(57)【要約】  外科用器具の動作状態及び変位部材の速度に従って警告を提供するように外科用器具を制御する様々なシステム及び方法が開示される。外科用器具は、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、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、を含む。外科用器具は、変位部材の速度を判定することと、速度がゼロに等しくなると、器具の動作状態及びそのストロークにおける変位部材の相対位置に従って警告を提供することと、を行うように構成されている。警告は、器具の表示装置上に表示される画像を含むことができる。
2020534948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
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、
前記変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサに連結された制御回路であって、前記制御回路が、
前記変位部材の速度を判定することと、
前記速度がゼロに等しくなると、
前記外科用器具の動作状態を判定し、
前記第１の位置又は前記第２の位置のうちの少なくとも１つと比較した前記変位部材の前記位置に従って、前記変位部材の相対位置を判定し、
前記外科用器具の前記動作状態及び前記変位部材の前記相対位置に従って警告を提供することと、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】
前記警告が、画像を含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
表示装置を更に備え、前記制御回路が、前記表示装置に前記画像を表示させるように構成されている、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項６】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具が止まったことを示す、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項７】
エンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタが、
クランプ位置とクランプ解除位置との間で移動可能な顎部と、
前記変位部材によって、前記エンドエフェクタを通して後退位置と伸長位置との間で駆動可能なナイフバーと、を含み、
前記動作状態は、前記顎部がクランプされ、前記ナイフバーが前記伸長位置に駆動されているかどうかに対応する、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、
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、
前記変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサに連結された制御回路であって、前記制御回路が、
前記変位部材の速度を判定することと、
前記変位部材が移動していない場合、
前記外科用器具の動作状態を判定し、
前記変位部材が位置付けられている前記第１の位置と前記第２の位置との間のゾーンを判定し、
前記外科用器具の前記動作状態及び前記変位部材が位置付けられている前記ゾーンに従って警告を提供することと、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】
前記警告が、画像を含む、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
表示装置を更に備え、前記制御回路が、前記表示装置に前記画像を表示させるように構成されている、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具が止まったことを示す、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１４】
エンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタが、
クランプ位置とクランプ解除位置との間で移動可能な顎部と、
前記変位部材によって、前記エンドエフェクタを通して後退位置と伸長位置との間で駆動可能なナイフバーと、を含み、
前記動作状態は、前記顎部がクランプされ、前記ナイフバーが前記伸長位置に駆動されているかどうかに対応する、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１５】
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ており、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記変位部材を駆動するように構成されている、モータと、前記変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、を備える、外科用器具を動作させる方法であって、前記方法は、
前記変位部材の速度を判定することと、
前記変位部材の前記速度がゼロに等しいと判定すると、
前記外科用器具の動作状態を判定し、
前記変位部材が位置付けられているゾーンを判定し、
前記外科用器具の前記動作状態及び前記変位部材が位置付けられている前記ゾーンに従って警告を提供することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記警告が、画像を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具が止まったことを示す、請求項１６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、また様々な状況では、組織を切断及びステープル留めするように設計された、外科用ステープル留め及び切断器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
外科用ステープル留め及び切断器具では、器具を使用する臨床医に警告を提供し、器具の電源を切り、外科用器具の動作状態に従って他のこのような行動をとるために、器具の表示装置及び他の構成要素を制御することが有用であり得る。外科用器具の動作状態（すなわち、器具が切断、ステープル留め、クランプ、関節運動、又は他のこのような行動をとるかどうか）は、１つ又は２つ以上のセンサによって検出することができ、センサが検出した器具の状態に従って、様々なプロセスを実行するように構成された制御回路に通信可能に連結することができる。状況によっては、外科用器具が経験したエラーについて臨床医に警告するために、臨床医に警告を提供することが有用な場合がある。他の状況では、器具がその外科用ステープル留め及び切断動作を完了したときに器具の電源を切ることが有用な場合がある。更に他の状況では、臨床医が切断の進行を見ることができるようにするために、ナイフの位置をその発射ストロークの過程中に表示することが有用な場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様では、外科用器具は、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、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、センサに連結された制御回路であって、制御回路が、変位部材の速度を判定することと、速度がゼロに等しくなると、外科用器具の動作状態を判定し、第１の位置又は第２の位置のうちの少なくとも１つと比較した変位部材の位置に従って、変位部材の相対位置を判定し、外科用器具の動作状態及び変位部材の相対位置に従って警告を提供することと、を行うように構成された制御回路と、を備える。
【０００４】
別の態様では、外科用器具は、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、センサであって、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、センサに連結された制御回路であって、制御回路が、変位部材の速度を判定することと、変位部材が移動していない場合、外科用器具の動作状態を判定し、変位部材が位置付けられている第１の位置と第２の位置との間のゾーンを判定し、外科用器具の動作状態及び変位部材が位置付けられているゾーンに従って警告を提供することと、を行うように構成された制御回路と、を備える。
【０００５】
更に別の態様では、外科用器具を動作させる方法は、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ており、第１の位置と第２の位置との間で変位部材を駆動するように構成されている、モータと、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、を備え、この方法は、変位部材の速度を判定することと、変位部材の速度がゼロに等しいと判定すると、外科用器具の動作状態を判定し、変位部材が位置付けられているゾーンを判定し、外科用器具の動作状態及び変位部材が位置付けられているゾーンに従って警告を提供することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
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、構成及び動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く理解され得る。
【図１】本開示の一態様による、動作可能に連結された交換式シャフト組立体を有する外科用器具の斜視図である。
【図２】本開示の一態様による、図１の外科用器具の一部の分解組立図である。
【図３】本開示の一態様による、交換式シャフト組立体の一部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つの図面にまたがる、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図５Ｂ】本開示の一態様による、２つの図面にまたがる、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図６】本開示の一態様による、ハンドル組立体と電源組立体との間のインターフェース、及びハンドル組立体と交換式シャフト組立体との間のインターフェースを示す、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。
【図７】本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された制御回路を示す。
【図８】本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された組合せ論理回路を示す。
【図９】本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された順序論理回路を示す。
【図１０】図１の外科用器具の絶対位置調整システムの図であり、絶対位置調整システムが、本開示の一態様による、センサ構成を備える制御モータ駆動回路構成を備える。
【図１１】本開示の一態様による、制御回路基板組立体及びセンサ構成の各要素の相対的な整合を示す、絶対位置調整システム用のセンサ構成の分解斜視図である。
【図１２】本開示の一態様による、磁気回転絶対位置調整システムを備える位置センサの図である。
【図１３】本開示の一態様による、エンドエフェクタ内に把持された組織に対する発射部材ストロークを示す、図１の外科用器具のエンドエフェクタの断面図である。
【図１４】本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。
【図１５】本開示の一態様に従って実行された、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、明確にするためにその一部分が省略された、非関節運動方向にある細長いシャフトア組立体を示す、外科用器具のエンドエフェクタの一部分の部分斜視図である。
【図１７】本開示の一態様による、非関節運動方向にある細長いシャフト組立体を示す、図１６のエンドエフェクタの別の斜視図である。
【図１８】本開示の一態様による、細長いシャフト組立体態様を示す、図１６のエンドエフェクタの分解組立斜視図である。
【図１９】本開示の一態様による、非関節運動方向にある細長いシャフト組立体を示す、図１６のエンドエフェクタの上面図である。
【図２０】本開示の一態様による、第１の関節運動方向にある細長いシャフト組立体を示す、図１６のエンドエフェクタの別の上面図である。
【図２１】本開示の一態様による、第２の関節運動方向１６にある細長いシャフト組立体を示す、図１６のエンドエフェクタの別の上面図である。
【図２２】本開示の一態様による、従来の外科用ステープル／締結具カートリッジ及び高周波（ＲＦ）カートリッジと接続して使用するように構成された交換式外科用道具組立体に連結されたハンドル組立体を含む外科用システムの斜視図である。
【図２３】本開示の一態様による、図２２の外科用システムの分解斜視組立図である。
【図２４】本開示の一態様による、エンドエフェクタが関節運動位置にある、図２２の交換式外科用道具組立体の一部分の上部断面図である。
【図２５】本開示の一態様による、搭載された回路基板構成及びＲＦ発電機を加えた構成の斜視図である。
【図２６】本開示の一態様による、外科用器具の関節運動及び発射運動の欠如を監視するプロセスの論理流れ図を示す。
【図２７】本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節運動が妨げられていることを示す画像を示す表示画面又はその一部分の正面図を示す。
【図２８】本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節運動が妨げられていることを示す画像を示す表示画面又はその一部分の正面図を示す。
【図２９】本開示の一態様による、エンドエフェクタが最大関節運動にあることを示す画像を示す表示画面又はその一部分の正面図を示す。
【図３０】本開示の一態様による、エンドエフェクタが最大関節運動にあることを示す画像を示す表示画面又はその一部分の正面図を示す。
【図３１】本開示の一態様による、外科用器具が止まっていることを示す画像を示す表示画面又はその一部分の正面図を示す。
【図３２】本開示の一態様による、外科用器具内にカートリッジがないことを示す画像を示す表示画面又はその一部分の正面図を示す。
【図３３Ａ】本開示の一態様による、様々な変位部材ストロークの線図を示す。
【図３３Ｂ】本開示の一態様による、様々な変位部材ストロークの線図を示す。
【図３３Ｃ】本開示の一態様による、様々な変位部材ストロークの線図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１３ＵＳＮＰ／１７０１７８、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらによる、表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ  Ａ  ＫＮＩＦＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【０００９】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１４ＵＳＮＰ／１７０１７９、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらによる、表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＩＮＩＴＩＡＴＩＮＧ  Ａ  ＰＯＷＥＲ  ＳＨＵＴＤＯＷＮ  ＭＯＤＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１０】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１５ＵＳＮＰ／１７０１８０、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらによる、表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＬＡＮＧＵＡＧＥ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１１】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１６ＵＳＤＰ／１７０１８１Ｄ、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｔｏｎｙ  Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらによる、表題「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＣＲＥＥＮ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ  ＷＩＴＨ  ＡＮＩＭＡＴＥＤ  ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」。
【００１２】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１７ＵＳＤＰ／１７０１８２Ｄ、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｔｏｎｙ  Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらによる、表題「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＣＲＥＥＮ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ  ＷＩＴＨ  ＡＮＩＭＡＴＥＤ  ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」。
【００１３】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１８ＵＳＤＰ／１７０１８３Ｄ、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｔｏｎｙ  Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらによる、表題「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＣＲＥＥＮ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ  ＷＩＴＨ  ＡＮＩＭＡＴＥＤ  ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」。
【００１４】
代理人整理番号ＥＮＤ８３１９ＵＳＤＰ／１７０１８４Ｄ、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｔｏｎｙ  Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらによる、表題「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＳＣＲＥＥＮ  ＯＲ  ＰＯＲＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＯＦ  ＷＩＴＨ  ＡＮＩＭＡＴＥＤ  ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ  ＵＳＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」。
【００１５】
代理人整理番号ＥＮＤ８３２０ＵＳＮＰ／１７０１７６Ｍ、２０１７年９月２９日出願の、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらによる、表題「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【００１６】
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。１つの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、修正形態及び変形形態は、本開示の範囲内にある。
【００１７】
「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する用語であり、「近位」は臨床医により近い部分を指し、「遠位」は、臨床医からより遠い部分を指す。外科用器具は様々な向き及び位置で使用され得るので、便宜上、図面に関して使用される空間的な用語「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」は、限定的及び／又は絶対的であることを意図していない。
【００１８】
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、例えば開腹外科処置を含む、他の外科的処置及び用途に使用することができる。外科用器具は、自然開口部を通して、又は組織内に形成された切開又は穿刺穴を通して挿入することができる。器具の作用部分、すなわち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いシャフトを前進させることが可能な作用通路を有するアクセスデバイスを通じて挿入することができる。
【００１９】
いくつかの態様では、外科用器具は、以下で更に詳細に説明するように、切断（例えば、図１及び図２２におけるような）、ステープル留め（例えば、図１におけるような）、電気外科手術（例えば、図２２におけるような）、及び／又は超音波手術を行うことができる装置を含み得る。超音波外科用器具に関する更なる詳細は、その全体の開示は参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，２８３，９８１号、表題「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ  ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＢＬＡＤＥＳ」、米国特許第６，３０９，４００号、表題「ＣＵＲＶＥＤ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＴＲＡＰＥＺＯＩＤＡＬ  ＣＲＯＳＳ  ＳＥＣＴＩＯＮ」、及び米国特許第６，４３６，１１５号、表題「ＢＡＬＡＮＣＥＤ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  Ａ  ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ  ＯＦ  ＢＡＬＡＮＣＥ  ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＥＳ」に見出すことができる。
【００２０】
図１〜図４は、再使用されても又はされなくてもよい、切断及び締結用のモータ駆動式外科用器具１０を示す。図示した実施例では、外科用器具１０は、臨床医が把持し、操作し、作動させるように構成されたハンドル組立体１４を備えるハウジング１２を含む。ハウジング１２は、１つ又は２つ以上の外科的タスク又は処置を行うように構成されたエンドエフェクタ３００が動作可能に連結されている、交換式シャフト組立体２００に動作可能に取り付けられるように構成されている。本開示によると、様々な形態の交換式シャフト組立体が、ロボット制御された外科用システムと関連させて効果的に使用され得る。したがって、「ハウジング」という用語は、交換式シャフト組立体を作動させるために利用できる少なくとも１つの制御運動を生成及び加えるように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容するか又は動作可能に支持する、ロボットシステムのハウジング又は類似部分を包含することができる。「フレーム」という用語は、手持ち式外科用器具の一部分を指すことができる「フレーム」という用語はまた、ロボット制御式の外科用器具の一部分、及び／又は外科用器具を動作可能に制御するために使用され得るロボットシステムの一部分を表す場合もある。交換式シャフト組立体は、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９，０７２，５３５号、表題「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。
