(57)【要約】  電動式外科用器具が開示される。外科用器具は、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能な変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路と、を含む。制御回路は、力を示す信号をセンサから受信することであって、信号が、閉鎖管によってエンドエフェクタに適用された力を示す、ことと、閉鎖管によってエンドエフェクタに適用された閉鎖力を判定することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、予期された力に対して相対的な閉鎖力に対応する速度でモータを駆動させるようにモータ速度を設定することと、を行うように構成されている。
2020524044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能な変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータであって、前記モータが、前記変位部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、
前記モータに連結された制御回路であって、前記制御回路が、
力を示す信号をセンサから受信することであって、前記信号が、閉鎖管によって前記エンドエフェクタに適用された前記力を示す、ことと、
前記閉鎖管によって前記エンドエフェクタに適用された閉鎖力を判定することと、
前記閉鎖力が、予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、
前記予期された力に対して相対的な前記閉鎖力に対応する速度で前記モータを駆動させるようにモータ速度を設定することと、を行う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２】
前記制御回路に連結されたセンサを更に備え、前記センサが、前記エンドエフェクタと前記閉鎖管との間の相互作用点で及ぼされる力を検出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】
前記閉鎖力が、前記エンドエフェクタと前記閉鎖管との間の前記相互作用点で及ぼされる前記力を含む、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記制御回路が、前記予期された閉鎖力をメモリから取得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】
前記制御回路は、前記閉鎖力の値を前記予期された閉鎖力の値と比較するように、かつ前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判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、前記閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、前記予期された閉鎖力と前記前の予期された閉鎖力との間の第２の差とを比較するように、かつ前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判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７】
エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに連結された閉鎖管であって、前記閉鎖管が、前記エンドエフェクタに閉鎖力を適用するように構成されている、閉鎖管と、を更に備える、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項８】
外科用器具であって、
エンドエフェクタに閉鎖力を適用して前記エンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、
前記閉鎖システムに連結された変位部材であって、前記変位部材が、前記エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータであって、前記モータが、前記変位部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、
前記モータに連結された制御回路であって、前記制御回路は、
前記閉鎖システムによって及ぼされる前記閉鎖力を判定することと、
予期された閉鎖力を取得することと、
前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、
前記変位部材をある速度で駆動するように前記モータを設定することであって、前記速度が、前記予期された閉鎖力に対して相対的な前記閉鎖力に対応する、ことと、を行う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９】
前記制御回路に連結されたセンサを更に備え、前記センサが、前記閉鎖力を検出するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記センサが、前記閉鎖システムと前記エンドエフェクタとの間の相互作用点に配設されている、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記制御回路が、前記予期された閉鎖力をメモリから取得するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記閉鎖力の値を前記予期された閉鎖力の値と比較するように、かつ前記比較することに基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記制御回路は、前記閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、前記予期された閉鎖力と前記前の予期された力との間の第２の差とを比較するように、かつ前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１４】
エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに連結された閉鎖管であって、前記閉鎖管が、前記エンドエフェクタに閉鎖力を適用するように構成されている、閉鎖管と、を更に備える、請求項８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、エンドエフェクタに閉鎖力を適用して前記エンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、前記閉鎖システムに連結された変位部材であって、前記変位部材が、前記エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、前記変位部材に連結されたモータであって、前記モータが、前記変位部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、前記モータに連結された制御回路と、を備え、前記方法が、
前記閉鎖システムによって及ぼされる前記閉鎖力を判定することと、
予期された閉鎖力を取得することと、
前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、
前記モータを駆動するためのモータ速度を設定することであって、前記モータ速度が、前記予期された閉鎖力に対して相対的な前記閉鎖力に対応する、ことと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記制御回路によって、前記予期された閉鎖力をメモリから取得することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御回路に連結されたセンサによって、前記エンドエフェクタとの相互作用点で前記閉鎖システムによって及ぼされる力を感知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、前記閉鎖システムによって及ぼされる前記閉鎖力を判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、前記閉鎖力の値を前記予期された閉鎖力の値と比較することと、前記制御回路によって、前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、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、前記閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、前記予期された閉鎖力と前記前の予期された力との間の第２の差とを比較することと、前記制御回路によって、前記比較の結果に基づいて閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、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】
電動式外科用ステープル留め及び切断器具において、切断部材の速度を制御すること、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か、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り得る。このような測定は、組織の厚さなどの組織状態を評価し、発射ストローク中に切断部材の速度を調節して組織状態を考慮するのに有用であり得る。組織の厚さは、切断部材の予期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スイープ範囲内の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】
電動式外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、閉鎖部材を閉鎖する力、及びエンドエフェクタによって経験される閉鎖力の変化率は変化してもよく、発射速度は好適ではないことがあり得る。したがって、エンドエフェクタによって経験される閉鎖力に基づいて、切断部材又は発射部材の発射速度を制御することが望ましい場合がある。また、閉鎖部材によって経験される荷重を測定し、閉鎖部材への負荷の減少に基づいて、切断部材又は発射部材の速度又は比率を制御することも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、外科用器具が提供される。外科用器具は、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能な変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路であって、制御回路は、力を示す信号をセンサから受信することであって、信号が、閉鎖管によってエンドエフェクタに適用された力を示す、ことと、閉鎖管によってエンドエフェクタに適用された閉鎖力を判定することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、予期された力に対して相対的な閉鎖力に対応する速度でモータを駆動させるようにモータ速度を設定することと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える。
【０００５】
別の態様では、外科用器具は、エンドエフェクタに閉鎖力を適用してエンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、閉鎖システムに連結された変位部材であって、変位部材が、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路であって、制御回路は、閉鎖システムによって及ぼされる閉鎖力を判定することと、予期された閉鎖力を取得することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、変位部材をある速度で駆動するようにモータを設定することであって、速度が、予期された閉鎖力に対して相対的な閉鎖力に対応する、ことと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える。
【０００６】
別の態様では、外科用器具内のモータを制御する方法が提供される。外科用器具は、エンドエフェクタに閉鎖力を適用してエンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、閉鎖システムに連結された変位部材であって、変位部材が、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路と、を備え、方法は、閉鎖システムによって及ぼされる閉鎖力を判定することと、予期された閉鎖力を取得することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、モータを駆動するためのモータ速度を設定することであって、モータ速度が、予期された閉鎖力に対して相対的な閉鎖力に対応する、ことと、を含む。
【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、動作可能に連結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分の分解組立図である。
【図３】本開示の一態様による、交換式シャフトアセンブリの部分の分解組立図である。
【図４】本開示の一態様による、図１の外科用器具のエンドエフェクタの分解図である。
【図５Ａ】本開示の一態様による、２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図５Ｂ】本開示の一態様による、２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図６】本開示の一態様による、ハンドルアセンブリ、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表であり、この絶対位置決めシステムは、センサ装置を含む制御モータ駆動回路構成を含む。
【図１１】本開示の一態様による、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り、制御回路基板アセンブリ、及びセンサ装置の要素の相対的な位置合わせを示している。
【図１２】本開示の一態様による、磁気式回転絶対位置決めシステムを含む位置センサの図表である。
【図１３】本開示の一態様による、エンドエフェクタ内に把持された組織に対する発射部材ストロークを示す、図１の外科用器具のエンドエフェクタの断面図である。
【図１４】本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。
【図１５】本開示の一態様によって実行される、２つの例示的な変位部材ストロークをプロットした図を示す。
【図１６】本開示の一態様による、外科用器具のエンドエフェクタの断面図を示す。
【図１７】本開示の一態様による、アンビル及び閉鎖管センサ装置の断面図であり、アンビルは開放位置にある。
【図１７Ａ】本開示の一態様による、センサ装置を含む閉鎖管の遠位端の詳細図である。
【図１８】本開示の一態様による、アンビル及び閉鎖管センサ装置の断面図であり、アンビルは閉鎖位置にある。
【図１９】本開示の一態様による、アンビル及び閉鎖管センサ装置の断面図であり、アンビルは開放位置にある。
【図２０】本開示の一態様による、アンビル及び閉鎖管センサ装置の断面図であり、アンビルは閉鎖位置にある。
【図２１】本開示の一態様による、外科用器具のクランプ及び発射動作の過程での実際の閉鎖管力、変位部材力、及びモータ速度に対してそれらの予期された値をプロットした図表である。
【図２２】本開示の一態様による、図２１に示される外科用器具のクランプ及び発射動作の過程での閉鎖管力をプロットした図表の移行期間の詳細図である。
【図２３】本開示の一態様による、図２１に示される外科用器具のクランプ及び発射動作の過程での閉鎖管力をプロットした図表の移行期間の時間間隔の詳細図である詳細部である。
【図２４】本開示の一態様による、図２１での外科用器具のクランプ及び発射動作の過程での閉鎖管力をプロットした図表の移行期間の時間間隔の詳細図である詳細部である。
【図２５】本開示の一態様による、閉鎖管力に従って変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。
【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。
【０００９】
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、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【００１０】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９２ＵＳＮＰ／１７００５５、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＤＵＲＡＴＩＯＮ  ＴＲＩＧＧＥＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ」。
【００１１】
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、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＭＯＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１２】
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、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ」。
【００１３】
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、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１４】
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、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ」。
【００１５】
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、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＭＥＭＢＥＲ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１６】
