(57)【要約】  モータ付き外科用器具が、開示される。外科用器具は、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるために変位部材に結合されたモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、モータ及びセンサに結合された制御回路と、を含む。制御回路は、組織の予想された厚みを読み出すことと、センサを介して組織の厚みを判定することと、モータを駆動するため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。デューティサイクルは、組織の予想された厚みに対する組織の厚みに対応する。
2020524557.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並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材に結合されて、前記変位部材を並進させるモータと、
エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、
前記モータ及び前記センサに結合された制御回路であって、
前記組織の予想された厚みを読み出すことと、
前記センサを介して前記組織の前記厚みを判定することと、
前記モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、前記デューティサイクルが、前記組織の前記予想された厚みに対する前記組織の前記厚みに対応する、設定することと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
【請求項２】
前記制御回路が、前記変位部材の位置に基づいて、前記デューティサイクルを更新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３】
前記制御回路が、前記変位部材が並進されるにつれて、前記デューティサイクルを増加させ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４】
前記組織の前記厚みが前記組織の前記予想された厚み以下であるとき、前記制御回路が、前記デューティサイクルをデフォルトのデューティサイクルに設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５】
前記制御回路が、前記デフォルトのデューティサイクルを１００％に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】
前記制御回路が、メモリから読み出される前記組織の前記予想された厚みを読み出す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】
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、
前記変位部材に結合されて、前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに結合された制御回路であって、
前記変位部材にかかる力を判定することと、
前記力が閾値力よりも大きいかどうかに従って、前記モータを一時停止させることと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
【請求項８】
前記制御回路が、固定された時間長の間、前記モータを一時停止させるように構成されている、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記制御回路が、可変時間長の間、前記モータを一時停止させるように構成されている、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記可変時間長が、前記変位部材の位置に対応する、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記可変時間長が、前記閾値力と比較された前記力に対応する、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１２】
組織パラメータを検出するように構成されたセンサを更に備え、前記センサが、前記制御回路に動作可能に結合され、
前記可変時間長が、前記組織パラメータに対応する、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記センサが、組織厚みセンサを備える、請求項１２に記載の外科用器具。
【請求項１４】
前記制御回路が、前記モータによって引き込まれた電流に従って、前記変位部材にかかる力を判定する、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１５】
外科用器具内のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、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、前記変位部材を並進させるために前記変位部材に結合されたモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、前記モータに結合された制御回路と、を備え、前記方法が、
前記制御回路によって、前記組織の予想された厚みを読み出すことと、
前記制御回路によって、前記センサを介して前記組織の前記厚みを判定することと、
前記制御回路によって、前記モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、前記デューティサイクルが、前記組織の前記予想された厚みに対する前記組織の前記厚みに対応する、設定することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記制御回路によって、前記変位部材の位置に基づいて、前記デューティサイクルを更新することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記組織の前記厚みが前記組織の前記予想された厚み以下であるとき、前記制御回路によって、前記デューティサイクルをデフォルトのデューティサイクルに設定することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御回路によって、前記デフォルトのデューティサイクルを１００％に設定することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御回路によって、メモリから前記組織の前記予想された厚みを読み出すことを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御回路によって、別のセンサによる前記変位部材の位置を検出することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【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】
モータ付き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こと、又はエンドエフェクタの関節運動速度を制御することは、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こと、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され得る。制御は、開ループ又は閉ループであってもよい。かかる測定は、組織の厚みなどの組織状態を評価し、かつ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節するために有用であり得る。組織の厚みは、切断部材の予想された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移動範囲内の１つ又は２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】
モータ付き外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、切断部材及び発射部材上で発射する力は、発射プロセス中の切断部材のストローク場所、切断部材と直面する組織の厚み、及び切断部材の発射ストロークの全長に基づいて、変化し得る可能性がある。したがって、切断部材のストローク場所に基づいて、可変発射一時停止を提供することが望ましい場合がある。したがって、一時停止回数、一時停止期間、及びストローク場所が、発射システムの力及びストローク場所に基づく、可変自動一時停止を伴う電動発射作動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】
一態様では、本開示は、外科用器具であって、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材に結合されて、変位部材を並進させるモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、モータ及びセンサに結合された制御回路であって、組織の予想された厚みを読み出すことと、センサを介して組織の厚みを判定することと、モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、デューティサイクルが、組織の予想された厚みに対する組織の厚みに対応する、設定することと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具を提供する。
【０００５】
別の態様では、本開示は、外科用器具であって、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材に結合されて、変位部材を並進させるモータと、モータに結合された制御回路であって、変位部材にかかる力を判定することと、力が閾値力よりも大きいかどうかに従って、モータを一時停止させることと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具を提供する。
【０００６】
別の態様では、本開示は、外科用器具内のモータを制御する方法を提供し、外科用器具は、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材に結合されて変位部材を並進させるモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、モータに結合された制御回路と、を備え、本方法は、制御回路によって、組織の予想された厚みを読み出すことと、制御回路によって、センサを介して組織の厚みを判定することと、制御回路によって、モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、デューティサイクルは、組織の予想された厚みに対する組織の厚みに対応する、設定することと、を含む。
【０００７】
別の態様では、本開示は、外科用器具内のモータを制御する方法を提供し、外科用器具は、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材に結合されて変位部材を並進させるモータと、モータに結合される制御回路と、を備え、本方法は、制御回路によって、変位部材にかかる力を判定することと、制御回路によって、力が閾値力よりも大きいかどうかに従って、モータを一時停止させることと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
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。しかしながら、これらの態様は、構成及び操作の方法の両方に関して、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、より良好に理解され得ることができる。
【０００９】
【図１】本開示の一態様に従う、動作可能に結合された交換可能な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】本開示の一態様に従う、図１の外科用器具の一部分の分解組立図である。
【図３】本開示の一態様に従う、交換可能なシャフトアセンブリの部分の分解組立図である。
【図４】本開示の一態様に従う、図１の外科用器具のエンドエフェクタの分解組立図である。
【図５Ａ】本開示の一態様に従う、２つの図面にわたる、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図５Ｂ】本開示の一態様に従う、２つの図面にわたる、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図６】本開示の一態様に従う、ハンドルアセンブリ、電源アセンブリ、及びハンドルアセンブリと交換可能なシャフトアセンブリとの間のインターフェースを例解する、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図７】本開示の一態様に従う、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例解する。
【図８】本開示の一態様に従う、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例解する。
【図９】本開示の一態様に従う、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例解する。
【図１０】絶対位置決めシステムが、本開示の一態様に従う、センサ配置を備える制御モータ駆動回路構成を備える、図１の外科用器具の絶対位置決めシステムの図である。
【図１１】本開示の一態様に従う、制御回路基板アセンブリ及びセンサ配置の各素子の相対的なアライメントを示す、絶対位置決めシステム用のセンサ配置の分解斜視図である。
【図１２】本開示の一態様に従う、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】本開示の一態様に従う、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】本開示の一態様に従う、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例解する。
【図１５】本開示の一態様に従う、２つの例示的な変位部材のストロークを描画する図を例解する。
【図１６】本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、外科用器具のエンドエフェクタの断面図を例解する。
【図１７】本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、モータのデューティサイクルを制御するための制御プログラム又は論理構成のプロセスを図示する論理フロー図である。
【図１８】本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、図１７のプロセスに従って実行される、３つの例示的な発射部材ストロークを描画する図である。
【図１９】本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、変位部材の変位を制御するための制御プログラム又は論理構成のプロセスを図示する論理フロー図である。
【図２０】本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、図１９のプロセスに従って実行される、３つの例示的な発射部材ストロークを描画する図である。
【図２１】本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、３つの実施例の各々のモータ起動の波形を含む図２０の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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：
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９１ＵＳＮＰ／１７００５４号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９２ＵＳＮＰ／１７００５５号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＤＵＲＡＴＩＯＮ  ＴＲＩＧＧＥＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９４ＵＳＮＰ／１７００５７号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ／１７００５８号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９６ＵＳＮＰ／１７００５９号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９７ＵＳＮＰ／１７００６０号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９８ＵＳＮＰ／１７００６１号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
