＩ型梁２５１４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路２５１０を備えてもよい。制御回路２５１０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路２５１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより低い速度で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより速い速度で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
【０１０５】
いくつかのでは、制御回路２５１０は、最初に、モータ２５０４を、変位部材のストロークの第１の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具２５００の応答に基づいて、制御回路２５１０は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ２５０４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路２５１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路２５１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ２５０４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
【０１０６】
図１５は、本開示の一態様に従って実行される、２つの例示的な変位部材ストロークをプロットする図２５８０を示す。図２５８０は、２つの軸を含む。水平軸２５８４は経過時間を示す。垂直軸２５８２は、ストローク開始位置２５８６とストローク終了位置２５８８との間のＩ型梁２５１４の位置を示す。水平軸２５８４上で、制御回路２５１０は発射信号を受信し、ｔ０で初期モータ設定を提供し始めることができる。変位部材ストロークの開ループ部分は、ｔ０〜ｔ１の間で経過し得る初期期間である。
【０１０７】
第１の実施例２５９２は、厚い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられたときの外科用器具２５００の応答を示す。変位部材ストロークの開ループ部分の間、例えば、ｔ０〜ｔ１の初期期間中、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９４まで横断してもよい。制御回路２５１０は、位置２５９４が、ｔ１（例えば、閉ループ部分内）の後の実施例２５９２の傾きによって示される、選択された一定速度（Ｖｓｌｏｗ）でＩ型梁２５１４を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４の位置を監視し、モータ設定点２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を変調してＶｓｌｏｗを維持することによって、Ｉ型梁２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動してもよい。第２の実施例２５９０は、薄い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられたときの外科用器具２５００の応答を示す。
【０１０８】
ｔ０〜ｔ１の初期期間（例えば、開ループ期間）の間、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９６まで横断してもよい。制御回路は、位置２５９６が、選択された一定速度（Ｖｆａｓｔ）で変位部材を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。例２５９０の組織は、実施例２５９２の組織よりも薄いため、Ｉ型梁２５１４の運動に対する抵抗がより小さくなり得る。その結果、Ｉ型梁２５１４は、初期期間中に、ストロークのより大きな部分を横断してもよい。また、いくつかの例では、より薄い組織（例えば、初期期間中に横断される変位部材ストロークのより大きい部分）は、初期期間後のより高い変位部材速度に対応し得る。
【０１０９】
図１６〜図２２は、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の誤差を判定し、誤差に基づいて変位部材の方向付けられた速度を調整するための様々なグラフ表示及びプロセスを示す。図１６〜図２２に示される態様では、変位部材はＩ型梁２５１４である。しかしながら、他の態様では、変位部材は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０、２５０９（図３、１３）、発射バー１７２（図４）、Ｉ型梁１７８、２５１４（図４、図１３、図１４）又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。
【０１１０】
ここで図１６を参照すると、本開示の一態様による変位部材の変位（δ）の関数としての変位部材の速度（ｖ）を示すグラフ８５００が示されている。図示の態様では、Ｉ型梁２５１４の変位（δ）は、水平軸８５０２に沿って示され、Ｉ型梁２５１４の速度（ｖ）は、垂直軸８５０４に沿って示されている。モータ２５０４の速度は、Ｉ型梁２５１４の速度の代わりに、垂直軸８５０４に沿って示されてもよいことが理解されるであろう。破線で示される関数は、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６を表し、実線で示される関数は、Ｉ型梁２５１４の実際の速度８５０８を表す。方向付けられた速度８５０６は、制御回路２５１０によってモータ制御２５０８の回路に印加されるモータ設定点２５２２速度に基づく。