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、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮＧＬＥ  ＯＦ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【００１７】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９９ＵＳＮＰ／１７００６２Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ  Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１８】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１９】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６８ＵＳＮＰ／１７０１８６、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ  ＯＦ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＥＲＲＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」。
【００２０】
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、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＤ  ＴＩＭＥ  ＯＶＥＲ  Ａ  ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ  ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ」。
【００２１】
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、発明の名称「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」。
【００２２】
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、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＤ  ＴＩＭＥ  ＯＶＥＲ  Ａ  ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ  ＮＵＭＢＥＲ  ＯＦ  ＳＨＡＦＴ  ＲＯＴＡＴＩＯＮＳ」。
【００２３】
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、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００２４】
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、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＳＰＥＥＤ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＵＳＥＲ  ＩＮＰＵＴ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００２５】
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、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」。
【００２６】
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、発明の名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２７】
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、発明の名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２８】
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、発明の名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【００２９】
開示される装置及び方法の構造、機能、製造、及び使用の理解を提供するために、特定の態様が示され、説明される。一実施例で示される又は説明される特徴は、他の実施例の特徴と組み合わされてもよく、修正及び変形は、本開示の範囲内である。
【００３０】
用語「近位」及び「遠位」は、外科用器具のハンドルを操作する臨床医に対して相対的なものであり、「近位」は臨床医により近い部分を指し、「遠位」は、臨床医から遠くに位置する部分を指す。外科用器具は多くの向き及び位置で使用され得るため、便宜上、図面に関して使用される空間的用語「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」は、限定すること及び／又は絶対的であることを意図するものではない。
【００３１】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科的処置を行うため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は、例えば、外科的切開処置を含む他の外科的処置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又は穿刺孔を通して挿入することができる。これらの器具の作用部分すなわちエンドエフェクタ部分は、体内へ直接的に、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チャネルを有するアクセス装置を通じて、挿入することができる。
【００３２】
図１〜図４は、再使用されてもされなくてもよい、切断及び締結用のモータ駆動の外科用器具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、交換式シャフトアセンブリ２００に動作可能に装着されるように構成され、交換式シャフトアセンブリ２００は、動作可能に連結されたエンドエフェクタ３００を有し、外科用エンドエフェクタ３００は、１つ又は２つ以上の外科用タスク又は処置を行う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が、ロボット制御式の外科用システムに関連して効果的に用いられ得る。「ハウジング」という用語は、交換式シャフト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及び適用するように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容するか、ないしは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、全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，０７２，５３５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」に開示されている様々なロボットシステム、器具、構成要素、及び方法と共に用いられてもよい。
【００３３】
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、様々なサイズ及び種類のステープルカートリッジを支持するように適合されているエンドエフェクタを含み、様々なシャフト長、サイズ、及び種類を有する、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もよい。ハウジング１２は、他の運動、並びに高周波（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー及び／又は運動などの他の形態のエネルギーを、様々な外科的用途及び処置と関連させて用いられるように適合されたエンドエフェクタ構成に適用するように構成されたアセンブリを含む、様々な交換式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。
【００３４】
ハンドルアセンブリ１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互連結された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及び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、臨床医に握持及び操作され得るピストルグリップ部分１９を形成するように協働する。ハンドルアセンブリ１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持し、複数の駆動システムは、それに動作可能に取り付けられている交換式シャフトアセンブリの対応部分に制御運動を生成及び適用するように構成されている。カバー４５の下にディスプレイが提供されてもよい。
【００３５】
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の一部分の分解組立図である。ハンドルアセンブリ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適用することができる「第１の」すなわち閉鎖駆動システム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た閉鎖トリガ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、閉鎖トリガ３２が臨床医によって操作されることが可能になるように、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を把持すると、閉鎖トリガ３２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へ枢動することができる。
【００３６】
ハンドルアセンブリ１４及びフレーム２０は、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てもよい。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に設置された電気モータ８２を用いてもよい。電気モータ８２は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣモータであってもよい。その他の構成では、モータとしては、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又はその他の任意の好適な電気モータを挙げてもよい。電気モータ８２は、取り外し可能なパワーパック９２を備え得る電源９０によって給電されてもよい。取り外し可能なパワーパック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、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。遠位ハウジング部分９６は、電気モータ８２に動作可能に連結されている、制御回路基板１００に取り外し可能かつ動作可能に取り付けられるように構成されている。直列に接続されたいくつかの電池９８が、外科用器具１０に給電してもよい。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の下方に位置するディスプレイ４３は、制御回路基板１００に電気的に連結されている。カバー４５は、ディスプレイ４３を露出させるために取り外されてもよい。
【００３７】
電気モータ８２は、回転可能なシャフト（図示せず）を含むことができ、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の組又はラックと噛合係合して取り付けられたギヤ減速機アセンブリ８４と動作可能に連携する。長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために自身の上に形成された駆動歯１２２のラックを有する。
【００３８】
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」に軸方向駆動されることになる。電気モータ８２が反対の回転方向に駆動されると、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向駆動されることになる。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が移動させられている方向を検出するように構成されたセンサを含んでもよい。
【００３９】
電気モータ８２の作動は、ハンドルアセンブリ１４上に枢動可能に支持されている発射トリガ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を枢動させられてもよい。
【００４０】
図１に戻ると、交換式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を中で動作可能に支持するように構成された細長いチャネル３０２を備えるエンドエフェクタ３００を含む。エンドエフェクタ３００は、細長いチャネル３０２に対して枢動可能に支持されるアンビル３０６を更に含んでもよい。交換式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の構造及び動作は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号、発明の名称「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＡＮ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＬＯＣＫ」に記載されている。交換式シャフトアセンブリ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され得る、シャフト軸線ＳＡに沿って延在する閉鎖管２６０を含んでもよい。
【００４１】
図１に戻ると、閉鎖管２６０は、例えば、前述の参照の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている方法で閉鎖トリガ３２の作動に応答して、アンビル３０６を閉鎖するように遠位側（方向「ＤＤ」）に並進される。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位側に並進させることによって開放される。アンビル開放位置では、閉鎖管２６０は、その近位位置へと移動させられている。
【００４２】
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内での軸方向移動に関して支持される発射部材２２０を含んでもよい。発射部材２２０は、遠位切断部分又はナイフバー２８０に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。中間発射シャフト部分２２２は、ナイフバー２８０の近位端２８２にあるタブ２８４を受容するように構成された、遠位端にある長手方向スロット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されてもよく、またスリップ継手２８６を備えることができる。スリップ継手２８６は、発射部材２２０の中間発射シャフト２２２が、ナイフバー２８０を移動させることなく、又は少なくとも実質的に移動させることなく、エンドエフェクタ３００を関節運動継手２７０の周りで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た後は、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するために、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を遠位側に進めることができる。スパイン２１０は細長い開口部又は窓２１３を有して、スパイン２１０への中間発射シャフト２２２の組み付け及び挿入を容易にしている。中間発射シャフト２２２が挿入されると、頂部フレームセグメント２１５は、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は、発射部材２２０を摺動可能に支持するように、かつスパイン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、関節ドライバ２３０を摺動可能に支持してもよい。
【００４３】
交換式シャフトアセンブリ２００は、関節ドライバ２３０を発射部材２２０に選択的かつ解放可能に連結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の周りに位置付けられたロックカラー、すなわちロックスリーブ４０２を含み、ロックスリーブ４０２は、ロックスリーブ４０２が関節ドライバ２３０を発射部材２２０に連結する係合位置と、関節ドライバ２３０が発射部材２２０に動作可能に連結されない係合解除位置との間で回転され得る。ロックスリーブ４０２が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、関節ドライバ２３０を遠位側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、関節ドライバ２３０を近位側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、関節ドライバ２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０は、関節ドライバ２３０とは独立して移動することができる。ノズル２０１は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている様々な方式で、関節駆動システムと発射駆動システムとを動作可能に係合及び係合解除するために用いることができる。
【００４４】
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、近位コネクタフランジ６０４と、ノズル部分２０２、２０３に画定されたスロット内に位置付けられる遠位コネクタフランジ６０１とを備えることができる。近位コネクタフランジ６０４は第１の面を備えることができ、遠位コネクタフランジ６０１は、第１の面に隣接して位置付けられ、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、シャフト軸線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、シャフト回路基板と信号連通して導体６０２を配置することができる電気コネクタ６０６を含むことができる。少なくとも一事例では、複数の導体を含むワイヤハーネスが、電気コネクタ６０６とシャフト回路基板との間に延在し得る。電気コネクタ６０６は、シャーシ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側に延在してもよい。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５１号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体が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。
【００４５】
交換式シャフトアセンブリ２００は、ハンドルアセンブリ１４に固定可能に装着された近位部分と、長手方向軸線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され得る。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。