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、名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８１９９ＵＳＮＰ／１７００６２Ｍ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２６８ＵＳＮＰ／１７０１８６号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ  ＯＦ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＥＲＲＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７６ＵＳＮＰ／１７０１８７号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、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」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２６６ＵＳＮＰ／１７０１８８号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「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」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２６７ＵＳＮＰ／１７０１８９号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、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」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２６９ＵＳＮＰ／１７０１９０号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７０ＵＳＮＰ／１７０１９１号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＳＰＥＥＤ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＵＳＥＲ  ＩＮＰＵＴ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７１ＵＳＮＰ／１７０１９２号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」。
【００１１】
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：
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７４ＵＳＤＰ／１７０１９３Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７３ＵＳＤＰ／１７０１９４Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ  Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
代理人整理番号第ＥＮＤ８２７２ＵＳＤＰ／１７０１９５Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００１２】
ある態様は、開示されるデバイス及び方法の構造、機能、製造、及び使用の理解を提供するために図示及び説明される。一実施例において図示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。
【００１３】
「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対し、「近位」が臨床医により近い部分を指し、「遠位」が、臨床医から離れて位置する部分を指す。有用性に関して、図面に関して使用される「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」という空間的な用語は、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。
【００１４】
例示的なデバイス及び方法は、腹腔鏡下及び低侵襲性の外科手技を行うために提供される。しかしながら、かかるデバイス及び方法は、例えば、開口外科手技を含む他の外科手技及び用途において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若しくは穿刺穴を通して、挿入することができる。器具の作用部分又はエンドエフェクタ部分は、体内に直接に挿入することができ、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できる作用チャネルを有するアクセスデバイスを通じて挿入することもできる。
【００１５】
図１〜４は、再使用されてもされなくてもよい、切断及び締結のためのモータ駆動式外科用器具１０を図示する。例解された例では、外科用器具１０は、臨床医によって把持、操作、及び作動されるように構成される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つ又は２つ以上の外科的タスク又は手技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、交換可能なシャフトアセンブリ２００への動作可能な取り付けのために構成されている。本開示に従って、様々な形態の交換可能なシャフトアセンブリが、ロボット制御された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、交換可能なシャフトアセンブリを作動させるために使用され得る少なくとも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又は別様に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得る。「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。交換可能なシャフトアセンブリは、全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第９，０７２，５３５号、名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」において開示される、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。
【００１６】
図１は、本開示の一態様に従って、外科用器具に動作可能に結合された交換可能な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、エンドエフェクタ内の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外科用切断及び締結デバイスを備えるエンドエフェクタ３００を含む。ハウジング１２は、異なるシャフト長、サイズ、及びタイプを有する、異なるサイズ及びタイプのステープルカートリッジを支持するように適合されているエンドエフェクタを含む、交換可能な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得る。ハウジング１２は、様々な外科用途及び手技と接続して使用されるように適合されたエンドエフェクタ配置に、高周波（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー、並びに／又は運動などの他の運動及び形態のエネルギーを適用するように構成されたアセンブリを含む、様々な交換可能なシャフトアセンブリと共に用いられてもよい。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（１つ又は複数）を利用して、組織を締結することができる。例えば、内部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。
【００１７】
ハンドルアセンブリ１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などによって相互接続される、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、１８を備え得る。ハンドルハウジングセグメント１６、１８は、協働して、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。ハンドルアセンブリ１４は、ハンドルアセンブリに動作可能に取り付けられる交換可能なシャフトアセンブリの対応する部分に、制御運動を生成かつ適用するように構成された複数の駆動システムを動作可能に支持する。ディスプレイは、カバー４５の下に提供されてもよい。
【００１８】
図２は、本開示の一態様に従う、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を含んでもよい。フレーム２０は、交換可能なシャフトアセンブリ２００に閉鎖運動及び開放運動を適用することができる、「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によってハンドルアセンブリ１４に枢動可能に結合されて、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。臨床医がハンドルアセンブリ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、開始すなわち「非作動」位置から「作動」位置に、より具体的には、完全圧縮又は完全作動位置に枢動することができる。
【００１９】
ハンドルアセンブリ１４及びフレーム２０は、それに取り付けられた交換可能なシャフトアセンブリの対応する部分に発射運動を適用するように構成された、発射駆動システム８０を動作可能に支持し得る。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内に位置する電気モータ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ＤＣブラシ付きモータであってもよい。他の配置では、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、又は他の任意の好適な電気モータが挙げられ得る。電気モータ８２は、着脱可能な電源パック９２を備え得る、電源９０によって給電されてもよい。着脱可能な電源パック９２は、遠位ハウジング部分９６に取り付け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、内部に複数の電池９８を動作可能に支持するように構成される。電池９８は、各々、例えば、リチウムイオン（Lithium Ion、ＬＩ）又は他の好適な電池を含んでもよい。遠位ハウジング部分９６は、電気モータ８２に動作可能に結合される、制御回路基板１００に着脱可能かつ動作可能な取り付けのために構成される。直列に接続されたいくつかの電池９８は、外科用器具１０に給電し得る。電源９０は、入れ替え可能及び／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に電気的に結合される。カバー４５は、除去されて、ディスプレイ４３を露出させ得る。
【００２０】
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合係合をなして取り付けられるギア減速機アセンブリ８４と動作可能にインターフェースを取る。長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、ギア減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギア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。
【００２１】
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き、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向駆動されることになる。電気モータ８２が、反対側の回転方向に駆動されるとき、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向に駆動することになる。ハンドルアセンブリ１４は、電源９０によって電気モータ８２に適用された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み得る。
【００２２】
電気モータ８２の作動は、ハンドルアセンブリ１４上で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得る。
【００２３】
図１に戻って参照すると、交換可能なシャフトアセンブリ２００は、外科用ステープルカートリッジ３０４を内部に動作可能に支持するように構成された伸長されたチャネル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、伸長されたチャネル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。交換可能なシャフトアセンブリ２００は、関節運動継手２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ３００及び関節運動継手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、名称「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＡＮ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＬＯＣＫ」内に記載されている。交換可能な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を含み得る。交換可能な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され得る、シャフト軸ＳＡに沿って延在する閉鎖管２６０を含み得る。
【００２４】
図１に戻って参照すると、閉鎖管２６０は、例えば、前述の参照、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている様式で、閉鎖トリガ３２の作動に応じて、アンビル３０６を閉鎖するために遠位方向（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解放される。アンビル開位置において、閉鎖管２６０は、その近位位置に移動される。
【００２５】
図３は、本開示の一態様に従う、交換可能なシャフトアセンブリ２００の部分の別の分解組立図である。交換可能なシャフトアセンブリ２００は、スパイン２１０内での軸方向移動に関して支持された発射部材２２０を含み得る。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」及び／又は「第２のシャフトアセンブリ」と称されることもある。中間発射シャフト２２２は、ナイフバー２８０の近位端部２８２上でタブ２８４を受容するように構成された遠位端部内に、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及び近位端部２８２は、それらの間の相対移動を許容するように構成され得、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２２２に、関節運動継手２７０の周りでエンドエフェクタ３００を関節運動させることを許容することができる。一度エンドエフェクタ３００が好適に配向されると、中間発射シャフト２２２は、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、遠位に進めて、ナイフバー２８０を進め、かつチャネル３０２内に位置決めされた外科用ステープルカートリッジを発射することができる。スパイン２１０は、内部に細長開口部又は窓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する。一度中間発射シャフト２２２が内部に挿入されると、頂部フレームセグメント２１５は、シャフトフレーム２１２と係合されて、中間発射シャフト部分２２２及びナイフバー２８０を内部に密閉してもよい。発射部材２２０の動作は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号において見出すことができる。スパイン２１０は、発射部材２２０及びスパイン２１０の周りに延在する閉鎖管２６０を摺動可能に支持するように構成され得る。スパイン２１０は、関節運動ドライバ２３０を摺動可能に支持し得る。
【００２６】
交換可能なシャフトアセンブリ２００は、関節運動ドライバ２３０を発射部材２２０に選択的かつ解除可能に結合するように構成された、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の周りに位置決めされたロックカラー、又はロックスリーブ４０２を含み、ロックスリーブ４０２は、ロックスリーブ４０２が関節運動ドライバ２３０を発射部材２２０に結合する係合位置と、関節運動ドライバ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の遠位移動が、関節運動ドライバ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の近位移動が、関節運動ドライバ２３０を近位に移動させることができる。ロックスリーブ４０２が係合解除位置にあるとき、発射部材２２０の移動は、関節運動ドライバ２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０は、関節運動ドライバ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様式で、関節運動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。
【００２７】
交換可能なシャフトアセンブリ２００は、例えば、エンドエフェクタ３００に、及び／若しくはエンドエフェクタ３００から電力を伝導し、並びに／又はエンドエフェクタ３００に、及び／若しくはエンドエフェクタ３００から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内に画定されたスロット内に位置決め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され、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、シャフト軸線ＳＡ−ＳＡ（図１）の周りを、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の近位側上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、それと電気的に接触する。かかる配置は、近位コネクタフランジ６０４と遠位コネクタフランジ６０１との間で、それらの間の電気的接触を維持したまま相対回転を許容する。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連通する導体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は、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内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、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、名称「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体を参照により組み込まれる。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。