【００２１】
図１は、本開示の一態様による、動作可能に連結された交換式シャフト組立体２００を有する外科用器具１０の斜視図である。ハウジング１２はエンドエフェクタ３００を含み、エンドエフェクタ３００は、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装置をその中に備える。ハウジング１２は、交換式シャフト組立体と接続して使用するように構成されていてもよく、交換式シャフト組立体は、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たエンドエフェクタを含み、様々なシャフト長さ、サイズ及び種類を有する。ハウジング１２は、様々な交換式シャフト組立体と共に用いられてもよく、交換式シャフト組立体は、様々な外科的用途及び処置に関連して用いるように適合されたエンドエフェクタ構成に対して、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、他の運動及びエネルギー形態を印加するように構成された組立体を含む。エンドエフェクタ、シャフト組立体、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、組織を締結するために任意の好適な締結具を利用できる。例えば、中に着脱可能に格納された複数の締結具を備える締結具カートリッジが、シャフト組立体のエンドエフェクタに着脱可能に挿入及び／又は取り付けられ得る。
【００２２】
ハンドル組立体１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互接続され得る一対の相互接続可能なハンドルハウジングセグメント１６、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、臨床医によって把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。ハンドル組立体１４は複数の駆動システムを動作可能に支持し、駆動システムは、ハンドル組立体に動作可能に取り付けられた交換式シャフト組立体の対応部分に、制御運動を生成及び適用するように構成されている。表示装置はカバー４５の下方に設けられてもよい。
【００２３】
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の一部分の分解組立図である。ハンドル組立体１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持するフレーム２０を含んでもよい。フレーム２０は、閉鎖駆動システム３０を動作可能に支持することができ、閉鎖駆動システムは、交換式シャフト組立体２００に対して閉鎖及び開放運動を適用することができる。閉鎖駆動システム３０は、フレーム２０によって枢動可能に支持される閉鎖トリガ３２などのアクチュエータを含んでもよい。閉鎖トリガ３２は、枢動ピン３３によってハンドル組立体１４に枢動可能に連結されて、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。臨床医がハンドル組立体１４のピストルグリップ部分１９を把持する場合に、閉鎖トリガ３２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へと枢動できる。
【００２４】
ハンドル組立体１４及びフレーム２０は発射駆動システム８０を動作可能に支持してもよく、発射駆動システム８０は、それに取り付けられた交換式シャフト組立体の対応する部分に対して発射運動を適用するように構成されていてもよい。発射駆動システム８０は、ハンドル組立体１４のピストルグリップ部分１９に設置された電気モータ８２を用いてもよい。電気モータ８２は、例えば約２５，０００ＲＰＭの最大回転スピード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。取り外し可能な電源パック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、その中で複数の電池９８を動作可能に支持するように構成される。電池９８はそれぞれ、例えば、リチウムイオン（ＬＩ）又は他の好適な電池を含んでもよい。遠位ハウジング部分９６は、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、制御回路基板１００は電気モータ８２に動作可能に連結されている。直列に接続されたいくつかの電池９８は、外科用器具１０に給電することができる。電源９０は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。カバー４５の下方に位置する表示装置４３は、制御回路基板１００に電気的に連結されている。表示装置４３を暴露させるために、カバー４５を取り除いてもよい。
【００２５】
電気モータ８２は、長手方向に移動可能な駆動部材１２０上にある駆動歯１２２の組又はラックと噛合係合して装着されるギヤ減速機組立体８４と動作可能にインターフェースする、回転式シャフト（図示せず）を含み得る。長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための、その上に形成された駆動歯１２２のラックを有する。
【００２６】
使用の際、電源９０によって提供される電圧極性によって電気モータ８２を時計方向に動作させることができるが、電池によって電気モータに印加される電圧極性は、電気モータ８２を反時計方向に動作させるために反転させることができる。電気モータ８２が一方向に回転されると、長手方向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。ハンドル組立体１４は、電源９０によって電気モータ８２に印加される極性を反転させるように構成され得るスイッチを含むことができる。ハンドル組立体１４は、長手方向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が動かされている方向を検出するように構成されたセンサを含んでもよい。
【００２７】
電気モータ８２の作動は、ハンドル組立体１４上に枢動可能に支持される発射トリガ１３０によって制御され得る。発射トリガ１３０は、非作動位置と作動位置との間を枢動してもよい。
【００２８】
図１に戻ると、交換式シャフト組立体２００はエンドエフェクタ３００を含み、エンドエフェクタ３００はその中に、外科用ステープルカートリッジ３０４を動作可能に支持するように構成された細長いチャネル３０２を備える。エンドエフェクタ３００は、細長いチャネル３０２に対して枢動可能に支持されるアンビル３０６を含んでもよい。交換式シャフト組立体２００は、関節継手２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ３００及び関節継手２７０の構成及び動作は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号、表題「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＡＮ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＬＯＣＫ」に記述されている。交換式シャフト組立体２００は、ノズル部分２０２、２０３から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。交換式シャフト組立体２００は、シャフト軸線ＳＡに沿って延びる閉鎖管２６０を含んでもよく、閉鎖管２６０はエンドエフェクタ３００のアンビル３０６を閉鎖及び／又は開放するために利用され得る。
【００２９】
図１に戻ると、前述の参考文献である米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている方法で、例えば、閉鎖トリガ３２の作動に応じて、閉鎖管２６０を遠位方向（方向「ＤＤ」）に並進させてアンビル３０６が閉鎖される。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位方向に並進させることによって開かれる。アンビル開位置において、閉鎖管２６０は、その近位位置へと動かされる。
【００３０】
図３は、本開示の一態様による、交換式シャフト組立体２００の一部分の別の分解組立図である。交換式シャフト組立体２００は、スパイン２１０内部で軸方向移動するように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。中間発射シャフト２２２は、その遠位端に、ナイフバー２８０の近位端２８２にあるタブ２８４を収容するように構成された長手方向スロット２２３を含んでもよい。長手方向スロット２２３及び近位端２８２は、それらの間の相対移動が可能なように構成されてもよく、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を動かさずに、又は少なくとも実質的に動かさずに、発射部材２２０の中間発射シャフト２２２が、エンドエフェクタ３００を関節継手２７０の周りに関節運動させることを可能にし得る。いったんエンドエフェクタ３００が好適に向けられたら、長手方向スロット２２３の近位側壁がタブ２８４に接触するまで、中間発射シャフト２２２を遠位方向に前進させて、ナイフバー２８０を前進させ、細長いチャネル３０２内に位置付けられたステープルカートリッジを発射することができる。スパイン２１０は内部に細長い開口部又は窓２１３を有して、スパイン２１０の中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。いったん中間発射シャフト２２２が挿入されたら、頂部フレームセグメント２１５がシャフトフレーム２１２と係合されて、中間発射シャフト２２２及びナイフバー２８０を中に囲い込んでもよい。発射部材２２０の動作は、米国特許出願第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。スパイン２１０は、発射部材２２０と、スパイン２１０の周りに延びる閉鎖管２６０と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、関節運動駆動部２３０を摺動可能に支持してもよい。
【００３１】
交換式シャフト組立体２００は、関節運動駆動部２３０を発射部材２２０に選択的かつ取り外し可能に連結させるように構成されたクラッチ組立体４００を含み得る。クラッチ組立体４００は、発射部材２２０の周りに位置付けられる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が関節運動駆動部２３０を発射部材２２０に連結する係合位置と、関節運動駆動部２３０が発射部材２２０に動作可能に連結されない係合解除位置との間で回転され得る。ロックスリーブ４０２がその係合位置にある場合は、発射部材２２０の遠位方向移動によって、関節運動駆動部２３０を遠位方向に動かすことができ、それに対応して、発射部材２２０の近位方向移動によって、関節運動駆動部２３０を近位方向に動かすことができる。ロックスリーブ４０２がその係合解除位置にある場合は、発射部材２２０の移動は関節運動駆動部２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０を関節運動駆動部２３０とは無関係に動かすことができる。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させるために用いることができる。
【００３２】
交換式シャフト組立体２００は、スリップリング組立体６００を備えることができ、スリップリング組立体６００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から電力を伝え、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。スリップリング組立体６００は、ノズル部分２０２、２０３内に画定されたスロットの内部に位置付けら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を備え得る。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、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のうちの１つに対応し、それと電気的に接触している。かかる構成により、近位コネクタフランジ６０４と遠位コネクタフランジ６０１とが、それらの間の電気的接触を維持したまま相対回転することが可能になる。近位コネクタフランジ６０４は、例えば、導体６０２をシャフト回路基板と信号通信させることができる、電気コネクタ６０６を含み得る。少なくとも一事例では、複数の伝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び得る。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に延びてもよい。スリップリング組立体６００に関する更なる詳細が、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出され得る。
【００３３】
交換式シャフト組立体２００は、ハンドル組立体１４に固定可能に取り付けられている近位部分と、長手方向軸を中心に回転可能である遠位部分とを含み得る。回転可能な遠位シャフト部分は、スリップリング組立体６００を中心にして近位部分に対して回転させることができる。スリップリング組立体６００の遠位コネクタフランジ６０１は、回転可能な遠位シャフト部分内に位置付けることができる。
【００３４】
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。アンビル３０６から延びるピン１５２を収容するように、細長いチャネル３０２内にアパーチャ１９９を画定することができて、細長いチャネル３０２及び外科用ステープルカートリッジ３０４に対してアンビル３０６を開位置から閉位置まで枢動させることができる。発射バー１７２が、エンドエフェクタ３００の中へと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ビーム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の遠位方向に突出する端部は、Ｉビーム１７８に取り付けることができて、アンビル３０６が閉位置にある場合に、細長いチャネル３０２内に位置付けられた外科用ステープルカートリッジ３０４から間隔を空けてアンビル３０６を配置する手助けをすることができる。Ｉビーム１７８は、Ｉビーム１７８を発射バー１７２によって遠位方向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。動作時に、Ｉビーム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、ステープル駆動部１９２上に載置された複数のステープル１９１を、対応する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ビーム１７８によって遠位方向に駆動され、外科用ステープルカートリッジ３０４のカートリッジトレイ１９６上を摺動する。楔形スレッド１９０は、Ｉビーム１７８の刃先１８２がクランプされた組織を切る間、ステープル駆動部１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１９１を追い出してアンビル３０６と変形接触させる。
【００３５】
Ｉビーム１７８は、発射の間に、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ビーム１７８は、カートリッジ本体１９４、カートリッジトレイ１９６、及び細長いチャネル３０２の一部分に係合するために、中央ピン１８４及び底部フット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場合、カートリッジ本体１９４内に画定されたスロット１９３を、カートリッジトレイ１９６内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内に画定されたスロット１８９と位置合わせすることができる。使用の際、Ｉビーム１７８は、整列された細長いスロット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ビーム１７８の下部フット１８６は、スロット１８９の長さに沿って細長いチャネル３０２の底面に沿って通っている溝に係合することができ、中央ピン１８４は、長手方向スロット１９７の長さに沿ってカートリッジトレイ１９６の上面に係合することができ、上部ピン１８０は、アンビル３０６に係合することができる。発射バー１７２が遠位方向へと前進して、外科用ステープルカートリッジ３０４からステープルを発射し、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際に、Ｉビーム１７８は、アンビル３０６と外科用ステープルカートリッジ３０４との間の間隔を空けるか、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ビーム１７８を近位方向へと後退させ、それによりアンビル３０６が開かれ、ステープル留めされ切られた２つの組織部分を解放することが可能になる。
【００３６】
図５Ａ及び図５Ｂは、本開示の一態様による、２つの図面にまたがる、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及び図５Ｂを参照すると、ハンドル組立体７０２は、モータ７１４を含んでもよく、このモータは、モータ駆動部７１５により制御可能であり、外科用器具１０の発射システムにより使用され得る。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よい。別の構成において、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よい。モータ駆動部７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（field-effect transistors、ＦＥＴ）７１９を含むＨブリッジ駆動部を備えてもよい。モータ７１４は、制御電力を外科用器具１０に供給するためにハンドル組立体１４に解放可能に装着されている電源組立体７０６により給電されてもよい。電源組立体７０６は、外科用器具１０に給電するための電源として使用され得る、直列に接続されたいくつかの電池を備えてもよい。特定の状況下では、電源組立体７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源組立体７０６に別個に連結可能であり得るリチウムイオン電池であってよい。
【００３７】
シャフト組立体７０４は、シャフト組立体７０４と電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている間に、インターフェースを介して安全コントローラ及び電力管理コントローラ７１６と通信可能である、シャフト組立体コントローラ７２２を含むことができる。例えば、インターフェースは、シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている間にシャフト組立体コントローラ７２２と電力管理コントローラ７１６との間の電気通信を可能にするために、対応するシャフト組立体電気コネクタとの連結係合のために１つ又は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、対応する電源組立体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を備え得る。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、取り付けられて交換式シャフト組立体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に送信することができる。それに応じて、電力管理コントローラは、取り付けられたシャフト組立体７０４の電力要件に従って、以下に更に詳細に記載されているように、電源組立体７０６の電池の電力出力を変調し得る。コネクタは、ハンドル組立体７０２の、シャフト組立体７０４及び／又は電源組立体７０６への機械的連結係合の後に活性化して、シャフト組立体コントローラ７２２と電力管理コントローラ７１６との電気的通信を可能にすることができるスイッチを備えることができる。
【００３８】
インターフェースは、例えば、ハンドル組立体７０２に収められたメインコントローラ７１７を通して、通信信号の経路指定を行うことにより、電力管理コントローラ７１６とシャフト組立体コントローラ７２２との１つ又は２つ以上のこのような通信信号の伝達を容易にすることができる。他の状況下では、シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている間、インターフェースは、ハンドル組立体７０２を介した電力管理コントローラ７１６とシャフト組立体コントローラ７２２との間の直接線の通信を容易にし得る。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
電源組立体７０６は、電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流感知回路７３６を含み得る。シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている間に、電力管理回路は、シャフト組立体７０４の電力要件に基づいて電池の電力出力を変調するように構成され得る。電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流感知回路７３６は、電源組立体７０６の電力出力を監視して、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に提供するように用いられ得るため、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力を調節して、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／又はシャフト組立体コントローラ７２２はそれぞれ、いくつかのソフトウェアモジュールを記憶可能な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ることができる。
【００４２】
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表示スクリーン、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドル組立体７０２に含まれ得る表示装置７４３を備えてよい。シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供し得る。インターフェースは、シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成することができる。出力装置７４２は代わりに、電源組立体７０６と一体化することができる。このような状況下では、シャフト組立体７０４がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフト組立体コントローラ７２２との間の通信はインターフェースを介して成し遂げられ得る。
【００４３】