【００４６】
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。アパーチャ１９９は、アンビル３０６から延在するピン１５２を受容するように細長いチャネル３０２に画定されて、アンビル３０６が、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に対して開放位置から閉鎖位置まで枢動することを可能にし得る。発射バー１７２は、エンドエフェクタ３００内へと長手方向に並進するように構成されている。発射バー１７２は、１つの中実部分から構築されてもよく、又は鋼板のスタックを含む積層材料を含んでもよい。発射バー１７２は、Ｉ型梁１７８と、その遠位端にある切断縁部１８２とを備える。発射バー１７２の遠位側に突出する端部は、Ｉ型梁１７８に取り付けられて、アンビル３０６が閉鎖位置にあるとき、細長いチャネル３０２内に位置付けられた外科用ステープルカートリッジ３０４からアンビル３０６を離間配置することを支援することができる。Ｉ型梁１７８は、Ｉ型梁１７８が発射バー１７２によって遠位側に前進させられると組織を切断するように、鋭利な切断縁部１８２を含んでもよい。動作の際、Ｉ型梁１７８は、外科用ステープルカートリッジ３０４を発射してもよい。外科用ステープルカートリッジ３０４は、ステープルドライバ１９２上に載置された複数のステープル１９１を対応の上向きに開いたステープルキャビティ１９５内に保持する成形されたカートリッジ本体１９４を含むことができる。楔形スレッド１９０は、Ｉ型梁１７８によって遠位側に駆動されて、外科用ステープルカートリッジ３０４のカートリッジトレイ１９６上を摺動する。楔形スレッド１９０は、Ｉ型梁１７８の切断縁部１８２がクランプされた組織を切断する間、ステープルドライバ１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１９１を追い出してアンビル３０６と変形接触させる。
【００４７】
Ｉ型梁１７８は、発射の間、アンビル３０６に係合する上部ピン１８０を含むことができる。Ｉ型梁１７８は、カートリッジ本体１９４、カートリッジトレイ１９６、及び細長いチャネル３０２の部分に係合するように、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に画定された長手方向スロット１９７及び細長いチャネル３０２に画定されたスロット１８９と位置合わせすることができる。使用の際、Ｉ型梁１７８は、位置合わせされた長手方向スロット１９３、１９７、及び１８９を通って摺動することができ、図４に示されるように、Ｉ型梁１７８の下部フット１８６は、スロット１８９の長さに沿って細長いチャネル３０２の底面に沿って通っている溝に係合することができ、中央ピン１８４は、長手方向スロット１９７の長さに沿ってカートリッジトレイ１９６の上面に係合することができ、上部ピン１８０は、アンビル３０６に係合することができる。発射バー１７２が遠位側に前進させられて、ステープルを外科用ステープルカートリッジ３０４から発射し、かつ／又はアンビル３０６と外科用ステープルカートリッジ３０４との間に捕捉された組織を切開するにつれて、Ｉ型梁１７８は、アンビル３０６と外科用ステープルカートリッジ３０４とを離間配置するか、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を近位側に後退させることができ、それによってアンビル３０６を開いて、ステープル留めされ切断された２つの組織部分を解放することができる。
【００４８】
図５Ａ〜図５Ｂは、本開示の一態様による、２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具１０の制御回路７００のブロック図である。主に図５Ａ〜図５Ｂを参照すると、ハンドルアセンブリ７０２は、モータドライバ７１５によって制御されることができ、かつ外科用器具１０の発射システムによって用いられることができるモータ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。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、ステップモータ、又は任意の他の好適な電気モータが挙げられ得る。モータドライバ７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７１９を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータ７１４は、外科用器具１０に制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ２００に開放可能に装着さ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ることができる、直列に接続された複数の電池セルを含み得る電池を備えてもよい。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り得る。
【００４９】
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に連結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連結係合のために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を含み得る。インターフェースを介して１つ又は２つ以上の通信信号を送信して、取り付けられた交換式シャフトアセンブリ７０４の１つ又は２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、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してもよい。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され得るスイッチを備え、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。
【００５０】
インターフェースは、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り、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つ又は２つ以上の通信信号の伝送を容易にし得る。他の状況下では、シャフトアセンブリ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を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。
【００５１】
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ってよい。一態様では、メインコントローラ７１７は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は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。
【００５２】
安全コントローラは、やはりＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４として知られている、ＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなど、２つのコントローラベースファミリを備える安全コントローラプラットフォームであってよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【００５３】
電源アセンブリ７０６は、電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検出回路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得る。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に提供するために、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、その結果、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、複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てもよい。
【００５４】
外科用器具１０（図１〜図４）は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための装置を含み得る出力装置７４２を備えてよい。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイスクリーン、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含められ得るディスプレイ７４３を含んでもよい。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は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供することができる。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／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は、代わりに電源アセンブリ７０６と統合されることができる。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との間の通信はインターフェースを介して成し遂げられ得る。
【００５５】
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ている。回路セグメントのそれぞれは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されてもよい。メインコントローラ７１７はまた、フラッシュメモリにも連結されている。メインコントローラ７１７はまた、シリアル通信インターフェースも備える。メインコントローラ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連結された複数の入力を備える。セグメント化回路は、例えば、電動外科用器具１０内のプリント回路基板アセンブリ（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、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、複数のプロセッサ、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つの集積回路若しくは最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティング装置を含むことが理解されるべきである。メインコントローラ７１７は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する多目的のプログラム可能装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。制御回路７００は、本明細書に記載されるプロセスのうちの１つ又は２つ以上を実装するように構成され得る。
【００５６】
加速度セグメント（セグメント３）は加速度計を含む。加速度計は、電動外科用器具１０の移動又は加速度を検出するように構成されている。加速度計からの入力は、スリープモードに移行及びそれから復帰する、電動外科用器具の向きを識別する、並びに／又は外科用器具が落下したときを識別するために使用されてよい。いくつかの例では、加速度セグメントは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されている。
【００５７】
ディスプレイセグメント（セグメント４）は、メインコントローラ７１７に連結されたディスプレイコネクタを備える。ディスプレイコネクタは、ディスプレイの１つ又は２つ以上の集積回路ドライバを介してメインコントローラ７１７をディスプレイに連結する。ディスプレイの集積回路ドライバは、ディスプレイと一体化されてよく、及び／又は、ディスプレイとは別個に配置されてよい。ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、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。いくつかの例では、ディスプレイセグメントは、安全コントローラに連結されている。
【００５８】
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）に連結された交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）のための制御部及び／又は交換式シャフトアセンブリ２００に連結されたエンドエフェクタ３００のための１つ若しくは２つ以上の制御部を含む。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に連結するように構成されたシャフトコネクタを備える。シャフトＰＣＢＡは、強誘電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を有する低電力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ  ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフトアセンブリ２００及び／又はシャフトＰＣＢＡ固有の１つ又は２つ以上のパラメータ、ルーチン、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に連結されてもよく、及び／又は外科用器具１０と一体であってもよい。いくつかの例では、シャフトセグメントは、第２のシャフトＥＥＰＲＯＭを備える。第２のシャフトＥＥＰＲＯＭは、電動外科用器具１０と連係させてもよい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。
【００５９】
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つ以上の磁気角度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、交換式シャフトアセンブリ２００（図１〜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。いくつかの例では、磁気角度回転位置エンコーダは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されてよい。
【００６０】
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）の移動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に連結されている。Ｈブリッジドライバはまた、安全コントローラにも連結されている。モータ電流センサは、モータの電流引き出しを測定するようにモータと直列に連結されている。モータ電流センサは、メインコントローラ７１７及び／又は安全コントローラと信号連通している。いくつかの例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタに連結されている。
【００６１】
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の状態及び位置をメインコントローラ７１７に示す。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それぞれに提供するように構成されている。
【００６２】
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、及び追加の回路セグメントに連結された電池を備える。電池は、電池コネクタ及び電流センサによってセグメント化回路に連結されている。電流センサは、セグメント化回路の合計電流引き出しを測定するように構成されている。いくつかの例では、１つ又は２つ以上の電圧変換器が、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ている。例えば、いくつかの例では、セグメント化回路は、３．３Ｖ電圧変換器及び／又は５Ｖ電圧変換器を備えてもよい。ブースト変換器は、例えば１３Ｖ以下など、所定量以下のブースト電圧を提供するように構成されている。ブースト変換器は、電力集約的な動作の間、追加の電圧及び／又は電流を提供し、電圧低下又は低電力状態を防止するように構成されている。
【００６３】
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に連結されている。スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）の動作を制御し、セグメント化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されてもよい。緊急離脱ドアスイッチ及び緊急離脱用の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、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は、メインコントローラ７１７に連結されている。左側関節左スイッチ、左側関節右スイッチ、左側関節中央スイッチ、及び左側反転スイッチを備える左側スイッチは、左側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に連結されている。右側関節左スイッチ、右側関節右スイッチ、右側関節中央スイッチ、及び右側反転スイッチを備える右側スイッチは、右側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に連結されている。発射スイッチ、クランプ解放スイッチ、及びシャフト係合スイッチは、メインコントローラ７１７に連結されている。
【００６４】
複数のスイッチを任意の組み合わせで実装するために、任意の好適な機械的、電気機械的、又は固体スイッチが用いられてよい。例えば、スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）と関連付けられた構成要素の運動又は物体の存在によって動作させられるリミットスイッチであってもよい。このようなスイッチは、外科用器具１０と関連付けられた様々な機能を制御するために用いられてもよい。リミットスイッチは、一組の接点に機械的に連結されたアクチュエータからなる電気機械的装置である。物体がアクチュエータと接触すると、装置は接点を動作させて、電気的接続を作成又は破壊する。リミットスイッチは、それらの頑丈さ、設置の容易さ、及び動作の信頼性により、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、とりわけ光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する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、金属酸化膜半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）、双極など）などの固体装置であってもよい。他のスイッチとしては、とりわけ、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサを挙げることができる。
