(57)【要約】  電動の外科用器具が開示される。外科用器具は、変位部材、変位部材に連結されたモータ、モータに連結された制御回路、制御回路に連結されたパラメータセンサ及び、制御回路に連結された位置センサを含む。制御回路は、変位部材を移動させるために加えられる力を示すパラメータセンサのパラメータ出力を受信し、パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信し、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行するように構成されている。
2020524553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
変位部材と、
変位部材に連結されたモータであって、前記変位部材を移動させるように動作可能である、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パラメータセンサと、
前記制御回路に連結された位置センサと、
を備え、
前記制御回路が、
前記変位部材を移動させるために加えられる力を示す前記パラメータセンサのパラメータ出力を受信し、
前記パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、
前記持続時間中の前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信し、
前記持続時間及び前記少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、
ように構成されている、
外科用器具。
【請求項２】
前記モータ制御動作が動的制動を含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
前記モータ制御動作が前記変位部材を後退させることを含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記モータ制御動作が前記モータの速度を変えることを含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、前記タイマー回路が、前記持続時間を測定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６】
前記制御回路は、前記持続時間が所定の時間以上である場合に前記モータ制御動作を実行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７】
前記所定の時間が第１の所定の時間であり、前記制御回路は、前記時間が前記第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行うように構成されている、請求項６に記載の外科用器具。
【請求項８】
前記変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、前記変位部材の移動により、前記ステープルが前記ステープルカートリッジから展開される、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
外科用器具であって、
変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された電流センサであって、前記電流センサは、前記モータが前記変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、
位置センサと、
前記モータ、前記電流センサ、及び前記位置センサに連結された制御回路であって、
前記モータによって引き込まれる前記電流が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、
前記持続時間中の前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信し、
前記持続時間及び前記少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、
ように構成されている、制御回路と、
を備える、外科用器具。
【請求項１１】
前記モータ制御動作が動的制動を含む、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記モータ制御動作が前記変位部材を後退させることを含む、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記モータ制御動作が前記モータの速度を変えることを含む、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１４】
前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、前記タイマー回路が、前記持続時間を測定するように構成されている、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１５】
前記制御回路は、前記持続時間が所定の時間以上である場合に前記モータ制御動作を実行するように構成されている、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１６】
前記所定の時間が第１の所定の時間であり、前記制御回路は、前記持続時間が前記第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行う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】
前記変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、請求項１０に記載の外科用器具。
【請求項１８】
前記エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、前記変位部材の移動により、前記ステープルが前記ステープルカートリッジから展開される、請求項１７に記載の外科用器具。
【請求項１９】
外科用器具のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、変位部材、前記変位部材に連結されたモータであって、前記変位部材を移動させるように動作可能である、モータ、前記モータに連結された制御回路、前記制御回路に連結されたパラメータセンサ及び、前記制御回路に連結された位置センサを備え、前記方法が、
前記制御回路により、前記変位部材を移動させるために加えられた力を示す前記パラメータセンサのパラメータ出力を受信することと、
前記制御回路により、前記パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求めることと、
前記制御回路により、前記持続時間中の前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信することと、
前記制御回路により、前記持続時間及び前記少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行することと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記制御回路によって前記モータを動的に制動することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記制御回路によって前記変位部材を後退させることを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記制御回路によって前記モータの速度を変えることを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、前記タイマー回路によって前記持続時間を測定することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記持続時間が所定の時間以上である場合に前記モータ制御動作を実行することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記所定の時間が第１の所定の時間であり、前記時間が前記第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行うことを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
外科用器具であって、
変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された電流センサであって、前記電流センサは、前記モータが前記変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、
位置センサと、
前記モータ、前記電流センサ、及び前記位置センサに連結された制御回路であって、
所定の電流しきい値以上の電流（ｔ）値を表す複数のデータ点をカウントし、
前記複数のデータ点の少なくとも１つに対応する前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信し、
カウントされた前記データ点の数及び前記少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、
ように構成されている、制御回路と、
を備える、外科用器具。
【請求項２７】
前記モータ制御動作が動的制動を含む、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項２８】
前記モータ制御動作が前記変位部材を後退させることを含む、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項２９】
前記モータ制御動作が前記モータの速度を変えることを含む、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項３０】
前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備える、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項３１】
前記制御回路は、前記カウントされたデータ点の数が所定の数以上である場合に前記モータ制御動作を実行するように構成されている、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項３２】
前記所定の数が第１の所定の数であり、前記制御回路は、前記カウントされたデータ点の数が前記第１の所定の数よりも少ないが第２の所定の数よりも大きい場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行うように構成されている、請求項３１に記載の外科用器具。
【請求項３３】
前記変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、請求項２６に記載の外科用器具。
【請求項３４】
前記エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、前記変位部材の移動により、前記ステープルが前記ステープルカートリッジから展開される、請求項３３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】
電動外科用ステープル留め及び切断器具においては、切断部材の速度を制御するか、又はエンドエフェクタの関節運動速度を制御することが有用な場合がある。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ことにより、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り決定され得る。制御は、開ループ又は閉ループの場合がある。そのような測定は、組織の厚さなどの組織の状態を評価し、組織の状態を判断するために発射ストローク中に切断部材の速度を調整するのに役立つ場合がある。組織の厚さは、切断部材の予想速度を切断部材の実際の速度と比較することにより決定され得る。状況によっては、一定の関節運動速度でエンドエフェクタを関節運動させることが有用な場合がある。他の状況では、エンドエフェクタのスイープ範囲内の１つ以上の領域で、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】
電動外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、切断部材の発射ストローク又はアンビルの閉鎖ストロークの所定の区域の間に、電流限界の瞬間的な超過によって最大電流がトリガされる可能性がある。しかしながら、所定の区域外では、測定中のノイズが誤って最大電流事象をトリガしてしまう可能性を最小限に抑えるために、所定の時間にわたって電流限界を超える場合がある。それゆえ、発射ストローク又は閉鎖ストロークの間に切断部材又はアンビルの位置に基づいてモータ制御プログラムを変化させるために、トリガ事象の所定の時間を設定することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、外科用器具が提供される。外科用器具は、変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、変位部材を移動させるように動作可能である、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パラメータセンサと、制御回路に連結された位置センサと、を備え、制御回路が、変位部材を移動させるために加えられる力を示すパラメータセンサのパラメータ出力を受信し、パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信し、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行するように構成されている。
【０００５】
別の一態様では、外科用器具は、変位部材と、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された電流センサであって、電流センサは、モータが変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、位置センサと、モータ、電流センサ、及び位置センサに連結された制御回路と、を備え、制御回路が、モータによって引き込まれる電流が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信し、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行するように構成されている。
【０００６】
別の一態様では、外科用器具のモータを制御する方法であって、外科用器具が、変位部材、変位部材に連結されたモータであって、変位部材を移動させるように動作可能である、モータ、モータに連結された制御回路、制御回路に連結されたパラメータセンサ及び、制御回路に連結された位置センサを備え、方法が、制御回路により、変位部材を移動させるために加えられる力を示すパラメータセンサのパラメータ出力を受信することと、制御回路により、パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求めることと、制御回路により、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信することと、制御回路により、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行することと、を含む方法が提供される。
【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深い理解を得ることができる。
【図１】本開示の一態様による、動作可能に結合された交換式シャフトアセンブリ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、交換式シャフトアセンブリの複数の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、図１の外科用器具の制御回路の２つの図面にわたるブロック図である。
【図５Ｂ】本開示の一態様による、図１の外科用器具の制御回路の２つの図面にわたるブロック図である。
【図６】本開示の一態様による、ハンドルアセンブリと電源アセンブリとの間及びハンドルアセンブリと交換式シャフトアセンブリ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】本開示の一態様による、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、センサ装置を備える制御されたモータ駆動回路装置を含む。
【図１１】本開示の一態様による、制御回路基板アセンブリ及びセンサ装置の各要素の相対的な整合を示す、絶対位置決めシステム用のセンサ装置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で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、変位部材の遠位移動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グラフを示す。
【図１６】本開示の一態様による、図１の外科用器具のＩビームを一発射ストロークで移動させるためにモータによって引き込まれる電流（Ｉ）のグラフであって、外科用器具を発射する力（ＦＴＦ）を発射ストローク中にＩビームが移動した距離の関数として表すグラフである。
【図１７】本開示の一態様による、発射制御プログラムを表す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１８】本開示の一態様による、発射制御プログラムを表す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１９】本開示の一態様による、発射制御プログラムを表す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。
【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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【０００９】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９３ＵＳＮＰ／１７００５６、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅｍｂｅｒ  ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｓｔａｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」。
【００１０】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９４ＵＳＮＰ／１７００５７、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ」。
【００１１】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ／１７００５８、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１２】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９６ＵＳＮＰ／１７００５９、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ」。