それに応じて、モータ制御２５０８は、モータ２５０４に所定のデューティサイクルを有する対応するモータ駆動信号２５２４を印加して、モータ２５０４の速度を設定して、図１４に示されるようなＩ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６を達成する。方向付けられた速度８５０６はまた、コマンド速度と呼ばれることもある。モータ設定点２５２２の速度に基づいて、方向付けられた速度８５０６によってＩ型梁２５１４の変位が与えられる。しかしながら、外部影響により、実際の速度８５０８によってＩ型梁２５１４の実際の変位が与えられる。グラフ８５００から確認することができるように、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６と実際の速度８５０８との差が明らかである。方向付けられた速度８５０６と実際の速度８５０８との差は、本明細書では、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）などの速度誤差項と称される。短期誤差Ｓは、実際の速度８５０８がδ１の変位での方向付けられた速度８５０６からどれだけ遠いかを表す。累積誤差Ｃは、経時的にクロスハッチング領域として示されており（ｍｍ２／秒）、実際の速度８５０８と、経時的に蓄積された方向付けられた速度８５０６との間の誤差偏差を表す。傾きｂ／ａによって与えられる変化率Ｒは、実際の速度８５０８が方向付けられた速度８５０６に近づく割合を表す。最後に、オーバーシュートの数Ｎは、実際の速度８５０８が方向付けられた速度８５０６をオーバーシュート又はアンダーシュートする回数を表す。
【０１１１】
図１７は、本開示の一態様による変位部材の変位（δ）の関数としての変位部材の速度（ｖ）を示すグラフ８５１０である。図示した態様では、Ｉ型梁２５１４の変位（δ）（ｍｍ）は、水平軸８５１２に沿って示され、Ｉ型梁２５１４の速度（ｖ）（ｍｍ／秒）が垂直軸８５１４に沿って示されている。水平軸８５１２は、Ｉ型梁２５１４の、ステープルカートリッジ２５１８の長さＸ、例えば１０〜６０ｍｍのステープルカートリッジにわたる変位を表すようにスケーリングされる。一態様では、６０ｍｍのカートリッジ２５１８では、Ｉ型梁２５１４の変位は６０ｍｍであり、Ｉ型梁２５１４の速度は０〜３０ｍｍ／秒で変化する。破線で示される関数は、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６を表し、実線で示される関数は、Ｉ型梁２５１４の実際の速度８５０８を表す。グラフ８５１０によって示されるように、ステープルカートリッジ２５１８のストロークに沿ったＩ型梁２５１４変位は、３つのゾーン８５１６、８５１８、８５２０に分割される。第１のゾーン８５１６（０〜δ２ｍｍ）では、ストロークの開始時（０ｍｍ）において、制御回路２５１０は、モータ駆動信号２５２４を第１のデューティサイクル（ＤＳ１）に設定する。第２のゾーン８５１８（δ２ｍｍ〜δ３ｍｍ）では、制御回路２５１０は、モータ駆動信号２５２４を第２のデューティサイクル（ＤＳ２）に設定する。第３のゾーン８５２０（δ３ｍｍからストロークの終わり）において、制御回路２５１０は、モータ駆動信号２５２４を第３のデューティサイクル（ＤＳ３）に設定する。この態様によれば、発射ストローク中のＩ型梁２５１４の位置に基づいて、方向付けられた速度８５０６が調整される。グラフ８５１０は、３つのゾーン８５１６、８５１８、８５２０に分割された発射ストロークを示すが、発射ストロークは、追加の又はより少ないゾーンに分割され得ることが理解されるであろう。外科用器具２５００は、Ｉ型梁２５１４がステープルカートリッジ２５１８を横断する際の時間又は距離のいずれかの特定された増分にわたる方向付けられた速度８５０６と実際の速度８５０８との差に基づいた誤差項Ｓ、Ｃ、Ｒ、及びＮのうちの１つ以上の大きさに基づいて、モータ駆動信号２５２４のデューティサイクルを調整又は制御してＩ型梁２５１４の速度を調整する閉ループフィードバックシステムを備える。一態様では、制御システム２５００は、ＰＩＤ誤差制御を用いて、Ｉ型梁２５１４のストロークの離散時間／距離位置δｎにおけるモータ２５０４の速度を制御し、別個の時間／変位チェック間のＩ型梁２５１４の一定速度を制御するためにＰＩＤ誤差を採用する。
【０１１２】
ストロークの開始時に第１のゾーン８５１６を参照すると、制御回路２５１０は、モータ制御２５０８にモータ設定点２５２２を提供し、モータ制御２５０８は、モータ２５０４に第１のデューティサイクル（ＤＳ１）を有するモータ駆動信号２５２４を印加し、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６をＶ２に設定する。Ｉ型梁２５１４が遠位に前進すると、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１回路は、Ｉ型梁２５１４の位置及び時間をそれぞれ追跡して、Ｉ型梁２５１４の実際の位置及び実際の速度８５０８を判定する。Ｉ型梁２５１４の位置がδ１に近づくと、実際の速度８５０８は、方向付けられた速度８５０６に向かって正の移行を開始する。図示のように、実際の速度８５０８は、Ｓ１だけ方向付けられた速度８５０６に遅れ、一定期間にわたって累積誤差Ｃ１だけ方向付けられた速度８５０６に遅れている。δ１において、実際の速度８５０８の変化率はＲ１である。Ｉ型梁２５１４がδ２に向かって遠位に前進すると、実際の速度８５０８は、Ｎ１１、Ｎ１２．．．Ｎ１ｎの方向付けられた速度８５０６をオーバーシュートし、最終的には方向付けられた速度８５０６に落ち着く。
【０１１３】
ここで、第２のゾーン８５１８に戻ると、δ２で、制御回路２５１０は、モータ制御２５０８に新しいモータ設定点２５２２を提供し、モータ制御２５０８は、第２のデューティサイクル（ＤＳ２）を有する新しいモータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に印加して、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６をＶ１まで減少させる。δ２において、Ｉ型梁２５１４の実際の速度８５０８は、より低い方向付けられた速度８５０６への負の移行を開始する。Ｉ型梁２５１４が遠位に前進すると、実際の速度８５０８は、Ｓ２だけ方向付けられた速度８５０６に遅れ、一定期間にわたって累積誤差Ｃ２だけ方向付けられた速度８５０６に遅れ、実際の速度８５０８の変化率はＲ２である。Ｉ型梁２５１４がδ３に向かって遠位に前進すると、実際の速度８５０８は、Ｎ２１、Ｎ２２．．．Ｎ２ｎの方向付けられた速度８５０６をアンダーシュートし、最終的には方向付けられた速度８５０６に落ち着く。