【００２８】
交換可能な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た近位部分と、長手方向軸の周りを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の周りの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。
【００２９】
図４は、本開示の一態様に従う、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、伸長されたチャネル３０２に結合されてもよい。例えば、開口部１９９は、アンビル３０６から延在するピン１５２を受容するための伸長されたチャネル３０２内に画定することができ、伸長されたチャネル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を許容する。発射バー１７２は、エンドエフェクタ３００に長手方向に並進するように構成される。発射バー１７２は、１つの固体の区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及びその遠位端にある切断縁部１８２を備える。発射バー１７２の遠位に突出する端部は、Ｉ型梁１７８に取り付けて、アンビル３０６が閉位置にあるとき、伸長されたチャネル３０２内に位置決めされた外科用ステープルカートリッジ３０４からアンビル３０６を離間させることを支援することができる。Ｉ型梁１７８は、Ｉ型梁１７８を発射バー１７２によって遠位側に前進させながら組織を切るための、鋭利な切断縁部１８２を含んでもよい。動作では、Ｉ型梁１７８は、外科用ステープルカートリッジ３０４を発射させ得る。外科用ステープルカートリッジ３０４は、それぞれ上向きの開放ステープル空洞１９５内で、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を保持する、成型カートリッジ本体１９４を含むことができる。ウエッジスレッド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。ウエッジスレッド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を強制的に外に出してアンビル３０６と変形接触させる。
【００３０】
Ｉ型梁１７８は、発射の間、アンビル３０６と係合する上部ピン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、及び伸長されたチャネル３０２の部分と係合するための、中央ピン１８４及び下部フット１８６を含み得る。外科用ステープルカートリッジ３０４が伸長されたチャネル３０２内に位置決めされるとき、カートリッジ本体１９４内で画定されたスロット１９３は、カートリッジトレイ１９６内で画定された長手方向スロット１９７、及び伸長されたチャネル３０２内で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内に示されるように、Ｉ型梁１７８の下部フット１８６は、スロット１８９の長さに沿って伸長されたチャネル３０２の底面に沿って通って走る溝と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の上面と係合することができ、上部ピン１８０は、アンビル３０６と係合することができる。発射バー１７２が、遠位に前進して、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、及び／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とを離間させるか、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は、近位に後退させることができ、それによってアンビル３０６を開放して、２つのステープル留めされ、かつ切られた組織部分を解放することができる。
【００３１】
図５Ａ〜図５Ｂは、本開示の一態様に従う、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。図６Ａ〜図６Ｂをまず参照して、ハンドルアセンブリ７０２は、モータドライバ７１５によって制御され得、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、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。他の配置では、モータ７１４は、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでもよい。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、ハンドルアセンブリ２００に解除可能に取り付けられた電源アセンブリ７０６によって給電され得る。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され得る、直列に接続された複数の電池を含み得る、電池を備えてもよい。ある状況では、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よい。少なくとも１つの実施例では、電池セルは、電源アセンブリ７０６に別個に結合され得るリチウムイオン電池であってよい。
【００３２】
シャフトアセンブリ７０４は、インターフェースを通じて安全コントローラ及び電源管理コントローラ７１６と通信し得る、シャフトアセンブリコントローラ７２２を含んでもよく、一方で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に結合する。例えば、インターフェースは、対応するシャフトアセンブリ電気コネクタとの結合係合のために１つ又は２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結合係合のために１つ又は２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、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と電源管理コントローラ７１６との間の電気通信を可能にし得る。１つ又は２つ以上の通信信号は、インターフェースを通じて送信されて、取り付けられた交換可能なシャフトアセンブリ７０４のうちの１つ又は２つ以上の電力要件を電源管理コントローラ７１６に通信することができる。それに応じて、電源管理コントローラは、取り付けられたシャフトアセンブリ７０４の電力要件に従って、以下により詳細に説明されるように、電源アセンブリ７０６の電池の電力出力を変調し得る。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の機械的結合係合後に起動され得るスイッチを備えて、シャフトアセンブリコントローラ７２２と電源管理コントローラ７１６との間の電気通信を許容し得る。
【００３３】
インターフェースは、例えば、ハンドルアセンブリ７０２内に存在する主コントローラ７１７を通じてかかる通信信号を経路指定することにより、電源管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の１つ又は２つ以上の通信信号の伝送を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に結合されている一方で、インターフェースは、ハンドルアセンブリ７０２を通じて電源管理コントローラ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することができる。
【００３４】
主コントローラ７１７は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の商標名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ってよい。一態様では、主コントローラ７１７は、例えば、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つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２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つ又は２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社から入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよく、これらの詳細は、製品データシートで入手可能である。
【００３５】
安全コントローラは、またＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４の元既知である、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。
【００３６】
電源アセンブリ７０６は、電源管理回路を含んでよく、電源管理回路は、電源管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検出回路７３６を含み得る。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に結合されながら、電源管理回路は、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得る。電源管理コントローラ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源管理コントローラ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、電源管理コントローラ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。電源管理コントローラ７１６及び／又はシャフトアセンブリコントローラ７２２は、各々多数のソフトウェアモジュールを記憶し得る１つ又は２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。
【００３７】
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デバイスを含み得る、出力デバイス７４２を備えてもよい。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。ある状況下では、出力デバイス７４２は、ハンドルアセンブリ７０２内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／又は電源管理コントローラ７１６は、出力デバイス７４２を通じて外科用器具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、シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６を出力デバイス７４２に接続するように構成され得る。出力デバイス７４２は、代わりに電源アセンブリ７０６と一体化され得る。かかる状況下では、シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に結合されている一方で、出力デバイス７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信はインターフェースを通じて達成され得る。
【００３８】
制御回路７００は、給電された外科用器具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主コントローラ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／又は主コントローラ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つ又は２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る。回路セグメントの各々は、安全コントローラ及び／又は主コントローラ７１７に結合されてもよい。主コントローラ７１７はまた、フラッシュメモリに結合される。主コントローラ７１７はまた、シリアル通信インターフェースを備える。主コントローラ７１７は、例えば、１つ又は２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。セグメント化回路は、例えば、給電された外科用器具１０内のプリント回路基板アセンブリ（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、本明細書で使用される際、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ユニット（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む、他のベーシック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。主コントローラ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、多目的のプログラム可能デバイスである。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つ又は２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。
【００３９】
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、給電された外科用器具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、給電された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／又は主コントローラ７１７に結合される。
【００４０】
ディスプレイセグメント（セグメント４）は、主コントローラ７１７に結合されたディスプレイコネクタを備える。ディスプレイコネクタは、ディスプレイの１つ又は２つ以上の集積回路ドライバを通じて、主コントローラ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位置してもよい。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。
【００４１】
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）に結合された交換可能なシャフトアセンブリ２００（図１及び図３）のための制御部及び／又は交換可能な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つ又は２つ以上の制御部を備える。シャフトセグメントは、主コントローラ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を有する低電力コントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ  ＥＥＰＲＯＭは、交換可能なシャフトアセンブリ２００及び／若しくはシャフトＰＣＢＡ固有の１つ又は２つ以上のパラメータ、ルーチン、並びに／又はプログラムを含む。シャフトＰＣＢＡは、交換可能なシャフトアセンブリ２００に結合され、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、給電された外科用器具１０とインターフェースを取られ得る、１つ又は２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。
【００４２】
位置エンコーダセグメント（セグメント６）は、１つ又は２つ以上の磁気角度回転位置エンコーダを備える。１つ又は２つ以上の磁気回転位置エンコーダは、外科用器具１０（図１〜図４）のモータ７１４、交換可能な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／又は主コントローラ７１７に結合されてもよい。
【００４３】
モータ回路セグメント（セグメント７）は、給電された外科用器具１０（図１〜図４）の動作を制御するように構成されたモータ７１４を備える。モータ７１４は、１つ又は２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、主コントローラプロセッサ７１７に結合される。Ｈブリッジドライバはまた、安全コントローラに結合される。モータ電流センサは、モータの電流引き出しを測定するために、モータと直列に結合される。モータ電流センサは、主コントローラ７１７及び／又は安全コントローラと信号連通している。いくつかの例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタに結合される。
【００４４】
モータコントローラは、第１のモータフラグ及び第２のモータフラグを制御して、モータ７１４の状態及び位置を主コントローラ７１７に示す。主コントローラ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提供する。電力セグメントは、セグメント電圧を回路セグメントの各々に提供するように構成される。
【００４５】
電力セグメント（セグメント８）は、安全コントローラに結合された電池と、主コントローラ７１７と、付加的な回路セグメントと、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結合される。電流センサは、セグメント化回路の合計電流引き出しを測定するように構成される。いくつかの例では、１つ又は２つ以上の電圧変換器は、所定の電圧値を１つ又は２つ以上の回路セグメントに提供するように構成される。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、最大１３Ｖなど、最大所定量のブースト電圧を提供するように構成される。ブースト変換器は、電力集約的な動作の間、付加的な電圧及び／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る。
【００４６】