【００１３】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９７ＵＳＮＰ／１７００６０、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１４】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９８ＵＳＮＰ／１７００６１、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１５】
代理人整理番号ＥＮＤ８２２２ＵＳＮＰ／１７０１２５、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【００１６】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９９ＵＳＮＰ／１７００６２Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１７】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１８】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６８ＵＳＮＰ／１７０１８６、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ  ＯＦ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＥＲＲＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」。
【００１９】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７６ＵＳＮＰ／１７０１８７、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＤ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ  ＴＲＡＶＥＬＥＤ  ＯＶＥＲ  Ａ  ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ  ＴＩＭＥ  ＩＮＴＥＲＶＡＬ」。
【００２１】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６７ＵＳＮＰ／１７０１８９、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００２３】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７０ＵＳＮＰ／１７０１９１、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２６】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７３ＵＳＤＰ／１７０１９４Ｄ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２７】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７２ＵＳＤＰ／１７０１９５Ｄ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２８】
開示された装置及び方法の構造、機能、製造及び使用の理解のために、いくつかの態様を図示し、説明する。一実施例で図示され又は説明されている特徴を、他の実施例の特徴と組み合わせてもよく、修正及び変形は本開示の範囲内である。
【００２９】
「近位」及び「遠位」という用語は、外科用器具のハンドルを操作する臨床医に関連し、「近位」は臨床医により近い部分を指し、「遠位」は臨床医からより遠くに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」という空間的用語は、外科用器具を様々な方向及び位置で使用することが可能であることから、制限すること及び／又は絶対的であることは意図していない。
【００３０】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科的処置を行うための複数の例示的な装置及び方法が提供される。しかしながら、そのような装置及び方法を、例えば、開放外科手術を含むその他の外科的処置及び用途に使用してもよい。外科用器具は、自然の開口部を通して、あるいは組織に形成された切開又は穿刺穴を通して挿入可能である。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、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装置を通じて挿入可能である。
【００３１】
図１〜図４は、再使用されてもされなくてもよい、モータ駆動の外科用切断及び締結器具１０を示している。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アセンブリ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が動作可能に結合されている、交換式シャフトアセンブリ２００に動作可能に取り付けられ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アセンブリを、ロボット制御された外科的システムと関連させて効果的に使用することができる。「ハウジング」という用語は、交換式シャフトアセンブリ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し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、又は別の方法で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してもよい。「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。交換式シャフトアセンブリは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳと題された米国特許第９，０７２，５３５号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アセンブリ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をその中で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、交換式シャフトアセンブリ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アセンブリには、様々なシャフト長、サイズ、及び種類があり、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化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、無線周波数（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギーなどの他の運動及び形態のエネルギー、並びに／又は運動を、各種の外科的適用例及び処置と関連させて使用するように適合されたエンドエフェクタ装置に対して加えるように構成されているアセンブリを含む様々な他の交換式シャフトアセンブリと共に用いることが可能である。エンドエフェクタ、シャフトアセンブリ、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（複数可）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、シャフトアセンブリのエンドエフェクタに着脱可能に挿入及び／又は装着され得る。
【００３３】
ハンドルアセンブリ１４が、ねじ、スナップ機構、接着剤などにより相互連結可能な、一対の相互連結可能なハンドルハウジングセグメント１６、１８を備えてもよい。ハンドルハウジングセグメント１６、１８は、臨床医が握持し操作することの可能なピストルグリップ部分１９を形成するように協働する。ハンドルアセンブリ１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持し、これらの駆動システムは、ハンドルアセンブリに動作可能に取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分に対して様々な制御動作を生成して加えるように構成されている。カバー４５の下にディスプレイを設けてもよい。
【００３４】
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の一部の分解組立図である。ハンドルアセンブリ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を更に含んでもよい。フレーム２０は、交換式シャフトアセンブリ２００に対して開閉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、臨床医が閉鎖トリガ３２を操作できるようにするために、ピボットピン３３によってハンドルアセンブリ１４に枢動可能に連結されている。臨床医がハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分１９を握ると、閉鎖トリガ３２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置まで、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置まで枢動することができる。
【００３５】
ハンドルアセンブリ１４及びフレーム２０は、これらに取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分に発射運動を加えるように構成された発射駆動システム８０を動作可能に支持する。発射駆動システム８０は、ハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分１９内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を、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するＤＣブラシ付きモータとすることができる。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ることができる。電気モータ８２を、着脱可能なパワーパック９２を備えてもよい電源９０によって給電してもよい。着脱可能なパワーパック９２は、遠位ハウジング部９６に装着するように構成された近位ハウジング部９４を備えてもよい。近位ハウジング部９４及び遠位ハウジング部９６は、その中に複数の電池９８を動作可能に支持するように構成されている。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もよい。遠位ハウジング部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。直列に接続された複数の電池９８が、外科用器具１０に電力を供給してもよい。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に電気的に結合されている。カバー４５を取り外してディスプレイ４３を露出させてもよい。
【００３６】
電気モータ８２は、回転式シャフト（図示せず）を備えてもよく、この回転式シャフトは、長手方向に移動可能な駆動部材１２０上の駆動歯１２２の組又はラックとの噛み合い係合をなして取り付けられる歯車減速装置アセンブリ８４と動作可能に連係する。長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、歯車減速装置アセンブリ８４の対応する駆動歯車８６と噛み合い係合するために、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がある方向に回転されると、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向に駆動される。電気モータ８２が反対の回転方向に駆動されると、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向に駆動される。ハンドルアセンブリ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。ハンドルアセンブリ１４は、長手方向に移動可能な駆動部材１２０の位置及び／又は長手方向に移動可能な駆動部材１２０の移動方向を検出するように構成されたセンサを含むことができる。
【００３８】
電気モータ８２の作動は、ハンドルアセンブリ１４に枢動可能に支持される発射トリガ１３０によって制御可能である。発射トリガ１３０が、非作動位置と作動位置との間を枢動してもよい。
【００３９】
ここで再び図１を参照すると、交換式シャフトアセンブリ２００は、その中に外科用ステープルカートリッジ３０４を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。交換式シャフトアセンブリ２００は、関節接合部２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ３００及び関節接合部２７０の構造及び動作は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＡＮ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＬＯＣＫ」と題する米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている。交換式シャフトアセンブリ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を含んでもよい。交換式シャフトアセンブリ２００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利用可能なシャフト軸ＳＡに沿って延びる閉鎖管２６０を含んでもよい。
【００４０】
ここで再び図１を参照すると、閉鎖管２６０は、例えば、上記参照の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載された方法で、閉鎖トリガ３２の作動に応答して遠位（方向「ＤＤ」）に移動して、アンビル３０６を閉鎖する。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位方向に移動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アセンブリ２００の複数の部分の別の分解組立図である。交換式シャフトアセンブリ２００は、スパイン２１０内で軸方向に移動するように支持された発射部材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に取り付けるように構成された中間発射シャフト２２２を含む。発射部材２２０は、「第２のシャフト」又は「第２のシャフトアセンブリ」と呼ばれることもある。中間発射シャフト２２２は、ナイフバー２８０の近位端２８２上のタブ２８４を受け入れるように構成された遠位端に長手方向スロット２２３を含んでもよい。長手方向スロット２２３及び近位端２８２は、それらの間の相対運動を可能にするように構成可能であり、かつスリップジョイント２８６を備えることができる。スリップジョイント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２２２にエンドエフェクタ３００を関節接合部２７０を中心に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が好適に方向付けられると、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２２２を遠位方向に進めて、ナイフバー２８０を進め、チャネル３０２内に位置するステープルカートリッジを発射させることができる。スパイン２１０は、中間発射シャフト２２２の組み立て及びスパイン２１０への挿入を容易にするための細長い開口部又は窓２１３をその中に有する。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の動作は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。スパイン２１０を、スパイン２１０の周りに延びる発射部材２２０及び閉鎖管２６０をスライド可能に支持するように構成してもよい。スパイン２１０は、関節駆動部２３０をスライド可能に支持してもよい。
【００４２】
交換式シャフトアセンブリ２００は、関節駆動部２３０を発射部材２２０に選択的にかつ解放可能に連結するように構成されているクラッチアセンブリ４００を含むことができる。クラッチアセンブリ４００は、発射部材２２０の周りに位置付けられるロックカラー、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が関節駆動部２３０を発射部材２２０に結合する係合位置と、関節駆動部２３０が発射部材２２０に動作可能に結合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が係合位置にあるとき、発射部材２２０の遠位方向移動によって、関節駆動部２３０を遠位方向に移動させることができ、それに対応して、発射部材２２０の近位方向移動によって、関節駆動部２３０を近位方向に移動させることができる。ロックスリーブ４０２が係合解除位置にあるとき、発射部材２２０の移動は、関節駆動部２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０は、関節駆動部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】
交換式シャフトアセンブリ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することができる、スリップリングアセンブリ６００を備えることができる。スリップリングアセンブリ６００は、ノズル部分２０２、２０３に画定されたスロット内に配置された近位コネクタフランジ６０４及び遠位コネクタフランジ６０１を含むことができる。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の面に近接して位置付けられ、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（図１）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。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、導体６０２をシャフト回路基板と信号通信させることができる電気コネクタ６０６を含むことができる。少なくとも一例において、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することができる。電気コネクタ６０６は、シャーシ取り付け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、表題「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、表題「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。スリップリングアセンブリ６００に関する更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。