【００６５】
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と、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を含み得る電力管理回路７３４と、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は、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され得る。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に提供するために、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、その結果、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に連結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に電気的に連結するためのシャフトアセンブリコネクタ７２８と、を含む。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。
【００６６】
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への出力装置７４２を含んでもよい。そのような装置は、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイ画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）、又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含められ得るディスプレイ７４３を含んでもよい。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は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供することができる。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／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は、電源アセンブリ７０６と統合されることができる。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との間の通信はインターフェース７２５を介して成し遂げられ得る。外科用器具１０（図１〜図４）の動作を制御するための制御回路７００（図５Ａ〜図５Ｂ及び図６）を説明してきたが、本開示は、ここで、外科用器具１０（図１〜図４）及び制御回路７００の様々な構成を参照する。
【００６７】
図７は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）の態様を制御するように構成された制御回路８００を示す。制御回路８００は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成され得る。制御回路８００は、少なくとも１つのメモリ回路８０４に連結された１つ又は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）を含むコントローラを備えてよい。メモリ回路８０４は、プロセッサ８０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ８０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ８０２は、当該技術分野で既知の複数のシングル又はマルチコアプロセッサのうちのいずれか１つであってよい。メモリ回路８０４は、揮発性及び不揮発性のストレージ媒体を含んでもよい。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よい。
【００６８】
図８は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）の態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路８１０を示す。組み合わせ論理回路８１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成され得る。回路８１０は、入力８１４で外科用器具１０と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理８１２によってデータを処理し、出力８１６を提供するように構成された組み合わせ論理回路８１２を含む有限状態マシンを含んでもよい。
【００６９】
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８２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成され得る。回路８２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路８２０は、例えば、組み合わせ論理回路８２２、少なくとも１つのメモリ回路８２４、及びクロック８２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路８２０は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の事例では、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、外科用器具１０の入力８２６と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理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、本明細書の様々なプロセスを実装するために、プロセッサ８０２と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の組み合わせを含んでもよい。
【００７０】
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行うための論理、命令、及び／又はデータを記憶するように構成されたコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。例えば、製造物品は、汎用プロセッサ又は特定用途向けプロセッサによって実行するのに適した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。
【００７１】
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の図表であり、絶対位置決めシステム１１００は、センサ装置１１０２を含む制御モータ駆動回路構成を含む。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提供する。図２〜図４を簡潔に参照すると、一態様では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯のラック１２２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型梁１７８、又は変位させられ得る任意の要素など、外科用器具１０の任意の可動部材を指すために使用される。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に連結されている。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適した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、若しくはＩ型梁１７８、又は組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential 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感知システム、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感知システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００７２】
電気モータ１１２０は、変位部材１１１１上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されているギヤアセンブリ１１１４と動作可能に連携する回転可能なシャフト１１１６を含むことができる。センサ素子１１２６は、センサ素子１１２６の１回転が、変位部材１１１１のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギヤアセンブリ１１１４に動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサの構成１１１８は、ラックアンドピニオン構成によって直線アクチュエータに、又はスパーギヤ若しくは他の接続によって回転アクチュエータに接続され得る。電源１１２９は絶対位置決めシステム１１００に電力を供給しており、出力インジケータ１１２８は絶対位置決めシステム１１００の出力を表示してもよい。図２では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために上に形成された駆動歯のラック１２２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。
【００７３】
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の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１が、変位部材１１１１に連結されたセンサ素子１１２６の１回転後に点「ａ」から点「ｂ」まで移動している長手方向直線距離である。センサ機構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回又は２回以上の回転を完了する結果をもたらすギヤ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してもよい。
【００７４】
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、一連のスイッチ１１２２ａ〜１１２２ｎ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギヤ減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチ１１２２ａ〜１１２２ｎの状態は、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決定するための論理を適用するコントローラ１１０４にフィードバックされる。位置センサ１１１２の出力１１２４は、コントローラ１１０４に提供される。センサ装置１１０２の位置センサ１１１２は、磁気センサ、ポテンショメータなどのアナログ回転センサ、アナログホール効果素子のアレイを含んでもよく、これらは、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する。
【００７５】
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。
【００７６】
コントローラ１１０４は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実施するようにプログラムされてもよい。一態様では、コントローラ１１０４は、プロセッサ１１０８及びメモリ１１０６を含む。電気モータ１１２０は、関節運動又はナイフシステムへのギヤボックス及び機械的リンクを備えたブラシ付きＤＣモータであってもよい。一態様では、モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。絶対位置決めシステム１１００で使用するために、他のモータドライバが容易に代用されてもよい。絶対位置決めシステム１１００のより詳細な説明は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年４月１５日に出願された米国特許出願第１５／１３０，５９０号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されている。
【００７７】
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精密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。
【００７８】
絶対位置決めシステム１１００は、ＰＩＤ、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを備えてもよく、かつ／又はこれを実装するようにプログラムされてもよい。電源１１２９が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）が挙げられる。位置センサ１１１２で測定される位置に加えて、物理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向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを用いて、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。コントローラ１１０４は、制御回路７００（図５Ａ〜図５Ｂ）であってもよい。
【００７９】
モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１１１０は、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷に合わせて特別に設計された外部のＮチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用する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）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧にもたらし、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサが、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使用されてもよい。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。絶対位置決めシステム１１００で使用するために、他のモータドライバが容易に代用されてもよい。
【００８０】
センサ装置１１０２用の絶対位置決めシステム１１００の態様を実現するための一般的なアーキテクチャについて説明したので、ここで、絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置１１０２の一態様について説明するために、本開示は図１１〜図１２を参照する。図１１は、一態様による、回路１２０５及びセンサ装置１１０２の各要素の相対的な位置合わせを示す、絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置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、ギヤ減速を提供するためのギヤアセンブリ１２０６とを含む。図２を簡潔に参照すると、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯のラック１２２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に戻ると、ギヤアセンブリ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感知素子を備え、磁石１２０２に近接して定置されている。磁石１２０２が回転すると、位置センサ１２００の磁気感知素子は、１回転にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を測定する。
【００８１】
センサ装置１１０２は、例えば、全磁場又は磁場の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、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。
【００８２】
ギヤアセンブリは、３：１のギヤ比接続を提供する噛合係合の第１のギヤ１２０８と第２のギヤ１２１０とを備えている。第３のギヤ１２１２は、シャフト１２１４の周りを回転する。第３のギヤ１２１２は、変位部材１１１１（又は図２に示すような１２０）と噛合係合しており、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のギヤ１２１０もまた、シャフト１２１４の周りを回転し、したがって、シャフト１２１４周りの第２のギヤ１２１０の回転は、変位部材１１１１の長手方向並進と対応する。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フルストロークは、第２のギヤ１２１０の３回転、及び第１のギヤ１２０８の１回転に対応する。磁石ホルダ１２０４は、第１のギヤ１２０８に連結されているので、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１の各フルストロークで完全に１回転する。
【００８３】
位置センサ１２００は、磁石ホルダ１２０４内において位置センサ１２００を下で回転する磁石１２０２と精密に位置合わせして収容するのに適したアパーチャ１２２０を画定する位置センサホルダ１２１８によって支持されている。磁石１２０２は磁石ホルダ１２０４と共に回転するが、固定具は、ブラケット１２１６に、及び回路１２０５に連結されており、静止状態を維持する。ハブ１２２２が、第１のギヤ１２０８及び磁石ホルダ１２０４と嵌合するように設けられている。シャフト１２１４に連結された第２のギヤ１２１０及び第３のギヤ１２１２も示されている。
【００８４】