複数のスイッチは、安全コントローラ及び／又は主コントローラ７１７に結合される。複数のスイッチは、セグメント化回路の外科用器具１０（図１〜図４）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。緊急離脱のための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、左側関節運動左スイッチ、左側関節運動右スイッチ、左側関節運動中央スイッチ、右側関節運動左スイッチ、右側関節運動右スイッチ、及び右側関節運動中央スイッチなど、複数の関節運動スイッチは、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る。左側反転スイッチ及び右側反転スイッチは、主コントローラ７１７に結合される。左側関節運動左スイッチ、左側関節運動右スイッチ、左側関節運動中央スイッチ、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主コントローラ７１７に結合される。右側関節運動左スイッチ、右側関節運動右スイッチ、右側関節運動中央スイッチ、及び右側反転スイッチを備える右側スイッチは、右側可撓コネクタによって主コントローラ７１７に結合される。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、主コントローラ７１７に結合される。
【００４７】
任意の好適な機械的、電気機械的、又は固体スイッチが、複数のスイッチを任意の組み合わせで実装するために用いられてもよい。例えば、スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）又は物体の存在と関連付けられた構成要素の運動によって操作されるリミットスイッチであってもよい。かかるスイッチは、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、一組の接点に機械的に結合されたアクチュエータからなる電気機械デバイスである。物体がアクチュエータと接触するとき、デバイスは、接点を動作させて、電気的接続を作製又は破壊する。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、物体の有無、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、とりわけホール効果デバイス、磁気抵抗（ＭＲ）デバイス、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）デバイス、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、とりわけ光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなど、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、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）などの固体デバイスであってもよい。他のスイッチは、とりわけ、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサを含み得る。
【００４８】
図６は、本開示の一態様に従って、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と交換可能なシャフトアセンブリ７０４との間のインターフェースを例解する、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、主コントローラ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と、電源管理コントローラ７１６を備え得る電源管理回路７３４と、電力変調器７３８と、電流検出回路７３６と、を含み得る。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。電源管理回路７３４は、交換可能な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され得、一方で交換可能なシャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６は、ハンドルアセンブリ７０２に結合される。電源管理コントローラ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源管理コントローラ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、電源管理コントローラ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及びシャフトアセンブリコネクタ７２８に結合されたシャフトプロセッサ７１９を備えて、シャフトアセンブリ７０４をハンドルアセンブリ７０２に電気的に結合させる。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。主コントローラ７１７、シャフトプロセッサ７１９及び／又は電源管理コントローラ７１６は、本明細書に記載されるプロセスのうちの１つ又は２つ以上を実装するように構成され得る。
【００４９】
外科用器具１０（図１〜図４）は、ユーザに感覚フィードバックするための出力デバイス７４２を含んでもよい。かかる装置は、視覚的フィードバックデバイス（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デバイス（例えば、スピーカ、ブザー）、又は触覚フィードバックデバイス（例えば、触覚アクチュエータ）を含んでもよい。ある状況下では、出力デバイス７４２は、ハンドルアセンブリ７０２内に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６は、出力デバイス７４２を通じて外科用器具１０のユーザへのフィードバックを提供することができる。インターフェース７２７は、シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６を出力デバイス７４２に接続するように構成することができる。出力デバイス７４２は、電源アセンブリ７０６と一体化され得る。出力デバイス７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信は、インターフェース７２５を通じて達成され得る一方で、交換可能なシャフトアセンブリ７０４は、ハンドルアセンブリ７０２に結合される。外科用器具１０（図１〜図４）の動作を制御するために、制御回路７００（図５Ａ〜図５Ｂ、及び図６）を説明してきたが、これより本開示は、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。
【００５０】
図７は、本開示の一態様に従う、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を例解する。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に結合された１つ又は２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き、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記憶媒体を備えてもよい。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もよい。
【００５１】
図８は、本開示の一態様に従う、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を例解する。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み得る。
【００５２】
図９は、本開示の一態様に従う、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を例解する。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することができる。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と、少なくとも１つのメモリ回路８２４と、クロック８２９と、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。ある場合では、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及び順序論理回路８２０の組み合わせを含むことができる。
【００５３】
態様は、製造物品として実装されてもよい。製造物品は、１つ又は２つ以上の態様の様々な動作を実行するための論理、命令、及び／又はデータを記憶するように配置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有する磁気ディスク、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。
【００５４】
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、ここで絶対位置決めシステム１１００は、本開示の一態様に従い、センサ配置１１０２を備える制御モータ駆動回路配置を備える。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ配置１１０２は、変位部材１１１１の場所に対応する固有の位置信号を提供する。一時的に図２〜図４を参照すると、一態様では、変位部材１１１１は、ギア減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギア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、これらは各々、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、本明細書で使用される際、変位部材という用語は、概して、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素子などの、外科用器具１０の移動可能な部材を指すように使用される。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型梁１７８に結合される。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型梁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位置センサに結合されてもよい。このため、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型梁１７８、又は組み合わせは、任意の好適な線形変位センサに結合されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライド電位差計、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、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。
【００５５】
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して装着されるギアアセンブリ１１１４と動作可能にインターフェースする回転可能シャフト１１１６を含むことができる。センサ素子１１２６は、ギアアセンブリ１１１４に動作可能に結合されてもよく、そのためセンサ素子１１２６の１回転が、変位部材１１１１のいくつかの線状長手方向の並進に対応する。ギアリング及びセンサ１１１８の配置は、ラックピニオン配置を介して直線アクチュエータに、又はスパーギア若しくは他の接続を介し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の出力を表示し得る。図２において、変位部材１１１１は、ギア減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギア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型梁１７８、又はこれらの組み合わせを表す。
【００５６】
位置センサ１１１２と関連付けられたセンサ素子１１２６の１回転は、変位部材１１１１の長手方向の直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１に結合したセンサ素子１１２６の１回転後に、変位部材１１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ配置１１０２は、位置センサ１１１２において変位部材１１１１のフルストロークに対して１回又は２回以上の回転の完了をもたらすギア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。
【００５７】
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、は、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提供するために、単独で用いられても、ギアの減速と組み合わせて用いられてもよい。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、ロジックを適用して、変位部材１１１１の長手方向の直線変位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に提供される。センサ配置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、アナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
【００５８】
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デバイスアクチュエータ、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、リセット（ゼロ又はホーム）位置へ、変位部材１１１１を後退又は前進させることなく、器具の電源投入時に変位部材１１１１の絶対位置を提供する。
【００５９】
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正確な制御など、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、関節運動又はナイフシステムへのギアボックス及び機械的結合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、モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ社から入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータドライバは、絶対位置決めシステム１１００内の使用の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、名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されている。
【００６０】
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。
【００６１】
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は、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。他の例は、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）を含む。位置センサ１１１２によって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、他のセンサ（複数可）１１１８が提供されてもよい。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結合され、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であろう。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使用して、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。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て、入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測する。コントローラ１１０４は、制御回路７００（図５Ａ〜図５Ｂ）であってもよい。
【００６２】
モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ社から入手可能な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物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、全（＞１０Ｖ）ゲートドライブを７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサは、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を提供するために用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）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。他のモータドライバが、絶対位置決めシステム１１００内で使用するために、容易に代用されてもよい。
【００６３】