【００４４】
交換式シャフトアセンブリ２００は、ハンドルアセンブリ１４に固定可能に取り付けら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むことができる。回転可能な遠位シャフト部分は、スリップリングアセンブリ６００を中心にして近位部分に対して回転可能である。スリップリングアセンブリ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。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。例えば、開口１９９を、アンビル３０６から延在するピン１５２を受け入れる細長いチャネル３０２内に画定することができ、開口１９９によって、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内へと長手方向に移動するように構成されている。発射バー１７２は、１つの中実セクション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ビーム１７８と、その遠位端に刃先１８２とを備える。発射バー１７２の遠位方向に突出する端部を、アンビル３０６が閉位置にあるときに、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から間隔をおいてアンビル３０６を配置することを支援するために、Ｉビーム１７８に取り付けることができる。Ｉビーム１７８は、Ｉビーム１７８が発射バー１７２によって遠位方向に前進するときに組織を切断するための鋭利な刃先１８２を含むことができる。動作中、Ｉビーム１７８は、外科用ステープルカートリッジ３０４を発射するか、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、ステープル駆動部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、成型されたカートリッジ本体１９４を含んでもよい。楔形スレッド１９０は、Ｉビーム１７８によって遠位に駆動され、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上をスライドする。楔形スレッド１９０は、Ｉビーム１７８の刃先１８２がクランプされた組織を切る間、ステープル駆動部１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１９１を押し出してアンビル３０６と変形接触させる。
【００４６】
Ｉビーム１７８は、発射中にアンビル３０６に係合する上部ピン１８０を含んでもよい。Ｉビーム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の複数の部分と係合するために、中央ピン１８４及び下部フット１８６を含んでもよい。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に画定されたスロット１９７及び細長いチャネル３０２内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ビーム１７８は、位置合わせされた長手方向スロット１９３、１９７、及び１８９を通ってスライドすることができ、図４に示されるように、Ｉビーム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が遠位方向へと前進して、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ビーム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ビーム１７８を近位方向へと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て切断された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、図１の外科用器具１０の制御回路７００の２つの図面にわたるブロック図である。主に図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、ハンドルアセンブリ７０２は、モータ駆動部７１５によって制御可能であり、かつ外科用器具１０の発射システムによって使用可能なモータ７１４を含んでもよい。様々な形態において、モータ７１４は、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を挙げることができる。モータ駆動部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、ハンドルアセンブリ２００に解放可能に取り付けられた電源アセンブリ７０６によって電力を供給されてもよい。電源アセンブリ７０６は、外科用器具１０に給電するための電源として使用可能な、直列に接続された複数の電池を含み得るバッテリーを備えてもよい。特定の状況下では、電源アセンブリ７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源アセンブリ７０６に別個に連結可能なリチウムイオン電池であってもよい。
【００４８】
シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、シャフトアセンブリ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と通信可能なシャフトアセンブリコントローラ７２２を含んでもよい。例えば、インターフェースは、シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間にシャフトアセンブリコントローラ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、対応するシャフトアセンブリ電気コネクタとの連結係合のための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、対応する電源アセンブリ電気コネクタとの連結係合のための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を含んでもよい。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、装着された交換式シャフトアセンブリ７０４の１つ以上の電力要件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、装着されたシャフトアセンブリ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、電源アセンブリ７０６の電池の電力出力を変調することができる。コネクタは、シャフトアセンブリ７０４、及び／又は電源アセンブリ７０６とのハンドルアセンブリ７０２の機械的連結係合後に起動可能なスイッチを備えることができ、それにより、シャフトアセンブリコントローラ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、電力管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の１つ以上の通信信号の伝達を、例えば、ハンドルアセンブリ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って容易にすることができる。他の状況下では、シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、インターフェースは、ハンドルアセンブリ７０２介して電力管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ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又はマルチコアプロセッサであり得る。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もよい。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】
電源アセンブリ７０６は、電力管理回路を含んでもよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８及び電流検出回路７３６を含んでもよい。シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、電力管理回路は、シャフトアセンブリ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てもよい。電力管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ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、電流検出回路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、電源アセンブリ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、電源アセンブリ７０６の電力出力を調節して、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／又はシャフトアセンブリコントローラ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／又はメモリ装置を備えることができる。
【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む、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、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、ハンドルアセンブリ７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてもよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６が、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てもよい。インターフェースを、シャフトアセンブリコントローラ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してもよい。その代わりに、出力装置７４２を電源アセンブリ７０６と統合してもよい。このような状況下では、シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信がインターフェースを介して行われてもよい。
【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含む。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）を含む。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つ以上の更なる回路セグメントと相互作用するように構成されている。各回路セグメントが、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に結合されていてもよい。メインコントローラ７１７は、フラッシュメモリにも結合されている。メインコントローラ７１７は、シリアル通信インターフェースも備える。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結合された複数の入力を備える。セグメント化された回路が、例えば、電動外科用器具１０内のプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）などの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場合には、任意のマイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラ、複数のコントローラ、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デバイス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信し、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、多目的のプログラム可能な装置である。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を、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することができる。
【００５５】
加速セグメント（セグメント３）は加速度計を備える。加速度計は、電動外科用器具１０の移動又は加速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、スリープモードとの間での遷移、電動外科用器具の向きの識別、及び／又は外科用器具が落下したときの識別に使用されてもよい。いくつかの実施例では、加速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に結合されている。
【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に結合されたディスプレイコネクタを備えている。ディスプレイコネクタは、ディスプレイの１つ以上の集積回路駆動部を介してメインコントローラ７１７をディスプレイに結合する。ディスプレイの集積回路駆動部は、ディスプレイと一体化されてもよく、及び／又は、ディスプレイとは別個に配置されてもよい。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）、及び／又は任意の他の好適なディスプレイなど、任意の好適なディスプレイを含んでもよい。いくつかの実施例では、ディスプレイセグメントは、安全コントローラに結合されている。
【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〜図４）に結合された交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）のための制御要素、及び／又は交換式シャフトアセンブリ２００に結合されたエンドエフェクタ３００の１つ以上の制御要素を含む。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に結合するように構成されたシャフトコネクタを含む。シャフトＰＣＢＡは、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ）、関節運動スイッチ、シャフト解放ホール効果スイッチ、及びシャフトＰＣＢＡ  ＥＥＰＲＯＭを備えた低電力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ  ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフトアセンブリ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、交換式シャフトアセンブリ２００に結合されてもよく、及び／又は、外科用器具１０と一体であってもよい。いくつかの実施例では、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とインターフェースすることの可能な１つ以上のシャフトアセンブリ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つ以上の磁気角回転位置エンコーダを含む。１つ以上の磁気角回転位置エンコーダは、モータ７１４、交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）、及び／又は外科用器具１０のエンドエフェクタ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に結合されていてもよい。
【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（図１〜図４）の動きを制御するように構成されたモータ７１４を含む。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含む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に結合されている。Ｈブリッジドライバも安全コントローラに連結されている。モータ電流センサは、モータの電流引き込みを測定するために、モータと直列に結合されている。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を行う。いくつかの実施例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタに結合されている。
【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、バッファを介してモータコントローラに供給する。電力セグメントは、各回路セグメントにセグメント電圧を供給するように構成されている。
【００６１】
電力セグメント（セグメント８）は、安全コントローラ、メインコントローラ７１７、及び更なる回路セグメントに結合された電池を備えている。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された回路に結合されている。電流センサは、セグメント化された回路の総電流引き込みを測定するように構成されている。いくつかの実施例では、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、いくつかの実施例では、セグメント化された回路は、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】
複数のスイッチが安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に結合されている。スイッチを、外科用器具１０（図１〜図４）のセグメント化された回路の動作を制御し、及び／又は外科用器具１０の状態を示すように構成することができる。緊急離脱ドアスイッチ及び脱出用ホール効果スイッチが、緊急離脱ドアの状態を示すように構成されている。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の複数の関節運動スイッチは、交換式シャフトアセンブリ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が、メインコントローラ７１７に結合されている。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、及び左側逆スイッチを含む左側スイッチは、左側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に結合されている。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に結合されている。発射スイッチ、クランプ解除スイッチ、及びシャフト係合スイッチは、メインコントローラ７１７に結合されている。