【０１１４】
ここで、第３のゾーン８５２０に戻ると、δ３で、制御回路２５１０は、モータ制御２５０８に新しいモータ設定点２５２２を提供し、モータ制御２５０８は、第３のデューティサイクル（ＤＳ３）を有する新しいモータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に印加して、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度８５０６をＶ３まで増加させる。δ３において、Ｉ型梁２５１４の実際の速度８５０８は、より高い方向付けられた速度８５０６への正の移行を開始する。Ｉ型梁２５１４が遠位に前進すると、実際の速度８５０８は、Ｓ３１だけ方向付けられた速度８５０６に遅れ、一定期間にわたって累積誤差Ｃ３１だけ方向付けられた速度８５０６に遅れ、実際の速度８５０８の変化率はＲ３１である。Ｉ型梁２５１４が遠位に前進すると、実際の速度８５０８は、遅延誤差をＳ３２に減少させ、一定時間にわたって累積誤差をＣ３２だけ増加させる速度Ｒ３２で方向付けられた速度８５０６に近づく。Ｉ型梁２５１４がストロークの終わりに向かって前進するにつれて、実際の速度８５０８は、Ｎ３１、Ｎ３２、Ｎ３３．．．Ｎ３ｎの方向付けられた速度８５０６オーバーシュートし、最終的には、方向付けられた速度８５０６に落ち着く。
【０１１５】
別の態様では、外科用器具２５００の制御システムは、Ｉ型梁２５１４のストロークにわたるＰＩＤ誤差項Ｓ、Ｃ、Ｒ、Ｎの大きさに基づいて、モータ速度を制御するために、ＰＩＤ制御誤差を用いる。Ｉ型梁２５１４がステープルカートリッジ２５２８を横断するとき、方向付けられた速度８５０６の変化は、実際の速度８５０８と方向付けられた速度８５０６との間の測定された誤差に基づいてもよい。例えば、外科用器具２５００の速度制御システムでは、方向付けられた速度８５０６と実際の測定された速度８５０８との間に誤差項が生成される。これらの誤差項の大きさは、新たな方向付けられた速度８５０６を設定するために使用することができる。対象となる誤差項としては、例えば、短期、定常状態、及び蓄積が挙げられ得る。異なる誤差項は、異なるゾーン８５１６、８５１８、８５２０内で使用することができる（例えば、ランプ、中間、最終をクリップする）。アルゴリズム内のそれらの重要性に基づいて、異なる誤差項を異なるように拡大することができる。
【０１１６】
図１８は、本開示の一態様による、方向付けられた速度８５０６−１の閾値変化の状態を示す変位部材の変位（δ）の関数としての変位部材の速度（ｖ）のグラフ８５３０である。図示した態様では、Ｉ型梁２５１４の変位（δ）（ｍｍ）は、水平軸８５３２に沿って示され、Ｉ型梁２５１４の速度（ｖ）（ｍｍ／秒）が垂直軸８５３４に沿って示されている。図１８によれば、外科用器具２５００の速度制御システムは、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度とＩ型梁２５１４の実際の速度８５０８との間の誤差を測定し、誤差の大きさに基づいて方向付けられた速度８５０６を調整するように構成され得る。図１８に示すように、δ０において、方向付けられた速度８５０６−１及び実際の速度８５０８は、ほぼ同じである。しかしながら、Ｉ型梁２５１４が遠位に前進すると、外側組織の影響により、実際の速度は、方向付けられた速度８５０６−１から逸脱する。外科用器具２５００の速度制御システムは、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１を使用してＩ型梁２５１４の位置及びタイミングを測定して、Ｉ型梁２５１４の位置及び実際の速度８５０８を判定し、それぞれの所定の位置において、速度制御システムは、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度とＩ型梁２５１４の実際の速度８５０８との間の誤差を判定し、誤差を閾値と比較する。例えば、δ１において、制御回路２５１０は、第１の誤差測定を行い、実際の速度８５０８と方向付けられた速度８５０６−１との間の遅れＳ２１を、累積誤差Ｃ２１と変化率Ｒ２１との間で判定する。δ１における誤差測定に基づいて、制御回路２５１０は、誤差の大きさが誤差閾値８５３６内にあると判定し、現在の方向付けられた速度８５０６−１を維持する。δ２において、制御回路２５１０は、別の誤差測定を行い、実際の速度８５０８と方向付けられた速度８５０６−１との間の遅れＳ２２を累積誤差Ｃ２２と変化率Ｒ２２との間で判定する。δ２での誤差測定に基づいて、制御回路２５１０は、誤差の大きさが誤差閾値８５３６を超えて、方向付けられた速度を新たな方向付けられた速度８５０６−２まで低下させることを判定する。このプロセスは、測定された誤差が閾値８５３６を下回るまで繰り返され、方向付けられた速度は元の方向付けられた速度８５０６−１又は新たな方向付けられた速度８５０６−ｎに戻るように調整され得るまで繰り返される。複数の誤差閾値が、発射ストローク中に異なるＩ型梁２５１４の変位位置で用いられ得ることが理解されるであろう。
【０１１７】
一態様では、実際の速度８５０８と変位部材（例えば、Ｉ型梁２５１４）ＶＤＭの方向付けられた速度８５０６との間の速度誤差は、式１によって表すことができる。
【０１１８】
【数１】
2020524558.tif 000003
式中、Ａ、Ｂ、及びＤは係数であり、Ｓは短期誤差であり、Ｃは累積誤差であり、Ｒは変化率誤差である。図１８を参照すると、誤差の合計は、式２によって表されるように、誤差閾値Ｚよりも小さい。
Ｓ２１＋Ｃ２１＋Ｒ２１＜Ｚ                    式２