図１２は、本開示の一態様による、磁気式回転絶対位置決めシステムを含む絶対位置決めシステム１１００用の位置センサ１２００の図表である。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と連係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、低電圧かつ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の領域１２３０内に４つのホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄを含む。チップ上には、高解像度ＡＤＣ  １２３２及びスマート電力管理コントローラ１２３８も設けられている。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桁毎の方法及びＶｏｌｄｅｒのアルゴリズムとしても知られる、ＣＯＲＤＩＣプロセッサ１２３６（座標回転デジタルコンピュータ）が設けられる。角度位置、アラームビット、及び磁場情報は、ＳＰＩインターフェース１２３４などの標準的なシリアル通信インターフェースを介してコントローラ１１０４に伝送される。位置センサ１２００は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ１２００は、小型のＱＦＮ１６ピン４ｘ４ｘ０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
【００８５】
ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、回転磁石１２０２（図１１）の真上に位置する。ホール効果は周知の効果であり、便宜上、本明細書では詳細に説明されないが、一般に、ホール効果は、導体内の電流及び電流に垂直な磁場に対して横方向に電気導体の両端電圧差（ホール電圧）を生じさせる。ホール係数が、電流密度と印加磁場との積に対する誘導電場の比として定義される。その値は、電流を構成する電荷キャリアの種類、個数、及び特性に依存するので、ホール係数は、導体を作る材料の特徴を示す。ＡＳ５０５５位置センサ１２００において、ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、磁石１２０２の絶対位置を磁石１２０２の１回転にわたって角度で示す電圧信号を発生させることが可能である。この角度値は固有の位置信号であり、ＣＯＲＤＩＣプロセッサ１２３６によって算出され、ＡＳ５０５５位置センサ１２００にオンボードでレジスタ又はメモリ内に格納される。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。
【００８６】
ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、コントローラ１１０４に接続されているとき、動作するために少数の外部構成要素のみを必要とする。単一電源を使用する単純な適用には６本の導線を必要とし、電力用に２本の導線、コントローラ１１０４とのＳＰＩインターフェース１２３４用に４本の導線１２４０を必要とする。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、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、直ちに、ＩＮＴ出力１２４２がクリアされ、新たな結果が角度レジスタに記憶される。角度測定の完了は、再び、ＩＮＴ出力１２４２及びステータスレジスタの対応するフラグを設定することによって示される。
【００８７】
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（〜６００μｓ）で実施される。１つの角度の測定が完了すると、直ちに、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は一時停止して電源オフ状態に移る。デジタル平均化による角度値のオンチップフィルタリングは、２回以上の角度測定を必要とし、その結果、電源投入時間がより長くなり、低電力用途には望ましくないので、このオンチップフィルタリングは実施されない。角度のジッターは、コントローラ１１０４で複数の角度サンプルを平均化することによって低減され得る。例えば、４つのサンプルを平均化すると、ジッターは６ｄＢ（５０％）低減する。
【００８８】
図１３は、本開示の一態様による、エンドエフェクタ２５０２内に把持された組織２５２６に対するＩ型梁２５１４の発射ストロークを示す、外科用器具１０（図１〜図４）のエンドエフェクタ２５０２の断面図である。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及び細長いチャネル２５０３を含み、ステープルカートリッジ２５１８が、細長いチャネル２５０３内に位置付けられている。発射バー２５２０は、エンドエフェクタ２５０２の長手方向軸線２５１５に沿って遠位側に及び近位側に並進可能である。エンドエフェクタ２５０２が関節運動させられていないとき、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が、発射バー２５２０の遠位部分に図示されている。楔形スレッド２５１３が、ステープルカートリッジ２５１８内に位置付けられている。Ｉ型梁２５１４が遠位側に並進すると、切断縁部２５０９は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられた組織２５２６と接触し、これを切断し得る。また、Ｉ型梁２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位側に押して、楔形スレッド２５１３をステープルドライバ２５１１に接触させる。ステープルドライバ２５１１は、ステープル２５０５内へと上に駆動されて、ステープル２５０５に、組織を通貫させ、アンビル２５１６内に画定されたポケット２５０７内へと前進させてもよく、これにより、ステープル２５０５が成形される。
【００８９】
例示的なＩ型梁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もまた、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされて示されている。発射部材ストロークは、ストローク開始位置２５２７及びストローク終了位置２５２８を含んでもよい。Ｉ型梁２５１４の発射ストロークの間、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位側に前進させられてもよい。Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５２７の１つの例示的な位置に示されている。Ｉ型梁２５１４の発射部材ストロークチャート２５２９は、５つの発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５を示す。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉ型梁２５１４は遠位側に前進し始めてよい。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉ型梁２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位側に移動させ始めてもよい。しかしながら、第１の領域にいる間、切断縁部２５０９は組織に接触しなくてもよく、楔形スレッド２５１３はステープルドライバ２５１１と接触しなくてもよい。静止摩擦に打ち勝った後、第１の領域２５１７内でＩ型梁２５１４を駆動する力は、実質的に一定であってよい。
【００９０】
第２の発射部材ストローク領域２５１９では、切断縁部２５０９は、組織２５２６と接触し、これを切断し始めてよい。また、楔形スレッド２５１３も、ステープルドライバ２５１１に接触して、ステープル２５０５を駆動し始めてよい。Ｉ型梁２５１４を駆動する力が上昇し始めてよい。図示のように、初期に遭遇した組織は、アンビル２５１６がステープルカートリッジ２５１８に対して枢動するという方法に起因して、圧縮される及び／又はより薄くなり得る。第３の発射部材ストローク領域２５２１では、切断縁部２５０９は連続的に、組織２５２６と接触し、これを切断してもよく、楔形スレッド２５１３は繰り返しステープルドライバ２５１１と接触してもよい。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により、Ｉ型梁２５１４を駆動する力は低下し始めてもよい。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の部分にある組織は、アンビル２５１６の枢動点により近い組織よりも圧縮されなくてよく、切断するのにより少ない力を必要とする。また、切断縁部２５０９及び楔形スレッド２５１３は、第４の領域２５２３にある間に組織２５２６の端部に到達してもよい。Ｉ型梁２５１４が第５の領域２５２５に到達したとき、組織２５２６は完全に切断されていてもよい。楔形スレッド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に接触してもよい。第５の領域２５２５を通ってＩ型梁２５１４を前進させる力は低減されてもよく、いくつかの例では、Ｉ型梁２５１４を第１領域２５１７内で駆動する力と同様であってもよい。発射部材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に到達してもよい。図１８での発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５の位置決めは、単なる一例である。いくつかの例では、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線２５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
【００９１】
上述したように、ここで図１０〜図１３を参照すると、エンドエフェクタ２５０２内に捕捉された組織をステープル留め及び／又は切開するために、外科用器具１０（図１〜図４）のハンドルアセンブリ内に位置付けられた電気モータ１１２２を利用することで、Ｉ型梁２５１４を含めて、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、前進又は後退させられてよい。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／若しくは電流など、電気モータ１１２２に供給される電力の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１１２２の他の動作パラメータ若しくは外部の影響に基づいて、Ｉ型梁２５１４の速度を予測するように構成されてもよい。コントローラ１１０４は、電気モータ１１２２に供給される電流及び／若しくは電圧の以前の値、並びに／又は、速度、加速度、及び／若しくは位置など、システムの以前の状態に基づいて、Ｉ型梁２５１４の現在の速度を予測するように構成されてもよい。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の予測速度と、Ｉ型梁２５１４の感知速度とを比較して、電気モータ１１２２への電力を、Ｉ型梁２５１４の速度を増加させるために増加させ、かつ／又はＩ型梁２５１４の速度を低下させるために減少させるべきか否かを判定するように構成され得る。その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，２１０，４１１号、発明の名称「ＭＯＴＯＲ−ＤＲＩＶＥＮ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第７，８４５，５３７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」。
【００９２】
Ｉ型梁２５１４に作用する力は、様々な技術を用いて判定されてよい。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の電流は、Ｉ型梁２５１４が、遠位側に前進する際に経験する負荷に基づく。Ｉ型梁２５１４の力は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉ型梁２５１４（Ｉ型梁１７８、図２０）、発射バー１７２（図２）の上に、及び／又は切断縁部２５０９の近位端の上に歪みゲージを位置付けることによって判定されてもよい。Ｉ型梁２５１４の力は、所定の経過期間Ｔ１の後のモータ２５０４の現在の設定速度に基づいた予期された速度で移動しているＩ型梁２５１４の実際の位置を監視し、期間Ｔ１の終了時のモータ２５０４の現在の設定速度に基づいたＩ型梁２５１４の予期された位置に対してＩ型梁２５１４の実際の位置を比較することによって、判定されてもよい。したがって、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予期された位置よりも小さい場合、Ｉ型梁２５１４への力は、公称力よりも大きい。逆に、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予期された位置よりも大きい場合、Ｉ型梁２５１４への力は、公称力よりも小さい。Ｉ型梁２５１４の実際の位置と予期された位置との差は、Ｉ型梁２５１４への力の公称力からの偏差に比例する。そのような技術は、代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰに記載されており、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９３】
図１４は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具２５００のブロック図を示す。一態様では、外科用器具２５００は、Ｉ型梁２５１４などの変位部材１１１１の遠位並進を制御するようにプログラムされている。外科用器具２５００は、アンビル２５１６と、Ｉ型梁２５１４（鋭利な切断縁部２５０９を含む）と、取り外し可能なステープルカートリッジ２５１８と、を含み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いてもよい。
【００９４】
Ｉ型梁２５１４などのライナー変位部材１１１１の位置、移動、変位、及び／又は並進は、図１０〜図１２に示されるように、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によって測定され得、図１４では位置センサ２５３４として表され得る。Ｉ型梁２５１４が長手方向に移動可能な駆動部材１２０に連結されているため、Ｉ型梁２５１４の位置は、位置センサ２５３４を用い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され得る。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ように位置センサ２５３４によって達成され得る。図５Ａ及び図５Ｂに記載の制御回路７００などの制御回路２５１０は、図１０〜図１２に関連して記載されるように、Ｉ型梁２５１４などの変位部材１１１１の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの例では、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に、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、タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路２５１０に提供して、位置センサ２５３４によって判定されたＩ型梁２５１４の位置をタイマー／カウンタ回路２５３１の出力と相関させ、その結果、制御回路２５１０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩ型梁２５１４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【００９５】
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。
【００９６】
モータ２５０４は、エネルギー源２５１２から電力を受け取ってもよい。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型梁２５１４に機械的に連結されてもよい。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩ型梁２５１４に連結するための１つ又は２つ以上のギヤ又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ２５３４は、Ｉ型梁２５１４の位置を感知してもよい。位置センサ２５３４は、Ｉ型梁２５１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ２５３４は、Ｉ型梁２５１４が遠位側に及び近位側に並進すると一連のパルスを制御回路２５１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路２５１０は、パルスを追跡してＩ型梁２５１４の位置を判定してもよい。例えば、近接センサを含め、他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉ型梁２５１４の運動を示す他の信号を提供してもよい。また、いくつかの例では、位置センサ２５３４は省略されてもよい。モータ２５０４がステップモータである場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉ型梁２５１４の位置を追跡してもよい。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。
【００９７】
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、磁場センサ、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含んでもよい。センサ２５３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含んでもよい。
【００９８】
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含んでもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを含んでもよい。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は完全さを示す。
【００９９】
センサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に及ぼされる力を測定するように構成されてもよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖管２６０（図３）によってアンビル２５１６に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管２６０とアンビル２５１６との間の相互作用点に位置することができる。アンビル２５１６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との間に捕捉された組織部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付けられて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、図５Ａ〜図５Ｂに記載されるようなプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路２５１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、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。