センサ配置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、本開示はここで、絶対位置決めシステム１１００のためのセンサ配置１１０２の一態様について説明するために、図１１〜図１２を参照する。図１１は、一態様に従い、回路１２０５及びセンサ配置１１０２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１１００のセンサ配置１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００のためのセンサ配置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、ギア減速を提供するためのギアアセンブリ１２０６と、を備える。一時的に図２を参照すると、変位部材１１１１は、ギア減速アセンブリ８４の対応する駆動ギア８６と噛合係合するために、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を表してもよい。図１１を参照すると、ブラケット１２１６などの構造素子が、ギアアセンブリ１２０６、磁石ホルダ１２０４、及び磁石１２０２を支持するために、提供される。位置センサ１２００は、ホール素子などの磁気感知検出素子を備え、磁石１２０２に近接して設置される。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の絶対角度位置を判定する。
【００６４】
センサ配置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に従っ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。
【００６５】
ギアアセンブリは、３：１のギア比接続を提供する噛合係合における第１のギア１２０８と第２のギア１２１０と、を備える。第３のギア１２１２は、シャフト１２１４の周りを回転する。第３のギア１２１２は、変位部材１１１１（又は図２に示されるように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のギア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のギア１２１０の回転は、変位部材１１１１の長手方向の並進に対応する。このため、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フルストロークは、第２のギア１２１０の３回転、及び第１のギア１２０８の１回転に対応する。磁石ホルダ１２０４は、第１のギア１２０８に結合されているので、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１の各フルストロークを伴い、１フル回転する。
【００６６】
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開口部１２２０を画定する位置センサホルダ１２１８によって支持される。固定具は、ブラケット１２１６に、及び回路１２０５に結合され、静止したままであり、一方で磁石１２０２は、磁石ホルダ１２０４と共に回転する。ハブ１２２２は、第１のギア１２０８及び磁石ホルダ１２０４と嵌合するように提供される。第２のギア１２１０及びシャフト１２１４に結合された第３のギア１２１２もまた、示される。
【００６７】
図１２は、本開示の一態様に従う、磁気ロータリ型絶対位置決めシステムを含んだ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社から入手可能な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を取って、絶対位置決めシステム１１００を提供する。位置センサ１２００は、低電圧及び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内の、４つのホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄを含む。高解像度ＡＤＣ１２３２及びスマート電源管理コントローラ１２３８がまた、チップ上に提供される。１桁毎の方法とボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）としても既知である、ＣＯＲＤＩＣ（座標回転デジタルコンピュータの略）プロセッサ１２３６が提供されて、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ための簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装する。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に伝達される。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。
【００６８】
ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、直接回転磁石１２０２の上方に位置する（図１１）。ホール効果は、既知の効果であり、都合上、本明細書では詳細に説明されないが、概して、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、誘導電場の、電流密度と印加磁場との積に対する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１回転にわたる角度の観点から、磁石１２０２の絶対位置を示す電圧信号を生成す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に提供される。
【００６９】
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対して、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。７番目の接続が、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まれ得ることを知らせるために、加えられる場合もある。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行する。このサイクルの完了は、ＩＮＴ出力１２４２として示され、角度値は、内部レジスタ内に記憶される。一度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。一度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「角度読み取り」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が角度値の読み取りを完了するとすぐに、ＩＮＴ出力１２４２がクリアされ、新たな結果が、角度レジスタ内に記憶される。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。
【００７０】
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（〜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、実施されない。角度のジッターは、コントローラ１１０４内で複数の角度サンプルを平均化することによって低減することができる。例えば、４つのサンプルの平均化は、ジッターを６ｄＢ（５０％）低減させる。
【００７１】
図１３は、外科用器具１０（図１〜図４）のエンドエフェクタ２５０２の断面図であり、本開示の一態様に従い、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。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、伸長されたチャネル２５０３内に位置決めされたステープルカートリッジ２５１８を有する伸張されたチャネル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の遠位部分に例解される。ウエッジスレッド２５１３は、ステープルカートリッジ２５１８内に位置決めされる。Ｉ型梁２５１４が遠位に並進する際、切断縁部２５０９は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置決めされた組織２５２６と接触し、かつ切断されてもよい。また、Ｉ型梁２５１４は、ウエッジスレッド２５１３に接触し、かつ遠位に押し、ウエッジスレッド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に駆動され、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に前進させてもよい。
【００７２】
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によって例解される。例示的な組織２５２６もまた、エンドエフェクタ２５０２と整列して示される。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の発射ストローク中、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１つの例示的な場所で示されている。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を例解する。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、ウエッジスレッド２５１３に接触し、かつ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、ウエッジスレッド２５１３は、ステープルドライバ２５１１と接触しなくてもよい。静止摩擦を乗り越えた後、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。
【００７３】
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、かつ切断し始めることができる。また、ウエッジスレッド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。示されるように、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に対して枢動する方法のため、圧縮され、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、かつ切断してもよく、ウエッジスレッド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を駆動する力は、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の部分内の組織は、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及びウエッジスレッド２５１３は、第４の領域２５２３にある間に、組織２５２６の端部に到達し得る。Ｉ型梁２５１４が第５の領域２５２５に到達するとき、組織２５２６は、完全に切断されてもよい。ウエッジスレッド２５１３は、組織の端部で、又はその近くで１つ又は２つ以上のステープルドライバ２５１１と接触してもよい。Ｉ型梁２５１４を第５の領域２５２５を通じて前進させる力は、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終わりに、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、単なる一実施例である。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。
【００７４】
上記で考察されたように、かつここで図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位置付けられた電気モータ１１２２は、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、Ｉ型梁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／又は後退させるように利用することができる。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。コントローラ１１０４は、例えば、電圧及び／又は電流など、電気モータ１１２２に供給される電源の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１１２２若しくは外部の影響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得る。コントローラ１１０４は、電気モータ１１２２に供給された電流及び／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得る。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の予測された速度と、Ｉ型梁２５１４の感知された速度とを比較して、Ｉ型梁２５１４の速度を増加させるために電気モータ１１２２への電力が増加されるべきか、及び／又はＩ型梁２５１４の速度を低下させるために電気モータ１１２２への電力が低下されるべきかを判断するように構成され得る。米国特許第８，２１０，４１１号、名称「ＭＯＴＯＲ−ＤＲＩＶＥＮ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。米国特許第７，８４５，５３７号、名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００７５】
Ｉ型梁２５１４上に作用する力は、様々な技術を用いて判断することができる。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−ｂｅａｍ  １７８、図２０）、発射バー１７２（図２）、及び／又は切断縁部２５０９の近位端部上にひずみゲージを位置決めすることによって判断されてもよい。Ｉ型梁２５１４の力は、所定の経過時間Ｔ１後の、モータ２５０４の現在の設定速度に基づく予想された速度で移動するＩ型梁２５１４の実際の位置を監視することと、期間Ｔ１の修了時のモータ２５０４の現在の設定速度に基づくＩ型梁２５１４の予想された位置に対するＩ型梁２５１４の実際の位置を比較することと、によって判定され得る。このため、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予想された位置よりも小さい場合、Ｉ型梁２５１４にかかる力は、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の予想された位置よりも大きい場合、Ｉ型梁２５１４にかかる力は、公称力よりも小さい。Ｉ型梁２５１４の実際の位置と予想された位置との差は、公称力からのＩ型梁２５１４にかかる力の偏差に比例する。かかる技術は、代理人整理番号第ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ号内に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００７６】
図１４は、本開示の一態様に従う、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のブロック図を例解する。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（鋭い刃先２５０９を含む）と、着脱可能な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。エンドエフェクタ２５０２、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、図１〜図１３に関して本明細書に記載されるように構成されてもよい。
【００７７】
Ｉ型梁２５１４などの直線変位部材１１１１の位置、移動、変位、及び／又は並進は、図１０〜図１２内に示され、かつ図１４において位置センサ２５３４として表される、絶対位置決めシステム１１００、センサ配置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が長手方向に移動可能な駆動部材１２０に結合されているため、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内に記載の制御回路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、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、１つ若しくは２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／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／カウンタ２５３１の出力と相関させ、そのため、制御回路２５１０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）において、Ｉ型梁２５１４の位置を判定することができる。タイマ／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もよい。
【００７８】
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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ２５０４は、図１、図５Ｂ、図１０内に示されるモータ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つ又は２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。
【００７９】
モータ２５０４は、エネルギー源２５１２から電力を受容することができる。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、又はそれを含んでもよい。モータ２５０４は、伝送装置２５０６を介してＩ型梁２５１４に機械的に結合され得る。伝送装置２５０６は、モータ２５０４をＩ型梁２５１４に結合するための１つ又は２つ以上のギア又は他の結合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可能な任意のタイプ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際、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、近接センサを含み、他の好適な位置センサが使用されてもよい。他のタイプの位置センサは、Ｉ型梁２５１４の運動を示す他の信号を提供してもよい。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が実行するように命令された工程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。
【００８０】