制御回路２５１０は、誤差が閾値Ｚ内にあり、方向付けられた速度８５０６にないと判定する。したがって、方向付けられた速度８５０６−１は、Ｉ型梁２５１４の次の所定の位置まで維持される。誤差の合計が、式３によって表される誤差閾値Ｚよりも大きい場合、
Ｓ２２＋Ｃ２２＋Ｒ２２＞Ｚ                    式３
【０１１９】
制御回路２５１０は、誤差が閾値Ｚ外にあると判定し、方向付けられた速度８５０６をより低い方向付けられた速度８５０６−２に調整する。
【０１２０】
図１９は、本開示の一態様による変位部材の方向付けられた速度８５０６を変化させるための状態を示すグラフ８５４０である。図示した態様では、Ｉ型梁２５１４の変位は、水平軸８５４１に沿って示され、累積誤差（Ｓ＋Ｃ＋Ｒ）が垂直軸８５４４に沿って示される。誤差曲線８５４６は、Ｉ型梁２５１４変位の関数としての累積誤差の変化を表す。垂直軸８５４４に沿ってマークされるのは、様々な誤差閾値−Ｙ、−Ｚ、０、＋Ｚ、＋Ｙである。誤差曲線８５４６は、様々な誤差閾値−Ｙ、−Ｚ、０、＋Ｚ、＋Ｙを横断すると、外科用器具２５００の速度制御システムの制御回路２５１０は、異なる速度で新たな方向付けられた速度にシフトするか、又は現在の方向付けられた速度をシフト及び維持しない。水平軸８５４２に沿った累積誤差０は、Ｉ型梁２５１４の方向付けられた速度と実際の速度との間に差がない状態を表す。累積誤差が±Ｚ誤差閾値内にあるとき、速度制御システムの制御回路２５１０は、方向付けられた速度に対して調整を行わない。累積誤差がＺ閾値とＹ閾値との間、又は−Ｚ閾値と−Ｙ閾値との間である場合、速度制御システムの制御回路２５１０は、グラフ８５４０でシフトレート１として示す第１のシフトレートで新たな方向付けられた速度にシフトする。累積誤差が±Ｙ誤差閾値を超える場合、制御回路２５１０は、例えばシフトレート１よりも大きいシフトレート２としてグラフ８５４０に示される第２のシフトレートで新たな方向付けられた速度にシフトする。
【０１２１】
更に図１９のグラフ８５４０を参照すると、外科用器具２５００の速度制御システムの制御回路２５１０は、δ０とδ１との間のＩ型梁２５１４の初期変位中に作用を行わない。したがって、初期変位（δ１〜δ０）の間、累積誤差８５４８は、実際の速度が方向付けられた速度に近づくにつれてゼロに戻り、δ２までゼロに留まる。δ２の後、累積誤差８５５０は、δ３において−Ｚ閾値を超えるまでゼロから逸脱している。−Ｚ閾値を超えると、制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４の速度を、シフトレート１での新たな方向付けられた速度に調整する。累積誤差８５５２は最終的にゼロに戻り、δ４までゼロに留まる。δ４とδ５との間で、累積誤差８５５４はゼロから逸脱し、＋Ｙ誤差閾値を超え、δ５において、制御回路２５１０は、シフトレート１を超えるシフトレート２での新たな方向付けられた速度にＩ型梁２５１４の速度を調整する。シフトレート２の方向付けられた速度を調整すると、累積誤差８５５６はゼロに戻る。異なる誤差項（Ｓ、Ｃ、Ｒ）は、アルゴリズム及び異なる誤差項（Ｓ、Ｃ、Ｒ）を、異なるゾーン、例えば、図１７のゾーン８５１６、８５１８、８５２０（例えば、ランプ、中間、最終）をクリンピングする）異なるゾーンにおいて、異なる誤差項（Ｓ、Ｃ、Ｒ）を異なるゾーンで用いることができる。
【０１２２】
図２０は、本開示の一態様による変位部材の位置及び変位部材の実際の速度に基づいて変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス８６００の論理フロー図である。図１４に示される外科用器具２５００の速度制御システムも参照すると、制御回路２５１０は、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１回路を利用して、Ｉ型梁２５１４などの変位部材の位置を判定する（８６０２）。制御回路２５１０は、図１７に関連して説明したように、変位部材の位置を複数のゾーン８５１６、８５１８、８５２０のうちの１つと比較する。ゾーン８５１６、８５１８、８５２０は、メモリに記憶されてもよい。制御回路２５１０は、予め判定された変位部材の位置（８６０２）に基づいて、変位部材が位置するゾーン８５１６、８５１８、８５２０を判定する（８６０４）。次いで、制御回路２５１０は、モータ設定点２５２２の速度を設定し（８６０６）、モータ制御２５０８は、モータ２５４の速度を設定して、ゾーンに基づいて変位部材の所望の方向付けられた速度を達成するように、モータ駆動信号２５２４を設定する。一態様では、モータ制御２５０８は、変位部材が位置するゾーン８５１６、８５１８、８５２０に基づいて、モータ駆動信号２５２４をデューティサイクルに設定する。制御回路２５１０は、変位部材がストロークの終わりにあるかどうか判定する（８６０８）。変位部材がストロークの終わりにない場合、プロセス８６００は、Ｎの分岐に沿って進み、変位部材の新たな位置を判定する（８６０２）。プロセス８６００は、変位部材がストロークの終了に達するまで継続し、「はい」の分岐に沿って進み、終了する（８６１０）。
【０１２３】
図２１は、本開示の一態様による、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の測定された誤差に基づいて変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス８６００の論理フロー図である。図１４に示される外科用器具２５００の速度制御システムも参照すると、制御回路２５１０は、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１回路を利用して、Ｉ型梁２５１４などの変位部材の位置を判定する（８７０２）。次いで、制御回路２５１０は、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１回路から受信した位置情報に基づいて、変位部材の実際の速度を判定する（８７０４）。変位部材の実際の速度を判定すると（８７０４）、制御回路２５１０は、変位部材の方向付けられた速度を変位部材の実際の速度と比較する（８７０６）。比較（８７０６）に基づいて、制御回路２５１０は、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の誤差を判定し（８７０８）、誤差を誤差閾値と比較する（８７１０）。