【００６３】
複数のスイッチを任意の組み合わせで実装するために、任意の適切な機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、又は固体スイッチを使用してもよい。例えば、スイッチが、外科用器具１０（図１〜図４）に関連する構成要素の動き又は物体の存在によって動作されるリミットスイッチであってもよい。そのようなスイッチを、外科用器具１０に関する様々な機能を制御するために使用してもよい。リミットスイッチは、一連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に接触すると、装置は接点を動作させて電気的接続を確立又は切断する。リミットスイッチは、堅牢性、設置の容易さ、及び操作の信頼性から、様々な用途及び環境で使用されている。これらが、物体の有無、通過、位置決め、及び移動の終了を判定してもよい。他の実装形態では、スイッチは、特にホール効果装置、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固体スイッチであってもよい。他の実装形態では、スイッチは、特に光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの、光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）、双極などの）トランジスタなどの固体装置であってもよい。他のスイッチに、特にワイヤレススイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサなどが含まれてもよい。
【００６４】
図６は、本開示の一態様による、ハンドルアセンブリ７０２と電源アセンブリ７０６との間及びハンドルアセンブリ７０２と交換式シャフトアセンブリ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。ハンドルアセンブリ７０２は、メインコントローラ７１７、シャフトアセンブリコネクタ７２６及び電源アセンブリコネクタ７３０を備えてもよい。電源アセンブリ７０６は、電源アセンブリコネクタ７３２、電力管理回路７３４を含んでもよく、電力管理回路７３４は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検出回路７３６を含んでもよい。シャフトアセンブリコネクタ７３０、７３２は、インターフェース７２７を形成する。交換式シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、電力管理回路７３４を、交換式シャフトアセンブリ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してもよい。電力管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ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、電流検出回路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、電源アセンブリ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、電源アセンブリ７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。シャフトアセンブリ７０４は、不揮発性メモリ７２１に結合されたシャフトプロセッサ７１９と、シャフトアセンブリ７０４をハンドルアセンブリ７０２に電気的に結合するシャフトアセンブリコネクタ７２８とを備える。シャフトアセンブリコネクタ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を、本明細書で説明されるプロセスの１つ以上を実装するように構成することができる。
【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のための出力装置７４２を備えてもよい。かかる装置は、（例えばＬＣＤディスプレイ画面、ＬＥＤインジケータなどの）視覚的フィードバック装置、（例えばスピーカ、ブザーなどの）可聴フィードバック装置、又は（例えば触覚作動装置などの）触覚フィードバック装置を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてもよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６が、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てもよい。インターフェース７２７を、シャフトアセンブリコントローラ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してもよい。出力装置７４２を、電源アセンブリ７０６と統合することができる。交換式シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信がインターフェース７２５を介して行われてもよい。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（図５Ａ〜図５Ｂ及び図６）について説明してきたが、本開示は以下に、外科用器具１０（図１〜図４）及び制御回路７００の様々な構成を記載する。
【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を、本明細書に記載の様々なプロセスを実装するように構成することができる。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（例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどの）プロセッサ８０２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行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又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってもよい。メモリ回路８０４は、揮発性及び不揮発性の記憶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。命令処理ユニットを、メモリ回路８０４から命令を受信するように構成してもよい。
【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を、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することができる。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んでもよい。
【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を、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することができる。回路８２０が、有限状態機械を備えてもよい。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ている。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んでもよい。
【００６９】
態様が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／又はデータを格納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、本開示の一態様による、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、センサ装置１１０２を備える制御モータ駆動回路装置を含む。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ装置１１０２は、変位部材１１１１の位置に対応する固有の位置信号を供給する。図２〜図４を簡単に参照すると、一態様において、変位部材１１１１は、歯車減速装置アセンブリ８４の対応する駆動歯車８６と噛み合い係合するための駆動歯１２２のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材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。更に別の態様において、変位部材１１１１は、発射バー１７２（図４）又はＩビーム１７８（図４）を表し、これらのそれぞれは、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ビーム１７８、又は変位され得る任意の要素などの、外科用器具１０の任意の可動部材を指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、発射部材２２０、発射バー１７２、及びＩビーム１７８に結合されている。したがって、絶対位置決めシステム１１００は、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材１２０の直線変位を追跡することによって、Ｉビーム１７８の直線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、直線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、長手方向に移動可能な駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、又はＩビーム１７８、あるいはこれらの組み合わせは、任意の適切な線形変位センサに結合することができる。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 transformer、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducer、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備える磁気感知システム、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備える磁気感知システム、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備える光学検出システム、若しく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備える光学検出システム、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み合い係合で取り付けられる歯車アセンブリ１１１４と動作可能にインターフェースする回転式シャフト１１１６を含んでもよい。センサ素子１１２６が、センサ素子１１２６の一回転が変位部材１１１１の直線長手方向移動の一部に対応するように、歯車アセンブリ１１１４に動作可能に連結されてもよい。歯車装置及びセンサ１１１８からなる装置を、ラックピニオン装置によって直線アクチュエータに、又は平歯車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では、変位部材１１１１は、歯車減速装置アセンブリ８４の対応する駆動歯車８６と噛み合い係合するために、その上に形成された駆動歯１２２のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材１２０を表す。変位部材１１１１は、長手方向に移動可能な発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉビーム１７８、又はそ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の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１に連結したセンサ素子１１２６が１回転した後で、変位部材１１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向直線距離である。センサ装置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歯車減速機によっ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の複数の回転に対して固有の位置信号を付与するために、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、歯車減速機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の長手方向直線変位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に供給される。センサ装置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、電位差計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、様々な機能を実行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、ギヤボックス及び、関節屈曲又はナイフシステムへの機械的連結部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、モータ駆動部１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータ駆動部を絶対位置決めシステム１１００で容易に代用することができる。絶対位置決めシステム１１００のより詳細な説明は、２０１６年４月１５日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／１３０，５９０号に記載されており、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【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。他の例には、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）が含まれる。位置センサ１１１２で測定される位置に加えて、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（単数又は複数の）センサ（１１１８）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近付け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てもよい。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のように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では、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性が考慮される。コントローラ１１０４は、制御回路７００（図５Ａ〜図５Ｂ）であってもよい。
【００７８】
モータ駆動部１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１駆動部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。駆動部１１１０は、独自の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、電池電圧が７Ｖに下がるまで完全な（＞１０Ｖ）ゲート駆動をもたらし、５．５Ｖに下がるまでＡ３９４１を低減ゲート駆動で動作させる。ブートストラップコンデンサを、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を供給するために使用してもよい。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。他のモータ駆動部が、絶対位置決めシステム１１００で容易に代用されてもよい。
【００７９】
センサ装置１１０２用の絶対位置決めシステム１１００の様々な実施形態を実現するための一般的な構成を説明してきたが、ここで本開示は、絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置１１０２の一態様について説明するために、図１１及び図１２を参照する。図１１は、一態様による、センサ装置１１０２の回路１２０５及び各要素の相対的な整合を示す、絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ装置１１０２は、位置センサ１２００、磁石１２０２のセンサ素子、変位部材１１１１のフルストローク毎に１回回転する磁石ホルダ１２０４、及び歯車減速機を提供する歯車アセンブリ１２０６を含む。図２を簡単に参照すると、変位部材１１１１は、歯車減速装置アセンブリ８４の対応する駆動歯車８６と噛み合い係合するための駆動歯１２２のラックを含む長手方向に移動可能な駆動部材１２０を表すことができる。ここで再び図１１を参照すると、歯車アセンブリ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検知素子を備え、磁石１２０２の近くに配置されている。したがって、磁石１２０２が回転すると、位置センサ１２００の磁気検出素子は、１回転にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を測定する。
【００８０】
センサ装置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否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。
【００８１】