【０１００】
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相当する。力はデジタル信号に変換され、制御回路２５１０に提供される。
【０１０１】
図１〜図１４に関連して本明細書に開示される器具の物理的性質を使用し、図１４を参照すると、制御回路２５１０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ２５０２内のＩ型梁２５１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるが、これらに限定されない、任意のフィードバックコントローラのうちの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。
【０１０２】
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リンクを備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩ型梁２５１４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば、変位部材及び関節ドライバ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。
【０１０３】
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示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意されたい。例示的な態様は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な態様を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は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。
【０１０４】
様々な例示的な態様が、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の長手方向軸線に沿って遠位側に及び近位側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は、アンビル２５１６の反対側に位置付けられたステープルカートリッジ２５１８と、を備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に組織を把持してもよい。器具２５００を使用する準備が整うと、臨床医は、例えば器具２５００のトリガを押すことによって発射信号を提供してもよい。発射信号に応答して、モータ２５０４は、変位部材をエンドエフェクタ２５０２の長手方向軸線に沿って、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側に駆動させてもよい。変位部材が遠位側に並進すると、遠位端に位置付けられた切断要素を備えるＩ型梁２５１４は、ステープルカートリッジ２５１８とアンビル２５１６との間の組織を切断してもよい。
【０１０５】
様々な例では、外科用器具２５００は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、例えば、Ｉ型梁２５１４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路２５１０を備えてもよい。制御回路２５１０は、本明細書に記載されるように、直接的に又は間接的にのいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路２５１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより低い速度で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより速い速度で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
【０１０６】
いつくかの例では、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は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ２５０４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路２５１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路２５１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ２５０４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
【０１０７】
図１５は、本開示の一態様による、実行された２つの例示的な変位部材ストロークをプロットしている図表２５８０を示す。図表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との間でＩ型梁２５１４の位置を示す。水平軸２５８４上では、制御回路２５１０は、ｔ０において発射信号を受信し、初期モータ設定を提供し始め得る。変位部材ストロークの開ループ部分は、ｔ０〜ｔ１で経過し得る初期期間である。
【０１０８】
第１の例２５９２は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に厚い組織が位置付けられているときの外科用器具２５００の応答を示す。変位部材ストロークの開ループ部分、例えば、ｔ０〜ｔ１の初期期間の間、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、例２５９２のｔ１後（例えば、閉ループ部分内）の傾きによって示される、選択された一定速度（Ｖｓｌｏｗ）でＩ型梁２５１４を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４の位置を監視し、モータ設定値２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を変調してＶｓｌｏｗを維持することによって、Ｉ型梁２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動してもよい。第２の例２５９０は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に薄い組織が位置付けられているときの外科用器具２５００の応答を示す。
【０１０９】
ｔ０〜ｔ１の初期期間（例えば、開ループ期間）の間、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９６まで横断してもよい。制御回路は、位置２５９６が、選択された一定速度（Ｖｆａｓｔ）で変位部材を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。例２５９０の組織は、例２５９２の組織よりも薄いため、より小さい抵抗をＩ型梁２５１４の運動に与え得る。その結果、Ｉ型梁２５１４は、初期期間の間にストロークのより大きな部分を横断し得る。また、いくつかの例では、より薄い組織（例えば、初期期間の間に変位部材ストロークのより大きい部分が横断される）は、初期期間後のより高い変位部材速度に対応し得る。
【０１１０】
図１６は、本開示の一態様による、外科用器具のエンドエフェクタ９１２の断面図を示す。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、及びアンビル歪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部分に関連付けられた１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。様々な例では、第１のセンサ９２０及び／又は第２のセンサ９２６は、例えば、例えば磁場センサなどの磁気センサ、歪みゲージ、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含んでもよい。図示されたエンドエフェクタ９１２は２つのセンサを備えているが、更なる又はより少ないセンサが用いられてもよい。
【０１１１】
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に埋め込まれた磁石９２４によって生成される磁場を検出するように構成されている磁場センサを含んでもよい。アンビル９１４は、開放位置と閉鎖位置との間で枢動可能に回転可能である。検出された磁場の強度は、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さ及び／又は食込みの完全さに相当してもよい。特定の事例では、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における歪みの大きさを測定するように構成された、例えば微小歪みゲージなどの歪みゲージを含んでもよい。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。
【０１１２】
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、アンビル９１４と顎部材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含んでもよい。いくつかの例では、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部分のインピーダンスを検出するように構成されている。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さ及び／又は完全さを示してもよい。
【０１１３】
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てもよい。特定の事例では、間隙９２２は、アンビル９１４と顎部材９１６との間に掴持された組織部分の厚さ及び／又は圧縮率を表すものであり得る。間隙９２２は、組織を圧縮するためにアンビル９１４に適用された力を表すものであり得る。一態様では、アンビル９１４と顎部材９１６との間の間隙９２２は、磁場センサをアンビル９１４上に位置付け、磁石を顎部材９１６上に位置付けることによって測定され得、間隙９２２は、磁場センサによって検出される信号に比例し、信号は、磁石と磁場センサとの間の距離に比例する。磁場センサ及び磁石の位置は、磁場センサが顎部材９１６上に位置付けられ、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。
【０１１４】
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、閉鎖駆動システム３０によってアンビル９１４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）によってアンビル９１４に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管２６０とアンビル９１４との間の相互作用点に位置することができる。アンビル９１４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部分によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。特定の態様では、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付けられて、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、図５〜図１０に記載されるようなプロセッサ、例えば、より具体的には、システム９７０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。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時間ベースの情報を提供及び分析し、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。
【０１１５】
図１７〜図２０は、本開示の一態様による、アンビル９１４が開放位置及び閉鎖位置にある状態でのアンビル及び閉鎖管センサ装置の断面図である。図１６に関して上述したように、外科用器具は、閉鎖システムによってアンビル９１４に及ぼされる力を測定するように構成されているセンサ６６００又はセンサアセンブリを含むことができる。一態様では、閉鎖システムは閉鎖管２６０を備える。このような一例では、センサ６６００は、アンビル９１４の近位端６５００と閉鎖管２６０の遠位端６５０２との間の相互作用点に位置付けられ得る。閉鎖管２６０が遠位側に並進させられてアンビル９１４を閉鎖すると、閉鎖管２６０の遠位端６５０２は、図１８及び図２０に示されるように、アンビル９１４の近位端６５００と接触する。したがって、この相互作用点に位置付けられたセンサ６６００は、閉鎖管２６０及びアンビル９１４によってそれらの間に及ぼされる力の絶対的な程度又は相対的な程度を測定することができる。センサ６６００としては、歪みゲージ、油圧式ロードセル、空気圧式ロードセル、圧電式ロードセル、容量式ロードセル、圧電結晶式力変換器、及びアンビル９１４と閉鎖管２６０との間に及ぼされる圧力又は力を感知することができる任意の他の種類の装置が挙げられ得る。センサ６６００は、図５〜図１０及び図１４に記載されるように、プロセッサ及び／又は制御回路に動作可能に連結され得、その結果、例えば、センサ６６００からの出力は、プロセッサ及び／又は制御回路によってそれらが利用するためにサンプリング又は受信される。センサ６６００の出力は、デジタル信号として提供され得る。
【０１１６】
センサ６６００は、図１７〜図１８に示されるように、閉鎖管２６０の遠位端６５０２に位置付けられてもよい。センサ６６００は、１つ又は２つ以上の歪みゲージ６５０４を含んでよい。歪みゲージ６５０４は、アンビル９１４と接触するときに閉鎖管２６０によって経験される軸方向又は長手方向の歪みを感知するように構成され得る。歪みゲージ６５０４は、ホイートストンブリッジに配置されてもよい。別の態様では、センサ９２０は、図１９〜図２０に示されるように、アンビル９１４の近位端６５００に位置付けられてもよい。この態様では、センサ６６００は、例えば、閉鎖管２６０の遠位端６５０２との接触からの力の程度を感知するように構成されているロードセル６５１４に動作可能に連結されている可動部材６５１２を備えることができる。更に、前述の例は、アンビル近位端６５００及び閉鎖管遠位端６５０２のいずれかに互換的に適用され得る。更に他の態様では、センサ６６００は、アンビル近位端６５００及び閉鎖管遠位端６５０２の両方に配設された１つ又は２つ以上の力感知装置を備えることができる。
【０１１７】
図２１は、外科用器具のクランプ及び発射動作の過程での実際の閉鎖管力、変位部材力、及びモータ速度に対してそれらの予期された値をプロットした図表６７００である。図表６７００の以下の説明では、図１７〜図２０もまた参照されたい。図表６７００は、時間６７０８に対して閉鎖管力６７１０をプロットしている第１のグラフ６７０２と、時間６７０８に対して変位部材力６７１２をプロットしている第２のグラフ６７０４と、時間６７０８に対してモータ速度６７１４をプロットしている第３のグラフ６７０６とを含む。第１のグラフ６７０２、第２のグラフ６７０４、第３のグラフ６７０６のそれぞれに対して時間６７０８をプロットしているｘ軸は、外科用器具によって実行される１回のクランプ及び発射動作に対応するように正規化及び位置合わせされている。外科用器具によって実行された各クランプ及び発射動作は、開始時間６７５０と終了時間６７５２との間にある３つの期間、すなわち、閉鎖期間ｔｃ、移行期間ｔｔ、及び発射期間ｔｆに線引きされる。
【０１１８】
第１のグラフ６７０２では、予期された閉鎖管力６７１６が、閉鎖期間ｔｃ、移行期間ｔｔ、及び発射期間ｔｆのそれぞれにわたってプロットされている。予期された閉鎖管力６７１６は、閉鎖管２６０がエンドエフェクタのクランプ締め状態を保持しているときに閉鎖管２６０によって及ぼされる又は経験される予期された力である。予期された閉鎖管力６７１６は、例えば、上記のように、閉鎖管２６０とアンビル９１４との間の相互作用点における力を検出するように構成されたセンサ６６００によって、測定され得る。第２のグラフ６７０４では、予期された変位部材力６７２０が、これらの連続する期間にわたって同様にプロットされている。予期された変位部材力６７２０は、変位部材１１１１（図１０）がエンドエフェクタを通って遠位側に並進させられて、クランプされた組織を切断及び／又はステープル留めするときに、変位部材１１１１によって及ぼされる又は経験される予期された力である。
【０１１９】
様々な態様では、予期された閉鎖管力６７１６、予期された変位部材力６７２０、及び予期されたモータ速度６７２４は、組織の厚さ、行われている動作の種類（切断、ステープル留め、又はそれらの組み合わせ）、及びカートリッジの種類など、所与の条件セットに対して実験的にモデル化又は決定されている。しかしながら、図２１〜図２４に示される特定の予期された閉鎖管力６７１６、予期された変位部材力６７２０、及び予期されたモータ速度６７２４は、単なる例示に過ぎない。予期された閉鎖管力６７１６、予期された変位部材力６７２０、及び予期されたモータ速度６７２０は、外科用器具の外科用器具のメモリに記憶され得、外科用器具の動作中にアクセスされ得る。予期された閉鎖管力６７１６、予期された変位部材力６７２０、及び予期されたモータ速度６７２０は、ランタイム計算を行うプロセッサによって実行されるアルゴリズム、ルックアップテーブル内の一連の離散値、特性データに基づいた線形若しくは非線形の最良曲線適合式、又は任意の他のそのようなフォーマットとして記憶され得る。
【０１２０】
閉鎖期間ｔｃは、操作者が、エンドエフェクタにおいて組織をクランプするようにアンビル９１４、顎部材９１６、及び／又はステープルカートリッジ９１８（図１６）を閉鎖することによって外科用器具の使用を開始するときに、開始時間６７５０から始まる。操作者からの入力を受信し、エンドエフェクタに閉鎖力を及ぼす閉鎖システムによって、エンドエフェクタは閉鎖される。一態様では、閉鎖システムは、閉鎖管２６０が遠位側に並進させられるとエンドエフェクタに閉鎖力を及ぼすように構成された閉鎖管２６０を備える。閉鎖管２６０がエンドエフェクタの対応する部分に当接して、エンドエフェクタに組織を閉鎖させ、クランプ又は係合させているとき、予期された閉鎖管力６７１６は初期上昇期間６７５４を有する。初期上昇段階６７５４の後、次いで、クランプされた組織が弛緩するとき、予期された閉鎖管力６７１６は低下段階６７５６を有する。クランプされた組織が弛緩すると、閉鎖管２６０は、組織がエンドエフェクタによってクランプされている状態を維持するために、より少ない力を及ぼす必要がある。クランプされた組織からの弛緩応答は、例えば、クランプされた領域からの流体排出及び／又はクランプされた組織からの機械的応答に起因し得る。予期された閉鎖管力６７１６の低下段階６７５６は、変位部材１１１１が前進し始めるまで、閉鎖期間ｔｃにわたって定常状態値ＣＴＦ１に漸近的に近づく。
【０１２１】