【０１２４】
誤差は、上記数式１に基づいて計算され得る。制御回路２５１０は、誤差が誤差閾値内にあるかどうかを判定する（８７１２）。誤差が誤差閾値内にある場合（式２）、プロセス８７００は、「はい」の分岐に沿って進み、その現在の値で方向付けられた速度を維持する（８７１４）。次いで、制御回路２５１０は、変位部材が終了ストロークにあるかどうかを判定する（８７１８）。変位部材がストロークの終わりにある場合、プロセス８７００は、「はい」の分岐に沿って進み、終了する（８７２０）。変位部材がストロークの終わりにない場合、プロセス８７００は、「いいえ」の分岐に沿って進み、変位部材の新たな位置を判定する（８７０２）。プロセス８７００は、変位部材がストロークの終わりに達するまで継続する。
【０１２５】
誤差が誤差閾値を超える場合（式３）プロセス８７００は、「いいえ」の分岐に沿って進み、方向付けられた速度を新たな値に調整する（８７１６）。新たな方向付けられた速度は、変位部材の現在の方向付けられた速度よりも高くても低くてもよい。次いで、制御回路２５１０は、変位部材が終了ストロークにあるかどうかを判定する（８７１８）。変位部材がストロークの終わりにある場合、プロセス８７００は、「はい」の分岐に沿って進み、終了する（８７２０）。変位部材がストロークの終わりにない場合、プロセス８７００は、「いいえ」の分岐に沿って進み、変位部材の新たな位置を判定する（８７０２）。プロセス８７００は、変位部材がストロークの終わりに達するまで継続する。
【０１２６】
図２２は、本開示の一態様による、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の測定された誤差に基づいて変位部材の速度を制御するための論理構成の制御プログラムを示すプロセス８７００の論理フロー図である。図１４に示される外科用器具２５００の速度制御システムも参照すると、制御回路２５１０は、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１回路を利用して、Ｉ型梁２５１４などの変位部材の位置を判定する（８８０２）。次いで、制御回路２５１０は、位置センサ２５３４及びタイマー／カウンタ２５３１回路から受信した位置情報に基づいて、変位部材の実際の速度を判定する（８８０４）。変位部材の実際の速度を判定すると（８８０４）、制御回路２５１０は、変位部材の方向付けられた速度を変位部材の実際の速度と比較する（８８０６）。比較（８８０６）に基づいて、制御回路２５１０は、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の誤差を判定し（８８０８）、誤差を複数の誤差閾値と比較する（８８１０）。例えば、例示される実施例では、図１９に関連して説明されるように、誤差を２つの誤差閾値と比較される。
【０１２７】
制御回路２５１０は、図１９に記載されているように、誤差が第１の誤差閾値（±Ｚ）内にあるかどうかを判定する（８８１２）。誤差が第１の誤差閾値（±Ｚ）内にある場合、プロセスは、「はい」の分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は、任意のシフト変化を伴わずに、方向付けられた速度を維持する（８８１４）。制御回路２５１０は、変位部材がストロークの終わりにあるかどうか判定する（８８１６）。変位部材がストロークの終わりにある場合、プロセス８８００は、「はい」の分岐に沿って進み、終了する（８８２４）。変位部材がストロークの終わりにない場合、プロセス８８００は、「いいえ」の分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、変位部材の新たな位置を判定し（８８０２）、プロセス（８８００）は、変位部材がストロークの終わりに達するまで継続する。
【０１２８】
誤差が第１の誤差閾値（±Ｚ）の外側にある場合、プロセス８８００は、「いいえ」の分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、誤差が第２の誤差閾値（±Ｙ）を超えるかを判定する（８８１８）。誤差が第２の誤差閾値を超えない場合、制御回路２５１０は、誤差が誤差閾値−Ｚと−Ｙとの間、又は誤差閾値＋Ｚと＋Ｙとの間である判定して「いいえ」の分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、方向付けられた速度を第１の変化率で調整する（８８２０）。制御回路２５１０は、ストロークの終わりを判定し（８８１６）、変位部材の新たな位置を判定すること（８８０２）に進む。プロセス８８００は、変位部材がストロークの終わりに達するまで継続する。誤差が第２の誤差閾値を超える場合、制御回路２５１０は、誤差が第２の誤差閾値（±Ｙ）を超えていると判定して「はい」の分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、方向付けられた速度を、第１の変化率よりも高い第２の変化率で調整する（８８２２）。一態様では、第２の変化率は、第１の変化率の２倍である。第２の変化率は、第１の変化率よりも大きくても小さくてもよいことが理解されるであろう。制御回路２５１０は、ストロークの終わりを判定し（８８１６）、変位部材の新たな位置を判定すること（８８０２）に進む。プロセス８８００は、変位部材がストロークの終わりに達するまで継続する。追加の誤差閾値及び対応する変化率が実装され得ることが理解されるであろう。
【０１２９】