歯車アセンブリは、３：１の歯車比接続を提供する噛み合い係合の第１歯車の１２０８及び第２歯車の１２１０を備えている。第３の歯車１２１２は、シャフト１２１４の周りを回転する。第３の歯車１２１２は、変位部材１１１１（又は図２に示す１２０）と噛み合い係合し、変位部材１１１１が遠位方向Ｄに前進すると第１の方向に回転し、変位部材１１１１が近位方向Ｐに後退すると第２の方向に回転する。第２の歯車１２１０もシャフト１２１４の周りを回転し、したがって、シャフト１２１４の周りの第２の歯車１２１０の回転は、変位部材１１１１の長手方向の移動に対応する。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の歯車１２１０の３回転及び第１の歯車１２０８の１回転に対応する。磁石ホルダ１２０４が第１の歯車１２０８に結合されているので、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１のフルストローク毎に完全に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と正確に整列させて位置センサ１２００を収容するのに適した開口１２２０を画定する位置センサホルダ１２１８によって支持されている。固定具がブラケット１２１６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、静止した状態を保つ。ハブ１２２２が、第１の歯車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の歯車１２１０及び第３の歯車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と連携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及び図１６）の上方に位置する位置センサ１２００のエリア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（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、座標回転デジタルコンピュータ）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に送信される。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、回転磁石１２０２の真上に位置する（図１１）。ホール効果はよく知られた効果であり、便宜上、ここでは詳細に説明しないが、一般的に、ホール効果は、電気導体の両端に、電気導体内の電流と電流に垂直な磁場とに直交する方向の電圧差（ホール電圧）を生成する。ホール係数は、誘導電場と、電流密度に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のレジスタ又はメモリ内に格納される。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には少数の外部構成要素のみで動作する。単一電源を使用する単純な用途の場合には、電力用に２本の導線と、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との６本の導線を必要とする。割り込みをコントローラ１１０４に送信して、新たな有効な角度が読み込み可能であ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すべ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。また、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、ＩＮＴ出力１２４２が直ちにクリアされ、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、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再び示される。
【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、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は直ちに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、複数回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内で把持された組織２５２６に対するＩビーム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とを備え、ステープルカートリッジ２５１８が細長いチャネル２５０３内に配置されている。発射バー２５２０が、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移動可能である。エンドエフェクタ２５０２が関節運動しない場合、エンドエフェクタ２５０２は器具のシャフトと同一直線上に位置する。刃先２５０９を備えるＩビーム２５１４が、発射バー２５２０の遠位部分に示されている。楔形スレッド２５１３がステープルカートリッジ２５１８内に配置されている。Ｉビーム２５１４が遠位方向に移動すると、刃先２５０９は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に配置された組織２５２６と接触して、これを切断することができる。また、Ｉビーム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をステープル駆動部２５１１に接触させる。ステープル駆動部２５１１は、ステープル２５０５内に打ち込まれてもよく、ステープル２５０５を、アンビル２５１６内に画定された、ステープル２５０５を成形するポケット２５０７内へと組織を通して前進させる。
【００８８】
例示的なＩビーム２５１４の発射ストロークが、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされたチャート２５２９によって示されている。例示的な組織２５２６も、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされて示されている。発射部材のストロークは、ストローク開始位置２５２７及びストローク終了位置２５２８を含むことができる。Ｉビーム２５１４の発射ストロークの間に、Ｉビーム２５１４を、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位方向に前進させることができる。Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５２７の一例の位置に示されている。Ｉビーム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を示している。第１の発射ストローク領域２５１７で、Ｉビーム２５１４が遠位方向に前進し始めてもよい。第１の発射ストローク領域２５１７で、Ｉビーム２５１４が楔形スレッド２５１３に接触し、これを遠位方向に動かし始めてもよい。しかしながら、第１の領域にある間に、刃先２５０９が組織に接触せず、楔形スレッド２５１３がステープル駆動部２５１１に接触しない場合もある。静摩擦が克服された後、第１の領域２５１７でＩビーム２５１４を駆動する力は実質的に一定であってもよい。
【００８９】
第２の発射部材のストローク領域２５１９で、刃先２５０９が組織２５２６と接触してこれを切断し始めてもよい。また、楔形スレッド２５１３が、ステープル駆動部２５１１と接触してステープル２５０５を駆動し始めてもよい。Ｉビーム２５１４を駆動する力が増加し始めてもよい。図示されるように、最初に遭遇する組織は、アンビル２５１６のステープルカートリッジ２５１８に対する枢動のために圧縮され、及び／又はより薄くなってもよい。第３の発射部材ストローク領域２５２１で、刃先２５０９が組織２５２６に連続的に接触してこれを切断してもよく、楔形スレッド２５１３がステープル駆動部２５１１に繰り返し接触してもよい。Ｉビーム２５１４を駆動する力は、第３の領域２５２１で安定状態になってもよい。第４の発射ストローク領域２５２３で、Ｉビーム２５１４を駆動する力が低下し始めてもよい。例えば、エンドエフェクタ２５０２の第４の発射領域２５２３に対応する部分の組織は、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ため、より小さな力で切断することが可能であってもよい。また、刃先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ビーム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２５１３で１つ以上のステープル駆動部２５１１に接触してもよい。第５の領域２５２５を通ってＩビーム２５１４を前進させる力は低減してもよく、いくつかの実施例では、第１の領域２５１７においてＩビーム２５１４を駆動する力に類似していてもよい。発射部材のストロークの終わりに、Ｉビーム２５１４がストローク終了位置２５２８に到達してもよい。図１８の発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５の配置は、単なる一例である。いくつかの実施例では、例えば、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間の組織の配置に基づいて、エンドエフェクタの長手方向軸２５１５に沿った異なる位置で異なる領域が開始してもよい。
【００９０】
上述のように、また図１０〜図１３を参照すると、外科用器具１０（図１〜図４）のハンドルアセンブリ内に配置された電気モータ１１２２を利用して、Ｉビーム２５１４を含むシャフトアセンブリの発射システムを、シャフトアセンブリ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により、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／又は切開することができる。Ｉビーム２５１４を、所望の速度で、又は所望の速度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を、Ｉビーム２５１４の速度を制御するように構成してもよい。コントローラ１１０４を、例えば電気モータ１１２２の電圧及び／又は電流、並びに／あるいは他の動作パラメータ又は外部の影響などの、電気モータ１１２２に供給される電力の様々なパラメータに基づいて、Ｉビーム２５１４の速度を予測するように構成してもよい。コントローラ１１０４を、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／若しくは位置などの、システムの以前の状態に基づいて、Ｉビーム２５１４の現在の速度を予想するように構成してもよい。コントローラ１１０４を、本明細書で説明される絶対位置決めセンサシステムを利用して、Ｉビーム２５１４の速度を感知するように構成してもよい。コントローラを、Ｉビーム２５１４の予測速度とＩビーム２５１４の感知速度とを比較して、電気モータ１１２２への電力を、Ｉビーム２５１４の速度を増加させるために増加させるべきか、及び／又はＩビーム２５１４の速度を減少させるために減少させるべきかを判定するように構成することができる。「ＭＯＴＯＲ−ＤＲＩＶＥＮ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許第８，２１０，４１１号は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許第７，８４５，５３７号は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００９１】
Ｉビーム２５１４に作用する力を、様々な技術を使用して求めてもよい。Ｉビーム２５１４の力を、モータ２５０４の電流を測定することによって求めてもよく、モータ２５０４の電流は、Ｉビーム２５１４が遠位に進むときに受ける負荷に基づいている。Ｉビーム２５１４の力を、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉビーム２５１４（Ｉビーム１７８、図２０）、発射バー１７２（図２）及び／又は刃先２５０９の近位端上に歪みゲージを配置することによって求めてもよい。Ｉビーム２５１４の力を、モータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予想される速度で移動しているＩビーム２５１４の所定の経過時間Ｔ１後の実際の位置を監視し、Ｉビーム２５１４の実際の位置を、モータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予想される時間Ｔ１終了時のＩビーム２５１４の位置と比較することによって求めてもよい。したがって、Ｉビーム２５１４の実際の位置がＩビーム２５１４の予想位置よりも小さい場合には、Ｉビーム２５１４にかかる力は公称力よりも大きい。逆に、Ｉビーム２５１４の実際の位置がＩビーム２５１４の予想位置よりも大きい場合には、Ｉビーム２５１４にかかる力は公称力よりも小さい。Ｉビーム２５１４の実際の位置と予想される位置との差は、Ｉビーム２５１４にかかる力の公称力からのずれに比例する。そのような技術は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰに記載されている。
【００９２】
図１４は、本開示の一態様による、変位部材の遠位移動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ビーム２５１４などの変位部材１１１１の遠位移動を制御するようにプログラムされている。外科用器具２５００は、アンビル２５１６、（鋭い刃先２５０９を含む）Ｉビーム２５１４、及び着脱可能なステープルカートリッジ２５１８を備え得るエンドエフェクタ２５０２を備える。エンドエフェクタ２５０２、アンビル２５１６、Ｉビーム２５１４、及びステープルカートリッジ２５１８は、例えば、図１〜図１３に関して本明細書で説明されるように構成されてもよい。
【００９３】
Ｉビーム２５１４などのライナー変位部材１１１１の位置、動き、変位、及び／又は移動は、図１０〜図１２に示し、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、センサ装置１１０２、及び位置センサ１２００によって測定されてもよい。Ｉビーム２５１４は、長手方向に移動可能な駆動部材１２０に結合されているため、Ｉビーム２５１４の位置は、位置センサ２５３４を使用して長手方向に移動可能な駆動部材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ビーム２５１４の位置、変位、及び／又は移動は、本明細書に記載される位置センサ２５３４によって達成することができる。図５Ａ及び図５Ｂに示す制御回路７００など制御回路２５１０は、図１０〜図１２に関連して説明されるように、Ｉ−ビーム２５１４などの変位部材１１１１の移動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つ又は複数のプロセッサに、例えば、Ｉビーム２５１４などの変位部材を記載される方法で制御させる命令を実行するための、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が、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ビーム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が、開始位置に対する特定の時点（ｔ）におけるＩビーム２５１４の位置を判定することが可能であってもよい。タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間を測定するか、外部事象を計数するか、又は外部事象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、モータ設定値信号２５２２を生成してもよい。モータ設定値信号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。いくつかの実施例では、モータ２５０４は、図１、図５Ｂ、及び図１０に示されるモータ８２、７１４、１１２０などのブラシ付きＤＣ電気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。いくつかの実施例では、モータ２５０４はブラシレス直流（ＤＣ）電気モータであってもよく、モータ駆動信号２５２４は、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、超コンデンサ、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ビーム２５１４に機械的に連結され得る。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩビーム２５１４に連結するための１つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ２５３４が、Ｉビーム２５１４の位置を感知してもよい。位置センサ２５３４は、Ｉビーム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。いくつかの実施例では、位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４が遠位方向及び近位方向に移動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ビーム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ビーム２５１４の動きを示す他の信号を提供することができる。また、一部の実施例では、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ビーム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上に位置付けられ、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が存在することによって生成される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切片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を、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してもよい。例えば、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、１つ以上のセンサ２５３８が、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１つ以上のセンサ２５３８が、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が受ける組織圧縮を表してもよい。１つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０（図２）に沿った様々な相互作用点に配置されて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に加えら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及び図５Ｂに示すプロセッサによって、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時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル２５１６に加えら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ビーム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相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路２５１０に供給される。
【０１００】
図１４を参照すると、本明細書で図１〜図１４に関連して開示された器具の物理的特性を使用して、制御回路２５１０を、コントローラのソフトウェアで器具の実際のシステムの応答をシミュレートするように構成してもよい。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ２５０２内のＩビーム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ビーム２５１４を駆動するように構成されている。別の実施例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば、変位部材及び関節駆動部を動作させる電気モータ２５０４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系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得る。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、例示する態様が、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。例示する態様は、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】