変位部材１１１１が前進し始める、すなわち、発射されると、エンドエフェクタが、閉鎖管２６０によって単独でクランプ締めされている状態から、閉鎖管２６０とＩ型梁１７８（図４）との組み合わせによってクランプ締めされている状態に移行するとき、予期された閉鎖管力６７１６に移行時間ｔｔが存在する。上でより詳細に説明したように、変位部材１１１１が遠位側に前進させられると、Ｉ型梁１７８の部分がステープルカートリッジ３０４及び／又はアンビル３０６と係合し、ステープル留め及び／又は切断動作の間、Ｉ型梁１７８にエンドエフェクタを閉鎖状態に維持させる。エンドエフェクタを通って並進するときにエンドエフェクタを閉鎖状態に維持しているＩ型梁１７８は、エンドエフェクタをクランプ位置に維持するために、閉鎖管２６０によってより少ない力が及ぼされる必要があるため、予期された閉鎖管力６７１６をＣＴＦ１からＣＴＦ２に低下させる（６７５８）。逆に、予期された変位部材力６７２０は、移行期間ｔｔを通して増加する（６７６２）。予期された変位部材力６７２０における増加６７６２は、変位部材１１１１が、エンドエフェクタをクランプ位置に維持するための力を及ぼし、Ｉ型梁１７８によって切断及び／又はステープル留めされている組織からの負荷又は抵抗を経験するときに、変位部材１１１１が経験する負荷の増加によって引き起こされる。以下に更に詳細に記載されるように、閉鎖管力及び変位部材力は、したがって互いに逆の関係がある。変位部材１１１１の発射は、予期されたモータ速度６７２４での対応する増加６７６６によって開始される。
【０１２２】
移行期間ｔｔが終了すると、予期された閉鎖管力６７１６は、発射期間ｔｆの間、Ｉ型梁１７８がエンドエフェクタを通って前進して、クランプされた組織をステープル留め及び／又は切断するときに、徐々に低下する（６７６０）。逆に、予期された線形変位力６７２０は、発射期間ｔｆを通して概ね正弦波形状の低下段階６７６４を有する。一態様では、正弦波の低下段階６７６４中の各ピークは、例えば、Ｉ型梁１７８によるクランプされた組織内へのステープルの発射と対応する。各ステープルでは、変位部材１１１１によって経験される又は及ぼされる力は、後続のステープルを発射する前の再上昇の前に、期間にわたって減少する。更に、全体的に予期された変位部材力６７２０は、組織がクランプされ、かつ／又はステープル留めされると、組織を通ってＩ型梁１７８を前進させるのに必要な力の量が減少するため、正弦波の低下段階６７６４にわたって徐々に低下する。クランプされた組織のステープル留め及び／又は切断操作は、終了時間６７５２で完了している。
【０１２３】
変位部材１１１１はより大きい力を経験するほど、よりゆっくりとクランプされた組織を通って前進するため、閉鎖管２６０によって経験される力及び変位部材１１１１によって経験される力は、移行期間ｔｔの間は互いに逆の関係がある。変位部材１１１１がよりゆっくりと前進するほど、Ｉ型梁１７８は、エンドエフェクタを閉鎖した状態に維持することを閉鎖管２６０からより少なく引き継ぐ。Ｉ型梁１７８が閉鎖管２６０からより少なく引き継ぐほど、より大きい力が閉鎖管２６０によって経験される。したがって、実際の閉鎖管力６７１８を監視することは、変位部材１１１１の機能を間接的に監視するための代理として効果的に利用され得、変位部材１１１１は、それが前進する際に経験する力、すなわち、実際の変位部材力６７２２によって特徴付けられる。一態様では、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６よりも高い場合、それは、実際の変位部材力６７２２が予期された変位部材力６７２０よりも低いことを意味する。実際の変位部材力６７２２が低いとき、変位部材１１１１によって経験される負荷、すなわち、Ｉ型梁１７８によって経験される組織抵抗は、予期されたものよりも相応に低いものであり得る。Ｉ型梁１７８が組織からの低い抵抗に遭遇しているとき、Ｉ型梁１７８をより速く前進させるために、モータ速度は増加させられ得る。低い組織抵抗に遭遇したときは、外科用器具による切断及び／又はステープル留め動作にとられる時間量を減少させるために、Ｉ型梁１７８の速度を増加させることが望ましい場合がある。したがって、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６よりも小さい場合、それは、実際の変位部材力６７２２が予期された変位部材力６７２０よりも高いことを意味する。実際の変位部材力６７２２が高いとき、変位部材１１１１によって経験される負荷、すなわち、Ｉ型梁１７８によって経験される組織抵抗は、予期されたものよりも相応に高いものであり得る。Ｉ型梁１７８が組織からの高い抵抗に遭遇しているとき、Ｉ型梁１７８をより遅い速度で前進させるために、モータ速度は減少させられ得る。高い組織抵抗に遭遇したときは、モータに負荷をかけすぎることを回避し、ステープルが組織を通して十分に駆動されないことによって引き起こされるステープル形成不全を回避するために、Ｉ型梁１７８の速度を減少させることが望ましい場合がある。
【０１２４】
図２２は、本開示の一態様による、図２１に示された第１のグラフ６７０２の移行期間ｔｔの詳細図である。理想的な条件では、閉鎖管力は、一態様では予期された閉鎖管力６７１６によって示される既知の方法で挙動するが、しかしながら、外科用器具が実際に利用されるとき、外科用器具の実際の性能は、予期された組織状態、環境要因、及び他のそのような変数からの偏差に起因して変化することになる。実際の閉鎖管力６７１８が検出可能であり、かつ閉鎖管力と変位部材力との間の逆関係が既知であるとき、外科用器具は、いくつかの態様では、予期された閉鎖管力６７１６からの実際の閉鎖管力６７１８の偏差が検出されると、変位部材１１１１が遭遇する可変の又は予期せぬ負荷を補正するために、変位部材１１１１を駆動しているモータを調節するように構成され得る。予期された閉鎖管力６７１６は、外科用器具の好ましい動作状態を表し得るので、外科用器具によって実行されるクランプ及び発射動作の過程の全体を通して予期された閉鎖管力６７１６と一致するように、実際の閉鎖管力６７１８を調節することが望ましい場合がある。
【０１２５】
図２１〜図２４は、外科用器具の様々な態様の原理を説明するために、単に実際の閉鎖管力６７１８及び実際の変位部材力６７２２の例を示しているに過ぎないことに留意されたい。実際の閉鎖管力６７１８及び実際の変位部材力６７２２は、様々な組織状態、様々な環境条件、外科用器具によって行われている動作の種類などに応じて、外科用器具の使用毎に変化することになる。
【０１２６】
一態様では、移行期間ｔｔは、一連の別個の時間間隔ｔ０、ｔ１、．．．ｔｎに分割される。各時間間隔において、制御回路は、実際の閉鎖管力６７１８をサンプリングし、所与の時間間隔について予期された閉鎖管力６７１６を計算又は取得し、次いで、実際の閉鎖管力６７１８を予期された閉鎖管力６７１６と比較する。実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６の閾値内にある場合、外科用器具によって動作は行われない。上述のように、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６に等しいか、又はその許容範囲内にある場合、実際の変位部材力６７２２は、予期された変位部材力６７２０の受け入れ可能な範囲内にあるため、外科用器具によって動作は行われない。逆に、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６の閾値内にない場合、実際の変位部材力６７２２が予期された変位部材力６７２０の受け入れ可能な範囲内にないことがわかっており、外科用器具は、変位部材１１１１が並進させられる速度を補正のために調節することができる。閾値は、例えば、予期された閉鎖管力６７１６からの割合範囲又は設定値を含み得る。
【０１２７】
再び図２１を参照すると、第３のグラフ６７０６は、発射期間ｔｆの間に実際の閉鎖管力６７１８と実際の変位部材力６７２２との関係を反映してＩ型梁１７８を駆動するモータ速度の挙動の様々な例を示している。Ｉ型梁１７８が移行期間ｔｔの間に発射されるときの初期傾斜段階６７６６の後、モータ速度は、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６の閾値を上回っているか、その範囲内にあるか、又はそれを下回っているかに対応したものとなる。Ｉ型梁１７８が予期されたものよりも低い抵抗に遭遇している場合、すなわち、変位部材力が予期されたものよりも小さく、閉鎖管力が予期されたものよりも大きい場合、モータ速度は、最大速度Ｖ１まで素早く増加して（６７７２）、Ｉ型梁１７８を可能な限り最も速い速度で並進させる。Ｉ型梁１７８が予期された抵抗に遭遇している場合、すなわち、変位部材力及び閉鎖管力が受け入れ可能な許容範囲内にある場合、モータ速度は、Ｉ型梁１７８の発射ストロークの過程にわたって徐々に増加する（６７６８）。Ｉ型梁が予期されたものよりも高い抵抗に遭遇している場合、モータ速度は、モータに負荷をかけすぎることを回避するために、予期されたものよりも高い抵抗にＩ型梁１７８が遭遇したときに、１回又は２回以上一時的に下がる（６７２６）。いくつかの態様では、外科用器具は、設定最小速度Ｖ２を下回るモータ速度を一時的に下げる（６７２６）ことはしないように構成され得る。モータ速度は、Ｉ型梁１７８の発射ストロークの完了時にゼロまで減少する（６７７０）。
【０１２８】
図２５は、本開示の一態様による、閉鎖管力に従って変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス６８００の論理フロー図である。プロセス６８００の以下の説明では、図１４及び図１７〜図２０もまた参照されたい。したがって、プロセス６８００は、変位部材２５２０の発射ストロークを最初に開始し（６８０２）、これにより、変位部材２５２０をエンドエフェクタ２５０２内へと遠位側に前進させる。発射ストロークが開始される（６８０２）前，組織は、閉鎖管２６０の動作に起因して、エンドエフェクタ２５０２によって既にクランプされている。
【０１２９】
発射ストロークが開始された（６８０２）後、一態様では、次いで、制御回路２５１０が、時間ｔｘにおいて閉鎖駆動システム３０によって適用された実際の閉鎖力ＣＦａを判定する（６８０４）。いくつかの態様では、実際の閉鎖力ＣＦａは、相互作用点でアンビル８３４又はステープルカートリッジ２５１８に対して閉鎖管２６０によって及ぼされた又は経験された力又は歪みを検出するように構成されたセンサによって直接感知され得る。他の態様では、実際の閉鎖管力ＣＦａは、例えば、エンドエフェクタ２５０２をクランプ位置に維持する際に閉鎖トリガ３２と閉鎖管２６０とを接続する機械的連結部によって及ぼされた又は経験された力又は歪みを感知することによって、間接的に判定され得る。
【０１３０】
制御回路２５１０によって実行されるようなプロセス６８００は、次に、特定の時間ｔｘに対応する予期された閉鎖管力ＣＦｅを判定する（６８０６）。一態様では、制御回路２５１０は、例えば、外科用器具のメモリに記憶されたルックアップテーブルから、時間ｔｘに対応する予期された閉鎖管力ＣＦｅの値を取得することによって、予期された閉鎖管力ＣＦｅを判定する（６８０６）。別の態様では、制御回路２５１０は、制御回路２５１０によって実行されるアルゴリズムに従って予期された閉鎖管力ＣＦｅの値を計算することによって、予期された閉鎖管力ＣＦｅを判定する（６８０６）。
【０１３１】
制御回路２５１０によって実行されるようなプロセス６８００は、次に、実際の閉鎖力ＣＦａが予期された閉鎖管力ＣＦｅの閾値内にあるかどうかを判定する（６８０８）。一態様では、制御回路２５１０は、実際の閉鎖力ＣＦａが予期された閉鎖管力ＣＦｅの閾値内にあるかどうかを、２つの値を直接比較して、それらが互いの閾値内にあるかどうかを判定することによって、判定する（６８０８）。別の態様では、制御回路は、予期された閉鎖管力６７１６及び実際の閉鎖管力６７１８の最良適合曲線の導関数を、先行する時間ｔｘ−１から現在の時間ｔｘまでの時間間隔にわたって取得して、実際の閉鎖管力６７１８の変化率が予期された閉鎖管力６７１６の閾値内にあるかどうかを判定する。図２３及び図２４に示されるような別の態様では、制御回路は、実際の閉鎖管力値と前の時間ｔｘ−１の予期された閉鎖管力値との間の第１の差δａ、及び予期された閉鎖管力値と前の時間ｔｘ−１の予期された閉鎖管力値との間の第２の差δｅを計算する。次いで、制御回路は、時間ｔｘにおける差δａ、δｅを比較して、第１の差δａが第２の差δｅの閾値±ｘの範囲内にあるかどうかを判定する。
【０１３２】
例えば、図２３は、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６を超える時間間隔を示している。図２３に示されるように、時間ｔ１において、制御回路２５１０は、時間ｔ１に対応する実際の閉鎖管力値６９０２及び予期された閉鎖管力値６９００を判定する。制御回路２５１０は、次に、実際の閉鎖管力値６９０２と前の時間ｔ０の予期された閉鎖管力値６９０４との間の第１の差δ１ａ、及び予期された閉鎖管力値６９００と前の時間ｔ０の予期された閉鎖管力値６９０４との間の第２の差δ１ｅを計算する。次いで、制御回路は、時間ｔ１における差δ１ａ、δ１ｅを比較して、第１の差δ１ａが第２の差δ１ｅの閾値±ｘの範囲内にあるかどうかを判定する。第１の差δ１ａが第２の差δ１ｅ＋ｘよりも大きい（すなわち、実際の閉鎖管力値６９０２が、時間ｔ１において、予期された閉鎖管力値６９００からの許容閾値を上回っている）ので、実際の変位部材力６７２２は予期された変位部材力６７２０よりも小さく、外科用器具の制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４が並進させられる速度を増加させることによって補正することができる。
【０１３３】
別の例として、図２４は、実際の閉鎖管力６７１８が予期された閉鎖管力６７１６よりも小さくなる時間間隔を示している。図２４に示されるように、時間ｔ３において、制御回路２５１０は、時間ｔ３に対応する実際の閉鎖管力値６９０８及び予期された閉鎖管力値６９０６を判定する。制御回路２５１０は、次に、実際の閉鎖管力値６９０８と前の時間ｔ２の予期された閉鎖管力値６９１０との間の第１の差δ３ａ、及び予期された閉鎖管力値６９０６と前の時間ｔ２の予期された閉鎖管力値６９１０との間の第２の差δ３ｅを計算する。次いで、制御回路は、時間ｔ３における差δ３ａ、δ３ｅを比較して、第１の差δ３ａが第２の差δ３ｅの閾値±ｘの範囲内にあるかどうかを判定する。第１の差δ３ａが第２の差δ３ｅ−ｘよりも小さいので、実際の変位部材力６７２２は予期された変位部材力６７２０よりも大きく、外科用器具の制御回路２５１０は、変位部材１１１１が並進させられる速度を減少させることによって補正することができる。
【０１３４】
実際の閉鎖管力ＣＦａが予期された閉鎖管力ＣＦｅの許容範囲外にある場合、プロセス６８００は「いいえ」分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、例えば、Ｉ型梁２５１４など、変位部材の速度を調節する（６８１０）。変位部材がＩ型梁２５１４である例では、Ｉ型梁２５１４が並進させられる速度は、実際の閉鎖管力ＣＦａが予期された閉鎖管力ＣＦｅの閾値範囲を上回るか又は下回るかに応じて調節される。実際の閉鎖管力ＣＦａが、図２３に示されるように、予期された閉鎖管力ＣＦｅの閾値範囲を上回った場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４に設定されている現在の速度よりも大きい速度でモータ２５０４を駆動するように、モータコントローラ２５０８に提供されるモータ設定値信号２５２２を生成する。逆に、実際の閉鎖管力ＣＦａが、図２４に示されるように、予期された閉鎖管力ＣＦｅの閾値範囲を下回った場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４に設定されている現在の速度よりも小さい速度でモータ２５０４を駆動するように、モータコントローラ２５０８に提供されるモータ設定値信号２５２２を生成する。一態様では、モータ２５０４に適用される調節は、固定値であり得る。別の態様では、モータ２５０４に適用される調節は、実際の閉鎖管力ＣＦａが予期された閉鎖管力ＣＦｅの閾値範囲を上回る又は下回る程度に比例し得る。更に別の態様では、モータ２５０４に適用される調節は、線形又は非線形関数に従って制御回路２５１０によって計算され得る。
【０１３５】
実際の閉鎖管力ＣＦａが予期された閉鎖管力ＣＦｅの許容範囲内にある場合、プロセス６８００は「はい」分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、次に、Ｉ型梁２５１４のストロークが完了しているかどうかを判定する（４０８４）。あるいは、Ｉ型梁２５１４の速度が調整された（６８１０）後、制御回路２５１０は、次に、同様に、Ｉ型梁２５１４のストロークが完了しているかどうかを判定する（６８１２）。発射ストロークが完了している場合、プロセス６８００は、「はい」分岐に沿って進み、プロセス６８００は完了する（６８１４）。発射ストロークが完了していない場合、プロセス６８００は「いいえ」分岐に沿って進み、実際の閉鎖管力ＣＦａを判定すること（６８０４）、予期された閉鎖管力ＣＦｅを判定すること（６８０６）、それらが互いの閾値内にあるかどうかを判定すること（６８０８）、及びそれに応じてＩ型梁２５１４の速度に対して調節すること（６８１０）からなるループを各後続の時間間隔ｔｘ＋１、ｔｘ＋２、．．．ｔｘ＋ｎに対して継続する。換言すれば、プロセス６８００は、切断及び／又はステープル留め動作が完了するまで、閉鎖管力を監視し、それに応じてＩ型梁２５１４の速度を調節し続ける。
【０１３６】
本明細書に記載される機能又はプロセス６８００は、図５〜図６に関連して記載される制御回路７００、図７〜図９に記載される回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して記載されるマイクロコントローラ１１０４、並びに／又は図１４に記載される制御回路２５１０など、本明細書に記載される処理回路のいずれかによって実行されてもよい。
【０１３７】
電動式外科用器具の態様は、本明細書に開示される具体的な詳細を伴わずに実施され得る。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に記憶されたデータに対して動作する命令という点で提示され得る。アルゴリズムとは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、記憶、伝達、結合、比較及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をとることができる物理量の操作を指す。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字と称されてもよい。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、またこれらの量に適用される好都合な標識であるに過ぎない。
【０１３８】
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／又は集合的に実装され得る、本明細書に記載される態様は、様々な種類の「電気回路」から構成されるものと見なすことができる。結果として、「電気回路」は、少なくとも１つの個々の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムで構成された汎用コンピューティング装置（例えば、本明細書に記載されるプロセス及び／又は装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成された汎用コンピュータ又はマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）を形成する電気回路、及び／又は、通信装置（例えば、モデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路を含む。これらの態様は、アナログ若しくはデジタル形式、又はそれらの組み合わせで実装されてもよい。