本明細書に記載される機能又はプロセス８６００、８７００、８８００は、図５〜図６に関連して記載される制御回路７００、図７〜図９に記載の回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して記載されるマイクロコントローラ１１０４、及び／又は図１４に記載される制御回路２５１０など、本明細書に記載される処理回路のいずれかによって実行されてもよい。
【０１３０】
モータ式外科用器具の態様は、本明細書に開示される具体的な詳細を伴わずに実施され得る。一部の態様は、詳細ではなくブロック図として示されている。本開示の一部は、コンピュータメモリに記憶されたデータ上で動作する命令に関して提示されてもよい。アルゴリズムとは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、記憶、伝達、結合、比較及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をとることができる物理量の操作を指す。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字と称されてもよい。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、またこれらの量に適用される好都合な標識であるに過ぎない。
【０１３１】
一般に、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる、本明細書で説明する様々な態様を、様々な種類の「電気回路」から構成されるものと見なすことができる。結果として、「電気回路」は、少なくとも１つの個々の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムで構成された汎用コンピューティング装置（例えば、汎用コンピュータ、又は、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成されたプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置を形成する（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）電気回路、及び／又は、通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路を含む。これらの態様は、アナログ若しくはデジタル形式、又はこれらの組み合わせで実装されてもよい。
【０１３２】
前述の説明は、１つ以上の機能及び／又は動作を含み得るブロック図、フローチャート、及び／又は実施例の使用を介した装置及び／又はプロセスの態様を記載している。このようなブロック図、フローチャート、又は実施例内の各機能及び／又は動作は、様々なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの実質的に任意の組み合わせによって、個々に及び／又は集合的に実装することができる。一態様では、本明細書に記載される主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能論理装置（ＰＬＤ）、回路、レジスタ、及び／又はソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理、及び／又はハードウェア及びソフトウェア構成要素の論理及び／又は組み合わせ、又は他の統合形式により実装することができる。その全部か一部かを問わず、本明細書で開示される形態のいくつかの態様は、１台以上のコンピュータ上で稼働する１台以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、１つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは、それらの実質的に任意の組み合わせとして、集積回路において等価に実装することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれる。
【０１３３】
開示した主題の機構は、多様な形式でプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載される主題の例示的な態様は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。信号搬送媒体の例としては、記録可能型の媒体、例えば、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなど、並びに伝送型の媒体、例えば、デジタル及び／又はアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク（例えば、送信機、受信機、送信論理、受信論理）など）が挙げられる。
【０１３４】
これらの態様の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。これらの態様は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、態様を修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されるものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
【０１３５】
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
【０１３６】
実施例１外科用器具であって、外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、変位部材の位置を判定することと、変位部材が位置するゾーンを判定することと、変位部材が位置するゾーンに基づいて、変位部材の方向付けられた速度を設定することと、を行うように構成されている、外科用器具。
【０１３７】
実施例２制御回路は、位置センサから変位部材の位置を受信することと、タイマー回路から経過時間を受信し、変位部材が位置するゾーンに基づいてモータのデューティサイクルを設定するように構成されている、実施例１に記載の外科用器具。