制御回路７００は、電動外科用器具１０の動作を制御するように構成された回路セグメントを備える。安全コントローラセグメント（セグメント１）は、安全コントローラ、及びメインコントローラ７１７セグメント（セグメント２）を備える。安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７は、加速度セグメント、表示装置セグメント、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に連結されてよい。メインコントローラ７１７もまた、フラッシュメモリに連結される。メインコントローラ７１７は、シリアル通信インターフェースもまた備える。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組立体（ＰＣＢＡ）など、任意の好適な回路によって実装されてもよい。プロセッサという用語は、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、プロセッサ、１つ若しくは複数のコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティングデバイスを含むと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、本明細書で記載される１つ又は２つ以上のプロセスを実装するように構成されてもよい。
【００４４】
加速度セグメント（セグメント３）は加速度計を備える。加速度計は、電動外科用器具１０の移動又は加速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、スリープモードとの間での遷移、電動外科用器具の配向の識別、及び／又は外科用器具が落下したときの識別に使用されてもよい。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に連結される。
【００４５】
表示装置セグメント（セグメント４）は、メインコントローラ７１７に連結された表示装置コネクタを備える。表示コネクタは、メインコントローラ７１７を、表示装置の１つ又は２つ以上の集積回路駆動部を通して、表示装置に連結している。表示装置の集積回路駆動部は、表示装置と一体化されてよく、かつ／又は表示装置とは別個に配置されてよい。表示装置は、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、及び／又は任意の他の好適な表示装置など、任意の好適な表示装置を含んでもよい。いくつかの例では、表示装置セグメントは安全コントローラに連結される。
【００４６】
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）に連結されている、交換式シャフト組立体２００（図１及び図３）用の制御部、及び／又は、交換式シャフト組立体２００に連結されたエンドエフェクタ３００用の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、メインコントローラ７１７をシャフトＰＣＢＡに連結するように構成された、シャフトコネクタを備える。シャフトＰＣＢＡは、強誘電性ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ）、関節運動スイッチ、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、交換式シャフト組立体２００及び／又はシャフトＰＣＢＡに固有の、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、交換式シャフト組立体２００に連結されてもよく、かつ／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と連係され得る１つ又は２つ以上のシャフト組立体２００及び／又はエンドエフェクタ３００に対応する複数のアルゴリズム、ルーチン、パラメータ、及び／又は他のデータを含む。
【００４７】
位置エンコーダセグメント（セグメント６）は、１つ又は２つ以上の磁気式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、交換式シャフト組立体２００（図１及び図３）、及び／又はエンドエフェクタ３００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、磁気式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。
【００４８】
モータ回路セグメント（セグメント７）は、動力式外科用器具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備える、Ｈブリッジ駆動部によりメインマイクロコントローラ７１７に連結される。Ｈブリッジ駆動部はまた、安全コントローラにも連結される。モータ電流センサは、モータの電引き込み電流を測定するため、モータと直列に連結している。モータ電流センサは、メインコントローラ７１７及び／又は安全コントローラと信号通信している。いくつかの例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタに連結されている。
【００４９】
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のステータス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モータコントローラに、バッファを介して供給する。電力セグメントは、セグメント電圧を回路セグメントのそれぞれに提供するように構成される。
【００５０】
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引き込み電流を測定するように構成されている。いくつかの例では、１つ又は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、既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。
【００５１】
複数のスイッチは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されている。スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）の動作を制御し、セグメント化回路の動作を制御し、かつ／又は外科用器具１０の状態を示すように構成されてよい。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、緊急離脱ドアのステータス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、交換式シャフト組立体２００（図１及び図３）並びに／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メインコントローラ７１７に連結されている。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。
【００５２】
任意の好適な機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、又は固体スイッチを用いて、任意の組み合わせで、複数のスイッチを実装してよい。例えば、スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）に関連付けられた構成要素の動きによって、又は物体の存在によって操作されるリミットスイッチであってもよい。このようなスイッチを用いて、外科用器具１０と関連した様々な機能を制御することができる。制限スイッチは、一組の接触部と機械的につながったアクチュエータからなる、電気機械装置である。対象体がアクチュエータと接触すると、装置はその接触部を操作して、電気的接続を作成する、又は破壊する。その丈夫さ、取り付けの容易さ、及び動作の信頼性により、制限スイッチは様々な用途及び環境で用いられる。制限スイッチは、対象体の有無、通過、位置付け、及び移動の終了を判定することができる。他の実装形態において、スイッチは、とりわけホール効果装置、磁気抵抗性（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗性（ＧＭＲ）装置、磁力計などの、磁場の影響下にて動作する、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、例えばトランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラなど）などの固体装置であってもよい。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、慣性センサを含んでもよい。
【００５３】
図６は、本開示の一態様による、ハンドル組立体７０２と電源組立体７０６との間のインターフェース、及びハンドル組立体７０２と交換式シャフト組立体７０４との間のインターフェースを示す、図１の外科用器具の制御回路７００の別のブロック図である。ハンドル組立体７０２は、メインコントローラ７１７、シャフト組立体コネクタ７２６、及び電源組立体コネクタ７３０を備えることができる。電源組立体７０６は、電源組立体コネクタ７３２、電力管理コントローラ７１６を備え得る電力管理回路７３４、電力変調器７３８、及び電流感知回路７３６を含むことができる。電源組立体コネクタ７３０、７３２は、インターフェース７２７を形成する。交換式シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている間、電力管理回路７３４は、交換式シャフト組立体７０４の電力要件に基づいて電池７０７の電力出力を変調するように構成され得る。例えば、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流感知回路７３６は、電池７０７の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ７１６に提供するため、電源組立体７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。シャフト組立体７０４は、不揮発性メモリ７２１及びシャフト組立体コネクタ７２８に連結され、シャフト組立体７０４をハンドル組立体７０２に電気的に連結する、シャフト組立体コントローラ７２２を備える。シャフト組立体コネクタ７２６、７２８は、インターフェース７２５を形成する。メインコントローラ７１７、シャフト組立体コントローラ７２２、及び／又は電力管理コントローラ７１６は、本明細書に記載されるプロセスの１つ又は２つ以上を実装するように構成することができる。
【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与える出力装置７４２を備えてもよい。このような装置は、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤ表示画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドル組立体７０２に含まれ得る表示装置７４３を備えてよい。シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供し得る。インターフェース７２７は、シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は電源組立体７０６と一体化されてもよい。交換式シャフト組立体７０４がハンドル組立体７０２に連結されている間に、出力装置７４２とシャフト組立体コントローラ７２２との通信が、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）について説明したので、ここで本開示は、外科用器具１０（図１〜図４）の様々な構成及び制御回路７００に移る。
【００５５】
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、本明細書に説明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）を備えるコントローラを備えることができる。メモリ回路８０４は、プロセッサ８０２によって実行されると、本明細書に説明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ストレージ媒体を含むことができる。プロセッサ８０２は、命令処理ユニット８０６及び演算ユニット８０８を含んでよい。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。
【００５６】
図８は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）又はツールの態様を制御するように構成された組合せ論理回路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することができる。回路８１０は、外科用器具１０と関連付けられたデータを入力８１４において受信し、組合せ論理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合せ論理回路８１２を含む有限状態マシンを含み得る。
【００５７】
図９は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１〜図４）の態様を制御するように構成された順序論理回路８２０を示す。順序論理回路８２０又は組み合わせ論理回路８２２は、本明細書に説明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、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。組合せ論理回路８２２は、外科用器具１０と関連付けられたデータを入力８２６において受信し、組合せ論理回路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。
【００５８】
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／又はデータを格納するように構成されたコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。例えば、製造物品は、汎用プロセッサ又は特定用途向けプロセッサによって実行するために好適なコンピュータプログラム命令を含む磁気ディスク、光学ディスク、フラッシュメモリ、又はファームウェアを含んでもよい。
【００５９】
図１０は、絶対位置調整システム１１００が、本開示の一態様によるセンサ装置１１０２を備える制御モータ駆動回路構成を備える、外科用器具１０（図１〜図４）の絶対位置調整システム１１００の図である。絶対位置調整システム１１００用のセンサ構成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。図２〜図４を簡単に参照すると、一態様では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯１２２のラックを備える長手方向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）及びＩビーム１７８（図４）を表し、これらの各々が駆動歯のラックを含むように適合され構成され得る。それに応じて、本明細書で使用する場合、変位部材という用語は、駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉビーム１７８、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具１０の任意の移動可能な部材を総称して指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、発射部材２２０、発射バー１７２、及びＩビーム１７８に連結される。したがって、絶対位置調整システム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ために好適な任意のセンサに連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、又はＩ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得る。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを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、又は固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００６０】
電気モータ１１２０は、変位部材１１１１上の駆動歯の組又はラックと噛合係合で装着されるギヤ組立体１１１４と動作可能にインターフェースをとる、回転可能なシャフト１１１６を含んでもよい。センサ要素１１２６は、センサ要素１１２６の１回転が、変位部材１１１１のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギヤ組立体１１１４に動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサの構成を、ラックピニオン構成を介して直線作動装置に、又はスパーギヤ若しくは他の接続を介して回転作動装置に接続することができる。電源１１２９は、絶対位置調整システム１１００に電力を供給し、出力インジケータ１１２８は、絶対位置調整システム１１００の出力を表示することができる。図２において、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するように、その上に形成された駆動歯１２２のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材１２０を表す。変位部材１１１１は、長手方向に移動可能な発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉビーム１７８、又はこれらの組合せを表す。
【００６１】
位置センサ１１１２に付随するセンサ要素１１２６の１回転は、変位部材１１１１の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１に連結したセンサ要素１１２６の１回転した後で、変位部材１１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ構成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機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。
【００６２】
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、又はギヤ減速機と共に用いられてもよい。スイッチ１１２２ａ〜１１２２ｎの状態は、コントローラ１１０４にフィードバックされ、コントローラ１１０４は、論理を適用して、変位部材１１１１の長手方向の直線変位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。センサ構成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要素のアレイを備えてもよい。
【００６３】
絶対位置調整システム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測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）位置への変位部材１１１１の後退又は前進なしで、器具の電源投入時点で、変位部材１１１１の絶対位置を提供する。
【００６４】
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の、様々な機能を行う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連結部を有するブラシ付きＤＣモータであってもよい。一態様では、モータ駆動部１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータ駆動部は、絶対位置調整システム１１００における使用のために容易に代用され得る。絶対位置調整システム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、米国特許出願第１５／１３０，５９０号、表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されている。
【００６５】
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の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出することができる。
【００６６】
絶対位置調整システム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。他の例としては、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）が挙げられる。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。いくつかの態様では、他のセンサ（複数可）１１１８としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，３４５，４８１号、表題「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、表題「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６２８，１７５号、表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されているものなどのセンサ構成を含むことができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置調整システム１１００は、デジタルデータ取得システムに連結され、そこで絶対位置調整システム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。絶対位置調整システム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であってもよい（図５Ａ及び図５Ｂ）。
【００６７】
モータ駆動部１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１駆動部１１１０は、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として具体的に設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（metal oxide semiconductor field effect transistor、ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。駆動部１１１０は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサは、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を提供するために用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）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。絶対位置調整システム１１００で使用するために、他のモータ駆動部が容易に代用され得る。
【００６８】