制御回路２５１０は、１つ又は２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上に位置決めされ、かつ外科用器具２５００と共に動作するように適合されて、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビルひずみ対時間などの様々な導出パラメータを測定することができる。センサ２５３８は、磁気センサ、磁界センサ、ひずみゲージ、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つ又は２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つ又は２つ以上のセンサを含んでもよい。
【００８１】
１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、クランプ状態の間のアンビル２５１６におけるひずみの大きさを測定するように構成された、マイクロひずみゲージなどのひず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との間の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区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み及び／又は充満度を示す。
【００８２】
センサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６上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つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖管２６０によってアンビル２５１６に適用された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あり得る。アンビル２５１６上に及ぼされる力は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間で捕捉された組織区分によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２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位置決めされて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に適用された閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、図５Ａ〜図５Ｂに記載されるように、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、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。
【００８３】
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。
【００８４】
図１〜図１４と関連して本明細書で開示された器具の物理的特性を使用し、かつ図１４を参照すると、制御回路２５１０は、コントローラのソフトウェア内の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辺り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、限定されるものではないが、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラを含む、任意のフィードバックコントローラのうちの１つであり得る。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。
【００８５】
外科用器具２５００の実際の駆動システムは、ギアボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的結合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る。別の実施例は、例えば、交換可能なシャフトアセンブリの変位部材及び関節運動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。このような外部影響は、電気モータ２５０４に反して作用する障害と称されることがある。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。
【００８６】
外科用器具２５００の態様を詳細に説明する前に、例示的な態様が、適用又は使用において、添付の図面及び明細書で例解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、及び修正で実装されるか、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。また、以下に記載される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は２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つ又は２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。
【００８７】
様々な例示的な態様は、モータ駆動の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、アンビル２５１６の反対側に位置決めさ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き、臨床医は、例えば器具２５００のトリガを押下する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の長手方向軸線に沿って、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、遠位端に位置決めされた切断素子を備える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。
【００８８】
様々な実施例で、外科用器具２５００は、例えば、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、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、直接的又は間接的にのいずれかで厚み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とき、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とき、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。
【００８９】
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の開ループ部分のための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、変位部材の位置を説明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。
【００９０】
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描画する図２５８０を例解する。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てもよい。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。
【００９１】
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との間に位置決めさ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の傾斜によって示される、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を調節してＶｓｌｏｗを維持することによって、Ｉ型梁２５１４を速度Ｖｓｌｏｗで駆動し得る。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との間に位置決めされたときの外科用器具２５００の応答を示す。
【００９２】
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。実施例２５９０の組織が、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。
【００９３】
図１６は、本開示の一態様に従う、外科用器具のエンドエフェクタ９１２の断面図を例解する。エンドエフェクタ９１２は、外科用器具１０（図１）と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビルひずみ対時間などの様々な導出されたパラメータを測定するように適合され得るエンドエフェクタ３００（図１及び図４）の一態様である。したがって、エンドエフェクタ９１２は、エンドエフェクタ９１２及び／又はエンドエフェクタ９１２によって捕捉された組織区分と関連付けられた、１つ又は２つ以上のパラメータ又は特性を測定するように構成された１つ又は２つ以上のセンサを含んでもよい。エンドエフェクタ９１２は、第１のセンサ９２０と、第２のセンサ９２６と、を備えてもよい。様々な実施例では、例えば、第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６は、例えば、磁界センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、力センサ、例えば、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又はエンドエフェクタ９１２の１つ又は２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。例解されたエンドエフェクタ９１２は２つのセンサを備えるが、追加の又はより少ないセンサを用いることができる。
【００９４】
第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６は、例えば、アンビル９１４内に埋め込まれ、かつ顎部材９１６及び／又はステープルカートリッジ９１８内に埋め込まれた磁石９２４によって生成される磁界を検出するように構成される磁界センサを備えてもよい。アンビル９１４は、開位置と閉位置との間で枢動可能に回転可能である。検出された磁界の強度は、例えば、アンビル９１４と顎部材９１６との間に位置する組織の厚み及び／又は食込みの完全さに対応してもよい。特定の例では、第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６は、クランプ状態の間のアンビル９１４におけるひずみの大きさを測定するように構成された、例えば、マイクロひずみゲージなどのひずみゲージを備えてもよい。ひずみゲージは、ひず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。
【００９５】
いくつかの態様では、例えば第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６など、エンドエフェクタ９１２の１つ又は２つ以上のセンサは、顎部材９１４と９１６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ている圧力センサを備えてもよい。いくつかの実施例では、例えば、第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６など、エンドエフェクタ９１２の１つ又は２つ以上のセンサは、アンビル９１４と顎部材９１６との間に位置する組織区分のインピーダンスを検出するように構成される。検出されたインピーダンスは、アンビル９１４と顎部材９１６との間に位置する組織の厚み及び／又は完全さを示してもよい。
【００９６】
例えば、第１のセンサ９２０など、エンドエフェクタ９１２のセンサは、アンビル９１４と顎部材９１６との間の間隙９２２を測定するように構成され得る。ある場合では、間隙９２２は、アンビル９１４と顎部材９１６との間にクランプされた組織区分の厚み及び／又は圧縮率を表し得る。間隙９２２は、組織を圧縮するためにアンビル９１４に適用される力を表し得る。一態様では、アンビル９１４と顎部材９１６との間の間隙９２２は、磁界センサをアンビル９１４上に位置決めすること、及び磁石を顎部材９１６上に位置決めすることによって測定され得、そのため間隙９２２は、磁界センサによって検出される信号に比例し、信号は、磁石と磁界センサとの間の距離に比例する。磁界センサ及び磁石の場所は、磁界センサが顎部材９１６上に位置決めされ、磁石がアンビル９１４上に配置されるように、交換されてもよいことは理解されるであろう。
【００９７】
例えば、第１のセンサ９２０などのエンドエフェクタ９１２のセンサは、閉鎖駆動システム３０によってアンビル９１４上に及ぼされる１つ又は２つ以上の力を測定するように構成されてもよい。例えば、第１のセンサ９２０は、閉鎖管２６０（図３）とアンビル９１４との間の相互作用点にあり、閉鎖管２６０によってアンビル９１４に適用される閉鎖力を検出することができる。アンビル９１４上に及ぼされる力は、アンビル９１４と顎部材９１６との間に捕捉された組織区分によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。ある態様では、第１のセンサ９２０及び／又は他のセンサは、閉鎖駆動システム３０（図２）に沿った様々な相互作用点に位置決めされて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル９１４に適用される閉鎖力を検出することができる。第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６は、例えば、図５〜図１０内、より具体的にはシステム９７０内に記載されるように、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得る。プロセッサは、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９１４に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【００９８】
図１７は、本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、モータ２５０４のデューティサイクルを制御するための制御プログラム又は論理構成のプロセス４０７０を図示する論理フロー図である。図１５内のプロセス４０７０の以下の説明では、参照はまた、図１４及び図１５になされるべきである。したがって、制御回路２５１０は、把持されるか、又は外科用器具２５００の使用時に把持されるべき組織の予想された組織厚みＴＣｅを読み出す４０７２。予想組織厚みＴＣｅは、例えば、外科用器具２５００のメモリ内に記憶され得る。予想組織厚みＴＣｅは、外科用器具２５００の操作者によって付加的に入力若しくは事前にプログラムされてもよく、又は使用前に外部源から外科用器具２５００によってダウンロードされるか、ないしは別の方法で受容され得る。かかる外部源の１つは、ステープルカートリッジ２５１８が使用されることを意図される、予想組織厚みＴＣｅを記憶し、次いで、ステープルカートリッジ２５１８が外科用器具２５００と係合される際、予想組織厚みを制御回路２５１０に送信するように構成される、ステープルカートリッジ２５１８を含み得る。
【００９９】
制御回路２５１０は、次いで、外科用器具２５００、又はエンドエフェクタ２５０２によって把持された組織の実際の厚みＴＣａを判定する（４０７４）。様々な態様では、実際の組織厚みは、動作前又は動作中に直接、又は外科用器具２５００によって実行される１つ又は２つ以上のプロキシ測定を介して、判定され得る４０７４。一態様では、外科用器具２５００は、エンドエフェクタ２５０２の遠位端に配設された組織厚みセンサを備える。組織厚みセンサは、ホール効果センサ、リードスイッチセンサ、光センサ、磁気誘導センサ、力センサ、圧力センサ、圧電抵抗性フィルムセンサ、超音波センサ、渦電流センサ、加速度計、パルス酸素測定センサ、温度センサ、組織経路の電気特性（容量若しくは抵抗など）を検出するように構成されたセンサ、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。組織厚みセンサは、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の厚み、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間の間隙又は距離、外科用器具２５００の顎部材間の間隙又は距離、把持された組織の厚みを示す様々な他のパラメータを測定するように構成することができる。
【０１００】
別の態様では、外科用器具２５００は、発射ストロークを開始する前、又は発射ストロークの初期部分の間のいずれかの組織厚みのプロキシを測定するように代替的に構成され得る。かかるプロキシの１つは、駆動部材１２０（図２）などの変位部材にかかる力、発射部材２２０（図３）、２５２０（図１３）、Ｉ型梁２５１４、１７８（図４）、発射バー１７２（図４）、及び／又は切断縁部１８２の近位端（図４）、２５０９（図１３）を含むことができる。簡潔性及び明瞭性のために、組織厚みのプロキシは、Ｉ型梁２５１４によって経験される力に関連して説明されるであろう。したがって、組織厚みのプロキシは、様々な技術を使用して判定することができる、Ｉ型梁２５１４力によって判定することができる。一態様では、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されてもよく、モータ２５０４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。別の態様では、Ｉ型梁２５１４の力は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図３）、２５２０（図１３）、Ｉ型梁２５１４、１７８（図４）、発射バー１７２（図４）、及び／又は切断縁部１８２の近位端（図４）、２５０９（図１３）などの変位部材上に位置決めされたひずみゲージによって判定されてもよい。更に別の態様では、Ｉ型梁２５１４の力は、所定の経過期間ｔ１後のモータ２５０４の設定速度に基づく予測速度で移動するＩ形梁２５１４の実際の位置を監視することと、Ｉ形梁２５１４の予想位置に対するＩ型梁２５１４の実際の位置を、時間ｔ１におけるモータ２５０４の設定速度に基づいて、比較することによって判定されてもよい。このため、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予想位置よりも小さい場合、Ｉ型梁２５１４は、公称力よりも大きいことを経験する。逆に、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予想位置よりも大きい場合、Ｉ型梁２５１４の力は、公称力よりも小さい。Ｉ型梁２５１４の実際の位置と予想位置との差は、公称力からのＩ型梁２５１４の力の偏差に比例する。後者の技術は、同一日に出願された同一所有者の代理人整理番号第ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ号に詳細に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０１】