様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用ステープリング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、使用するように構成されている場合、アンビル２５１６に対向して配置されたステープルカートリッジ２５１８とを備えてもよい。本明細書に記載されるように、臨床医は、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方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に移動すると、遠位端に切断要素が配置されたＩビーム２５１４が、ステープルカートリッジ２５１８とアンビル２５１６の間の組織を切断することができる。
【０１０４】
様々な実施例において、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ビーム２５１４などの変位部材の遠位移動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を、本明細書に記載されるように、厚さなどの組織状態を直接的又は間接的に感知するようにプログラムしてもよい。制御回路２５１０を、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してもよい。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、制御回路２５１０を、より厚い組織が存在する場合には、変位部材をより低い速度で、かつ／又はより低電力で移動させるようにプログラムしてもよい。制御回路２５１０を、より薄い組織が存在する場合には、変位部材をより速い速度で、かつ／又はより高電力で移動させるようにプログラムしてもよい。
【０１０５】
いつくかの実施例では、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が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移動距離、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移動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移動させてもよい。
【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グラフ２５８０を示す。グラフ２５８０は２つの軸で構成されている。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ビーム２５１４の位置を示す。制御回路２５１０は、水平軸２５８４上で発射信号を受信し、ｔ０で初期モータ設定の提供を開始してもよい。変位部材ストロークの開ループ部分は、ｔ０からｔ１の間に経過し得る初期時間である。
【０１０７】
第１の例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との間に位置している場合の外科用器具２５００の応答を示す。変位部材ストロークの開ループ部分、例えば、ｔ０とｔ１との間の初期時間の間に、Ｉビーム２５１４はストローク開始位置２５８６から位置２５９４まで横断することができる。制御回路２５１０は、ｔ１の後（例えば、閉ループ部分の間）に、位置２５９４が、例２５９２の勾配によって示される選択された一定速度（Ｖｓｌｏｗ）でＩビーム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ビーム２５１４の位置を監視し、Ｖｓｌｏｗを維持するようにモータ設定値２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を変調することにより、Ｉビーム２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動することができる。第２の例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との間に位置している場合の外科用器具２５００の応答を示す。
【０１０８】
ｔ０とｔ１との間の初期時間（例えば、開ループ時間）の間に、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９６まで横断することができる。制御回路は、位置２５９６が、変位部材を選択された一定速度（Ｖｆａｓｔ）で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の組織は例２５９２の組織よりも薄いので、Ｉビーム２５１４の動きに対する抵抗が小さくなり得る。結果として、Ｉビーム２５１４は、初期時間中にストロークのより大きな部分を横断し得る。また、いくつかの実施例では、より薄い組織（例えば、初期時間中に横断された変位部材ストロークのより大きな部分）は、初期時間後の変位部材のより高い速度に対応し得る。
【０１０９】
図１３〜図１５に関連して上述したように、制御回路２５１０を、Ｉビーム２５１４の移動を制御するようにプログラムしてもよい。Ｉビーム２５１４が遠位方向に移動すると、ナイフ２５０９がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間の組織に接触して、これを切断することができる。また、Ｉビーム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をステープル駆動部２５１１に接触させる。ステープル駆動部２５１１は、ステープル２５０５内に打ち込まれてもよく、ステープル２５０５を、アンビル２５１６内に画定された、ステープル２５０５を成形するポケット２５０７内へと組織を通して前進させる。Ｉビームストロークは、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ビームの発射ストロークの間に、Ｉビーム２５１４を、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位方向に前進させることができる。
【０１１０】
制御回路２５１０は、モータ設定値信号２５２２を生成してもよい。モータ設定値信号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、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。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。モータ２５０４は、伝達装置２５０６を介してＩビーム２５１４に機械的に連結され得る。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩビーム２５１４に連結するための１つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。
【０１１１】
Ｉビーム２５１４に作用する力である発射力（ＦＴＦ）を、様々な技術を使用して求めてもよい。一態様では、Ｉビーム２５１４の力を、モータ２５０４の電流を測定することにより求めてもよく、モータ２５０４の電流は、Ｉビーム２５１４が遠位に進むときに受ける負荷に基づいている。図１４に示されるように、電流センサ２５３６が、モータ２５０４に提供されるエネルギーを測定するために含まれてもよい。電流センサ２５３６は、エネルギー源２５１２によってモータ２５０４に提供されるエネルギーを測定するために、エネルギー源２５１２とモータ２５０４との間に配置されてもよい。電流センサ２５３６は、モータ２５０４によって引き込まれる電流を監視してもよく、モータ２５０４によって引き込まれる電流を記述するデータを制御回路２５１０に提供してもよい。例えば、クーロンセンサなどの任意の適切な電流センサを使用してもよい。あるいは、いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、モータ２５０４によって引き込まれる電流を間接的に求めてもよい。
【０１１２】
別の一態様では、Ｉビーム２５１４の力を、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉビーム２５１４（図１３及び図１４）、発射バー１７２（図２）、及び／又は刃先２５０９の近位端上に歪みゲージを配置することによって求めてもよい。更に別の一態様では、同日出願で権利者が共通し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰに詳細に記載されるように、Ｉビーム２５１４の力を、モータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予想される速度で移動しているＩビーム２５１４の所定の経過時間Ｔ１後の実際の位置を監視し、Ｉビーム２５１４の実際の位置を、モータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予想される時間Ｔ１の終了時のＩビーム２５１４の位置と比較することによって求めてもよい。
【０１１３】
図１６を参照すると、グラフ３５００は、外科用器具２５００を発射するために加えられる力（ＦＴＦ）の例３５０３をプロットし、発射力（ＦＴＦ）は、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）によって表される。発射力（ＦＴＦ）を、外科用器具２５００の発射ストロークの間にＩビーム２５１４を前進させるために加えてもよい。グラフ３５００では、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）は、発射ストロークの間にＩビーム２５１４が移動した距離の関数としてプロットされている。グラフ３５００は２つの軸で構成されている。垂直軸３５０２は、発射力（ＦＴＦ）に対応する電流（Ｉ）をミリアンペア単位で示す。水平軸３５０４は、Ｉビームストローク変位（ｄ）をミリメートル単位で表す。
【０１１４】
いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、電流センサ２５３６を使用して、発射ストロークの間にＩビーム２５１４が移動した距離に沿った所定の間隔で、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）をサンプリングする。少なくとも１つの実施例では、電流（Ｉ）は１ｍｍ間隔でサンプリングされる。他の実施例では、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）は、発射ストロークの間に適切な時間間隔でサンプリングされてもよい。制御回路２５１０は、サンプリングされた電流（Ｉ）データに基づいてデジタル電流信号を生成してもよい。様々な態様において、サンプリングされた電流（Ｉ）は複数のデータ点を定義し、各データ点は、所定の間隔での所定のしきい値以上の電流（Ｉ）値を構成する。
【０１１５】
電流（Ｉ）信号のスパイクを、外科用器具２５００の様々な制御動作のトリガ事象として扱うことができる。いくつかの実施例では、電流（Ｉ）スパイクは、１つ以上のモータ制御動作を必要とする発射ストローク中の誤動作を示す場合がある。例えば、いくつかの電流（Ｉ）スパイクは、Ｉビーム２５１４の動的制動及び／又は後退を含むモータ制御動作のトリガ事象であり得る。更に、発射ストロークの特定の部分又は区域で発生する電流（Ｉ）スパイクは、例えば、外科用器具２５００のロックアウトをトリガし得る。ただし、電流（Ｉ）信号のノイズが、発射ストローク中に不要な制御動作をトリガする場合がある。したがって、信号ノイズと事象トリガ電流スパイクを区別することにより、外科用器具２５００の動作が改善される。
【０１１６】
図１７は、本開示の一態様による発射制御プログラムを表す制御プログラム又は論理構成を示すプロセス３６００の論理フロー図である。プロセス３６００は、組織状態及び／又はステープルカートリッジの種類に応じたＩビームストロークを実施するように、（例えば、制御回路２５１０などの）外科用器具２５００によって実行されてもよい。制御回路２５１０は、発射信号を受信してもよい（３６０１）。発射信号は、トリガ３２（図１）又は他の適切な作動装置から受信されてもよい。例えば、臨床医は、エンドエフェクタ２５０２を配置して、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に組織をクランプし、次いで、トリガ３２を作動させて、Ｉビームストロークを開始してもよい。トリガ３２は、作動時に制御回路２５１０に発射信号を提供するように構成されてもよい。
【０１１７】
制御回路２５１０は、発射信号に応答して、モータ設定を提供してもよい。例えば、モータ設定は、モータコントローラ２５０８に提供されるモータ設定値２５２２であってもよい。モータコントローラ２５０８は、モータ設定値２５２２をＰＷＭ信号、電圧信号、又は他の適切なモータ駆動信号に変換して、モータ２５０４を駆動し、例えばＩビーム２４１４などの変位部材を移動させてもよい（３６０２）。（例えば制御回路２５１０がモータ駆動信号２５２４を直接生成する場合などの）いくつかの実施例では、モータ設定は、モータ２５０４に直接提供されるモータ駆動信号２５２４であってもよい。モータ設定は、特定のモータ速度、動力、又はその他の適切な変数に対応してもよい。モータ２５０４がブラシ付きＤＣモータであるいくつかの実施例では、初期モータ設定は、一定の電圧を有する信号であってもよい。モータがブラシレスＤＣモータであるいくつかの実施例では、初期モータ設定は、一定の位相やデューティサイクルなどを有する信号又は信号セットであってもよい。
【０１１８】
変位部材がＩビーム２５１４である実施例では、制御回路２５１０は、Ｉビーム移動データを受信することができる（３６０４）。Ｉビーム移動データは、Ｉビーム２５１４の位置及び／又は移動を記述する、（例えば位置センサ２５３４からの）情報を含んでもよい。プロセス３６００では、Ｉビーム移動データの受信は別個のボックスとして表示されるが、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４が移動している間にＩビーム移動データを受信してもよい。例えば、位置センサ２５３４がエンコーダである場合、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４が移動している間にエンコーダから複数のパルス信号を受信し、各パルス信号は移動量を表してもよい。また、モータ２５０４がステッパモータである実施例では、制御回路２５１０は、制御回路２５１０がモータ２５０４に対して実行するように指示するステップの総数に基づいて、Ｉビーム移動データを導き出してもよい。
【０１１９】
Ｉビーム移動データは、初期時間の間にＩビーム２５１４が移動した距離を示してもよく、組織の種類が異なると、抵抗のレベルも異なることから、この距離は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に存在する組織の厚さ及び／又は靭性などの組織状態を反映してもよい。例えば、より厚い、又はより硬い組織は、ナイフ及びステープルにより大きな機械的抵抗を与える場合がある。機械的抵抗が大きいと、モータの初期設定が実質的に一定に保たれたままモータ２５０４の動作が遅くなり得る。同様に、薄い組織や弱い組織では、ナイフ及びステープルの機械的抵抗が小さくなる場合がある。これにより、モータの初期設定が実質的に一定に保たれたままモータがより速く動作し、より多くの距離を移動し得る。
【０１２０】
いくつかの実施例では、発射ストローク中にＩビーム２５１４が移動した距離は、複数の区域に分割される。グラフ３５００の例３５０３では、距離は６つの区域に分割されている。他の例では、距離を６つよりも多いか又は少ない区域に分割してもよい。例３５０３では、複数の区域の長さは等しいか、又は少なくとも実質的に等しい。他の例では、複数の区域の長さが異なってもよい。
【０１２１】
制御回路２５１０は、発射力（ＦＴＦ）データを更に受信してもよい（３６０４）。発射力（ＦＴＦ）データの受信はプロセス３６００の別個の関数として示されているが、制御回路２５１０が、Ｉビーム２５１４が移動している間に発射力（ＦＴＦ）データを受信してもよい（３６０４）。例えば、前述のように、発射力（ＦＴＦ）データは、モータによって引き込まれ、所定の間隔でサンプリングされた電流（Ｉ）の形であってもよい。
【０１２２】
制御回路２５１０は、発射力（ＦＴＦ）が故障しきい値以上であるか否かを判定する（３６０５）。上述のように、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）は、発射ストロークの間にＩビーム２５１４に加えられる発射力（ＦＴＦ）を表してもよい。電流センサ２５３６によって提供されるサンプリングされた電流（Ｉ）値を通じて、制御回路２５１０は、故障しきい値を超える発射力（ＦＴＦ）値に対応する所定のしきい値３５１０以上の電流（Ｉ）スパイクを検出する（図１６）。例３５０３では、１つのしきい値がすべての区域に割り当てられている。いくつかの実施例では、異なる区域に同じ又は異なるしきい値を割り当てることができる。発射力（ＦＴＦ）がしきい値以上である場合には、プロセス３６００は、ＹＥＳ分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は、電流（Ｉ）スパイクに対応するＩビーム２５１４の位置が所定の１つ又は複数の区域内にあるか否かを判定する（３６０６）。発射力（ＦＴＦ）がしきい値未満である場合には、プロセス３６００はＮＯ分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点にあるか否かを判定する（３６０９）。
【０１２３】
制御回路２５１０は、１つ又は複数の所定のしきい値を格納するメモリを含んでもよい。制御回路２５１０が、電流（Ｉ）スパイクが所定のしきい値以上であると判断した場合、制御回路２５１０は更に、電流（Ｉ）スパイクに対応するＩビーム２５１４の位置が１つ又は複数の所定の区域内にあるか否かを判定する（３６０６）。制御回路２５１０が、所定のしきい値以上の電流（Ｉ）スパイクが１つ又は複数の所定の区域で検出されたと判定した場合（３６０６）、制御回路２５１０は、ＹＥＳ分岐に沿って進み、モータ制御動作を行う（３６０７）。ただし、１つ又は複数の所定の区域で所定のしきい値３５１０以上の電流（Ｉ）スパイクが検出されない場合、１つ又は複数の所定の区域の外側で所定のしきい値３５１０以上の電流（Ｉ）スパイクが検出されない場合には、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点に到達しているか否かを判断する（３６０９）。Ｉビーム２５１４が発射ストロークの終点にある場合、プロセス３６００はＹＥＳ分岐に沿って進み、終了する（３６１１）。Ｉビーム２５１４が発射ストロークの終点にない場合、プロセス３６００はＮＯ分岐に沿って進み、モータを駆動し続けてＩビーム２５１４を移動させる（３６０２）。プロセス３６００は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点に達するまで継続する。