センサ構成１１０２用の絶対位置調整システム１１００の態様を実装するための全般的なアーキテクチャについて説明したので、ここで、絶対位置調整システム１１００のセンサ構成１１０２の一態様について説明するために、本開示は図１１及び図１２を参照する。図１１は、一態様による、回路１２０５及びセンサ構成１１０２の各要素の相対的な配列を示す、絶対位置調整システム１１００用のセンサ構成１１０２の分解斜視図である。絶対位置調整システム１１００用のセンサ構成１１０２は、位置センサ１２００と、磁石１２０２のセンサ要素と、変位部材１１１１のフルストローク毎に１回転する磁石ホルダ１２０４と、ギヤの減速を提供するギヤ組立体１２０６と、を備える。図２を簡単に参照すると、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯のラック１２２を備える、長手方向に移動可能な駆動部材１２０を表し得る。図１１を参照すると、ギヤ組立体１２０６、磁石ホルダ１２０４、及び磁石１２０２を支持するために、ブラケット１２１６などの構造要素が提供されている。位置センサ１２００は、ホール要素などの磁気感知要素を備え、磁石１２０２に近接して定置されている。磁石１２０２が回転するにつれて、位置センサ１２００の磁気感知要素は、１旋回にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を判定する。
【００６９】
センサ構成１１０２は、例えば、全磁場を測定するか磁場のベクトル成分を測定するかによって分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知要素を備えてもよい。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。ギヤ組立体は、噛合係合し３：１のギヤ比接続を提供する第１のギヤ１２０８及び第２のギヤ１２１０を備える。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に示すように１２０）と噛合係合しており、変位部材１１１１が遠位方向Ｄに前進するにつれて第１の方向に回転し、変位部材１１１１が近位方向Ｐに後退するにつれて第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の周りの第２のギヤ１２１０の回転は、変位部材１１１１の長手方向並進に対応する。したがって、遠位方向Ｄ又は近位方向Ｐのいずれかにおける変位部材１１１１のフルストロークの１つが、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に対して完全に１回転する。
【００７０】
位置センサ１２００は、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おり、アパーチャ１２２０は、位置センサ１２００を、下にある磁石ホルダ１２０４内部で回転している磁石１２０２に正確に整列させて収容するのに好適である。固定具が、ブラケット１２１６及び回路１２０５に連結されており、磁石１２０２が磁石ホルダ１２０４と共に回転する間、静止したままである。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。
【００７１】
図１２は、本開示の一態様による、磁気回転絶対位置調整システムを備える、絶対位置調整システム１１００用の位置センサ１２００の図である。位置センサ１２００は、Ａｕｓｔｒｉａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよい。位置センサ１２００は、コントローラ１１０４と連係して絶対位置調整システム１１００を提供する。位置センサ１２００は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石１２０２（図１５及び図１６）の上方に位置する位置センサ１２００の領域１２３０に、４つのホール効果要素１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄを含む。また、高解像度ＡＤＣ１２３２及びスマート電力管理コントローラ１２３８がチップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、１桁毎の方法とボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）として知られる、ＣＯＲＤＩＣ（座標回転デジタルコンピュータの略）プロセッサ１２３６が提供されている。角度位置、アラームビット、及び磁場情報が、ＳＰＩインターフェース１２３４など標準的なシリアル通信インターフェースを介してコントローラ１１０４に伝送される。位置センサ１２００は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ１２００は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
【００７２】
ホール効果要素１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、回転磁石１２０２（図１１）の真上に配置されている。ホール効果は、周知の効果であり、便宜上、本明細書では詳細に説明されないが、一般に、ホール効果は、導体内の電流を横断する電気導体と、電流に直交する磁場との間の電圧差（ホール電圧）を生成する。ホール係数は、誘導電場と、電流密度に印加磁場を掛けたものとの比として定義される。その値は、電流を構成する電荷キャリアの種類、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、ホール効果要素１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、磁石１２０２の絶対位置を、磁石１２０２の１旋回にわたる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、搭載されたＡＳ５０５５位置センサ１２００にオンボードでレジスタ又はメモリ内に記憶される。１回転にわたる磁石１２０２の位置を示す角度値は、様々な技術で、例えば、電源投入時に、又はコントローラ１１０４によって要求されたときに、コントローラ１１０４に与えられる。
【００７３】
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用途には６本のワイヤが必要とされ、電力用に２本のワイヤ、コントローラ１１０４とのＳＰＩインターフェース１２３４用に４本のワイヤ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行う。このサイクルの完了は、ＩＮＴ出力ピン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、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。
【００７４】
ＡＳ５０５５位置センサ１２００の測定原理により、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）行われる。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、複数回の角度測定を必要とし、その結果、電源投入時間がより長くなり、低電力用途には望ましくないので、このオンチップフィルタリングは実施されない。角度のジッターは、コントローラ１１０４で複数の角度サンプルを平均化することによって低減され得る。例えば、４つのサンプルを平均化すると、ジッターは、６ｄＢ（５０％）低減する。
【００７５】
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ビーム２５１４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に示す外科用器具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及び細長い溝２５０３を備え、ステープルカートリッジ２５１８が、細長い溝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。切刃２５０９を含むＩビーム２５１４は、発射バー２５２０の遠位側部分に例示されている。楔形スレッド２５１３は、ステープルカートリッジ２５１８内に位置付けられている。Ｉビーム２５１４が遠位に並進すると、切刃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に接触し、それを切断し得る。また、Ｉビーム２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位に押し、楔形スレッド２５１３をステープル駆動部２５１１に接触させる。ステープル駆動部２５１１は、ステープル２５０５内に上昇させられて、ステープル２５０５を、組織を通って、ステープル２５０５を形状決めするアンビル２５１６内に画定されたポケット２５０７内へ前進させ得る。
【００７６】
例示的なＩビーム２５１４の発射ストロークは、エンドエフェクタ２５０２と並べられてチャート２５２９によって例示されている。例示的な組織２５２６もまた、エンドエフェクタ２５０２と並べられて示されている。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を含み得る。Ｉビーム２５１４の発射ストロークの間、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位に前進し得る。Ｉビーム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ビーム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を例示する。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉビーム２５１４は、遠位に前進し始め得る。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉビーム２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位に移動させ始め得る。しかしながら、第１の領域にある間、切刃２５０９は、組織に接触しない場合があり、楔形スレッド２５１３は、ステープル駆動部２５１１に接触しない場合がある。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。
【００７７】
第２の発射部材ストローク領域２５１９では、切刃２５０９は、組織２５２６に接触して切断し始め得る。また、楔形スレッド２５１３は、ステープル２５０５を駆動するためにステープル駆動部２５１１に接触し始め得る。Ｉビーム２５１４を駆動する力は、上昇し始め得る。図示のように、最初に遭遇する組織は、アンビル２５１６がステープルカートリッジ２５１８に対して枢動する方式のため、圧縮され得る、及び／又はより薄くなり得る。第３の発射部材ストローク領域２５２１では、切刃２５０９は、組織２５２６と連続的に接触及び切断し得、楔形スレッド２５１３は、ステープル駆動部２５１１に繰り返し接触し得る。Ｉビーム２５１４を駆動する力は、第３の領域２５２１内で一定であり得る。第４の発射ストローク領域２５２３によって、Ｉビーム２５１４を駆動する力は、低下し始め得る。例えば、第４の発射領域２５２３に対応するエンドエフェクタ２５０２の部分の組織は、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り、切断するために少ない力を必要とする。また、切刃２５０９及び楔形スレッド２５１３は、第４の領域２５２３にある間、組織２５２６の端に到達し得る。Ｉビーム２５１４が第５の領域２５２５に到達すると、組織２５２６は、完全に切断され得る。楔形スレッド２５１３は、組織の端又はその近くで１つ又は２つ以上のステープル駆動部２５１１に接触し得る。Ｉビーム２５１４を第５の領域２５２５を通して前進させる力は低減され得、いくつかの例では、Ｉビーム２５１４を第１領域２５１７内で駆動する力と同様であってもよい。発射部材のストロークの終わりに、Ｉビーム２５１４は、ストローク終了位置２５２８に到達し得る。図１８の発射部材のストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５の位置付けは、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付けに基づいて、エンドエフェクタの長手方向軸２５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
【００７８】
上で議論したように、及び図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）のハンドル組立体内部に位置付けられた電気モータ１１２２を利用して、Ｉビーム２５１４を含む、シャフト組立体の発射システムを、シャフト組立体のエンドエフェクタ２５０２に対して前進及び／又は後退させることができる。Ｉビーム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得る。制御回路１１０４は、Ｉビーム２５１４の速度を制御するように構成され得る。コントローラ１１０４は、例えば、電圧及び／若しくは電流などの、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の他の動作パラメータ若しくは外的影響に基づいて、Ｉビーム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ビーム２５１４の現在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、本明細書に説明される絶対位置調整センサシステムを利用して、Ｉビーム２５１４の速度を感知するように構成され得る。コントローラは、Ｉビーム２５１４の予測速度と、Ｉビーム２５１４の感知速度とを比較して、電気モータ１１２２への電力が、Ｉビーム２５１４の速度を増加させるために増加させるべきか否か、かつ／又はＩビーム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。更に、電気モータ１１２２によって駆動される外科用器具１０に関しては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，２１０，４１１号、表題「ＭＯＴＯＲ−ＤＲＩＶＥＮ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に見出すことができる。センサ構成を含む外科用器具１０に関する更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第７，８４５，５３７号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」に見出すことができる。
【００７９】
Ｉビーム２５１４に作用する力は、様々な技術を使用して判定され得る。Ｉビーム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ビーム２５１４によって経験される負荷に基づく。Ｉビーム２５１４の力は、歪みゲージを、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉビーム２５１４（Ｉビーム１７８、図２０）、発射バー１７２（図２）上に、及び／又は切断縁部２５０９の近位端上に位置付けることによって判定されてもよい。Ｉビーム２５１４の力は、所定の経過期間Ｔ１後にモータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予測速度で移動するＩビーム２５１４の実際の位置を監視し、Ｉビーム２５１４の実際の位置を、期間Ｔ１終了時のモータ２５０４の現在の設定速度に基づくＩビーム２５１４の予測位置に対して比較することによって判定されてもよい。したがって、Ｉビーム２５１４の実際の位置が、Ｉビーム２５１４の予期される位置未満である場合、Ｉビーム２５１４上の力は、公称力よりも大きい。逆に、Ｉビーム２５１４の実際の位置が、Ｉビーム２５１４の予測位置よりも大きい場合、Ｉビーム２５１４上の力は、公称力よりも小さい。Ｉビーム２５１４の実際の位置と予期される位置との間の差は、公称力からのＩビーム２５１４上の力の偏差に比例する。このような技術は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６２８，０７５号、表題「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されている。
【００８０】
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ビーム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、Ｉビーム２５１４（鋭い切断縁部２５０９を含む）、及び取り外し可能なステープルカートリッジ２５１８を備え得るエンドエフェクタ２５０２を備える。エンドエフェクタ２５０２、アンビル２５１６、Ｉビーム２５１４及びステープルカートリッジ２５１８は、例えば、図１〜１３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。
【００８１】
図１０〜図１２に示し、図１４の位置センサ２５３４として表されるように、Ｉビーム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、絶対位置調整システム１１００、センサ構成１１０２、及び位置センサ１２００によって測定できる。Ｉビーム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ビーム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ビーム２５１４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ２５３４によって達成され得る。図５Ａ及び図５Ｂに記載される制御回路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ビーム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、１つ又は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１つ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ビーム２５１４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間又はデジタルカウントなど出力信号を制御回路２５１０に提供して、位置センサ２５３４によって判定されたＩビーム２５１４の位置をタイマー／カウンタ回路２５３１の出力と相関させ、その結果、制御回路２５１０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム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、外部イベントをカウントするか、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。
【００８２】
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に示すモータ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（pulse-width-modulated、ＰＷＭ）信号を含んでよい。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は、モータ駆動信号２５２４を直接生成してもよい。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であってよく、あるいはそれを含んでよい。モータ２５０４は、伝達装置２５０６を介してＩビーム２５１４に機械的に連結され得る。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩビーム２５１４に連結するための１つ又は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ビーム２５１４の位置を感知し得る。位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路２５１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路２５１０は、パルスを追跡してＩビーム２５１４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム２５１４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ２５３４は省略されてもよい。モータ２５０４がステッパモータである場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム２５１４の位置を追跡することができる。位置センサ２５３４は、エンドエフェクタ２５０２内、又は器具の任意の他の部分に位置してもよい。
【００８３】
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、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ２５０２の１つ又は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。
【００８４】
１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、クランプされた状態中のアンビル２５１６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてよい。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
【００８５】
センサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖管２６０によってアンビル２５１６に印加される閉鎖力を検出するために、閉鎖管２６０（図３）とアンビル２５１６との間の相互作用点に位置することができる。アンビル２５１６に対して及ぼされる力は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に捕捉された組織部分が経験す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によってアンビル２５１６に印加される閉鎖力を検出するために、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もよい。図５Ａ〜図５Ｂに記載されるように、１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、クランプ動作中に、プロセッサによって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に付加される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【００８６】
モータ２５０４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ２５３６を用いることができる。Ｉビーム２５１４を前進させるのに必要な力は、モータ２５０４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路２５１０に提供される。
【００８７】
図１〜図１３に関連して本明細書に開示される器具の物理的性質を用いて、及び図１４を参照して、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制御回路２５１０を構成することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ２５０２内のＩビーム２５１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラを含む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つであってもよい。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、パルス幅変調（ＰＷＭ）電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの、物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