次いで、制御回路２５１０は、モータ設定点２５２２をモータコントローラ２５０８に提供し、これがモータ駆動信号２５２４を提供して、モータ２５０４の初期デューティサイクルを、予想組織厚みに対して実際の組織厚みに対応する値に設定する４０７６。実際の組織厚みＴＣａが、予想組織厚みＴＣｅよりも大きい場合、初期デューティサイクルは、次いでデフォルトのデューティサイクルよりも低い値に設定されるであろう。実際の組織厚みＴＣａが予想組織厚みＴＣｅよりも大きい相対的な段階は、初期デューティサイクルが設定される値に付加的に影響し得る。いくつかの態様では、実際の組織厚みＴＣａが、予想組織厚みＴＣｅに対して厚くなればなるほど、より低い初期デューティサイクルが設定されることになる。したがって、次第に厚くなる組織の場合、Ｉ型梁２５１４は、最初によりゆっくりと次第に前進することになる。実際の組織厚みＴＣａが予想組織厚みＴＣｅよりも大きくない場合、初期デューティサイクルは、次いでデフォルトのデューティサイクルに設定されることになる。デフォルトのデューティサイクルは、例えば、１００％であり得る。
【０１０２】
一態様では、制御回路２５１０によって実行されるプロセス４０７０は、組織厚み値の範囲を被覆する１つ又は２つ以上の分離ゾーンを確立し、次いで、実際の組織厚みＴＣａがその範囲内に収まるゾーンに従って、モータ２５０４の初期デューティサイクルを設定４０７６するように構成される。例えば、予想組織厚みＴＣｅが２ｍｍである場合、次いで第１のゾーンは、０〜２ｍｍの組織厚みを含むことができ、第２のゾーンは、２〜４ｍｍの組織厚みを含むことができ、第３のゾーンは、４ｍｍ超の組織厚みを含むことができる。この実施例では、実際の組織厚みＴＣａが第１のゾーン内に入る場合、次いでモータ２５０４のデューティサイクルは、デフォルト又は第１のデューティサイクルに設定される。実際の組織厚みＴＣａが第２のゾーン内に入る場合、次いでモータ２５０４のデューティサイクルは、第１のデューティサイクルよりも低い第２のデューティサイクルに設定される。最後に、実際の組織厚みＴＣａが第３のゾーン内に入る場合、次いでモータ２５０４のデューティサイクルは、第２のデューティサイクルよりも低い第３のデューティサイクルに設定される。ゾーンは、明示的な値の範囲、予想組織厚みＴＣｅに対する比を単位として、又は様々な態様に従う任意の他のそのような様式で定義することができる。かかるゾーンの数及び範囲は、様々な態様に従い、同様に様々であり得る。別の態様では、制御回路２５１０によって実行されるプロセス４０７０は、実際の組織厚みＴＣａ、予想組織厚みＴＣｅ、及びそれらの間の比に従って、初期デューティサイクルを計算するように構成される。この態様では、制御回路２５１０によって設定される初期デューティサイクルは、入力の範囲の設定値を有するのではなく、入力に従う固有の値である。
【０１０３】
一度初期デューティサイクルが設定されると４０７６、制御回路２５１０は、次いで、例えば、Ｉ型梁２５１４などの変位部材を遠位に前進させることによって、モータ２５０４に発射ストロークを開始４０７８させる。変位部材がＩ型梁２５１４である実施例では、発射ストロークの過程の間、制御回路２５１０は、判定された４０８０、Ｉ型梁２５１４の位置に従って、Ｉ型梁２５１４の位置を判定４０８０し、かつモータ２５０４のデューティサイクルを更新４０８２する。Ｉ型梁２５１４の位置は、多数の異なる技術を介して判定４０８０され得る。一態様では、外科用器具２５００は、上述のように、Ｉ型梁２５１４の長手方向の変位を追跡するように構成された位置センサ１１１２（図１０）を備えることができる。モータ２５０４のデューティサイクルは、制御回路２５１０によって実行されるアルゴリズム、制御回路２５１０によってアクセスされるメモリ内に記憶されたルックアップテーブル、又は１つ又は２つ以上の入力に従って更新値を読み出す又は計算するための任意の他のかかる技術に従って、更新され得る。一態様では、モータ２５０４のデューティサイクルは、更新４０８２され、そのため、Ｉ型梁２５１４のストロークの過程で増加する、すなわち、デューティサイクルが、Ｉ型梁２５１４の線形変位の大きさに指向的に対応する。次に、制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４のストロークが完了したかどうかを判定４０８４する。発射ストロークが完了した場合、プロセス４０７０は、はいの枝に沿って進み、プロセス４０７０は完了４０８６する。発射ストロークが完了していない場合、次いでプロセス４０７０は、いいえの枝に沿って進み、上記のように、Ｉ型梁２５１４の位置を判定４０８０し、モータ２５０４のデューティサイクルを更新４０８２するループを継続する。別の言い方をすれば、プロセス４０７０は、Ｉ型梁２５１４の位置がその発射ストローク全体を通じて変化するにつれて、モータ２５０４のデューティサイクルを更新し続ける。一態様では、プロセス４０７０は、デューティサイクルがその値を超え得ないので、デューティサイクルが１００％に達した場合、Ｉ型梁２５１４の位置を判定４０８０し、デューティサイクルを更新４０８２するループを出るように付加的に構成され得る。
【０１０４】
図１８は、本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、図１７のプロセス４０７０に従って実行される、３つの例示的な発射部材ストロークを描画する第１の図４０３０である。第１の図４０３０は、ストローク開始位置４００６とストローク終了位置４００８との間のストロークにわたって、例えば、Ｉ型梁２５１４など、変位部材の変位又は位置を表す水平軸４０３４と、モータ２５０４のデューティサイクルを表す垂直軸４０３２と、を含む。ストローク終了位置４００８は、ステープルカートリッジ２５１８が、長さにおいて変化し得るので、外科用器具２５００によって利用されるステープルカートリッジ２５１８のタイプに部分的に依存する。１つの例解的な態様では、ストローク終了位置４００８は、０ｍｍのストローク開始位置４００６から６０ｍｍである。
【０１０５】
第１の実施例４０２２は、エンドエフェクタ２５０２によって把持された組織が予想厚みＴＣｅよりも大きくないときの外科用器具２５００の応答を示す。実際の組織厚みＴＣａが予想組織厚みＴＣｅよりも大きくないとき、次いでモータ２５０４は、Ｉ型梁２５１４を、ストローク開始位置４００６からストローク終了位置４００８まで、時間ｔ１にわたって、デフォルトのデューティサイクルＤＣ０で駆動する。例解された態様では、デフォルトのデューティサイクルＤＣ０は、１００％に等しい。代替的な態様では、デフォルトのデューティサイクルＤＣ０は、１００％未満であり得ることに留意されたい。第１の実施例４０２２におけるＩ型梁２５１４のストローク全体を通じて、デューティサイクルＤＣ０が１００％であるので、モータ２５０４が非アクティブである期間は存在せず、このため、第２の実施例４０２４及び第３の実施例４０２６のように、ストローク開始位置４００６から行程終了位置４００８までの第１の実施例４０２２内に一時停止は存在しない。
【０１０６】
第２の実施例４０２４は、エンドエフェクタ２５０２によって把持された組織が予想厚みＴＣｅよりも大きいときの外科用器具２５００の応答を示す。実際の組織厚みＴＣａが予想組織厚みＴＣｅよりも大きいとき、制御回路２５１０は、モータ制御２５０８に、デフォルトのデューティサイクルＤＣ０未満の初期デューティサイクルＤＣ３でモータ２５０４を駆動させる。初期デューティサイクルは、実際の厚みＴＣａが予想厚みＴＣｅよりも大きい段階の関数であり得る。モータ制御装置２５０８がモータ２５０４を１００％未満のデューティサイクルで駆動するとき、Ｉ型梁２５１４は、比較的低い速度で並進する。初期のデューティサイクルが設定され、Ｉ型梁２５１４がそのストロークを開始した後、制御回路２５１０は、モータ制御２５０８がＩ型梁２５１４のストロークの過程にわたってモータ２５０４を駆動するデューティサイクルを更新又は調節する。一態様では、制御回路２５１０は、ストロークの過程にわたってモータ２５０４のデューティサイクルを増加させるように構成される。第２の実施例４０２４の場合、制御回路２５１０は、第１の図４０３０で例解されるように、モータ２５０４のデューティサイクルを初期値ＤＣ３から終了値ＤＣ１に増加させる。Ｉ型梁２５１４の速度がモータ２５０４のデューティサイクルに対応する際、Ｉ型梁２５１４の速度も、したがって、発射ストロークの過程にわたって増加する。
【０１０７】
第２の実施例４０２４と同様に、第３の実施例４０２６は、エンドエフェクタ２５０２によって把持された組織が予想厚みＴＣｅよりも大きいときの外科用器具２５００の応答を示す。第３実施例４０２６における差は、把持された組織の実際の厚みＴＣａが、第２の実施例４０２４よりも予想厚みＴＣｅに対してより大きいことである。換言すれば、組織は、第２の実施例４０２４よりも第３の実施例４０２６において更に厚い。初期デューティサイクルが、実際の厚みＴＣａが予想厚みＴＣｅよりも大きく、第３の実施例４０２６の組織が第２の実施例４０２４よりも厚い過程の関数であるので、制御回路２５１０は、したがってモータ制御装置２５０８に、第２の実施例４０２４の初期デューティサイクルＤＣ３未満の初期デューティサイクルＤＣ４でモータ２５０４を駆動させる。
【０１０８】
平均モータ２５０４デューティサイクルは、第１の実施例４０２２と比較して、第２の実施例２０２４及び第３の実施例２０２６の発射ストロークの過程にわたって低いので、第２の実施例４０２４及び第３の実施例４０２６内の発射ストロークにわたるＩ型梁２５１４の平均速度も、同様に比較的低い。組織の実際の厚みＴＣａが予想厚みＴＣｅよりも大きいとき、Ｉ型梁２５１４を低速で並進させて、組織内での適切なステープル形成を確実にすることが望ましい場合がある。更に、Ｉ型梁２５１４をより低い速度で並進させることにより、外科用部位から離れるために切断及び／又はステープル留めされている組織内の流体に関して、かつ組織自体が、クランプ、ステープル留め、及び／又は切断操作に弾性的に応答するための時間を提供することができ、その両方が、外科用器具２５００の性能、及びステープル形成の品質を向上させることができる。付加的に、組織が切断され、かつ／又はステープルがＩ型梁２５１４によって組織内に形成されるにつれて、クランプされた組織から受ける抵抗が減少するため、Ｉ型梁２５１４のストロークの過程にわたってモータ２５０４のデューティサイクルを増加させることが望ましい場合がある。組織からの抵抗が減少するにつれて、Ｉ型梁２５１４は、ステープル形成に悪影響を及ぼすことなく、増加された速度で相応に並進させることができる。
【０１０９】
図１８に図示される様々なデューティサイクル値は、単に例解目的のために意図されており、本明細書に記載される値を超える値間の関係が暗示されるべきではないことに留意されたい。例えば、第３の実施例４０２６  ＤＣ２の終了デューティサイクルは、第２の実施例４０２４  ＤＣ３の初期デューティサイクルよりも大きいものとして図示されているが、そのような特定の関係は意図、又は暗示されない。別の実施例として、第１の実施例４０２２及び第２の実施例４０２４の終了値ＤＣ１及びＤＣ２は、それぞれ、デフォルトのデューティサイクルＤＣ０未満として図示されているが、実際の組織厚みが、予想組織厚みよりも大きい任意の状況において、モータ２５０４のデューティサイクルが発射ストロークの過程にわたってデフォルトのデューティサイクルＤＣ０に決して到達しないことを、暗示するように意図されたものではない。更に、発射ストローク変位とモータのデューティサイクルとの間の関係は、図２０においておよそ指数関数として図示されているが、それらの関係は、代替的に線形であってもよく、又は任意の他のタイプの数学関数を介して説明されてもよい。
【０１１０】
図１９は、本開示の１つ又は２つ以上の態様に従う、変位部材の変位を制御するための制御プログラム又は論理構成のプロセス４２００を示す論理フロー図である。図１５内のプロセス４２００の以下の説明では、参照が、図１４及び図１５もまた参照されるべきである。したがって、制御回路２５１０は、変位部材のストロークを開始４２０２する。上述のように、変位部材は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図３）、２５２０（図１３）、Ｉ型梁２５１４、１７８（図４）、発射バー１７２（図４）、及び／又は切断縁部１８２の近位端（図４）、２５０９（図１３）を含むことができる。簡潔性及び明瞭性のために、プロセス４２００内の変位部材は、主にＩ型梁２５１４に関して考察されることになる。一態様では、モータ２５０４が設定される初期速度又はデューティサイクルは、プロセス４０７０（図１７）に関して上述したように、検出された組織厚み又は別のかかる組織パラメータに従って変化し得る。別の態様では、変位部材ストロークの開始４２０２の際にモータ２５０４が設定される初期速度又はデューティサイクルは、固定値又はデフォルト値であり得る。
【０１１１】
変位部材のストロークが開始４２０２された後、制御回路２５１０は、発射ストロークを通してＩ型梁２５１４の力を監視し、力が閾値力以上であるかどうかを判定４２０４する。上述のように、Ｉ型梁２５１４の力は、異なる態様において、いくつかの異なる方法で判定することができる。一態様では、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。別の態様では、Ｉ型梁２５１４の力は、発射駆動システムの１つ又は２つ以上の構成要素上に位置決めされるひずみゲージによって判定され得る。更に別の態様では、Ｉ型梁２５１４の力は、予想位置と比較して、Ｉ型梁２５１４の実際の位置を監視することによって判定されてもよい。この態様では、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が予測位置未満であるとき、Ｉ型梁２５１４は次いで、予想される力よりも大きい。
【０１１２】
閾値力は、例えば、外科用器具２５００のメモリ内に記憶された固定値であり得る。閾値力は、外科用器具２５００の操作者によって付加的に入力若しくは事前にプログラムされてもよく、又は使用前に外部源から外科用器具２５００によってダウンロードされるか、ないしは別の方法で受信され得る。
【０１１３】
制御回路２５１０が、Ｉ型梁２５１４の力が閾値力を超えると判定４２０４した場合、次いでプロセス４２００は、はいの枝に進み、制御回路２５１０は、ある時間長の間、Ｉ型梁２５１４を一時停止４２０６する。一態様では、制御回路２５１０は、モータ２５０４を停止することによってＩ型梁２５１４を一時停止４２０６させる。Ｉ型梁２５１４が一時停止４２０６される時間長は、固定又は可変であり得る。一態様では、一時停止長は、外科用器具２５００のメモリ内に記憶され、外科用器具２５００の操作者によって入力若しくは事前にプログラムされるか、又は使用前に外部源から外科用器具２５００によって受信される固定値である。別の態様では、一時停止長は、Ｉ型梁２５１４の位置に従って変化し得る。例えば、一時停止長は、発射ストロークの開始位置４００６から終了位置４００８までのＩ型梁２５１４の位置の関数として減少することができる。別の態様では、一時停止長は、エンドエフェクタ９１２及び／又は、例えば、エンドエフェクタ２５０２においてセンサ９２０、９２６（図１６）によって測定されるように、エンドエフェクタ２５０２によって捕捉された組織セクションと関連付けられた、１つ又は２つ以上のパラメータ若しくは特性に従って変化し得る。例えば、一時停止長は、センサ９２０、９２６によって検出された組織の厚みの関数として増加することができる。更に他の態様では、一時停止長は、複数の変数の組み合わせに従って変化し得る。
【０１１４】
次に、制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４のストロークが完了したかどうかを判定４２０８する。発射ストロークが完了した場合、プロセス４０７０は、はいの枝に沿って進み、プロセス４２００は、完了４２１０する。発射ストロークが完了していない場合、プロセス４２００は、いいえの枝に沿って進み、上記のように、Ｉ型梁２５１４の力が閾値力を超えるかどうかを判定４２０４し、それに応じてＩ型梁２５１４の並進を一時停止４２０６するループを継続する。換言すれば、プロセス４２００は、その発射ストローク全体を通じてＩ型梁２５１４の力を監視し続ける。制御回路２５１０が、Ｉ型梁２５１４の力が閾値力未満であると判定４２０４した場合、次いでプロセス４２００は、いいえの枝を下に進み、これはＩ型梁２５１４の並進の一時停止４２０６をスキップして、Ｉ型梁２５１４のストロークが完了したかどうかの判定４２０８に直接進み、次いで上記のように進む。
【０１１５】
図２０は、本開示の１つ又は２つの態様に従う、図１９のプロセス４２００に従って実行されるＩ型梁２５１４発射ストローク変位の３つの実施例を描画する第２の図４３００である。明確にするために、図２１の第３の図４４００は、図２０内の３つの実施例の各々のモータ起動状態４４０２の波形を更に含む。第２の図４３００は、経過時間を表す水平軸４００２と、ストローク開始位置４００６とストローク終了位置４００８との間のストロークにわたるＩ型梁２５１４の変位又は位置を表す垂直軸４００４と、を含む。モータ２５０４が起動４４０４されるとき、制御回路２５１０は、モータ制御装置２５０８に、電圧又は電流をモータ２５０４に印加させることができる。モータ２５０４が停止４４０６されるとき、制御回路２５１０は、モータ制御装置２５０８に、電圧又は電流をモータ２５０４に印加しないようにさせることができる。
【０１１６】
第１の実施例４３０２は、Ｉ型梁２５１４の力が、Ｉ型梁２５１４の発射ストロークの全長に対する閾値力を超えないときの外科用器具２５００の応答を示す。したがって、制御回路２５１０によって実行されるプロセス４２００は、任意の点でＩ型梁２５１４を一時停止せず、このため、Ｉ型梁２５１４を駆動するモータ２５０４は、発射ストロークの全長の間に起動４４０４され、これは時間ｔ１で終了する。
【０１１７】