【０１２４】
制御回路２５１０は、位置センサ２５３４（図１４）によって提供された移動データに基づいて、Ｉビーム２５１４の現在位置が１つ又は複数の所定の区域内にあるかどうかを判定してもよい。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４及び対応する区域の位置を記憶するメモリを含んでもよい。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４の現在位置をメモリに格納されたデータと比較してもよい。いくつかの実施例では、電流（Ｉ）スパイクを、区域毎に異なる方法で処理してもよい。図１６に示されるように、例えば区域１などの発射ストロークの初期部分における電流（Ｉ）スパイク３５０６が、制御回路２５１０がモータ制御動作を実行する（３６０７）ためのトリガ事象であってもよい。モータ制御動作の例には、Ｉビーム２５１４の動的制動及び／又は後退が含まれる。一実施例では、適切なモータ制御動作は、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）が所定のしきい値を下回るまで、モータ２５０４を所定の速度に減速させることを含んでもよい。
【０１２５】
いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、例えば、区域１などの所定の区域で発生する電流（Ｉ）スパイクに応じて、外科用器具２５００の他の適切な制御動作を実行するように構成されてもよい。外科用器具２５００の他の適切な制御動作は、外科用器具２５００の状態に関してユーザに警告することを含んでもよい。
【０１２６】
図１８を参照すると、様々な実施例において、発射力（ＦＴＦ）が所定のしきい値３５１０以上の値に維持される持続時間は、信号ノイズと事象トリガスパイクとの識別を補助することができ、外科用器具２５００の動作を改善する。図１８は、組織状態及び／又はステープルカートリッジの種類に応じたＩビームストロークを実施するための、（例えば制御回路２５１０などの）外科用器具２５００によって実行可能な制御プログラム又は論理構成を示す、プロセス３７００の別の一実施例の代替論理フロー図である。プロセス３７００は、多くの点でプロセス３６００（図１７）に類似している。プロセス３６００と同様に、制御回路２５１０は、プロセス３７００に従って、発射信号を受信し（３７０１）、モータ２５０４を駆動して、例えば、Ｉビーム２５１４などの変位部材を移動させ（３７０２）、Ｉビーム動作及び発射力（ＦＴＦ）データを受信し（３７０４）、Ｉビーム２５１４の現在位置での発射力（ＦＴＦ）が所定のしきい値３５１０以上であるか否かを判定し（３７０５）、Ｉビーム２５１４の現在位置が１つ又は複数の所定の区域内にあるか否かを判定する（３７０６）。Ｉビーム２５１４の現在位置での発射力（ＦＴＦ）が所定のしきい値３５１０以上である場合には、プロセス３７００はＹＥＳ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、持続時間（ｔ）が（ｔ１）以上であるか否かを判定する（３７０８）。一方、発射力（ＦＴＦ）がしきい値よりも小さい場合には、プロセス３７００はＮＯ分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点にあるか否かを判定する（３７０９）。
【０１２７】
しかしながら、プロセス３７００は、電流（Ｉ）スパイクがトリガ事象を構成するか否かを判定する際に、発射力（ＦＴＦ）を表すものとしてのモータ２５０４によって引き込まれる電流のスパイク（Ｉ）が所定のしきい値３５１０以上の値に維持される持続時間をプロセスフロー３７００が更に考慮するという点で、プロセスフロー３６００とは異なる。１つ又は複数の所定の区域外では、測定中のノイズが誤ってトリガ事象となってしまう可能性を最小限に抑えるために、電流（Ｉ）トリガは、所定のミリ秒数の間は所定のしきい値３５１０以上でなければならない。
【０１２８】
制御回路２５１０が、そのような持続時間（ｔ）が所定の時間（ｔ１）以上であると決定した場合（３７０８）、プロセス３７００はＹＥＳ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、３６０７に関して上述したように、モータ制御動作を実行する（３７０７）。そうでない場合には、プロセス３７００はＮＯ分岐に沿って進み、制御回路は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点にあるか否かを判定する（３７０９）。Ｉビーム２５１４がストロークの終点にある場合には、プロセスはＹＥＳ分岐に沿って継続し、プロセス３７００は終了する（３７１１）。そうでない場合には、プロセス３７００はＮＯ分岐に沿って進み、モータ２５０４を駆動して、例えばＩビーム２５１４などの変位部材を移動させる（３７０２）。プロセスは、Ｉビーム２５１４が発射ストロークの終点に到達するまで継続する。換言すると、電流（Ｉ）スパイクは、所定の時間（ｔ１）以上の持続時間（ｔ）の間、所定のしきい値３５１０を超える値に維持された場合にのみ、事象トリガスパイクと見なされる。グラフ３５００の例３５０３（図１６）のスパイク３５０７及び３５０８は、所定のしきい値３５１０を超えるが、所定の１つ又は複数の区域外にあり、所定の時間（ｔ１）よりも短い時間の間のみ所定のしきい値３５１０を超える値に維持される電流（Ｉ）スパイクの例を表す。したがって、プロセスフロー３７００下では、電流（Ｉ）スパイク３５０７及び３５０８は、事象トリガスパイクではない。
【０１２９】
比較すると、別の電流（Ｉ）スパイク３５０９は、所定の時間（ｔ１）より長い持続時間（ｔ）の間、所定のしきい値３５１０を超える値に維持されるため、電流（Ｉ）スパイク３５０９が１つ又は複数の所定の区域外にある場合でも、プロセスフロー３７００に従って、電流（Ｉ）スパイク３５０９が事象トリガスパイクを構成する。いくつかの実施例では、所定の時間（ｔ１）は、約１ミリ秒〜約１秒の範囲から選択することができる。いくつかの実施例では、所定の時間（ｔ１）は、約１ミリ秒〜約５００ミリ秒の範囲から選択することができる。いくつかの実施例では、所定の時間（ｔ１）は、約１ミリ秒〜約１００ミリ秒の範囲から選択することができる。他の適切な値を所定の時間（ｔ１）として利用してもよい。
【０１３０】
いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、所定のしきい値３５１０以上の電流（Ｉ）値を検出すると、ランニングカウンタ又はタイマー２５３１（図１６）を維持することにより持続時間（ｔ）を求める。制御回路２５１０は、後続の電流（Ｉ）値も所定のしきい値３５１０以上である限り、ランニングカウンタ又はタイマー２５３１を維持する。制御回路２５１０は、後続の電流（Ｉ）値が持続時間（ｔ）の終了を示す所定のしきい値３５１０よりも小さい場合、タイマー２５３１を停止させるか又はリセットしてもよい。いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、タイマー２５３１の機能を実行することができるプロセッサを含む。
【０１３１】
図１９を参照すると、様々な実施例において、Ｉビーム２５１４が移動した距離に沿った異なる区域の電流（Ｉ）スパイクは、異なるモータ制御動作のトリガ事象を構成する。図１９は、組織状態及び／又はステープルカートリッジの種類に応じたＩビームストロークを実行するための、（例えば制御回路２５１０などの）外科用器具２５００によって実行可能な制御プログラム又は論理構成を示す、プロセス３８００の別の論理フロー図を示す。プロセス３８００は、多くの点でプロセス３６００（図１７）に類似している。プロセス３６００と同様に、制御回路２５１０は、プロセス３８００に従って、発射信号を受信し（３８０１）、モータ２５０４を駆動して、例えば、Ｉビーム２５１４などの変位部材を移動させ（３８０２）、Ｉビーム動作及び発射力（ＦＴＦ）データを受信し（３８０４）、Ｉビーム２５１４の現在位置での発射力（ＦＴＦ）が所定のしきい値３５１０以上であるか否かを判定し（３８０５）、Ｉビーム２５１４の現在位置が所定の区域内にあるか否かを判定する。Ｉビーム２５１４の現在位置での発射力（ＦＴＦ）が所定のしきい値３５１０以上である場合、プロセス３８００はＹＥＳ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、持続時間（ｔ）が（ｔ１）以上であるか否かを判定する（３８２０）。一方、Ｉビーム２５１４の現在の位置での発射力（ＦＴＦ）が所定のしきい値３５１０よりも小さい場合には、プロセス３８００はＮＯ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点であるか否かを判定する（３８０９）。Ｉビーム２５１４がストロークの終点である場合には、プロセス３８００はＹＥＳ分岐に沿って継続し、終了する（３８１１）。そうでない場合には、プロセス３８００はＮＯ分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は、Ｉビーム移動及び発射力（ＦＴＦ）データを受信する（３８０４）。プロセス３８００は、例えば、Ｉビーム２５１４などの変位部材がストロークの終点に到達するまで継続する。
【０１３２】
しかしながら、プロセス３８００は、電流（Ｉ）スパイクがトリガ事象を構成するか否かを判定する際に、発射力（ＦＴＦ）を表すものとしてのモータ２５０４によって引き込まれる電流のスパイク（Ｉ）が所定のしきい値３５１０以上の値に維持される持続時間（ｔ）をプロセス３８００が更に考慮するという点で、プロセス３６００とは異なる。プロセス３８００は、異なるモータ制御動作のうちから１つを更に選択する。
【０１３３】
したがって、制御回路２５１０は、電流（Ｉ）スパイクが所定のしきい値３５１０以上の値に維持される持続時間（ｔ）が第１の時間（ｔ１）以上であるか否かを判定する（３８２０）。プロセス３８００は、ＹＥＳ分岐に沿って進み、電流（Ｉ）スパイクが所定のしきい値３５１０以上の値に維持される持続時間（ｔ）が第１の時間（ｔ１）以上である場合には、電流（Ｉ）スパイクに応答して第１のモータ制御動作を更に選択する（３８０７）。しかしながら、持続時間（ｔ）が第１の時間（ｔ１）より短い場合には、制御回路２５１０はＮＯ分岐に沿って進み、持続時間（ｔ）が第２の時間（ｔ２）以上であるか否かを更に判定する（３８２１）。第２の時間（ｔ２）は、第１の時間（ｔ１）よりも短い。持続時間（ｔ）が第１の持続時間（ｔ１）及び第２の持続時間（ｔ２）よりも短い場合には、Ｉビーム２５１４はＮＯ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４がストロークの終点にある（３８１１）か否かを判定し（３８０９）、電流（Ｉ）スパイクが発生したＩビーム２５１４の位置が、例えば、区域１などの初期区域、又は、例えば、区域６などの最終区域のいずれかにあると判定されなければ（３８２２）、ストロークの終点まで進み続ける（３８１１）。Ｉビーム２５１４がストロークの終点にない場合には、プロセス３８００はＮＯ分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は、Ｉビーム移動及び発射力（ＦＴＦ）データを受信する（３８０４）。いくつかの実施例では、発射ストロークの初期部分及び最終部分の電流（Ｉ）スパイクは、発射ストロークの中間部分の電流（Ｉ）スパイクほどには許容されない。
【０１３４】
電流（Ｉ）スパイクが所定のしきい値３５１０以上の値に維持される持続時間（ｔ）が第２の時間（ｔ２）以上である場合には、プロセスはＹＥＳ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、電流（Ｉ）スパイクが初期区域又は最終区域で発生したのか否かを更に判定する（３８２２）。位置が所定の初期区域外かつ最終区域外である場合には、プロセス３８００はＮＯ分岐に沿って進み、Ｉビーム２５１４がストロークの終点にあるか否かを判定する（３８０９）。電流（Ｉ）スパイクが所定の初期区域又は最終区域で発生した場合、プロセス３８００はＹＥＳ分岐に沿って続行し、位置が所定の初期区域にあるか否かを判断し（３８２４）、そうでない場合には、プロセス３８００はＮＯ分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、第１のモータ制御動作を選択する（３８０７）。しかし、電流（Ｉ）スパイクが初期区域で発生したと制御回路２５１０が判定した場合には、プロセス３８００はＹＥＳ分岐に沿って継続し、制御回路２５１０は第１のモータ制御動作とは異なる第２のモータ制御動作を選択する（３８２５）。適切な第１の制御動作の例に、Ｉビーム２５１４の動的制動及び／又は後退が含まれてもよい。一実施例では、適切な第１のモータ制御動作は、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）が所定のしきい値を下回るまで、モータ２５０４を所定の速度まで減速させることを含んでもよい。適切な第２のモータ制御動作の例に、Ｉビーム２５１４の動的制動及び／又は後退が含まれてもよい。一実施例では、発射ストロークの第１の区域又は初期区域はロックアウト区域であってもよく、第２のモータ制御動作は、ロックアウト状態に入り、次いでＩビーム２５１４を後退させることを含んでもよい。ロックアウト区域では、所定のしきい値３５１０を瞬間的に超える電流（Ｉ）スパイクによって、第２のモータ制御動作がトリガされてもよい。
【０１３５】
様々な実施例において、電流（Ｉ）は複数の離散データ点で上述のようにサンプリングされる。そのような実施例では、所定のしきい値３５１０を超えるデータ点の数を、プロセス３７００及び／又はプロセス３８００で、持続時間（ｔ）と共に又はその代わりに使用して、制御回路２５１０に特定のモータ制御動作を実行させるトリガ事象を判定してもよい。いくつかの実施例では、プロセス３７００及び／又はプロセス３８００に関連して、電流スパイクが所定のしきい値を超える値に維持される持続時間（ｔ）を、所定のしきい値３５１０を超えるデータ点の数と置き換えてもよい。
【０１３６】
プロセス３７００に関する少なくとも１つの例では、持続時間（ｔ）が所定の時間しきい値ｔ１以上であるか否かの判定（３７０８）（図１８）を、所定のしきい値３５１０を超えるデータ点の数が所定の数Ｎ１以上であるか否かの判定と置き換えてもよい。プロセス３８００に関する別の一実施例では、持続時間（ｔ）が所定の時間しきい値ｔ１以上であるか否かの判定（３８２０）（図１９）を、所定のしきい値３５１０を超えるデータ点の数が所定の数Ｎ１以上であるか否かの判定と置き換えてもよい。更に、持続時間（ｔ）が所定の時間しきい値ｔ２以上であるか否かの判定（３８２１）（図１９）を、所定のしきい値３５１０を超えるデータ点の数が、所定の数Ｎ１より大きい所定の数Ｎ２以上であるか否かの判定と置き換えてもよい。
【０１３７】
様々な実施例において、所定のしきい値３５１０を超えるカウントされたデータ点の数は、所定のしきい値３５１０を超える連続するデータ点の数であってもよい。いくつかの実施例では、所定のしきい値３５１０を下回るデータ点が出現するたびにカウントがリセットされる。いくつかの実施例では、所定のしきい値３５１０を超えるカウントされたデータ点の数は、所定の時間内に発生するデータ点の数であってもよい。所定の時間が終了すると、カウントはリセットされる。
【０１３８】
本明細書で説明される機能又はプロセス３６００、３７００、３８００は、図５及び図６に関連して説明される制御回路７００、図７〜図９に関連して説明される回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して説明されるマイクロコントローラ１１０４、並びに／あるいは図１４に記載の制御回路２５１０などの、本明細書で説明される処理回路のいずれかによって実行され得る。
【０１３９】
電動の外科用器具の複数の態様は、本明細書に開示された特定の詳細なしで実施されてもよい。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保存されたデータに対して動作する命令という観点から提示されてもよい。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採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、数字と呼ばれてもよい。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。
【０１４０】
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デバイス（例えば、本明細書で説明したプロセス及び／若しくはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成された汎用コンピュータ又はプロセッサ）を形成する電気回路、メモリデバイスを形成する（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、通信デバイス（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、アナログ又はデジタル形式、あるいはそれらの組み合わせで実装されてもよい。
【０１４１】
前述の説明は、ブロック図、フローチャート、及び／又は実施例を使用して装置及び／又はプロセスの態様を説明しており、１つ以上の機能及び／又は動作を含むことができる。そのようなブロック図、フローチャート、又は実施例における各機能及び／又は動作を、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの実質的に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。一態様では、本明細書で説明する主題のいくつかの部分が、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）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、回路、レジスタ並びに／あるいは、例えば、プログラム、サブルーチン、論理及び／又はハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントの組み合わせ、論理ゲート、又はその他の統合フォーマットなどのソフトウェアコンポーネントによって実装されてもよい。しかし、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つ又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。
【０１４２】
開示される主題の機構は、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とは無関係に使用される。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、並びに伝達型の媒体、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、伝達ロジック、受信ロジック）など）が挙げられる。
【０１４３】
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、これらの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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