【００８８】
外科用器具２５００の実際の駆動システムは、ギヤボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩビーム２５１４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフト組立体の、例えば変位部材及び関節運動駆動部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。
【００８９】
外科用器具２５００の態様を詳細に説明する前に、例示的態様が、適用又は使用において、添付の図面及び明細書に示される部品の構造及び構成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、及び修正形態に実装されるか又は組み込まれてもよく、様々な方式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。
【００９０】
様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用ステープル留め及び切断手段を有するエンドエフェクタ２５０２を備える外科用器具２５００を対象とする。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方向及び近位方向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場合は、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った場合、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方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進するにつれて、遠位端に位置付けられた切断要素を有するＩビーム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。
【００９１】
様々な実施例で、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、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路２５１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより低速で、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、変位部材をより高速で、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。
【００９２】
いくつかの例では、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の開ループ部分に対して、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を含み得る。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。
【００９３】
図１５は、本開示の一態様に従って実行された、２つの例示的な変位部材ストロークをプロットした図２５８０を示す。図２５８０は２つの軸を含む。横軸２５８４は経過時間を示す。縦軸２５８２は、ストローク開始位置２５８６とストローク終了位置２５８８との間のＩビーム２５１４の位置を示す。横軸２５８４上で、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てもよい。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。
【００９４】
第１の例２５９２は、厚い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられたときの外科用器具２５００の応答を示す。変位部材ストロークの開ループ部分の間、例えば、ｔ０〜ｔ１の初期期間中に、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９４まで横断してもよい。制御回路２５１０は、位置２５９４が、ｔ１の後の（例えば、閉ループ部分内の）例２５９２の傾きによって示される選択された一定速度（Ｖｓｌｏｗ）にてＩビーム２５１４を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４の位置を監視し、モータ設定点信号２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を調整することにより、Ｉビーム２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動して、Ｖｓｌｏｗを維持してもよい。
【００９５】
第２の実施例２５９０は、薄い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられた場合の外科用器具２５００の応答を示す。ｔ０〜ｔ１の初期期間（例えば、開ループ期間）の間に、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９６まで横断してもよい。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の組織よりも薄いので、Ｉビーム２５１４の動きに対する抵抗がより小さくなり得る。その結果、Ｉビーム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、初期期間中に変位部材ストロークのより大きい部分を横断する）は、初期期間後の、より速い変位部材速度に対応し得る。
【００９６】
図１６〜図２１は、本開示の一態様による、エンドエフェクタ２３００が、どのように関節継手２２７０を中心に細長シャフト組立体２２００に対して関節運動させ得るのかを示す、外科用器具２０１０のエンドエフェクタ２３００を示す。図１６は、明確にするためにその一部分が省略された、非関節運動方向にある細長いシャフト組立体２２００を示す、エンドエフェクタ２３００の一部分の部分斜視図である。図１７は、非関節運動方向にある細長いシャフト組立体２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の斜視図である。図１８は、細長いシャフト組立体２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の分解組立斜視図である。図１９は、非関節運動方向にある細長いシャフト組立体２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。図２０は、第１の関節運動方向にある細長いシャフト組立体２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。図２１は、第２の関節運動方向にある細長いシャフト組立体２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。
【００９７】
ここで図１６〜図２１を参照すると、エンドエフェクタ２３００は、組織を切断及びステープル留めするように適合されており、外科用ステープルカートリッジ２３０４を中に動作可能に支持するように構成された細長いチャネル２３０２の形態をなす第１の顎部を含んでいる。エンドエフェクタ２３００は、細長いチャネル２３０２上でそれに対して移動するように支持されるアンビル２３１０の形態をなす第２の顎部を更に含む。細長シャフト組立体２２００は、関節運動ロック２８１０を用いる関節運動システム２８００を含む。関節運動ロック２８１０は、様々な関節運動位置に外科用エンドエフェクタ２３００を選択的にロックするように構成されて、操作され得る。このような構成は、関節運動ロック２８１０がそのロック解除状態にあるときに、外科用エンドエフェクタ２３００がシャフト閉鎖管２６０に対して回転、又は関節運動することを可能にする。特に図１８を参照すると、細長いシャフト組立体２２００は、スパイン２１０を含んでおり、このスパインは、（１）その中に発射部材２２０を摺動可能に支持し、（２）スパイン２１０の周りに延びる閉鎖管２６０（図１６）を摺動可能に支持するように構成されている。シャフト閉鎖管２６０は、二重枢動閉鎖スリーブ組立体２７１によって閉鎖管２６０に枢動可能に取り付けられるエンドエフェクタ閉鎖スリーブ２７２に取り付けられている。
【００９８】
スパイン２１０はまた、近位関節駆動部２３０を摺動可能に支持する。近位関節運動駆動部２３０は、関節運動ロック２８１０と動作可能に係合するように構成された遠位端２３１を有する。関節運動ロック２８１０は、本明細書に開示される様々な方式でスパイン２１０に取り付けられるシャフトフレーム２８１２を更に備えている。シャフトフレーム２８１２は、その中で遠位関節運動駆動部２８２０の近位部分２８２１を移動可能に支持するように構成されている。遠位関節運動駆動部２８２０は、それに加えられた関節運動制御運動に応答して、シャフト軸線ＳＡ−ＳＡから横方向にオフセットし、かつシャフト軸線ＳＡ−ＳＡに対して平行である関節作動軸線ＡＡＡに沿って、遠位方向ＤＤ及び近位方向ＰＤに選択的に長手方向に移動するように、細長いシャフト組立体２２００内で移動可能に支持されている。
【００９９】
図１７及び１８では、シャフトフレーム２８１２は、枢動ピン２８１８をその上に形成された遠位端部分２８１４を含んでいる。枢動ピン２８１８は、エンドエフェクタ装着組立体２３９０の枢動ベース部分２３９５に形成された枢動穴２３９７内に枢動可能に受容されるように適合されている。エンドエフェクタ装着組立体２３９０は、バネピン２３９３又は同等のものにより、細長いチャネル２３０２の近位端２３０３へと取り付けられている。枢動ピン２８１８は、シャフト軸線ＳＡ−ＳＡに対して横方向の関節運動軸線Ｂ−Ｂを画定して、シャフトフレーム２８１２に対する関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心としたエンドエフェクタ２３００の枢動移動（すなわち、関節運動）を容易にする。
【０１００】
図１８に示すように、リンクピン２８２５は、遠位関節運動リンク２８２０の遠位端２８２３上に形成されており、クロスリンク２９００の近位端２９０２の穴２９０４内に受容されるように構成されている。クロスリンク２９００は、シャフト軸線ＳＡ−ＳＡを横断して延びており、遠位端部分２９０６を含んでいる。遠位リンク穴２９０８は、クロスリンク２９００の遠位端部分２９０６を通して設けられており、エンドエフェクタ装着組立体２３９０の枢動ベース部分２３９５の底部から延びるベースピン２３９８を中に枢動可能に受容するように構成されている。ベースピン２３９８は、関節運動軸線Ｂ−Ｂに平行なリンク軸線ＬＡを画定する。図１７及び図２０は、関節運動していない位置にある外科用エンドエフェクタ２３００を示す。細長いチャネル２３０２によって画定されるエンドエフェクタ軸線ＥＡは、シャフト軸線ＳＡ−ＳＡと整列される。「と整列される」という用語は、シャフト軸線ＳＡ−ＳＡと「同軸状に整列される」か、又はシャフト軸線ＳＡ−ＳＡと平行であることを意味し得る。遠位関節運動駆動部２８２０が近位方向ＰＤへ移動することにより、クロスリンク２９００は、図１９に示すように関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心として時計回りのＣＷ方向に外科用エンドエフェクタ２３００を引き込むことになる。遠位関節運動駆動部２８２０が遠位方向ＤＤへ移動することにより、クロスリンク２９００は、図２１に示すように関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心として反時計回りのＣＣＷ方向に外科用エンドエフェクタ２３００を移動させることになる。図２１に示すように、クロスリンク２９００は、湾曲形状を有しており、この湾曲形状は、外科用エンドエフェクタ２３００がその方向に関節運動されるときに、クロスリンク２９００を枢動ピン２８１８の周りに湾曲させることを可能にするものである。外科用エンドエフェクタ２３００がシャフト軸線ＳＡ−ＳＡの両側で完全関節運動位置にあるとき、エンドエフェクタ軸線ＥＡとシャフト軸線ＳＡ−ＳＡとの間の関節運動角度２７００は、約６５度（６５°）である。したがって、シャフト軸の当該いずれかの関節運動の範囲は、１度（１°）から６５度（６５°）である。
【０１０１】
図１９は、一態様による、直線姿勢をなす、すなわちシャフト軸ＳＡとして示す長手方向に対してゼロの角度θ０をなす関節継手２２７０を示している。図２０は、一態様による、シャフト軸ＳＡとエフェクタ軸ＥＡとの間に規定される第１の角度θ１をなして一方向に関節運動した、図１９の関節継手２２７０を示している。図２１は、シャフト軸ＳＡとエフェクタ軸ＥＡとの間に規定される第２の角度θ２をなして別の方向に関節運動した、図１９の関節継手２２７０を示している。
【０１０２】
図１６〜２１の外科用エンドエフェクタ２３００は、本明細書で説明した様々なタイプ及び構成の発射部材２２０を用いた外科用切断及びステープル留めデバイスを備えている。しかしながら、外科用エンドエフェクタ２３００は、組織を切断及び／又はステープル留めしない他の形態の外科用エンドエフェクタを備えてもよい。中央支持部材２９５０がスパイン２１０に対して枢動可能にまた摺動可能に支持されている。図１８では、中央支持部材２９５０はスロット２９５２を含んでおり、このスロットは、スパイン２１０から突出するピン２９５４をその中に受容するように適合されている。これにより、中央支持部材２９５０は、外科用エンドエフェクタ２３００が関節運動されるときに、ピン２９５４に対して枢動及び並進することが可能となる。枢動ピン２９５８は、中央支持部材２９５０の下側から突出しており、エンドエフェクタ装着組立体２３９０のベース部分２３９５に設けられた対応する枢動穴２３９９内に枢動可能に受容されるようになっている。中央支持部材２９５０は、それを通じて発射部材２２０を受容するためのスロット２９６０を更に含む。中央支持部材２９５０は、発射部材２２０が外科用エンドエフェクタ２３００の関節運動に適応するように屈曲するときに、発射ビームに側方支持をもたらすように働く。
【０１０３】
外科用器具は、エンドエフェクタ２３００が方向付けられる角度を判定するように更に構成され得る。様々な態様では、センサ装置１１０２の位置センサ１１１２は例えば、とりわけ、１つ又は２つ以上の磁気センサ、アナログ回転センサ（電位差計など）、アナログホール効果センサの配列を備えてもよく、アナログホール効果センサは、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力するものである。一態様では、図１６〜２１に示される態様の関節継手２２７０は、エンドエフェクタ２３００の角度位置すなわち関節運動角度を判定し、それに対応する固有の位置信号を提供するように構成された関節運動センサ装置を更に備えることができる。
【０１０４】
関節運動センサ装置は、上記で説明し、図１０〜１２に示されるセンサ装置１１０２と同様であり得る。この態様では、関節運動センサ装置は、位置センサと、関節継手２２７０に動作可能に連結された磁石と、を備えることができ、それにより、関節継手２２７０の回転と一致する様式で回転する。磁石は、例えば、ピボットピン２８１８に連結することができる。位置センサは、ホール効果センサなどの１つ又は２つ以上の磁気感知要素を含み、関節継手２２７０内又はそれに隣接して磁石に近接して定置される。したがって、磁石が回転すると、位置センサの磁気感知要素は、磁石の絶対角度位置を判定する。磁石が関節継手２２７０に連結されると、位置センサに対する磁石の角度位置は、エンドエフェクタ２３００の角度位置に対応する。したがって、関節運動センサ装置は、エンドエフェクタが関節運動するときのエンドエフェクタの角度位置を判定することができる。
【０１０５】
別の態様では、外科用器具は、関節運動駆動部２３０（図３）の絶対位置を監視することによって、エンドエフェクタ２３００が間接的に位置付けられる角度を判定するように構成される。関節運動駆動部２３０の位置が、エンドエフェクタ２３００が既知の方法で方向付けられる角度に対応するため、関節運動駆動部２３０の絶対位置を追跡し、次いでエンドエフェクタ２３００の角度位置に並進させることができる。この態様では、外科用器具は、関節運動駆動部２３０の絶対直線位置を判定し、それに対応する固有の位置信号を提供するように構成された関節運動センサ装置を備える。いくつかの態様では、関節運動センサ装置又は関節運動センサ装置に動作可能に連結されたコントローラは、固有の位置信号からエンドエフェクタ２３００の角度位置を並進又は計算するように更に構成される。
【０１０６】
この態様における関節運動センサ装置は、同じく、上記で説明し、図１０〜図１２に示されるセンサ装置１１０２と同様であり得る。変位部材１１１１に関して図１０に示される態様と同様の一態様では、関節運動センサ装置は、位置センサと、長手方向に移動可能な関節運動駆動部２３０の全ストローク毎に１回転する磁石と、を備える。位置センサは、ホール効果センサなどの１つ又は２つ以上の磁気感知要素を備え、磁石に近接して定置されている。したがって、磁石が回転すると、位置センサの磁気感知要素は、１回転にわたって磁石の絶対角度位置を判定する。
【０１０７】
一態様では、位置センサに関連付けられたセンサ要素の１回転は、長手方向に移動可能な関節運動駆動部２３０の長手方向の線形変位ｄ１と等価である。換言すれば、ｄ１は、長手方向に移動可能な関節運動駆動部２３０に連結されたセンサ要素が１回転した後の、長手方向に移動可能な関節運動駆動部２３０が点「ａ」から点「ｂ」まで移動した長手方向の直線距離である。関節運動センサ装置は、ギヤ減速機を介して連結されてもよく、これにより、位置センサは、長手方向に移動可能な関節運動駆動部２３０の全ストロークに対して１回転のみすることになる。換言すれば、ｄ１は、関節運動駆動部２３０の完全なストロークに等しくなり得る。位置センサは、次に、関節運動駆動部２３０の絶対位置に対応する固有の位置信号を、図１０に示すそれらの態様におけるようにコントローラ１１０４に伝送するように構成されている。固有の位置信号を受信すると、コントローラ１１０４は、次いで、論理を実行して、例えば、エンドエフェクタ２３００の予め計算された角度位置の値を返す参照テーブルを照会すること、関節運動駆動部２３０の直線位置を入力として利用してアルゴリズムによってエンドエフェクタ２３００の角度位置を計算すること、又はその分野で既知であるような任意の他の方法を行うことにより、関節運動駆動部２３０の直線位置に対応するエンドエフェクタの角度位置を判定するように構成されている。
【０１０８】
様々な態様において、例えば、全磁場を測定するか磁場のベクトル成分を測定するかによって分類される磁気センサなど、任意の数の磁気感知要素が関節運動センサ装置に用いられてよい。利用される磁気感知要素の数は、関節運動センサ装置によって感知される所望の分解能に対応する。換言すれば、使用される磁気感知要素の数が多いほど、関節運動センサ装置によって感知することができる、関節運動の程度がより細かくなる。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。
【０１０９】
一態様では、関節運動センサ装置の様々な態様の位置センサは、変位部材１１１１の位置を追跡するための図１２に示す位置調整システムと同様の方法で実装されてもよい。一態様では、関節運動センサ装置は、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。位置センサは、コントローラと連係して、直接的又は間接的にエンドエフェクタ２３００の絶対角度位置を判定するための絶対位置調整システムを提供している。位置センサは、低電圧低電力の構成要素であり、磁石１２０２（図１１）の上方に位置する位置センサ１２００の領域１２３０に、４つのホール効果要素１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄを有している。また、高解像度ＡＤＣ１２３２及びスマート電力管理コントローラ１２３８がチップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、１桁毎の方法とボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）でも知られる、ＣＯＲＤＩＣ（座標回転デジタルコンピュータの略）プロセッサ１２３６が提供されている。角度位置、アラームビット、及び磁場情報が、ＳＰＩインターフェース１２３４など標準的なシリアル通信インターフェースを介してコントローラ１１０４に伝送される。位置センサ１２００は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ１２００は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
【０１１０】
図１〜図４及び図１０〜図１２を参照すると、関節継手２２７０の位置、及びＩビーム１７８（図４）の位置は、絶対位置調整システム１１００から絶対位置フィードバック信号／値によって判定することができる。一態様では、関節運動角度θは、外科用器具１０の駆動部材１２０に基づいて判定することができる。上で説明したように、長手方向に移動可能な駆動部材１２０（図２）の移動は、絶対位置調整システム１１００によって追跡されることができ、例えば、関節運動駆動部がクラッチ組立体４００（図３）によって発射部材２２０（図３）に動作可能に連結されると、絶対位置調整システム１１００は実質的に、駆動部材１２０を介して関節運動システムの移動を追跡することができる。関節運動システムの移動を追跡した結果として、外科用器具のコントローラは、エンドエフェクタ２３００の関節運動角度θを追跡することができる。様々な状況では、結果として、関節運動角度θは、駆動部材１２０の長手方向変位の関数として判定されることができる。駆動部材１２０の長手方向変位は、絶対位置調整システム１１００によって提供される絶対位置信号／値に基づいて正確に判定することができるため、関節運動角度θは、長手方向変位の関数として判定することができる。
【０１１１】
別の態様では、関節運動角度θは、関節継手２２７０上にセンサを位置することによって判定することができる。センサは、上述のように、駆動部材１２０の長手方向変位ではなく、関節継手２２７０の絶対回転を測定するように適合された方法で、絶対位置調整システム１１００を使用して関節継手２２７０の回転を感知するように構成され得る。例えば、センサ装置１１０２は、位置センサ１２００と、磁石１２０２と、関節継手２２７０の回転を感知するように適合された磁石ホルダ１２０４と、を備える。位置センサ１２００は、ホール要素などの１つ又は２つ以上の磁気検出要素を備え、磁石１２０２に近接して定置されている。図１２に記載される位置センサ１２００は、関節継手２２７０の回転角度を測定するように適合され得る。したがって、磁石１２０２が回転すると、位置センサ１２００の磁気感知要素は、関節継手２２７０上に位置する磁石１２０２の絶対角度位置を判定する。この情報は、関節継手２２７０の関節運動角度を計算するためにコントローラ１１０４に提供される。したがって、エンドエフェクタ２３００の関節運動角度は、関節継手２２７０の絶対回転を測定するように適合された絶対位置調整システム１１００によって判定され得る。
【０１１２】
一態様では、Ｉビーム１７８の発射率、つまり速度は、エンドエフェクタ２３００の関節運動角度の関数として変化し、発射駆動システム８０上の発射に対する力、具体的には、本明細書で論じられる発射駆動システム８０の他の構成要素の中でも、Ｉビーム１７８の発射に対する力を低下させることができる。エンドエフェクタ２３００の関節運動角度の関数としてＩビーム１７８の可変発射力に適合させるために、モータ８２に可変モータ制御電圧を印加してモータ８２の速度を制御することができる。モータ８２の速度は、Ｉビーム１７８の発射力を、エンドエフェクタ２３００の関節運動角度に基づく異なる最大閾値と比較することによって制御できる。電気モータ８２の速度は、例えばモータ８２に印加される電圧、電流、パルス幅変調（ＰＷＭ）、又はデューティサイクル（０〜１００％）を調節することによって変化させることができる。
【０１１３】