第２の実施例４３０４は、Ｉ型梁２５１４の力が様々な点で閾値力を超えるときの外科用器具２５００の応答を示す。これは、第２の実施例４３０４の初期傾斜４３２２が、第１の実施例４３０２の傾斜４３２０よりも小さいという事実によって可視化され得る。換言すれば、Ｉ型梁２５１４は、第１の実施例４３０２よりも第２の実施例４３０４において、より低い速度で前進する。全ての他の要因が一定に保持されるとき、Ｉ型梁２５１４が、予想された速度よりも低い速度で前進するとき、Ｉ型梁２５１４は、それに対応して、予想された力よりも大きくなり得る。したがって、制御回路２５１０によって実行されるプロセス４２００は、Ｉ型梁２５１４の力が閾値を超えたときに、Ｉ型梁２５１４を一時停止させる。このため、モータ２５０４は、第１の一時停止ｐ１及び第２の一時停止ｐ２によって分離された、起動期間４４０４と停止期間４４０６との間を交互になる。モータ起動期間４４０４は、Ｉ型梁２５１４の並進に対応し、モータ停止期間４４０６は、並進しない、すなわち、一時停止のＩ型梁２５１４に対応することに留意されたい。第２の実施例４３０４は、一時停止長が、Ｉ型梁２５１４の変位位置の関数である態様を例解する。具体的には、Ｉ型梁２５１４が発射ストロークの第１の又は開始位置４００６から第２の又は終了位置４００８まで並進するにつれて、一時停止長は減少し、そのためｐ２＜ｐ１である。発射ストロークへの一時停止の導入は、発射ストロークの過程にわたりＩ型梁２５１４の平均速度を低下させ、発射ストロークをｔ１よりも大きい時間ｔ２で終了させる。
【０１１８】
第３の実施例４３０６は、同様に、Ｉ型梁２５１４の力が様々な点で閾値力を超えるときの外科用器具２５００の応答を示す。したがって、制御回路２５１０によって実行されるプロセス４２００は、Ｉ型梁２５１４を一時停止し、モータ２５０４は、このため第１の一時停止ｐ１’、第２の一時停止ｐ２’、及び第３の一時停止ｐ３’によって分離された、起動期間４４０４と停止期間４４０６との間で交互になる。第３の実施例４３０６は、Ｉ型梁２５１４の力が、第２の実施例４３０４よりも大きい段階まで閾値力を超える状況を表す。これは、第３の実施例４３０６の初期傾斜４３２４が、第２の実施例４３０４の対応する初期傾斜４３２２よりも小さいという事実によって可視化することができる。したがって、Ｉ型梁２５１４は、第２の実施例４３０４よりも第３の実施例４３０６において、より低い速度で前進し、これはＩ型梁２５１４によって切断される組織の厚みが第３の実施例４３０６においてより大きいことを示すことができる。第３の実施例４３０６は、一時停止長が、Ｉ型梁２５１４の組織厚み及び変位位置の両方の関数である態様を例解する。具体的には、組織厚みが増加するにつれて、一時停止の数が増加し、一時停止長が増加する、そのためｐ１’＞ｐ１である。更に、Ｉ型梁２５１４が発射ストロークの第１の又は開始位置４００６から第２の又は終了位置４００８に並進するにつれて、一時停止長は、減少する、そのためｐ３’＜ｐ２’＜ｐ１’である。発射ストロークへの一時停止の導入は、発射ストロークの過程にわたりＩ型梁２５１４の平均速度を低下させ、発射ストロークを、ｔ１よりも大きい時間ｔ３で終了させる。一時停止の長が大きくなり、一時停止が第２の実施例４３０４におけるよりもより多くなるので、ｔ３は、同様にｔ２よりも大きい。
【０１１９】
本明細書に記載される機能又はプロセス４０７０、４２００は、図５〜図６に記載される制御回路７００、図７〜図９に記載される回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２を伴い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などの、本明細書に記載されたプロセス回路のいずれかによって実行され得る。
【０１２０】
本明細書に記載される機能又はプロセス４０７０、４２００は、図５〜図６に記載される制御回路７００、図７〜図９に記載される回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２を伴い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などの、本明細書に記載されたプロセス回路のいずれかによって実行され得る。
【０１２１】
モータ付き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。いくつかの態様は、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内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、素子、記号、文字、用語、数字として称されてもよい。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。
【０１２２】
概して、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、本明細書で説明された態様は、様々なタイプの「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によって構成された汎用コンピュータ若しくはプロセッサ）、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、若しくは光学電気機器）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。
【０１２３】
前述の説明は、１つ又は２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デバイス及び／又はプロセスの態様を記載している。かかるブロック図、フローチャート、又は実施例内の各機能及び／又は動作は、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デバイス（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／又はハードウェア並びにソフトウェアコンポーネントの論理ゲートの組み合わせ、又は他の統合形式を介して実装され得る。本明細書で開示されるいくつかの態様は、１つ又は２つ以上のコンピュータ上で稼働する１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、若しくは、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、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であろう。
【０１２４】
開示された主題の機構は、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解的な態様は、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、送信ロジック、受信ロジックなど））を含む。
【０１２５】
これらの態様の上述の記載は、例解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、原理及び実際の適用について例解し、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することができるようにするために、選択及び記載された。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。
【０１２６】
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。
実施例１．外科用器具であって、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材に結合されて、変位部材を並進させるモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、モータ及びセンサに結合された制御回路であって、組織の予想された厚みを読み出すことと、センサを介して組織の厚みを判定することと、モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、デューティサイクルが、組織の予想された厚みに対する組織の厚みに対応する、設定することと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
【０１２７】
実施例２．制御回路が、変位部材の位置に基づいて、デューティサイクルを更新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。
【０１２８】
実施例３．制御回路が、変位部材が並進されるにつれて、デューティサイクルを増加させるように構成されている、実施例１〜実施例２に記載の外科用器具。
【０１２９】
実施例４．組織の厚みが組織の予想された厚み以下であるとき、制御回路が、デューティサイクルをデフォルトのデューティサイクルに設定するように構成されている、実施例１〜実施例３に記載の外科用器具。
【０１３０】
実施例５．制御回路が、デフォルトのデューティサイクルを１００％に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。
【０１３１】
実施例６．制御回路が、メモリから読み出される組織の予想された厚みを読み出すように構成されている、実施例１〜実施例５に記載の外科用器具。
【０１３２】
実施例７．外科用器具であって、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材に結合されて、変位部材を並進させるモータと、モータに結合された制御回路であって、変位部材にかかる力を判定することと、力が閾値力よりも大きいかどうかに従って、モータを一時停止させることと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
【０１３３】
実施例８．制御回路が、固定された時間長の間、モータを一時停止させるように構成されている、実施例７に記載の外科用器具。
【０１３４】
実施例９．制御回路が、可変時間長の間、モータを一時停止させるように構成されている、実施例７〜実施例８に記載の外科用器具。
【０１３５】
実施例１０．可変時間長が、変位部材の位置に対応する、実施例９に記載の外科用器具。
【０１３６】
実施例１１．可変時間長が、閾値力と比較された力に対応する、実施例９〜実施例１０に記載の外科用器具。
【０１３７】
実施例１２．組織パラメータを検出するように構成されたセンサを更に備え、センサが、制御回路に動作可能に結合され、可変時間長が、組織パラメータに対応する、実施例９〜実施例１１に記載の外科用器具。
【０１３８】
実施例１３．センサが、組織厚みセンサを備える、実施例１２に記載の外科用器具。
【０１３９】
実施例１４．制御回路が、モータによって引き込まれた電流に従って、変位部材にかかる力を判定する、実施例７〜実施例１３に記載の外科用器具。
【０１４０】
実施例１５．外科用器具内のモータを制御する方法であって、外科用器具が、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるために変位部材に結合されたモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、モータに結合された制御回路と、を備え、本方法が、制御回路によって、組織の予想された厚みを読み出すことと、制御回路によって、センサを介して組織の厚みを判定することと、制御回路によって、モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、デューティサイクルが、組織の予想された厚みに対する組織の厚みに対応する、設定することと、を含む、方法。
【０１４１】
実施例１６．制御回路によって、変位部材の位置に基づいて、デューティサイクルを更新することを更に含む、実施例１５に記載の方法。
【０１４２】
実施例１７．組織の厚みが組織の予想された厚み以下であるとき、制御回路によって、デューティサイクルをデフォルトのデューティサイクルに設定することを更に含む、実施例１５〜実施例１６に記載の方法。
【０１４３】
実施例１８．制御回路によって、デフォルトのデューティサイクルを１００％に設定することを更に含む、実施例１７に記載の方法。
【０１４４】
実施例１９．制御回路によって、メモリから組織の予想された厚みを読み出すことを更に含む、実施例１５〜実施例１８に記載の方法。
【０１４５】
実施例２０．制御回路によって、別のセンサによる変位部材の位置を検出することを更に含む、実施例１５〜実施例１９に記載の方法。
【０１４６】
〔実施の態様〕
（１）  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、
前記変位部材に結合されて、前記変位部材を並進させるモータと、
エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、
前記モータ及び前記センサに結合された制御回路であって、
前記組織の予想された厚みを読み出すことと、
前記センサを介して前記組織の前記厚みを判定することと、
前記モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、前記デューティサイクルが、前記組織の前記予想された厚みに対する前記組織の前記厚みに対応する、設定することと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
（２）  前記制御回路が、前記変位部材の位置に基づいて、前記デューティサイクルを更新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。
（３）  前記制御回路が、前記変位部材が並進されるにつれて、前記デューティサイクルを増加させ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。
（４）  前記組織の前記厚みが前記組織の前記予想された厚み以下であるとき、前記制御回路が、前記デューティサイクルをデフォルトのデューティサイクルに設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。
（５）  前記制御回路が、前記デフォルトのデューティサイクルを１００％に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。
【０１４７】
（６）  前記制御回路が、メモリから読み出される前記組織の前記予想された厚みを読み出す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）  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、
前記変位部材に結合されて、前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに結合された制御回路であって、
前記変位部材にかかる力を判定することと、
前記力が閾値力よりも大きいかどうかに従って、前記モータを一時停止させることと、を行うように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
（８）  前記制御回路が、固定された時間長の間、前記モータを一時停止させるように構成されている、実施態様７に記載の外科用器具。
（９）  前記制御回路が、可変時間長の間、前記モータを一時停止させるように構成されている、実施態様７に記載の外科用器具。
（１０）  前記可変時間長が、前記変位部材の位置に対応する、実施態様９に記載の外科用器具。
【０１４８】
（１１）  前記可変時間長が、前記閾値力と比較された前記力に対応する、実施態様９に記載の外科用器具。
（１２）  組織パラメータを検出するように構成されたセンサを更に備え、前記センサが、前記制御回路に動作可能に結合され、
前記可変時間長が、前記組織パラメータに対応する、実施態様９に記載の外科用器具。
（１３）  前記センサが、組織厚みセンサを備える、実施態様１２に記載の外科用器具。
（１４）  前記制御回路が、前記モータによって引き込まれた電流に従って、前記変位部材にかかる力を判定する、実施態様７に記載の外科用器具。
（１５）  外科用器具内のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、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、前記変位部材を並進させるために前記変位部材に結合されたモータと、エンドエフェクタによって把持された組織の厚みを感知するように構成されたセンサと、前記モータに結合された制御回路と、を備え、前記方法が、
前記制御回路によって、前記組織の予想された厚みを読み出すことと、
前記制御回路によって、前記センサを介して前記組織の前記厚みを判定することと、
前記制御回路によって、前記モータを駆動するためのデューティサイクルを設定することであって、前記デューティサイクルが、前記組織の前記予想された厚みに対する前記組織の前記厚みに対応する、設定することと、を含む、方法。
【０１４９】
（１６）  前記制御回路によって、前記変位部材の位置に基づいて、前記デューティサイクルを更新することを更に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  前記組織の前記厚みが前記組織の前記予想された厚み以下であるとき、前記制御回路によって、前記デューティサイクルをデフォルトのデューティサイクルに設定することを更に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１８）  前記制御回路によって、前記デフォルトのデューティサイクルを１００％に設定することを更に含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９）  前記制御回路によって、メモリから前記組織の前記予想された厚みを読み出すことを更に含む、実施態様１５に記載の方法。
（２０）  前記制御回路によって、別のセンサによる前記変位部材の位置を検出することを更に含む、実施態様１５に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図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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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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