【０１３８】
実施例３制御回路は、変位部材の実際の速度を判定するように構成されている、実施例２に記載の外科用器具。
【０１３９】
実施例４制御回路は、変位部材の方向付けられた速度と変位部材の実際の速度との間の誤差を判定するように構成されている、実施例３に記載の外科用器具。
【０１４０】
実施例５制御回路は、誤差に基づいて、変位部材の新たな方向付けられた速度を設定するように構成されている、実施例４に記載の外科用器具。
【０１４１】
実施例６誤差は、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいている、実施例４に記載の外科用器具。
【０１４２】
実施例７エンドエフェクタを備え、変位部材は、エンドエフェクタ内で並進するように構成されている、実施例１〜実施例６に記載の外科用器具。
【０１４３】
実施例８外科用器具であって、外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、変位部材の方向付けられた速度を設定することと、変位部材の位置を判定することと、変位部材の実際の速度を判定することと、変位部材の方向付けられた速度を変位部材の実際の速度と比較することと、変位部材の実際の速度に対する変位部材間の誤差を判定することと、誤差に基づいて、変位部材の方向付けられた速度を調整することと、を行うように構成されている、外科用器具。
【０１４４】
実施例９制御回路は、誤差を誤差閾値と比較するように構成されている、実施例８に記載の外科用器具。
【０１４５】
実施例１０制御回路は、誤差が誤差閾値内にあるとき、変位部材の方向付けられた速度を維持するように構成されている、実施例９に記載の外科用器具。
【０１４６】
実施例１１制御回路は、誤差が誤差閾値を超えるとき、変位部材の方向付けられた速度を調整して、方向付けられた速度を変化させるように構成されている、実施例９〜実施例１０に記載の外科用器具。
【０１４７】
実施例１２変位部材の実際の速度は、以下の式によって求められ、
【０１４８】
【数２】
2020524558.tif 000004
式中、Ａ、Ｂ及びＤは係数であり、Ｓは短期誤差であり、Ｃは累積誤差であり、Ｒは変化率誤差である、実施例８〜実施例１１に記載の外科用器具。
【０１４９】
実施例１３エンドエフェクタを備え、変位部材は、エンドエフェクタ内で並進するように構成されている、実施例８〜実施例１２に記載の外科用器具。
【０１５０】
実施例１４外科用器具であって、外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、変位部材の方向付けられた速度を設定することと、変位部材の位置を判定することと、変位部材の実際の速度を判定することと、変位部材の方向付けられた速度を変位部材の実際の速度と比較することと、変位部材の実際の速度に対する変位部材間の誤差を判定することと、誤差に基づいて、変位部材の方向付けられた速度を変化率で調整することと、を行うように構成されている、外科用器具。
【０１５１】
実施例１５制御回路が、誤差を複数の誤差閾値と比較するように構成されている、実施例１４に記載の外科用器具。
【０１５２】
実施例１６制御回路は、誤差に基づいて、変位部材の方向付けられた速度を複数の変化率で調整するように構成されている、実施例１５に記載の外科用器具。
【０１５３】
実施例１７制御回路は、誤差を第１の誤差閾値と比較し、誤差が第１の誤差閾値内にあるとき、方向付けられた速度を維持するように構成されている、実施例１５〜実施例１６に記載の外科用器具。
【０１５４】
実施例１８制御回路は、誤差を第２の誤差閾値と比較し、誤差が第１の誤差閾値を超え、かつ第２の誤差閾値内にあるとき、方向付けられた速度を第１の変化率で調整するように構成されている、実施例１７に記載の外科用器具。
【０１５５】
実施例１９制御回路は、誤差を第２の誤差閾値と比較し、誤差が第１の誤差閾値と第２の誤差閾値の両方を超えるとき、方向付けられた速度を第２の変化率で調整するように構成されている、実施例１７〜実施例１８に記載の外科用器具。
【０１５６】
実施例２０誤差が、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいている、実施例１４〜実施例１９に記載の外科用器具。
【０１５７】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具であって、
前記外科用器具内で複数の既定ゾーンにわたって並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変位部材の位置を判定することと、
前記変位部材が位置するゾーンを判定することと、
前記変位部材が位置する前記ゾーンに基づいて、前記変位部材の方向付けられた速度を設定することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（２）  前記制御回路は、
前記位置センサから前記変位部材の前記位置を受信することと、
前記タイマー回路から経過時間を受信することと、
前記変位部材が位置する前記ゾーンに基づいて、前記モータのデューティサイクルを設定することと、
を行うように構成されている、実施態様１に記載の外科用器具。
（３）  前記制御回路は、前記変位部材の実際の速度を判定するように構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４）  前記制御回路は、前記変位部材の前記方向付けられた速度と前記変位部材の前記実際の速度との間の誤差を判定するように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
（５）  前記制御回路は、前記誤差に基づいて、前記変位部材の新たな方向付けられた速度を設定するように構成されている、実施態様４に記載の外科用器具。
【０１５８】
（６）  前記誤差は、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいている、実施態様４に記載の外科用器具。