図２２及び図２３は、様々な異なる外科的処置を行うために使用し得る、モータ駆動式外科用器具１０を示す。外科用器具１０は、１つ又は２つ以上の電極を備え得るエンドエフェクタ３６０２を備えることができる。エンドエフェクタ３６０２は、電流が組織に導入され得るように、組織に対して位置付けることができる。外科用器具１０は、単極性動作又は双極性動作のために構成することができる。単極性動作の間、エンドエフェクタ３６０２上の活性（又はソース）電極により、電流を組織に導入することができ、リターン電極により戻すことができる。リターン電極は接地パッドであってよく、患者の身体の上で別個に配置されてよい。双極性動作の間、電流は、それぞれエンドエフェクタの活性電極により組織に導入され、リターン電極により組織から戻され得る。
【０１１４】
エンドエフェクタ３６０２は、第１の顎部材３６０４及び第２の顎部材３６０８を備え得る。顎部材３６０４、３６０８のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電極を有することができる。顎部材３６０４、３６０８のうちの少なくとも１つは、顎部材３６０４と顎部材３６０８との間の間隔が、第１の位置の間隔よりも小さくなる位置に組織を受容するために、対向する顎部から隔置された位置から移動可能であり得る。この移動可能なジョーの動きにより、その間に保持された組織が圧縮され得る。組織を通じて流れる電流によって発生する熱が、ジョーの移動によって達成される圧縮と組み合わさって、組織内及び／又は組織間に止血封止を形成し得、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用となり得る。外科用器具１０は、エンドエフェクタ３６０２を通って延在可能なナイフ部材３６２８を備えてもよい。ナイフ部材３６２８は、組織及び電極に対して移動可能であり、組織を切除することができる。
【０１１５】
外科用器具１０はまた、ステープル留め装置などの組織を一緒にクランプするためのメカニズム、及び／又は組織ナイフなどの組織を切り離すためのメカニズムを含んでもよい。電気外科用器具１０は、治療を受けている組織に近接してエンドエフェクタ３６０２を定置するためのシャフトを含んでもよい。シャフトは、直線状であっても曲線状であってもよく、屈曲可能であっても屈曲不能であってもよい。直線状の屈曲可能なシャフトを含む電気外科用器具１０では、シャフトは、シャフトの制御された屈曲を可能にするための１つ又は２つ以上の関節継手を有してもよい。そのような継手は、直線状の非屈曲式シャフトを有する電気外科用装置を使用して治療されている組織に容易にアクセスできないときに、この電気外科用器具１０のユーザが、シャフトに対してある角度をなしてエンドエフェクタを組織と接触させて定置することを可能にし得る。
【０１１６】
電気外科用装置によって付加される電気エネルギーは、ハンドル組立体３５００と通信している発電機３４００によって、器具へと伝達することができる。電気エネルギーは、高周波（「ＲＦ」）エネルギーの形態であってもよい。ＲＦエネルギーは、２００キロヘルツ（ｋＨｚ）〜１メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数範囲であり得る電気エネルギーの一形態である。印加中、電気外科用器具は、組織を通じて低周波数ＲＦエネルギーを伝送することができ、これはイオン撹拌又は摩擦、即ち抵抗加熱を生じさせ、これによって組織の温度を増加させることができる。罹患組織と周囲組織との間にはっきりとした境界が作り出されるため、外科医は、隣接する非標的組織を犠牲にすることなく、高レベルの正確性及び制御で手術することができる。ＲＦエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は成形しながら、同時に血管を封止するために有用である。ＲＦエネルギーは、主にコラーゲンから構成されかつ熱に接触した際に収縮する、結合組織に対して特に良好に作用する。
【０１１７】
ＲＦエネルギーは、ＥＮ  ６０６０１−２−２：２００９＋Ａ１１：２０１１、定義２０１．３．２１８−ＨＩＧＨ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹに記載される周波数の範囲内であってよい。例えば、モノポーラＲＦ用途における周波数は、典型的には、５ＭＨｚ未満に制限され得る。しかしながら、バイポーラＲＦ用途において、周波数は、ほぼどのような周波数であってもよい。２００ｋＨｚ超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、モノポーラ用途に使用され得る。神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたことをリスク分析が示す場合、より低い周波数がバイポーラ用途に使用され得る。高周波数漏洩電流に関連する問題を最小限に抑えるために、５ＭＨｚ超の周波数は、通常使用されない。しかしながら、より高い周波数は、バイポーラ用途の場合には使用され得る。一般に、１０ｍＡが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。
【０１１８】
図示した構成では、外科用器具１０は、ハンドル組立体３５００に動作可能に連結された交換式外科用道具組立体３６００を備える。別の外科用システムの態様では、交換式外科用道具組立体３６００は、ロボット制御又は自動外科用システムの道具駆動組立体と共に効果的に使用され得る。例えば、本明細書で開示する外科用道具組立体３６００は、様々なロボットシステム、器具、構成要素及び方法、例えば、限定されないが、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，０７２，５３５号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＷＩＴＨ  ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ  ＳＴＡＰＬＥ  ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」に開示されるものと共に使用されてもよい。
【０１１９】
図示した態様では、ハンドル組立体３５００は、臨床医が握持及び操作することが可能なピストルグリップ部分を含むハンドルハウジング３５０２を備えることができる。以下で簡潔に論じるように、ハンドル組立体３５００は、様々な制御運動を生成して交換式外科用道具組立体３６００の対応する部分に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。図２２に示すように、ハンドル組立体３５００は、複数の駆動システムを動作可能に支持するハンドルフレーム３５０６を更に含むことができる。例えば、ハンドルフレーム３５０６は、全般的に３５１０として示される「第１の」、又は閉鎖駆動システムを動作可能に支持することができ、これを用いて、交換式外科用道具組立体３６００に開閉運動を適用することができる。少なくとも１つの形態では、閉鎖駆動システム３５１０は、ハンドルフレーム３５０６により枢動可能に支持される閉鎖トリガ３５１２の形態の作動装置を含んでもよい。このような構成により、臨床医が閉鎖トリガ５１２を操作することが可能になり、これにより、臨床医がハンドル組立体３５００のピストルグリップ部分５０４を握持するときに、閉鎖トリガ３５１２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へと、容易に枢動できるようになっている。使用中、閉鎖駆動システム３５１０を作動させるために、臨床医は、閉鎖トリガ３５１２を、ピストルグリップ部分に向かって押し下げる。その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第２０１５／０２７２５７５号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」に更に詳細に記載されるように、臨床医が閉鎖トリガ３５１２を完全に押し下げ、完全に閉じたストロークを達成するとき、閉鎖駆動システム３５１０は、閉鎖トリガ３５１２を、完全に押し下げられた位置又は完全に作動した位置にロックするように構成されている。臨床医が閉鎖トリガ３５１２をロック解除して非作動位置へと付勢させるように所望する場合、臨床医は、単純に、閉鎖解放ボタン組立体３５１８を活性化させ、これにより、閉鎖トリガを非作動位置まで戻すことが可能である。閉鎖解放ボタン組立体３５１８はまた、閉鎖トリガ３５１２の位置を追跡するために、ハンドル組立体３５００内のマイクロコントローラと連通する様々なセンサと相互作用するように構成されてもよい。閉鎖解放ボタン組立体３５１８の構成及び動作に関する更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号に見出すことができる。
【０１２０】
少なくとも１つの形態では、ハンドル組立体３５００及びハンドルフレーム３５０６は、取り付けられている交換式外科用道具組立体の対応する部分に発射運動を適用するように構成されている、本明細書で発射駆動システム３５３０と称される別の駆動システムを動作可能に支持していてもよい。米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号に詳細に記載されるように、発射駆動システム３５３０は、ハンドル組立体３５００のピストルグリップ部分内に位置する電気モータ３５０５を使用してもよい。様々な形態では、モータ３５０５は、最大回転数が、例えば、約２５，０００ＲＰＭのブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。他の構成では、モータ３５０５は、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。モータ３５０５は、電源３５２２によって給電されてもよく、一形態では、取り外し可能なパワーパックを備えてもよい。パワーパックは、その中にある複数のリチウムイオン（「ＬＩ」）電池又は他の好適な電池を支持してもよい。直列に接続され得るいくつかの電池を、外科用器具１０のための電源３５２２として使用してよい。加えて、電源３５２２は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
【０１２１】
電気モータ３５０５は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０を、モータの極性に応じて、遠位方向及び近位方向で軸方向に駆動させるように構成されている。例えば、モータ３５０５がある回転方向に駆動するとき、長手方向に移動可能な駆動部材は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向に駆動することになる。モータ３５０５が、反対の回転方向に駆動するとき、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向に駆動することになる。ハンドル組立体３５００は、スイッチ３５１３を含んでもよく、スイッチ５１３は、電源３５２２によって電気モータ３５０５に適用される極性を逆転させるか、又は別の方法でモータ３５０５を制御するように構成され得る。ハンドル組立体３５００はまた、駆動部材の位置及び／又は駆動部材が移動する方向を検出するように構成されている、１つ又は２つ以上のセンサ（図示せず）を含むことができる。モータ３５０５の作動は、閉鎖トリガ３５１２に隣接しており、ハンドル組立体３５００上で枢動可能に支持される、発射トリガ（図示せず）により制御され得る。発射トリガは、非作動位置と作動位置との間で枢動されてよい。発射トリガは、バネ若しくはその他の付勢構成により非作動位置へと付勢されてよく、これにより、臨床医が発射トリガを解放する場合に、それがバネ若しくは付勢構成により非作動位置へと枢動する、又は別の方法で戻されてよい。少なくとも１つの形態では、発射トリガは、閉鎖トリガ３５１２の「機外」に位置付けられ得る。米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号にて論じられるように、ハンドル組立体３５００には、発射トリガの不注意による作動を防止するために、発射トリガ安全ボタン（図示せず）が設けられていてもよい。閉鎖トリガ３５１２が非作動位置にある場合、安全ボタンはハンドル組立体３５００の中に入っており、臨床医は、これに容易に触ることができず、発射トリガの作動を防止する安全位置と、発射トリガが発射し得る発射位置との間を移動させることはできない。臨床医が閉鎖トリガを押し下げる際に、安全ボタン及び発射トリガが下方に枢動し、次に、臨床医による操作が可能になる。
【０１２２】
少なくとも１つの形態では、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、モータと連係する、対応する駆動ギヤ構成（図示せず）との噛合係合のために、その上に形成された歯のラックを有してよい。これらの特徴に関する更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号に見出すことができる。しかしながら、少なくとも１つの構成において、長手方向に移動可能な駆動部材は、不注意によるＲＦエネルギーからその構成を保護するために絶縁されている。少なくとも１つの形態はまた、臨床医が長手方向に移動可能な駆動部材を手動で後退させ、モータ３５０５を使用できないようにすることが可能なように構成された、手動で作動可能な「緊急離脱」組立体を含む。緊急離脱組立体は、解放可能なドア部３５５０の下のハンドル組立体３５００内に格納されたレバー又は緊急離脱ハンドル組立体を含んでもよい。レバーは、駆動部材内の歯とラチェット係合するように、手動で枢動するように構成されてもよい。したがって、臨床医は、緊急離脱ハンドル組立体を使用することによって駆動部材３５４０を手動で後退させ、駆動部材を近位方向「ＰＤ」にラチェットさせることができる。その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，６０８，０４５号、表題「ＰＯＷＥＲＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＷＩＴＨ  ＭＡＮＵＡＬＬＹ  ＲＥＴＲＡＣＴＡＢＬＥ  ＦＩＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ」は、本明細書に開示した様々な交換式外科用道具組立体のいずれか１つと共に使用可能でもある、緊急離脱構成、並びに他の構成要素、構成、及びシステムを開示する。
【０１２３】
図２２に示すように、少なくとも１つの構成では、交換式外科用道具組立体３６００は、上にノズル組立体３６１２を動作可能に支持する道具シャーシを備える、道具フレーム組立体３６１０を含む。その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６３５，６３１号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＡＸＩＡＬＬＹ  ＭＯＶＡＢＬＥ  ＣＬＯＳＵＲＥ  ＭＥＭＢＥＲ」にて更に詳細に論じられるように、道具シャーシ及びノズル組立体３６１２は、道具シャーシに対してシャフト軸線ＳＡを中心にした外科用エンドエフェクタ３６０２の回転を容易にする。このような回転移動は、図２２において矢印Ｒにより示される。交換式外科用道具組立体３６００は、近位閉鎖管３６２２を動作可能に支持し、外科用エンドエフェクタ３６０２に連結されたスパイン組立体３６３０（図３及び図２４を参照）を含む。様々な状況では、組み立てを容易にするために、スパイン組立体３６３０は、スナップ形成体、接着剤、溶接などにより互いに接続された、上部スパインセグメント及び下部スパインセグメントから作製可能である。組み立てられた形態では、スパイン組立体３６３０は、道具シャーシ内に回転可能に支持される近位端を含む。ある構成では、例えば、スパイン組立体３６３０の近位端は、道具シャーシ内で支持されるように構成されたスパインベアリング（図示せず）に取り付けられている。このような構成により、スパイン組立体３６３０の道具シャーシへの取り付けが容易になり、その結果、スパイン組立体は、道具シャーシに対してシャフト軸線ＳＡを中心に選択的に回転可能することができる。
【０１２４】
図示した態様では、交換式外科用道具組立体３６００は、第１の顎部３６０４及び第２の顎部３６０８を備える外科用エンドエフェクタ３６０２を含む。ある構成では、第１の顎部は、中に従来の（機械的）外科用ステープル／締結具カートリッジ３０４（図４）、又は高周波（ＲＦ）カートリッジ３６０６（図２２及び図２３）を動作可能に支持するように構成された細長いチャネル３６１４を備える。第２の顎部３６０８は、細長いチャネル３６１４に対して枢動可能に支持されるアンビル３６１６を備える。アンビル３６１６は、閉鎖駆動システム３５１０を作動させることにより、開位置と閉位置との間を、細長いチャネル３６１４内で支持された外科用カートリッジに向かうように、及びそこから離れるように選択的に移動されてもよい。図示した構成では、アンビル３６１６は、シャフト軸線ＳＡを横断する枢動軸を中心に選択的枢動移動のために、細長いチャネル３６１４の近位端部分に枢動可能に支持される。閉鎖駆動システム３５１０の作動により、関節運動コネクタ３６１８に取り付けられた、近位閉鎖部材又は近位閉鎖管３６２２の遠位軸移動がもたらされ得る。近位閉鎖管３６２２を作動させることにより、遠位閉鎖管セグメント３６２０の遠位移動がもたされ、最終的に閉鎖運動がアンビル３６１６に適用される。
【０１２５】
少なくとも１つの構成では、ＲＦエネルギーは、従来のＲＦ発電機３４００により、供給リード３４０２を通って外科用道具組立体３６００に供給される。少なくとも１つの構成では、供給リード３４０２は、搭載された回路基板３６５４上のセグメント化ＲＦ回路３６５６に取り付けられた、対応する雌型コネクタ３４１０にプラグ接続されるように構成された、雄型プラグ組立体３４０６を含む。図２５を参照されたい。このような構成により、発電機３４００から供給リード３４０２を巻回することなく、ノズル組立体３６１２を回転させることによって、道具シャーシに対するシャフト軸線ＳＡを中心にしたシャフト及びエンドエフェクタ３６０２の回転移動が容易になる。搭載されたオン／オフ電源スイッチ３４２０は、ＲＦ発電機のオンとオフとを切り替えるために、掛留組立体３６２４及び道具シャーシ上に支持されている。道具組立体３６００がハンドル組立体３５００又はロボットシステムに動作可能に連結されているとき、搭載されたセグメント化ＲＦ回路３６５６は、コネクタ３６６８、及びいくつかの構成では、ハウジングコネクタ（図示せず）を通じてマイクロプロセッサ３５６０と通信する。図２２に示すように、ハンドル組立体３５００はまた、封止、ステープル留め、ナイフ場所、カートリッジの状態、組織、温度の進行に関する情報を確認するために表示画面３４３０も含むことができる。図２５でもまた確認できるように、スリップリング組立体３６５２は、フレキシブルシャフト回路ストリップを含む遠位コネクタ３６５８、又は、ＲＦ用に使用する、関係する活動及びより幅広い導電体３６６４をステープル留めするための、狭い複数の導電体３６６２を含み得る組立体３６４６と連係する近位コネクタ３６６６を含む。図２４及び図２５に示すように、フレキシブルシャフト回路ストリップ３６４６は、ナイフバー３６２６を形成する積層板又は積層されたバー３６３６の間で、中心で支持される。このような構成により、エンドエフェクタ３６０２の関節運動の間に十分な硬さを残したまま、ナイフバー３６２６とフレキシブルシャフト回路ストリップ３６４６とを十分に撓曲させることが容易となり、ナイフ部材３６２８がクランプされた組織を通して遠位に前進することが可能となる。
【０１２６】
少なくとも１つの構成では、細長いチャネル３６１４は、細長いチャネル３６１４の近位端から細長いチャネル３６１４の底部分の遠位場所まで延びる凹部内に支持されたチャネル回路３６４２を含む。チャネル回路３６４２は、電気接触のために、フレキシブルシャフト回路ストリップ３６４６の遠位接触部分３６４４と接触する近位接触部分を含む。少なくとも１つの構成では、チャネル回路３６４２の遠位端は、細長いチャネル３６１４の壁のうちの１つに形成された対応する壁凹部内に受容され、細長いチャネル３６１４の壁の上縁部の上に折り畳まれて取り付けられる。一連の対応する露出接点は、チャネル回路３６４２の遠位端に提供される。それに対応して、カートリッジ３６０６は、遠位マイクロチップに取り付けられ、カートリッジ３６０６の本体の遠位端部分に固定されるフレキシブルカートリッジ回路を含むことができる。フレキシブルカートリッジ回路の端部は、カートリッジ３６０６のデッキ表面の縁部の上に折り畳まれ得、チャネル回路３６４２の露出接点と電気的に接触するように構成された露出接点を含む。したがって、ＲＦカートリッジ３６０６が細長いチャネル３６１４に取り付けられるとき、電極とＲＦカートリッジ３６０６の遠位マイクロチップが給電され、フレキシブルカートリッジ回路とフレキシブルチャネル回路３６４２とフレキシブルシャフト回路３６４６とスリップリング組立体３６５２との接触部を通じて、搭載された回路基板３６５４と通信する。ＲＦカートリッジ３６０６及びＲＦカートリッジ３６０６と通信及び／又は相互作用する外科用器具１０の対応する回路及びセンサ構成に関する更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６３６，０９６号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ  ＷＩＴＨ  ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＡＮＤ  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」に見出すことができる。
【０１２７】
図２６は、本開示の一態様による、コントローラ１１０４（図１０）によって実行される、外科用器具１０（図１、図２２）の関節運動及び発射運動の欠如を監視するプロセス４０００の論理流れ図を示す。使用中、外科用器具１０は、外科用器具１０の移動が停止される様々な状況に遭遇する可能性がある。このような状況には、エンドエフェクタ２３００の関節運動が妨げられている、エンドエフェクタ２３００がその関節運動範囲の端部にある、外科用器具１０が停止している、又はカートリッジはエンドエフェクタ２３００内に挿入されていない場合を含む。外科用器具１０は、外科用器具１０が臨床医に警告するか、又は別の方法で訂正行動をとることができるように、プロセス４０００などのプロセスを実行してこれらの状況の発生を監視することが望ましい場合がある。プロセス４０００の以下の説明では、図３、図１０、及び図１６〜図２３もまた参照されたい。以下の説明される態様では、図１０に示す変位部材１１１１は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０を表すことができる。長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、代替的に、クラッチ組立体４００が係合位置にあるか（ロックスリーブ４０２が関節運動駆動部２３０を発射部材２２０に連結する）又は係合解除位置にあるかに従って、ナイフバー２８０又は関節運動駆動部２３０を駆動する。長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がナイフバー２８０及び関節運動駆動部２３０の両方を駆動すると、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の移動を追跡することのみが、発射システム（ナイフバー２８０又は発射バー１７２、Ｉビーム１７８、及び／又は楔形スレッド１９０を集合的に参照する）及び関節運動システム２８００の両方の移動を追跡するためのプロキシとして利用され得る。
【０１２８】