【０１３９】
上述の記載は、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て装置及び／又はプロセスの態様を記載してきた。このようなブロック図、フローチャート、又は実施例内の各機能及び／又は動作は、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／又は集合的に実装され得る。一態様では、本明細書に記載される主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能論理装置（ＰＬＤ）、回路、レジスタ及び／若しく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、論理並びに／若しくはハードウェア及びソフトウェア構成要素の組み合わせ、論理ゲート、又は他の集積フォーマットによって実装されてもよい。その全部か一部かを問わず、本明細書で開示されるいくつかの態様は、１台若しくは２台以上のコンピュータ上で稼働する１つ若しくは２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台又は２台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つ若しくは２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ若しくは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、又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十分に含まれるであろう。
【０１４０】
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にかかわらず用いられる。信号搬送媒体の例としては、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といった記録可能型の媒体、並びにデジタル及び／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）などの伝送型の媒体が挙げられる。
【０１４１】
これらの態様の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。これらの態様は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、態様を修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されるものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
【０１４２】
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。
【０１４３】
実施例１．外科用器具であって、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能な変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路であって、制御回路が、力を示す信号をセンサから受信することであって、信号が、閉鎖管によってエンドエフェクタに適用された力を示す、ことと、閉鎖管によってエンドエフェクタに適用された閉鎖力を判定することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、予期された力に対して相対的な閉鎖力に対応する速度でモータを駆動させるようにモータ速度を設定することと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
【０１４４】
実施例２．制御回路に連結されたセンサを更に備え、センサが、エンドエフェクタと閉鎖管との間の相互作用点で及ぼされる力を検出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。
【０１４５】
実施例３．閉鎖力が、エンドエフェクタと閉鎖管との間の相互作用点で及ぼされる力を含む、実施例２に記載の外科用器具。
【０１４６】
実施例４．制御回路が、予期された閉鎖力をメモリから取得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。
【０１４７】
実施例５．制御回路は、閉鎖力の値を予期された閉鎖力の値と比較するように、かつ比較の結果に基づいて閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、実施例１〜実施例４に記載の外科用器具。
【０１４８】
実施例６．制御回路は、閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、予期された閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第２の差とを比較するように、かつ比較の結果に基づいて閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定する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。
【０１４９】
実施例７．エンドエフェクタと、エンドエフェクタに連結された閉鎖管であって、閉鎖管が、エンドエフェクタに閉鎖力を適用するように構成されている、閉鎖管と、を更に備える、実施例１〜実施例６に記載の外科用器具。
【０１５０】
実施例８．エンドエフェクタに閉鎖力を適用してエンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、閉鎖システムに連結された変位部材であって、変位部材が、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路であって、制御回路は、閉鎖システムによって及ぼされる閉鎖力を判定することと、予期された閉鎖力を取得することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、変位部材をある速度で駆動するようにモータを設定することであって、速度が、予期された閉鎖力に対して相対的な閉鎖力に対応する、ことと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
【０１５１】
実施例９．制御回路に連結されたセンサを更に備え、センサが、閉鎖力を検出するように構成されている、実施例８に記載の外科用器具。
【０１５２】
実施例１０．センサが、閉鎖システムとエンドエフェクタとの間の相互作用点に配設されている、実施例９に記載の外科用器具。
【０１５３】
実施例１１．制御回路が、予期された閉鎖力をメモリから取得するように構成されている、実施例８〜実施例１０に記載の外科用器具。
【０１５４】
実施例１２．制御回路は、閉鎖力の値を予期された閉鎖力の値と比較するように、かつ比較することに基づいて閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、実施例８〜１１に記載の外科用器具。
【０１５５】
実施例１３．制御回路は、閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、予期された閉鎖力と前の予期された力との間の第２の差とを比較するように、かつ比較の結果に基づいて閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、実施例８〜実施例１２に記載の外科用器具。
【０１５６】
実施例１４．エンドエフェクタと、エンドエフェクタに連結された閉鎖管であって、閉鎖管が、エンドエフェクタに閉鎖力を適用するように構成されている、閉鎖管と、を更に備える、請求項８〜実施例１３に記載の外科用器具。
【０１５７】
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、エンドエフェクタに閉鎖力を適用してエンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、閉鎖システムに連結された変位部材であって、変位部材が、エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、変位部材に連結されたモータであって、モータが、変位部材を第１の位置と第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、モータに連結された制御回路と、を備え、方法が、閉鎖システムによって及ぼされる閉鎖力を判定することと、予期された閉鎖力を取得することと、閉鎖力が予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、モータを駆動するためのモータ速度を設定することであって、モータ速度が、予期された閉鎖力に対して相対的な閉鎖力に対応する、ことと、を含む、方法。
【０１５８】
実施例１６．制御回路によって、予期された閉鎖力をメモリから取得することを更に含む、実施例１５に記載の方法。
【０１５９】
実施例１７．制御回路に連結されたセンサによって、エンドエフェクタとの相互作用点で閉鎖システムによって及ぼされる力を感知することを更に含む、実施例１５〜実施例１６に記載の方法。
【０１６０】
実施例１８．制御回路によって、閉鎖システムによって及ぼされる閉鎖力を判定することを更に含む、実施例１７に記載の方法。
【０１６１】
実施例１９．制御回路によって、閉鎖力の値を予期された閉鎖力の値と比較することと、制御回路によって、比較の結果に基づいて閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、を更に含む、実施例１５〜実施例１８に記載の方法。
【０１６２】
実施例２０．制御回路によって、閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、予期された閉鎖力と前の予期された力との間の第２の差とを比較することと、制御回路によって、比較の結果に基づいて閉鎖力が予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、を更に含む、実施例１５〜実施例１９に記載の方法。
【０１６３】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具であって、
エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能な変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータであって、前記モータが、前記変位部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、
前記モータに連結された制御回路であって、前記制御回路が、
力を示す信号をセンサから受信することであって、前記信号が、閉鎖管によって前記エンドエフェクタに適用された前記力を示す、ことと、
前記閉鎖管によって前記エンドエフェクタに適用された閉鎖力を判定することと、
前記閉鎖力が、予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、
前記予期された力に対して相対的な前記閉鎖力に対応する速度で前記モータを駆動させるようにモータ速度を設定することと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
（２）  前記制御回路に連結されたセンサを更に備え、前記センサが、前記エンドエフェクタと前記閉鎖管との間の相互作用点で及ぼされる力を検出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）  前記閉鎖力が、前記エンドエフェクタと前記閉鎖管との間の前記相互作用点で及ぼされる前記力を含む、実施態様２に記載の外科用器具。
（４）  前記制御回路が、前記予期された閉鎖力をメモリから取得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）  前記制御回路は、前記閉鎖力の値を前記予期された閉鎖力の値と比較するように、かつ前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判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。
【０１６４】
（６）  前記制御回路は、前記閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、前記予期された閉鎖力と前記前の予期された閉鎖力との間の第２の差とを比較するように、かつ前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判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。
（７）  エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに連結された閉鎖管であって、前記閉鎖管が、前記エンドエフェクタに閉鎖力を適用するように構成されている、閉鎖管と、を更に備える、実施態様１に記載の外科用器具。
（８）  外科用器具であって、
エンドエフェクタに閉鎖力を適用して前記エンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、
前記閉鎖システムに連結された変位部材であって、前記変位部材が、前記エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、
前記変位部材に連結されたモータであって、前記モータが、前記変位部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、
前記モータに連結された制御回路であって、前記制御回路は、
前記閉鎖システムによって及ぼされる前記閉鎖力を判定することと、
予期された閉鎖力を取得することと、
前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、
前記変位部材をある速度で駆動するように前記モータを設定することであって、前記速度が、前記予期された閉鎖力に対して相対的な前記閉鎖力に対応する、ことと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
（９）  前記制御回路に連結されたセンサを更に備え、前記センサが、前記閉鎖力を検出するように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  前記センサが、前記閉鎖システムと前記エンドエフェクタとの間の相互作用点に配設されている、実施態様９に記載の外科用器具。
【０１６５】
（１１）  前記制御回路が、前記予期された閉鎖力をメモリから取得するように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１２）  前記制御回路は、前記閉鎖力の値を前記予期された閉鎖力の値と比較するように、かつ前記比較することに基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１３）  前記制御回路は、前記閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、前記予期された閉鎖力と前記前の予期された力との間の第２の差とを比較するように、かつ前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定するように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１４）  エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに連結された閉鎖管であって、前記閉鎖管が、前記エンドエフェクタに閉鎖力を適用するように構成されている、閉鎖管と、を更に備える、実施態様８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、エンドエフェクタに閉鎖力を適用して前記エンドエフェクタを開放位置と閉鎖位置との間で移行させるように構成された閉鎖システムと、前記閉鎖システムに連結された変位部材であって、前記変位部材が、前記エンドエフェクタにおいて運動をもたらすように第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、変位部材と、前記変位部材に連結されたモータであって、前記モータが、前記変位部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で駆動させるように構成されている、モータと、前記モータに連結された制御回路と、を備え、前記方法が、
前記閉鎖システムによって及ぼされる前記閉鎖力を判定することと、
予期された閉鎖力を取得することと、
前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の許容値内にあるかどうかを判定することと、
前記モータを駆動するためのモータ速度を設定することであって、前記モータ速度が、前記予期された閉鎖力に対して相対的な前記閉鎖力に対応する、ことと、を含む、方法。
【０１６６】
（１６）  前記制御回路によって、前記予期された閉鎖力をメモリから取得することを更に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  前記制御回路に連結されたセンサによって、前記エンドエフェクタとの相互作用点で前記閉鎖システムによって及ぼされる力を感知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、前記閉鎖システムによって及ぼされる前記閉鎖力を判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、前記閉鎖力の値を前記予期された閉鎖力の値と比較することと、前記制御回路によって、前記比較の結果に基づいて前記閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、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、前記閉鎖力と前の予期された閉鎖力との間の第１の差と、前記予期された閉鎖力と前記前の予期された力との間の第２の差とを比較することと、前記制御回路によって、前記比較の結果に基づいて閉鎖力が前記予期された閉鎖力の閾値内にあるかどうかを判定することと、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１７Ａ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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