実施例１．外科用器具であって、変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、変位部材を移動させるように動作可能である、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パラメータセンサと、制御回路に連結された位置センサと、を備え、制御回路が、変位部材を移動させるために加えられる力を示すパラメータセンサのパラメータ出力を受信し、パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信し、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行するように構成されている。
【０１４６】
実施例２．モータ制御動作が動的制動を含む、実施例１の外科用器具。
【０１４７】
実施例３．モータ制御動作が変位部材を後退させることを含む、実施例１及び実施例２の外科用器具。
【０１４８】
実施例４．モータ制御動作がモータの速度を変えることを含む、実施例１から実施例３の外科用器具。
【０１４９】
実施例５．制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、タイマー回路が、持続時間を測定するように構成されている、実施例１から実施例４の外科用器具。
【０１５０】
実施例６．制御回路は、持続時間が所定の時間以上である場合にモータ制御動作を実行するように構成されている、実施例１から実施例５の外科用器具。
【０１５１】
実施例７．所定の時間が第１の所定の時間であり、制御回路は、時間が第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、少なくとも１つの位置が距離に沿った所定の区域内にある場合にモータ制御動作を行うように構成されている、実施例６の外科用器具。
【０１５２】
実施例８．変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、実施例１から実施例７の外科用器具。
【０１５３】
実施例９．エンドエフェクタが複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、変位部材の移動によりステープルがステープルカートリッジから展開される、実施例８の外科用器具。
【０１５４】
実施例１０．外科用器具であって、変位部材と、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された電流センサであって、電流センサは、モータが変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、位置センサと、モータ、電流センサ、及び位置センサに連結された制御回路と、を備え、制御回路が、モータによって引き込まれる電流が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信し、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行するように構成されている。
【０１５５】
実施例１１．モータ制御動作が動的制動を含む、実施例１０の外科用器具。
【０１５６】
実施例１２．モータ制御動作が変位部材を後退させることを含む、実施例１０及び実施例１１の外科用器具。
【０１５７】
実施例１３．モータ制御動作がモータの速度を変えることを含む、実施例１０から実施例１２の外科用器具。
【０１５８】
実施例１４．制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、タイマー回路が、持続時間を測定するように構成されている、実施例１０から実施例１３の外科用器具。
【０１５９】
実施例１５．制御回路は、持続時間が所定の時間以上である場合にモータ制御動作を実行するように構成されている、実施例１０から実施例１４の外科用器具。
【０１６０】
実施例１６．所定の時間が第１の所定の時間であり、制御回路は、持続時間が第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、少なくとも１つの位置が距離に沿った所定の区域内にある場合にモータ制御動作を行うように構成されている、実施例１５の外科用器具。
【０１６１】
実施例１７．変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、実施例１０から実施例１６の外科用器具。
【０１６２】
実施例１８．エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、変位部材の移動により、ステープルがステープルカートリッジから展開される、実施例１７の外科用器具。
【０１６３】
実施例１９．外科用器具のモータを制御する方法であって、外科用器具が、変位部材、変位部材に連結されたモータであって、変位部材を移動させるように動作可能である、モータ、モータに連結された制御回路、制御回路に連結されたパラメータセンサ及び、制御回路に連結された位置センサを備え、方法が制御回路により、変位部材を移動させるために加えられる力を示すパラメータセンサのパラメータ出力を受信することと、制御回路により、パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求めることと、制御回路により、持続時間中の変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信することと、制御回路により、持続時間及び少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行することと、を含む方法が提供される。
【０１６４】
実施例２０．制御回路によってモータを動的に制動することを更に含む、実施例１９の方法。
【０１６５】
実施例２１．制御回路によって変位部材を後退させることを更に含む、実施例１９及び実施例２０の方法。
【０１６６】
実施例２２．制御回路によってモータの速度を変えることを更に含む、実施例１９から実施例２１の方法。
【０１６７】
実施例２３．制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、タイマー回路によって持続時間を測定することを含む、実施例１９から実施例２２の方法。
【０１６８】
実施例２４．持続時間が所定の時間以上である場合にモータ制御動作を実行することを更に含む、実施例１９から実施例２３の方法。
【０１６９】
実施例２５．所定の時間が第１の所定の時間であり、時間が第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、少なくとも１つの位置が距離に沿った所定の区域内にある場合にモータ制御動作を行うことを含む、実施例２４の方法。
【０１７０】
実施例２６．外科用器具であって、変位部材と、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された電流センサであって、電流センサは、モータが変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、位置センサと、モータ、電流センサ、及び位置センサに連結された制御回路であって、所定の電流しきい値以上の電流（ｔ）値を表す複数のデータ点をカウントし、複数のデータ点の少なくとも１つに対応する変位部材の少なくとも１つの位置を示す位置センサの位置出力を受信し、カウントされたデータ点の数及び少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、ように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
【０１７１】
実施例２７．モータ制御動作が動的制動を含む、実施例２６の外科用器具。
【０１７２】
実施例２８．モータ制御動作が変位部材を後退させることを含む、実施例２６及び実施例２７の外科用器具。
【０１７３】
実施例２９．モータ制御動作がモータの速度を変えることを含む、実施例２６から実施例２８の外科用器具。
【０１７４】
実施例３０．制御回路に連結されたタイマー回路を更に備える、実施例２６から実施例２９の外科用器具。
【０１７５】
実施例３１．制御回路は、カウントされたデータ点の数が所定の数以上である場合にモータ制御動作を実行するように構成されている、実施例２６から実施例３０の外科用器具。
【０１７６】
実施例３２．所定の数が第１の所定の数であり、制御回路は、カウントされたデータ点の数が第１の所定の数よりも少ないが第２の所定の数よりも大きい場合及び、少なくとも１つの位置が距離に沿った所定の区域内にある場合にモータ制御動作を行うように構成されている、実施例３１の外科用器具。
【０１７７】
実施例３３．変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、実施例２６から実施例３２の外科用器具。
【０１７８】
実施例３４．エンドエフェクタが複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、変位部材の移動により、ステープルがステープルカートリッジから展開される、実施例３３の外科用器具。
【０１７９】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具であって、
変位部材と、
変位部材に連結されたモータであって、前記変位部材を移動させるように動作可能である、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パラメータセンサと、
前記制御回路に連結された位置センサと、
を備え、
前記制御回路が、
前記変位部材を移動させるために加えられる力を示す前記パラメータセンサのパラメータ出力を受信し、
前記パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、
前記持続時間中の前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信し、
前記持続時間及び前記少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、
ように構成されている、
外科用器具。
（２）  前記モータ制御動作が動的制動を含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（３）  前記モータ制御動作が前記変位部材を後退させることを含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（４）  前記モータ制御動作が前記モータの速度を変えることを含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（５）  前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、前記タイマー回路が、前記持続時間を測定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。
【０１８０】
（６）  前記制御回路は、前記持続時間が所定の時間以上である場合に前記モータ制御動作を実行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。
（７）  前記所定の時間が第１の所定の時間であり、前記制御回路は、前記時間が前記第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行うように構成されている、実施態様６に記載の外科用器具。
（８）  前記変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、実施態様１に記載の外科用器具。
（９）  前記エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、前記変位部材の移動により、前記ステープルが前記ステープルカートリッジから展開される、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  外科用器具であって、
変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された電流センサであって、前記電流センサは、前記モータが前記変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、
位置センサと、
前記モータ、前記電流センサ、及び前記位置センサに連結された制御回路であって、
前記モータによって引き込まれる前記電流が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求め、
前記持続時間中の前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信し、
前記持続時間及び前記少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、
ように構成されている、制御回路と、
を備える、外科用器具。
【０１８１】
（１１）  前記モータ制御動作が動的制動を含む、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１２）  前記モータ制御動作が前記変位部材を後退させることを含む、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１３）  前記モータ制御動作が前記モータの速度を変えることを含む、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１４）  前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、前記タイマー回路が、前記持続時間を測定するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１５）  前記制御回路は、前記持続時間が所定の時間以上である場合に前記モータ制御動作を実行するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用器具。
【０１８２】
（１６）  前記所定の時間が第１の所定の時間であり、前記制御回路は、前記持続時間が前記第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行う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）  前記変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１８）  前記エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、前記変位部材の移動により、前記ステープルが前記ステープルカートリッジから展開される、実施態様１７に記載の外科用器具。
（１９）  外科用器具のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、変位部材、前記変位部材に連結されたモータであって、前記変位部材を移動させるように動作可能である、モータ、前記モータに連結された制御回路、前記制御回路に連結されたパラメータセンサ及び、前記制御回路に連結された位置センサを備え、前記方法が、
前記制御回路により、前記変位部材を移動させるために加えられた力を示す前記パラメータセンサのパラメータ出力を受信することと、
前記制御回路により、前記パラメータ出力が所定の故障しきい値以上に維持される持続時間を求めることと、
前記制御回路により、前記持続時間中の前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信することと、
前記制御回路により、前記持続時間及び前記少なくとも１つの位置に基づいてモータ制御動作を実行することと、
を含む、方法。
（２０）  前記制御回路によって前記モータを動的に制動することを更に含む、実施態様１９に記載の方法。
【０１８３】
（２１）  前記制御回路によって前記変位部材を後退させることを更に含む、実施態様１９に記載の方法。
（２２）  前記制御回路によって前記モータの速度を変えることを更に含む、実施態様１９に記載の方法。
（２３）  前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備え、前記タイマー回路によって前記持続時間を測定することを含む、実施態様１９に記載の方法。
（２４）  前記持続時間が所定の時間以上である場合に前記モータ制御動作を実行することを更に含む、実施態様１９に記載の方法。
（２５）  前記所定の時間が第１の所定の時間であり、前記時間が前記第１の所定の時間よりも短いが第２の所定の時間よりも長い場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行うことを含む、実施態様２４に記載の方法。
【０１８４】
（２６）  外科用器具であって、
変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された電流センサであって、前記電流センサは、前記モータが前記変位部材を移動させながら引き込む電流を測定するように構成されている、電流センサと、
位置センサと、
前記モータ、前記電流センサ、及び前記位置センサに連結された制御回路であって、
所定の電流しきい値以上の電流（ｔ）値を表す複数のデータ点をカウントし、
前記複数のデータ点の少なくとも１つに対応する前記変位部材の少なくとも１つの位置を示す前記位置センサの位置出力を受信し、
カウントされた前記データ点の数及び前記少なくとも１つの位置に基づいて、モータ制御動作を実行する、
ように構成されている、制御回路と、
を備える、外科用器具。
（２７）  前記モータ制御動作が動的制動を含む、実施態様２６に記載の外科用器具。
（２８）  前記モータ制御動作が前記変位部材を後退させることを含む、実施態様２６に記載の外科用器具。
（２９）  前記モータ制御動作が前記モータの速度を変えることを含む、実施態様２６に記載の外科用器具。
（３０）  前記制御回路に連結されたタイマー回路を更に備える、実施態様２６に記載の外科用器具。
【０１８５】
（３１）  前記制御回路は、前記カウントされたデータ点の数が所定の数以上である場合に前記モータ制御動作を実行するように構成されている、実施態様２６に記載の外科用器具。
（３２）  前記所定の数が第１の所定の数であり、前記制御回路は、前記カウントされたデータ点の数が前記第１の所定の数よりも少ないが第２の所定の数よりも大きい場合及び、前記少なくとも１つの位置が前記距離に沿った所定の区域内にある場合に前記モータ制御動作を行うように構成されている、実施態様３１に記載の外科用器具。
（３３）  前記変位部材に連結されたエンドエフェクタを更に備える、実施態様２６に記載の外科用器具。
（３４）  前記エンドエフェクタが、複数のステープルを収容するステープルカートリッジを備え、前記変位部材の移動により、前記ステープルが前記ステープルカートリッジから展開される、実施態様３３に記載の外科用器具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図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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【国際調査報告】
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