（７）  エンドエフェクタを備え、前記変位部材は、前記エンドエフェクタ内で並進するように構成されている、実施態様１に記載の外科用器具。
（８）  外科用器具であって、
前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変位部材の方向付けられた速度を設定することと、
前記変位部材の位置を判定することと、
前記変位部材の実際の速度を判定することと、
前記変位部材の方向付けられた速度を前記変位部材の前記実際の速度と比較することと、
前記変位部材の前記実際の速度に対する前記変位部材間の誤差を判定することと、
前記誤差に基づいて、前記変位部材の前記方向付けされた速度を調整することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（９）  前記制御回路は、前記誤差を誤差閾値と比較するように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  前記制御回路は、前記誤差が前記誤差閾値内にあるとき、前記変位部材の前記方向付けられた速度を維持するように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
【０１５９】
（１１）  前記制御回路は、前記誤差が前記誤差閾値を超えるとき、前記変位部材の前記方向付けられた速度を調整して、前記方向付けられた速度を変化させるように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
（１２）  前記変位部材の前記実際の速度は、以下の式によって求められ、
【数３】
2020524558.tif 000005
式中、Ａ、Ｂ及びＤは係数であり、Ｓは短期誤差であり、Ｃは累積誤差であり、Ｒは変化率誤差である、実施態様８に記載の外科用器具。
（１３）  エンドエフェクタを備え、前記変位部材は、前記エンドエフェクタ内で並進するように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１４）  外科用器具であって、
前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成されている、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路は、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変位部材の方向付けられた速度を設定することと、
前記変位部材の位置を判定することと、
前記変位部材の実際の速度を判定することと、
前記変位部材の方向付けられた速度を前記変位部材の前記実際の速度と比較することと、
前記変位部材の前記実際の速度に対する前記変位部材間の誤差を判定することと、
前記誤差に基づいて、前記変位部材の前記方向付けられた速度を変化率で調整することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（１５）  前記制御回路が、前記誤差を複数の誤差閾値と比較するように構成されている、実施態様１４に記載の外科用器具。
【０１６０】
（１６）  前記制御回路は、前記誤差に基づいて、前記変位部材の前記方向付けられた速度を複数の変化率で調整するように構成されている、実施態様１５に記載の外科用器具。
（１７）  前記制御回路は、前記誤差を第１の誤差閾値と比較し、前記誤差が前記第１の誤差閾値内にあるとき、前記方向付けられた速度を維持するように構成されている、実施態様１５に記載の外科用器具。
（１８）  前記制御回路は、前記誤差を第２の誤差閾値と比較し、前記誤差が前記第１の誤差閾値を超え、かつ前記第２の誤差閾値内にあるとき、前記方向付けられた速度を第１の変化率で調整するように構成されている、実施態様１７に記載の外科用器具。
（１９）  前記制御回路は、前記誤差を第２の誤差閾値と比較し、前記誤差が前記第１の誤差閾値と前記第２の誤差閾値の両方を超えるとき、前記方向付けられた速度を第２の変化率で調整するように構成されている、実施態様１７に記載の外科用器具。
（２０）  前記誤差が、短期誤差（Ｓ）、累積誤差（Ｃ）、変化率誤差（Ｒ）、及びオーバーシュート数誤差（Ｎ）のうちの少なくとも１つに基づいている、実施態様１４に記載の外科用器具。
【図１】
2020524558.tif 000007
【図２】
2020524558.tif 000008
【図３】
2020524558.tif 000009
【図４】
2020524558.tif 000010
【図５Ａ】
2020524558.tif 000011
【図５Ｂ】
2020524558.tif 000012
【図６】
2020524558.tif 000013
【図７】
2020524558.tif 000014
【図８】
2020524558.tif 000015
【図９】
2020524558.tif 000016
【図１０】
2020524558.tif 000017
【図１１】
2020524558.tif 000018
【図１２】
2020524558.tif 000019
【図１３】
2020524558.tif 000020
【図１４】
2020524558.tif 000021
【図１５】
2020524558.tif 000022
【図１６】
2020524558.tif 000023
【図１７】
2020524558.tif 000024
【図１８】
2020524558.tif 000025
【図１９】
2020524558.tif 000026
【図２０】
2020524558.tif 000027
【図２１】
2020524558.tif 000028
【図２２】
2020524558.tif 000029
【国際調査報告】
2020524558.tif 000030
2020524558.tif 000031
2020524558.tif 000032
2020524558.tif 000033
2020524558.tif 000034