別の態様では、図１０に示す絶対位置調整システム１１００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の移動を追跡する代わりに、又はそれに加えて、発射システム及び関節運動システム２８００の移動を無関係に追跡するように構成され得る。これらの態様では、絶対位置調整システム１１００は、図１０に示すような単一の変位部材１１１１ではなく、複数の変位部材の位置を判定するように構成することができる。例えば、絶対位置調整システム１１００は、関節運動駆動部２３０、遠位関節運動駆動部２８２０、又はエンドエフェクタ２３００の関節運動に対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能である関節運動システム２８００の任意の他の構成要素を表す第１の変位部材の位置を判定することができる。更に、絶対位置調整システム１１００は、発射部材２２０、発射バー１７２（図４）、Ｉビーム１７８（図４）、又はエンドエフェクタ２３００におけるクランプ動作、切断動作、及び／又はステープル留め動作を引き起こすために、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である発射システムの任意の他の構成要素を表す第２の変位部材の位置を判定することができる。プロセス４０００は、発射システム及び関節運動システム２８００（すなわち、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０）の両方を駆動する単一の変位部材１１１１を追跡することに関して、この点から先に論じられるが、本明細書の教示は、外科用器具１０に同様に適用可能であり、発射システム及び関節運動システム２８００は、互いに無関係に追跡される。
【０１２９】
したがって、コントローラ１１０４は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度がゼロに等しい（又はほぼ等しい）かどうか（すなわち、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が動いていないかどうか）を４００２で判定する。コントローラ１１０４は、位置センサ１１１２及びタイマー／カウンタ回路２５３１（図１４）からの出力の組み合わせを介して、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度を計算して、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の位置を経時的に追跡することができる。様々な態様では、コントローラ１１０４は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度を、位置センサ１１１２の出力をサンプリングし、タイマー／カウンタ回路２５３１の出力をサンプリングし、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が現在のインスタンスとｎ番目前のインスタンスとの間で並進した距離を判定し、ｎ個のインスタンスにわたる経過時間を判定し、次いで、並進した距離及び経過した時間に従って、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度を判定することによって、例えば、回転平均として追跡することができる。いくつかの態様では、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が任意の特定の瞬間に停止するとき、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度がゼロであると４００２で判定する。他の態様では、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の回転平均がゼロに達すると、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度がゼロであると４００２で判定する。
【０１３０】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度がゼロに等しくない場合、プロセス４０００は、いいえの分岐に沿って進み、ループして長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度を監視し続ける。他の態様では、プロセス４０００がいいえの分岐に沿って進む場合、プロセス４０００は、単純に終了し、コントローラ１１０４は、次の手順に適切なプロセス又はアルゴリズムを実行する。長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度がゼロに等しい場合、プロセス４０００は、はいの分岐に沿って進み、次に、外科用器具１０の動作状態を４００４で判定する。外科用器具１０の動作状態は、関節運動、クランプ、ステープル留め、ＲＦエネルギーの適用、超音波エネルギーの適用、及び／又は切断を含む、外科用器具１０によって現在実行されている動作として定義される。一態様では、プロセス４０００は、エンドエフェクタ２３００が、関節運動動作状態とは対照的に、クランプ及び発射動作状態にあるかどうかを４００４で判定する。外科用器具１０がどの動作状態にあるかを知ることにより、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の移動の欠如が発射システム又は関節運動システム２８００との問題を示すかどうかを判定することを可能にする。明確に述べると、外科用器具１０がクランプ及び発射動作状態にある場合、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、発射システムを駆動し、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度の欠如は、発射システムとの潜在的な問題を示す。逆に、外科用器具１０がクランプ及び発射動作状態にない場合、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、関節運動システム２８００を駆動し、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の速度の欠如は、関節運動システム２８００との潜在的な問題を示す。
【０１３１】
プロセス４０００は、外科用器具１０、閉鎖駆動システム３５１０、エンドエフェクタ２３００の顎部３６０４、３６０８（又はアンビル３６１６及びカートリッジ３６０６）、発射駆動システム３５３０、発射部材２２０、ナイフバー２８０、関節運動システム２８００、及び／又はそれらの組み合わせの制御に関連付けられた１つ又は２つ以上のセンサを介して、エンドエフェクタ２３００がクランプ及び発射されているかどうかを４００４で判定することができる。例えば、他のセンサ（複数可）１１１８は、閉鎖トリガ３５１２が作動されたときを判定するように構成された閉鎖トリガセンサを含むことができる。閉鎖トリガ３５１２は、閉鎖駆動システム３５１０を作動させるので、閉鎖トリガ３５１２が作動したかどうかを検出することは、エンドエフェクタ２３００がクランプ位置又はクランプ解除位置にあるかどうかを判定するためのプロキシとして機能する。閉鎖トリガセンサは、例えば、ハンドル組立体３５００に対して閉鎖トリガ３５１２の位置を検出するように構成された位置センサを含むことができる。他の態様は、発射制御部の作動を検出するための発射トリガセンサ又は発射ボタンセンサを含むことができる。他のセンサ（複数可）１１１８は、閉鎖駆動システム３５１０の作動を検出するように構成された閉鎖駆動システムセンサを更に含むことができる。例えば、他のセンサ（複数可）１１１８は、閉鎖管３６２０によってアンビル３６１６に及ぼされる力を測定するように構成されたセンサ、あるいは閉鎖管３６２０又はエンドエフェクタ２３００の閉鎖をもたらすために、第１の位置と第２の位置との間で並進する閉鎖駆動システムの別の移動可能な構成要素の相対位置を測定するように構成されたセンサを含むことができる。他のセンサ（複数可）１１１８は、エンドエフェクタ２３００の顎部３６０４、３６０８がクランプ位置又はクランプ解除位置にあるかどうかを判定するように構成された顎部センサを更に含むことができる。例えば、他のセンサ（複数可）１１１８は、第１の顎部３６０４と第２の顎部３６０８との間の距離を検出するように構成されたセンサ、エンドエフェクタ２３００が物体（例えば、組織）にクランプされたときを検出するように構成された、第１の顎部３６０４及び／又は第２の顎部３６０８の少なくとも一方に配置された圧力センサ、又は、第１の顎部３６０４と第２の顎部３６０８との間に位置する組織のインピーダンスを検出するように構成されたインピーダンスセンサを含むことができる。他のセンサ（複数可）１１１８は、発射駆動システム３５３０が作動したときを判定するように構成された発射駆動システムセンサを更に含むことができる。例えば、他のセンサ（複数可）１１１８は、モータ２５０４（図１４）による電流引き込みを測定するように構成された電流センサ２５３６（図１４）、又は、発射駆動システム３５３０（例えば、Ｉ−ビーム２５１４、関節運動駆動部２３０、ナイフバー２８０、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０、発射部材２２０）の構成要素、又はそれらによって駆動される変位部材１１１１の相対位置を測定するように構成されたセンサ構成を含むことができる。様々なセンサ構成に関する更なる情報は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６２８，１７５号、表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に見出すことができる。
【０１３２】
外科用器具１０は、上述のセンサの様々な組み合わせを含むことができ、その結果、様々なセンサ及びセンサ構成の出力の合計がコントローラ１１０４によって受信され、次いでコントローラ１１０４によって利用されて、外科用器具１０がクランプ及び発射状態にあるか、又は関節運動状態にあるかを４００４で判定することができる。具体的な一例として、外科用器具１０は、それぞれのシステムが作動したときを検出するための閉鎖トリガセンサ及び発射ボタン又はトリガセンサを含み得る。別の具体例として、外科用器具１０は、顎部３６０４、３６０８がクランプされたときを検出するように構成された顎部センサ、及びモータ２５０４がエネルギー源２５１２から電流を引き込むときを検出するように構成された電流センサ（図１４）を含むことができる。更に別の具体例として、外科用器具１０は、閉鎖管３６２０によってアンビル３６１６に及ぼされる力を測定するように構成されたセンサ、発射ボタン又はトリガセンサ、及びエンドエフェクタ２３００の角度位置を測定するように構成された関節運動センサ構成を含むことができる。
【０１３３】
外科用器具１０がクランプ及び発射されていない場合、外科用器具１０は、関節運動動作状態にあり、プロセス４０００は、いいえの分岐に沿って進み、次に、エンドエフェクタ２３００がその関節運動範囲の終わりにあるかどうかを判定する。一態様では、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が、第１又は近位位置及び／又は第２又は遠位位置において、そのストロークの部分（複数可）に対応するゾーン内に位置付けられているかどうかを４００６で判定することによって、エンドエフェクタ２３００の相対的な関節運動位置を判定する。近位位置及び遠位位置は、例えば、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が並進される最も遠い近位位置（すなわち、近位限界）及び最も遠い遠位位置（すなわち、遠位限界）に対応することができる。エンドエフェクタ２３００の関節運動は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０によって駆動されるため、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の並進範囲の限界は、エンドエフェクタ２３００の関節運動範囲の限界に対応する。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の近位位置は、エンドエフェクタ２３００の関節運動範囲の第１の限界に対応し、したがって、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の遠位位置は、エンドエフェクタ２３００の関節運動範囲の第２の限界に対応する。したがって、コントローラ１１０４によって実行されるプロセス４０００は、それ自体の並進範囲の限界に対する長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の位置を４００６で判定することによって、その関節運動範囲の限界に対するエンドエフェクタ２３００の位置を判定することができる。長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の近位位置及び遠位位置は、例えば、メモリ１１０６に記憶され、エンドエフェクタ２３００の相対角度位置を計算するためにコントローラ１１０４によって読み出され得る。
【０１３４】
別の態様では、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０に関して上述したように、関節運動駆動部２３０が並進する近位及び遠位限界に対する関節運動駆動部２３０（又は関節運動システム２８００内の別の移動可能な構成要素）の位置を判定することによって、エンドエフェクタ２３００の相対的な関節運動位置を判定する。別の態様では、プロセス４０００は、関節継手２２７０及び／又はエンドエフェクタ２３００が、例えば、関節運動センサ構成によって配向される角度を直接検出することによって、エンドエフェクタ２３００の相対的な関節運動位置を判定する。エンドエフェクタ２３００の検出された関節運動角度は、その関節運動範囲の限界と比較することができ、関節運動範囲は、例えば、メモリ１１０６内に記憶され、コントローラ１１０４によって読み出されて、エンドエフェクタ２３００の相対位置を計算することができる。
【０１３５】
いくつかの態様では、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の位置がそのストロークの限界のうちの１つと一致するとき、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、その関節運動範囲の限界にあると４００６で判定する。他の態様では、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の位置がそのストロークの限界のうちの１つの閾値内にあるとき、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、その関節運動範囲の限界にあると４００６で判定する。
【０１３６】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がそのストロークの終わりで停止しない場合、プロセス４０００は、いいえの分岐に沿って進み、それにより、エンドエフェクタ２３００の関節運動が妨げられていると４００８で判定する。関節運動が妨げられているという判定は、エンドエフェクタ２３００がその関節運動範囲の限界又はその近くに位置付けられていないにもかかわらず、クランプ及び発射されておらず、また関節運動していないという事実に基づいている。エンドエフェクタ２３００の関節運動は、エンドエフェクタ２３００が、外科手術中に外科用道具組立体３６００が挿入されるアクセス装置の側壁と接触している場合など、外科用器具１０が様々な理由で使用されているときに妨げられ得る。エンドエフェクタ２３００の関節運動が妨げられているとプロセス４０００が判定したとき、コントローラ１１０４は、そのように臨床医に通知するための警告を開始することができる。警告は、例えば、可聴フィードバック、触覚フィードバック、又は視覚フィードバックを含むことができる。図２７〜図２８に示す一態様では、コントローラ１１０４は、表示装置４０５０（又はその一部分）に、アクセス装置４０５６に接触するエンドエフェクタ４０５４を示す画像４０５２を表示させる。画像４０５２は、エラーが発生していることを更に示すアニメーション又は他のアイコンを更に含むことができる。エンドエフェクタ４０５４の画像が画像４０５２内に示している位置は、関節運動センサ構成によって判定されるエンドエフェクタ４０５４の相対位置に対応することができる。
【０１３７】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がそのストロークの終わりで停止する場合、プロセス４０００は、はいの分岐に沿って進み、それにより、エンドエフェクタ２３００がその関節運動範囲の限度にあると４０１０で判定する。エンドエフェクタ２３００がその関節運動範囲の限界にあるとプロセス４０００が判定したとき、コントローラ１１０４は、そのように臨床医に通知するための警告を開始することができる。警告は、例えば、可聴フィードバック、触覚フィードバック、又は視覚フィードバックを含むことができる。図２９〜図３０に示す一態様では、コントローラ１１０４は、表示装置４０５０（又はその一部分）に、関節運動限界に位置付けられたエンドエフェクタ４０６０を示す画像４０５８を表示させる。一態様では、エンドエフェクタ４０６０は、それが実際に位置付けられる限度に対応する第１の関節運動限界４０６２又は第２の関節運動限界４０６４のいずれかで画像４０５８に示す。
【０１３８】
いくつかの態様では、エンドエフェクタ２３００が妨げられているか、又はその関節運動限界にあると判定した後、プロセス４０００は、警告を提供する前に、臨床医がエンドエフェクタ２３００を再関節運動させるように試みることを可能にする更なるステップを含む。換言すれば、警告は、プロセス４０００が、エンドエフェクタ２３００が繰り返し妨げられるか、又はその関節運動限界に対して繰り返し関節運動していると４０１０で判定する場合にのみ発動される。他の態様では、プロセス４０００は、エンドエフェクタ２３００が妨げられていると４００８で判定し、かつ／又はエンドエフェクタ２３００がその関節運動限界にあると４０１０で判定する時間構成要素を含み、その結果、プロセス４０００は、エンドエフェクタ２３００が妨げられているか、又は閾値を超える期間にわたってエンドエフェクタ２３００の関節運動限界にあるという場合にのみ警告を発動する。これらの態様は、エンドエフェクタ２３００が繰り返し妨げられるか、又は関節運動限界に対して繰り返し関節運動している状況に警告を提供すること、又はエンドエフェクタ２３００が妨げられた位置に保持されるか、又は一定期間にわたって関節運動限界に保持される状況に警告を提供することを制限し、それにより、外科用器具１０は、臨床医が外科用器具１０の使用に困難を感じているときにのみ、臨床医に警告を提供する。
【０１３９】
外科用器具１０の動作状態を４００４で判定するプロセス４０００のステップに戻ると、プロセス４０００が、外科器具１０がクランプ及び発射されていると４００４で判定した場合、プロセス４０００は、はいの分岐に沿って進み、次に、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がその発射ストロークの閾値位置を超えて前進したかどうかを４０１２で判定する。別の言い方をすれば、プロセス４０００は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が、特定の閾値位置を超えて延びる発射ストロークの部分（複数可）に対応するゾーン内に位置付けられているかどうかを４０１２で判定し、これは遠位よりもより近位に位置してもよく、又はそうでなくてもよい。プロセス４０００は、上記のように、絶対位置調整システム１１００を介して、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の位置を４０１２で判定することができる。いくつかの態様では、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の前進（又はその欠如）が比較される閾値位置は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の初期位置である。他の態様では、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の前進（又はその欠如）が比較される閾値位置は、発射ストロークの初期ゾーンの近位部分に対応することができる。発射ストロークの第１の又は初期ゾーンは、図１５に示すように、ｔ０〜ｔ１の閉ループ期間に対応することができる。特定の態様では、発射ストロークのこの初期ゾーンはまた、ロックアウトゾーンと称されてもよい。ロックアウトゾーンでは、外科用器具１０は、カートリッジ３６０６がエンドエフェクタ２３００の細長いチャネル３６１４内に挿入されていない場合など、特定の状況が発生した場合、ロックアウト状態に入るように発動してもよい。ロックアウト状態は、例えば、ロックアウトゾーンの間に発動される電流スパイクによって開始され得る。
【０１４０】
様々な態様では、外科用器具１０は、カートリッジ３６０６がエンドエフェクタ２３００内に存在しない場合にナイフバー２８０が前進するのを防止するための機械的又は電子的発射ロックアウトシステムを含み得る。ナイフバー２８０が前進することを防止する場合、ナイフバー２８０を駆動する長手方向に移動可能な駆動部材３５４０は、同様に、構成要素間の機械的連結によって特定の閾値位置を超えて前進することを防止する。発射ロックアウトシステムは、カートリッジ３６０６からのステープル又はＲＦエネルギーを介して組織の対応する封止が存在しない場合、ナイフバー２８０が組織を切除するのを防止する。発射ロックアウトシステムは、ナイフバー２８０又は長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がロックアウトゾーンにあるときにロックされるか、又は別の方法で前進できない場合に、モータ電流スパイクを引き起こすことによって、ロックアウト状態を開始することができる。一態様では、外科用器具１０は、電子発射ロックアウトシステムで構成されている。この態様では、コントローラ１１０４は、チャネル回路３６４２（図２４）がフレキシブルシャフト回路ストリップ３６４６の遠位接触部分３６４４と接触せずにそれらの間に電気的接触を確立している場合、ロックアウト状態を開始する。別の態様では、外科用器具１０は、細長いチャネル３６１４の両側に開口部を含む機械的発射ロックアウトシステム（図示せず）で構成され、これらの開口部は、発射バー１７２（図４）のチャネル係合特徴部又は足部１８６（図４）又はナイフバー２８０が開始位置にあるときのナイフバー２８０を受容するように構成されている。ナイフバー２８０の足部１８６が細長いチャネル３６１４の開口部と係合されたとき、ナイフバー２８０は、ロック位置に維持され、前進することができない。これらの態様では、カートリッジ３６０６は、カートリッジ３６０６が適切に設置されたときに細長いチャネル３６１４の開口部内に受容され、開口部を占有するパッドを更に含み、これにより、ナイフバー２８０の足部１８６が開口部と係合するのを防止し、それにより、ナイフバー２８０を前進させることができる。その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１５／６３６，０９６号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ  ＷＩＴＨ  ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＡＮＤ  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」にロックアウトメカニズムに関して更に説明される。
【０１４１】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がその開始部分に位置しないか、あるいは別の方法でその発射ストロークの閾値位置まで、又はその位置を超えて前進している場合、プロセス４０００は、はいの分岐に沿って進み、それにより、外科用器具１０が止まったと４０１４で判定する。外科用器具１０が止まっているという判定は、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０が閾値位置を超えて前進した（これは、カートリッジ３６０６の欠如又はロックアウト状態を引き起こす別のそのような状況が発生していないことを意味する）が、外科用器具１０のクランプ及び発射動作にもかかわらず、現在は前進していないという事実に基づいている。外科用器具１０は、予想外に厚い又は強靱な組織に遭遇するナイフバー２８０、モータ１１２０のエラー、又は発射駆動システム３５３０内の機械的エラーを含む、いくつかの異なる理由により、止まる可能性がある。外科用器具１０が止まったことをプロセス４０００が４０１４で判定すると、コントローラ１１０４は、そのように臨床医に通知するための警告を開始することができる。警告は、例えば、可聴フィードバック、触覚フィードバック、又は視覚フィードバックを含むことができる。図３１に示す一態様では、コントローラ１１０４は、表示装置４０５０（又はその一部分）に、例えば、切除中に表示される画面上に重ねられ得る注意又はエラー記号４０６８を示す画像４０６６を表示させる。
【０１４２】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がその開始部分に位置するか、あるいは別の方法でその発射ストロークの閾値位置まで、又はその位置を超えて前進していない場合、プロセス４０００は、いいえの分岐に沿って進み、それにより、カートリッジ３６０６がエンドエフェクタ２３００内に存在しない（又はエンドエフェクタ２３００に不適切に装填された）と４０１６で判定する。カートリッジ３６０６が存在しないか、又は不適切に装填されているという判定は、外科用器具１０のクランプ及び発射動作が開始されているにもかかわらず、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０がその開始位置を超えて前進していないという事実に基づいている。プロセス４０００が、カートリッジ３６０６が存在しないと４０１６で判定したとき、コントローラ１１０４は、そのように臨床医に通知するための警告を開始することができる。警告は、例えば、可聴フィードバック、触覚フィードバック、又は視覚フィードバックを含むことができる。図３２に示す一態様では、コントローラ１１０４は、表示装置４０５０（又はその一部分）に、エンドエフェクタ４０７２にエラーがある（例えば、エンドエフェクタ４０７２の上に重なる「Ｘ」）ことを示す視覚的合図を提供する画像又はアイコン４０７０を表示させる。
【０１４３】
本明細書で論じられる原理を更に説明するために、ここで説明は、図３３Ａ〜図３３Ｃを参照し、本開示の一態様による、様々な例示的な変位部材ストロークの線図４１００、４２００、４３００を示す。図３３Ａ〜図３３Ｃの以下の説明では、図２６もまた参照されたい。図３３Ａ〜図３３Ｃに示す例示的なストロークの変位部材は、例えば、長手方向に移動可能な駆動部材３５４０を含むことができる。線図４１００、４２００、４３００の各々は、変位部材がストロークの第１の位置又は第１の端部４１０２と第２の位置又は第２の端部４１０４との間で停止した（すなわち、その速度がゼロに等しい）停止位置４１０６を含む例示的な変位部材ストロークを代表的な形式で示している。第１の端部４１０２及び第２の端部４１０４は、変位部材ストロークの近位端及び遠位端にそれぞれ対応することができる。変位部材の停止位置４１０６は、線図４１００、４２００、４３００の各々で変化し、変位部材の速度がゼロに等しいとき、図２６に関連して説明するプロセス４０００によって判定された変位部材位置に対応する。更に、変位部材ストロークは、１つ又は２つ以上の閾値によって複数のゾーンに分割され得る。変位部材が位置する１つ又２つ以上のゾーンは、プロセス４０００がどの行動をとるかをプロセス４０００が４００４で判定した外科用器具１０の動作状態と組み合わせて判定する。
【０１４４】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の停止位置４１０６は、第１の閾値４１０８及び第２の閾値４１１０に関して、線図４１００、４２００、４３００の各々に示されている。変位部材の停止位置４１０６は、外科用器具が関節運動動作状態にあるときに第１及び第２の閾値４１０８、４１１０と比較される。第１及び第２の閾値４１０８、４１１０は、それぞれ、変位部材が第１の端部４１０２又は第２の端部４１０４「に」又は「付近に」あると見なされる位置限界を定めることができる。第１及び第２の閾値４１０８、４１１０は、第１のゾーン及び第２のゾーンを画定する。第１のゾーンは、第１の閾値４１０８と第１の端部４１０２との間、及び第２の閾値４１１０と第２の端部４１０４との間の変位部材ストロークの部分の集合に対応する。第２のゾーンは、第１の閾値４１０８と第２の閾値４１１０との間の変位部材ストロークの部分に対応する。変位部材の停止位置４１０６が第１のゾーンにある場合、変位部材は、ストロークのそれぞれの端部４１０２、４１０４に位置付けられていると考えられる。動作中、器具がクランプ及び発射されていないときに変位部材の停止位置４１０６が第１のゾーンにある場合、プロセス４０００は、エンドエフェクタ２３００がその関節運動限界にあると４０１０で判定する。逆に、器具がクランプ及び発射されていないときに変位部材の停止位置４１０６が第２のゾーンにある場合、プロセス４０００は、エンドエフェクタ２３００の関節運動が妨げられていると４００８で判定する。
【０１４５】
長手方向に移動可能な駆動部材３５４０の停止位置４１０６は、第３の閾値４１１２に更に関して線図４１００、４２００、４３００の各々に示されている。変位部材の停止位置４１０６は、外科用器具がクランプ及び発射動作状態にあるときに、第３の閾値４１１２と比較される。第３の閾値４１１２は、カートリッジ３６０６がエンドエフェクタ２３００内に存在しない場合に変位部材が前進できない位置限界を定めることができる。第３の閾値４１１２は、第３のゾーン及び第４のゾーンを画定する。第３のゾーンは、第１の端部４１０２（すなわち、発射ストロークの近位端）と第３の閾値４１１２との間の変位部材ストロークの部分に対応する。第４のゾーンは、第３の閾値４１１２と第２の端部４１０４（すなわち、発射ストロークの遠位端）との間の変位部材ストロークの部分に対応する。動作中、変位部材の停止位置４１０６が、器具がクランプ及び発射されるときに第３のゾーンにある場合、プロセス４０００は、変位部材が第３の閾値４１１２によって引かれた発射ストロークでロックアウトゾーンを超えて前進していないため、エンドエフェクタ２３００内にカートリッジが存在しないと４０１６で判定する。逆に、変位部材の停止位置４１０６が、器具がクランプ及び発射されるときに第４のゾーンにある場合、プロセス４０００は、外科用器具１０が止まったと４０１４で判定する。
【０１４６】
ここで、線図４１００、４２００、４３００の各々を個別に扱うために、第１の線図４１００は、第１のゾーン及び第４のゾーンにおける変位部材の停止位置４１０６を示す。異なる組の閾値によって区別される異なる組のゾーンは、互いに重なり合うことができることに留意されたい。停止位置４１０６が比較される特定の組のゾーンは、異なる閾値が異なる動作状態に関連付けられているため、外科用器具１０の動作状態に依存する。変位部材がこの位置にあるとき、プロセス４０００は、外科用器具１０の動作状態に応じて、エンドエフェクタ２３００がその関節運動限界にあると４０１０で判定するか、又は外科用器具１０が止まっていると４０１４で判定することになる。第２の線図４２００は、第２のゾーン及び第４のゾーンにおける変位部材の停止位置４１０６を示す。変位部材がこの位置にあるとき、プロセス４０００は、外科用器具１０の動作状態に応じて、エンドエフェクタ２３００の関節運動が妨げられていると４００８で判定するか、又は外科用器具１０が止まっていると４０１４で判定することになる。第３の線図４３００は、第２のゾーン及び第３のゾーンにおける変位部材の停止位置４１０６を示す。変位部材がこの位置にあるとき、プロセス４０００は、外科用器具１０の動作状態に応じて、エンドエフェクタ２３００の関節運動が妨げられていると４００８で判定するか、又は外科用器具１０内にカートリッジが存在しないと４０１６で判定することになる。変位部材の他の停止位置４１０６についての外科用器具の動作状態によるプロセス４０００がとった行動は、上記の説明から明らかであろう。
【０１４７】
本明細書に記載の外科用器具の動作状態に従って警告を提供する機能又はプロセスは、図５Ａ〜図６に関連して説明された制御回路７００、図７〜図９に説明された回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して説明されたコントローラ１１０４、及び／又は図１４に説明された制御回路２５１０などの、本明細書に説明された処理回路のいずれかによって実行され得る。
【０１４８】
電動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てもよい。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格納されたデータ上で動作する命令として、表されてもよい。アルゴリズムとは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、記憶、伝達、結合、比較及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をとることができる物理量の操作を指す。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字と称され得る。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。
【０１４９】
一般に、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる、本明細書で説明する様々な態様を、様々な種類の「電気回路」から構成されるものと見なすことができる。結果として、「電気回路」は、少なくとも１つの個々の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムで構成された汎用コンピューティングデバイス（例えば、汎用コンピュータ、又は、本明細書で説明したプロセス及び／若しくはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成されたプロセッサ）を形成する電気回路、メモリデバイスを形成する（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）電気回路、及び／又は、通信デバイス（例えばモデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路を含む。これらの態様はアナログ形態若しくはデジタル形態、又はこれらの組み合わせで実装することができる。
【０１５０】
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／又は実施例の使用による、装置及び／又はプロセスの態様を説明している。このようなブロック図、フローチャート、又は実施例における各機能及び／又は動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は実質上これらの任意の組み合わせにより、個別に、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、レジスタ並びに／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／又はハードウェアとソフトウェア構成要素論理ゲートとの組合せ、又は他の統合された形式、を介し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形態のいくつかの態様は、１台又は２台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、あるいは、それらの実質的に任意の組み合わせとして、集積回路において等価に実装することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが、当業者には理解されよう。
【０１５１】
開示される主題のメカニズムは、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特定の種類の信号搬送媒体に関係なく用いられる。信号搬送媒体の例としては以下：記録可能型の媒体、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなど、並びに伝送型の媒体、例えば、デジタル及び／又はアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク（例えば、送信機、受信機、送信論理、受信論理など）が挙げられる。
【０１５２】
これらの態様の前述の説明は、記載及び説明を目的として提示されている。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、様々な態様を様々な修正例と共に、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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
実施例１．外科用器具は、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、センサであって、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成された、センサと、センサに連結された制御回路であって、制御回路が、変位部材の速度を判定することと、速度がゼロに等しくなると、外科用器具の動作状態を判定し、第１の位置又は第２の位置のうちの少なくとも１つと比較した変位部材の位置に従って、変位部材の相対位置を判定し、外科用器具の動作状態及び変位部材の相対位置に従って警告を提供することと、を行うように構成された制御回路と、を備える。
【０１５５】
実施例２．警告は、画像を含む、実施例１に記載の外科用器具。
【０１５６】
実施例３．表示装置を更に備え、制御回路は、表示装置に画像を表示させるように構成されている、実施例２に記載の外科用器具。
【０１５７】
実施例４．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、実施例２又は実施例３のいずれかに記載の外科用器具。
【０１５８】
実施例５．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、実施例２又は実施例３の１つ又は２つ以上に記載の外科用器具。
【０１５９】
実施例６．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具が止まったことを示す、実施例２又は実施例３の１つ又は２つ以上に記載の外科用器具。
【０１６０】
実施例７．エンドエフェクタを更に備え、エンドエフェクタが、クランプ位置とクランプ解除位置との間で移動可能な顎部と、変位部材によって、エンドエフェクタを通して後退位置と伸長位置との間で駆動可能なナイフバーと、を含み、動作状態は、顎部がクランプされ、ナイフバーが伸長位置に駆動されているかどうかに対応する、実施例１〜実施例６のうちの１つ又は２つ以上に記載の外科用器具。
【０１６１】
実施例８．外科用器具は、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、センサであって、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成された、センサと、センサに連結された制御回路であって、制御回路が、変位部材の速度を判定することと、変位部材が移動しない場合、外科用器具の動作状態を判定し、変位部材が位置付けられている第１の位置と第２の位置との間のゾーンを判定し、外科用器具の動作状態及び変位部材が位置付けられているゾーンに従って警告を提供することと、を行うように構成された制御回路と、を備える。
【０１６２】
実施例９．警告は、画像を含む、実施例８に記載の外科用器具。
【０１６３】
実施例１０．表示装置を更に備え、制御回路は、表示装置に画像を表示させるように構成されている、実施例９に記載の外科用器具。
【０１６４】
実施例１１．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、実施例９又は実施例１０のいずれかに記載の外科用器具。
【０１６５】
実施例１２．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、実施例９又は実施例１０の１つ又は２つ以上に記載の外科用器具。
【０１６６】
実施例１３．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具が止まったことを示す、実施例９又は実施例１０の１つ又は２つ以上に記載の外科用器具。
【０１６７】
実施例１４．エンドエフェクタを更に備え、エンドエフェクタが、クランプ位置とクランプ解除位置との間で移動可能な顎部と、変位部材によって、エンドエフェクタを通して後退位置と伸長位置との間で駆動可能なナイフバーと、を含み、動作状態は、顎部がクランプされ、ナイフバーが伸長位置に駆動されているかどうかに対応する、実施例８〜実施例１３のうちの１つ又は２つ以上に記載の外科用器具。
【０１６８】
実施例１５．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ており、第１の位置と第２の位置との間で変位部材を駆動するように構成されている、モータと、変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、を備える外科用器具を動作させる方法であって、この方法は、変位部材の速度を判定することと、変位部材の速度がゼロに等しいと判定すると、外科用器具の動作状態を判定し、変位部材が位置付けられているゾーンを判定し、外科用器具の動作状態及び変位部材が位置付けられているゾーンに従って警告を提供することと、を含む、方法。
【０１６９】
実施例１６．警告は、画像を含む、実施例１５に記載の方法。
【０１７０】
実施例１７．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、実施例１５に記載の方法。
【０１７１】
実施例１８．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、実施例１５に記載の方法。
【０１７２】
実施例１９．画像は、変位部材の位置に従って外科用器具が止まったことを示す、実施例１５〜実施例１８のうちの１つ又は２つ以上に記載の方法。
【０１７３】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具であって、
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、
前記変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサに連結された制御回路であって、前記制御回路が、
前記変位部材の速度を判定することと、
前記速度がゼロに等しくなると、
前記外科用器具の動作状態を判定し、
前記第１の位置又は前記第２の位置のうちの少なくとも１つと比較した前記変位部材の前記位置に従って、前記変位部材の相対位置を判定し、
前記外科用器具の前記動作状態及び前記変位部材の前記相対位置に従って警告を提供することと、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）  前記警告が、画像を含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（３）  表示装置を更に備え、前記制御回路が、前記表示装置に前記画像を表示させるように構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、実施態様２に記載の外科用器具。
（５）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、実施態様２に記載の外科用器具。
【０１７４】
（６）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具が止まったことを示す、実施態様２に記載の外科用器具。
（７）  エンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタが、
クランプ位置とクランプ解除位置との間で移動可能な顎部と、
前記変位部材によって、前記エンドエフェクタを通して後退位置と伸長位置との間で駆動可能なナイフバーと、を含み、
前記動作状態は、前記顎部がクランプされ、前記ナイフバーが前記伸長位置に駆動されているかどうかに対応する、実施態様１に記載の外科用器具。
（８）  外科用器具であって、
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、
前記変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサに連結された制御回路であって、前記制御回路が、
前記変位部材の速度を判定することと、
前記変位部材が移動していない場合、
前記外科用器具の動作状態を判定し、
前記変位部材が位置付けられている前記第１の位置と前記第２の位置との間のゾーンを判定し、
前記外科用器具の前記動作状態及び前記変位部材が位置付けられている前記ゾーンに従って警告を提供することと、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）  前記警告が、画像を含む、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  表示装置を更に備え、前記制御回路が、前記表示装置に前記画像を表示させるように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
【０１７５】
（１１）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、実施態様９に記載の外科用器具。
（１２）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、実施態様９に記載の外科用器具。
（１３）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具が止まったことを示す、実施態様９に記載の外科用器具。
（１４）  エンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタが、
クランプ位置とクランプ解除位置との間で移動可能な顎部と、
前記変位部材によって、前記エンドエフェクタを通して後退位置と伸長位置との間で駆動可能なナイフバーと、を含み、
前記動作状態は、前記顎部がクランプされ、前記ナイフバーが前記伸長位置に駆動されているかどうかに対応する、実施態様９に記載の外科用器具。
（１５）  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ており、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記変位部材を駆動するように構成されている、モータと、前記変位部材の位置を検出し、それを示す信号を提供するように構成されたセンサと、を備える、外科用器具を動作させる方法であって、前記方法は、
前記変位部材の速度を判定することと、
前記変位部材の前記速度がゼロに等しいと判定すると、
前記外科用器具の動作状態を判定し、
前記変位部材が位置付けられているゾーンを判定し、
前記外科用器具の前記動作状態及び前記変位部材が位置付けられている前記ゾーンに従って警告を提供することと、を含む、方法。
【０１７６】
（１６）  前記警告が、画像を含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具の関節運動が妨げられているか、又はその限界にあることを示す、実施態様１６に記載の方法。
（１８）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具がロックアウト状態にあることを示す、実施態様１６に記載の方法。
（１９）  前記画像は、前記変位部材の前記位置に従って前記外科用器具が止まったことを示す、実施態様１６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１６−１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３３Ｃ】
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【国際調査報告】
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